工厂供电课程设计示例.docx
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工厂供电课程设计示例
工厂供电课程设计示例
一、设计任务书（示例）
（一）设计题目
XX机械厂降压变电所的电气设计
（二）设计要求
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。
最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。
（三）设计依据
1、工厂总平面图，如图11-3所示
2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。
低压动力设备均为三相，额定电压为380伏。
电气照1/20
明及家用电器均为单相，额定电压为220伏。
本厂的负荷统计资料如表11-3所示。
（示例）工厂负荷统计资料表11-3
厂房编号编号123451.333600.30.6108144—动力—工具6
6.300.91.070——照明车间367114.3280144184—小计
1.174000.28093.60.65——动力金工
厂房名称
负荷类别
设备容量（KW）
需要系数Kd
功率因数cosφ
P30（KW）
Q30（Kvar）
S30（KVA）
I30（A）
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
照明
6
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
照明
8
0.7
1.0
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
照明设备容量
10
0.8
1.0
计算负荷
6名称
工具车间类别
动力P
360Kd
cos
0.3φtanφ
0.6
照明e/（KW）
7
0.9
1.0P30/（KW）
Q30/
（Kvar）
S30/（KV
I30/A）
4铸造
电镀车间动力照明
动力300
2500.3
0.50.71.02
0.890
91.8
—
照明6
50.8
0.801.0
1.04.8
0
—
3车间
热处理车间小计动力
动力306
150—
0.6
0.894.8
91.8
132
201
照明350
50.30.65
0.81.17
1.0105
123
—
9锻压车间
装配车间照明小计
动力8
1800.7
0.301.0
0.705.6
0
—
照明358
6—
0.8
1.0110.6
123
165
251
10热处理
机修车间动力照明
动力150
1600.6
0.20.750.8
0.6590
67.5
—
照明5
40.8
0.81.00
1.04
0
—
8车间
锅炉房小计动力
动力155
50—
0.7
0.894
67.5
116
176
照明250
10.5
0.80.75
1.0125
93.8
—
5电镀车间
仓库照明小计
动力5
200.8
0.40
0.84
0
—
照明255
1—
0.8
1.0129
93.8
160
244
11
生活区动力
照明20
3500.4
0.70.750.8
0.98
6
—
合计仓库照明
1小计
0.821
01.0—
0.8
8.8
0
—6
10.7
3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的走向参看工厂总平面图。
该干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约8km。
干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。
此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。
为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。
已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。
4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为38°C，年平均气温为23°C，年2/20
最低气温为-8°C，年最热月平均最高气温为33°C，年最热月平均气温为
26°C，年最热月地下0.8m处平均温度为25°C，当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层土质以砂粘土为主，地下水位为2m。
6、电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所的高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。
每月基本电费按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW·h.，照明（含家电）电费为0.5元/KW·h.。
工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。
此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：
6~10KV为800元/KVA。
（四）设计任务
1、设计说明书需包括：
1）前言
2）目录
3）负荷计算和无功补偿
4）变电所位置和型式的选择
5）变电所主变压器台数、容量与类型的选择
6）变电所主接线方案的设计
7）短路电流的计算
8）变电所一次设备的选择与校验
9）变电所进出线的选择与校验
10）变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定
11）防雷保护和接地装置的设计
12）附录——参考文献
2、设计图纸需包括
1）变电所主接线图1张（A2图纸）。
2）变电所平、剖面图1张（A2图纸）*。
3）其他，如某些二次回路接线图等*。
注：
标*号者为课程设计时间为两周增加的设计图纸。
3/20
（五）设计时间
自年月日至年月日（2周）
二、设计说明书（示例）
前言（略）
目录（略）
（一）负荷计算和无功补偿
1、负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表11-4所示。
机械厂负荷计算表XX表11-4
（A16.27
00.81.08100—照明—车间8841012893.6194—小计
0.755026.3350.70.8—动力—锅炉8
1.000.8100.8——照明房44.426.335.86751小计—
1.021800.35455.10.70—动力—装配9
1.000.8604.8——照明车间122
80.6
55.1
186
58.8
小计—4/20
动力
160
0.2
0.65
1.17
32
37.4
—
—
10
机修车间生活
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
—
—
小计
164
—
35.2
37.4
51.4
78
11总计
区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272
413
动力
2220
照明
403
1015.3
856.1
—
—
（380V
侧）
K=0.8
p∑
计入
0.75
812.2
727.6
1090
1656
=0.85
Kq∑
侧最大负荷时的功率因数只有11-4可知，该厂380V、无功功率补偿由表2。
考虑0.9侧最大负荷时的功率因数不应低于0.75．而供电部门要求该厂10KV侧最大负荷时的功率因数应380V到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此侧所需无功功率补偿容量：
来计算380V稍大于0.9，暂取0.92）=812.2[tan（arccos0.75）-tan（arccos0.92）]kvar=370kvarφφ-tanQ=P（tan230C1采用其型,型低压自动补偿屏*，并联的日期为BW0.4-14-3参照图2-6，选PGJ1。
×5=420kvar4台相组合，总容量84kvar3方案1（主屏）1台与方案（辅屏）注：
补所示。
[10KV侧的负荷计算如表11-5因此，无功补偿后工厂380V侧和]偿屏*型式甚多，有资料的话，可以选择其他型式无功补偿后工厂的计算负荷表11-5
计算负荷φcos目项
380V380V
侧补偿前负荷侧无功补偿容量
0.75
P
30/（KW）812.2
Q
IS30/30/30/（A）（Kvar）（KVA）
727.6-420
1090
1656
380V主变压器功率损耗
侧补偿后负荷比较项目供电安全性
0.935装设一台主变方案（见图
812.211-5
）
307.6装设两台主变方案（见图
868.5
132011-6）
满足要求
0.015s30=13
0.06s30=52
满足要求
10KV技
侧负荷总计供电可靠性
术
供电质量
0.92基本满足要求由于一台主变，电压损耗较大
825.2
359.6由于两台主变并列，电压损耗略小
900满足要求
52
变电所位置和型式的选择二）（工厂的负荷中心按负荷功率矩法变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。
（说）3-3。
限于本书篇幅，计算过程从略。
）和式（来确定，计算公式为式（3-2，下同。
明，学生设计，不能“从略”）5/20
?
（Px）?
x?
PPx?
Px?
ii321213?
x?
）（3-2
?
P?
?
PP?
P?
i231?
（Py）?
yPy?
Py?
P?
ii123231?
y?
（3-3）
?
P?
P?
?
PP?
i321由计算结果可知，工厂的负荷中心在5号厂房（仓库）的东南角（参看图11-3）。
考虑到周围环境及进出线方便，决定在5号厂房（仓库）的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。
（三）变电所主变压器及主接线方案的选择
1、变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主
变压器考虑有下列两种可供选择的方案：
（1）装设一台主变压器型号采用S9型，而容量根据式（3-4），选S=1000kVANTS=900kVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷＞30所需的备用电源，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
（2）装设两台主变压器型号亦采用S9型，而每台变压器容量按式（3-5）和式（3-6）选择，即
S?
（0.6~0.7）?
900KVA?
（540~630）KVANT?
336.4KVAS?
S?
（132?
160?
44.4）KVA且）（NT?
30因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷所需的备用电源，亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组均采用Yyn0。
2、变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种
主接线方案：
（1）装设一台主变压器的主接线方案如图11-5所示（低压侧主接线从略）。
（2）装设两台主变压器的主接线方案如图11-6所示（低压侧主接线从略）。
6/20
图11-5装设一台主变压器的主接线方案（附高压柜列图）7/20
图11-5装设两台主变压器的主接线方案（附高压柜列图）
3、两种主接线方案的技术经济比较如表11-6所示。
表11-6两种主接线方案比较
指由于两台主变，灵活性较好灵活方便性只一台主变，灵活性稍差标稍差一些扩建适应性更好一些的单价约S9-630/10查得3-1由表S9-1000/10查得3-1由表电力变压器的单经因此两台变压器的综合4-1万元，而由表15.1济的综合投资价约为万元，查得10.5为8/20
比一=42万元，4×10.5万元指额变压器综合投资约为其单价的2倍，投资约为标11.8万元15.1万元台主变方案多投资×因此其综合投资约为2万元=30.2型柜GG-1A（F）由表高压开关柜型柜，GG-1A（F）6知，其台本方案采用每台4万元计，而由表4-1（含计量=366×1.5×4万元2万元×主变的折旧费=42万元高压开关柜的折旧费;万元变配电设0.06=2.16万元×万元;）万元×（42+36=主变和高压开关因此，;万元=管用理费修和旧的备折费维
4-10查得
综合投资可按设备单价的1.5倍计，其综合投资约为柜）的综合万元，比一台主变方案多投资因此高压开关柜的综合投资约为4万元×1.54万元=24规定计算，主变的折4-2;
旧费万元×万元0.05=2.1万元×=24高压开关柜的折旧费=36
×按表=30.2
投资额电力变压器
0.05=1.51
变配电设备的维修万元;0.06=1.44
和高压开关管柜的年运行
（30.2+24）万元费理用=
备的维修管理费用×0.06=4.68
0.06=3.25费用
主变和高压开;因此，万元
设
=关设备的折旧费和维修管理费用万元）万元1.51+1.44+3.25=6.2（
比万元，2.1+2.16+4.68（）万元=8.94
（其余从略）
万元2.74一台主变方案多耗资
元计，KV按主变容量每A900
万×630KV=2供电贴费×A0.09
供电贴费
费电供贴=1000KV元0.09×A万
比一台主变方案万元,/KVA=113.4元
A=90/KV万元
多交23.4万元×
）略从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案（见图11-6
，但按经济指标，则装设一台主变）11-5优于装设一台主变的主接线方案（见图因此决定采用装设一台主变的主的主接线方案优于装设两台主变的主接线方案，（说明：
如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用。
11-5）接线方案（见图装设两台主变的主接线方案。
）（四）短路电流的计算11-7、绘制计算电路1如图所示9/20
短路计算电路图11-7,
、确定短路计算基准值2=0.4KVU，则U=U=1.05U，即高压侧U=10.5KV，低压侧=100MV设SA，d2dNcd1dSMVA100dKA?
.5?
5I?
1dKV103U.53?
SMVA1001ddKA144I?
?
?
2dKV43U3?
0.、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。
32dSoc?
500MVA，故1）电力系统已知（*20.MVA/500MVA?
X?
1001X?
0.36?
/KM得LGJ-150,而线路长8km,的故2（）架空线路查表8-370*26?
2./（105KV）.8X?
（0.36?
）?
?
100MVA2（3）电力变压器查表3-1，得U%=4.5，故Z4.5100MVA*54X.?
?
?
3
1001000KVA因此，短路计算等效电路图如图11-8所示。
图11-8短路计算等效电路
4、计算k-1点（10.5KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量：
（1）总电抗标幺值
***?
X?
X?
0.2?
2.6?
2X.82?
1（k?
1）
（2）三相短路电流周期分量有效值
10/20
I5.5KA）3（1dKA96?
?
1I?
.
1k-*2.8X?
）1（K?
（3）其他短路电流
（3）（3）3）（?
?
?
I?
1II.96KA?
1?
?
k）33）（（KA962.?
1..0KAI96?
?
1i.512?
.55?
1.96?
5shsh（4）三相短路容量
Sd100MVA）（3?
?
35.7MVS?
A
1k?
*2.8X（k?
1）?
5、计算k-2点（0.4KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量：
（1）总电抗标幺值
****?
X?
0.2?
2.6?
4.5X?
?
X?
X7.33?
21（k?
2）
（2）三相短路电流周期分量有效值
I144KA）（32dKAI?
7?
19?
.
2k-*7.3X?
）（K?
2（3）其他短路电流
（3）（3）3）（?
?
?
I?
19I.7KA?
I2?
k?
）3）（（3KA.5.7?
21.?
109?
19iKA?
?
1.8419.7?
36.2Ishsh（4）三相短路容量
Sd100MVA）（3?
?
13S?
.7MVA
2k?
*7.3X（k?
2）?
以上短路计算结果综合如表11-7所示。
（说明：
工程设计说明书中可只列出短路计算结果。
）
表11-7短路计算
三相短路容量三相短路电流（KA）
（MVA短路计算点（3）ISshK-135.7
13.7
（3））（3（3）iII）（3?
?
Ish?
K1.961.961.965.019.7
19.719.7
36.2
2.9621.5
（3）K
K-2
（五）变电所一次设备的选择与校验
11/20
1、10KV侧一次设备的选择校验如表11-8所示.
表11-810KV侧一次设备的选择校验
断流
选择校验项目电压电流动稳定度热稳定度其它能力
装置地点条件
（3）（3）iIUI参数NNshK
）（3t?
Iima?
数据
10KV
57.7A）
（IT1N·
1.96KA
5.0KA
2×1.961.9=7.3
额定参数
UNE·
IEN·
IOC
imax
2tIt·
高压少油断路
216KA
10KV
630A
40KA
2=512
×SN10-10Ⅰ16器/630
高压隔离开关GN2200A
25.5KA
10KV
5=500
10×－
6?
10/200一8次高压熔断器10KV
0.5A50KA－－设RN2-10
备电压互感器10/0.1KV
－－－－型JDJ-10
号100.10.1//电压互感器规333－－－－
JDZJ-10
格KV
二次负2×0.1）电流互感器×（902×225100/5A
10KV－荷
1=81
LQJ-100.1=31.8
×0.610KV
－避雷器FS4-10－户外隔离开关212KV
400A
25KA
5=500
－10×GW4-12/400
表11-8所选一次设备均满足要求。
2、380V侧一次设备的选择校验，如表11-9所示。
12/20
表11-9380V侧一次设备的选择校验
选择校验项目参数装置地点
电压UN
电流I30
断流能力（IK
3）
动稳定度）（3ish
热稳定度（3）I?
?
条件额定参数低压断路器
数据
380V总
1320A
19.7KA
36.2KA
2×0.7=27219.7
UNE·380V
INE·1500A
IOC40KA
imax－
2It·－
一次设备型号规格
DW15-1500/3D
低压断路器DZ20-630低压断路器线路名称电源进线10KV主变引入电缆
380V大于（380V
630AI）30200ALJ-35YJL22-10000-3
30KA（一般25KA导线和电缆的型号规格铝绞线（三相三线架空）
）×25交联电缆（直埋）
－－
－－
DZ20-200低压刀开关HD13-1500/30至1号厂房2号厂房至
（大于380KVVLV22-1000-3VLV22-1000-3
I）
301500A
一般（－×240+1×240+1
）×120四芯塑料电缆（直埋）×120四芯塑料电缆（直埋）
－
－
电流互感器LMZJ1-0.5
1500/5A
500V
－
－
－
电流互感器LMZ1-0.5
500V
100/5A160/5A
－
－
－
imt
表11-9所选一次设备均满足要求。
3、高低压母线的选择参照表5-28,10KV母线选LMY-3（40），即母线尺寸为4×40mmV母线选LMY-3（120）+806，即母线尺寸为120mm××1010mm4mm×；380×，尺寸为80mm×6mm。
而中性线.
（六）变电所进出线及与邻近单位联络线的选择
1、10KV高压进线和引入电缆的选择
（1）10KV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10KV公用干线。
1）按发热条件选择由I=I=57.7A及室外环境温度33，查表8-36初选℃1N.T30LJ-16，其35Ial=93.5A
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