工厂供电课程设计--河南工程学院

1、河 南 工 程 学 院实 习 报 告专业_班级_姓名_年 月 日 实 习 （训） 报 告 评 语等级_评阅人:_职称_年月日 河 南 工 程 学 院实 习（训）报 告 实习目的（内容）: _ _实习时间： 自 月 日 至 月 日共 天。实 习 地 点: _实 习 单 位: _指导老师:_ 系主任:_ 工厂供电课程设计一、 设计任务书（一） 设计题目第一机械厂降压变电所的电气设计（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，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，确定变电所的位置和形式，确定变电所主变压器的台数、容量和类型，选择变电所主接线方案及高低压

2、设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按照要求写出设计说明书，绘出设计图纸。（三） 设计依据1、工厂总平面图 第一机械厂总平面图2、工厂负荷情况厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数铸造车间动力3500.3070照明80.81.0锻压车间动力2000.30.60照明70.91.0金工车间动力3000.30.65照明100.81.0工具车间动力2500.250.60照明60.71.0电镀车间动力1500.50.75照明80.81.0热处理车间动力2000.40.70照明100.91.0装配车间动力2000.40.70照明50.91.0机修车间动

3、力1500.20.65照明50.751.0锅炉房动力800.70.78照明20.81.0仓库动力200.30.80照明20.81.0生活区照明2000.80.9本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日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。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如下表所示。 3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供电合同规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-150，

4、导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约9km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为700MVA。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1.8s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为70km，电缆线路总长度为20km。4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为39°C，年平均气温为25 °C，年最低气温为 10°C，年最热月平均最高气温为34°C，年最热月平均气温为27°C，年最热月地下0.8m处平

5、均温度为25°C。当地主导风向为东南风，年雷暴日数为22。5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔200m，地层土质以砂粘土为主，地下水位为3m。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30元/kVA，动力电费为1.2元/kW.h，照明（含家电）电费为0.56元/kW.h。工厂最大负荷时的功率因数不低于0.94。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1000元/kVA。四、设计任务按要求在规定时间独立完成下列工作量：1、设计说明书 需包括：1）前言2）

6、目录3）负荷计算和无功功率补偿4）变电所位置和型式的选择5）变电所主变压器台数、容量与类型的选择6）变电所主接线方案的设计7）短路电流的计算8）变电所一次设备的选择和校验9）变电所进出线的选择与校验10）变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定11）防雷保护和接地装置的设计12）附录参考文献2、设计图纸 需包括：1）变电所主接线图1张（A3图纸）2）其他。如某些二次回路接线图。（五）设计时间 2011年 12 月 19 日至2012年 1月 1日共两周。前言 工厂供电就是指工厂所需要电能的供应和分配，亦称工厂配电。电能是代工业生产的主要能源和动力。电能即易于由其它形式的能量转换而来又易于转换为

7、其它形式的能量以供应用。电能的输送的分配即简单、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，但是它在商品成本中所占有的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性并不在于它在生产成本中或投资总额所占比例的比重多少，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，改善各方面条件。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。做好节能工作也是十分重要的，一下是必须达到的基本要求：（1） 安全：在电能的供应，分配和使用中，不应该发生人身事故和设备事故。

8、（2） 可靠：应该满足电能用户对供应可靠性的要求。（3） 优质：应该满足电能永和对电压和频率等质量的要求。（4） 经济：供电系统的投资要求，运行费用要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外在供电工作中，应该合理地处理局部和全局，当前和长远等关系。既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局适应发展。目录一、负荷计算和无功功率补偿。二、变电所位置和形式的选择。三、变电所位置和主变压器台数容量与类型的选择。四、变电所主要接线方案的设计。五、短路电流的计算。六、变电所一次设备的选择与校验。七、变电所进出线的选择与校验。八、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定。九、防雷保护和接

9、地装置的设计。十、参考文献。十一、心得体会 主接线图参见附录图。一负荷计算和无功率补偿1.负荷计算各个厂房和生活反应的负荷计算如表所示厂房编号厂房名称负荷类别设备容量pe/kW需要系数KdCostan计算负荷1铸造车间动力3500.30701.02105107.1照明80.81.006.40小计358111.4107.1150227.62锻压车间动力2000.30.601.3360123照明70.91.006.30小计20766.31231402133金工车间动力3000.30.651.1790105.3照明100.81.0080小计31098105.31441624工具车间动力2500.25

10、0.601.3362.583.1照明60.71.00420小计25666.783.11071625电镀车间动力1500.50.750.887566照明80.81.006.40小计15881.4661051596热处理车间动力2000.40.701.028081.6照明100.91.0090小计2108981.61211847装配车间动力2000.40.701.178081.6照明50.91.005.40小计20585.481.6118.11798机修车间动力1500.20.653035.2照明50.751.003.250动力15533.2535.248.3739锅炉房照明800.70.7856

11、44.8动力20.81.001.60小计8257.644.873.011110仓库照明200.30.8086动力20.81.001.60小计229.6611.317.2生活区照明2000.80.90.4816076.8小计20016076.8总计2100858.65810.51017.71487.8 表1-2 第一机械厂负荷计算表2.无功率补偿 由1-2可知，该厂380V侧最大负荷十的功率因数只有0.73，而，供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不得低于0.94，考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时公率因数应该稍大于0.94暂取0.95来计算380V侧所

12、需无功率补偿容量=p30（tan1-tan2）=812.2tan(arccos0.75)-tan(arccos0.95)KVar=461.85KVar .参照如2-6选PGJ1型西亚自动补偿屏*，并联电容器为BW0.4-14-3型。采用其方案1台（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合。总共容量84KVar。因此无功率补偿后工厂380V侧和10kv侧的负荷计算表1-3如下所示。 1-3无功率补偿后工厂的计算负荷。 项目Cos计算负荷380V侧补偿前电荷0.73858.65810.51017.71487.8380V侧无功补偿容量380V侧补偿后电荷0.97858.65231.88885.2 134

13、4.91变压器功率损耗0.0150.0610KV侧负荷总计0.95851.22278.45895.6151.71 二、变电所位置和形式的选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心接负荷功率矩法来确定，计算公式（3-2）或（3-3）。 由计算结果可知，工厂的负荷中心在2、3、5、6号车间之间的考虑到周围环境及进出线方便，决定5好厂房的西侧紧靠厂房，建造工厂变电所。器型式为附设式 X= （3-2）Y= （3-3）三、 变电所位置和主变压器台数容量与类型的选择。1. 变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主要电路考虑，有下列两种可选择的方案：a) 装一台变压器

14、，型号采用SP型，而容量根据式（3-4）选Snt=1000KvaS30=P08Kva即选一台Sp-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂耳机负荷所需的备用电源，考虑由与邻近单位相连的高压联络线来承担。b) 装设两台主变压器，型号采用Sp型，而每台主变压器容量按式（3-5）和（3-6）选择，即 Sn.t（06.-0.7）*895.61Kva=（510.75-626.93）Kva且Sn.tS30（）=308.95Kva 因此选两台Sp-630/10型低损耗配电电压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。 主变压器的联结均采用Yyn0。2. 变电所主接线方案的选择，按

15、上面考虑的两种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，如图16-2所示（低压侧主接线从略）（2） 装设两台主变压器的主接线方案，如图16-3所示（低压侧主接线从略） 四、变电所主接线方案的设计1.两种主接线方案的技术经济比较表.（16-4）比较项目装设一台主变压器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基本满足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，电压损耗较小灵活方便性只一台主变，灵活性较差由于有两台主变，灵活性较好扩建适用性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额由表3-1查的s9-1000/的单价

16、约为15.1万元，而由表4-1知其综合投资约为单价的2倍，因此其综合投资约为2*15.1万元=30.2万元由表3-1查得S9-630/10的单价约为10.5万元，因此两台变压器的综合投资约为4*10.5万元=42万元，比一台主变压方案多投资11.8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额由表4-10查得GG-1A(F)型柜可接每台4万元计，而由表4-1知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为4*1.5*4万元=24万元90本方案采用6台GG-1A（f）柜，其综合投资约为6*1.5*4万元=36万元，比一台主变方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费按表4-2规定计

17、算，主要的折旧费=30.2万元*0.05=1.51万元*0.06=1.44万元，变配电设备的维修费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元。因此主要和高压开关设备的折旧与维修管理费=（1.15+1.44+3.25）万元=6.2万元主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元，高压开关柜的折旧费=2.16万元，变配电设备的维修管理费=（42+36）万元*0.06=2.16万元，因此主变和高压开关设备的折旧与维修管理费=8.94万元，比一台主变方案多消耗2.74万元供电补贴按主变容量每KVA800元计，供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元供电贴费=2*630KVA*0.

18、08=1000.8万元，比一天主变方案的剁椒10。8万元两种主接线方案的比较 以上可以看出，按技术指标，装设两台主接线方案（见图16-3）略优于装设一台主变压器的主接线方案（16-2）。但按经济指标则装设一台主变压器的方案（16-2）优于装设两台（说明：如果工厂负荷近期可能较大增长的话，宜采用装设两台主变的方案）。3. 两种主接线方案。（1） 装设一台主变压器的方案（16-2）（2） 装设两台主变压器的方案（16-3）Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03G

19、G-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压柜列Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96 五短路电流的计算1. 绘制计算电路。如图所示16-4 2. 确

20、定短路计算基础值 设=100MVA =1.05 ,及高压侧=10.5kv。低压侧=0.4kv 则： =5.5kA =144kA 3. 计算短路电路中各元件的电抗标准值 （1）电力系统 已知=100mvA 故=100mvA/700mvA=0.14 (2)架空线路 查表8-37 的LGJ-150的=0.36/km.而线路长9km故 =（0.36×9）×=2.94 （3）电力变压器 查表3-1 得=4.5 故=4.5因此会短路计算等效 电路图16-5所示500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系统4. 计算k-1点（10

21、.5kv）侧的短路总电抗及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标值： =+=2.74（2） 三相短路电流周期分量有效值： =2.01 KA(3） 其他短路电流：2.01 KA5.1 KA3.04 KA（4） 三相短路容量： 36.5 MVA5. 计算k-2点0.4侧的短路总电抗及三相短路电流和短路容量： （1）总电抗标准值： 7.3(2) 三相短路电流周期分量有效值：19.7 KA（3） 其他短路电流： 19.7 KA36.2 KA21.5 KA（4）三相短路容量：13.7 KA短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.71

22、9.736.221.513.7 六、变电所一次设备的选择与校验10kv侧一次设备的选择校验。如图选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV57.7A()1.96kA5.0kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5 kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-1010kV0.5A50 kA-电压互感器JDJ-1010/0.1kV-电压互感器JDZJ-10-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81避雷针FS4-1010kV-户外隔离开关

23、GW4-12/40012kV400A-25kA 380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380V总1317.6A19.7kA36.2kA-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低压断路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-低压断路器DW20-200380V200A（大于）25 kA-低压断路HD13-1500/30380V1500A-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-七、变电所进出线的选择

24、与校验。1.10kv高压进线及与邻近单位联络线的选择。 （1）10kv高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接住10kv公用干线。1）接发热条件选择 由=I1n.t=57.7A及室外环境温度34，查表附录16初选LJ=16，其35时。=P2AI30.满足条件。2）校验机械强度，查表附录14 最小允许面具Amin=35mm² 。因此按发热条件寻找的LJ=16 不满足机械要求，故改选LJ-350. 由此线路很短不需要校验电压损耗。（2）由高压配电室至猪变得一段引入电缆的选择校验，采用YJ122-10000至交联聚乙烯绝缘的铅芯电缆直接埋地敷设。1） 按发热条件选择 由I30=I1n

25、.t=57.7A 及土壤温度25。查表8-44，初选缆芯截面。2） 校验短路热温度，按式（R5-41）计算满足短路热稳定的最小截面积 Amin=20.6式中c值由表5-13查得，tina按终端变压所保护动作时间0.5S，加断路器，断路时间0.S，再加0.05S 故tana=0.75S 因此YJ122-1000-3X25电缆满足短路热稳定条件。2.380v低压出线的选择 （1）馈电给1号厂房（铸造车间）的线路 采用vlv22-1000型聚氧乙烯绝缘铅芯电缆直接埋地敷设。1） 按发热条件选择 由=214A及地下0.8M突然温度为25，查表附录19，初选览芯截面120 mm²， 其=230

26、A>I30，满足发热条件。2） 检查电压损耗，由图11-3所示IT平面图量得变电所至1号T房距离为100M，由附录表12查的12 mm²的铝芯电量览的=0.3K/KM。175）V=4.97V%=5% 故满足允许电压损耗的需求。3） 短路热稳定度校验，按式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面216.5优于前面按发热条件所选120 mm²的览芯界面小于AMIN，不满足短路稳定要求，故改选缆芯截面积为240 mm²的电缆，即选V22-1000-3×240+1×120的四芯聚氧乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）4）馈电路3号房（热处

27、理车间）的线路亦采用V22-1000-3×240+1×120四芯聚氧乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上）5） 馈电路5号厂房（仓库）的线路，优于仓库就在变电所旁边，而且共建筑物因此采用聚氧乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型（见表8-30）5根（包括3根相线，1根N线，1根PE线）穿硬塑料管理地敷设1） 发热条件选择 由I30=17.2及环境温度（年最热月均气温）27，查表8-41，相线截面初选4 mm²，其Ial=1PA>I30.满足发热条件。按规定N线和PE线也都选为4 mm²，与相线截面积相同，即选用BLV-1000-1X4 mm²

28、塑料寻线5根穿内经25 mm的硬塑料管埋地敷设。2） 校验机械强度，查表8-35最小允许截面积A mm²2.5 mm²因此上面 3） 所选4 mm²的导线满足机械强度要求。4） 校验电压损耗所穿管线估计长50M，而由查8-39查得=855/KM。U=8.60 U%=3.81<%=5%5） 馈电路6号厂房（工具车间）的线路。亦采用VLV22-1000-3X240+1X120的四芯聚氧乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同前）6） 710号厂房均和6号厂房方法相同。11馈电给生活区的线路，采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空取设。1） 按发热条件选择 由I30=

29、5号PA及室外环境温度为34，查附录表19-1初选BLX-1000-1X240，其35时，=441AI30，不满足发热条件，应选12X-1000-1X2402） 校验机械强度，查附录表19-5最小允许截面积=10 mm²。因此BX-1000-1X240满足机械强度要求。3） 校验电压损耗 由图16-1所示工厂平面图量得度电所至生活负荷中心距离约为200M，而由表附录12查得其阻抗值BX-1000-1X240近似等值的LJ-240的阻抗=0.14/KM，=0.30/KM（抗线间几何距离0.8M）又生活区的=160KW。=76.8KV。因此 u=29.8 u%=29.8/380=7.8%

30、.不满足允许电压损耗要求。为确保生活用电的电压质量决定采用四回13LX-1000-1X120的三相架空线路对生活供电。PEN线均采用BLX-1000-1X70橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格。 3作为备用电源的电压联络线的选择校验。 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆。直接埋地敷设与相距为2KM的邻近单位变配电所的10KV母校相联。（1） 按发热条件选择 工厂二级负荷容量共335.1KVA。=335.1KVA/CX10KV=19.3A而最热月土壤均温度为25，因此查表8-44，初选缆芯截面为 25 mm²的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其Ial=PoAI30满足发热

31、条件2） 校验电压损耗，由表8-42可查得缆芯为25 mm²的铝芯电缆的=1.54/KM 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温度定校验可知，缆芯25 mm²的交联缆是满足短路稳定的要求。由于临近单位10KV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。综上所诉，所选变电所进出线和联络线的寻仙和电缆型号规格如表16-8.线 路 名 称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LGJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22100003×25交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV2

32、210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房BLV10001×4铝芯线5根穿内径25硬塑管至6号厂房VLV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房V

33、LV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV2210003×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至生活区四回路，每回路3×BLX-1000-1×120+1×BLX-1000-1×75橡皮线（三相四线架空线）与临近单位10KV联络线YJL22100003×16交联电缆（直埋） 八、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定1、高压断路器的操作机构控制与信号回路，断路器采用弹簧储能操作机构

34、，其控制信号回路如图6-13所示，可实现一次重合闸。2、变电所的电能计量回路，变电所反感呀侧装设专用技能柜，其上装有功电能表和无功功率表。分别计量全厂消耗的有功功率和无功电能，并根据以计算每个工厂的均功率因数，计量柜由有关供电部门加封管理。3、变电所的电能计量回路，变电所高压侧装设专用计量柜。变电所的测量和绝缘监察回路，变电所高压侧装设有电压互感器，避雷器柜，其中电压互感器为3个JD2J10型，组成Y0/Y0/Y0（开口三角）的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。4变电所的保护装置（1）主变压器的继电保护装置 1)装设瓦斯保护，当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降是，瞬时动作于信号，当因严重故障产生大量瓦斯时则动作于跳闸、2）装设仅时限过电流保护，采用GL1s型感应式过电流继电器，两相继电器式接线，去分流跳闸的操作方式过电流保