工厂供电设计

工工厂厂供供电电课课程程设设计计 学 院 机电工程学院 班 级 农电一班 姓 名 郭 冰 学 号 090514410 指导老师 洪宝棣 1 目 录 目录 1 1 原始材料 2 1 1 负荷表 2 1 2 设计任务书 2 2 变电所选址 3 3 负荷计算 3 3 1 计算公式表 3 3 2 负荷系数表 5 3 3 一号车间负荷计算 6 3 4 二号车间负荷计算 7 3 5 三号车间负荷计算 9 3 6 办公楼负荷计算 10 3 7 食堂负荷计算 11 4 无功补偿电容器的选择 12 5 变压器的选择 14 6 短路电流计算 14 7 各电压等级的设备选择 17 7 1 各电压等级导线和电缆截面的选择 17 7 2 各电压等级一次设备的选择与校验 19 8 过电流保护 20 参考文献 22 2 1 原始材料 1 1 负荷表 一车间 编号用电设备名称数量铭牌额定功率备注 1冷加工机床20合计 45KW 2吊车组110 5KW 25 3电焊机122KVA 60 cos 0 6 4电焊机28 85KVA 100 cos 0 6 二车间 编号用电设备名称数量铭牌额定功率备注 1电加热设备24KW 2吊车组110 5KW 25 3电焊机122KVA 60 cos 0 6 4电焊机24 5KVA 100 cos 0 6 三车间 编号用电设备名称铭牌额定功率备注 1载装车间起重机7 5KW 2各类装备用电器合计 7 5KW 3照明合计 2 5KW 办公楼 编号用电设备名称铭牌额定功率备注 1照明合计 20KW 2空调及通风设备合计 75KW 3照明合计 10KW 食堂 编号用电设备名称铭牌额定功率备注 1风机 空调机 照明合计 8 8KW 2食品加工机械合计 3 0KW 3电饭锅 电烤箱 电炒锅合计 9KW 1 2 设计任务书 1 计算车间 办公楼 食堂用电计算负荷 2 计算全厂的计算负荷 3 确定厂变电所变压器台数 各变压器容量 4 计算无功补偿 5 短路电流计算 6 选一次设备及校验 3 2 变电所选址 变电站设在工厂的北部 原理如下 1 靠电源进线侧 接近负荷中心 2 进出线方便 远离工厂中心区 不影响工厂厂区面积的利用 3 远离人员集中区 有利于安全便于保卫 3 负荷计算 3 1 计算公式表 4 表一 公式表 名称公式备注 用电设备组的容量 ne PP 设备的额定容量 n P 用电设备组有功计 算负荷 e wle L P KK P 30 需要系数 e d P P delK 30 wle L d KK K edP KP 30 无功计算负荷 tan 3030 PQ 视在计算负荷 cos 30 30 P S 计算电流 3 30 30 N U Q I 有功负荷的同时系 数 90 0 80 0 p K 无功负荷的同时系 数 95 0 85 0 q K 总的有功计算负荷 ip PK P 30 30 总的无功计算负荷 iq QK Q 30 30 总的视在计算负荷 Q P S 2 30 2 30 30 设备组的同时系数 K 设备组的负荷系数 L K 设备组的平均效率 e 配电线路的平均 wl 效率 对应用电设备组 tan 的正切值 cos 用电设备组的平均 cos 功率因数 用电设备组的额定 N U 电压 以上参数由用电设备 组计算负荷直接相加来计 算时取 5 3 2 负荷系数表 表二 需要系数表 用电设备组名称 d K cos tan 一般工作制的小批生产金属冷加 工机床 16 0 14 0 5 073 1 大批生产金属冷加工机床2 0 18 0 5 073 1 小批生产金属热加工机床 25 0 2 06 0 55 033 1 51 1 大批生产金属热加工机床27 065 0 17 1 生产用通风机75 0 7 085 0 8 062 0 75 0 卫生用通风机7 0 65 0 8 075 0 泵 空气压缩机7 0 65 0 8 075 0 不联锁运行的提升机 皮带运输 等连续运输机械 6 0 5 075 0 88 0 带联锁的运输机械65 0 75 0 88 0 吊车及电动葫芦 25 2 0 14 0 5 073 1 铸铁及铸钢车间起重机3 0 15 0 5 073 1 轧钢及锐锭车间起重机35 0 25 0 5 073 1 锅炉房 修理 金工 装配车间 起重机 15 0 05 0 5 073 1 加热器 干燥箱8 01 95 033 0 0 高频感应电炉8 0 7 065 0 17 1 低频感应电炉8 035 0 67 2 电阻炉65 0 8 075 0 电炉变压器35 0 35 0 67 2 自动弧焊变压器5 05 073 1 点焊机 缝焊机6 0 35 0 6 033 1 对焊机 铆钉加热器35 0 7 002 1 单头焊接变压器35 0 35 0 67 2 多头焊接变压器4 05 073 1 点焊机15 0 1 05 073 1 高频电阻炉7 0 5 07 002 1 自动装料电阻炉8 0 7 098 0 2 0 非自动装料电阻炉7 0 6 098 0 2 0 6 3 3 一号车间负荷计算 冷加工机床组 1 确定设备功率 冷加工机床类的设备功率为铭牌上的额定功率 KWPP Ne 45 2 确定计算负荷 由表 取 16 0 14 0 d K16 0 d K5 0cos 73 1 tan 计算负荷 KWPKP edc 2 74516 0 1 var46 1273 12 7tan 11 KPQ cc 吊车组 1 确定设备功率 由于不必换算 则 25 KWPP Nw 5 10 2 确定计算负荷 由表 2 0 d K5 0cos 73 1tan KWPKP wdc 1 25 102 0 2 var63 3 73 11 2tan 22 KPQ cc 电焊机设备组 1 确定设备功率 由 60 6 0cos KWSP ne 22 106 0226 0cos 3 由不必折算总的设备功率 100 KWP e 7 1785 8 2 4 KWPPP eee 92 27 7 1722 10 4 3 2 确定计算负荷 7 由表 5 0 d K6 0cos 33 1 tan KWPKP edc 96 1392 275 0 3 var57 1833 1 96 13tan 33 KPQ cc 确定总计算负荷 取 95 0 p K97 0 q K KWPKP icpc 1 22 96 131 22 7 95 0 3 1 var62 33 57 1863 3 46 12 97 0 3 1 KQKQ icqc KVAS Q P C C c 73 39 62 33 1 22 22 2 2 A U S I N c c 37 60 3 3 4 二号车间负荷计算 电加热设备组 1 确定设备功率 KWPP Ne 8 2 确定计算负荷 由表 取 8 0 d K1cos 0tan KWPKP edc 4 688 0 1 0 1 c Q 吊车组 1 确定设备功率 由于不必换算 则 25 KWPP Nw 5 10 8 2 确定计算负荷 由表 取 2 0 d K5 0cos 73 1 tan KWPKP wdc 1 2 5 102 0 2 var63 3 73 1 1 2tan 22 KPQ cc 电焊机设备组 1 确定设备功率 由 60 6 0cos KWSP nc 22 106 0226 0cos 3 由不必折算总的设备功率 100 KWP c 95 42 4 KWPPP eee 22 1922 109 4 3 2 确定计算负荷 由表 取 5 0 d K6 0cos 33 1 tan KWPKP edc 61 9 22 195 0 3 var78 1233 1 61 9 tan 33 KPQ cc 确定总计算负荷 取 95 0 p K97 0 q K KWPKP icpc 2 17 61 91 24 6 95 0 3 1 var9 15 78 1263 3 0 97 0 3 1 KQKQ icqc KVAS Q P c c c 42 23 9 15 2 17 22 2 2 9 A U S I N c c 6 35 3 3 5 三号车间负荷计算 装载车间起重机组 1 确定设备功率 KWPP Ne 5 7 2 确定计算负荷 由表 取 15 0 d K5 0cos 73 1 tan KWPKP edc 13 1 5 715 0 1 var95 1 73 1 13 1 tan 11 KPQ cc 各类装备用电器 1 确定设备功率 KWPP Nw 5 7 2 确定计算负荷 由表 取 8 0 d K8 0cos 75 0tan KWPKP wdc 65 78 0 2 var5 475 0 6tan 22 KPQ cc 照明组 1 确定设备功率 KWPP Ne 5 2 2 确定计算负荷 由表 取 8 0 d K8 0cos 75 0 tan 10 KWPKP edc 25 28 0 3 var5 175 0 2tan 33 KPQ cc 确定总计算负荷 取 95 0 p K97 0 q K KWPKP icpc 67 8 2613 1 95 0 3 1 var71 7 5 15 495 1 97 0 3 1 KQKQ icqc var6 11 71 7 67 8 22 2 2 KS Q P c c c A U S I N c c 62 17 3 3 6 办公楼负荷计算 照明组 1 确定设备功率 KWPPP NNe 301020 21 2 确定计算负荷 由表 取 8 0 d K8 0cos 75 0 tan KWPKP edc 24308 0 1 var1875 0 24tan 11 KPQ cc 空调及通风设备组 1 确定设备功率 KWPP Nw 75 2 确定计算负荷 由表 取 8 0 d K8 0cos 75 0 tan 11 KWPKP wdc 60758 0 2 var4575 0 60tan 22 KPQ cc 确定总计算负荷 取 95 0 p K97 0 q K KWPKP icpc 8 79 6024 95 0 2 1 var 1 61 4518 97 0 2 1 KQKQ icqc KVAS Q P c c c 5 100 1 61 8 79 22 2 2 A U S I N c c 7 152 3 3 7 食堂负荷计算 风机 空调 照明组 1 确定设备功率 KWPP Ne 8 8 2 确定计算负荷 由表 取 8 0 d K8 0cos 75 0 tan KWPKP edc 04 7 8 88 0 1 var28 5 75 004 7tan 11 KPQ cc 食品加工机械组 1 确定设备功率 KWPP Nw 0 3 2 确定计算负荷 12 由表 取 7 0 d K8 0cos 75 0 tan KWPKP wdc 1 237 0 2 var58 1 75 01 2tan 22 KPQ cc 电饭锅 电烤箱 电炒锅 1 确定设备功率 KWPP Ne 9 2 确定计算负荷 由表 取 8 0 d K1cos 0tan KWPKP edc 2 798 0 3 0 3 c Q 确定总计算负荷 取 95 0 p K97 0 q K KWPKP icpc 5 15 2 71 204 7 95 0 3 1 var65 6 058 1 28 5 97 0 3 1 KQKQ icqc KVAS Q P c c c 87 16 65 65 15 22 2 2 A U S I N c c 64 25 3 4 无功补偿电容器的选择 计算全厂的计算负荷时 总的计算负荷要小于每个用电负荷加起来的和 我 们在通常情况下取得全部用电负荷之和的 95 全厂计算负荷 0 95 一号车间计算负荷 二号车间计算负荷 三号车间计算负荷 办公楼计算负荷 食堂计算负荷 KWPKP cpc 1 136 5 15 8 7967 8 2 17 1 22 95 0 13 var24 121 65 6 1 6171 79 1562 33 97 0KQKQ cqc KVAS Q P c c c 27 182 24 121 1 136 22 2 2 A U S I N c c 277 3 变电所低压侧的功率因数为 75 0 cos 2 c c S P 变电所高压侧的 这里取 9 0cos 95 0 cos var 9 7455 0 1 136 95 0arccostan75 0 arccos tan KPQ cc 取var75 KQc 补偿后的变压器容量和功率因数 KVAQQPS cCCc 74 143 7524 121 1 136 222 2 变压器功率损耗 KWSP cT 44 174 14301 0 01 0 var19 7 74 14305 0 05 0 KSQ cT 变电所高压侧的计算负荷 KWPPP TCc 5 13744 1 1 136 var4 5319 7 7524 121 KQQQQ Tccc KVAQPS ccc 5 1474 53 5 137 222 2 A U S I N c c 1 224 3 补偿后工厂的功率因数 93 0 5 147 5 137 cos c c S P 14 满足要求 由附表 4 选一个 BCMJ0 4 50 3 和一个 BCMJ0 4 25 3 的电容器即可 5 变压器选择 变压器容量选择时应遵循的原则 1 只装有一台变压器的变电所 变压器的额定容量应满足全部用电设备 计算负荷的需要 2 装有两台变压器的变电所 每台变压器的额定容量应同时满足以下两 个条件 a 任一台变压器单独运行时 应满足全部一 二级负荷的需要 b 任一台变压器单独运行时 宜满足全部用电容量设备的需要 70 3 变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的为宜 以 80 70 提高运行率 为工厂的供电可靠 选择两台变压器 KVASS c 3 1037 05 147 70 故选两台型号的变压器 10 1259 S 额定电压 KV损耗 W额定容 量 AKV 一次二次 联结组 标号 空载负载 空载电 流 阻抗电 压 125100 4 0Yyn 34018001 54 6 短路电流的计算 1 短路电流计算 取出口断路器的断流容量为 500MVA 取基准容量 avdd UUMVAS 100 1 确定基准值 取 KAUKVUMVAS ddd 4 0 5 10 100 21 15 KA U S I d d d 50 5 5 103 100 3 1 1 KA U S I d d d 34 144 4 03 100 3 2 1 2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 电力系统 MVASk1000 3 max 1 0 1000 100 3 max max 1 k d S S X MVASk500 3 min 2 0 500 100 3 min min 1 k d S S X 2 架空线路 35 0 0 kmX 17 3 5 10 100 1035 0 22 1 0 2 d d U S LXX 3 电力变压器 5 5 k U得有附表 32 125100 10001004 10 100 3 4 3 N dk S SU XX 3 k 1 点三相短路电流和短路容量 1 总电抗标幺值 系统最大运行方式时 总电抗标幺值 27 3 17 3 1 0 2 max 1 1 XXX k 系统最小运行方式时 总电抗标幺值 37 317 3 2 0 2 min 1 1 XXX k 系统最大运行方式时 三相短路电流及短路容量各为 KA X I I k d k 68 1 27 3 50 5 1 1 3 1 KAIII k 68 1 3 1 3 3 KAIish28 4 68 155 255 2 3 3 KVA X S S k d k 58 30 27 3 100 1 3 1 而系统最小运行时 三相短路电流及短路容量各为 16 KA X I I k d k 63 1 37 3 50 5 1 1 3 1 KAIII k 63 1 3 1 3 3 KAIish16 4 63 155 255 2 3 3 KVA X S S k d k 67 29 37 3 100 1 3 1 4 k 2 点三相短路电流和短路容量 1 总电抗标幺值 系统最大运行方式时 27 191617 31 0 4 3 4 3 2 max 1 2 XX XX XXX k 系统最小运行方式时 37 191617 3 2 0 4 3 4 3 2 min 1 2 XX XX XXX k 系统最大运行方式时 三相短路电流及短路容量各为 KA X I I k d k 49 7 27 19 34 144 2 2 3 2 KAIII k 49 7 3 2 3 3 KAIish 1 1949 7 55 2 55 2 3 3 KVA X S S k d k 19 5 27 19 100 2 3 2 而系统最小运行时 三相短路电流及短路容量各为 KA X I I k d k 45 7 37 19 34 144 2 1 3 2 KAIII k 45 7 3 2 3 3 KAIish 0 1945 755 255 2 3 3 KVA X S S k d k 16 5 37 19 100 2 3 2 17 三相短路电流计算表 短路电流 KA短路容量 KVA短路计算 点 运行方式 3 I 3 I k I 3 sh i 3 k S 最大 1 681 681 684 2830 58k 1 最小 1 631 631 634 1629 67 最大 7 497 497 4919 15 19K 2 最小 7 457 457 4519 05 16 7 各电压等级的设备选择 7 1 各电压等级导线和电缆截面的选择 10kV 高压侧架空线的选择 1 按电流经济密度选架空线路 假定该厂 查表 5 4 得hT5500 max A U S I N 52 8 103 5 147 3 30 30 选标准界面 90 0 ec j 2 30 5 9 90 0 52 8 mm j I A ec ec 2 25mm 即选 LGJ 25 型钢芯铝绞线 2 校验发热条件 查表选 LGJ 25 环境温度为 40 C 时的 满足条件 30 109IAIal 2 校验机械强度 查附录 14 得 10kv 线路最小允许截面积 因此 LGJ 3 25 满足要求 22 min 2516mmAmmA 因此 10kV 高压侧架空线采用截面为 25的 LGJ 3 25 型钢芯铝绞线 2 mm 10kv 高压侧电缆选择 1 按发热条件选择电缆的截面 查表初选交联聚乙烯带钢铠护套铜芯三芯电缆 环境温度为 40 C 时的 100A 满足发热条件 al I 30 I 2 校验机械强度查附表得 最小允许截面积 16 满足发热条 2 mm al I 30 I 件 b 校验电压损耗 变电所至铸钢车间距离约为 120m 而查表得到 150的铝芯电线的 2 mm 0 25 按缆芯工作温度 65 C 计 0 07 每根电缆的 0 Rkm 0 Xkm 22 1 5 4 42kW 33 62 5 6 72kvar 故线路电压损耗为 30 P 30 Q 19 v kv kkw U5 0 38 0 12 0 07 0 var72 6 12 0 25 0 42 4 满足要求 5 1 0 100 380 5 0 al UvU c 断路热稳定度校验 满足要求 22 3 min 28414 0 76 75 0 5 37 60 mmmm A C t IA ima 因此 一号车间线路采用的电线直接埋地敷设 中性线芯按不小BLXmm2150 于 相线芯一半选择 以下相同 7 2 各电压等级一次设备的选择与校验 10KV 侧一次设备选择 断路器 选ISN1010 额定电压 10KV N UAIAIN52 8 630 30 断流能力 动稳定度 40KA 4 28KAKAKAIk68 1 16 3 3 sh i 热稳定度 1024 5 36 ima tI 2 3 4162 9 168 1 2 电流互感器 选 LA 10 300 5 型 额定电压 10KV 300A 8 52A N U N I 30 I 热稳定度 506 3 5 36 ima tI 2 3 1 3 075 2 9 168 1 2 动稳定度 57 27KA 4 28KA 3 sh i1353 02 避雷器 选 FS4 10 10KV N U 电压互感器 选 JDZJ 10 额定电压kV 3 1 0 3 1 0 3 10 高压隔离开关 选 10 40019GN 额定电压 10KV 400A 8 52A N U N I 30 I 动稳定度 31 5KA 4 28KA 3 sh i 热稳定度 625 5 36 ima tI 2 3 4 5 12 2 9 168 1 2 380V 侧一次设备选择 低压断路器 选 DZ20 400 3J 额定电压 380V 350A 224 1A N U N I 30 I 20 断流能力 42KA 7 49KA 3 k I 3 k I 电流互感器 选 LMZ1 0 5 315 5 额定电压 500V 315A 224 1A N U N I 30 I 低压隔离开关 选 HD13 400 31 额定电压 380V 400A 224 1A N U N I 30 I 电压电流断流能力动稳定 度 热稳定 度 10KV 侧计算值 10kV8 52A1 68kA4 28kA5 36 主要技术参数 短路电流校验 电气设备名称型号 kV NU A NI kAocI 动稳定度 sh i kA 热稳定 度 imak tI 2 高压断路器 SN10 10 1063016401024 高压隔离开关GN19 10 40010400 31 5625 电流互感器LA 10 300 510300 506 357 27 电压互感器JDZJ 10 kV 3 1 0 3 1 0 3 10 避雷器FS4 1010 8 过电流保护 继电保护的选择与整定 总降压变电所需要设置以下保护装置 1 主变压器保护 2 10kV 母线路保护 3 备用电源进线保护 此外 还需要设置备用电源自动投入装置和绝缘检查装置 主变压器一次侧 应设置带有定时限的过电流保护及电流速断保护 同时还应装设气体保护及温度 信号等 380V 侧车间选择断路器瞬时脱扣保护 应躲过线路的尖峰电流 即 0 op I pk I 30 IIN 电气设备名称型号 V NU A NI KAI 30额定电流 A 断流能力 kA 低压断路器 DZ20 400