供配电系统课程设计指导书.docx
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供配电系统课程设计指导书
《供配电系统》课程设计
指 导 书
福建工程学院信息学院
建筑电气教研室
第一节 概述
供配电设计应包括负荷的分析计算、确定配电方案、选择高低压电气设备及成套设备、确定变压器的台数、容量及变电所主结线方案、进行短路计算对电气设备进行校验、考虑电气设备的布置方案,还可以包括继电保护、二次回路、防雷与接地以及电气照明设计内容。
一、供配电设计必须遵循的一般原则
供配电设计必须遵循以下原则:
1)必须遵循国家的有关法令、标准和规范,执行国家的有关方针、政策。
包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。
2)应做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和经济合理,设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气。
3)必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,合理确定设计方案。
4)应根据工程特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,以近期为主,适当考虑扩建的可能性。
二、供配电设计的基本内容
供配电设计主要包括变配电所设计、高压配电线路设计、低压配电线路设计和电气照明设计等。
(一)变配电所设计
变配电所设计包括以下基本内容:
1)负荷计算及无功功率补尝计算。
2)变配电所所址和型式的选择。
3)变电所主要电器台数、容量及类型的选择(配电所设计不含此项内容)。
4)变配电所主接线路的设计。
5)短路电流的计算。
6)变配电所一次设备的选择。
7)变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与装定。
8)变配电所防雷保护和接地装置的设计。
9)编写设计说明书及主要设备材料单。
10)绘制变配电所主结线图、平面图和必要的剖面图、二次回路图及其他施工图。
(二)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)低压配电线路系统方案的确定。
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。
5)低压配电系统接地装置的设计。
6)低压配电线路敷设方式的设计。
7)编写设计说明书及主要设备材料清单。
8)绘制车间低压配电系统图、平面布线图及其施工图样。
在接到设计任务书后,首先应认真学习和消化设计任务书,明确设计的题目、任务和要求,搞清楚已给了哪些原始数据,尚缺哪些数据和资料需要自己收集,然后应考虑借阅一些有助于设计的图书资料,并草拟一个设计的大致进程安排。
在设计过程中,既要充分发挥自己的主观能动性,独立设计,又要很好地与指导教师配合,争取指导教师的指导,免走弯路。
第二节 设计步骤
一、收集原始资料
在动手设计之前,应根据设计任务书的要求,收集用电设备的性质、特征、功率、布局、环境及气象条件;有关厂房的平面图及断面图;用电设备平面布置图;电源的电压、容量及可能提供的供电方式。
二、电力负荷的分析计算
根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单,分析那些电力设备属一级负荷,那些属二级负荷,那些属三级负荷,然后按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷,在全厂平面图上画出各厂房的负荷图。
根据各厂房的负荷性质及平面布局,确定在那些地方设车间变电所及各变电所中的变压器台数。
然后根据确定的车间变电所布局,拟出各车间变电所供电范围,并计算各变电所的计算负荷。
1、车间变电所负荷计算示例
工程上都采用列表来表示,以下是对两座厂房供电的变电所计算实例。
2.变压器的选择
根据S30=309kV·A,可选315kV·A。
查《供配电技术》附录表2并考虑到今后发展的要求:
选S9-400kVA变压器一台。
3.低压补偿柜的选择
拟采用无功功率自动补偿屏,装在变电所低压母线集中补偿。
从GCS低压抽屉式开关柜手册中选用总电容容量为116kvar电容屏型号:
GCS1-34一台
GCS型低压无功功率自动补偿屏有34、35两种方案,其中之34方案为主屏,35方案为辅屏。
34、35方案各有A、B、C三种规格,其中A规格采用10步控制,每步投入16kvar,共160kvar;B规格采用8步控制,每步投入16kvar,共128kvar;
表1、车间变电所负荷计算表
设备名称
台数
Pe
/kW
Kd
CosΦ
tanΦ
PC/kW
QC/kW
SC/KVA
机修车间
冷加工机床
60
300
0.2
0.5
1.73
60
103.8
通风机
10
30
0.8
0.8
0.75
24
18
电焊机
3
40
0.35
0.6
1.33
14
18.6
吊车
3
66
0.15
0.5
1.73
9.9
17.1
干燥箱
4
20
0.7
1.0
0
14
0
照明
25
1.0
1.0
0
25
0
小计
146.9
157.5
热处理车间
箱式炉
2
90
0.7
0.95
0.33
63
20.8
高频火机
1
100
0.7
0.7
1.02
70
71.4
通风机
3
6
0.8
0.8
0.75
4.8
3.6
吊车
1
11
0.15
1.73
1.7
1.7
2.9
照明
10
1.0
1.0
0
10
0
小计
149.5
98.7
变电所低压负荷
取KΣ=0.95
282
243
372
补偿电容
-116
补偿后低压负荷
282
127
309
C规格采用6步控制,每步投入16kvar,共96kvar。
选择步骤:
①根据控制步数要求,选择1台34方案主屏。
②根据所需无功补偿容量再补充1台或数台35方案辅屏。
具体可见GCS手册。
4.全厂负荷计算
将各车间变电所的计算负荷,加上变压器损耗功率及高压负荷,总加后乘以参差系数再减去高压补偿功率,即得全厂计算负荷。
三、车间配电系统设计
工厂大多数用电设备是380V的,掌握车间配电系统设计是非常重要和必要的。
车间配电的特点是用电设备台数多,设备搬动机会多;绝大多数采用绝缘导线为防止导线过热引起火灾,正确设置导线过电流保护是非常重要的。
车间配电系统设计应根据工艺设计所提供的设备平面布置图、拟出两种可行的车间配电系统方案进行比较后,确定一种方案。
车间配电设计应考虑的问题:
1、车间变电所应靠近负荷中心
2、车间电力线路的敷设方式
②①
如图1
③
①沿梁
④
②跨梁
③沿墙、沿柱
④穿管明敷设设备
⑤穿管埋地暗敷设
沿梁、跨梁、沿墙、沿柱
适用于干线敷设。
⑤
从分电箱到用电设备的支线一律采用图 1
穿管埋地暗敷设。
离地3.5m以上的电力线路允许采用裸导线。
离地面3.5m以下的导线必须采用绝缘导线,离地面2m以下的导线必须加机械保护(穿钢管或硬塑料管)。
3.配电方式:
(1)为减少电压波动引起的闪烁,照明线路应在车间动力总开关之前分出。
(2)离配电点比较近的,且功率比较大的少数用电设备可以用放射式供电。
(3)对于功率比较小、台数比较多的设备,宜于采用干线对分电箱供电,然后由分电箱对各用电设备配电。
(4)考虑分电箱供电范围时,注意支线的敷设不要跨过通道;通道另一侧的设备,应由另一侧的分电箱供电,不要采取这一侧的用电设备由另一侧的分电箱供电。
(5)吊车电源不要经过分电箱,应经单独的开关直接引自干线。
根据前这些原则及车间设备平面布置,即可拟出两种可行方案,进行技术经济比较后,确定一种方案。
4、导线截面的选择:
车间导线截面的选择应由分电箱开始。
(1)首先选择分电箱中各路的熔体额定电流:
因为决定分电箱的规格,不是各路的计算电流,而是各路的熔体额定电流,因为熔体额定电流大于各路计算电流,熔体额定电流应满应满足下列两式
(2)根据已选出的各路熔体额定电流,并预留1~2路(将来增加用电设备时不要更换分电箱)去电气设备手册上,选择出线路数和熔断器电流相适应的分电箱。
(3)根据已选出的各路体额定电流及各路的计算电流及敷设方式、环境温度等,从电气设备手册上选 出相应的导线及电线管。
选熔断器、导线及电箱采用表4可以一目了然。
表2 ××号分电箱 型号××××
设备编号
PC
/kW
IC
A
IN。
FE
导线
电线管
截面
长度
直径
长度
1
2
分电箱干线的导线
(4)干线截面的选择:
由于每只分电箱或每路干线所接的设备台数不多,所以干线的计算电流应按利用系数法计算,这样才能照顾到大容量设备对计算电流的影响。
选干线截面时,应留有余量,以备负荷的发展。
选择干线截面之前,应先选干线的过电流保护电器(熔断的或自动开关)因导线必须与保护配合。
干线导线由两部分组成,一部分是敷设在车间的明敷设部分,按明敷设选导线,另一部分是从配电屏引到干线这一部分,多数是穿管敷设,应按穿管导线选择。
四、低压配电屏的选择:
(一)GCS开关柜介绍,可参考《供电工程》第77页。
(二)低压开关柜的选择
1、低压进线柜的选择
(1)台数的选择:
有几台变压器就有几台低压进线柜
(2)方案的选择:
与低压进线方式有关,若封闭式母线高压进线,则选择01方案;若从侧面进线,则选择02方案;若用电缆从底下进线,则选择03方案;若有备用电源,则选择07或08方案。
(3)规格的选择:
与变压器容量有关,可根据变压器容量算出低压侧的出线电流,如果算出来的低压侧的电流为1230A,则可选择E规格。
2.低压出线柜的选择
(1)低压抽屉的选择
与低压抽屉的出线电流有关,而出线电流就是前面计算的干线电流。
可根据出线电流的大小,对照GCS开关柜选取抽屉。
低压出线的保护装置有三种:
低压断路器,低压负荷开关,接触器.一般选用低压断路器,较为可靠且维护方便.
(2)低压抽屉的组合
从GCS手册查出每个抽屉的高度,再根据开关柜的有效抽屉高度(1760mm)去组合.
四、选择高压电器
厂区高压供电系统确定后,可根据确定的高压系统图选择高压电器。
1.计算短路电流:
选定短路电流计算点,作等值电路图,计算各点短路电流,将各计算点的短路电流值填入表3中
表3××厂短路电流计算值
短路
计算
短路电流kA
短路容量/MV·A
Ik(3)
I″(3)
I∞(3)
ish(3)
Ish(3)
Sk(3)
K-1
K-2
2.电器选择
(1)电源开关 馈电线路开关及高压电动机开关等都应该选用断路器。
(2)400KVA以下的电力变压器的高压开关,可以考虑采用隔离开关配合高压熔断器,户外可以采用跌开式熔断器,但是这时变压器低压侧须装能带负荷通断的总开关。
(3)400KVA以上电力变压器高压侧须装负荷开关配熔断器。
(4)对于要求自动切断的电力变压器,高压侧须装断路器。
(5)对一级负荷供电的配电所,可选用小车式开关柜,如KYN28型,断路器可互换使用,无重要负荷的变电所可采用固定式开关柜,如GG-1A(F)系列,但现在已基本被淘汰。
(6)高压开关柜的进出线,一般采电缆。
(7)选用的电器(断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电流互