供配电课程设计报告

1、摘要本次供电设计对象为某金属制品厂，根据本金属厂所能取得的电源以及该厂用电负荷情况，进行负荷计算、无功补偿计算、变压器型号选择、主接线的设计、短路计算、导线与设备选校以及继电保护与整定，为本厂选择最优的供电系统方案。针对本厂情况，将本厂十三个供电部分由三个变电所配电，根据无功补偿的计算，选择的补偿柜的型号分别为BSMJ0.4-25-3、BSMJ0.4-20-3 、BSMJ0.4-30-3。另外，三个变电所选择的变压器型号分别为S11-M-800/10、 S11-M-800/10、 S11-M-630/10。由于题目要求，本次设计，选用的高压开关柜与低压开关柜型号分别为XGN，GGD。通过设备选

2、择与校验，逐步完善设计图，最终确定了高压侧与低压侧的接线，并且选校合格。最后在成形的接线设计图的基础上，完成了继电保护与整定的计算目录1前言11.1 工厂供电的意义和要求11.2选题的背景和意义12负荷计算的意义及相关参数的计算22.1负荷计算的意义22.2 参数的计算22.3 车间负荷计算结果33无功补偿的计算44 变压器选择65变配电所主接线方案的设计75.1 方案论证75.2 变压器一次侧电气主接线图85.3变压器二次侧电气主接线图96 短路计算96.1三相短路计算97 导线选择及设备校验117.1 高压侧10kV导线的选择117.2 高压侧设备校验127.3 低压导线的选择137.3.

3、1 低压侧设备校验148 继电保护整定计算148.1 QF处设置定时限过电流保护148.1.1 动作电流整定148.1.2 检验灵敏度158.2 QF处电流速断保护整定计算158.2.1 动作电流整定158.2.2 检验灵敏度158.3 ，处动作时间的整定159 小结16参考文献16供配电课程设计报告1前言1.1 工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 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

4、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，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

5、很好地为工业生产服务，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。1.2选题的背景和意义本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行塑料五金厂供配电系统电气部分 设计。通过本课程设计,培养学生综合运用所学的理论知识、基本技能和专业知识分析和解决实际问题的能力,培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力,使学生初

6、步掌握科学研究的基本方法和思路,学生能够理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求,掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。2负荷计算的意义及相关参数的计算2.1负荷计算的意义负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,这是技术人员熟知的事实。但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算,给制定方案、工程审核造成一定的困难。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）2.2 参数的计算目前，对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采

7、用的是需要系法来进行负荷计算。（一）一组用电设备的计算负荷主要计算公式有：有功计算负荷：= (2-1)无功计算负荷：= (2-2)视在计算负荷：=/ (2-3)计算电流： =/ (2-4)式中为用电设备组的需要系数值；为用电设备组的平均功率因数； 为功率因数的正切值；为用电设备组的额定电压。（二）多组用电设备的计算负荷在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数K。 图2-1 多组用电设备的计算负荷 对于干线，可取KP=0.85-0.95;K对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取KP=0.8-0.9, KQ。由干线负荷直接相加来

8、计算时，可取KP=0.95, KQ =0.97。 其计算公式如下：(2-5) (2-6) 由此确定五金厂各车间变电所总的电力负荷。2.3 车间负荷计算结果由该工厂车间负荷表可确定五金厂各车间变电所电力负荷计算表，分别如下表：表2-2 工厂的负荷情况编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数车间变电所代号1焊接车间5400.450.65STC12钣金车间6500.500.703组装车间4800.400.754冲压车间6700.550.755喷塑车间2900.600.75STC26抛光车间2200.350.707仓库500.350.808食堂1200.750.809锅炉房1100.750.80ST

9、C310水泵房600.750.8011综合办公楼1850.700.9012生活区2600.700.9013厂区照明200.700.90表2-3：各车间变电所负荷计算情况STS1车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)1焊接车间5400.450.651.17243284.10373.855682钣金车间6500.500.701.02325331.57464.29705.413组装车间4800.400.750.88192169.33256388.95总计KP=0.95;KQ=0.970.691.05722761.44

10、1049.31594.3STS2车间变电所电力负荷计算表厂房名称Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)4冲压车间6700.550.750.88368.5324.99491.33746.505喷塑车间2900.600.750.88174153.454232352.496抛光车间2200.350.701.027778.56110167.137仓库500.350.800.7517.513.1321.8833.24总计KP=0.95;KQ=0.970.740.91605.15553.02819.81245.5STS3车间变电所电力负荷计算表厂房名称Pe(

11、kW)KdcosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)8食堂1200.750.800.759067.5112.5170.939锅炉房1100.750.800.7582.561.88103.13156.6810水泵房600.750.800.754533.7556.2585.4611综合办公楼1850.700.900.48129.562.72143.89218.6212生活区2600.700.900.4818288.15202.22307.2513厂区照明200.700.900.48146.7815.5623.64总计KP=0.95;KQ=0.970.860.60515.

12、85311.15915.33无功补偿的计算在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率,一种是无功功率。无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。由于它不对外做功,才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示,单位为乏(Var)或千乏(kVar)。从发电机和高压输电线供给的无功功率,远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有

13、高压集中补偿，低压成组补偿和低压补偿三种方式。由于本设计中上级要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92,而由上面计算可知=0.6<0.9，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。以 STS1车间变电所为例,计算它的功率补偿QN.C = 761.44×（tanarc cos0.69tanarccos0.92）kvar=499.39kvar根据补偿柜的规格要求,初选BSMJ0.4-25-3,每组容量qN.C =25kvar,则需要安装的电容组数为n= QN.C /qN.C =499.39kvar/25 kvar20 无功补偿后，变电所低压侧的视在计算

14、负荷为：Pc=722 Qc=(761.44-500)kvar=261.44kvarSc=767.88kV.A cosa=0.94又考虑到变压器的功率损耗为： (3-1) (3-2)简化公式有： PT=0.01Sc，QT=0.05Sc (3-3)即： PT=0.01Sc=7.68kWQT=0.05Sc=3.84kvar变电所高压侧计算负荷为：= + =729.68kW= + =299.84kvar=788.89补偿后的功率因数为：Cos=0.93各个车间的补偿结果如下表3-1表31 补偿后低压侧计算负荷变电所序号(kvar)(kvar)补偿后低压侧计算负荷cosa/kw/kvar/kV.A149

15、9.395000.94722261.44767.882333.383600.95605.15193.02635.193123.921280.94515.85183.15547.40各个变电所补偿容量和补偿柜型号及校验如下表32：表32 各个变电所补偿容量和补偿柜型号及高压侧校验变电所序号(kw)(kvar)(kw)(kvar)补偿后高压侧功率因素补偿柜型号补偿柜台数17.683.84729.68299.840.93BSMJ0.4-25-32026.353.18611.50224.780.94BSMJ0.4-20-31535.472.74521.32210.520.93BSMJ0.4-30-33

16、由表32 可得高压侧计算负荷：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流：4 变压器选择只装设一台主变的变电所。变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即选用新型电力变压器，如S11型。对于第一车间变电所，选择S11-M-800/10型变压器,第二车间变电所选择S11-M-800/10型变压器，第三车间变电所选择S11-M-630/10型变压器。图41 系统概略接线图5变配电所主接线方案的设计5.1 方案论证方案一：采用单母线接线方式，两路外供电源可供容量相同且可供全部负荷，采用一用一备运行方胡变压器一次侧采用单母线接线，而二次侧采用单母线分段接线方式，情况如下图所示： 图51

17、方案一图方案二：10kv双电源进线单母线分段接线，0.4kv侧单母线分段接线，。该方案可以采用两路电源同时运行的运行方式，也可以采用一路运行，另一路备用的运行方式，运行方式交灵活，供电可靠性和运行灵活性高于方案一。如下图3所示：图52 方案二图由于本厂属于三级负荷，对于三级负荷不需要太高的可靠性，宜选更经济实用型的。综上比较，最后选定方案一为主接线图。5.2 变压器一次侧电气主接线图设备编号TAA1AA2AA3AA4AA5设备型号S11-800/10GGD2-23GGD2-6BSMJ-0.4-25/3GGD2-57GGD2-51用途变电联络低压进线无功补偿接负载接负载负荷容量768KVA500

18、Kvar图53 变压器一次侧电气主接线图5.3变压器二次侧电气主接线图柜列编号NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5···柜名进线柜计量柜互感器柜出线柜出线柜计量柜···柜型及方案编号KYN28-12(Z)-018KYN28-12(Z)-066KYN28-12(Z)-041 KYN28-12(Z)-064KYN28-12(Z)-050···图54 变压器二次侧电气主接线图6 短路计算6.1三相短路计算 图61供电系统短路计算电路图下面以1号车间变电所为例进行计算：（在最大工作模式下，=300MVA）（1

19、） 确定基准值取 而 （2） 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1） 电力系统2） 架空线路 3） 电力变压器（查S11-800/10变压器数据，）绘制等效电路图如图62所示，图62 供电系统等效电路图（3） 求k-1点的短路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1） 总电抗标幺值2） 三相短路电流周期分量有效值3） 其他三相短路电流4） 三相短路容量 （4） 求k-2点的短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量1） 总电抗标幺值2） 三相短路电流周期分量有效值3） 其他三相短路电流在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般取，则4） 三相短路容量最大模式及最小模式下短路计算

20、如下表6-1及表6-2所示：表6-1 最大模式下的三相短路电流计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容量/MV.Ak-11.284.34.34.310.976.4978.13k-26.9120.8920.8920.8947.2127.3714.47表6-2 最小模式下短路电流计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容量/MV.Ak-11.543.573.573.579.105.3964.94k-27.1721.1321.1321.1347.7527.6813.957 导线选择及设备校验7.1 高压侧10kV导线的选择10kV3km1862.50kw+j735.13kv

21、ar图7-1 高压侧线路长度和负荷情况（1）先按电压损失条件选择导线截面初步选取LJ型铝导线，对10kV 架空线取，则有：于是可得选取LJ-70导线，查表知 代入参数可得： 可见LJ-70满足电压损失要求。（2）按发热条件选择电缆截面查附表，知截面的 LJ-70型电缆在的载流量233A，大于。综上，高压侧导线选用LJ-70型电缆。7.2 高压侧设备校验根据此次设计分组要求，本小组选用XGN系列高压开关柜，内部主要有以下高压电器设备：旋转式隔离开关GN30-10、真空断路器ZN28A-10、电流互感器LZZJ-10、电压互感器LMZ1-10、高压熔断器RN2-10、避雷器等。（1）对真空断路器的

22、校验（取高压侧据点保护时间为1.5S）表7-1 真空断路器的校验序号高压侧的电气条件（以最大工作模式下为例）ZN28A-12型断路器项目数据项目数据110kV 110kV 282A282A32.86 kA32.86 kA47.3 kA47.3 kA55（2）高压隔离开关的校验表72 旋转式隔离开关校验序号高压侧的电气条件（以最大工作模式下为例）旋转式隔离开关GN30-10项目数据项目数据结论110kV 12 kV合格282A400A合格32.86 kA12.5kA合格47.3 kA31.5kA合格5合格（3） 对电流互感器校验表73 LMZ1-10电流互感器的校验项目对比电压电流断流能力动稳定

23、热稳定电压互感器12kV300A20A高压侧电气条件10kV8.2A 7.3kA结论合格合格合格合格（4）高压熔断器校验 RN2-10型高压熔断器=10KV，,（5）断流能力校验断开的短路电流,则故满足要求。7.3 低压导线的选择 因工厂内部具体车间位置不明确，无法分配低压线路。只能根据表31，补偿后低压侧计算电流大致选择低压配电室配电导线。 7.3.1 低压侧设备校验 根据此次设计分组要求，本小组选用GGD系列低压开关柜，由表23及表3-1可对GGD2整套设备校验如下表：表5-4.1 GGD2低压开关柜校验(取高压侧据点保护时间为1.0S)序号低压侧侧的电气条件（以计算负荷最大变电所为例）G

24、GD2低压开关柜项目数据项目数据结论1380V 380V合格2532.96A1000A合格312.109 kA15kA合格432.21 kA63kA合格5合格8 继电保护整定计算以第一车间变电所为例计算：图81 第一车间变电所图8.1 QF处设置定时限过电流保护8.1.1 动作电流整定变压器的最大负荷电流取Krel=1.2，Kre= 0.85，Ki=1505=30，故动作电流动作电流整定为5A。8.1.2 检验灵敏度变压器低压母线的最小两相短路电流用于校验保护灵敏度线路，变压器低压母最小两相短路电流反映到高压侧的电流值为（变压器连接组别为Dyn11）：灵敏度： 综上满足要求。8.2 QF处电流速断保护整定计算8.2.1 动作电流整定电流速断保护的动作电流（速断电流）Iqb应躲过它所保护的变压器低压母线的三相短路