工廠供電課程設(shè)計 [

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1、 目錄與前言 目錄 一、負荷計算和無功功率 二．變電所的位置和型式的選擇 四.短路電流計算 七．變電所二次回路方案選擇及繼電保護整定 八．防雷和接地裝置的確定 前言 設(shè)計要求： 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備與進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求提交設(shè)計計算書及說明書，繪出設(shè)計圖紙。 設(shè)計依據(jù)： 1、工廠總平面見附圖。 2、工廠負荷情況：

2、本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4800h，日最大負荷持續(xù)時間8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表1所示。 3、供電電源情況：按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10Kv的公用電源線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ-185,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.2m；電力系統(tǒng)饋電變電站距本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MV.A，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷

3、保護，其定時限過電流保護整定的動作時間為1.5S。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。 4、氣象資料：本廠所在地區(qū)（泰山區(qū)）的年最高氣溫為40℃，年平均氣溫為20℃℃℃℃℃。年主導(dǎo)風(fēng)向為東風(fēng)，年雷暴日數(shù)31.3。 5、地質(zhì)水文資料：本廠所在地區(qū)平均海拔130m，地層以沙粘土為主，地下水位為3m. 6、電費制度：本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費。一部分為基本電費，按所裝用的主變壓器容量來計費。另一部分為電度電費，按每月時機耗用的電能計費。工廠最大負荷時的高壓側(cè)功率因數(shù)不低

4、于0.9。 廠房編號 用電單位名稱 負荷性質(zhì) 設(shè)備容量/kw 需要系數(shù) 功率因數(shù) 2 鑄造車間 動力 202-402 照明 7~12 3 鍛壓車間 動力 202~402 照明 7~12 4 金工車間 動力 202~402 照明 7~12 5 工具車間 動力 202~402 照明 7~12 6 電鍍車間 動力 152~302 照明 7~12 7 熱處理車間 動力 102~202 照明 7~

5、12 8 裝配車間 動力 102~202 照明 7~12 9 機修車間 動力 102~202 照明 4-7 10 鍋爐房 動力 102~202 照明 3-4 1 倉庫 動力 52~102 照明 3-4 宿舍區(qū) 照明 202~402 一、負荷計算和無功功率 （1）負荷計算 負荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項式等幾種，本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。 主要計算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd

6、 無功功率: Q30 = P30 ·tgφ 視在功率: S3O = P30/Cosφ 計算電流: I30 = S30/√3UN 根據(jù)要求及負荷計算公式，分別計算各車間的P30、Q30、S30、I30，然后列出表格。 1）倉庫： 動力負荷：Pe=102kw Kd cosφ=0.7 tanφ=tanarccosφ=1.02 P30=Kd?Pe=0.3*102=kw Q30=P30?tanφ=*=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷:

7、Pe=4kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*4=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30= 2）鑄造車間： 動力負荷：Pe=402kw Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=0.4*402=kw Q30=P30?tanφ=*1.02=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷: Pe=12kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.

8、9*12=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30 3）鍛壓車間： 動力負荷：Pe=402kw Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=*402=kw Q30=P30?tanφ=*1.17=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷: Pe=12kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*12=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30

9、=S30/√3UNA 本車間: I′30 4）金工車間： 動力負荷：Pe=402kw Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=*402=kw Q30=P30?tanφ=*1.17=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷: Pe=12kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*12=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30 5） 工具車間： 動力負荷：Pe=402k

10、w Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=*402=kw Q30=P30?tanφ=*1.17=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷: Pe=12kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*12=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30 6）電鍍車間： 動力負荷：Pe=302kw Kd cosφ=0.8 tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=*302=k

11、w Q30=P30?tanφ=*0.75=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷: Pe=12kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*12=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30= 7）熱處理車間： 動力負荷：Pe=202kw Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=0.6*202=kw Q30=P30?tanφ=*=kvar S30=P30/cosφ I30=S3

12、0/√3UNA 照明負荷: Pe=12kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*12=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30= 8）裝配車間： 動力負荷：Pe=202kw Kd=0.4 cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=0.4*202=kw Q30=P30?tanφ=*=kvar S30=P30/cosφ0. I30=S30/√3UNA 照明負荷: Pe=12kw Kd=0.9 tanφ=tanarc

13、cosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*12=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30= 9）機修車間： 動力負荷：Pe=202kw Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=*202=kw Q30=P30?tanφ=*1.02=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷：Pe=7kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*7=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar

14、 S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 本車間: I′30=+ 10）鍋爐房： 動力負荷：Pe=202kw Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ= P30=Kd?Pe=0.6*202=kw Q30=P30?tanφ=*=kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 照明負荷：Pe=4kw Kd=0.9 tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.9*4=3.6kw Q30=P30?tanφ=3.6*0=0kvar S30=P30/cosφ=3.6/=3.6kvA I30=S30/√3UNA

15、本車間: I′30=+ 11）宿舍區(qū) 照明負荷：Pe=402kw Kd cosφ= tanφ=tanarccosφ=0 P30=Kd?Pe=0.7*402=kw Q30=P30?tanφ=*0=0kvar S30=P30/cosφ I30=S30/√3UNA 各用電車間負荷計算結(jié)果如下表： 廠房編號 用電單位名稱 負荷性質(zhì) P30 Q30 I30 I′30 1 倉庫 動力 照明 0 2 鑄造車間 動力 照明 0 3 鍛壓車間 動力 照明

16、0 4 金工車間 動力 照明 0 5 工具車間 動力 照明 0 6 電鍍車間 動力 照明 0 7 熱處理車間 動力 照明 0 8 裝配車間 動力 照明 0 9 機修車間 動力 照明 0 10 鍋爐房 動力 照明 0 宿舍區(qū) 照明 0 全廠負荷計算 取K∑p = 0.92; K∑

17、 根據(jù)上表可算出：∑P30i =1491.4kW; ∑Q30 則 P30 = K∑P∑P302× Q30 = K∑q∑Q30× S30 = √(P302 +Q302) ≈·A 高壓側(cè): I30(1) = S30/√3UN(1) ≈ 低壓側(cè): I30(2) = S30/√3UN(2) ≈ cosф = P30/S30≈ （2）功率補償 由于本設(shè)計中上級要求COSφ≥0.9,而由上面計算可知COSф=0.80<0.9，因此需要進行無功補償。 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電

18、容器進行低壓集中補償。 -1型的電容器 ×）Kvar =439.1Kvar 取Qc=450Kvar 因此，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC =450/15 =30 而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取30個 正好 無功補償后，變電所低壓側(cè)的計算負荷為： S′30（2）=√2+(1046.6-450)2·A 變壓器的功率損耗為： △QT = 0.06 S′30（2）= 0.06 * 1496.2 = 89.8Kvar △PT = 0.015 S′30（2） 變電

19、所高壓側(cè)計算負荷為： P′30 Q′30= (1046.6-450)+ S′30 = √(P30′2+ Q30′2) ≈ 1554.2 KV .A 無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為： cosφ′= P30′/ S30′≈ 則工廠的功率因數(shù)為： cosφ′= P30′/S30′≥0.9 因此，符合本設(shè)計的要求 二．變電所的位置和型式的選擇 變電所的位置選擇應(yīng)考慮設(shè)備運輸方便盡量靠近負荷中心，進出線方便，接近電源側(cè)等方面，選擇位置如下圖標為A的圓圈

20、位置所示： 型式的選擇：室內(nèi)型，有值班室，一臺變壓器 具體情況見附圖：變電所平面布置圖。 （1） 主變壓器臺數(shù)的選擇 該廠的二級負荷不多，可由采用低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得的備用電源保證，因為基本電費按所裝的主變壓器容量來計費，為降低基本電費，宜采用一臺變壓器。 （2） 變電所主變壓器容量的選擇 裝設(shè)一臺主變壓器的變電所，主變壓器的容量ST應(yīng)滿足：S≥S′30 一般取S30=（0.85～0.9）S′30（2）＝··A 因此選1600KV·A的變壓器一臺，型號選S9-1600/10 （3）主結(jié)線方案選擇 為滿足生產(chǎn)要求，按照

21、工廠變配電所主接線要求：安全，可靠，靈活，經(jīng)濟，方案及方案編號參考呂光大主編的《建筑電氣安裝工程圖集》，選擇高壓.低壓主接線方案如下: 因為選擇了只裝一臺主變壓器的小型變電所，高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的變電所主接線圖。一路電源進線，低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。 電壓互感器 電源進線 計量專用 引出線 一次方案 54 11 JL-07 07 二次方案 JD2-335 JD2-316 JD2-324 四.短路電流計算 I （1）確定基準值 取 Sd = 1000MV·A,UC1

22、 =10.5KV,UC2 而 Id1 = Sd /√3UC1 = 1000MV·A/(√3× Id2 = Sd /√3UC2 = 1000MV·A/(√3× （2）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 1）電力系統(tǒng)（SOC = 500MV·A） X1*= 1000 MV·A /500 MV·A = 2 2）架空線路（XOΩ/km） X2*Ω/km×6km×1000/(10.5KV)2 3）電力變壓器（UK% = 4.5） X3* = UK%Sd/100

23、SN×1000MV·A/(100× （3）求k-1點高壓側(cè)的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1)總電抗標幺值 X*Σ(K-1) = X1*＋X2* 2)三相短路電流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/ X*Σ(K-1) 3)其他三相短路電流 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)·A (4)求k-2點即高壓側(cè)的短路電路

24、總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1)總電抗標幺值 X*Σ(K-2) = X1*＋X2*＋X3* 2)三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) 3)其他三相短路電流 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)·A （1）高壓設(shè)備 高壓熔斷器 校驗：最大開斷電流85KA＞IK-1(3)

25、 額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV 高壓隔離開關(guān) 校驗：額定工作電壓10KV≥線路計算電壓10KV 額定工作電流400A≥ ≥ ish(3) top tima= tk= top+ toc 4s熱穩(wěn)定電流12.5 KA≥I∞(3)tima=× 高壓斷路器 選擇：ZN28-12-630A/31KA 校驗：額定工作電壓12KV≥線路電壓10KV 額定工作電流630A≥ 額定動穩(wěn)定電流峰值50KA≥ ish(3) 4s熱穩(wěn)定電流20KA≥I∞(3)tima=× 電流互感器 選擇:LAJ2-10 150/5 LQJ-10 150

26、/5 校驗:LAJ2-10 150/5 額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV 額定一次電流150A≥ ≥ ish(3) 1s短時熱穩(wěn)定電流有效值18KA≥I∞(3)tima=× LQJ-10 150/5 額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV 額定一次電流150A≥ ≥ ish(3) ≥I∞(3)tima=× 電壓互感器 選擇:JSZW-10 校驗:額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV 母線 選擇:TMY-40×4 (其35OC時Ial=522A> I30(1)=92.4A,滿足發(fā)熱條件) 校驗: 額定工作電流630A≥ 動

27、穩(wěn)定 M=F(3)l/10 W=b2h/6 熱穩(wěn)定 Amin=I∞(3) √tima/C=√ 電纜 選擇:YJV-10KV-3×50 校驗: 額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV 動穩(wěn)定 M=F(3)l/10 W=b2h/6 熱穩(wěn)定 Amin=I∞(3) √tima/C=√ 高壓開關(guān)柜型號 GG-1Z(F) 避雷器型號 FS4-10 變壓器型號 S9-1600/10 復(fù)合電阻消諧器型號 FRX1 CT7彈簧蓄能操動機構(gòu) （2）低壓設(shè)備 低壓熔斷器 選擇:RT10 校驗:額定工作電壓3

28、80V≥線路電壓380V 額定工作電流600A≥ 最大分斷電流10KA 低壓刀開關(guān) 選擇:HD13BX-400/31 校驗:額定工作電壓380V≥線路電壓380V 額定工作電流400A≥ 額定通斷能力400A 低壓熔斷器 選擇: ME(DW17)-2505 校驗:額定工作電壓380V≥線路電壓380V 額定工作電流2505A≥ 額定分斷能力80KA≥ （1）高壓線路 1)架空線 LGJ-35 ( 其30OC時Ial=159A>I30(1)=92.4A,滿足發(fā)熱條件) 2)電纜 YJV-10KV-3×

29、50 3)母線 TMY-40×4 （2）低壓線路 1)倉庫 VV-3×35+1×16 2)鑄造車間 VV-2(3×120+1×70) 3)鍛壓車間 VV-2(3×95+1×50) 4)金工車間 VV-2(3×95+1×50) 5)工具車間 VV-2(3×95+1×50) 6)電鍍車間 VV-2(3×120+1×70) 7)熱處理車間 VV-3×185+1×95 8)裝配車間 VV-3×120+1×70 9)機修車間 VV-3×95+1×50 10)鍋爐房 VV-

30、2(3×70+1×35) 11)宿舍區(qū) VV-2(3×150+1×70) 七．變電所二次回路方案選擇及繼電保護整定 （1） 變電所二次回路方案 參考呂光大主編《建筑電氣安裝工程圖集》 二次回路方案編號 電壓互感器柜 JD2-335 電源進線柜 JD2-316 計量專用柜 JD2-314 JD2-315 變壓器柜 JD2-324 （2）繼電保護整定 原則：帶時限過電流保護的動作電流Iop,應(yīng)躲過線路的最大負荷電流；電流速斷保護的動作電流即速斷電流Iqb應(yīng)按躲過它所保護線路的末端的最大短路電流I來整定。 變壓器過電流保護和速斷保護 過電流保護 Iop＝KrelKwIKreKi×1×2×× 動作電流整定為10A 速斷保護 Iqb＝KrelKwI/Ki×1××× 速斷電流倍數(shù)整定為 nqb 高壓斷路器保護 八．防雷和接地裝置的確定 避雷器 FS4-10 接地開關(guān) JN15-12 《建筑電氣安裝工程圖集》呂光大 《聚氯乙烯絕緣電力電纜 青島漢河電纜》 《交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜 青島漢河電纜》 《常用供配電設(shè)備選型手冊》王子午 徐澤植 《工廠供電》劉介才