供配电课程设计.doc
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《建筑供配电课程设计》
计算说明书
设计题目工厂配电系统设计
学院 电气工程学院
班级建电111
姓名顾小强
学号1112062022
指导老师李智
时间2014-06-30~2014-07-04
一、设计内容 1
二、设计任务 1
三、背景资料 2
五、计算负荷和功率补偿 17
六、导线选择（铜芯） 22
七、母线选择（铜） 25
八、短路电流计算的目的及方法 27
九、保护装置的整定与计算 44
十、变电所位置和形式的选择 48
十一、变电所继电保护的设计 48
一、设计内容
1、确定该厂的各级计算负荷及各负荷的等级
电源进线为YIV-10KV，经高压配电室，引致各车间变电所，上级断路器开断容量400MVA。
厂区中10KV的龙门吊、水泵为高压直供、其余为各车间变电所220/380V供电。
车间1旁设车间变电所一个，距总高压配电室800m，供车间1使用，车间2旁设车间变电所一个，距总高压配电1100m，供车间2使用。
2、确定该厂配电系统的接线方式
根据供电要求，划分供电回路，确定整个工厂的电气主接线，画出主接线图。
3、电气设备的选择及导线电缆的选择与校验
根据计算结果，选择开关设备、电缆等。
4、短路电流的计算和电气设备的校验
根据计算结果，校验开关设备、电缆等。
5、保护装置的整定和计算（10KV干线，变压器）
二、设计任务
1、变配电所设计
变配电所包括以下基本设计内容：
1）负荷计算及无功功率补偿计算。
2）变配电所所址和型式的选则。
3）变电所主变压器台数、容量及类型的选择。
4）变电所主接线方案的设计。
5）短路电流的计算
6）变配电所一次设备的选择
2、高压配电线路设计
高压配电线路设计包括以下基本内容：
1）高压配电系统方案的确定。
2）高压配电线路的负荷计算。
3）高压配电线路的导线和电缆的选择。
3、低压配电线路设计
低压配电线路设计包括以下基本内容：
1）低压配电系统方案的确定。
2）低压配电线路的负荷计算。
3）低压配电线路的导线和电缆的选择。
4）低压配电设备和保护设备的选择。
三、背景资料
1、负荷状况：
参照相关规范，确定车间用电负荷
2、供电电源：
电源引进线为10KV电缆线路，经高压配电室，引至各车间变电所，上级断路器开断容量400MVA。
厂区中10KV的龙门吊、水泵为高压直供，其余为车间变电所220/380V供电。
配电室配备备用电源。
3、气象、土壤等资料：
1）海拔高度12.5m
2）年最热月温度，平均28.2℃，平均最高32℃。
3）极端最高温度40.7℃，极端最低-14℃。
4）年雷暴目数T=36.4
5）最热月地面下0.8m处土壤平均温度27.7℃。
6）土壤电阻率p=100Qm
4、负荷等级
电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级,符合下列情况之一时，应为二级负荷：
1、中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。
例如：
主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。
2、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
例如：
交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。
造船厂属于二级负荷
设备名称
供电电压
单机功率kW
数量
功率因数
ε
备注
到电房距离（m）
龙门吊450T
10K
1OOO
2
0.5
50%
1200
龙门吊600T
10K
1200
3
0.5
50%
900
龙门吊750T
10K
1500
2
0.5
50%
600
龙门吊900T
10K
2000
2
0.5
50%
1500
水泵
10K
140
3
0.8
1000
车
间
1
大批金属冷加工机床
380
50
7
0.5
线电压
70
大批金属冷加工机床
380
45
10
0.5
线电压
70
大批金属冷加工机床
220
15
15
0.5
相电压
70
电焊机
220
10
10
0.6
100%
相电压
70
电焊机
220
8
15
0.6
100%
相电压
70
皮带传送机
220
5
5
0.75
相电压
70
照明
220
0.4
100
0.5
相电压
100
通风机
220
2.5
25
0.8
相电压
80
大型液压机
380
120
2
0.6
线电压
110
车间内吊车
380
122
4
0.5
25%
线电压
90
车
间2
小批金属冷加工机床
380
30
10
0.5
线电压
80
车间内吊车
380
122
4
0.5
25%
线电压
90
车间内吊车
380
25
6
0.5
25%
线电压
80
电焊机
220
10
6
0.6
100%
相电压
80
电焊机
220
8
20
0.6
100%
相电压
80
皮带传送机
220
5
4
0.75
相电压
80
照明
220
0.4
70
0.5
相电压
120
空气压缩机
380
50
3
0.6
线电压
90
电动喷漆
220
15
4
0.75
相电压
90
通风机
220
2.5
25
0.8
相电压
80
四、负荷计算
（一）所用公式：
设备容量的确定：
1、长期工作制和短时工作制的用电设备
2、反复短时工作制的用电设备
（1）电焊机和电焊机组
（2）起重机（吊车电动机）
需要系数法：
1、单组用电设备组的计算负荷
（当台数小于等于3台时，不需要乘以需要系数。
）
2、多组用电设备组的计算负荷
，分别为有功功率、无功功率同时系数。
（二）计算
1.龙门吊450T:
1000kW，0.5,1.73，n=2,反复短时负荷50%
由得：
==2828.4kW
设备少于三台，则=1
=2828.4kW
4893.13kvar
==5651.78kVA
=326.31A
2.龙门吊600T:
1200kW，0.5,1.73，n=3,反复短时负荷50%
由得：
5091.2kW
设备少于等于三台，则=1
5091.2kW
8807.776kvar
3.龙门吊750T:
1500kW，0.5,1.73，n=2,反复短时负荷50%
由得：
4242.6kW
=1，则：
4242.6kW
7339.7kvar
4.龙门吊900T:
2000kW，0.5,1.73，n=2,反复短时负荷50%
由得：
5656.85kW
5656.85kW
9786.36kvar
5.水泵:
140kW0.8,0.75，n=3,长期工作负荷
140kW3=420kW
420kW
315kvar
6、判断车间1、2的单相总容量占三项总容量的比例
1）车间1：
三相总容量：
=507+4510+1515+1010+815+55+0.4100+2.525+1202+1224
=2100.5kW
单相总容量：
=1515+1010+815+55+0.4100+2.525=572.5kW
0.24>0.15
2）车间2：
三相总容量：
1478.5kW
单相总容量：
390.5kW
0.222>0.15
7、车间1计算负荷
（1）单个负荷计算负荷
380V线路：
大批金属冷加工机床1：
取0.2，
50kW0.5,1.73，n=7,长期工作负荷
50kW
=70kW
121.1kvar
大批金属冷加工机床2:
取0.2，
45kW0.5,1.73，n=10,长期工作负荷
45kW
90kW
155.7kvar
大型液压机：
取1，
120kW0.6,1.33，n=2,短时工作负荷
120kW
240kW
319.2kvar
车间内吊车：
取0.15，
122kW0.5,1.73，n=4,反复短时负荷，25%
=122kW
73.2kW
126.636kvar
380V总计算负荷：
（取同时系数为0.9）
425.88kW
650.37kvar
220V线路：
大批金属冷加工机床3：
取0.2，
15kW0.5,1.73，n=15,长期工作负荷
15kW
45kW
77.85kvar
电焊机1：
取0.38，
10kW0.6,1.33，n=10,反复短时负荷，100%
100kW
1000.38=38kW
50.54kvar
电焊机2：
取0.38，
8kW0.6,1.33，n=15,反复短时负荷，100%
120kW
45.6kW
60.65kvar
皮带传送机：
取0.65，
5kW0.75,0.88，n=5,长期工作负荷
5kW
16.25kW
14.3kvar
照明：
取0.9，
0.4kW0.5,1.73，n=100,长期工作负荷
0.4kW
36kW
62.28kvar
通风机：
取0.75，
2.5kW0.8,0.75，n=25,长期工作负荷
2.5kW
46.875kW
35.156kvar
（2）各相的计算负荷（取同时系数为0.95）
A相：
电焊机
83.6kW
111.19kvar
B相：
大批金属冷加工机床、皮带传送机
58.19kW
87.54kvar
C相：
照明、通风机
78.73kW
92.56kvar
故车间1的等效三相计算负荷
250.8kW
333.57kvar
综上
（1）、
（2）:
车间1总的计算负荷（取同时系数为0.9）
0.9（+）0.9（425.88+250.8）=609.012kW
0.9（+）0.9（650.37+333.57）=885.546kvar
1074.75kVA
0.567
8、车间2计算负荷
（1）、单个负荷计算负荷
380V线路：
小批金属冷加工机床：
取0.2，
30kW0.5,1.73，n=10,长期工作负荷
30kW
0.23010=60kW
103.8kvar
车间内吊车1：
取0.15，
122kW，0.5,1.73，n=4,反复短时负荷25%
122kW
73.2kW
126.636kvar
车间内吊车2：
取0.15，
25kW，0.5,1.73，n=6,反复短时负荷25%
25kW
22.5kW
38.925kvar
空气压缩机：
取1，
50kW0.6,1.33，n=3,长期工作负荷
50kW
150kW
200kvar
380V总计算负荷：
（取同时系数为0.9）
275.13kW
422.425kvar
220V线路：
电焊机1：
取0.38
10kW0.6,1.33，n=6,反复短时负荷100%
60kW
22.8kW
30.324kvar
电焊机2：
取0.38，
8kW0.6,1.33，n=20,反复短时负荷100%
160kW
60.8kW
80.864kvar
皮带传送机：
取0.65，
5kW0.75,0.88，n=4,长期工作负荷
5kW
13kW
11.44kvar
照明：
取0.9，
0.4kW0.5,1.73，n=70,长期工作负荷
0.4kW
25.2kW
43.596kvar
电动喷漆机：
取0.75，
15kW0.75,0.88，n=4,长期工作负荷
15kW
45kW
39.6kvar
通风机：
取0.75，
2.5kW0.8,0.75，n=25,长期工作负荷
2.5kW
46.875kW
35.156kvar
（3）各相的计算负荷（取同时系数为0.95）
A相：
电焊机
83.6kW
111.19kvar
B相：
皮带传送机、电动喷漆机
55.1kW
48.488kvar
C相：
照明、通风机
68.47kW
74.814kvar
故车间2的等效三相计算负荷
250.8kW
333.57kvar
综上
（1）、
（2）:
车间2总的计算负荷（取同时系数为0.9）
0.9（+）0.9（275.13+250.8）=473.337kW
0.9（+）0.9（422.425+333.57）=680.4kvar
828.85kVA
0.57
五、计算负荷和功率补偿
1、450T龙门吊固定补偿：
选BWF10.5-50-1W型电容器0.75
2651.625kvar
53.03取n=54
应装设54个并联电容，每相18个，实际补偿容量2700kvar
补偿后功率因素===0.91＞0.9,满足要求。
2193.13kvar
2、600T龙门吊固定补偿：
选BWF10.5-50-1w型电容器
4773.09kvar
95.46取n=96
应装设96个并联电容，每相32个，实际补偿容量4800kvar
补偿后功率因素===0.91＞0.9,满足要求。
4007.949kvar
3、750T龙门吊固定补偿：
选BWF10.5-50-1W型电容器
3977.44kvar
79.549取n=81
应装设81个并联电容，每相27个，实际补偿容量4050kvar
补偿后功率因素===0.91＞0.9,满足要求。
3289.7kvar
4、900T龙门吊固定补偿：
选BWF10.5-50-1w型电容器
5303.25kvar
106.065取n=108
应装设108个并联电容，每相36个，实际补偿容量5400kvar
补偿后功率因素===0.91＞0.9,满足要求。
4386.264kvar
5、水泵固定补偿：
选BWF10.5-30-1W型电容器
85.05kvar
2.835取n=3
应装设3个并联电容，每相1个，实际补偿容量90kvar
补偿后功率因素===0.91＞0.9,满足要求。
225kvar
6、车间1进行补偿（自动补偿）
（1）补偿前
低压侧：
609.012kW885.546kvar1074.75kVA0.567
变压器功率损耗：
kW
kvar
高压侧：
625.132kW
950.004kvar
1137.23kVA0.55
（2）补偿容量：
要求高压侧不低于0.9，补偿在低压侧进行，考虑到变压器损耗，设低压侧补偿后功率因数为0.92。
625.31kvar
选BCMJ-0.4-25-3型电容器n==25.01取n=27
实际补偿容量为：
675kvar
（3）补偿后：
低压侧：
=644.38kVA
变压器功率损耗：
9.67kW
38.66kvar
高压侧总计算负荷：
618.682kW
249.206kvar
666.987kVA
470.24kVA
0.93>0.9满足要求。
变压器1T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，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即
≥（1.15~1.4）
所以，>=（1.15~1.4）666.987=767.04~933.78kVA
故1T型号为S9-1000/10
7、车间2进行补偿
（1）补偿前
低压侧：
473.337kW680.4kvar828.85kVA0.57
变压器功率损耗：
kW
49.731kvar
高压侧：
485.77kW
730.131kvar
876.963kVA0.55
（3）补偿容量：
要求高压侧不低于0.9，补偿在低压侧进行，考虑到变压器损耗，设低压侧补偿后功率因数为0.92。
480.7kvar
选BCMJ-0.4-25-3型电容器n==19.2取n=21
实际补偿容量为：
525kvar
（4）补偿后：
低压侧：
498.19kVA
变压器功率损耗：
7.47kW
29.89kvar
高压侧总计算负荷：
480.807kW
185.29kvar
515.27kVA
361.693kVA
0.93>0.9，满足要求。
变压器2T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，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即
SN≥（1.15~1.4）Sc
所以，Sn>=（1.15~1.4）515.27=592.56~721.38KVA
故2T型号为S9-1000/10
六、导线选择（铜芯）
由于造船厂的机械设备比较多，容易损伤。
故八种导线都是选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆10kv,3芯（最高允许温度90度），当地最热月平均最高气温为，按允许载流量选择导线截面。
此处用到的=10KV
高配到450T龙门吊：
3579kVA
206.6A
高配到600T龙门吊：
6479.33kVA
374.08A
高配到750T龙门吊：
5368.67kVA
309.96A
高配到900T龙门吊：
7158.12kVA
413.27A
高配到水泵：
476.47kVA
27.51A
高配到车变1：
38.51A
高配到车变2：
29.75A
查表A-13-2得：
取地中直埋，温度校正系数0.879
（1）高配到450T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为50mm2，导线的实际允许载流量
211.839>206.6A
（2）高配到600T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为150mm2，导线的实际允许载流量
384.123>374.08A
（3）高配到750T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为120mm2，导线的实际允许载流量
339.294>309.96A
（4）高配到900T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为185mm2，导线的实际允许载流量
430.71>413.27A
（5）高配到水泵，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为16mm2，导线的实际允许载流量
115.149>27.51A
（6）高配到车变1的电缆，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为16mm2，导线的实际允许载流量
115.149>38.51A
（7）高配到车变2的电缆，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为16mm2，导线的实际允许载流量
115.149>29.75A
综上所述：
导线截面选取如下
（1）高配到450T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯10kv，芯数*截面=350mm2
（2）高配到600T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯10kv，芯数*截面=3150mm2
（3）高配到750T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯10kv，芯数*截面=3120mm2
（4）高配到900T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯10kv，芯数*截面=3185mm2
（5）高配到水泵的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯10kv，芯数*截面=316mm2
（6）高配到车变1的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯10kv，芯数*截面=316mm2
（7）高配到车变2的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯10kv，芯数*截面=316mm2
七、母线选择（铜）
1.高配母线1选择：
取共同系数为0.9。
=K=16415.19kw=K=12691.84kvar
==20749.49KVA,==1197.97A
查表A-11-2选择铜母线（TMY）环境温度环境温度为，最高允许温度为。
温度校正系数
0.919，选尺寸为的铜母线，允许载流量1320A。
实际允许载流量1213.08A>1197.97A,故满足允许载流量的要求。
2.高配母线2选择
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