某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计

第 1 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 目录目录 一一 绪论绪论 2 2 1 本课题设计的意义和目的 2 2 工厂供电课程设计的要求 2 3 工厂供电的发展趋势 3 二二 分组分组 3 3 三三 负荷计算和无功功率补偿负荷计算和无功功率补偿 4 4 1 各组设备的有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 电流 4 2 负荷计算 5 3 无功功率补偿 7 四四 设备选择设备选择 8 8 1 根据分组选择各动力箱 8 2 低压配电屏 8 五五 变电所主变压器和主结线方案的选择变电所主变压器和主结线方案的选择 9 9 1 变电所主变压器的选择 9 2 变电所主结线方案的选择 9 六六 短路电流的计算及变电所一次设备的选择校验短路电流的计算及变电所一次设备的选择校验 1010 1 短路电流的计算 10 2 变电所一次设备的选择校验 13 七七 心得体会心得体会 1515 八八 参考文献参考文献 1616 第 2 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 一一 绪论绪论 1 本课题设计的意义和目的 电能是工业生产的主要动力能源 工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源 经过合理的传输 变换 分配到工厂车间中每一个用电设备上 随着工业电气自动化 技术的发展 工厂用电量的迅速增长 对电能质量 供电可靠性以及技术经济指标等 的要求也日益提高 供电设计是否完善 不仅影响工厂的基本建设投资 运行费用和 有色金属消耗量 而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上 它与企业的 经济效益 设备和人生安全等是密切相关的 工厂厂区供电设计是整个工厂建设设计中的重要组成部分 供电设计质量 会直接 影响到日后工厂的生产与发展 尤其对那些工业生产自动化程度很高的大型现代化工 厂 如果能有一个高质量的供电系统 那么 就有利于企业的快速发展 稳定可靠的供电 系统 有助于工厂增加产品产量 提高产品质量 降低生产成本 增加企业经济效益 如 果供电系统设计质量不高 将会给企业 给国家造成不可估量的损失 本次课程设计针对某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计 涉 及到工厂电力负荷及其计算 短路电流及其计算 工厂配电所及其一次设备 工厂电 力线路 工厂供电系统的过电流保护和二次回路还有电气照明等方面入手按照国家的 一些技术标准设计 做好工厂供电工作对于发展工业生产 实现工业现代化 具有十分重要的意义 由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面 而能源节约对于国家经济建设具有十 分重要的战略意义 因此做好工厂供电工作 对于节约能源 支援国家经济建设 也 具有重大的意义 2 工厂供电课程设计的要求 按照安全 可靠 优质 经济的供配电基本原则 提出工厂车间供电的设计方案 本次电力工程课程设计主要是关于某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变 电所设计 其中包括对某机修厂机械加工一车间进行了负荷和短路电流计算 并对变 压器和车间变电所的高压进线和出线的选择 以及低压母线 高压一次设备 二次设 第 3 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 备的选择和校验 并对整个车间供电系统进行了继电保护的选择 变电所应建在靠近 负荷中心位置 这样可以节省线材 降低电能损耗 提高电压质量 这是供配电系统 设计的一条重要原则 最后画好车间主接线图和车间配电系统图 工厂供电是电力系统的一个组成部分 必然受到电力系统工作情况的影响和制约 也就是说 它应该遵守电力部门制定的法规 可以应用电力系统中采用的分析 计算 方法 但工厂供电系统与电力系统不同 它要反映工厂用户的特点和要求 因此 在 确定工厂供电系统主接线 选择设备 进行电力负荷计算 进行短路电流计算和继电 保护选择等方面有其自身的特点 3 工厂供电的发展趋势 由于电能易于由其他的能量转换而来 又易于转换成其他形式的能量 因此 他 是工厂的主要能源与动力 在工厂里 使用电能可以大大增加能量 提高劳动率 降 低生产成本 减轻工人劳动强度 根据统计资料 国家电力资源的 50 70 以上都为工 厂耗用 可见 工厂是电能的主要用户 因此 搞好工厂供电工作 不仅对电力工业 是一种促进 而且 对发展工业生产 实现工业现代化也具有十分重要的意义 由于 能源节约是工厂供电的一个重要方面 而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的 战略意义 做好工厂供电工作 对于节约能源 支援国家经济建设 也具有重大的作 用 二二 分组分组 由车间平面布置图 按照容量接近和设备接近的原则 可把一车间的设备分成 5 组 分组如下 NO 1 29 30 31 配电箱的位置 D 靠墙放置 NO 2 14 28 配电箱的位置 C 靠墙放置 NO 3 1 32 33 34 35 配电箱的位置 B 靠柱放置 NO 4 6 7 11 12 13 配电箱的位置 B 靠柱放置 NO 5 2 3 4 5 8 9 10 配电箱的位置 B 靠柱放置 第 4 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 三三 负荷计算和无功功率补偿负荷计算和无功功率补偿 1 各组设备的有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 电流 NO 1 29 30 31 配电箱的位置 D 靠墙放置 NO 2 14 28 配电箱的位置 C 靠墙放置 NO 3 1 32 33 34 35 配电箱的位置 B 靠柱放置 NO 4 6 7 11 12 13 配电箱的位置 B 靠柱放置 NO 5 2 3 4 5 8 9 10 配电箱的位置 B 靠柱放置 d 0 2 K cos 0 5 t an 1 73 30 P 30dc PKP c P 各设备容量 NO 1 17 8kw NO 2 16 595kw NO 3 31 545kw NO 4 4 525kw NO 5 7 765kw 30 Q 3030 tanQP NO 1 30 794kw NO 2 28 709kw NO 3 54 573kw NO 4 7 828 kw NO 5 13 433kw cos CCC SSP NO 1 178kw NO 2 165 95kw NO 3 315 45kw NO 4 45 25kw NO 5 77 65kw c I 1 732 ccN ISU NO 1 270 45A NO 2 252 14A NO 3 479 29A NO 4 68 75A NO 5 117 98A 第 5 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 2 负荷计算 1 1 单组用电设备计算负荷的计算公式单组用电设备计算负荷的计算公式 a 有功计算负荷 单位为 KW 为系数 30 P d K e P d K b 无功计算负荷 单位为 kvar tan 30 Q 30 P c 视在计算负荷 单位为 kvA 30 S cos 30 P d 计算电流 单位为 A 为用电设备的额定电压 单位为 KV 30 I N U S 3 30 N U 2 2 多组用电设备计算负荷的计算公式多组用电设备计算负荷的计算公式 a 有功计算负荷 单位为 KW 30 P ip PK 30 式中是所有设备组有功计算负荷之和 是有功负荷同时系数 可取 i P 3030 P p K 0 85 0 95 b 无功计算负荷 单位为 kvar 是所有设备无功之和 是无功负荷同时系数 可 30 Q iq QK 30i Q 3030 Q q K 取 0 9 0 97 c 视在计算负荷 单位为 kvA 30 S 2 30 2 30 QP d 计算电流 单位为 A 30 I N U S 3 30 第 6 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 经过计算 得到各车间的负荷计算表 如表 4 1 4 2 所示 额定电压取 380V 表 4 1 机加工一车间用电设备名称 型号及台数明细表 设 备 代 号 设备名称 型号台数单台容量 千瓦 总容量 千瓦 备注 1 马鞍车床 C630M 110 12510 125 2 万能工具磨床 M5M 12 0752 075 3 普通车床 C620 1 17 6257 625 4 普通车床 C629 1 17 6257 625 5 普通车床 C620 1 17 6257 625 6 普通车床 C620 3 15 6255 625 7 普通车床 C620 14 6254 625 8 普通车床 C620 14 6254 625 9 普通车床 C620 14 6254 625 10 普通车床 C620 14 6254 625 11 普通车床 C618 14 6254 625 12 普通车床 C618 14 6254 625 13 螺丝套丝机 S 8139 13 1253 125 14 普通车床 C630 110 12510 125 15 管螺纹车床 Q199 17 6257 625 16 摇臂钻床 Z35 18 58 5 17 圆柱立式钻床 Z5040 13 1253 125 18 圆柱立式钻床 Z5040 13 1253 125 19 5T 单梁吊车 110 210 2 20 立式沙轮 S38L350 11 751 75 21 牛头刨床 B665 133 22 牛头刨床 B665 133 23 万能升降台铣床 X63WT 11313 24 立式升降台铣床 X 52K 19 1259 125 25 滚齿机 Y 36 14 14 1 26 插床 B5032 144 27 弓锯机 G72 11 71 7 28 立式钻床 Z512 10 60 6 29 电极式盐浴电阻炉 1 20 单相 380 伏 20 RYD 20 13 30 井式回火电阻炉 12424RJJ 24 6A 第 7 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 31 箱式加热电阻炉 14545RJX 45 9 32 普通车床 CW6 1 100 131 931 9 33 单柱立式车床 C512 1A 135 735 7 34 卧式镗床 J68 11010 35 单臂刨床 B1010 17070 小计 35371 15391 15 表 4 2 机加工二 车间 铸造 铆焊 电修等车间计算负荷表 按需要系数法计算 计算负荷 车间名称回路及编号 设备容量 P30 kWQ30 kvarS30 kV AI30 A No1 供电 150 4530 0952 055300 9457 18 No2 供电 157 72531 54554 573315 45479 29 一车间 No3 照明 82 97516 59528 709165 95252 14 No1 供电 15546 554 471 6108 7 No2 供电 1203642 155 484 2 二车间 No3 照明 1080812 2 No1 供电 1606465 391 4138 9 No2 供电 1405657 180121 5 No3 供电 1807273 4102 8156 2 铸造车间 No4 照明 86 406 49 7 No1 供电 1504589 199 8151 7 No2 供电1171 9 铆焊车间 No3 照明 75 605 68 5 No1 供电 150457890136 8 No2 供电 146446578 5119 3 电修车间 No3 照明 1080812 2 总计 1627 6571 5693 8898 91365 7 变压器低压侧总计算负荷 542 9673864 71313 8 380v 侧无功补偿容量 542 9480576 2 875 4 变压器的功率损耗 8 634 6 补偿后变压器高压侧计算负 荷 551 5227 6596 634 4 3 无功功率补偿 由表 1 可知 该厂 380V 侧最大负荷时的功率因素只有 0 64 而供电部门要求该厂 10KV 进线最大负荷时的功率因素不应地于 0 90 考虑到主变压器的无功损耗远大于有 功损耗 因此 380V 侧最大负荷时的功率因素应稍大于 0 90 暂取 0 92 来计算 380V 侧 第 8 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 所需无功功率补偿容量 Qc P30 tan 1 tan 2 468 9 tan arccos0 64 tan arccos0 92 Kvar 361 1 Kvar 选 PGJ1 型低压自动补偿屏 并联电容器为 BW0 4 14 3 型 采用主屏 1 台与辅屏 4 台相组合 总容量 84Kvar 5 420Kvar 因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负 荷计算如下表 表 4 3 无功补偿后工厂的计算负荷 计算负荷项目 cos P30 KWQ30 KvarS30 KVAI30 A 380V 侧补偿 前负荷 0 64468 9558 3729 51108 3 380V 侧无功 补偿容量 420 380V 侧补偿 后负荷 0 96468 9138 3488 9742 8 主变压器功 率损耗 0 015S30 7 3 0 06S30 29 3 10KV 侧负荷 总计 0 94476 2167 6504 829 1 四四 设备选择设备选择 1 根据分组选择各动力箱 查阅手册 根据分组设备电流 容量 支路数确定动力箱 表 4 1 表 4 1 机械加工一车间动力箱选择情况表 组号 动力箱型 号 方案编 号 主要设备 NO 1GML113CNH 630 1 LMG 40 0 66 2 CM1 100 3 NO 2GBL222a QP 30 1 C45N 16 Vigic45 16 NO 3GML109ANH 630 1 LMG 40 0 66 2 CM1 100 5 NO 4GML109ANH 630 1 LMG 40 0 66 2 CM1 100 5 NO 5GML122ANH 630 1 LMG 40 0 66 2 CM1 100 8 2 低压配电屏 根据计算所得的车间一的电流和额定电压 结合环境条件 低压配电屏选择 JDK 第 9 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 1 1 型 该配电屏适用于电力 交通等行业 在低压总变电所 车间变电所和干燥环境 的厂房 车间配电室内 作为交流额定频率 50HZ 额定电压 380V 变压器变压器中性点 直接接地的低压配电系统中的进馈照明 电容器无功补偿的户内配电设备使用 同时 也可与 JDT 型电动机控制配电屏配套使用 其结构特点为 采用国产标准型刚组装而 成 整个配电屏无需焊接 配电屏前面操作 前 后面检修 主电路电源隔离开关的 操作把手装在前门面板外面 与开关间采用插接连接 门可以自由打开 同时 开关 操作机构采用贮能结构 使开关速度与开关断开速度无关 在配电屏的前门装有电器 仪表和操作按钮 便于观察主电路的运行状态和停 送电操作 根据车间负荷表和回路数 计算电流值及其它因素的考虑 选择 5 个低压配电屏 为工厂配电 分别为 PGL2 30 四个 PGL2 291 个 五五 变电所主变压器和主结线方案的选择变电所主变压器和主结线方案的选择 1 变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况 工厂变电所的主变压器可以有下列两种方案 1 装设一台主变压器 型式采用 S9 而容量根据 SN T 630KVA S30 504 8KVA 选择 即选一台 S9 630 10 型低损耗配电变压器 至于工厂二级负荷的备用电源 由与邻近单位相联的高压联络 线来承担 2 装设两台主变压器 型式也采用 S9 每台容量按式 SN T 0 6 0 7 S30选择 即 SN T 0 6 0 7 504 8kVA 302 9 353 36 kVA 因此选两台 S9 400 10 型低损耗配电变压器 主变压器的联结组别均采用 Yyn0 2 变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案 1 装设一台主变压器的主结线方案 2 装设两台主变压器的主结线方案 3 两种主结线方案的技术经济比较 表 5 1 第 10 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 表 5 1 两种主结线方案的比较 比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案 供电安全性满足要求满足要求 供电可靠性基本满足要求满足要求 供电质量 由于一台主变 电压损耗 略大 由于两台主变并列 电压损耗 略小 灵活方便性只一台主变 灵活性稍差由于有两台主变 灵活性较好 技 术 指 标 扩建适应性稍差一些更好一些 电力变压器的 综合投资额 由表 2 8 差得 S9 630 的单 价为 7 47 万元 而由表 4 1 查得变压器综合投资 约为其单价的 2 倍 因此 其综合投资为 2 7 47 万 元 14 94 万元 由表 2 8 差得 S9 400 的单价为 5 31 万元 因此两台综合投资 为 4 5 31 万元 21 24 万元 比一台主变方案多投资 6 3 万 元 高压开关柜 含计 量柜 的综合投资 额 查表 4 10 得 GG 1A F 型柜 按每台 3 5 万元计 查表 得其综合投资按设备价 1 5 倍计 因此其综合投资约 为 4 1 5 3 5 万元 21 万元 本方案采用 6 台 GG 1A F 柜 其综合投资约为 6 1 5 3 5 万元 31 5 万元 比一台主变 方案多投资 10 5 万元 电力变压器和高压 开关柜的年运行费 参照表 4 2 计算 主变和 高压开关柜的折旧和维修 管理费每年为 3 706 万元 其余略 主变和高压开关柜的折旧和维 修管理费每年为 6 752 万元 比一台主变方案多耗 3 046 万 元 经 济 指 标 交供电部门的一次 性 供电贴费 按 800 元 kVA 计 贴费为 630 0 08 万元 50 4 万 元 贴费为 2 400 0 08 万元 64 万元 比一台主变方案多交 13 6 万元 从上表可以看出 按技术指标 装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变 的主结线方案 但按经济指标 则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案 因此决定采用装设一台主变的方案 备注 如果工厂负荷近期有较大增长的话 则宜 采用装设两台主变的方案 六六 短路电流的计算及变电所一次设备的选择校验 1 短路电流的计算 1 1 绘制计算电路 绘制计算电路 图 6 1 第 11 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 图 6 1 短路计算电路 2 2 确定基准值 确定基准值 设 Sd 100MVA Ud1 10 5kV 低压侧 Ud2 0 4kV 则 kV MVA U I d d 5 5 10 5kV3 100 3 S 1 d 1 kA kV MVA U S I d d d 144 4 03 100 3 2 2 3 3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值计算短路电路中各元件的电抗标幺值 a 电力系统 5 0200 100 1 MVAMVAX b 架空线路 由 LGJ 150 的 而线路长 0 3km 故kVx 36 0 0 098 0 5 10 100 3 036 0 2 2 kV MVA X c 电力变压器 有 故5 4 Z U 1 7 630 100 100 5 4 3 kVA MVA X 因此绘等效电路 如图 6 2 所示 图 6 2 等效电路 4 4 计算 计算 k 1k 1 点 点 10 5kV10 5kV 侧 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量侧 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 第 12 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 a 总电抗标幺值 598 0 098 0 5 0 2 1 1 XXX k b 三相短路电流周期分量有效值 kAkAXII kdk 2 9598 0 5 5 1 1 3 1 c 其他短路电流 kAIII k 2 9 3 1 3 3 kAIish 5 232 955 2 55 2 3 3 kAIIsh 9 132 951 1 51 1 3 3 d 三相短路容量 MVAMVAXSS kdk 2 167598 0 100 1 3 1 5 5 计算 计算 k 2k 2 点 点 0 4kV0 4kV 侧 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量侧 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 a 总电抗标幺值 7 71 7098 0 5 0 3 2 1 1 XXXX k b 三相短路电流周期分量有效值 kAkAXII kdk 7 187 7 144 1 2 3 2 c 其他短路电流 kAIII k 7 18 3 2 3 3 kAIish 4 34 7 1884 1 84 1 3 3 kAIIsh 4 20 7 1809 1 09 1 3 3 d 三相短路容量 MVAMVAXSS kdk 0 137 7 100 2 3 2 以上计算结果综合如表 6 1 所示 第 13 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 表 6 1 短路计算结果 三相短路电流 kA三相短路容量 MVA 短路计算点 3 k I I 3 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S k 1 9 29 29 223 513 9167 2 k 2 18 718 718 734 420 413 0 2 变电所一次设备的选择校验 1 1 10kV10kV 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 表 6 2 表 6 2 10kV 侧一次设备的选择校验 选择校验项目电压电流 断流 能力 动稳 定度 热稳定度台数 参数 UNI30 3 k I 3 sh i 2tima 3 I 装置地点条 件 数据 10kV 36 4A I1N T 9 2kA 23 5 kA 9 22 1 9 160 8 额定参数 UNINIocimax t 2 t I 高压少油断路 器 SN10 10I 630 10kV630A16kV40kA162 2 5122 高压隔离开关 GN 10 200 6 8 10kV200A 25 5k A 102 5 5005 高压熔断器 RN2 10 10kV0 5A50kA 2 电压互感器 JDJ 10 10 0 1kV 1 一 次 设 备 型 号 规 格 电压互感器 JDJZ 10 3 10 1 第 14 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 3 1 0 3 1 0 kV 电流互感器 LQJ 10 10kV 100 5 A 31 8K A 813 避雷器 FS4 10 10kV 2 户外式高压隔 离开关 GW4 15G 200 15kV200A 1 表 6 2 所选设备均满足要求 2 2 380380 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 表 6 3 表 6 3 380V 侧一次设备的选择校验 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度台数 参数 UNI30 3 k I 3 sh i 2tima 3 I 装置 地点 条件 数据 380V 总 742 8A 18 7kA34 4kA 18 72 0 7 244 8 额定 参数 UNINIocimax t 2 t I 低压断路 器 DW15 15 00 3 380V1500A40kV1 一 次 设 备 型 号 规 格 低压断路 器 DZ20 63 380V 630A 大于 I30 一般 30kA 12 第 15 页 共 17 页 西华大学课程设计说明书 0 低压断路 器 DZ20 20 0 380V 200A 大于 I30 一般 25kA 3 低压刀开 关 HD13 15 00 30 380V1500A 1 电流互感 器 LMZJ1 0 5 500V1500 5A 1 电流互感 器 LMZ1 0 5 500V 160 5A 100 5A 1 表 6 3 所选设备均满足要求 3 3 高低压母线的选择 高低压母线的选择 查表得 10KV 母线选 LMY 3 40 4 即母线尺寸为 40mm 4mm 380V 母线选 LMY 3 80 6 50 5 即相母线尺寸为 80mm 6mm 中性母线尺寸为 50mm 5mm 4 4 设备的选择及整定值 熔芯 的选择 设备的选择及整定值 熔芯 的选择 设备的选择详见车间配电系统接线图 什么是整定电流 整定电流和额定电流什么关系 首先说额定电流这个一般是指设备在正常情况下通常是指额定电压下流过设备的 电流 也就是说对于一个设备额定电流是他的一个性能参数 设备确定的这个设备的 额定电流也就确定了都有标的 而整定电