某机械制造厂车间变电所及其低压配电系统设计doc.docx
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某机械制造厂车间变电所及其低压配电系统设计doc
精品资料
前言
电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合
理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，
工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供
电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映
到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关
的。
现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得电
能的，因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成
部分，保证安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济
运行以及合理利用能源。
工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案必须符合国家标准中的有关规定，
同时必须满足以下几项基本要求：
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，运行费用低，并尽可能工节约电能和减少有色金属消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当
前和利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
本说明书为某机械制造厂电修低配系统及车间变电所设计说明，该车间的主变压器容量
为630kVA，各电压等级分别为10kV和0.4kV，车间的负荷均属三类负荷，根据设计任务书的要求，本设计的主要内容包括：
车间的负荷计算及无功补偿，确定车间变电所的所址和
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精品资料
型式，车间变电所的主接线方案，短路电流计算，主要用电设备选择和校验，车间变电所整
定继电保护和防雷保护及接地装置的设计等。
第一章课程设计任务书.2
1.1设计目的2
1.2设计内容2
1.3设计任务书2
第二章设计说明书8
2.1车间变电所电压等级确定和主接线方案确定8
2.2电力负荷计算10
2.3无功补偿及补偿容量确定13
2.4变电所主变压器及主接线方案的选择14
2.5短路电流计算.16
2.6选择车间变电所高、低压电气设备18
2.7变电所防雷保护及接地装置设计20
结论25
附录25
参考文献25
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第一章课程设计任务书
1.1设计目的
工厂供电课程设计是按教学计划安排在供电课程结束后进行的教学实践环节，设计时间
为一周。
以加强学生所学供电理论的应用，培养学生综合运用所学知识，决解问题及分析问
题的能力。
培养学生初步的工程设计能力。
通过课程设计是学生初步掌握电气工程设计的步
骤及方法，学会编写设计说明书，并按国家标准绘制工程图样。
1.2设计内容
工厂供电课程设计的任务是将电力系统输送来的电能，经过合理输送变配电方式，输送
给每一个用电设备上。
以保证电气设备可以获得安全、可靠、高质量的电能。
设计方案的完
善与否直接影响到供电系统性能和经济性能的优劣。
在设计中要遵循国家有关规程和规定。
在保证供电可靠性和电能质量的前提下，尽可能做到节省投资，减少有色金属的消耗量，降
低运行费用，尽量采用供电新技术和新产品。
1.3设计任务书
1、设计题目
某机械制造产车间变电所及其低压配电系统设计
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精品资料
2、设计时间
2013年12月20日至2013年12月25日
指导教师
（签名）
年
月
日
3、设计基础资料
（1
）机加车间负荷全部为三级负荷，对供电可靠性要求不高。
（2
）车间平面布置图如图
1-1所示，车间电气设备各细表如表
1-1所示，另外车间低压母
线转供负荷如表1-2所示。
图1-1机加车间平面布置图表1-1车间用电设备明细表
设备代号设备名称台数单台容量效率功率因数启动倍数备注
1~7普通车床C616A73．30．90．816
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精品资料
8~10
普通车床C620-1
3
7
．6
0．890．81
6
11~13
普通车床CW61100
3
23
．7
0．880．82
4
14,15
立式车床C516A
2
38
．2
0．860．80
3
16,17
平面磨床M7130
2
7
．6
0．880．82
6
18,19
普通车床C630
2
10
．125
0．880．81
6
20,21
摇臂钻床Z35
2
8
．5
0．870．82
5．5
22,23
插齿机Y54
2
3
．8
0．920．82
6
24,25
龙门刨床B2016
2
66
．8
0．860．81
2．5
26,27
立式车床C512-1A
2
35
．7
0．860．80
3
28~31
牛头刨床M6050
4
4
0．870．82
6
32~34
插床B5020
3
3
0．880．82
6
35~38
立式钻床Z535
4
4
．625
0．90
0．80
6
39~40
砂轮机S3SL-300
2
1
．5
0．92
0．82
6．5
41~43
通风机
3
3
0．88
0．81
5．5
44
吊车5t
1
28
．2
0．82
0．65
4．5
表1-2车间变电所低压转供负荷
转供负荷名称额定容量计算负荷转供距离
（KW）（KM）
Pc（KW）Qc（Kvar）Sc（KVA）
机修车间
回路1
42
12
0．15
回路2
25
18
回路3
31
21
可编辑修改
精品资料
加工车间
回路1
102
30
0
．1
回路2
34
16
回路3
50
20
汽车库
回路1
26
10
0
．15
回路2
20
10
回路3
61
18
泵站
回路1
40
21
0
．3
回路2
41
21
回路3
61
18
照明回路
回路1
10
0
．2
（三相）
回路2
15
回路3
12
车间变电所电源原始数据如表1-3所示
表1-3
车间变电所电源原始数据
设
总降压变电所
车间变电所
地区环境
车间
土壤
自
计
二次母线短路
保护
电源进线
电压（KV）最热平均
最大
情况
然
题
容量
动作
气温（度）负荷
电阻
接
目
（MVA）
时限
长
导线类型
U1NU2N地
地
利用
率
地
序
S.maxS.min
（s）
度
架
电
上
下
小时
电
号
KM
空
缆
数
阻
H
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精品资料
42001501．20．4√100．43028450010030
（3）车间采用三班制。
年最大有功负荷利用小时数为5500h。
（4）供电电源条件：
1）从本厂35/10KV总降压变电所用架空线引进10kV电源，该变电所距本车间南0.3Km。
2）电力系统短路数据见表1-3设计题目序号2。
3）供电部门提出的要求如下。
a、工厂总降压变电所10kV配电出线定时限过电流保护装置的整定时间tP=1.3s
b、车间最大负荷是功率因数不得低于0.9。
c、在车间变电所10KV侧进行计量。
d、供电贴费为700元/（KVA），每月电费按两部电价制：
基本电费为18元/（kVA），动力
电费为0.4元/（kV/h），照明电费为0.5元（KW/h）。
（5）工厂自然条件：
1）气象资料。
年度最高气温38度，年平均气温35度，年度最低气温8度，年最热月平
均最高气温30度，年最热月地下0.7~1m处平均温度20度，常年主导风向为东南风；年
雷暴日10天；土壤冻结深度1.10m。
2）地质水文资料。
平均海拔200m，底层以沙质粘土为主，地下水位3~5m，地耐压力为
20t/m2。
图1-2所示为车间变电所电源供电系统图
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精品资料
图1-2车间变电所电源供电系统图
4、设计内容及要求
（1）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，参考国家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，选择电容器个数电容器柜个数；
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，进线电缆按经济电流密度选择，按允许发热，电压损失短路的热进行效验；
7）短路电流的计算，绘制计算电路和等值电路图，确定短路点，计算出个短路点的最大和最小短路电流及短路容量；
8）车间变电所低压母线按发热条件选择，按短路的热和力效验；
9）按国家规定的标准符号和图幅，用铅笔画出车间变电所的电气主接线图、车间配电系统图和配电平面图。
（2）设计要求
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精品资料
1）按章节编制出设计说明书，说明书要用钢笔在规定的用纸上，说明书要用仿宋体字，字
迹要工整，清晰，图纸上的字必须用仿宋字，说明书要简明扼要，计算要有公式依据，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字。
3）按教学大纲要求，课程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）。
第二章设计说明书
2.1车间变电所电压等级确定和主接线方案确定
（1）根据已知机械加工产车间负荷均为三级负荷，对供电可靠性要求不高，因此可采用线
路——变压器界限方式。
它的优点是接线简单、使用设备少和建设投资省；其缺点是供电可
靠性较差。
当供电线路，变压器及其低压母线上发生短路或任何高压设备检修时，全部负荷
均要停止供电。
这种接线适合于三级负荷的变电所。
为保证对少量二级负荷供电，可在变压
器低压侧引入其他变电所联络线作为备用电源。
选择主接线方案如图2-1所示。
图2-1车间变电所线路-变压器组主接线图
可编辑修改
精品资料
（2）车间变电所高压侧根据电源条件选定为10KV，低压侧额定电压为380V，因此选减
压变压器额定电压为10/0.4kV。
（3）机加车间低压配电网络接线方式的选择，低压配电网络接线方式有放射式、树干式、
环式和链式。
低压配电网络接线设计应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，同时
应注意接线简单，操作方便，具有一定灵活性，适应性广和使用上变化和设备检修的需要，
配电系统层次一般不超过三级。
根据GB50052-1995《供配电系统设计规范》的规定，由于机加车间的电机容量不大
又集中，对供电可靠性要求又不高，因此低压配电网络接线可采用树干式或链式接线。
车间
配电网络接线图如图2-2所示。
图2-2车间低压配电网络接线图
各配电箱所接电气设备如表1-1所示。
表2-1配电箱及配电箱所接电气设备序号
配电箱序号配电箱所接电气设备序号配电箱序号配电箱所接电气设备序号
可编辑修改
精品资料
AL1
36
，37，38，39
AL6
8，9，10
AL2
28
，29，30，31，32，33
AL7
22
，23
，，39，40
AL3
21，，24，25，26，27，AL8
18
，19
，28，42，43
28
AL4
11，12，13，，16，17，AL9
1，2，3，4，5，6
41
AL5
14
，15
2.2电力负荷计算
1.采用需用系数法对车间用电设备进行负荷计算
表2-2各支线负荷计算机熔断器和导线截面积选择
导线
允许
穿钢管
单台容
计算电
启动电流
熔断器选择
截面
载流
设备名称
管径
量（kW）流（A）
（KA）
IN?
FU/IN?
FE
积
量
Sc（mm）
mm2
Ial（A）
普通车床
CW6110
23.6
49.69
0.4*198.7
100/50
10
55
25
平面磨床
M2120
7.2
15.70
0.4*86.37
50/20
2.5
18
15
普通车床
C620-3
5.625
11.71
0.4*70.26
50/20
2.5
18
15
镗床T68
9.8
21.64
0.4*119.03
50/30
2.5
18
15
普通车床
7.6
16.02
0.4*96.11
50/30
2.5
18
15
可编辑修改
精品资料
C620-1
摇臂钻床
Z35
8.5
18.10
0.4*99.57
50/20
2.5
18
15
滚
齿机
Y36
4.1
8.26
0.4*49.55
50/10
2.5
22
15
吊车5t
28.2
80.39
0.4*361.75
200/100
25
98
32
牛头刨床
B665
3
6.32
0.4*37.90
50/10
2.5
18
15
立式铣床
X53T
13.8
29.42
0.4*117.66
50/30
2.5
18
15
液压牛头
刨床B690
11
23.47
0.4*129.11
50/30
4
30
20
立式钻床
Z512
0.6
1.22
0.4*7.94
50/30
2.5
18
15
立式钻床
Z535
4.625
9.76
0.4*58.56
50/10
2.5
22
15
滚
齿机
W1Y3J
22
46.37
0.4*139.10
100/50
2.5
18
15
立式车床
C516A
38
83.92
0.4*251.76
120/100
2.5
18
15
万能铣床
X62W
9.8
20.65
0.4*82.62
50/30
2.5
18
15
龙门刨床
66.8
145.70
0.4*364.25
200/150
50
152
50
可编辑修改
精品资料
B2016
砂
轮
机
S3SL-300
1.5
3.02
0.4*19.94
50/5
2.5
18
15
通风机
2.2
4.63
0.4*27.79
50/5
2.5
18
15
插
床
B5032
4
8.52
0.4*51.11
50/10
2.5
18
15
（2）干线负荷计算及截面积选择
表2-3
车间用电设备从低压配电屏引出
额定容
计算负
供电回路代
计算负荷
序号
车间名称
量
荷
号
KW
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KVA
I（30）A
回路1
52
21
56
85.2
1
工具一车间
回路2
64
40
75
114.7
回路3
56
23
61
92.0
回路1
48
18
51
77.9
2
工具二车间
回路2
57
26
63
95.2
回路3
60
23
64
97.6
回路1
15
6
16
24.5
3
材料库
回路2
20
9
22
33.3
回路3
12
4
13
19.2
照明回路（三
回路1
12
16
20
30.4
4
相）
回路2
22
14
26
39.6
可编辑修改
精品资料
回路3
7
17
18
27.9
总计
446.8
425
217
477
725.0
取Kp=0.9,Kq=0.95
382.5
206.15
435
660.2
2.3无功补偿及补偿容量确定
（1）低压母线计算负荷。
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）。
根据上述表格得
P30M
382.5
，tan
cos1
0.88
S30M
435
由于车间负荷功率因数小于0.9，因此应在变压器低压母线上进行集中无功补偿。
集中补
偿便于维护和管理，采用电力电容器进行补偿。
1）补偿容量的确定
cos'0.92Qc382.5[tan（arccos0.88）tan（arccos0.92）]kvar43.5kvar
2）选择补偿装置
选择PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）一
台,总共容量84kvar。
如图2-3所示。
补偿后变电所变压器一次侧计算负荷
3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：
S30
（2）382.52（206.1543.5）2kVA416kVA
变压器的功率损耗为：
PT0.015S30
（2）0.015416kVA3.6kW
QT0.06S30
（2）0.06416kVA25kvar
变电所高压侧的计算负荷为
'
P30
（1）382.5kW3.6kW386.1kW
可编辑修改
精品资料
Q30
（1）
'
（206.15
43.5）kvar
25kvar187.65kvar
S30
（1）'
（386.1）2
（187.65）2
429kVA
补偿后工厂的功率因数为
cos'P30
（1）'S30
（1）'386.1/4290.9
图2-3PGJ1型低压无功功率补偿装置原理接线图
2.4变电所主变压器及主接线方案的选择
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：
1.装设一台主变压器型号为S9型，而容量根据式稳定合格，SNT为主变压器容量，选
SNT=630KVA>S30=435KVA，查表2-5即选一台S9-630/10/0.4-Yyn0型低损耗配电变压
器。
2.装设两台变压器型号为S9型，暗备用，低压侧采用单母线分段主接线，有
SNT（0.5~0.6）435217.5~261KVA
表2-4两种主接线方案的比较
可编辑修改
精品资料
比较项目
方案1：
装设一台主变的方案
方案2：
装设两台主变的方案
供电安全性
满足要求
满足要求
技
供电可靠性
基本满足要求
基本满足要求
术
供电质量
一台主变，电压损耗较大
两台主变并列，电压损耗较小
指
灵活方便性
一台主变，灵活性小
有两台主变，灵活性较好
标
扩建适应性
留有扩建余地小
扩建适应性好
查得S9-630的单价为7.47万
查得S9-315的单价为4.3万元，
电力变压器的
元，而变压器综合投资约为其
因此两台变压器的综合投资约为
综合投资额
单价的2倍，因此综合投资约
4*4.3=17.2万元，比一台主变方
为2*7.47=14.94
万元
案多投资2.26万元
查得5-15得JYN2-10型柜可
本方案采用6台JYN2-10柜，其
升级会员 