工厂供电课程设计-阳光机械厂配电室

供用电工程课程设计说明书阳光机械厂配电室院、部电气与信息工程学院学生姓名高治亭指导教师桂友超职称讲师专业电气工程及其自动化班级1002班完成时间2013年12月18摘要本工程分为以下几部分第一部分为车间负荷计算，通过对负荷的计算来确定所需变压器型号和一次接线方案。第二部分为短路电流计算，计算短路电流对车间变电所一次设备和进出线选择至关重要。第三部分为二次回路设计，二次回路对一次回路的运行进行控制、监测、指示和保护。本工程中所涉及二次回路主要包括控制和信号回路，电气测量回路与绝缘监视回路。第四部分为车间配电线路设计。优良的车间配电线路是车间用电设备稳定运行的前提。通过各设备的额定容量得到计算电流，再选择合适的断路器型号和导线截面型号。第五部分为车间照明系统设计，充足的照明时保障车间正常安全生产的前提。关键词负荷计算一次系统二次回路变压器ABSTRACTTHEPROJECTISDIVIDEDINTOTHEFOLLOWINGSECTIONSTHEFIRSTPARTISTHELOADCALCULATIONFORTHEWORKSHOP,THROUGHTHECALCULATIONTODETERMINETHELOADREQUIREDFORTHETRANSFORMERMODELANDFIRSTWIRINGPROGRAMTHESECONDPARTISSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION,THECALCULATIONOFSHORTCIRCUITCURRENTISVERYIMPORTANTTOTHECHOICEOFWORKSHOPEQUIPMENTANDSUBSTATIONINOUTLINEPARTIIIISSECONDARYCIRCUITDESIGN,THESECONDLOOPISUSEDTOCONTROLTHEOPERATION,MONITORING,INSTRUCTIONANDPROTECTIONOFTHEFIRSTCIRCUITTHESECONDARYCIRCUITWHICHINVOLVEDINTHEPROJECTINCLUDECONTROLANDSIGNALCIRCUITS,ELECTRICALCIRCUITSANDINSULATIONMEASURINGCIRCUITSURVEILLANCEPARTIVISTHEDESIGNOFDISTRIBUTIONLINESWORKSHOPEXCELLENTPOWERLINESISAPREREQUISITEFORSTABLEOPERATIONOFEQUIPMENTTHROUGHTHEDEVICECURRENTRATEDCAPACITYHASBEENCALCULATED,ANDTHENSELECTTHEAPPROPRIATECIRCUITBREAKERTYPEANDWIRECROSSSECTIONMODELSTHEFIFTHPARTISTHEDESIGNOFLIGHTINGSYSTEMSFORTHEWORKSHOP,ADEQUATESAFEGUARDSFORTHEPROTECTIONOFTHELIGHTINGWORKSHOPAPREREQUISITEFORTHENORMALPRODUCTIONSAFETYKEYWORDSLOADCALCULATIONFIRSTSYSTEMSECONDARYSYSTEMTRANSFORMER目录1概述12负荷计算和无功功率计算及补偿222无功功率的补偿及变压器得选择63变电所位置和型式的选择831变配电所位置原则832变电所的型式833高低压选择84变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择941变电所主变压器台数和容量的选择9411变压器的选择95短路电流的计算126变电所一次设备的选择与校验147变电所高低压线路的选择167110KV高压进线和引入电缆的选择1672380V低压出线选择168变电所二次回路方案选择及继电保护的整定189降压变电所防雷与接地装置的设计2091变电所的防雷保护20体会心得211概述众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，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，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。2负荷计算和无功功率计算及补偿21负荷计算负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种，本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有有功功率EDPK30无功功率TANQ视在功率COS30S计算电流NUI30注由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取，950PK97QK总的有功计算负荷为IPP3030总的无功计算负荷为IQQ总的视在计算负荷为23030S总的计算电流为NUIARCOSTNT根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的,30PQ30SI，然后列出表格。1金工车间1动力查表1得，17TAN,65COS,360DEKWP1830VAR3621083KKWQ2照明查表1得，TA,CS,9,DEKP930302工具车间（1）动力查表1得，17TAN,650COS,3,360DEKWP1803VAR32180KQ2照明查表1得，TA,CS,9,DEKP930303电镀车间（1）动力查表得，750TAN,8COS,6,1DEWPKP86310630VR39750830KQ2照明查表1得，TAN,COS,9,DE930304热处理车间（1）动力查表1得，750TAN,8COS,6,26DEKWP15030VAR11530KQ（2）照明查表1得，TA,CS,9,DEKP930305装配车间（1）动力查表1得，80TAN,75COS,4,26DEW10403VAR291103KKQ（2）照明查表1得，TA,CS,9,DKPE930306机修车间（1）动力查表1得，021TAN,70COS,8DEWKP54030VR855430KQ（2）照明查表1得，TA,1CS,9,DE930307锅炉房（1）动力查表1得，021TAN,70COS,6,80DEKWP1603VAR61830KQ（2）照明查表1得，TA,CS,9,2DEKP8930308仓库（1）动力查表1得，021TAN,70COS,DEW39030VR839390KKQ（2）照明查表1得，TA,1CS,2DKPE8930309铸造车间（1）动力查表1得，021TAN,70COS,4,6DEWKP130430VAR846130KQ（2）照明查表1得，TA,CS,9,DE9303010锻压车间（1）动力查表1得，17TAN,650COS,6DEKWP108303VAR321830KQ（2）照明查表1得，TA,CS,9,DEKP93030宿舍住宅区照明查表1得，0TAN,1COS,8,46DEW3083030Q所有厂房总的计算负荷取97,5QPKAKVIAKVSQKWP75238075197518096346VAR634VAR4017910803023通过以上计算得到表2负荷汇总表2计算负荷序号车间名称容量KWP30KWQ30VARKS30KVAI30KA动力36010812636108580161金工车间照明10909004动力36010812636108580162工具车间照明10909004动力3101861395232500353电镀车间照明10909004动力260156117195000304热处理车间照明10909004动力2601049152138530215装配车间照明10909004动力18054550877130126机修车间照明5450450027锅炉房动力1801081101615427023照明2180180001动力13039397855710088仓库照明2180180001动力36014414688205690319铸造车间照明10909004动力360108126361662302510锻压车间照明1090900411宿舍住宅区照明460368036805612总结取970,5QPK147640104663180975275表3车间总体负荷的计算车间名称P30Q30S30I30金工车间1171263617221026工具车间1171263617221026电镀车间195139523976036热处理车间16511720227031装配车间113915214541022机修车间58555088035012锅炉房109801101615554024仓库40839785698009铸造车间1531468821209032锻压车间1171263617221026宿舍住宅区368036805622无功功率的补偿及变压器得选择电力变压器得功率损耗有功损耗无功损耗3015SPT306SQT注意以上二式中S30为变压器二次侧的视在计算负荷。并联电容器得容量TAN30PQC并联电容器的个数CQN1变压器的选择因工厂得总计算视在功率KVA，查工厂供电附录表5，选用75189230S型号为S92000/10得变压器，其参数为额定容量为200KVA,高压10KV，空载损耗为3000KW,负载损耗为18000KW，空载电流（）为3000KW，阻抗电压（）为62无功补偿计算按规定，变压器高压侧的，考虑到变压器本身得无功功率损耗远大90COS于其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高与090，取。2又740COS2要使低压侧功率因数又074提高到092，需装设的并联电容器得容量VAR670892ARCOSTN740ARCOSTN16KVRQC查工厂供电附录表4，选用BKMJ04253的电容器，其参数为额定容量为25KVAR，额定电容为500UF电容个数57故取VAR7259VAR25KC3补偿后的变压器容量及功率因数补偿后的低压侧的视在计算负荷为考虑无功补偿后最终确定KVAS0315230变压器查工厂供电附录表5，选用型号为S91600/10的变压器，其额定容量为1600KVA。4变压器的校验变压器的功率损耗为VAR90315062KVAQWPT变压器高压侧得计算负荷为IKVASKWP899815VAR44613030补偿后的功率因数为64COS130这一功率因数满足要求。3变电所位置和型式的选择31变配电所位置原则1尽量靠近负荷中心；2进出线方便；3靠近电源侧；4设备运输方便；5不应设在有剧烈震动或高温的场所；6不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；7不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；8不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；9不应设在地势较洼和可能积水的场所。综合考虑，变电所应设在变电所为阳光小区内附式，建在小区内一侧，有高、低压配电室、值班室及变压器室。值班室有分别通往高、低压配电室的门，且朝值班室开；变压器室的门朝外开，室内设通风窗，进风窗设在变压器室前门的下方，出风窗设在变压器室的上方高压配电室设不能开启的自然采光窗，窗台距室外地坪18，低压配电室设能开启地自然采光窗。M32变电所的型式采用独立变电所。33高低压选择有原始材料知，该厂除铸造车间，电镀车间，锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷，综合考虑变配电所位置的选择原则，该厂采用一个高压配电所，变电所方案如下方案一全厂只用一个变电所，方案二如表4表4变电所编号车间号一号变电所3，6，7，8，9，10二号变电所1，2，4，5及宿舍区4变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择41变电所主变压器台数和容量的选择411变压器的选择1变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器（1）、有大量一级或二级负荷；（2）、季节性负荷变化较大；（3）、集中负荷较大。2装有两台及以上变压器的变电所，当其中任一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电。3变电所中单台变压器（低压为04KV）的容量不宜大于1250KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。4在一般情况下，动力和照明宜共用变压器。当属下列情况之一时，可设专用变压器（1）、当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器；（2）、单台单相负荷较大时，宜设单相变压器；（3）、冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。（40、在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统（IT系统）的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。5多层或高层主体建筑内变电所，宜选用不燃或难燃型变压器。6在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或防腐型变压器。412变电所的容量方案一因变电所中有二级负荷，所以变电所中选用2台变压器，未补偿前每台变压器的容量为KVAKVASSTN83126508751809607603并且972429故初步确定每台变压器的容量为1250KVA。补偿后每台变压器的容量为KVAKVASSTN2105603157607603并且KVASNT39607921547623930故确定每台变压器的容量为1000KVA,查查工厂供电附录表5，选用型号为S91000/10的变压器，具体参数见表4方案二一号车间变电所1变压器的选择AIKAIKVASKQWP6450310387VAR2394061323032进行功率补偿按规定，变压器高压侧的，考虑到变压器本身得无功功率损耗远大9COS于其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率又要使低压侧功率因数又073提高到092，需装设的并730COS2联电容器得容量VAR603290ARCOSTNARCSTN46KVARQC查工厂供电附录表4，选用BKMJ04253的电容器，其参数为额定容量为25KVAR，额定电容为500UF电容个数145故取VAR3501VAR25KC3补偿后的低压侧的视在计算负荷为KVAS1968729460222304变压器的校验变压器的功率损耗为VAR234005QWPT变压器高压侧得计算负荷为KVASKQWP59712462907165VAR460VAR3AR34130130补偿后的功率因数为59712COS30SP这一功率因数满足要求。因数应略高与090，取920COS应该车间3，7，9为二级负荷，故该变电所应装2台变压器，未补偿前每台变压器的容量为KVAKVASSTN96135038760603并且0792154290故初步确定每台变压器的容量为630KVA功率补偿后，每台变压器的容量为KVAKVASSTN3481268707630并且96079215429因此最终确定每台主变压器的容量为630KVA，查查工厂供电附录表5，选用型号为S9630/10的变压器，具体参数见表4二号车间变电所计算同上得变压器高压侧得计算负荷为KVASKQWWP79372401589VAR2401VAR5AR8362130130补偿后的功率因数为793COS103SP这一功率因数满足要求。因数应略高与090，取920COS因该车间都为三级负荷，故该变电所应装1台变压器，为补偿前每台变压器的容量为KVASTN94830故初步确定变压器的容量为1000KVA功率补偿后，每台变压器的容量为T31530因此最终确定每台主变压器的容量为1000KVA，查查工厂供电附录表5，选用型号为S91000/10的变压器，具体参数见表4表4变压器型号额定容量/KVA联结组标号空载电流（）阻抗电压（）S9630/10630DYN11305S91000/101000DYN11175综合比较方案一与方案二，最后选用方案一，即全厂选用一个高压配电所一个变电所。5短路电流的计算由原始材料知除铸造车间，电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余的均属二级负荷，故选用2台变压器，其型号为S9800导线型号为LGJ185,取线距为15KM，每相阻抗为033欧/千米。1因断路器的断流容量为500MVA，查工厂供电附录表8，选用型号为SN1010。380V1OKS9/架空线路L6MG2确定基准值100,105DSMVA1DUCKV04，而552DUCK1DI3SA1442DI3DSA3短路电路中各主要元件的电抗标幺值1电力系统电抗标么值因断路器得断流容量500，故OCSMVA1X250VASOCD2架空线路电抗的标幺值查表得033/,则XKM2X801506/302KVMAMK3电力变压器的电抗标要幺值，有工厂供电附表5查得5KU034105A4求K1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1总电路标幺值0281021XX2三相短路电流周期分量有效值31KIKAIKD7520513其他三相短路电流KAIIISHK154725103314三相短路容量MVXSKDK01315短路计算结果如表5表5三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点3KI3I3I3SHI3SHI3KSK127527527570141550K23232325888348822226变电所一次设备的选择与校验6110KV侧一次设备的选择校验如表6表6选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他参数NU30I3KI3SHITI23装置地点条件数据10KV8961A275KA701KA983额定参数UNNIOCIMAXITI2高压少油断路器SN1010I/63010KV630A16KA40KA512高压隔离开关GN810/20010KV200A255KA500高压熔断器RN21010KV05A50KA电压互感器JDJ1010/01KV电压互感器JDZJ10/KV310一次设备型号规格电流互感器LQJ1010KV100/5A255021KA318KA81二次负荷0662380侧一次设备的选择校验如（表7）表7选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他参数UNI303KI3SHITI23装置地点条件数据380KV275KA32KA5888KA7654额定参数UNIOCIMAXITI2低压断路器DW151500/3电动380V1500A40KA低压刀开关HD131500/30380V1500A电流互感器LMZJ105500V1500/5A一次设备型号规格电流互感器LMZ105500V160/5A100/5A表6，表7所选设备均满足要求63高低压母线的选择10KV母线选LMY3（404），即母线尺寸为40MM4MM；380V母线选LMY3（12010）806，即相母线尺寸为120MM10MM，中性母线尺寸为80MM6MM。7变电所高低压线路的选择7110KV高压进线和引入电缆的选择（1）10KV高压进线的选择校验，采用LJ型铜绞线架空敷设，接往10KV公用干线。1按发热条件选择。由及室外环境温度38，查表836，AITN6189130初选LGJ185，其38时的，满足发热条件。304IA2校验机械强度。查工厂供电附录表6，最小允许截面，因2MIN5A此LGJ185满足机械强度要求，故改选LJ35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铜芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择。由及土壤温度25，查工厂供AITN6189130电附录表6，初选缆芯为25MM2的交联电缆，其，满足发热条3019IIA件。2校验短路热稳定。计算满足短路热稳定的最小截面式中的C值由表查2223MIN3517502MAMCTIMAIA得。因此YJL2210000335电缆满足要求。72380V低压出线选择1馈电给4号厂房热处理车间的线路采用VV221000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。1按发热条件选择。由I30310A及地下08M土壤温度为25，查表，初选240MM2，其319AI30，满足发热条件。（注意如当地土壤温度不为25，ALI则其应乘以表的修正系数。）AL2校验电压损耗。由平面图量得变电所至4号厂房距离约50M，而由表841查得240MM2的铜芯电缆的R001/KM按缆芯工作温度75计，X0007/KM,又4号厂房的P30165KW,Q30117KVAR,因此按式813得；VU53满足允许电压损耗5的要求。3短路热稳定度校验。求满足短路热稳定度的最小截面223MIN0581062MCTIMAIA式中变电所高压侧过电流保护动作时间按05秒整定终端变电所，IAT再加上断路器断路时间01秒，再加005秒。由于前面所选120MM2的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，因MINA此改选缆芯300MM2的聚氯乙烯电缆，即VV22100033001120的四芯电缆中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。2馈电给17,910号厂房的线路亦采用VV221000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。方法同上，从略缆芯截面选300MM2，即VV22100033001120的四芯电缆。3馈电给8号厂房仓库的线路由于就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线BLV1000型5根3根相线、一根中性线、一根保护线穿硬塑料管埋地敷设。4馈电给宿舍住宅区的线路采用LJ型铜绞线架空敷设，中性线采用LJ240铜绞线。3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2KM邻近单位变配电所的10KV母线相联。综合以上所选变电所进去线和联络线的导线和电缆型号规格如表8表8变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LJ35铜绞线三相三线架空主变引入电缆YJL2210000325交联电缆只埋至1号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至2号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至3号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至4号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至5号厂房BV100014铜芯线5根穿内径25MM硬塑管380V低压出线至6号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至7号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至8号厂房BLV10001120MM2至9号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至10号厂房VV22100033001120四芯塑料直埋至生活区四回路3LJ1201LJ70三相四线架空与邻近单位10KV联络线YJL2210000325交联电缆直埋8变电所二次回路方案选择及继电保护的整定81变电所二次回路的选择A高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用手动操动机构。B变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。C变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器避雷器柜。其中电压互感器为3个JDZJ10型，组成Y0/Y0/的接/0开口Y线，用以实现电压侧量和绝缘监察。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。82变电所几点保护装置1主变压器的继电保护装置A）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。B）装设反时限过电流保护。采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。2保护动作电流整定因此过电流保护动作电流整定为10A。AIOP391520833过电流保护动作时间的整定因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的05S。4过电流保护灵敏度系数的检验满足灵敏度系数的15的要求。514208PS5装设电流速断保护利用GL15的速断装置。（1）速断电流倍数整定为。96810OPQBIK（2）电流速断保护灵敏度系数的检验利用式，因此其保护灵敏度系数为151MINQBKPISS170A/15按GB5006292规定，电流保护的最小灵敏度系数为15，因此这里装设的电流速断保护