工厂供电课程设计Word下载.doc

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工厂供电课程设计

课题某车间变电所设计

姓名:

专业：

电气自动化技术

班级:

08电气

（一）班

学号:

指导老师：

日期:

目录

1.原始数据

设计任务

设计依据

车间负荷性质

2.负荷计算

机加工车间一的负荷计算

车间总体负荷的计算

无功补偿的计算和变压器选择

3.供电系统选择

4.短路电流计算

5.高、低压一次设备选择

6.高压侧继电保护选择及整定

7.防雷设计

8.结束语

9.附录

绪论

变电所担负着从电力系统受电，经过变压然后配电的任务。

车间变电所主要用于负荷大而集中、设备布置比较稳定的大型生厂房内。

车间变电所一般位于车间的负荷中心，可以降低电能损耗和有色金属的消耗量，并能减少输电线路上的电压损耗可以保证供电的质量。

因此，对这种车间变电所的设计技术经济指标要求比较高。

车间变电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂里占有特殊重要的地位，因而设计一个合理的变电所对于整个工厂供电的可靠、经济运行至关重要。

本设计是从工程的角度出发，按照变电所设计的基本要求，综合地考虑各个方面的要素，对供电系统进行了合理的布局，在满足各项技术要求的前提下，兼顾运行方便、维护简单，尽可能地节省投资。

1．原始数据

1.1机加工厂一车间生产任务

本车间承担机修厂机械修理的配件生产。

1.2设计依据

①机加工一车间用电设备明细表，见表1-1。

②车间变电所配电范围。

a.一车间要求三路供电：

1～13，32～34为一路，14～31为一路，照明为一路（同二车间）。

b.车间变电所除为机加工一车间供电外，还要为机加工二车，铸造，铆焊，电修等车间供电。

c.其他个车间对参数和要求见表1-2。

表1－1机加工一车间用电设备明细表

设备代号

设备名称及型号

台数

单台容量

（千瓦）

总容量

备注

1

马鞍车床C630M

10.125

2

万能工具磨床M5M

2.075

3

普通车床C620－1

7.625

4

5

6

普通车床C620－3

4.625

7

8

9

10

11

12

13

旋转套丝机S－8139

3.125

14

普通车床C620

15

螺旋纹车床Q119

16

摇臂钻床Z35

8.5

17

圆柱立式钻床Z5040

18

19

5T单梁吊车

10.2

20

立式砂轮S38l350

1.75

21

牛头刨床B665

22

23

万能升降台铣床X63WT

24

万能升降台铣床X－52K

9.125

25

滚齿机Y－36

4.1

26

插床B5032

27

弓锯机G72

1.7

28

立式钻床Z512

0.6

29

井式回火电阻炉

30

箱式电阻炉

45

31

普通车床CW6－1，100

31.9

32

单柱立式车床C512－1A

35.7

33

卧式镗床J68

34

单臂刨床B1010

70

35

小结

表1－2机加工二，铸造，铆焊，电修等车间计算负荷表

序号

车间名称

容量

计算负荷

P30

（千瓦）

Q30

（千乏）

S30

机加工二车间

N01供电回路

N02供电回路

N03车间照明

155

120

46.5

36

54.4

42.12

铸造车间

N03供电回路

N04车间照明

160

140

180

64

56

72

65.3

57.12

73.44

铆焊车间

150

170

51

83.1

100.98

电修车间

146.2

43.85

77.85

1.3本车间负荷性质

车间为三班工作制年最大负荷利用小时为5500小时。

属于三级负荷。

供电电源条件

①电源从35/10千伏厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长度为300米。

②供电系统短路数据见下图所示。

③厂总降压变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2秒。

④要求车间变电所功率因数应在0.9以上。

⑤当地最热月的平均温度为25℃。

2.负荷计算以及变压器、补偿装置的选择

在进行负荷计算时选用需用系数法，具体计算公式如下：

（i=1,2,3…n）

2.1机加工车间一的负荷计算

根据机加工车间一的负荷性质，将一车间分为三路：

1~13，32~34为一路，14~31为一路，照明电路为一路。

通过分析机加工车间一的第一路属于小批生产的金属冷加工，查表2-1得它的需用系数为：

Kd=0.12~0.16Cosφ=0.5tanφ=1.73

Pca1=KdPn=0.16*Pn=29.804（KW）

Qca1=Pca1*tanφ=61.561（Kvar）

其中：

Pn=10.125+2.075+7.65*3+4.625*7+3.125+3.57+10+70=186.275（KW）

==59.555（KVA）=/=85.963（A）

通过分析机加工车间一的第二路属于小批热加工，查表2-1得：

Kd=0.2~0.25Cosφ=0.6tanφ=1.51

Pca2=KdPn=0.25*Pn=45.969（KW）

Qca1=Pca1*tanφ=69.413（Kvar）

其中Pn=183.875（KW）

==83.255（KVA）=/=120.172（A）

第三路

=10==10/（*0.4）=14.434（A）

通过以上的计算得到以下的负荷的汇总：

机加工一车间

85.963

83.255

29.804

45.969

51.561

69.413

2.2车间总体负荷的计算

有功功率Pn

无功功率Qn

视在功率Sca

负荷电流In

一车间

134.808

75.227

154.377

222.831

二车间

74

77.216

106.950

154.374

176.274

251.938

363.652

92.7

179.982

202.452

292.223

88.965

70.065

113.243

163.457

根据附表2-2查得车间的同时系数Ksi=0.9，则

Pca=（Pn1+…Pn4）*Ksi=570.473*0.9=513.426KWIca=741.088A

Qca=（Qn1+…+Qn4）*Ksi=578.764*0.9=520.888KVA

Sca=731.389KVarCOSφ=Pca/Qca=0.702tanφ=1.014

2.3无功补偿的计算和变压器的选择

（1）变压器的预选

变压器低压侧：

Pca=513.426KWQca=520.888KVASca=731.389KVar

根据《简明电工手册》P33页预选SZ9型10KV有载调压变压器，相关参数全部列举如下：

额定容量：

800KVA高压：

10KV高压分接范围（％）：

±

4*2.5低压：

4KV连接组标号：

Yyn0空载损耗：

1.36KW负载损耗：

9.4KW空载电流（％）：

1.2阻抗电压（％）：

4.5重量：

器身—2050Kg油重-805Kg总重：

3245Kg

外形尺寸（mm）长*高*宽：

2445*800*2420

（2）无功补偿计算△Pt=△P0+△Pk（Sca/Sn）=1.36+9.4*（731.389/800）=9.2KW

△Qt=△Ｑ0+△Qk（Sca/Sn）=（I0％/100）*Sn+（=*800+*800*（）=39.66KW

高压侧：

P高=Pca+△Pt=513.426+9.21=522.636KW

Q高=Qca+△Qt=520.888+39.66=560.548KVA

实际需要变压器容量：

St===766.4KVA此时功率因数：

COSφ=P高/St=522.636/766.4=0.682φ=47.005

取补偿后要求达到的功率因数为COSφ=0.92φ=23.074

补偿无功：

Qc=P高（tan47.005-tan23.074）=337.914KVar

根据以上计算选择电力电容器：

《简明电工手册》P579页BWM04-25-1 选15台，每三台一组，共分5组Qc=25*15=375KVar

（3）考虑无功补偿后应选的变压器

无功补偿后应选的变压器S=

=

=533.750

考虑无功补偿后最终确定变压器：

根据《简明电工手册》应选sz9型，额定容量为：

630kvA

（4）变压器的校验：

△PT=△P0+△Pk（）=1.12+7.7×

（）=6.647kw

△QT=SN+SN（）

=630×

+630×

×

（）

=27.41kvar

考虑损耗后实际需要变压器容量：

S实＝

＝548.186<

cos=＝＝0.949

3.供电系统的选择

从原始资料我们知道车间为三级负荷，供电的可靠性要求并不是很高，且通过负荷计算我们知道车间的总消耗功率并不是很高，初步估计了后决定使用一台变压器来为车间供电，同时为了节省变电所建造的成本和简化总体的布线，所以在设计中我们首先考虑了线路—变压器组结线方式。

线路—变压器组结线方式的优点是结线简单，使用设备少，基建投资省。

缺点是供电可靠性低，当主结线中任一设备（包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。

但对于本设计来说线路—变压器组结线方式已经可以达到设计的要求。

线路—变压器组结线方式也按元件的不同组合分为：

a进线为隔离开关；

b进线为跌落式保险；

c进线为断路器。

因为设计为车间为变电所，所以采用c方式。

（a）（b）（c）

图1.1线路—变压器组结线

a—进线为隔离开关；

b—进线为跌落式保险；

c—进线为断路器.根据普通变电所的设计要求，结合工程实际车间变电所的电路总体如下：

4.短路电流电流计算

4.1各短路点的平均电压

线路的平均电压Uav1=10.5KvUav2=0.4Kv

4.2各元件电抗计算

电源的电抗：

Xs=Uav1/Sk==0.551Ω

线路L的电抗：

Xl=0.2×

0.4=0.08Ω

变压器的电抗;

Xt=Uk%×

=4.5%×

=7.875Ω

4.3各短路点总阻抗

K1点短路：

Xk1=Xs+XL=0.551+0.08=0.631Ω

K2点短路

Xk2=（0.631+7.875）（）=0.01234Ω

4.4根据电抗值计算短路电流

K1点短路

Ｉk＝＝＝9.61ＫＡ

　　　　ish１＝2.55Ik1=2.55*9.61=24.51KA

Ish1=1.52IK1=1.52*9.61=14.61KA

Ica1===30.139A

K2点短路时

Ik2===18.715KA

ish2=1.84Ik2=1.84*18.715=34.43565KA

Ish2=1.09Ik2=1.09*18.715=20.3994KA

Ica2===770.42A

5.高、低压一次设备选择

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，对导线和电缆截面进行选择时必须满足下列条件:

1发热条件

导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

2电压损耗条件

导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。

对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。

3经济电流密度

35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。

所选截面，称为“经济截面”。

此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。

工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。

4机械强度

导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。

对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。

母线也应校验短路时的稳定度。

对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。

根据设计经验，一般对高压线路，常按经济电流密度选择，用其他三种方法校验。

对10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再由电压损耗和机械强度校验。

对低压架空线路，常按长时允许电流选择，其余校验。

对低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再发热条件和机械强度进行校验。

对长距离大电流及35KV以上的高压线路，则可先按经济电流