某机械制造厂车间变电所及其低压配电系统设计Word文件下载.doc
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普通车床C616A
7
3．3
0．9
0．81
6
8~10
普通车床C620-1
3
7．6
0．89
11~13
普通车床CW61100
23．7
0．88
0．82
4
14,15
立式车床C516A
2
38．2
0．86
0．80
16,17
平面磨床M7130
18,19
普通车床C630
10．125
20,21
摇臂钻床Z35
8．5
0．87
5．5
22,23
插齿机Y54
3．8
0．92
24,25
龙门刨床B2016
66．8
2．5
26,27
立式车床C512-1A
35．7
28~31
牛头刨床M6050
32~34
插床B5020
35~38
立式钻床Z535
4．625
0．90
39~40
砂轮机S3SL-300
1．5
6．5
41~43
通风机
44
吊车5t
1
28．2
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
（KW）
计算负荷
转供距离
（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
加工车间
102
30
0．1
34
16
50
20
汽车库
26
10
61
泵站
40
0．3
41
照明回路
（三相）
0．2
15
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
设计
题目
序号
总降压变电所
车间变电所
地区环境最热平均气温（度）
车间
最大
负荷
利用小时数
H
土壤
情况
自然接地电阻
二次母线短路容量
（MVA）
保护动作时限
（s）
电源进线
电压（KV）
电阻率
长
度
KM
导线类型
U1N
U2N
地
上
下
S.max
S.min
架空
电缆
200
150
1．2
0．4
√
28
4500
100
（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
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
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
（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
AL1
36，37，38，39
AL6
8，9，10
AL2
28，29，30，31，32，33
AL7
22，23，，39，40
AL3
21，，24，25，26，27，28
AL8
18，19，28，42，43
AL4
11，12，13，，16，17，41
AL9
1，2，3，4，5，6
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
单台容量（kW）
计算电流（A）
启动电流（KA）
熔断器选择
导线截面积
允许载流量
穿钢管管径
普通车床CW6110
23.6
49.69
0.4*198.7
100/50
55
平面磨床M2120
7.2
15.70
0.4*86.37
50/20
2.5
普通车床C620-3
5.625
11.71
0.4*70.26
镗床T68
9.8
21.64
0.4*119.03
50/30
7.6
16.02
0.4*96.11
8.5
18.10
0.4*99.57
滚齿机Y36
4.1
8.26
0.4*49.55
50/10
22
28.2
80.39
0.4*361.75
200/100
98
32
牛头刨床B665
6.32
0.4*37.90
立式铣床X53T
13.8
29.42
0.4*117.66
液压牛头刨床B690
11
23.47
0.4*129.11
立式钻床Z512
0.6
1.22
0.4*7.94
4.625
9.76
0.4*58.56
滚齿机W1Y3J
46.37
0.4*139.10
38
83.92
0.4*251.76
120/100
万能铣床X62W
20.65
0.4*82.62
66.8
145.70
0.4*364.25
200/150
152
1.5
3.02
0.4*19.94
50/5
2.2
4.63
0.4*27.79
插床B5032
8.52
0.4*51.11
（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
车间名称
供电回路代号
计算负荷
KW
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KVA
I（30）A
工具一车间
52
56
85.2
64
75
114.7
56
23
61
92.0
工具二车间
48
51
77.9
57
63
95.2
60
64
97.6
材料库
16
24.5
9
22
33.3
13
19.2
照明回路（三相）
20
30.4
14
26
39.6
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
，
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
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：
变压器的功率损耗为：
变电所高压侧的计算负荷为
补偿后工厂的功率因数为
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，为主变压器容量，选=630KVA>
=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
KVA
表2-4两种主接线方案的比较
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
技术指标
供电安全性
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
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
灵活方便性
一台主变，灵活性小
有两台主变，灵活性较好
扩建适应性
留有扩建余地小
扩建适应性好
经济指标
电力变压器的综合投资额
查得S9-630的单价为7.47万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*7.47=14.94万元
查得S9-315的单价为4.3万元，因此两台变压器的综合投资约为4*4.3=17.2万元，比一台主变方案多投资2.26万元
高压开关柜（含计量柜）的综合投资额
查得5-15得JYN2-10型柜可按每台4.5万元计，其综合投资可按设备的1.3倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.3*4.5=23.4万元
本方案采用6台JYN2-10柜，其综合投资可按设备的1.3倍计，综合投资约为6*1.3*4.5=35.1万元，比一台主变方案多投资11.7万元
电力变压器和高压开关柜的年运行费
查表3-2，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年:
14.94*0.11=1.643万元
23.4*0.12=2.808万元
总计：
4.451万元
17.2*0.11=1.892万元
35.1*0.12=4.212万元
6.104万元.比一台主变方案多投资1.653万元
交给供电部门的一次性供电贴费
主变容量每KVA为800元，供电贴费=630KVA*0.8万元/KVA=504万元
供电贴费=2*315KVA*0.8万元=504万元，两种方案供电贴费相等
从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。
2.5短路电流计算
1、短路计算
图2-4供电系统计算电路图
图2-5供电系统等值电路图
采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取:
S=100MV·
A,U=10.5kV,U=0.4kV
确定基准值由S=100MV·
A,U=10.5kV,U=0.4kV
基准电流
电源内阻
线路
变压器
2）计算K1点和K2点短路电流为
短路电流计算结果如表所示
高压冲击系数Ksh=1.8，
低压冲击系数Ksh=1.6，
短路容量为：
表2-5短路电流计算结果
短路点
运行方式
K1
K2
最大运行方式短路电流（KA）
4.842
22.7083
最小运行方式短路电流（KA）
4.294
21.982
冲击电流（KA）
12.32
51.32
最大短路容量（MV·
A）
88.04
15.74
2.6选择车间变电所高、低压电气设备
1.选择母线截面积
车间低压母线，可以选择LMY型矩形铝母线，按经济电流密度选择。
一直母线计算电流，根据年最大负荷小时数，差的经济电流密度，，因此经济截面积（mm2）。
选LMY型硬铝母线1008。
在环境温度为时竖放A，平放减少8%，A。
可见，母线允许载流量大于母线计算电流对母线坐热稳定校验，假想时间为（s）
则热效应允许最小截面积为（mm2）
因为实选母线截面积mm2>
所以热稳定合格。
2.对母线作动稳定校验。
母线采用平行放置，根据低压配电屏结构尺寸确定a=0.25m，l=0.9m。
计算应力为a=0.25,b=0.1,h=0.008
（硬铝母线）合格.
2.进线电缆热稳定校验
10kV交联聚乙烯绝缘电缆热稳定系数为137铜线。
按热稳定要求重选交联聚乙烯电缆YJL22-1000-,允许载流量474A电缆不作动稳定校验。
3.车间变电所高压电气设备的选择
表2-6车间变电所变压器进线侧计算数据
计算数据
真空断路器ZN-12-40.5
高压熔断器
UNW（kv）
UN（kV）
I30（A）
44.48
IN（A）
400
0.5
Ik（kA）
4.84
I∞（kA）
17.3
Sk（MVA）
S∞（MVA）
500
ish（kA）
12.35
imax（kA）
160
I2teq
30.45
It2tt
302
表2-7普通阀型避雷器技术数据
型号
额定电压（kV）
灭弧电压（kV）
工频放电电压
冲击放电电压
冲击残压（kV）
不小于
不大于
FS不大于
FZ不大于
FS
FU
3KA
5KA
50KA
10KA
FS-10
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