工厂供电课程设计

1、广州大学松田学院工厂供电课程设计2班 级： 12电气（1）班 姓 名： 李涛 陈哲楷 蒋权 陈锦湘 何齐盛 学 号： 1207020134 1207020135 1207020137 1207020138 1207020139 指导教师： 陈世和 撰写日期： 2014.11.16 设计说明书1第一章 负荷计算6第二章 工厂总降压变电所主变压器的台数及容量选择9第三章 工厂总降压变电所主接线设计12第四章 短路电流的计算16第五章 继电保护及二次接线设计19参考文献22设计说明书一、 设计原则工厂供电工作要切实保证工厂生活和生活用电的需要，搞好能源节约，遵循国家标准GB50052-95供配电系统

2、设计规范、GB50053-9410KV及以下设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等规定标准，从安全、可靠、优质、经济等考虑角度出发，合理地处理局部、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。二、 设计要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压断路器设备和进线，选择整定继电保护装置，最后写出设计说明书。三、 设计依据1、工厂总平面图2、工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4600h，日

3、最大负荷持续时间为6h，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。3、供电电源情况：本厂可由附近一条10Kv的公用电源干线取得工作电源，该干线的导线牌号为LGJ150，导线为等边三角形排列，线距为2m，干线首端距离本厂约8Km，干线首端所装设的高压断路器的断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由临近的单位取得备用电源。已知本厂高压侧由电气联系的架空线路总长度为80Km，电缆线路总长度为25Km。4、气象资料：本厂所在地区的年最高

4、气温为38度，年平均气温为23度，年最低气温为8度，年最热月平均最高气温为33度，年最热月平均气温为26度，年最热月地下0.8m处平均气温为25度。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。5、地质水文资料：本厂所在地区平均海拔500米，地层以砂粘土为主，地下水位为1米。6、电费制度：本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KWh，照明电费为0.5元/KWh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性的向供电部门交纳供电贴费：610KV为

5、800元/KVA。四、 设计内容工厂供电设计主要内容包括工厂变配电所设计、工厂高压配电线路设计、车间低压配电线路设计及电气照明设计等。其基本内容如下：1、 负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。2、 工厂总降压变电所主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。3、 工厂总降压变电所主接线设计根据变电所配电回路，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变

6、电所高、低接线方式。对它的基本要求，既要安全可靠又要灵活经济，安装容易、维修方便。4、 短路电流的计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两项短路电流。5、 继电保护及二次接线设计为了监视、控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移向电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操控电源和控制电缆组成的变电所二次接线系统

7、，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。 第一章 负荷计算一、负荷计算的意义 负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热

8、，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。二、 负荷计算的方法 常用负荷计算的方法有(1)需要系数法(2)二项式系数法(3)形状系数法。 在该设计中，设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以采用需要系数法。需要系数法的主要步骤： （1）将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。（2）查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。 （3）用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K。 需要系数法的计算过程：先从用电端起逐级往电源方向计算，即：首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功

9、功率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压则负荷相加同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。在已知三相用电设备组或用电单位（工厂、车间）的设备容量及功率因数的情况下，求计算负荷时，采用以下计算公式进行计算：有功计算负荷：P30=Kd Pe无功计算负荷：Q30=P30tan视在计算负荷：S30=P30/cos计算电流：I30=S30/3UN计算结果如表1.1所示。 表1.1工厂负荷计算表编号名称类型设备容量Pe/kw需要系数Kdtan功率因数计算负荷

10、P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A1铸造车间动力3000.31.020.79091.8128.6195.4照明60.8014.804.812.6小计30694.891.8133.42082锻压车间动力3500.31.170.65105122.9161.5245.4照明80.7015.605.614.7小计358110.6122.9167.1260.17金工车间动力4000.21.170.658093.6123.1187.1照明100.80180821.0小计4108893.6131.1208.16工具车间动力3600.31.330.6108143.6180273.6照明70.

11、9016.306.316.5小计367114.3143.6186.3290.14电镀车间动力2500.50.750.812593.8156.3237.5照明50.80140412.6小计25512993.8160.3250.13热处理车间动力1500.60.750.89067.5112.5171.0照明50.80140410.5小计1559467.5116.5181.59装配车间动力1800.31.020.75455.177.1117.2照明60.8014.804.812.6小计18658.855.181.9129.810机修车间动力1600.21.170.653237.449.274.8照明

12、40.8013.203.28.4小计16435.237.452.483.28锅炉房动力500.70.750.83526.343.866.5照明10.8010.800.81.2小计5135.826.344.667.75仓库动力200.40.750.8861015.2照明10.8010.800.81.2小计218.8610.816.411 生活区照明3500.70.480.9245117.6272.2714.4总计（380V侧）动力22201015.3856.11356.62408.4照明403计入KP=0.8 Kq=0.850.75812.2727.71090.41656.1 第二章 工厂总降压

13、变电所主变压器的台数及容量选择一、变电所位置与型式的选择用户变配电所分：35110/10kV总降压变电所、10kV配电所、10/0.38kV变电所及35/0.38kV直降变电所。10/0.38kV变电所在工业企业内又称车间变电所 ，用户10kV配电所通常和某个10/0.38kV变电所合建又称为变配电所。 变配电所的位置应接近负荷中心以减小低压供电半径、降低电缆投资、节约电能损耗、提高供电质量，同时还要考虑进出线方便、设备运输方便、接近电源侧，并注意防尘、防腐、防水、防火、防爆等。影响变配电所位置选择的因素很多，应根据上述要求经技术经济比较后确定。 用户10/0.38kV变电所大多为室内变电所或

14、组合式成套变电站。室内变电所又分独立变电所、附设变电所、车间内变电所、地下变电所等几种类型。二、变电所主变压器台数的选择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：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到本厂中存在二级负荷，故必须装设两台变压器。初步选择S9-1000/10型油浸式铜线电力变压器。三、变电所主变压器容量选择 每台变压器的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，宜满足：SN.T=（0.60.7）S30b. 任一台变压器单独运行时，应满足：SN.TS30（I+II），即满足全部一、

15、二级负荷需求。代入数据可得：SN.T =（0.60.7）×1090.4=（654.24763.28）KVA。又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为23度），所选变压器的实际容量：ST=（1-0.03）*1000kVA=970kVA满足使用要求。而该厂的所有的一、二级负荷的总视在功率S30（I+II）=（133.4+160.3+44.6）kVA=238.3KVA同时又考虑到未来510年的负荷发展，确定取SN.T=1000kVA。主变压器的联结组别采用Yyn0。主接线方案如图2.1所示：图2.1 变压器主接线方案第三章 工厂总降压变电所主接线设计一、主接线的总体分类a. 单母线接线 1)接

16、线方法如图3.1。图3.1单母线接线图主母线的作用：母线起汇集和分配电能的作用。 开关电器的配置：每一条进出线回路都组成一个接线单元，每个接线单元都与母线相连。操作程序“先通后断”原则通电：；断电：。2)特点优点：简单、经济。接线简单（设备少）、清晰、明了；布置、安装简单，配电装置建造费用低；断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁，操作安全、方便，母线故障的几率低；易扩建和采用成套式配电装置。缺点：不够灵活可靠。主母线、母隔故障或检修，全厂停电；任一回路断路器检修，该回路停电。b. 双母线接线1）接线方法如图3.2。图3.2 双母线接线图2)特点：优点：灵活可靠。可轮流检修母线而不影响正常供电

17、；检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电；工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；可利用母联断路器代替引出线断路器工作；便于扩建；优点：接线复杂，价格较高，易引起误操作由于双母线接线的设备较多，配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。二、主接线方案的选择610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。110kV终端变电站的10 kV部分一般采用单母线分段，互为备用。根据设计的内容，对两种主接线方案进行综合对比，见表3.1。表

18、3.1主接线方案比较方 案项 目方案单母线方案双母线技 术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经 济占地少设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大对比两种接线方案，方案I的经济性更好，且调度和灵活性也足以保证供电的可靠性。故选择单母线接线方式。第四章 短路电流的计算一、绘制计算电路图4-1 短路计算电路二、确定基准值取Sd=100MVA，Uc1=10.5kV，Uc2=0.4kVId1=Sd/3Uc1=100MVA/（3*10.5）kV=5.5kAId2= Sd/3Uc2=100MVA/（3*0.4）kV=144k

19、A三、计算短路电路中各主要元件的电抗标么值1、电力系统的电抗标幺值查表得Soc=500MVA，因此 X1*=100MVA/500MVA=0.22、架空线路的电抗标幺值查表得X0=0.35/km，因此 X2*=0.35（/km）* 8km*100MVA/（10.5kV）2=2.53、电力变压器的电抗标幺值查表得UZ%=5，因此 X3*= X4*=（5*100MVA）/（100*1000kVA）=5.0绘短路等效电路图如下图所示。图4-2 短路等效电路图四、计算k-1点的短路电路的总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1、总电抗标幺值 X*（k-1）=X1*+X2*=0.2+2.5=2.72、三相短

20、路电流周期分量有效值 I（3）k-1=Id1/ X*（k-1）=5.5kA/2.7=2.03kA3、其他三相短路电流 I=I（3）= I（3）k-1=2.03kA ish（3）=2.55*2.03kA=5.18kA Ish（3）=1.51*2.03kA=3.07kA4、三相短路容量 S（3）k-1=Sd/ X*（k-1）=100MVA/2.7=37.0MVA五、计算k-2点的短路电路的总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1、总电抗标幺值 X*（k-2）=X1*+X2*+X3*/ X4*=0.2+2.5+5/2=5.22、三相短路电流周期分量有效值 I（3）k-2=Id2/ X*（k-2）=14

21、4kA/5.2=27.69kA3、其他三相短路电流 I=I（3）= I（3）k-2=27.69kA ish（3）=1.84*27.69kA =50.95kA Ish（3）=1.09*27.69kA =29.53kA4、三相短路容量 S（3）k-2=Sd/ X*（k-2）=100MVA/5.2=19.2MVA表4-1 短路电流计算表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAIkIIishIshk-12.032.032.035.183.0737.0k-227.6927.6927.6950.9529.5319.2第五章 继电保护及二次接线设计一、主变压器的继电保护1、装设瓦斯保护。 当变压器油

22、箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。2、装设反时限过电流保护。高压侧继电保护用电流互感器的变比为200/5A，采用GL15/10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。（1）过电流保护动作电流的整定取Krel=1.4，而KW=1，Kre=0.8，Ki=200/5=40，而 IL.max=2*2I1N.T=2*2*1000kV.A/（3*10kV）=230.94A故其动作电流 Iop=（1.4*1）/（0.8*40）*230.94=10.1A根据GL15/10型继电器的规格，动作电流整定为10A。（2）过电流保护动作时间的整定考虑到车间变电所为电力系统的终端变电所，因此其过电流保护的10