工程供电课程设计.docx
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工程供电课程设计
工程供电课程设计（总13页）
工厂供电设计
一、负荷计算和无功功率
二．变电所的位置和型式的选择
三.变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择
四.短路电流计算
五.变电所一次设备的选择与校验
六.变电所高低压线路的选择
七．变电所二次回路方案选择及继电保护整定
八．防雷和接地装置的确定
九.附录参考文献
前言
设计要求：
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。
设计依据：
1、工厂总平面见附图。
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4800h，日最大负荷持续时间8h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。
低压动力设备均为三相，额定电压为380V。
照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。
本厂的负荷统计资料如表1所示。
3、供电电源情况：
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。
该干线的走向参看工厂总平面图。
该干线的导线牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列，线距为；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为。
为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。
4、气象资料：
本厂所在地区（泰山区）的年最高气温为40℃，年平均气温为20℃年，年最低气温为℃，年最热月平均最高气温为℃，年最热月平均气温为℃，年最热月地下米处平均温度℃。
年主导风向为东风，年雷暴日数。
5、地质水文资料：
本厂所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地下水位为3m.
6、电费制度：
本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。
一部分为基本电费，按所装用的主变压器容量来计费。
另一部分为电度电费，按每月时机耗用的电能计费。
工厂最大负荷时的高压侧功率因数不低于。
厂房编号
用电单位名称
负荷性质
设备容量/kw
需要系数
功率因数
2
铸造车间
动力
202-402
~
~
照明
7~12
~
3
锻压车间
动力
202~402
~
~
照明
7~12
~
4
金工车间
动力
202~402
~
~
照明
7~12
~
5
工具车间
动力
202~402
~
~
照明
7~12
~
6
电镀车间
动力
152~302
~
~
照明
7~12
~
7
热处理车间
动力
102~202
~
~
照明
7~12
~
8
装配车间
动力
102~202
~
~
照明
7~12
~
9
机修车间
动力
102~202
~
~
照明
4-7
~
10
锅炉房
动力
102~202
~
~
照明
3-4
~
1
仓库
动力
52~102
~
~
照明
3-4
~
宿舍区
照明
202~402
~
一、负荷计算和无功功率
（1）负荷计算
负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种，本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有：
有功功率：
P30=Pe·Kd
无功功率:
Q30=P30·tgφ
视在功率:
S3O=P30/Cosφ
计算电流:
I30=S30/√3UN
根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的P30、Q30、S30、I30，然后列出表格。
1）仓库：
动力负荷：
Pe=102kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*102=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=4kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*4=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
2）铸造车间：
动力负荷：
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
3）锻压车间：
动力负荷：
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
4）金工车间：
动力负荷：
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
5）工具车间：
动力负荷：
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
6）电镀车间：
动力负荷：
Pe=302kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*302=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
7）热处理车间：
动力负荷：
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
8）装配车间：
动力负荷：
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
9）机修车间：
动力负荷：
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷：
Pe=7kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*7=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
10）锅炉房：
动力负荷：
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷：
Pe=4kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*4=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
11）宿舍区
照明负荷：
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
各用电车间负荷计算结果如下表：
厂房编号
用电单位名称
负荷性质
P30
Q30
I30
I′30
1
仓库
动力
照明
0
2
铸造车间
动力
照明
0
3
锻压车间
动力
照明
0
4
金工车间
动力
照明
0
5
工具车间
动力
照明
0
6
电镀车间
动力
照明
0
7
热处理车间
动力
照明
0
8
装配车间
动力
照明
0
9
机修车间
动力
照明
0
10
锅炉房
动力
照明
0
宿舍区
照明
0
全厂负荷计算
取K∑p=;K∑q=
根据上表可算出：
∑P30i=;∑Q30i=
则P30=K∑P∑P30i=×=
Q30=K∑q∑Q30i=×=
S30=√（P302+Q302）≈·A
高压侧:
I30
（1）=S30/√3UN
（1）≈
低压侧:
I30
（2）=S30/√3UN
（2）≈
cosф=P30/S30=≈
（2）功率补偿
由于本设计中上级要求COSφ≥,而由上面计算可知COSф=<，因此需要进行无功补偿。
综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。
可选用型的电容器
Qc=×（－）Kvar
=取Qc=450Kvar
因此，其电容器的个数为：
n=Qc/qC=450/15=30
而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取30个正好
无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：
S′30
（2）=√[+2]=·A
变压器的功率损耗为：
△QT=S′30
（2）=*=
△PT=S′30
（2）=*=
变电所高压侧计算负荷为：
P′30=+=
Q′30=+=
S′30=√（P30′2+Q30′2）
≈KV.A
无功率补偿后，工厂的功率因数为：
cosφ′=P30′/S30′=≈
则工厂的功率因数为：
cosφ′=P30′/S30′=≥
因此，符合本设计的要求
二．变电所的位置和型式的选择
变电所的位置选择应考虑设备运输方便尽量靠近负荷中心，进出线方便，接近电源侧等方面，选择位置如下图标为A的圆圈位置所示：
型式的选择：
室内型，有值班室，一台变压器
具体情况见附图：
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
（1）主变压器台数的选择
该厂的二级负荷不多，可由采用低压联络线由邻近的单位取得的备用电源保证，因为基本电费按所装的主变压器容量来计费，为降低基本电费，宜采用一台变压器。
（2）变电所主变压器容量的选择
装设一台主变压器的变电所，主变压器的容量ST应满足：
≥S′30
一般取S30=（～）S′30
（2）＝·A～·A
因此选1600KV·A的变压器一台，型号选S9-1600/10
（3）主结线方案选择
为满足生产要求，按照工厂变配电所主接线要求：
安全，可靠，灵活，经济，方案及方案编号参考吕光大主编的《建筑电气安装工程图集》，选择高压.低压主接线方案如下:
因为选择了只装一台主变压器的小型变电所，高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图。
一路电源进线，低压联络线由邻近的单位取得备用电源。
电压互感器
电源进线
计量专用
引出线
一次方案
54
11
JL-07
07
二次方案
JD2-335
JD2-316
JD2-324
四.短路电流计算I
（1）确定基准值
取Sd=1000MV·A,UC1=,UC2=
而Id1=Sd/√3UC1=1000MV·A/（√3×=
Id2=Sd/√3UC2=1000MV·A/（√3×=
（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
1）电力系统（SOC=500MV·A）
X1*=1000MV·A/500MV·A=2
2）架空线路（XO=Ω/km）
X2*=Ω/km×6km×1000/2=
3）电力变压器（UK%=）
X3*=UK%Sd/100SN=×1000MV·A/（100×=
（3）求k-1点高压侧的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1）总电抗标幺值
X*Σ（K-1）=X1*＋X2*=2+=
2）三相短路电流周期分量有效值
IK-1（3）=Id1/X*Σ（K-1）==
3）其他三相短路电流
I"（3）=I∞（3）=Ik-1（3）=
ish（3）=×=
Ish（3）=×=
4）三相短路容量
Sk-1（3）=Sd/X*Σ（k-1）=1000/=·A
（4）求k-2点即高压侧的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1）总电抗标幺值
X*Σ（K-2）=X1*＋X2*＋X3*=2+＋=
2）三相短路电流周期分量有效值
IK-2（3）=Id2/X*Σ（K-2）==
3）其他三相短路电流
I"（3）=I∞（3）=Ik-2（3）=
ish（3）=×=
Ish（3）=×=
4）三相短路容量
Sk-2（3）=Sd/X*Σ（k-2）=1000/=·A
五.变电所一次设备的选择与校验
（1）高压设备
高压熔断器
选择：
2-10-0
校验：
最大开断电流85KA＞IK-1（3）=
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
额定工作电流可作为电流互感器的短路和过负荷保护设备使用
高压隔离开关
选择：
GN19-10、10C/
校验：
额定工作电压10KV≥线路计算电压10KV
额定工作电流400A≥线路计算电流
额定动稳定电流峰值≥ish（3）=
高压断路器比上一级高压断路器过电流保护时限小即
top＝－=
tima=tk=top+toc=+=
4s热稳定电流KA≥I∞（3）tima=×
高压断路器
选择：
ZN28-12-630A/31KA
校验：
额定工作电压12KV≥线路电压10KV
额定工作电流630A≥线路计算电流
额定动稳定电流峰值50KA≥ish（3）=
4s热稳定电流20KA≥I∞（3）tima=×
电流互感器
选择:
LAJ2-10150/5LQJ-10150/5
校验:
LAJ2-10150/5
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
额定一次电流150A≥线路计算电流
额定动稳定电流峰值≥ish（3）=
1s短时热稳定电流有效值18KA≥I∞（3）tima=×
LQJ-10150/5
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
额定一次电流150A≥线路计算电流
额定动稳定电流有效值≥ish（3）=
1s短时热稳定电流≥I∞（3）tima=×
电压互感器
选择:
JSZW-10
校验:
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
母线
选择:
TMY-40×4（其35OC时Ial=522A>I30
（1）=,满足发热条件）
校验:
额定工作电流630A≥线路计算电流
动稳定
M=F（3）l/10W=b2h/6
热稳定
Amin=I∞（3）√tima/C=√171=
电缆
选择:
YJV-10KV-3×50
校验:
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
动稳定
M=F（3）l/10W=b2h/6
热稳定
Amin=I∞（3）√tima/C=√171=
高压开关柜型号GG-1Z（F）
避雷器型号FS4-10
变压器型号S9-1600/10
复合电阻消谐器型号FRX1
CT7弹簧蓄能操动机构
（2）低压设备
低压熔断器
选择:
RT10
校验:
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流600A≥线路计算电流
最大分断电流10KA
低压刀开关
选择:
HD13BX-400/31
校验:
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流400A≥线路计算电流
额定通断能力400A
低压熔断器
选择:
ME（DW17）-2505
校验:
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流2505A≥线路计算电流
额定分断能力80KA≥线路短路电流
六.变电所高低压线路的选择
（1）高压线路
1）架空线LGJ-35（其30OC时Ial=159A>I30
（1）=,满足发热条件）
2）电缆YJV-10KV-3×50
3）母线TMY-40×4
（2）低压线路
1）仓库VV-3×35+1×16
2）铸造车间VV-2（3×120+1×70）
3）锻压车间VV-2（3×95+1×50）
4）金工车间VV-2（3×95+1×50）
5）工具车间VV-2（3×95+1×50）
6）电镀车间VV-2（3×120+1×70）
7）热处理车间VV-3×185+1×95
8）装配车间VV-3×120+1×70
9）机修车间VV-3×95+1×50
10）锅炉房VV-2（3×70+1×35）
11）宿舍区VV-2（3×150+1×70）
七．变电所二次回路方案选择及继电保护整定
（1）变电所二次回路方案
参考吕光大主编《建筑电气安装工程图集》
二次回路方案编号
电压互感器柜
JD2-335
电源进线柜
JD2-316
计量专用柜
JD2-314JD2-315
变压器柜
JD2-324
（2）继电保护整定
原则：
带时限过电流保护的动作电流Iop,应躲过线路的最大负荷电流；电流速断保护的动作电流即速断电流Iqb应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流来整定。
变压器过电流保护和速断保护
过电流保护Iop＝KreKi=×1×2×1600/×30=
动作电流整定为10A
速断保护Iqb＝Ki=×1××30×10=
速断电流倍数整定为
nqb=10A=
高压断路器保护
八．防雷和接地装置的确定
避雷器FS4-10
接地开关JN15-12
九.附录参考文献
《建筑电气安装工程图集》吕光大
《聚氯乙烯绝缘电力电缆青岛汉河电缆有限公司》
《交联聚乙烯绝缘电力电缆青岛汉河电缆有限公司》
《常用供配电设备选型手册》王子午徐泽植
《工厂供电》刘介才
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