工厂供配电系统课程设计.docx
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工厂供配电系统课程设计
供配电技术
设计报告
课程名称：
供配电技术
实验项目：
工厂供配电系统设计
实验班级：
指导教师：
周卫
姓名学号：
自动化学院西校区实验室
二〇一三年六月三十日
前言
课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。
变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。
电力系统是由发电机，变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。
电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机），变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。
电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。
本设计可分为九部分：
负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；心得和体会；附参考文献。
另外有设计图纸4张（以附图的形式给出），分别是：
附图一《厂区供电线缆规划图》；附图二《变电所平面布置图》；附图三《变电所高压电气主接线图》；附图四《变电所低压电气主接线图》。
由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！
一、负荷计算和无功功率计算及补偿
（一）负荷计算和无功功率计算
1、第一车间负荷计算
查表A-1-1中的小批量的金属切削机床项，可得Kd=0.18,=0.5,=1.73
所以0.18×（7.5×3+4×8+3×7+1.5×10）=16.29kw
16.29×1.73=28.18kvar
查表A-1-1中的通风机项，可得Kd=0.8,=0.8,=0.75
所以=0.8×2×3=4.8kw,=4.8×0.75=3.6kvar;
则第一车间的总负荷：
设同时系数,均为0.9，
=0.9×（16.29+4.8）=18.98KW
=0.9×（28.18+3.6）=28.6kvar
==34.33KVA
=×0.38）=52.2A
2、第二车间负荷计算
=65×0.3=19.5kw
=19.5×4/3=26kvar
==32.5KVA
=×0.38）=49.4A
3、第三车间负荷计算
=56×0.4=22.4kw
=22.4×4/3=29.87kvar
==37.3KVA
=×0.38）=56.73A
4、第四车间负荷计算
=40×0.4=16kw
=16×=16.32kvar
==22.855KVA
=×0.38）=34.72A
5、第五车间负荷计算
=72×0.3=21.6kw
=21.6×=22kvar
==30.83KVA
=×0.38）=46.84A
6、生活区负荷计算
=300×0.5=150kw
=150×3/4=112.5kvar
==187.5KVA
=×0.38）=284.88A
取全厂的同时系数为：
，，则全厂的计算负荷为：
=0.95×（18.98+19.5+22.4+16+21.6+150）=236.056kw
=0.97×（28.6+26+29.87+16.32+22+187.5）=300.98kvar
==382.5KVA
=581.2A
（二）变压器低压侧的有功负荷和视在负荷
变压器低压侧的有功负荷和视在负荷分别为P=236.056kw,S=382.5KVA
这时低压侧的功率因数为：
=P/S=0.617
为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90。
取=0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：
==223.5kvar
查表A-2选BW0.4-25-3型电电容器，需要的数量为n=/=223.5/25=9
实际补偿容量为=25×9=225kvar
补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：
==248KVA
计算电流:
=376.8A
此时变压器的功率损耗为:
Δ=0.015=3.72kw
Δ=0.06=14.88kvar
变电所高压侧总的计算负荷为
Δ=236.056+3.72=239.776kw
=Q-+Δ=300.98-225+14.88=90.86kvar
==256.4KVA
==14.8A
补偿后的功率因数为==0.935满足（大于0.90）的要求。
（三）年耗电量的估算
年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：
年有功电能消耗量：
年无功电能耗电量：
结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4800h，取年平均有功负荷系数a=0.72,年平均无功负荷系数b=0.78。
由此可得本厂：
年有功耗电量：
=0.72×236.056×4800=815809.536kw.h
年无功耗电量：
=0.78×300.98×4800=1126869.12kw.h
二、变电所位置和形式的选择
由于本单位是三级重要负荷，一般采用一条进线，系统电源由地区变电所经6km、10kv高压架空线而后经1km、10kv高压电缆送入本单位变电所。
变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053－1994的规定，结合本单位的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。
其设立位置参见附图一《厂区供电线缆规划图》。
内部布置形式参见附图二《变电所平面布置图》。
三、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择
（一）变电所主变压器台数的选择
这个单位变电所虽然是三级负荷，但是考虑到现实当中的实际情况，结合实际的用电情况，仍然采用两台变压器，一台负责第一到第五车间供电，另一台变压器负责生活区的供电。
这样，即使其中一台变压器出现了故障，因有另一台变压器正常工作，可为另一负荷提供电源。
1、变电所主变压器容量选择
每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：
（1）任一台变压器单独运行时，宜满足：
（2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷需求。
即
代入数据可得：
=（0.6~0.7）×382.5=229.5267.75KVA
查表A-3得，可选两台容量为315KVA的变压器，型号为S9-315/10。
其主要技术指标如下表所示：
变压器
型号
额定
容量
/
额定
电压
/kV
联结组型号
损耗/KW
空载
电流
%
短路
阻抗
%
高压
低压
空载
负载
S9-315/10
315
10.5
0.4
Dyn11
0.87
4.2
3
4
2、变电所主接线方案的选择
（1）一次侧单母线不分段，二次侧单母线分段主接线
因为在三级负荷中采用单电源进线，独立变电所装两台变压器，应采用一次侧单母线不分段，二次侧单母线分段主接线比较合适。
优点：
任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。
缺点：
在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。
根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附图三《变电所高压电气主接线图》。
如下图所示：
四、短路电流的计算
本单位的供电系统简图如图
（一）所示。
采用一路电源供线，一路为距本厂7km的馈电变电站经LGJ-185架空线6KM（系统按∞电源计），在经过1KM的高压电缆线接入本单位的变电所。
该干线首段所装高压断路器的断流容量为100MV。
A。
下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点和K-3点短路的三相短路电流和短路容量。
图
（一）
（一）采用标么制法进行短路电流计算
1、确定基准值
取，，
所以：
2、计算短路电路中各主要元件的电抗标么值
电力系统的电抗标么值：
=1
架空线路1WL的电抗标么值：
=2.058
电缆线2WL的电抗标么值：
=0.0726
电力变压器T1，T2的电抗标么值：
由所选的变压器的技术参数得%=4，因此，
=12.698
可绘得短路等效电路图如图
（二）所示。
图
（二）
（1）计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量
总电抗标么值：
1+2.058+0.0726=3.1306
k-1点所在电压级的基准电流:
=5.5KA
k-1点短路电流和短路容量各量：
0.319
5.5×0.319=1.755KA
=4.475KA
=31.94MVA
（4）计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量
总电抗标么值:
1+2.058+0.0726+12.698=15.8286
k-2点所在电压级的基准电流:
=144.337KA
k-2点短路电流和短路容量各量：
144.337×0.0632=9.12KA
=16.781KA
=6.318MVA
五、变电所一次设备的选择与校验
（一）一次高压设备的选择
1、变电所一次高压设备的选择
由短路计算可得，=17.32A
0.319
5.5×0.319=1.755KA
=4.475KA
查表A-4，选择SN10—10I/630型少油断路器。
高压一次断路器选择校验表
序号
SN10-10I/630
选择
要求
装设地点电气条件
结论
项目
数据
项目
数据
1
10KV
≥
10KV
合格
2
630A
≥
17.32A
合格
3
16KA
≥
1.755KA
合格
4
40KA
≥
4.475KA
合格
5
1024
≥
3.696
合格
经校验所选SN10—10I/630型少油断路器合格。
2、所一次高压隔离开关的选择
根据1、给的电气条件，查表A-5，选择型高压隔离开关。
高压隔离开关选择校验表
序号
选择
要求
装设地点电气条件
结论
项目
数据
项目
数据
1
10KV
≥
10KV
合格
2
200A
≥
17.32A
合格
3
25.5KA
≥
4.475KA
合格
4
500
≥
3.696
合格
经校验所选型高压隔离开关合格。
3、电所一次高压熔断器的选择
根据变压器一次侧高压额定电压10KV，额定电流17.32A，查表A--6-2，选择RN2-10/0.5-50型高压熔断器。
4、电所一次高压电流互感器的选择
根据变压器一次侧高压额定电压10KV，额定电流17.32A，查表A--7，选变比为100/5A的LQJ-10型电流互感器。
Kes=225,Kt=90,t=1s,0.5级二次绕组的=0.4。
动稳定性校验：
=225×=31.82KA4.475KA，满足动稳定性要求。
热稳定性校验：
=12963.696，满足热稳定
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