通用机器厂供配电系统的电气设计课程设计Word格式.docx

1、4继电保护系统的设计124.1继电保护的选择、整定及计算134.2防雷与接地变电所平面布置设计及设计图样5.1变配电所平面布置设计5.2设计图样 14结 论 15参考文献171设计要求（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、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式。（2）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。（3）选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线。（4）确定二次回路方案。（5）选择整定继电保护装置。（6）确定防雷和接地装置。（7）绘制设计图样。2工厂负荷计算及配电系统的确定2.1 工厂实际情况的介绍1.本次设计的机器厂厂区

2、平面布置如图 2.1 所示。图 2.1 通用机器厂长区平面图2.各车间负荷情况见表 2-1 。表 2-1 各车间负荷表车间P / kWQ / kvar最大电动机 / kW冷作10011030装配809022仓库207.5户外照明3.金工车间设备平面布置如图 2.2 所示。4.供电电源。在金工车间东侧 1020m处有一座 10kV 配电所，先用 1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器是 SN1010型 4 ，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 1s。5.气象资料。年平均气温为 23.2 ，年最低气温为 2，年最热月平均气温为 34.

3、6 图 2.2 金工车间设备平面布置图6.地质资料。本厂所在地区平均海拔 450m。土壤电阻率为 100 欧姆 / 米。7.金工车间设备明细见表 2-2 。表 2-2 金工车间设备明细表序号设备名称设备容量 / kW台数/台13 36 13 36车床7+0.12523 25 32 34铣床10+2.85 2135摇臂钻4.5+1.7+0.6+0.1256741427+2.88 97+1.710砂轮机11 1217 18磨床7+1.7+0.51910+2.8+1.520 3810+2.8+0.522 3710+0.12526 2714+1+0.6+0.1520+0.153110+0.539 40

4、龙门刨75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.543 44 4546镗床6.5+2.84748桥式起重机11+5+5+2.249 5016+5+5+3.5全厂照明密度为： 12 /W m.m2.2 工厂负荷计算和无功补偿计算根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。注意，用电设备的总容量 Pe 值不含备用设备容量。2.2.1 金工车间负荷计算1金属切削机床组设备容量P e = （ 7.125 14+12.8+6.925 3+9.8 4+8.7 2+3.2+1 2+9.2 2+14.3+13.3 2+10.125 2+15.75 2+

5、63+38.7+20.15+10.5+85.4 2+8.73+9.3+9.8 ）kW =653.525kW对于大批生产的金属冷加工机床电动机，其需要系数：Kd =0.18 0.25取0.25cos =0.5 ，tan=1.73有功计算负荷：PK（0.25653.525）kWkW=d P e =163.38无功计算负荷：Q30P 30 tan=（163.38 1.73 ）kVA=282.65 kVA2.桥式起重机容量Pe =PN =（23.2+29.5 2）kW=82.2 kW对于锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车，其需要系数：Kd =0.1 0.15 （取 0.15 ），tan=1.73,

6、cos=0.5=K P0.1582.2de =12.33= P 30 tan=（12.33 1.73 ） kVA=21.33 kVA3.金工车间照明车间面积： 6024=1440（m2 ）设备容量：e）W1440=17280 =17.28对于生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明，其需要系数：Kd =0.8 1取1，tan=0,cos=1.0 （tan和 cos的值均为白炽灯照明数据）（ 17.28） kW=P e =Q30 =30 tan=（17.28 0）kVA=02.2.2 全厂总负荷1变压器低压侧： P30 2=0.95P30=0.95 （ 163.38+12.33+17.28+100+

7、80+20+20 ）kW=392.34 kW Q30 2=0.97=0.97 （ 282.65+21.33+110+90+20+15）kVA=522.81 kVA视在计算负荷： S30 2392.342522.812kVA=653.65 kVA功率因数： cos2 =P30 2 /Q 30 2 =392.34/653.65=0.6SL7 型变压器属于低损耗电力变压器，其功率损耗可按简化公式计算。有功损耗：0.015 S30 20.015653.65）kWkWT=9.81无功损耗：QT0.06 S30 2=（ 0.06 653.65 ）kVA=39.22 kVA2变压器高压侧： P30 1=P3

8、02+ PT =（ 392.34+9.81 ）kW=402.15kW Q30 1 =Q30 2 +QT =（ 522.81+39.22 ） kVA=562.03kVA S30 1 =402.152562.032kVA=691.09 kVA1 =P30 1 /S 30 1 =402.15/691.09=0.583无功功率的补偿。由于要求工厂变电所高压侧的功率因数不得低于 0.9 ，而目前只有 0.58 ，因此，需进行无功功率的补偿。提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单见效又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数 5 。考虑

9、到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。一般 Qt=（4-5 ）PT , 因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9 ，这里取 cos=0.92 。而补偿前低压侧的功率因数只有0.6 ，由此可得低压电容屏的容量为：QC =P 30 2 （tan -tan ）392.34tan arccos0.6 tan arccos0.92=355.76取 QC =360kVA。4补偿后变压器容量和功率因数：补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：S302 =522.81360kVA=424.78 kVA主变压器的功率损耗：PT0.015S30424.78 kW6.37kWQT0.06S300.06 42

10、4.78 kVA25.49kVA变压器高压侧的计算负荷： P306.37 kW398.7kW Q30360 25.49 kVA 188.3kVA S30398.7 2188.32 kVA=440.9 kVA =P30/ S30398.7/ 440.940.904功率因数满足要求。计算电流： I 301 S30/3U N440.94 kVA /3 10kV 25.46 A全厂变电所负荷计算如表2-3所示。2.3 主要车间配电系统的确定工厂的低压配电线路有放射式、树干式和环行三种基本结线方式。放射式结线的特点是：其引出线发生故障是互不影响，供电可靠性较高，而且便于装设自动装置。但有色金属消耗量较多

11、，采用的开关设备也较多。放射式结线方式多用于设备容量大或供电可靠性要求较高的设备供电。而树干式结线的特点正好与放射式结线相反。很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备。环行结线供电可靠性较高，但其保护装置及整定配合比较复杂 6 。因此，根据金工车间的具体情况，本系统采用放射式和树干式组合的结线方式，能满足生产要求。表 2-3 全厂变电所负荷计算表设备名称 台数 / Pe / Kd cos tan P30 / Q30 / S30 /台 kW kW kVA kVA金工车间冷117654.530.51.73163.38282.65加工机床起重机12.3321.33车间照明小计120192.9930

12、3.98冷作车间装配车间220235变电所低压负荷取p =0.95q =0.97补偿电容-360补偿后低压162.81424.78负荷配电设计方案1 如图 2.3 所示。2 如图 2.4 所示。方案比较：1方案 1 和方案 2 对金工车间的供电都是可行且都能达到目的。2方案 1 和方案 2 中，方案 1 中的干线和方案 2 中的干线是同样的。对功率较大的靠近变电所的设备采用放射性供电，放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高。3方案 1 中的干线跨过 20 多米把设备 10、11、12 连接，电能损耗大，金属损耗多，这样既不经济，供电也不可靠 7 。而方案 2 中，设备 19 由一干线树干式

13、供电，能减少线路的有色金属消耗量，采用的高压开关数量少，投资少，能弥补以上的缺点。6图 2.3 金工车间配电方案 1图 2.4 金工车间配电方案 24方案 1 中的干线供电范围中，包括功率较大的设备 30 和 29。由于其他设备功率小，这样起动电流大，供电不可靠。方案 2 中干线只对 1321、 31 只对小功率的设备供电，功率平衡，供电可靠性相对提高。大功率设备 30、29 直接采用放射式供电。5方案 1 中，三台桥式起重机用同一干线，采用树干式供电，若有一台起重机出故障，则三台起重机均不能使用，供电可靠性极差。而对于方案 2 中，用干线 10、11 对起重设备 49、50 和 48 供电，

14、若一台起重机出故障，至少还有一台起重机可工作。这样，供电可靠性就提高了。6方案 2 中的干线把 22 27、3238 及 10 12 的设备采用树干式供电，减少电能损耗，减短导线长度。从经济上看，节省开支，且不影响供电可靠性。结论：经以上比较，从经济性、供电可靠性两方面考虑，方案 2比方案 1好。因此采用方案 2 对金工车间供电。73电气设备选择与电器校验3.1 主要电气设备的选择3.1.1 变压器的选择对于 SL7- 630kVA变压器，考虑本地年平均气温为 23.2 ，即年平均气温不等于 20，则变压器的实际容量应计入一个温度校正系数K 8 。对室内变压器，其实际容量为ST KSN0.92

15、0.av20SN23.2630kVA 559.44kVA559.44 kVA 大于 424.78 kVA，因此，变压器的选择满足要求。3.1.2 低压补偿柜的选择本系统拟采用无功功率自动补偿屏，装在变电所低压母线侧集中补偿。选用总电容容量为 360kVA。电容屏型号选： PGJ12 一台， PGJ13 三台。3.1.3 低压配电屏的选择根据前面所确定的车间配电系统及多路额定电流，本设计选用固定式低压配电屏 PGL2型，因为该厂为三级负荷，选用 PGL2型即可满足要求 9 。若要更可靠，则可选用抽屉式 GCK或多米诺。3.1.4 高压开关柜的选择本次设计中，确定用 630kVA 的变压器把 10

16、kV 的高压降到动力设备所需要的电压 0.4kV。若有重要负荷，可靠性要求较高，则可选用手车式开关柜，如、JYNKYN。本厂都是动力设备，无重要负荷，因此，变电所可采用固定式开关柜。这里选用 GG1A（ F） -03 ，此柜装有 GN1910 型隔离开关 1 个，隔离高压电流，以保证其他电气设备的安全检修。 SN10-10/630 500 型少油断路器 1 个 10 ，可以通断线路正常的负荷电流，也可以进行短路保护。 GG 1A（F）-03 除备有以上两种开关外，还有 LQJ10 型电流互感器 2 个，分别接仪表和继电器，以满足测量和保护的不同要求。3.2 电器校验3.2.1 高压电器的校验高

17、压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。选择好高压开关柜和柜内的高压设备后，可对选用的电器设备进行校验。1.短路电流的计算要校验高压电器，必须先对线路进行短路计算。画短路计算电路图如图 3.1 所示。图 3.1 短路计算电路图画出短路等效电路图如图 3.2 所示。图 3.2 短路等效电路图（1）求 k1 点的三相短路电流和短路容量（ U c1 =10.5 kV）；1）计算短路电路中各元件的电抗和总电抗：电力系统的电抗： X1U c21 /S oc =10.5 2 /500=0221式中 Uc1 - 短路点的短路

18、计算电压，单位为kV；Soc - 系统出口断路器的断流容量，单位为MVA。根据题目给出的出口断路器型号 SN10-10II ，查相关手册或样本可得。架空线路的电抗： X0 =0.38/ km，又已知 L=1km，因此X2 =X0 L=0.38 1=0.38电缆线路的电抗： X0 =0.08/ km，又已知 L1 =0.02 km，因此 X3 =X0 L1 =0.080.02=0.0016计算总电抗：Xk 1X +X+X=0.603= 1= 0.221+0.38+0.00162）计算 k1 点的三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值：=UC13X k 1=10.5/kAI k 10.603=10.06