低压配电系统的工厂供电课程设计

1、2009 级 xX. . , 一. X又工厂供电课程设计又.木低压配电系统的工厂供电课程设计姓名学号院、系、部电气工程系班号完成时间2012年6月18日设计任务书一、设计内容：(1) 由总降压变电所的配出电压和用电设备的电压要求，参考国际规定的标准电压等级确定车间变电所的电压级别。(2) 计算负荷采用需用的系数法，计算出单台设备支线、用电设备组干线和车间变电所低压母线和进线的计算负荷。(3) 由计算负荷结果，确定补偿方式，计算出补偿容量，选择电容器个数和电容柜个数。(4) 按对负荷可靠性要求，确定车间变电所电气主接线。(5) 按车间变电所低压母线的计算负荷，确定变电器的容量和台数。(6) 导线

2、截面积的选择，支线和干线按发热条件选择，进线电缆按经济电缆密度选择，按允许发热，电压损耗进行校验。(7) 短路电流计算，绘制计算电路和等值电路图，确定短路点，计算出各短路点短路电流值及短路容量。(8) 车间变电所低压母线按发热条件选择，按短路的热合力校验。(9)按国家规定的标准符号和图符，用CAD画出车间变电所的电气主接线图、 车间配电系统和配电平面图。二、设计条件：(1) 机加车间符合全部为三级负荷，对供电可靠性要求不高。(2)车间平面布置图如下图所示4 口= I;四30 口311+33| 卜34丁 32低压配电室变压器室 高压室车间变电所10- 11 丁2- 1413中 16需t21%出

3、24 k32023(3)车间电气设备各细表如下表所示台数kW)效率功率因数13C630-137.60.880.8164内圆磨床M212017.250.880.8365, 16砂轮机S3SL-30021.50.920.826.56平面磨床M713017.60.880.82679牛头刨床B6050340.870.82611, 12普通车床 C614026.1250.890.8161315普通车床C61634.60.900.81617, 18单臂龙门刨床B1012267.80.860.812.519龙门刨床B2016166.80.860.812.520, 21普通车床C630210.1250.880

4、.81622立式钻床Z53514.6250.900.80623立式车床C534J11800.860.80324摇臂钻床Z3518.50.870.825.52629链床T6849.80.860.655.53034插床B5032540.870.86(4)机加车间转供负荷名细表如下表所示转供负荷 名称转供距离P30(kW)Q30(kv ar)(kV.A)I 30(A)Cos()回路130203654.90.83回路2303445.368.90.66金工车间250回路3404459.590.30.67合计10098402130.71回路1302539.159.30.77汽车修理回路2222533.35

5、0.60.67100车间回路3303646.971.20.65合计82861191810.69回路128304162.30.68备品车间回路2192531.447.70.60150回路3354053.280.80.66合计82951251890.61回路1233037.857.40.65锅炉房回路2172026.239.90.45200回路3153033.550.960.57合计558097.1147.51.0回路11701725.81.0照明回路回路21201218.21.0200(3相)回路31601624.31.0合计4504568.41.0三、基本要求：(1)说明书要简明扼要，计算要有

6、公式依据，结果要列表记入，必要的数据及资料要注明出处。提倡用计算机绘图和打印设计说明书。(2)设计图样要符合国家标准,采用新标准电气图形符号和文字符号,图样上的字必须用仿宋体。(3)按教学大纲要求，必要设计应包括和设计内容相关的英文资料翻译一份(4)要列出参考书目(文献)。(5)要有设计结论(或总结或体会)摘要低压供配电系统设计的目的， 就是通过采用恰当的技术手段， 满足各种用电设备在正常使用状况下的不同用电需求， 并采取必要的措施， 防止电气部分与建筑的其他部分在检修情况下相互影响，确保电气设计的合理性及系统的安全运行，从而达到供电的安全、可靠、优质和经济的指标。本文通过对目前供配电问题进行

7、探讨， 做好供配电是保证建筑设施正常运行的关键。首先，对工厂用电设备进行负荷计算，并对工厂进行无功补偿，使功率因数达到 0.9 。对整个工厂进行电气概预算，得到整个工厂设计所需的费用，继而得到主接线图。 其次， 对每个短路点进行短路计算， 通过计算出的电流值对设备进行选择，并对所选出的设备进行校验。然后，对工厂线路、变压器等设备进行防雷保护设计。关键词： 负荷计算无功补偿短路计算主接线图设计任务书 I摘要 IV第1章绪 论 1第2 章负荷计算 22.1 单组用电设备计算负荷的计算公式 22.2 多组用电设备计算负荷的计算公式 22.3 3 章无功功率补偿 63.1 低压母线计算负荷 63.2

8、无功功率补偿 73.3 计算变电所变压器一次侧计算负荷 7第4 章确定车间变电所变压器形式、容量和数量及主结线方案 74.1 根据负荷性质和电源情况选择变压器台数和容量 74.2 主接线方案的技术经济比较 94.3 车间进线架空线的选择 94.4 低压配电系统主接线图 9第5 章短路计算 105.1 绘制计算电路 105.2 短路电流计算 105.2.1 计算电路图5-1 所示 105.2.2 等值电路图5-2 所示 105.2.3 计算各元器件基准电抗标幺值 105.2.4 计算K1点和K2点短路电流 11第6 章选择车间变电所高低压进出线 126.1 选择母线截面积 126.2 进线电缆热

9、稳定校验 136.3 车间变电所高压电气设备的选择 136.4 车间低压侧电气设备的选择 146.5 低压配电屏的选择 15第8 章设计总结 16参考文献 17附录：车间供电平面图 18第1章绪论当今社会，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 的能量转化而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送和分配简 单经济，又便于控制、调节和测量，有利于生产自动化小型化变电所的建设方案， 是在总结国内外变电所设计运行经验的基础上提出的， 与过去建设的常规变电所 和简陋变电所有明显区别。无论是主接线方式、设备配置及选型、总体布置还是 保护方式，都形成了一种新的格局，从而使小型

10、化变电所无法按已有规程进行设 计。机修厂的电力系统由变电，输电，配电三个环节组成，由此也决定了此电力 系统的特殊性，在确保供电正常的前提下，这三个环节环环相扣。其次，还电力 系统一次设备较为简单，二次系统相对复杂。本设计对整个系统作了详细的分析， 各参数计算，以及电网方案的可靠性作了初步的确定。 全厂总降压变电所（或总 配电所）及配电系统的设计，是根据各个车间的负荷数量，性质及生产工艺对对 用电负荷的要求，以及负荷布局，结合电网的供电情况，解决对全厂可靠，经济 的分配电能。车间供电设计是整个工厂设计的重要组成部分， 车间供电设计的质 量直接影响到的产品生产及公司的发展。第2章负荷计算2.1 单

11、组用电设备计算负荷的计算公式a）有功计算负荷（单位为KWP30 = Kd Pe , Kd 为系数b）无功计算负荷（单位为kvar）Q30= P30 tanc）视在计算负荷（单位为kvA）o - P3oS30cosd）计算电流（单位为A）I30 =，3, Un为用电设备的额定电压（单位为 KM 3U n2.2 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KWP30=K p 所式中 R0i是所有设备组有功计算负荷P30之和，K p是有功负荷同时系数,可取0.900.95b）无功计算负荷（单位为kvar）Q30 = K q Q30i ,Q30i是所有设备无功Q30之和；K q是无功负荷同时

12、系数，可取0.90.97c）视在计算负荷（单位为kvas30 = vp30QTd）计算电流（单位为AI30 = *J. 3Un1 .采用需要系数法对车间用电设备进行负荷计算（1）各支线负荷计算及导线截面积选择以设备序号1为例说明计算过程：序号1设备单位容量7.6kw,效率7 =0.88 ,启动倍数(=6由于是低压工厂供电，所以变压器一次侧电压10KM二次侧电压为0.4KV。计算电流：I30Pe7.63U N cos ?,3 0.38 0.81 0.8816.4(A)启动电流：Ist Kst I30 6 16.4 97.2(A)选支线截面积。按允许载流量选择，根据IalI30,查工厂供电附录表1

13、9-3, 根据实际环境温度，选 3根单芯塑料导线穿钢管 Sc=15mn地敷设。当截面积 A=2.5mrm, ?=25o 时,A=18AI30=16.4A,选择结果为 BLV-3 2.5-18A-SC15mm(冈 管管径)。以设备序号18为例说明计算过程：序号18设备单位容量67.8kw,效率T =0.86,启动倍数(=2.5由于是低压工厂供电，所以变压器一次侧电压10KM二次侧电压为0.4KV。计算电流：I30Pe67.8148.02(A).3U N cos ?3 0.38 0.86 0.88启动电流：Ist Kst I30 2.5 148.02 369.69(A)按允许载流量，选择直线截面积

14、，根据Ial I30,查附录表19-3,根据实际 环境温度，选3根单芯塑料导线穿钢管Sc=50mml地敷设。当截面积A=95mrn, ?二25o 时，Iai=170A.I30= 147.88A,选择结果为 BLV-3 95-170A-SC50mm管管 径)。以设备序号21为例说明计算过程：序号21设备单位容量10.125kw,效率7 =0.88 ,启动倍数Kt=6由于是低压工厂供电，所以变压器一次侧电压10KM二次侧电压为0.4KV。计算电流：陵 Pe10.12521.58(A). 3U N cos ?3 0.38 0.81 0.88启动电流：Ist Kst I30 6 21.58 97.2(

15、A)按允许载流量，选择直线截面积，根据Ial I30,查附录表19-3,根据实际 环境温度，选3根单芯塑料导线穿钢管Sc=15mmfi地敷设。当截面积A=4mrri, ?二25o 时，I ai=24A.I 30= 21.58A,选择结果为 BLV-3 4-24A-SC15mmp管管径)。以设备序号23为例说明计算过程：序号23设备单位容量80kw,效率“=0.86,启动倍数(=3由于是低压工厂供电，所以变压器一次侧电压10KM二次侧电压为0.4KV。计算电流：I30Pe,3U N cos ?80,3 0.38 0.80 0.86176.67(A)启动电流：Ist Kst I30 3 176.6

16、7 530.01(A)按允许载流量，选择直线截面积，,根据Ial I30,查附录表19-3,根据实际 环境温度，选3根单芯塑料导线穿钢管 Sc=50mnH地敷设。当截面积A=120mm ?二25o 时，I al=195.I 30=176.67A,选择结果为 BLV-3 50-195A-SC50mm管管径)。表2-1各支线负荷、导线截面积选择结果设备代号设备名称计算电流单台容量(kW)启动电流导线截面积允许载流量穿钢官官 径备注温度13普通车床C630-116.47.60.4*97.22.51815254内圆磨床M212014.97.250.4*90.62.5181525o5, 16砂轮机S3S

17、L-3003.31.50.4*19.52.51815256平面磨床M713016.57.60.48*962.518152579牛头刨床B60508.540.4*512.51815251012普通车床C614012.96.1250.4*77.42.51815251315普通车床C6169.584.60.4*57.482.518152517, 18单臂龙门刨床B1012148.0267.80.4*369.795170502519龙门刨床B2016146.366.80.4*364.2595170502520, 21普通车床C63021.5810.1250.4*129.48424152522立式钻床Z

18、5359.764.6250.4*58.562.51815252324立式车床C534J1摇臂钻床Z35176.6717.96808.50.4*5300.4*99.55120419524501525o25o2629链床T6827.039.80.4*146.4656321525o3034插床B50328.7340.4*52.382.5181525o(2)干线负荷计算及截面积选择机加车间用电设备从低压配电屏引出三个回路 WL1WL2WL3负荷计算结果和各回路所接配电箱及用电设备如下表:表2-2电源屏三回路计算负荷电源屏引出回路号计算负荷P30Q30WL116.3221.37DYX(R)WL260.9

19、480.2DYX(R理多用途配电箱WL324.1432.1DYX(R理多用途配电箱车间的转供负荷计算结果如卜表：表2-3车间的转供负荷计算结果转供负荷名称车间回路号计算负荷P30Q30S30I30cos。金工车间WL410098140212.70.90汽车修理车间WL58286118.8180.50.88备品车间WL68295125.5190.70.87锅炉房WL7558097.1147.50.85WL84504568.41照明回路(三相)按允许发热条件选择车间干线截面积计算如下表所示。各干线选择YJLV型交联聚乙烯绝缘电缆，埋地辐射。表2-4车间干线计算电流及导线截面积选择结果（YJLV铝芯

20、电缆）I30(A)导线允许载流量Ia l(A)导线截回积 A（mm2）WLI40.24943*16+1*16WL2150.91803*50+1*25WL361.02943*16+1*16WL4212.72183*70+1*35WL5180.52183*70+1*35WL6190.72183*70+1*35WL7147.51803*50+1*25WL868.4943*16+1*16第3章无功功率补偿无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和用联电抗器两种。由于并联 电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优 点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。3.1 低压母线

21、计算负荷低压母线的计算负荷为各回路干线负荷之和， 应计及同时系数（或称为参差 系数或称为综合系数）。8P30后8pP30i=0.9* (16.32+60.94+24.14+100+82+82+55+45) = 417.6(KW)i8Q0后8p Q30i=0.95* (21.37+80.2+32.1+98+86+95+80+0) =467.28(Kvar)1S30M,417.62 467.282626.69(KV ?A), 130M626.69.3* 0.38952.16(A)cos 1P30M417.6S30M626.690.67由于车间负荷功率因数小于0.92 ,因此应在变压器低压母线上进行

22、集中无功补偿。集中补偿便于维护和管理，采用电力电容器进行补偿。3.2 无功功率补偿1)补偿容量的确定Q c=P2o (tan 小 1 - tan 小 2) =417.6*(1.1-0.426)=284(Kvar)补偿后变电所变压器一次侧计算负荷_ _ _ , _ _ Pl30MP30M417.6KW Q30M= CU-Qc=467.28-300=167.28Kvar30 IvlS 30M =449.56KVA COS = 417.6 =0.930.92故满足要求449.563.3计算变电所变压器一次侧计算负荷(1)估算变压器功率损耗：Pt0.012S30M0.012 449.56 5.39(k

23、w),Qt0.06S30M0.06449.56 26.97(kvar)(2)估算进线负荷：194.25(kvar),P301Pt E0m5.39417.6 422.99(kw),Q301QtQ30M26.97 167.2822S465 46S301； P301Q301465.46(kV?A),%0130165 6 26.87(A).3 UN1 -3 10465.46422.99I302671.83(A), cos 3010.9083 0.4465.46第4章确定车间变电所变压器形式、容量和数量及主结线方案4.1 根据负荷性质和电源情况选择变压器台数和容量有下列两种方案：a）装设一台主变压器型号

24、为S9型，而容量根据式Snt S30, Snt为主变压器容量，S3。为总的计算负荷。选Snt =500VAS30=465.46KVA,查表5即选一台S9-500/10/0.4-Yyn0 型低损耗配电变压器。b）装设两台变压器型号为 S9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2） 选择，即Snt （0.6 0.7） 465.46 KVA= （279.3-325.8 ） KVA（4-1）一台工作时ST SNT=325.8KVA故要选择容量为400MVA勺变压器（4-2）因此选两台S9-400/10/0.4-Yyn0型低损耗配电变压器。技术数据如下表：表4-1型电力变压器技术数据型额定容量空载

25、损耗负载损耗空载电短路阻连接组参考价源抗别称号号Stn(KV?A)P0(KW)Pk(KW)I。Uk%（兀/台）S9-5005000.965.11.04Yyn081100S94004000.84.31.04Yyn0533004.2 主接线方案的技术经济比较装设一台主变压器的方案能满足供电安全性的要求，供电的可靠性能基本满足。一台主变压器电压损耗较大，灵活性小，留有扩建的余地较小。装设两台主 变压器的方案既能满足供电安全性的要求也能基本满足供电可靠性的要求。装设两台主变压器电压损耗较小灵活性较好，扩建适应性好。但是选择一台主变压器 加上连接变压器的断路器及隔离开关和维护的费用远远的比装设两台变压器

26、低 许多，因此选择一台主变压器较为经济。4.3 车间进线架空线的选择根据设计任务要求选择总降压变电所到车间变电所的进线为架空线， 按发热 条件选择截面积。已知I30i =26.87A,查工厂供电附录表16选才? LJ-10铝绞 线，25屋外载流量为75A,故满足要求。4.4 低压配电系统主接线图备爵鼻可第5章短路计算5.1绘制计算电路K-1 (3)500MVA (2)川8系统LGJ-50,1.5km10kV S9-500 0.4kVJ一JF一|ia.图5-1 短路计算电路XsXlk-1 Xtk-2图5-2短路计算等效电路5.2短路电流计算短路电流计算目的是为了选择和校验车间变电所高、 低压电气

27、设备及提供继 电保护整定计算所需要的技术数据。因此应计算在最大运行方式下和最小运行方 式下的短路电流值。5.2.1 计算电路图5-1所示5.2.2 等值电路图5-2所示5.2.3 计算各元器件基准电抗标幺值选区基准容量Sd=100MVA基准电压：Ud1=10.5kV, 5=0.4kV,基准电流：1dlSd100. 30 dl .3 10.55.5kA,Id2 100144.3kA,3 0.4电源内阻：X s?maxSd1000.5, XSk?min200s?min , 黑 0.29Sk?max350RWL 线路：XwLSd100R1LT- 0.64 1.52 0.8707U di10.5Sd1

28、00XiLd-0.323 1.520.4395U d210.5变压器：XtUk% Sd100Snt4100 103 o 81005005.2.4计算K1点和K2点短路电流k1?maxs?maxXwl0.5 0.4395 0.9395X s?max XWL 0.29 0.4395 0.7295Zk1?min.RjXk1?min21 . 1359, Z k1 ?max. R2k1X k1 ?max1.2809X k2?maxX k1?maxXT8.9359X k2?minX k1?minXT 8.72951 . .1 d15.54.842(KA),Ik1min1 d15.54.294(kA)k1?

29、maxZk1?min1.1359Z k1?max1.2809I 一1 d2144.316.53(kA),Ik2?min1 d2144.316.14(kA)k2?maxX k 2?min8.7295X k2?max8.9395k1?minRk1Rwl 0.8707短路电流计算结果如表所示高压冲击系数Kh = 1.8,则助V2KshI k1?max2.55 4.842 12.35(kA)。低压冲击系数 Kh=1.6,则 ishJ2KshIk2?maxss max2.26 16.53 37.36(kA)短路容量为:Sk1 ?maxSk2?maxSdZ k1 ?minSdZ k2?min10088.04(MV ?A)1.1359100八11.46(MV ?A)8.7295表5-1K1K2最大运行方式短路电流（KA）4.84216.53最小运行方式短路电流（KA）4.29416.14冲击电流（KA）12.3237.36最大短路容量（MVA）88.0411.46运行方式第6章选择车间变电所高低压进出线6.1 选择母线截面积车间低压母线，可以选择LMY矩形铝母线，按经济电流密度选择。一直母线计算电流130M799.8A,查表5-4,根据年最大负荷小时数T max 5500h ,差的经济电流密度，J“ 1.54,因此经济截面积为Aec心0M 7998 51