工厂供电课程设计

1、工厂供电课程设计姓 名： 学 号： 32 专业班级： 自动化1421 指导老师： 时 间： 2015.12.712.13地 点： 仪表楼417 成 绩： 目录第一章 原始资料11.1工厂负荷情况11.2供电电源情况11.3气象资料21.4地质水文资料21.5电费制度2第二章 负荷统计22.1需要系数法22.2二次项系数法22.3负荷计算3第三章 无功功率补偿4第四章 主变选择5第五章 高压进线55.1 10KV高压进线和引人电缆的选择55.2 380V低压出线的选择55.3作为备用电源的高压联络线的选择校验6第六章 电力主接线设计76.1主接线概念76.2在选择主接线时的设计依据76.3主接线

2、设计的基本要求86.4变电所主接线方案的选择86.5两种主接线方案的技术经济比较86.6电力主接线设计小结96.7主接线图9第七章 短路电流计算107.1绘制计算电路图107.2确定短路计算基准值107.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值107.4计算短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量117.4.1 k-1点（10.5KV侧）117.4.2 k-2点（0.4KV侧）117.5计算结果11第八章 高压设备选择128.1 10kV侧一次设备的选择校验128.2 380V侧一次设备的选择校验128.3高低压母线的选择13第九章 结论13参考文献14第一章 原始资料1.1工厂负荷情况 本厂多数车间

3、为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负持续时间为6h。该机械厂拥有铸造车间，锻压车间，金工车间，工具车间，电镀车间，热处理车间，装配车间，机修车间，锅炉房，仓库和生活区。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1-1所示。厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000.30.70照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.07金工车间动力4000.20.65照明100.81.06工具车间动力3600.30.60照明70.91.04电镀车间动力2500.50.80照明50.81.03热处理

4、车间动力1500.60.80照明50.81.09装配车间动力1800.30.70照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.08锅炉房动力500.70.80照明10.81.05仓库动力200.40.80照明10.81.0生活区照明3500.70.90表1-1 工厂负荷统计资料（示例）1.2供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的导线型 号为LGJ-150,导线为等边三角形排列，线距离2m;干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护

5、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邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km,电缆线路总长度为25km。1.3气象资料本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为23,年最低气温为-8，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26,年最热月地下0.8m处平均温度为25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。1.4地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主，地下水位为2m。1.5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

6、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0.20元/kWh,照明电费为0.50元/kWh工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.95。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：610kV为800元/kVA。第二章 负荷统计我国目前普遍采用的确定设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种，而前者应用最为普遍。2.1需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算计算负荷。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。2.2二次项系数法将符合分为基本负荷和附加负荷，后者考虑一定数量大容量设备影响。当用电设备台数少而

7、容量相差悬殊，用二项式法。本设计结合实际情况，采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功计算负载：P30=KdPe无功计算负载：Q30=P30tan 视在计算负载：S30=P30/3UN计算电流：I30=S30/3UN2.3负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表2-1所示。表2-1 机械厂负荷计算表第三章 无功功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如果在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚未达到规定的功率因数要求时，则需考虑人工的无功功率补偿。由表11-4可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而

8、供电部门要求该厂10kV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。而本次课程设计要求功率因数不低于0.95，考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.95,暂取0.96来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tan1- tan2)=812.2tan(arccos0. 75 )-tan(arccosO.96)kvar =479.4kvar选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1(主屏）1台与方案3 (辅屏）4台相组合，总共容量14kVarx36=504kvar。因此无功补偿后 工厂380V侧和10kV侧的负

9、荷计算如表3-1所示。表3-1无功补偿后工厂的计算负荷由上表可知，无功功率补偿后，由于低压侧总的计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，而且减少了工厂的电费开支，从而使工厂获得一定的经济实惠。第四章 主变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，考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台主变压器型号采用S9型，而容量选SN.T=1000kVA> S30 =900kVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑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号亦采用S9型，而每

10、台变压器容量下式计算，即Sn.t(0.60.7)×900kVA =(540630)kVA；SN.T5S30(II)=(132+160+44.4)kVA=336.4kVA。因此选两台S9430/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高庄联络线来承担。主变压器的联结组均采用YynO。第五章 高压进线5.1 10KV高压进线和引人电缆的选择（1）10kV高压进线的选择校验 采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。（2）由髙压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJI22-10000型交联聚乙烯 绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。5.2 380V低压出

11、线的选择（1）馈电给1号厂房（铸造车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 （2）馈电给2号厂房（锻压车间）的线路亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙餘绝缘的铝芯电缆直埋敷设。 （3）馈电给3号厂房（热处理车间）的线路亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙錄绝缘的铝芯电缆直埋敷设。 （4）馈电给4号厂房（电镀车间）的线路亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。 （5）馈电给5号厂房（仓库）的线路 由于仓库就

12、在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙稀绝缘铝芯导线BLV-1000型（见表8-30) 5根（包括3根相线、1根N线、1根PE线）穿硬塑料管埋地敷设。 （6）馈电给6号厂房（工具车间）的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。 （7）馈电给7号厂房（金工车间）的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。 （8）馈电给8号厂房(锅炉房）的线路 亦采用VLV22-1000-3 ×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋

13、敷设。 （9）馈电给9号厂房（装配车间）的线路 亦采甩VLV22-1000-3×240+l×l20的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。 （10）馈电给10号厂房（机修车间）的线路 亦采用VLV22-1000-3×240 +1×120的四芯聚氯乙稀绝缘的铝芯电缆直埋敷设。 （11）馈电给生活区的线路 采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。5.3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJI22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kV母线相联。 （1）按发热条件选择 工厂二级负荷容量共335.l

14、kVA,I30 =335.lkVA/(3×10kV)=19.3A，而最热月土壤平均温度为25°C，因此査表可得，初选缆芯截面为25mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆（注：该型电缆最小芯线截面积为25mm2),其满足发热 条件。 （2）校验电压损耗 查表可得缆芯为25mm2的铝芯电缆的R0= 1.54/km(缆芯温度按80计），X0=0. 12/km，而二级负荷的（P30=259.5kw，Q30=211.9 kvar，线路长度按2km计，因此 由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。 （3）短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25mm2的

15、交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位l0kV的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有暂缺。 综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表5-1所示。线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线LJ-35铝绞线(三相三线架空）主变引入电缆YJL22-10000-3 X 25交联电缆(直埋）380V低压出线至1号厂房VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22-1000-3×240+1×1

16、20四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房BLV-1000-1×4铝芯塑料线5根穿内径25mm硬塑管至6号厂房VLV22-1000-3×24 +1×120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV22-1000-3 x240 +1×120 四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22-1000-3×240+1×120 四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV22-100

17、0-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至生活区四回路，每回路3 xBLX-1000-1×120+1 ×BLX-1000-1×75橡皮线（三相四线架空）与邻近单位10kV联络线YJI22-10000-3 x 25交联电缆（直埋）表5-1变电所进出线和联络线的型号规格第六章 电力主接线设计6.1主接线概念变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是变电所电气部分的主体，对变

18、电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。6.2在选择主接线时的设计依据(1)变电所所在电力系统中的地位和作用。(2)变电所的分期和最终建设规模。(3)负荷大小和重要性。(4)系统备用容量大小。6.3主接线设计的基本要求 （1）安全性：安全包括设备安全和人身安全。 （2）可靠性：可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。 （3）灵活性：灵活就是在保障安全可靠的前提下主接线能够适应不同的运行方式。 （4）经济性：满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用。6.4变电所主接线方案的选择按上面考虑的

19、两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案。（2）装设两台主变压器的主接线方案。6.5两种主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性满足基本要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较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，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合 投资额查表得S9-1000/10的单价约为 15. 1万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资约为 2×15.万元=30.2万元查表得S9430/

20、10的单价约为10.5 万元，因此两台变压器的综合投资约为4×5万元=42万元，比一台主变方案多投资8万元高压开关柜（含计 量柜）的综合投资额查表得GG-1A(F)型柜可按每台4万元计，而其综合投资可按设备 价的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资 约为4×l.5×4万元=24万元本方案采用6台GG-1A(F柜，其综合投 资约为6×1.5×4万元=3万元，比一台主变方案多投资12万元经济指标电力变压器和高压开关柜的年运行费按规定计算,主变的折旧费=30.2万元×0.05=1.51万元;高压开关柜的折旧 费=24万元×0.06

21、 = 1.44万元;变配电设备 的维修管理费=(30.2 +24)万元×0.06 =3. 25万元。因此主变和高压开关设备的折旧和维修管理费=(1.51 + 1.44 + 3.25)万元=6.2万元(其余项目从略）主变的折旧费=42万元x0.05 =2. 1万 元;高压开关柜的折旧费=36万元×0.06 = 2.16万元;变配电设备的维修管理费=(42+ 36)万元×0. 06 = 4. 68万元。因此主变和高压幵关设备的折旧和维修管理费=(2.1+2.16+4.68)万元=8.94万元，比一台主变方案多耗资2. 74万元供电贴费按主变容量每kVA90元计，供电贴

22、费=1000kVA×0.09万/kVA=90万元供电贴费=2×630kVA×0.09万元= 113.4万元，比一台主变方案多交23.4万元6-1两种主接线方案的比较6.6电力主接线设计小结从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，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。(说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案)6.7主接线图6-2主接线图第七章 短路电流计算7.1绘制计算电路图表7-1 短路计算电路7.2确定短路计算基准值设Sd=100MVA,

23、Ud=Uc=1.05UN,即高压侧Ud1=10.5KV,低压侧Ud2=0.4KV,则Id1=Sd/3Ud1=100MVA/3×10.5KV=5.5KAId2=Sd/3 Ud2=100MVA/3×0.4KV=144KA7.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值 (1)电力系统已知Soc=500MVA,故 X1*=100MVA/500MVA=0.2 (2)架空线路查表可知LGJ-150的0=0.36/km,而线路长8km,故 X2*=（0.36×8）×100MVA/（10.5KV）2=2.6 (3)电力变压器查表得Uk%=4.5，故 X3*=4.5/100

24、15;100MVA/1000KVA=4.5 因此绘短路计算等效电路如图7-2所示。表7-2 短路计算等效电路7.4计算短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量7.4.1 k-1点（10.5KV侧） (1)总电抗标幺值X*（k-1）=X1*+X2*=0.2+2.6=2.8 (2)三相短路电流周期分量有效值I(3)k-1= Id1/ X*（k-1）=5.5KA/2.8=1.96KA (3)其他短路电流I（3）=I（3）= I(3)k-1=1.96kAish（3）=2.55 I（3）=2.55×1.96KA=5.0KAIsh（3）=1.51 I（3）=1.51×1.96KA=2.9

25、6KA (4)三相短路计算S(3)k-1= Sd/ X*（k-1）=100MVA/2.8=35.7MVA7.4.2 k-2点（0.4KV侧）(1)总电抗标幺值X*（k-2）=X1*+X2*+X3*=0.2+2.6+4.5=7.3 (2)三相短路电流周期分量有效值I(3)k-2= Id2/ X*（k-2）=144KA/7.3=19.7KA(3)其他短路电流I（3）=I（3）= I(3)k-2=19.7kAish（3）=1.84 I（3）=1.84×19.7KA=36.2KAIsh（3）=1.09 I（3）=1.09×19.7KA=21.5KA (4)三相短路计算S(3)k-2

26、= Sd/ X*（k-2）=100MVA/7.3=13.7MVA7.5计算结果 以上短路计算结果综合如表7-3所示。短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAIk（3）I”（3）I（3）ish（3）Ish（3）SK（3）K-11.961.961.965.02.9635.7K-219.719.719.736.221.513.77-3短路计算结果第八章 高压设备选择8.1 10kV侧一次设备的选择校验表8-1 10kV侧一次设备的选择校验 上表所选一次设备均满足要求。8.2 380V侧一次设备的选择校验 表8-2 380V侧一次设备的选择校验 上表所选一次设备均满足要求。8.3高低压母线的选

27、择10kV母线选LMY-3(40×4),即母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选1LMJ-3(120×10)+80×6，即相母线尺寸为120mm×10mm，而中性线母线尺寸为80mm×6mm。第九章 结论一周的课程设计结束了，这对于自己以后的学习有很大的帮助。在这次的设计过程中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入的理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程中你会发现自己在不断地提升。虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，使我学到了许多课堂