洛阳理工学院工厂供电课程设计报告书.docx
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洛阳理工学院工厂供电课程设计报告书
洛阳理工学院
课程设计说明书
课程名称工厂供电
设计课题某厂总降压变电所及配电系统设计
专业电气工程及其自动化
班级B090402
姓名盛铭真
2012年06月15日
课程设计任务书
_电气工程与自动化系_系_电气工程及其自动化专业
学生_盛铭真_—班级_B090402学号_B09040217.
课程名称：
工厂供电
设计题目：
某厂总降压变电所及配电系统设计
课程设计容与要求：
1.根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全、可靠、优质、经济的工厂供电基本要求,确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，进行导线截面的选择计算；
2.（选做）选择继电保护装置，确定防雷和接地装置；
3.参考工程设计手册和其他参考书，按要求写出设计说明，绘出设计图样。
设计（论文）开始时期
设计（论文）完成日期
2012年06月04日
2012年06月15日
指导教师建月
指导教师建月__
2012年06月15日
课程设计评语第1页
电气工程与自动化系系电气工程及其自动化专业
学生_盛铭真一班级_B090402学号_B09040217
课程名称：
工厂供电
设计题目：
某厂总降压变电所及配电系统设计_一—
课程设计篇幅:
图纸
说明书33页
指导教师评语:
指导教师
某厂总降压变电所及配电系统设计
工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。
工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。
其基本容有以下几方面：
进线电压的选择，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置和变压器数量、容量的选择等。
关键词：
总降压变电所，短路计算，继电保护
摘要I
刖言1
第1章原始资料2
1.1工厂总平面图2
1.2车间组成及工厂负荷情况2
1.3设计任务4
1.4设计结果5
第2章全厂负荷计算5
第3章无功功率的补偿及变压器的选择7
第4章主接线设计11
5.1短路电流计算方法11
5.2短路电流的计算11
第6章变电所的一次设备选择和校验17
6.1高压设备器件的选择及校验17
6.2低压设备器件的选择及校验22
6.3各车间的进线装设低压熔断器27
6.4母线的选择与校验28
结束语31
在国民经济高速发展的今天，电能的应用越来越广泛，生产、科学、研究、日常生活都对电能的供应提出更高的要求，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、深入浅出和通俗易懂，实践技能注重实用性，可操作性和有针对性。
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分。
系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工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。
第1章设计原始资料
1.1工厂总平面图
图1-1全厂总平面布置图
1-制涤车间；2-纺织车间；-织造车间
4-染整车间；5-软水站；6-锻工车间
7-机修车间；8-托儿所、幼儿园；9-仓库
10-锅炉房；11-宿舍；12-食堂
13-木工车间；14-污水调节池；15-卸油泵房
1.2车间组成及工厂负荷情况
1.车间组成及布置
本厂设有一个主厂房，其中有置涤车间，纺纱车间，制造车间，染整
车间等四个生产车间，设备选型全部采用我国最新定型设备。
详见图1-1。
2.工厂负荷情况
多数车间为三班制，少数车间为一班制。
全年为360个工作日，年最
大负荷利用小时数为6000小时，属于二级负荷。
全场各车间变电所负荷统计资料如表1-1所示。
表1某厂负荷统计资料
厂房编号
用电或车间单位名称
设备容量/kW
Kd
cos
tg
NO.1变电所
1
制涤车间
340
0.8
0.8
0.75
2
纺纱车间
340
:
0.8:
0.8
0.75
3
软水站
86.1
0.65
0.8
0.75
4
锻工车间
36.9
0.3
0.65
1.17
5
机修车间
296.2
:
0.3:
0.5
1.73
6
托儿所幼儿园
12.8
0.6
0.6
1.33
小计
NO.2变电所
1
织造车间
525
0.8
0.8
0.75
2
染整车间
:
490
0.8
0.8
0.75
3
浴室理发室
1.88
0.8
1.0
4
食堂
20.63
0.75
0.8
0.75
5
独身宿舍
P20
:
0.8
1.0
小计
NO.3变电所
1
锅炉房
151
0.75
0.8
0.75
2
水泵房
118
0.75
0.8
0.75
3
化验室
50
0.75
0.8
0.75
4
卸油泵房
28
I%1
0.8
0.75
小计
3.供用电协议
工厂与电业部门所签订的供电协议主要容如下：
⑴从电业部门某35/10kV变电所，用10kV双回路架空线路向本厂配电，该变电所在厂南侧0.5公里处；
（2）该变电所10kV配出线路定时限过流保护装置的整定时间为1.5s，
要求配电所不大于1.0s；
（3）在总配变电所10kV侧计量；
（4）功率因数值应在0.9以上；
（5）配电系统技术数据：
变电所10kV母线短路数据如下表所示。
运行方式
电源10kV母线短路容量/MVA
说明
系统最大运行方
式
sdm）ax187MVA
系统为无限大容量
系统最小运行方
式
sdm）n107MVA
配电系统如图2所示
图2配电系统
4.环境资料
最热月平均最高温度为30度；土壤中0.7~1米深处最热月平均最高温度为20度；年雷暴日为31天；土壤冻结深度为1.10米；夏季主导风向为南风。
根据工程地质资料：
厂区原为耕地，地势平坦，底层为沙质粘土，地质条件较好。
地下水位为20.~5.3米。
地表耐压力为20吨/平方米。
1.3设计任务
要求在规定时间独立完成下列设计说明书，容包括：
1.工厂负荷计算及无功功率补偿，列出负荷计算表；
2.工厂总降压变电所主变压器的台数及容量选择，选择变压器型号;
3.工厂总降压变电所的主接线设计，导线型号及截面的选择;
4.短路电流计算，选择断路器和隔离开关；
5.（选做）选择继电保护装置，确定防雷和接地装置。
1.4设计结果
1.设计说明书（包括计算过程）；
2.变电所主接线图
第2章全厂负荷计算
采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，具体数据如表2-1
所示。
表2-1
序
号
车间或用电单位名称
设备
容量
（kW）
Kx
cos
tg
计算负荷
变压器台数
及容量
KP
KQ
1~30
（kW）
Q30
（kVAR）
S30
（kVA）
1
制条车间
340
0.8
0.8
0.75
272
204
480.83
26
SL7-1000/
10
1000kVA*1
0.9
0.95
2
纺纱车间
340
0.8
0.8
0.7
5
272
204
480.83
26
0.9
0.95
3
软
水
站
86.
1
0.6
5
0.8
0.7
5
55.9
65
41.97
37
121.76
3
0.9
0.95
4
锻工车间
36.
9
0.3
0.6
5
1.1
7
11.0
7
12.95
19
52.184
48
0.9
0.95
机
修
296
0.3
0.5
1.7
5
车
0.9
.2
3
88.8
153.7
418.89
间
6
27
00
0.95
幼
12.
8
1.3
3
6
儿
0.6
0.6
10.21
18.101
0.9
园
7.68
44
93
0.95
7
仓
库
37.
0.3
0.5
1.1
11.3
13.32
53.683
0.9
96
7
88
39
54
0.95
织
造
0.7
8
车
525
0.8
0.8
742.46
0.9
5
间
420
315
21
0.95
染
整
0.7
9
车间
490
0.8
0.8
692.96
SL7-1000/
0.9
5
392
294
46
10
0.95
浴
1
1.8
0.8
1
1.50
0
2.6587
1000kVA*1
0.9
室
0
8
4
2
0.95
1
食
20.
0.7
0.8
0.7
15.4
11.60
29.175
0.9
1
堂
63
5
5
72
43
22
0.95
独
1
身
宿
20
0.8
1
0.9
2
28.284
舍
16
0
27
0.95
锅
1
炉
0.7
0.7
3
151
5
0.8
5
113.
84.93
213.54
0.9
［房
25
75
62
0.95
水
1
泵
0.7
0.7
4
118
5
0.8
5
66.37
166.87
0.9
房
88.5
5
72
SL7-400
0.95
化
/10
1
验
0.7
0.7
5
50
5
0.8
5
28.12
70.710
400kVA*
0.9
室
37.5
5
67
1
0.95
1
6
卸油泵房
28
0.7
5
0.8
0.7
5
21
15.75
39.597
97
0.9
0.95
相关计算公式:
P30=SNCOS
P30=Kp
P30
Q30=P30tg
S30=.P30q30
Q30=KQQ30
第3章无功功率的补偿及变压器的选择
电力部门规定，无带负荷调整电压设备的工厂cos必须在0.9以上
为此，一般工厂均需安装无功功率补偿设备，以改善功率因数。
我们采取的无功补偿方式是：
高压补偿和低压补偿相结合、集中补偿与就地补偿相结合。
在需要补偿容量大的车间采用就地补偿的方式其余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。
根据该工厂的负荷特点，根据这一思路，我们选择在NO.1变电所选择1、2、5车间，NO.2变电所&9车间采用就地补
根据供电协议的功率因数要求，取补偿后的功率因数cos0.91，各
个补偿的容量计算如下：
1、就地补偿：
列NO.1车间变电所：
制条车间：
QcQPtan2cos20.91
联立得：
Qc204272045678.88kVar
根据《供电技术》233页表26知并列电容器的标称容量选择六个
BW0.4-14-3/3，即补偿容量为84kVar。
补偿后剩余容量：
Q'QQc=204-84=120kVar
同理可得2、5、8、9车间的补偿容量及补偿后剩余容量
2、低压集中补偿
对N0.1变电所0.4kV母线，采用三个型号为BW0.4-12-3/3进行低压集中补偿，补偿容量为36kVar。
对N0.2变电所0.4kV母线，采用两个型号为BW0.4-12-3/2进行低压集中补偿，补偿容量为24kVar。
对N0.3变电所0.4kV母线，采用三个型号为BW0.4-14-3/6进行低压集中补偿，补偿容量为84kVar。
3、变压器的选择及高压集中补偿变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行
无功补偿才能选出合适的容量。
考虑15%&量：
S
725.5327115%834.36kVA
取Kp
0.9KQ0.95
1~30=KP
P30
Q30=KQ
Q30
S30=I~30
Q
30
N0.1变电所:
S30=725.5327Kva
根据《供电技术》222页表4选SL7-1000/10接线方式Y,yn。
Po1800W
该变压器的参数为:
Pk11600W
]I0%2.5%
5%4.5
22
PtPFeFCu邑=1800+11600匹7.7kW
2
710
1000
Snt1000
高压集中补偿：
以上在车间和车变补偿之后，在高压侧的有功和无功变为各个车间变电所高压侧的有功，无功之和。
于是高压侧的有功与无功为：
PPPT1641.771+22.68=1664.51kW
QQQT=735.19+.7=874.89kVar
QcPtan30tan=115.9kVar
选用三个型号为BF10.5-40-1/3进行高压集中补偿，补偿容量为120kVar补偿后的功率因数达到0.91
序号
车间无功功率
理论补
偿量
实际补偿量
补偿后剩余无功
电容器型号及数量
视在功率（kVA）
功率因数
Q（kVar）
Qc'（kVar）
Qc（kVar
）
Q（kVar）
1
204
78.88
84
120
BW0.4-14-3/
6
2
204
78.88
84
120
BW0.4-14-3/
6
3
41.98
16.22
41.98
4
12.95
7.86
12.95
5
153.73
112.85
112
41.73
BW0.4-14-3/
8
6
10.21
6.68:
10.21
7
13.32
8.88
13.32
8
315
121.8
112
203
BW0.4-14-3/
8
9
294
113.68
112
182
BW0.4-14-3/
8
10
0
0「
0
11
11.6
4.48
11.6
12
0
0
0
13
84.94
32.84
84.94
14
66.38
25.67
66.38
15
28.13
10.88
28.13
16
15.75
6.09「
15.75
P
Q
就
No.1
725.5
0.891
地
640.1
310.25
280
328.1805
327
85
补
No.2
843.7
0.901
偿
620.6
239.96
224
365.57
829
273
之
No.3
298.7
0.784
后
195.2
75.48
0
185.44
463
026
No.1
33.1180
BW0.4-12-3/
709.9
0.911
低
328.18
848
36
292.1805
3
752
393
压
No.2
18.7916
BW0.4-12-3/
833.6
0.912
集
365.57
444
24
341.57
2
655
211
中
No.3
BW0.4-14-3/
255.2
0.917
补
185.44
78.6334
84
101.44
6
478
638
偿
总
130.543
1798.
0.912
879.1905
129
144
735.1905
865
67
高
压
侧功
874.8905
1880.
38
0.885
167
率
因
数
高压集
115.901
1828.
0.910
874.8905
117
757.8905
BF10.5-40-1
中
049
/3
878
094
补
偿
[PT
Qt
变
No.1
7.7:
48
压
No.2
11.6
57
器
损
耗
No.3
3.38
34.7
第4早主接线设计
因为该厂是二级负荷切考虑到经济因素故本方案采用10kV双回进线,
单母线分段供电方式，在N0.3车变中接明备用变压器。
采用这种接线方式的优点有可靠性和灵活性较好，当双回路同时供电时，正常时，分段断路器可合也可开断运行，两路电源进线一用一备，分段断路器接通，此时，任一段母线故障，分段与故障断路器都会在继电保护作用下自动断开。
故
障母线切除后，非故障段可以继续工作。
当两路电源同时工作互为备用试，分段断路器则断开，若任一电源故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器自动投入，保证继续供电。
具体接线图见附录
第5章短路电流计算
5.1短路电流计算方法
基准电流
Ij
三相短路电流周期分量有效值
iZ1*3）
■i
X
三相短路谷量的计算公式
■^J*
sX
--
（K
s
所以X；
_Uk%Sb=4.5
100Stni100
100106
100010
4.5
xT2=xT1=4.5
愛电=_±
100Stn3100315
12.7
总配进线：
XL=0.2950.60.18
XLXL离=0.18-^002=0.16
U；v10.52
总配到NO.1变电所进线：
XL=10.323=0.323
XLXl^=0.323=0.29
Uav10.52
总配到NO.3变电所进线：
Xl=20.323=0.646
XLXl^=0-646I8
最大运行方式下:
绘制等效电路图
K1:
X*0.53510.160.615
2
Ij
Sj
3Uav
100
、310.5
5.5kA
iZ3）
Ij
5.5
0.615
8.94kA
iSh）=2.55lZ3）=22.8kA
•（3）
13.52kA
（3）_ish
1sh=
1.686
162.6MVA
0.165
K2:
X*=0.535+-0.160.294.55.405
2
（3）=1j
Z=*
X
144.34
5.405
26.7kA
Ij
Sj
'3Uav
100
144.34kA、30.4
:
（3）
（3）_ish
49.13
sh=
1.692
1.692
iSh）=1.84lZ3）=1.84
26.749.13kA
29.04kA
K3：
IZ3）厶
=144.34
5.115
28.22kA
iS；）=1.84lZ3）=1.8428.22
51.92kA
•⑶
（3）_ish
Ish=
1.692
51.92
1.692
30.69kA
K4：
恥&器19'55MVA
X*=0.535+-0.160.5812.713.90
2
（3）Ij144.34Iz=~=
X13.90
10.38kA
iS；）=1.84lZ®=1.8410.38
19.11kA
•（3）
（3）_ish
Ish=
1.692
X
=100
19.11
1.692
11.29kA
13.90
7.19MVA
最小运行方式下:
绘制等效电路图
K1：
X*=0.93+0.16=1.09
八竺=空
X1.09
5.05kA
iS3）=2.55IZ3）=2.555.0512.88kA
•（3）
7.64kA
（3）_ish
1sh
1.686
Sk3）=巴=型91.74MVA
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X*=0.93+0.16+4.5+0.29=5.88
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（3）_Ij_144.34
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