供配电技术课程设计-某机修厂车间配电系统设计

供配电技术课程设计题目：某机修厂车间配电系统设计专业班级：电气工程及其自动化一班学生姓名：指导教师：设计时间：

目录一．负荷计算和无功功率计算及补偿 31.负荷计算和无功功率计算 52.无功功率补偿 6二.变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 71.变电所主变压器台数的选择 72.变电所主接线方案的选择 8三．短路电流的计算 91.确定基准值 92.计算短路电路中各主要元件的电抗标么值， 93．计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 104.计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 11四．变电所一次设备的选择与校验 111.高压一次设备的选择 112．低压配电屏选择（低压设备的选择） 133.变电所高压进线和低压出线的选择 15五．变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 161.二次回路方案选择 162.继电保护的整定 17六、防雷和接地装置的确定 191.防雷装置的确定 192.接地装置确定 20七.总结 20八.附图 21一．负荷计算和无功功率计算及补偿序号车间名称容量（KW）P30（KW）Q3（KVar）S30(KVA)I30(A)1．机加工一车间NO1供电回路157.274128148224.8NO2供电回路15079.4137.8159.1241.7NO3供电回路896722.170.5107.2NO4车间照明72．机加工二车间NO1供电回路15546.554.471.6108.7NO2供电回路1203642.155.484.2NO3车间照明103．铸造车间NO1供电回路1606465.391.4138.9NO2供电回路1405657.180121.6NO3供电回路1807273.1102.6155.9NO4车间照明84．铆焊车间NO1供电回路1504589.199.8151.6NO2供电回1171.9NO3车间照明75．电修车间NO1供电回路1504577.990136.7NO2供电回路146.243.975.987.7133.2NO3车间照明106．小计722.1923.87．考虑同期系数后，变压器低压侧总计算负荷（Kp=Kq=0.8）577.77399388.380V侧无功补偿容量5009．变压器功率损耗9.437.510．补偿后变压器高压侧计算负荷586.85231.663136.51.负荷计算和无功功率计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算机加工一车间供电回路P30（11S30（11车间照明P30机加工二车间供电回路P30（21S30（21车间照明P30铸造车间供电回路P30（31S30（31车间照明P30铆焊车间供电回路P30（41S30（41）=99.8+113.1=212.9KVAP30点修车间供电回路P30（51S30（51车间照明P30

所有车间照明负荷：P3全厂同时系数：Kp=KqP30=0.8×（iQ30=0.8×i=1S30=577.7I30=9382.无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：S30这时低压侧的功率因数为：cos∅2=为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取：。要使低压侧的功率因数由0.62提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：Qc=577.7×（1.27-0.33）取：QcS30（计算电流I30（变压器功率损耗为：∆PT≈0.015S3∆QT≈0.06S3变电所高压侧的计算负荷为：P3Q30（1）、=S30（I30（补偿后功率因数：cos∅、=586.85631=0.93年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量：Wp·α年无功电能耗电量：Wq·α结合本厂的情况，年负荷利用小时数Tα为5500h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数β=0.78年有功电能消耗量：Wp·α=0.72×631×5500=2.5×10年无功电能耗电量：Wq·α=0.78×739×5500=3.2×10二.变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择1.变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况为三级负荷，故选择一台主变压器。变电所主变压器容量选择装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，SN代入数据得：SN≥（1.15~1.4）所以选变压器的实际容量：1000KVA确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1000/10，其主要技术指标如下表所示：变压器型号额定容量/额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：参考尺寸（mm）：长：1760宽：1025高：1655重量（kg）：3410）2.变电所主接线方案的选择方案Ⅰ：高、低压侧均采用单母线不分段。优点：接线简单清晰，使用设备少，经济比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性小。缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。使用范围：壳用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户。方案Ⅱ：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案Ⅲ：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主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。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案Ⅰ。根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附图一《高压接线》。三．短路电流的计算电源从35/10KV厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长为300M如图下面采用标么制法进行短路电流计算1.确定基准值 取，，2.计算短路电路中各主要元件的电抗标么值，已知电力系统出口处的短路容量SK=200MVA电力系统的电抗标么值：X1*=架空线路的电抗标幺值：查手册得X0=0.12X2*=0.12×0.3电力变压器的电抗标幺值由所选的变压器的技术参数得，因此：X3*=可绘得短路等效电路图如下图所示。3．计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值：X∈(k-1)*=X1（2）三相短路电流周期分量有效值IK-1（3）=（3）其它三相短路电流I"(3)=Ik-1(3)冲击短路电流（高压）：ish=2.55IIsh=1.51Ik-1（4）三相短路容量Sk-1(3)=Sd4.计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值：XL(k-2)*=X1*+三相短路电流周期分量有效值IK-2（3）=（3）其它三相短路电流I"(3)=Ik-2(3)冲击电流（低压）ish=1,84Ik-2(3)Ish=1.09Ik-2(3)（4）三相短路容量Sk-2(3)=Sd四．变电所一次设备的选择与校验1.高压一次设备的选择高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。本次设计，确定采用630KVA的变压器把10KV的高压降到动力设备所需要的电压0.4KV。本厂都用动力设备，无重要负荷，因此变电所可采用固定式开关柜。今采用GG-1A（F）-11，此柜装有GN8-10/400A型隔离开关1个，隔离高压电流，保证其他电气设备的安全检修。SN10-10II/630型少油断路器一个，可以通断线路正常负荷电流，也可以进行短路保护。LA-10，110/5型电流互感器。绝缘子型号：ZA-10Y抗弯强度：3.75kN（户内支柱绝缘子）。母线型号：TMY-3（504）。从高压配电柜引出的10kV三芯电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆，型号：YJV-370，无钢铠护套，缆芯最高工作温度。变电所高压一次设备的校验根据《高压一次设备的选择校验项目和条件》，在据电压、电流、断流能力选择设备的基础上，对所选的高压侧设备进行必需的动稳定校验和热稳定度校验。（1）高压电器动稳定度校验校验条件：由以上短路电流计算得=26.313kA；=15.582kA。并查找所选设备的数据资料比较得：GN8-10/400A型隔离开关=52kA26.313kA，满足条件；电流互感器LA-10，100/5=160kA26.313kA，满足条件；SN10-10II/630型少油断路器=80kA26.313kA，满足条件。绝缘子校验条件：母线采用平放在绝缘子上的方式，则：（其中=200mm；=900mm）。Fc3=539N<3.75母线的校验条件：TMY母线材料的最大允许应力=140MPa。10kV母线的短路电流=26.313kA；=15.582kA三相短路时所受的最大电动力：Fc3=母线的弯曲力矩：M=Fc3l10=母线的截面系数：W=b2h6=母线在三相短路时的计算应力：σc=MW=29MPa高压电器热稳定性校验校验条件：查阅产品资料：少油断路器：=31.5kA,t=4s；电流互感器：=90kA,t=1s；隔离开关：=30kA,t=1s。取tima=1+0.1=1.1s，=10.319kA，将数据代入上式得：断路器：3969kA>118.268kA互感器：8100kA>118.268kA隔离开关：900kA>118.268kA以上设备均满足热稳定校检。高压母线热稳定性校验条件：A≥Amin=母线的截面：A=50×4允许的最小截面：A满足热稳定要求。高压电缆热稳定校验条件：A>所选的YJV-3×70的横截面A=60mm22．低压配电屏选择（低压设备的选择）低压配电屏是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置，在低压配电系统中作动力和照明配电之用。根据变电所低压配电室的面积及配电的需要，选择低压配电屏七台，其中一台低压出线屏，四台馈电屏、一台照明屏和一台备用屏，母线选择TMY-3（8010）。参见附图二《低压接线》。配电屏编号1234567配电屏型号PGL2-3APGL1-30PGL1-23BPGL1-27PGL1-27PGL1-40PGL1-21刀开关HD13BX-200HD13BX-200HD13BX-200HD13BX-200HD13BX-200HD13BX-200HD13BX-200熔断器RT16RT16RT16RT16RT16RT16RT16电流互感器LA-10，100/5LA-10，100/5LA-10，100/5LA-10，100/5LA-10，100/5LA-10，100/5LA-10，100/5用途车变出线.馈线馈线馈线馈线照明备用由于根据《低压一次设备的选择校验项目和条件》进行的低压一次侧设备选择，不需再对熔断器、刀开关、断路器进行校验。关于低压电流互感器、电压互感器、电容器及母线、电缆、绝缘子等校验项目与高压侧相应电器相同。这里仅列出低压母线的校验。动稳定校验条件：TMY母线材料的最大允许应力=140MPa。380kV母线的短路电流=40.55kA；=24.062kA三相短路时所受的最大电动力：Fc3母线的弯曲力矩：M=Fc3l10=115.2母线的截面系数：W=b2h母线在三相短路时的计算应力：σc=MW=10.8MPa380V侧母线热稳定性校验：校验条件：A=查产品资料，得铜母线的C=171，取。母线的截面：A=8010=800允许的最小截面：Amin=28.213×0.75171×103=143mm3.变电所高压进线和低压出线的选择为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。高压线路导线选择架空进线后接了一段交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV-3×70做引入线（直埋），高压侧计算电流I30`=36.5A而所选电缆的允许载流量Iai=190A低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统；从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用YJV型铜芯交联聚氯乙烯绝缘电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：相线截面的选择以满足发热条件即，；中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足；保护线（PE线）的截面选择时，；时，时，保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。结合计算负荷，可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为：机加工车间：YJV22-3×240I机加工二车间：YJV22-3×50I铸造车间：YJV22-3×150I铆焊车间：YJV22-3×120I电修车间：YJV22-3×95I另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BV型号。五．变电所二次回路方案选择及继电保护的整定1.二次回路方案选择1) 二次回路电源选择二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。2) 高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。3) 电测量仪表与绝缘监视装置这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。a) 10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。b) 变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。c) 电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。d) 380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。e) 低压动力线路：装设电流表一只。f) 电测量仪表与绝缘监视装置在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD）（机械一次重合式）、备用电源自动投入装置（APD）。2.继电保护的整定继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。变压器继电保护变电所内装有一台10/0.4kV1000KVA的变压器。低压母线侧三相短路电流为，高压侧继电保护用电流互感器的变比为110/5A，继电器采用GL-11/10型，接成两相两继电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。过电流保护动作电流的整定KI故其动作电流：I动作电流整定为9A。过电流保护动作时限的整定由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为∆t=0.5s，厂总降压变电所配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2S，所以t=t1电流速断保护速断电流倍数整定KrelIK·Iop·KA因此速断电流倍数整定为：n=60.1810KV侧继电保护在此选用GL-11/10型继电器。由以上条件得计算数据：变压器一次侧过电流保护的10倍动作时限整定为0.5s；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端的三相短路电流为10.319kA；变比为110/5A保护用电流互感器动作电流为9A。下面对高压母线处的过电流保护装置进行整定。（高压母线处继电保护用电流互感器变比为110/5A）整定KA1取IL·max所以I根据GL-11/10型继电器的规格，动作电流整定为7A。整定KA1母线三相的短路电流Ik反映到KA2中的电流：IIk（2）`对KA2所以由10倍动作电流的动作时限曲线查得KA1的动作时限：t0.4KV侧低压断路器保护整定项目：(a)瞬时过流脱扣器动作电流整定：满足：对万能断路器取1.35；对塑壳断路器取2～2.5。(b)短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足:取1.2。另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长一个时间级差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足：取1.1。+(d)过流脱扣器与被保护线路配合要求：满足：：绝缘导线和电缆允许短时过负荷倍数(对瞬时和短延时过流脱扣器，一般取4.5；对长延时过流脱扣器，取1.1～1.2)。(e)热脱扣器动作电流整定：满足：取1.1，一般应通过实际运行进行检验。六、防雷和接地装置的确定1.防雷装置的确定雷电所产生的过电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安，对电力系统的危害极大，因此必须采取有效的措施加以防护，现通过以下几个方面进行防护。（1）直击雷的防治根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护装置。在进线段的1km长度内进行直击雷保护。防直击雷的常用设备为接闪杆。所选用的装置：接闪器采用直径的圆钢；引下线采用直径的热镀锌圆钢；接地体采用三根2.5m长的的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。（2）雷电侵入波保护由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。对变电所来说，雷电侵入波保护利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段；为了其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。2.接地装置确定接地装置为接地线和接地体的组合，结合本厂实际条件选择接地装置：交流电器设备可采用自然接地体，如建筑物的钢筋和金属管道。本厂的大接地体采用扁钢，经校验，截面选择为，厚度为。铜接地线截面选择：低压电器设备地面上的外露部分截面选择为（绝缘铜线）；电缆的接地芯截面选择为。所用的接地电阻选择：查表得接地电阻应满足R5，Re120V/IE根据经验公式：Ie=Un(则：Ie则R所以，变电所的接地电阻应选为4。七.总结经过这次的实训，我们把自己在课堂上的学到的供配电技术一定程度上的应用到了实际上。在这次的实训中，我们遇到过一道又一道的难题。从一开始的计算负荷，到后来的高低压设备的选择，这些难题都让我们一度止步不前，但是经过我们小组成员相互间的密切讨论与探讨，我们还是一步一步地把这些难题化解掉了。经过了这次的实训，也让我们的团队合作能力得到了提高。在这次的实训中，我们需要使用多个软件，word，画图工具，CAD等等。经过这次的实训也使我们对这些软件的了解进一步地提高，也有助于我们以后的实际工作。另外，经过这次实训，我们对于这门供配电技术科目也有了更高的学习兴趣，不再单单停留在理论阶段，而是试图把它应用到实际生活中，这就提高了我们的自学兴趣和自学能力。这次的实训在以上各个方面都让我们小组成员有了很大的提高，希望这次实训中学到的知识以后可以在实际工作中用到。八.附图附图一高压接线.dwg附图二低压接线.dwg附图三机加工一车间动力配电系统图.png.lnk附图四变配电位置和负荷指示图.png基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用HYPERLINK"/detai