工厂供电课程

1、工厂供电课程设计机械厂全厂总降压变电所及配电系统的设计目录1. 设计任务书 .31.1厂区平面图 .31.2中心用电设备负荷情况 .31.2.1负荷类型 . .31.2.2电源情况 . .41.2.3供电电价为两部电价 . .41.2.4气象及其他资料 . .41.3设计内容和要求 .41.4设计成果 .52. 工厂的负荷计算及电容补偿 . .5第 1 页精品文档2.1负荷计算 .52.2电容补偿 .122.3按负荷功率矩法确定负荷中心.132.4车间变电所位置的确定 .143.变电所主变压器台数的选择 . .143.1变电所主变压器容量的选择.155.主变压器的选择及主接线方案的确定 .16

2、5.2确定主接线方案 .165.2.1变电所常见的主接线方案 .165.2.2确定主接线方案 .176.短路电流计算及高低压开关设备的选择 .186.1短路电流计算 .186.2高低压开关设备的选择与校验.216.2.1选择与校验的方法 .216.2.2选择与校验结果 .226.3高低压母线的选择 .237.变电所进出线和低压电缆选择 . .247.1 10kV侧高压进线的选择校验 .247.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验.247.3380V低压出线的选择 .248.防雷和接地保护 .308.1变电所的防雷保护 .308.1.1直击雷防护 .308.1.2雷击侵入波的防护 .30

3、8.2变电所的接地装置的设计 .308.2.1计算单根钢管的接地电阻 .308.2.2确定接地钢管数和接地方案.308.3避雷针计算 .309.参考资料： .32。第2欢迎2下页载1. 设计任务书题目：机械厂全厂总降压变电所及配电系统的设计1.1 厂区平面图宿舍区街的负荷中心后厂门大工厂宿舍区桥河流厂区北厂门大XX 机械厂总平面图C-2比例 1：4000邻厂公共电源街进线1.2 中心用电设备负荷情况负荷类型本处置中心绝大部分用电设备属于长期连续负荷。要求不间断供电，停电时间过长将会造成严重的经济损失，故主要车间及附属设备均为二类负荷。(1) 负荷运行情况该处置中心为三班工作制，全年工作小时数为

4、8760 小时，最大负荷利用小时数为6000小时。(2) 负荷表附表 1 机械厂负荷统计资料厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量 /kw需要系数功率因数6电镀车间动力9700.40.60.700.80照明501000.70.91.03热处理车间动力12200.40.60.700.80照明501000.70.91.010装配车间动力16200.30.40.650.75第 3 页精品文档照明50 1000.70.91.07机修车间动力4600.20.30.600.70照明20500.70.91.04锅炉房动力2600.40.60.600.70照明10200.70.91.01仓库动力1100.20.

5、30.600.70照明120.70.91.038铸造车间动力26200.30.40.650.70照明50 1000.70.91.05锻压车间动力16200.20.30.600.65照明501000.70.91.02金工车间动力6200.20.30.600.65照明50 1000.70.91.09工具车间动力3200.20.30.600.65照明501000.70.91.0宿舍住宅区照明4200.240.85电源情况(1) 工厂电源从电业部门某 220/35/10千伏变电所，用 35或 10千伏双回路架空线引入本厂，其中一个作为工作电源，另一个作为备用电源，两个电源并列运行，该变电所距厂东侧 8

6、 公里。(2) 供电电源要求功率因数大于0.90 。（ 3）供电系统短路技术数据系统运行方式最大运行方式最小运行方式附表 2 区域变电所35 千伏母线短路数据如下：短路容量说明（3）kmaxS=600MVAS（3）kmin =275MVA供电电价为两部电价(1) 基本电价 : 按变压器容量计算 ,4 元 /kVA ；(2) 电度电价 :10KV 供电时电价为 0.80 元气象及其他资料(1) 最热月份平均气温 32.2 度(2) 冻土层厚度 0.7m(3) 最热月份平均地温 27.3 度(4) 地下水位 1.5m(5) 土地性质 粘土(6) 海拔高度 1021.3m(7) 主导风向 西北（冬）

7、，东南（夏）(8) 年雷暴日 27.3 日1.3 设计内容和要求(1) 确定全部计算负荷。(2) 确定主变电所的结构形式、变压器的台数及容量。第4欢迎4下页载精品文档(3) 确定供电系统及供电形式。(4) 计算短路电流并选择主要电器设备。(5) 确定无功功率补偿装置及其容量。(6) 确定变电所的平、立、剖面图以及布置图。(7) 确定变电所的接地与照明装置。1.4 设计成果(1) 设计说明书。(2) 变电所的一次与二次系统图。(3) 变电所的平面及立剖面图。2. 工厂的负荷计算及电容补偿2.1 负荷计算（1）电镀车间：有功计算负荷：动力： P30K dPe9700.4 388k W照明： P30

8、500.735kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan 388 1.02 395.76kVar照明： Q306400kVar视在计算负荷：动力： S30P30388554.23kVAcos0.7照明： S303535kVA1.0计算电流：动力： I 30S30554.233U N3842.07A0.38照明： I 303553 .18A30.38（2）热处理车间：有功计算负荷：动力： P30K dPe1220 0.4 488kW照明： P30500.735kW。第5欢迎5下页载精品文档无功计算负荷：动力： Q30P30tan 488 1.02 497.76kVar照明： Q30640 0k

9、Var视在计算负荷：动力： S30P30488cos697.14kVA0.7照明： S303535kVA1.0计算电流：S3069.14动力： I 30U N1059.20A33 0.38照明： I303553.18A0.383（3）装配车间：有功计算负荷：动力： P30K dPe16200.3486kW照明： P30500.735kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan 486 1.02495.72kVar照明： Q303500kVar视在计算负荷：动力： S30P30486694.29kVAcos0.78照明： S303535kVA1.0计算电流：动力： I 30S30694.2910

10、54.86A3U N30.38照明： I303553.18A30.38（ 4）机修车间：。第6欢迎6下页载精品文档有功计算负荷：动力： P30K dPe460 0.2 92kW照明： P30300.721kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan921.17 107.64kVar照明： Q30210 0kVar视在计算负荷：动力： S30P3092131.43kVAcos0.65照明： S302121kVA1.0计算电流：动力： I 30S30131.433U N3199.69A0.38照明： I 302131.91A30.38（5）锅炉房：有功计算负荷：动力： P30K dPe2600.4

11、 104kW照明： P30100.77kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan 104 1.17 121.68kVar照明： Q3070 0kVar视在计算负荷：动力： S30P30104160kVAcos0.65照明： S3077kVA1.0计算电流：动力： I 30S301603U N3243.09A0.38照明： I30710.64A30.38（6）仓库：。第7欢迎7下页载精品文档有功计算负荷：动力： P30K dPe110 0.2 22kW照明： P302 0.71.4kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan 22 1.17 25.74kVar照明： Q301.400kVar视

12、在计算负荷：动力： S30P3022cos33.85kVA0.65照明： S301.41.4kVA1.0计算电流：动力： I 30S3033.853U N51.43A3 0.38照明： I301.42.13A30.38（7）铸造车间 ;有功计算负荷：动力： P30K dPe26200.3 786kW照明： P30500.735kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan7861.02 801.72kVar照明： Q303500kVar视在计算负荷：动力： S30P30786cos1122.86kVA0.7照明： S303535kVA1.0计算电流：动力： I 30S301122.863U N1

13、706.01A3 0.38照明： I 303553.18A30.38（8）锻压车间：。第8欢迎8下页载精品文档有功计算负荷：动力： P30K dPe1620 0.2 324kW照明： P30500.735kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan324 1.33 430.92kVar照明： Q303500kVar视在计算负荷：动力： S30P30324cos540kVA0.6照明： S303535kVA1.0计算电流：动力： I 30S305403U N820.45A3 0.38照明： I 303553.18A30.38（9） 2 号金工车间：有功计算负荷：动力： P30K dPe620 0

14、.2 124kW照明： P30500.735kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan124 1.17 145.08kVar照明： Q303500kVar视在计算负荷：动力： S30P30124cos190.77 kVA0.65照明： S303535kVA1.0计算电流：动力： I 30S30190.773U N289.85A3 0.38照明： I 303553.18A30.38（10） 9 号工具车间：。第9欢迎9下页载精品文档有功计算负荷：动力： P30K dPe3200.264kW照明： P30500.735kW无功计算负荷：动力： Q30P30tan641.1774.88kVar照明

15、： Q30350 0kVar视在计算负荷：动力： S30P306498.46kVAcos0.65照明： S303535kVA1.0计算电流：动力： I 30S3098.463U N3149.59A0.38照明： I303553.18A30.38（11）宿舍住宅区：有功计算负荷：P30K dPe4200.24100.8kW无功计算负荷：Q30P30tan485 0.62 62.5kVar视在计算负荷：P30100.8118.59kVAS300.85cos计算电流：S30118.59180.18AI 30U N330.38。第10 欢10迎下页载精品文档表 2-1 负荷计算表位设备容量需要计算负荷

16、置系数名称类别costanP30Q 30S30I30编Pe （kW）Kd号(kW)(kVar)(kVA)(A)动力26200.30.701.02786801.72.1706.011铸造车间照明500.71.003503553.181759.1小计2670821801.721157.869动力9700.40.71.02388395.76554.23842.072电镀车间照明500.71.003503553.18小计1020423395.76589.23895.25动力16200.20.61.33324430.92540820.453锻压车间照明500.71.003503553.18小计16703

17、59430.92575873.63动力12200.40.71.02488497.76697.141059.2热处理车照明500.71.003503553.184间小计1270523497.76732.141112.38动力6200.20.651.17124145.08190.77289.855金工车间照明500.71.003503553.18小计670159145.08225.77343.03动力16200.30.71.02486495.72694.291054.866装配车间照明500.71.003503553.18小计1670521495.72729.291108.047动力3200.20

18、.651.176474.8898.46149.59工具车间照明500.71.003503553.18小计3709974.88133.46202.77动力4600.20.651.1792107.64131.43199.698机修车间照明300.71.002102131.91小计490113107.64152.43231.6动力1100.20.651.172225.7433.8551.439仓库照明20.71.001.401.42.13小计11223.425.7435.2553.56动力2600.40.651.17104121.68160243.0910锅炉房照明100.71.0070710.64

19、小计270111121.68167253.7311宿舍住宅照明4200.240.850.62100.862.50118.59180.18区。第11 欢11迎下页载精品文档3253.23159.44616.02总计（ 380V 侧）0.8KQ2602.52685.45681.8K p0.8593739.68652.2 电容补偿P2602.56 kW， Q302685.49kVar ，S3739.68kVA。因此 380V 侧最大负3030荷时功率因数为： cosP302602.560.70 。要求 10kV 进线侧最大负荷时功率因数不S303739.68能低于 0.90 ，因此 380V 侧功率

20、因数应该大于0.90，取为 0.92 。计算需要无功功率补偿容量：QCP30 tan 1tan22602.56tan arccos0.70tan arccos0.922602.56 0.59 1535.51kVar选 PGJ1型低压自动补偿屏，方案1 和方案 2（主屏） 各一台与方案3 和方案 4（辅屏）各七台相组合。总容量：84 81128 1568kVar 。无功补偿后，380V 侧的负荷计算：P302602.56kWQ302685.4915681117.49kVarS302832.33kVAI 304303.28Acos0.919变压器功率损耗：Pt0.01S300.012832.332

21、8.32kWQt0.05S300.052832.33141.62kVar10kV 负荷计算：P302602.5628.322630.88kWQ301117.49141.621259.11kVarS302916.66kVAI 30168.39 Acos0.90表 2-2 无功补偿前后的计算负荷计算负荷项目cosP30 /kWQ30 /kVarS30 /kVAI 30 /A。第12 欢12迎下页载精品文档380V 侧补偿前0.702602.562685.493739.685681.85无功功率补偿容量1568380V 侧补偿后0.922602.561117.492832.334303.28主变压器

22、损耗28.32141.6210kV 侧负荷计算0.902630.881259.112916.66168.392.3 按负荷功率矩法确定负荷中心把任务书所给图左边框和下边框分别作为坐标轴的XY轴，测的各车间坐标：1 号铸造车间（ 2.1 ， 2.3 ）、2 号电镀车间（ 2.3 ， 4.7 ）、 3号锻压车间（4.0 ， 6.6 ）、 4号热处理车间（ 6.0 ， 3.2 ）、 5号金工车间（ 6.2 ，4.4 ）、 6号装配车间（ 6.5 ，5.6 ）、7 号工具车间（ 6.7 ， 6.7 ）、 8 号机修车间（9.1 ， 3.0 ）、9 号仓库（ 9.4 ， 4.1 ）、10 号锅炉房（ 1

23、3.6 ，6.4 ）、宿舍住宅区（0.9 ， 7.2 ）。先假设总负荷PPi 的负荷中心位于坐标P（ x,y ）处，则仿照力学中求中心的力矩方程可得：xPiPi xi20254.26yPiPi yi16351.16因此求的负荷中心的坐标为：Pi xix6.37PiPi yiy5.06Pi图 2-1 确定负荷中心。第13 欢13迎下页载精品文档2.4 车间变电所位置的确定车间变电所分为三处，同样按负荷功率矩法计算得： （ 1）号车间变电所负责 1, 、2、3、11 处车间负荷，变电所位于 2 号（ 2.8,4.94 ）附近；（2）号处车间变电所负责 4、5、6、7, 变电所位于 6 号 (6.9

24、,6.1) 附近 ;(3) 号处车间变电所负责 8、9、10 号车间负荷，变电所位于 9 号(10.2,4) 附近。根据以上计算画出工厂的负荷指示图如下图3-2:图 4-2 工厂的负荷指示图表 4-1 各处车间变电所负荷如下：变电所类型负荷车间车间总计（ kVA）(1)户外式1、 2、 3、 112440(2)户外式4、5、6、71823(3)户外式8、 9、 103543. 变电所主变压器台数的选择该厂绝大部分用电设备属于长期连续负荷。 要求不间断供电， 停电时间过长将会造成严重的经济损失， 故主要车间及附属设备均为二类负荷。 因此，每个车间变电所应采用两台变压器， 以便当一台变压器发生故障

25、或检修时， 另一台变压。第14 欢14迎下页载精品文档器能对一、二类负荷继续供电。3.1 变电所主变压器容量的选择装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量 SN T 应同时满足以下两个条件：1) 任一台变压器单独运行时， 宜满足总计算负荷 S30 的大约 60%70%的需要，即SN T(0.6 0.7)S30（1）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即SN TS30()3.1 (1)号车间变电所 :SN T(0.6 0.7)S30(0.6 0.7)2440 kVA(1464 1708 )kVASN TS30()3.2 (2)号处车间变电所 :SN T( 0.6 0.7) S3

26、0(0.6 0.7)1823 KVA(1094 1276 )kVASN TS30()3.3 (3)号处车间变电所 :SN T( 0.6 0.7) S30(0.6 0.7)354 KVA( 212 248)kVASN TS30()由此可选择车间变电所变压器型号参数如下:车间型号额定额定电压联结组损耗 /W空载阻抗容量/kV标号电流电压/kVA一次二次空载负载（%）（ %）(1)S9-2000/10200010.50.4Yyn03000180000.86(2)S9-1600/10160010.50.4Yyn02400145000.64.5(3)S9-250/1025010.50.4Yyn05603

27、0501.24。第15 欢15迎下页载精品文档5. 主变压器的选择及主接线方案的确定5.2 确定主接线方案变电所常见的主接线方案（ 1）采用一台变压器时。高压侧采用负荷开关断路器主接线图（图3-1 ）这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器自动跳闸，如果短路故障已经消除，则可立即合闸恢复供电。但由于高压侧只有一个断路器，如果发生故障或检修时就不得不断电；而且低压侧也只有一路进线，低压断路器或者变压器检修时也将会中断供电。可用于三级负荷或少量二级负荷。图 3-1 单台变压器接线(2) 采用两台主变压器时。高压侧采用单母

28、线、低压单母线分段的主接线图（图3-2 ）。第16 欢16迎下页载精品文档这种主接线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性 较高。当任一变压器检修或 /;发生故障时， 通过切换操作， 即可迅速恢复对整个变电所的供电。 但在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时， 整个变电所仍需要停电。 如果有与其他变电所相连的高压或低压联络线时，则可供一二级负荷。图 3-2 高压侧采用单母线、低压单母线分段的主接线确定主接线方案根据任务书要求： 绝大部分用电设备属于长期连续负荷， 要求不间断供电， 停电时间过长将会造成严重的经济损失， 所以采用两台主变压器。 方案二与方案一比较，

29、 经济性差不多，但是方案二要比方案一更可靠，更灵活。因此确定主接线方案为方案二。第17 欢17迎下页载精品文档6. 短路电流计算及高低压开关设备的选择6.1 短路电流计算根据原始资料及所设计方案，画出计算电路，选出短路计算点（图4-1 ）。图 4-1 短路计算电路（1）确定基准值取 Sd 100MV A,U c1 10.5kV ,U c20.4kV 有：Sd100MVAI d15.50kA3 U c13 10.5kVSd100MVAI d 2144kA3 U c23 0.4kV（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值：100MVAX *0.17（系统最大运行方式时）S10

30、0MVAX *0.36（系统最小运行方式时）S架空线路的电抗标幺值：架空线 LGJ-50 ，查得 X 00.35/ km , 线路全长 8km, 因此X *WL0.3581002.610.52电力变压器的电抗标幺值：型号 S9-2000/ （ 10）查表 U k %6 ，则有：。第18 欢18迎下页载精品文档X*T1X*T2U k %Sd6 100 1033100SN100 2000（3）最大运行方式下的短路点计算图 4-2 最大运行方式时等效电路计算 k1 点的短路电流总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值：X XX0.172.62.77k1三相短路电流周期分量有效值：I（k13）I d15.51.99kAX *k12.7