某化纤毛纺厂总配电系统设计.docx
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供配电课程设计实训报告
题目:
某化纤毛纺厂总配电系统设计
系别:
XXXX学院
专业:
XXXXX
姓名:
XXXx
学号:
XXXXX
指导教师:
XXXXXX
日期:
2020-06-10
目录
目录 1
摘要 3
1绪论 4
设计归纳 4
2负荷计算 5
负荷计算的意义 5
负荷计算的方式 5
车间变电所的负荷计算 6
所用变压器负荷计算 8
全厂负荷计算 8
3功率因数和无功补偿 9
补偿方式 9
补偿计算 9
4总配电所位置及车间变压器台数和容量选择 11
总配电所及车间变电所位置的选择 11
总配电所位置及车间变电所位置选择的原那么 11
总配电所及车间变电所位置选择的方式 11
车间变压器台数和容量的选择 13
5主接线方案的选择 15
6短路计算 17
最大运行方式下短路电流计算 17
最小运行方式下短路电流计算 18
7变电所一次设备的选择与校验 19
高压侧短路计算 20
高压设备器件的选择及校验 21
低压设备器件的选择及校验 24
变压所的设备器件选择及校验 24
4.各车间的进线装设低压熔断器 27
母线的选择与校验 28
绝缘子和套管选择与校验 30
8防雷装置及接地装置的设计 31
直击雷爱惜 31
配电所公共接地装置的设计 31
行波爱惜 33
参考文献 34
附录 36
摘要
电能是工业生产的要紧能源，对整个工厂的正常生产起着举足轻重的作用，因此如何进行合理用电、平安用电、节约用电、高质量用电已经成为工厂建设和运行的要紧问题之一。
咱们这次设计的目的是通过对该工厂的地理环境、地域供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析，为该工厂寻觅完善的供配电系统设计方案。
关键字：
工厂供电；总配变电所；车间变电所之间配电系统；计算负荷；变压器选择；短路计算；一次侧设计
1绪论
设计归纳
在国民经济高速进展的今天，电能的应用愈来愈普遍，生产、科学、研究、日常生活都对电能的供给提出更高的要求，因此确保良好的供电质量十分必要。
本设计书注重理论联系实际，理论知识力求全面、深切浅出和通俗易懂，实践技术注重有效性，可操作性和有针对性。
本课程设计选择进行了一个模拟的中小型工厂10/、容量为的降压变电所.区域变电站经10KV双回进线对该厂供电。
该厂多数车间为三班制。
本厂绝大部份用电设备属长期持续负荷，要求不中断供电。
全年为306个工作日，年最大负荷利用小时为6000小时。
属于二级负荷。
本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部份。
系统的设计和计算相关系统的运行，并依照工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情形，并适当考虑到工厂的进展，依照平安靠得住、技术先进、经济合理的要求，确信了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接线方案及高低设备与进出线。
工厂供电系统的设计是依照电力用户所处地理环境、生产工艺对负荷的要求、各个车间的负荷数量和性质、负荷布局和地域供电条件进行的。
要求设计功效能应用于生产实际，能够让该供电系统平安、靠得住、经济的分派电能，知足工业生产的需要。
咱们这次的课程设计题目是：
某化纤毛纺厂总配电系统设计，设计的具体内容及步骤如下：
1）.依照厂区用电设备的资料和其他具体情形，求计算负荷。
2）.依照负荷品级和计算负荷，选定供电电源、电压品级和供电方式。
3）.依照环境和计算负荷，选择变电所的位置、变压器数量和容量。
4）.为变配电所选择平安、靠得住、灵活、经济的主接线，选择合理的户外高压配电方案。
5）.用标幺值法进行短路电流的计算。
6）.依照短路电流的计算结果，依照正常工作条件、短路时的工作条件、电气设备自身特点进行电气设备的选择和校验，用主接线图表达设计功效。
2负荷计算
负荷计算的意义
计算负荷计算负荷是供电系统设计计算的基础。
工厂供电系统设计的原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。
这些设备品种多，数量大，工作情形复杂，因此如何依照这些资料正确估量工厂所需的电力和电量超级重要。
估量的准确程度，直接阻碍到工程的质量。
若是估算太高，会增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行治理工作量，浪费大量的人力财力；相反，若是估算太低，工厂投产后，供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其老化绝缘速度，降低利用寿命，增大电能损耗，阻碍供电系统的正常靠得住运行。
由此可见，进行负荷计算是供电系统设计的基础，可否准确的估算计算负荷决定了设计的系统可否平安、经济、靠得住的供电。
计算负荷是依照已知的工厂的用电设备安装容量确信的、预期不变的最大假想负荷，负荷计算的目的确实是求出那个假想负荷。
计算负荷是设计时作为选择工厂电力系统的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。
供电系统设计的第一步，确实是通过负荷计算，将复杂、凌乱的负荷数据整理成设计所需要的资料。
负荷计算的方式
方式：
我国目前一般采纳的确信计算负荷的方式有需要系数法和二项式法。
需要系数法的优势是简便，适用于全厂和车间变电所的负荷的计算，二项式法那么适用于机加工车间，有较大容量设备阻碍的干线和分支干线的负荷计算。
但在确信设备台数较少而设备容量不同较大的分支干线的计算负荷时，次啊用二项式法较之需要系数法来的简单，计算也方便。
负荷计算的方式有需要系数法、利用系数法及二项式等几种，本设计将采纳需要系数法予以确信。
需要系数法是用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。
车间变电所的负荷计算
依照咱们这次供配电课程设计任务条件，我设计两个车间变电所来给各个用电用户供电
1#变电所负荷：
变电所
用电单位
设备容量Pe
（KW）
需要
系数
Kd
Pc1
（KW）
Qc1（kvar）
Sc1（KVA）
Ic1
（KA）
1#变电所
制条车间
340
272
204
340
纺纱车间
320
256
192
320
锅炉房
150
0,75
办公楼、幼儿园
108
81
0,15
小计
918
要紧计算公式为：
Pc1（i）=Pe×KdQc1（i）=Pc1（i）×TanΦ
Pc1=∑Pc1（i）Qc1=∑Qc1（i）
Sc1=Ic1=Sc1/（√3×Un）
其中Un的值为380伏。
无功、有功、视在功率的单位别离为kW，kvar,kVA,计算电流I30的单位为KA。
计算如下：
制条车间：
Pc1=Pe×Kd=340*=272Qc1=Pc1×=272×=204
纺纱车间：
Pc1=Pe×Kd=320×=256Qc1=Pc1×=256×=192
锅炉房：
Pc1=Pe×Kd=150×=Qc1=Pc1×=×=
办公楼幼儿园：
Pc1=Pe×Kd=108×=81Qc1=Pc1×=81×=
小计：
Pc1=∑Pc1（i）×K∑=×=
Qc1=∑Qc1（i）×K∑=×=
Sc1==Ic1=Sc1/（√3×Un）=
2#变电所
变电所
用电单位
设备容量Pe
（KW）
需要
系数
Kd
CosΦ
TanΦ
Pc2
（KW）
Qc2（kvar）
Sc2（KVA）
Ic2（KA）
2#变电所
织造车间
525
420
315
525
染整车间
490
392
294
490
机修车间
300
90
135
化验房
78
食堂宿舍
50
37,5
46,86
小计
1443
织造车间：
Pc2=Pe×Kd=525×0。
8=420Qc2=Pc2×=420×=315
染整车间：
Pc2=Pe×Kd=490×0。
8=392Qc2=Pc2×=392×=294
机修车间：
Pc2=Pe×Kd=300×=90Qc2=Pc2×=90×=135
化验房:
Pc2=Pe×Kd=78×=Qc2=Pc2×=×=
食堂宿舍:
Pc2=Pe×Kd=50×=Qc2=Pc2×=50×=
小计：
Pc2=∑Pc2（i）×K∑=998×=
Qc2=∑Qc2（i）×K∑=816×=
Sc2=√（P2+Q2）=Ic2=Sc2/（√3×Un）=
由于无功和有功的K∑值均为，故在小计时P30，Q30的值应该乘以，相应的S30的值也应该乘以，结果表达如上表。
所用变压器负荷计算
Pc3=Pe×Kd=80×=64Qc3=Pc3×TanΦ=64×=48
Sc3==80
全厂负荷计算
上面三个表格表达了车间变电所低压母线上的计算负荷，其计算结果可用来选择车间变电所变压器的容量，然后选择车间变压器，查表算出变压器上的功率损耗。
为了简化计算，能够采纳公式△PT≈～△QT≈～估算。
当采纳低损耗变压器时，也能够用公式△PT≈△QT≈估算出车间变压器上的功率损耗。
1＃变电所：
△PT≈＝×＝
△QT≈＝×=
2＃变电所:
△PT≈＝×=
△QT≈＝×=
所用变压器：
△PT≈＝×80=
△QT≈＝×80=
由于厂区高压配电网距离较短，故在确信计算负荷时，厂区高压输电线路上的功率损耗能够忽略不计，因此高压配电所引出线上的计算负荷能够以为是变电所低压母线上的计算负荷加上变压器的功率损耗。
高压引出线上的计算负荷别离为：
P1=P+△PT=P2=P+△PT=
Q1=Q+△QT=Q2=Q+△QT=
P0=P+△PT=
Q0=P+△PT=
依照计算负荷的品级查表可知高压配电母线的同期系数为～，取K∑＝。
本厂没有高压用电负荷，故配电所进线上的的计算负荷为：
P=（P1﹢P2+P0）×=Q=（Q1﹢Q2+Q0）×=
3功率因数和无功补偿
补偿方式
S==功率因数为==
设计要求达到的功率因数为，显然不符合要求，需要进行无功补偿。
工厂企业普遍采纳的补偿装置是静电电容器，其补偿方式有个别补偿、分组补偿和集中补偿。
由于集中补偿具有电容器利用率高，易于治理的特点，故采纳集中补偿方式。
高压补偿的电容器比较廉价，电容器利用率高，可是投切电容器的开关设备及爱惜装置价钱都比较高；低压补偿的补偿成效好，开关及爱惜设备价钱低且易于实现自动投切，可是电容器利用不充分。
考虑到低压静电电容器与高压静电电容器价钱不同不大，而高压断路器等开关设备价钱昂贵、保护费用高，从节约建设和运行本钱的角度考虑，在设计中采纳低压补偿的方式。
为了提高车间变电所变压器的负荷能力，在车间变电所的低压侧进行集中补偿。
补偿计算
补偿容量计算：
1＃变电所：
变电所低压侧视在计算负荷：
Sc1=
低压侧功率因数：
==
在低压侧装设补偿电容器，考虑到变压器的无功损耗，低压侧补偿后的功率因数应为
低压侧无功补偿容量：
Qc=×=
PGJl型低压无功功率自动补偿屏PGJl型低压无功功率自动补偿屏有一、二、3、4等4种方案。
其中一、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。
一、3屏各有6支路，电容器为BW0．4—14—3型，每屏共84kvar，采纳6步操纵，每步投）~14kvar。
二、4屏各有8支路，电容器亦为BW0．4—14—3型，每屏共112kvar，采纳8步操纵，每步亦投入14kvar。
咱们选择1号主屏一个，3个三号辅屏。
补偿336kvar
变电所低压侧视在计算负荷：
Sc1=√（*+（）*（）=
变压器的功率损耗：
△PT≈＝×＝
△QT≈＝×=
变电所高压侧的计算负荷：
P=+=
Q=（）+=
S=√（P2+Q2）=变电所高压侧的功率因数：
==
2＃变电所：
变电所低压侧视在计算负荷：
Sc2=
低压侧功率因数：
==
在低压侧装设补偿电容器，低压侧补偿后的功率因数应为。
低压侧无功补偿容量：
Qc=×=,选择PGJl型低压无功功率自动补偿屏，选择1台2号主屏和3台4号辅屏，电容器都为BW0．4—14—3型，每屏共112kvar，那么补偿容量整合为112+3×112=448kvar
补偿后的数据：
变电所低压侧视在计算负荷：
S30=√*+（）*（）=
变压器的功率损耗：
△PT≈＝×＝
△QT≈＝×=
变电所高压侧的计算负荷：
P=+=
Q=（）+=
S=√（P2+Q2）=
变电所高压侧的功率因数：
==
变压器高压侧计算负荷及功率因数：
P=Q=S===
全厂的功率因数计算：
∑P=∑Q=∑S=
P=K∑*∑P=*=Q=K∑*∑Q=*=
S=√（P2+Q2）=CosΦ=P/S=
通过无功补偿以后，全厂功率因数为﹥，知足设计要求。
在装设无功补偿装置以后，减少了无功损耗，因此总的视在计算负荷也随之减小，有可能使进线选用更细的导线，车间变压器容量可能选小1级，节约了有色金属和变电投资。
这不仅能够降低初投资，而且能够减少企业的电费支出，对提高电能质量和系统调压能力也有益处。
计算负荷以补偿后的为准。
4总配电所位置及车间变压器台数和容量选择
总配电所及车间变电所位置的选择
总配电所位置及车间变电所位置选择的原那么
总配电所的位置选择应遵循以下几个原那么：
1）应该接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗有色金属损耗；
2）进线方便：
考虑电源的进线方向，偏向电源测，以节省导线的费用和减小线路的电能损耗。
3）不该妨碍企业的进展，要考虑扩建的可能性；
4）运输方便；
5）尽可能躲开有侵蚀性气体和污秽的地段；
6）配电装置与其他建筑物之间的防火间距要符合规定；
7）与周围冷却塔或喷水池之间的距离要符合规定。
总配电所及车间变电所位置选择的方式
负荷中心的确信有两种方式：
1）负荷指示图法
2）负荷功率矩法
在这次设计中咱们选用负荷功率矩法，依照公式：
=
=
咱们成立了坐标系取得各个用电单位的坐标如下：
制条车间（10，10）纺纱车间（6，10）织造车间（10，12）染整车间（10，12）
机修车间（，）锅炉房（，）化验室（，14）食堂宿舍（13，）
办公楼、幼儿园（，）
通过公式咱们取得负荷中心坐标（，）但结果并非如意，因为那个坐标就在制条车间和纺纱车间中间并深切工厂建筑的范围，按着尽可能靠近负荷中心的原那么，咱们将总配电的选址坐标改成（，）
一样的变电所的位置也是如此取得，那个地址再也不赘述。
车间变压器台数和容量的选择
由负荷计算的结果，1#车间，2#车间所用变低压侧的计算负荷别离为：
1#车间：
P1=P+△PT=
Q1=Q+△QT-336=
S=√（P2+Q2）=668．98
2#车间：
P2=P+△PT=
Q2=Q+△QT－４４８=
S=√（P2+Q2）=S30=
所用变压器：
P=64
Q=24
S=
由于第一、第二车间的容量都不超过了1000kVA，因此咱们选取了2台1000kVA变压器具体型号为S9--1000/10
1号变电所选择1台1000kVA的变压器供电。
因为最热月平均温度20℃。
为了方便计算，变压器的容量可没必要校正。
在选出车间变压器的容量以后，能够由此算出变压器上的功率损耗。
关于
1号车间变电所：
有功损耗△PT=△+△PCU..（Sc/SNT）2
=+*（668．98/1000）2
=
无功损耗△QT=△+△（Sc/SNT）2
=（100）*1000+（100）*1000*（668．98/1000）2
=
2号车间采纳1台变压器，容量为1000KVA，那么功率损耗为：
有功损耗△PT=△+△PCU..（Sc/SNT）2
=
无功损耗△QT=△+△（Sc/SNT）2
=
由变压器容量验算车间变压器的损耗，和前面的运算结果误差较小，证明变压器的选择符合设计的要求。
5主接线方案的选择
依照工厂与电业部门的供电协议和电厂的各个用电设施的条件，咱们将从电业局到用电设备之间分为的电力线路连接分成三大部份（整体接线图见附录）：
1）第一部份：
从电业局到工厂，在这一部份，依照协议，咱们将采纳双回路架空进线，在工厂设置高压配电所。
高压配电所它的要紧作用是起到接收和分派电能的作用，它将接收到的电能供给给连接的车间变电所或建筑物变电所或高压用电设备。
这一部份咱们采纳双回路进线，单母线分段的连接方式。
其连接图大体如以下图所示：
单母线分段的方式母线分段后，可提高供电的靠得住性和灵活性。
在正常运行时，能够接通也能够断开运行。
当分段断路器QFd接通运行时，任一段母线发生短路故障时，在继电爱惜作用下，分段断路器QFd和接在故障段上的电源回路断路器便自动断开。
这时非故障段母线能够继续运行，缩小了母线故障的停电范围。
当分段断路器断开运行时，分段断路器除装有继电爱惜装置外，还应装有备用电源自动投入装置，分段断路器断开运行，有利于限制短路电流。
对重要用户，能够采纳双回路供电，即从不同段上别离引出馈电线路，由两个电源供电，以保证供电靠得住性。
2）第二部份：
从工厂高压配电所到咱们在上面提到的两个车间变电所，车间变电所的作用是将从高压配电所送过来的10KV高压电降压成工厂用电设备能用的380/220V电压。
在这一部份选用这种方式是因为单母线分段接线的接线特点：
单母线分段接线能够分段独立运行，也能够同时并列运行的。
单独分段运行是，各段相当于单母线不分段接线状态，各段母线的电气系统互不阻碍。
当一段母线发生故障或检修是，仅停止对该段母线所带负荷的供电；当采纳并列运行时，假设碰到电源检修，无需母线停电，只需断开电源的断路器及其隔离开关，调整另外电源的负荷就行。
如此无疑提高了，供配电的靠得住性和用电配电的灵活性。
其大体连接图如下所示：
3）第三部份：
从车间变电所到各个用电建筑，在这一部份咱们采纳的是放射性接线方式。
放射性接线接线简单，操作保护方便，引出线发生故障时互不阻碍，供电靠得住性高。
其接线图大致如以下图所示：
6短路计算
最大运行方式下短路电流计算
⑴选取功率基准值Sj=100MV*A，
关于一号车间K⑶1点短路时，取基准电压Uj1=，那么基准电流Ij1=Sj/（√3Uj1）=100/（√3*=。
关于二号车间关于K⑶2点短路时，取基准电压Uj2=，那么基准电流Ij2=Sj/（√3Uj2）=100/（√3*=。
⑵计算各元件阻抗的标么值
电源电抗标么值：
X*1M=Sj/（3）=100/187=
10千伏单回架空线路电抗标么值：
X*2=x0l*SJ/Uav2=*2*100/=
由于是采纳最大运行方式，那么两回架空线并列运行，其等效阻抗为：
X*2=∥=
1号车间变压器1T电抗标么值：
X*3=（△uk%/100）*（Sj/SNT）=100）*（100/1）=
2号车间变压器2T电抗标么值：
X*3=（△uk%/100）*（Sj/SNT）=100）*（100/1）=
⑶求电源至短路点总阻抗
对一、二号变压器K⑶1点：
X*∑k1=X*1M+X*2=++=
⑷求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量
关于一号变压器K⑶1：
三相短路电流周期分量有效值I⑶=Ij1/X*∑k1==
冲击短路电流i⑶=*I⑶=*=
三相短路容量S⑶=SJ/X*∑1=100/=*A
关于二号变压器K⑶1：
三相短路电流周期分量有效值I⑶=Ij2/X*∑k2==
冲击短路电流i⑶=*I⑶=*=
三相短路容量S⑶=SJ/X*∑2=100/=*A
最大运行方式下的短路电流计算：
三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA
I⑶
i⑶
S⑶
K1点
最大运行方式下的短路电流计算电路图：
最小运行方式下短路电流计算
⑴选取功率基准值Sj=100MV*A，
关于一号车间K⑶1点短路时，取基准电压Uj1=，那么基准电流Ij1=Sj/（√3Uj1）=100/（√3*=。
关于二号车间关于K⑶2点短路时，取基准电压Uj2=，那么基准电流Ij2=Sj/（√3Uj2）=100/（√3*=。
⑵计算各元件阻抗的标么值
电源电抗标么值：
X*1M=Sj/（3）=100/107=
10千伏单回架空线路电抗标么值：
X*2=x0l*SJ/Uav2=*2*100/=
最小运行方式下单母分段开关打开，两回线路排列运行，电源-配电母线-车间母线单线供电，架空线路阻抗为。
1号车间变压器1T电抗标么值：
X*3=（△uk%/100）*（Sj/SNT）=100）*（100/1）=
2号车间变压器2T电抗标么值：
X*3=（△uk%/100）*（Sj/SNT）=100）*（100/1）=
⑶求电源至短路点总阻抗
对一、二号变压器K⑶1点：
X*∑k1=X*1M+X*2=++=
⑷求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量
关于一号变压器K⑶1：
三相短路电流周期分量有效值I⑶=Ij1/X*∑k1==
冲击短路电流i⑶=*I⑶=*=
三相短路容量S⑶=SJ/X*∑1=100/=*A
关于二号变压器K⑶1：
三相短路电流周期分量有效值I⑶=Ij2/X*∑k2==
冲击短路电流i⑶=*I⑶=*=
三相短路容量S⑶=SJ/X*∑2=100/=*A
最小运行方式下的短路电流计算：
三相短路电流/KA
三相短路
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