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1、某机械厂供配电设计4彥课程设计（论文）题 目 某机械厂供配电系统设计学 院 机电与车辆工程学院专 业 电气工程与自动化学 生学 号 5指导教师2016 年前言 3第一章选题背景 4设计的意义 4第二章系统总体方案设计 52.1设计容及步骤 5第三章负荷计算 63.1计算负荷及无功功率补偿 63.2全厂负荷计算： 8第四章变电所位置和型式的选择 11第五章变电所变压器和主接线方案设计 135.1主变压器的选择 135.2变电所主接线方案的选择 135.3装设一台主变压器的主接线方案 135.3.1主接线方案的选择 14第六章短路电流的计算 156.1确定短路计算基准值 156.2计算短路电路中各

2、元件的电抗标幺值 15（1） .电力系统的电抗标幺值 15（2） .架空线路的电抗标幺值 16（3） .电力变压器的电抗标幺值 166.3 K-I点（10. 5kV侧）的相关计算 16（1） .总电抗标幺值 16（2） .三相短路电流周期分量有效值 16（3） .其他三相短路电流 16（4） .三相短路容量 176.4 K-2点（0.4kV侧）的相关计算 17（1）.总电抗标幺值 17（2） .三相短路电流周期分量有效值 17（3） .其他三相短路电流 17（4） .三相短路容量 17第七章 变电所一次设备的选择校验 187.1 IOkV侧一次设备的选择校验 187.1. 1按工作电压选择 1

3、87.1.2按照工作电流选择 187.1.3按断流能力选择 187.1.4隔离开关，负荷开关和断路器的短路稳定度校验 187.2 380V侧一次设备的选择校验 227.3高低压母线的选择 24第八章变压所进出与邻近单位联络线的选择 258.1 IOKV高压进线和引入电缆的选择 258.1. 1 IOKV高压进线的选择校验 258.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 258.2作为备用电源的高压联络线的选择校验 268.2. 1按发热条件选择 268.2. 2校验电压损耗 26第九章降压变电所防雷与接地装置的设计 289.1变电所的防雷保护 289.1. 1直击雷防护 289.1.

4、2雷电波入侵的防护 289.2变电所公共接地装置的设置 28第十章设计总结 3010.1 总结 30参考文献 31前言电能是现代工业生产的主要能源和动力，电能不仅易于转换为其他形式 的能量加以运用，而且容易从其他形式的能量转换而来：电能的输送有利于实 现生产过程自动化，因为它的分配十分简单经济，便于控制，调节和测量。在工厂里面，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是他在生产成 本中占得比重却不是很大。电能在工业生产中十分重要，这并不能从它在产品 成本或投资总额中所占比重看出来，而在于工业中实现电气化以后可以大大增 加生产，提髙产量，提髙劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动程度， 改善工人

5、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，则可对工业生产带来严重的损失。那么，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化十分重要。 由于能源节约是工厂供电工作中一个重要项目，而能源节约对于一个国家的能 源建设也是具有十分重要的战略意义的。因此，做好工厂供电工作，对于节约 能源，支援国家经济建设，也具有十分重大的作用。为了让工厂供电工作很好的为工业生产服务，切实保证工业生产和生活 用电的需求，我们需努力使其达到安全，可靠，优质，经济这四个要求。此外, 在供配电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局 部的当前利益，又要有全局观念

6、，顾全大局，适应发展。第一章选题背景电能在我们生活中都可以随处可见，它不仅在生活发挥着重要的作用，在 工业生产上也必不可少。随着我国经济的飞速发展，电能的使用已经成为制约 经济发展的一个重要因素。为保证正常的供电需求，各地都在兴建一系列供电 装置，国家也投入大规模人力物力修建供电系统，例如三峡大坝水力供电等。 在工业现代化迅速发展的今天，工厂的发展给国家带来巨大利益的同时，其用 电负荷也越来越大，特别是负荷容量大、用电设备多。我们这里的设计针对某 机械厂的IOKV供配电系统。所以本设计主要围绕IOKV的供配电系统的设计思 路、设计步骤等进行阐述，并进行了相关设备的计算和检验。此外，介绍了变 电

7、所的主接线是其中的一个至关重要的因素，它决定变电所的功能、建设投资、 运行质量、维护条件和供电可靠性。所以在熟悉变电所的设计要求和设计过程, 对从事电力过程设计，故障分析和判断是很有帮助的。设计的意义：通过设计，不仅可以系统的复习、巩固工厂供配电的知识, 而且提髙了我们的设计能力和创新思维能力，并能对在设计过程中出现的问题 学会了分析和处理，为我们今后在工作和学习中提供了极其重要的帮助。第二章系统总体方案设计2.1设计容及步骤1、 确定全厂计算负荷，编制负荷总表；合理确定无功补偿。要求IoKV侧.2、 拟定供配电方案，确定变配电所位置。3、 合理确定变压器台数及数量，选择其规格型号。4、 拟定

8、变电所主接线方案，并选择元件和设备的型号规格。5、 短路电流的计算。6、 变电所一次设备的选择及检验。7、 变压所进出线与邻近单位联络线的选择。8、 变电所防雷与接地装置的设计。第三章负荷计算3.1计算负荷及无功功率补偿确定计算负荷的方法有很多，如二项式法、需要系数法等。这里我们采用需要系数法确定计算负荷。其公式如下：有功功率：P=kdPe无功功率：。30=卩30伽0视在功率：SiO = JPj+Qio2计算电流：I _ $303U N式中：kd该用电设备组的需要系数Pe该用电设备组的容量tan 功率因数角的正切值UN用电设备的额定电压，单位KV所以本厂的负荷计算方法如下（以铸造车间为例）：

9、有功计算负荷：= 200x0. 3=6OKW无功计算负荷:。30 = /?3o tan =60X1. 02=61. 2Kvar视在计算负荷：= = 60+6L2=85. 71KV A计算电流各车间及生活区负荷计算如表3.1表3.1电力负荷计算表厂 房 编 号车间名称负荷类别设备容量kw需要 系 数功率因数有功功率无功功率视在功率计算电流1铸造车间动力2000.30.76061.285. 71130. 22照明50.81.04046. 082锻压车间动力3500.30. 65105122. 85161. 54245. 43照明80. 71.05.605.68. 517金工车间动力3000.20.

10、 656070.292. 31140. 25照明100.81.080812. 15续表3. 16工具车间动力1500.30.64559. 8575113. 95照明70.91.06.306.39. 574电镀车间动力2000.50.810075125189. 92照明50.81.04046. 083热处理车问动力1500.60.89067. 5112.5170. 93照明50.81.04046. 089装配车间动力1800.30.75455. 0877. 14117.21照明60.81.04.804.87. 2910机修车间动力1600.20. 653237. 4449. 2374. 80照明

11、40.81.03.203.24. 868锅炉车间动力500. 70.83526. 2543. 7566. 47照明10.81.00.800.81.225仓库动力200.40.8861015. 19照明10.81.00.800.81.22生活区照明3500. 70.9245272. 22117.6413. 603. 2全厂负荷计算：取 KzP=O.9, KxG=O.95根据上表可以算出工Pg =875. 5KW, YJQi =698. 97KVar工S血二 1145. 9KVA式中，工心是所有设备组的有功计算负荷出。之和，工Qu是所有设备的无功 计算负荷之和。因此可以求出全厂的总计算负荷为：Pi

12、O=K YJPyoi =0. 9875. 5=787. 95KW03。= KNQ 工Qg =0. 95 69& 97=664. 02KVarSio = 2+2 =1030. 43 KVAS人（）=-二 1565. 58A凤要使低压侧功率从0. 76提髙到0. 92,低压侧需要并联电容器，其大小为:QC = (tan i - tan 2) =787. 95 tan(arccos0.76) -tan(arccos0.92)=787. 95 (0. 855-0. 426) =338. 03KVar取 QC =350KVar经考虑，可选用BGMJO.4-10-3的电容器，其额定电容为198UFo因此，

13、电容个S歆辭因为电容是单相的，所以取3的倍数，即最后取个, 补偿后低压侧的视在计算功率为S5U：2)= 787.952+(664.02-350)2 = 722.34kvA变压器的功率损耗：P 0.01S3 =1 722.34 = 7.22kWQ O.O5S3Oa)= 0.05 722.34 = 36.11 kW变电所髙压侧的计算负荷为：P30(I) = 787.95kW + 7.22kW = 795.17kWQ3(KI)=(664.02-350) kvar + 36.11 = 350.13kvarS30 =795.172 + 350.132 = 868.84kvA补偿后的功率因数为：Cos0

14、=竺JZ = O.916,满足要求868.84第四章 变电所位置和型式的选择变电所位置的选择，应该根据要求并经济技术和经济性分析比较后得出的 变配电所选址的一般原则来确定。总的来说，变电所的选址应该尽量靠近负荷 中心。关于工厂的负荷中心，可用负荷指示图或者负荷功率矩法来近似的确定。 这里我们采用负荷功率矩法来确定负荷中心的位置。在工厂平面图的左下角，作一直角坐标的X轴和Y轴，然后测出各车间 (建筑)和宿舍区负荷点的位置坐标，例如P(xl,yj,p(x2,y2),p(x3,y3)等，其中 P1,P2,P3等代表厂房1、2、3-10号的功率，工厂的负荷中心假设在位置 P(X,刃，则总负荷P=P1+

15、P2+P3.+ = Pi 0仿照力学中求重心的力矩方程可 得x-(PiXl)p.y=2 R按照比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置如下表所示:表4.1各车间和宿舍区的负荷点的坐标位置坐标轴12345678910X(Cm)2.34. 77. 12.34.77. 12.34.77. 13.7Y(Cm)5. .55.55.53.83.83.82. 12. 12. 1& 2由计算结果可知，x=4. 89,y=5. 47,工厂的负荷中心在2号厂房的东面，考 虑到选址的一般原则和进出线和周围的环境，决定在2号厂房的东北方向建立 工厂变电所，其型式选择车间附设变电所（即附设式）,参考如下图

16、所示：图4. 1第五章变电所变压器和主接线方案设计5.1主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供 选择的方案：装设一台变压器，型号为SIl型，而容量根据式子SN.53, SN-T为主变压器 容量，SM为总的计算负荷。选取SN. = 1250kv A S30= 1030.43kv A,即选择 了一台Sll-1250/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源, 考虑由临近单元相连的髙压联络线来承担。5.2变电所主接线方案的选择一般大中型企业采用35-1 IOkV电源进线时都设置总降压变电所，将电压降 至6-1OkV后分配给各车间变电所。总降压

17、变电所主接线一般有线路一一变压器 组，单母线，桥线，外桥线等几种接线方式。按上面考虑可设计这个主接线方 案。5.3装设一台主变压器的主接线方案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。如果配备自动重合闸装置，则供电可靠 性更髙。但如果变电所只此一路电源进线时，一般也只用三级负荷：但如果变 电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，或另有备用电源时，则可用二级负 荷。如果变电所有两路电源进线，如下图所示，则供电可靠性相应提高，可供 二级负荷或少量一级负荷。IOkVaQSI丄

18、 竺QS25. 3.1主接线方案的选择车间的一，二级负荷所占比重较大，必须两个电源供电时，则应装设两台 变压器。每台变压器均能承担对全部一，二级负荷的供电任务。如果与相邻车 间有联络线时，当车间变电站出现故障时，其一二级负荷可通过联络线保证继 续供电，因此选用一台主变压器的主接线方案。第六章短路电流的计算6.1确定短路计算基准值图6.1短路计算电路取基准容量Sd=IOOMVA,基准电压= .05Un ,Ue为短路计算电压,即高压侧(=10. 5Kv,低压侧(2=0. 4kV,则：r SdIOOMKAIdl= -L -5. 50kA3tk或者短路容量Sk(S),即IoCnIk或者SOCnSk对于

19、分断负荷设备电流的设备来说，则为IoCnIoLmaX OLmax 为最大负荷电流。714隔离开关，负荷开关和断路器的短路稳定度校验R动稳定校验条件:汕或者Imauimax, ImaX分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，G，山分别为开 关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件：I*2t=G)2tma7.1. 4.1短路动稳定度的校验条件 (I)断路器，负荷开关，隔离开关，电抗器的动稳定电流的峰值iwc应不小于可能的最大的短路冲击电流心，或其动稳定电流有效值ImlIX应不小于可能的最(2)电流互感器大多数给出动稳定倍数Kc = imax2IIN ,其动稳定度校验条件 Kcs2II

20、Nish ,式中，IIN为电流互感器的额定一次电流。7.1.4.2断路器，负荷开关，隔离开关，电抗器的热稳定度校验断路器，负荷开关，隔离开关，电抗器的热稳定度校验条件为I.2tIXG)2tima, 式中，h为其热稳定电流，t为其热稳定时间，为其通过电流的三相短路稳态电流，Ga为短路发热假想电流。验条件为(KtIIN)2tPj200 Iltna式中，IN为电流互感器额定一次电流母线，电缆的短路热稳定度，可按其满足热稳定度的最小截面Amm来校验，即r3) ( AhAmin=LQ 式中，A为母线，电缆的导体截面积，C为导体的短路 热稳定系数，35千伏高压侧的短路计算值，Il=4.78KA, Ish=

21、7.22KA, ish =12. 19KAO过程：SW2-35/630型高压断路器校验：额定工作电压35kv线路工作电压35kv额定工作电流630线路计算电流130. 22A额定动稳定电流峰值17kAish (3) =12. 19kA4S 热稳定电流是 6. 62424. 78 1. 12GW5-35G/630 - 72型髙压隔离开关校验：额定工作电压35kv线路工作电压35kv额定工作电流630线路计算电压130. 22A额定动稳定电流峰值72kAish (3) =12. 19kALCW-35型电流互感器校验：额定工作电压35kv线路工作电压35kv额定工作电流500A线路计算电压130.

22、22A额定动稳定电流峰值210kAish (3) =12. 19kA热稳定合格校验：额定工作电压35kv线路计算电压35kvIS 热稳定电流是(65 + 0.1 )2 1 = 4328.0IKA 4.78 1.12经计算以上设备合格对于上面的分析，如表3所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表7. 1 IOkV 一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态稳定度热稳定度其他装置地点条件参数UNIkIkG）II2IX tima数据IOkV57. 7A（1NT）2. 6IKA3. 94kA2.6121.5=10续表7. 1. 1次设备 型规 格额定参数UN.cUNYIgInlaX2.t高压

23、少油断路S-SNlO-101/200IOkV630kA16kA40kA1622 =512髙压 隔离 开关 GN68- 10/200IOkV200A25. 5kA1025= 500二次负荷0.6高压 熔断S-RN2-10IOkV0. 5A50kA电压互感S-JDJ-1010/0. IkV续表7. 1.2电压 互感 器 JDZJ-10IO 0.1lkv 3电流互感器LQJ-10IOkV110/5A2202xO= 31.8KA(90 OJ)21 = 81避雷针FS4-10IOkV户外隔离开关GW-12/40012k V400A25kA1025= 5007.2 380V侧一次设备的选择校验同样做岀380V侧一次设备的选择校验如表4所示所选数据均满足要求.表7.2 380V 次侧的选择校验选择校验电压电流断流能力动态稳定热稳定度其他项目度续表7. 2. 1装置地点条件参数U、I,Iko)IshIXG)21XOC Ilma数据380v总1616. 86A25. 22kA27. 49kA25.2220.7 = 445次设备 型 号 规 格额定参数55IOCImaNI2tI低压断路器DW15-1500/3038Okv150OkA40kA低压断路器DW20-63038OkV630A（大于】30）30kA（一般）低压断路器DW20-20038OkV200A(大于k)25kA续表7.