電氣工程課程設(shè)計-機械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　2012年 7月 18 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　課程 電氣工程課程設(shè)計 </p><p>　　題目

2、 東恒機械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　專業(yè) 姓名 學(xué)號 </p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　對東恒機械廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計首先根據(jù)廠方給定的全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電

3、所負荷計算表進行電力負荷計算，然后根據(jù)對計算負荷的分析選定主變壓器和各車間變電所的變壓器型號及其聯(lián)接組別，根據(jù)電力部門對工廠功率因數(shù)的要求計算出需要補償?shù)臒o功功率并以此選擇相應(yīng)的補償電容器。然后對線路設(shè)定短路點進行短路電流的計算作為各設(shè)備的選型依據(jù)?？紤]到對變壓器的保護在設(shè)計中對主變壓器設(shè)置繼電保護，最后進行防雷和接地裝置的設(shè)計。</p><p><b>　　參考資料：</b></p&

4、gt;<p>　　[1] 劉介才.工廠供電 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2] 鄒有明．供電技術(shù) [M] ．西安：煤炭工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[3] 江文，許慧中．供配電技術(shù) [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[4] 張桂香．機電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南 [M] ．北京：機

5、械工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　完成期限 2012.7.10至2012.7.18 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　專業(yè)負責(zé)人 </p><p>　　2012年 7 月9日</p><

6、;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計要求1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計任務(wù)1</p><p>　　1.2 原始資料1</p><p>　　2 負荷計算和無功功率補償2</p><p>　　2.1 負荷計算公式2&

7、lt;/p><p>　　2.2 無功功率的補償3</p><p>　　3 短路電流的計算4</p><p>　　3.1 短路電流計算參數(shù)4</p><p>　　3.2 短路電路中各主要元件的電抗標幺值4</p><p>　　4 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗5</p><p>　　5 變電所高

8、低壓線路的選擇6</p><p>　　5.1 10KV高壓進線和引入電纜的選擇7</p><p>　　5.2 380V低壓出線和引入電纜的選擇7</p><p>　　5.3 備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇7</p><p>　　6 變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定8</p><p>　　6.1 變電所二次回

9、路的選擇8</p><p>　　6.2 變電所幾點保護裝置8</p><p>　　7 防雷與接地裝置的設(shè)計9</p><p><b>　　8 結(jié) 論10</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　1 設(shè)計要求&

10、lt;/b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　為東恒機械廠設(shè)計全廠供配電系統(tǒng)。</p><p>　　1.負荷的計算和無功功率的補償。</p><p><b>　　2.短路電流計算。</b></p><p>　　3.主要電氣設(shè)備選

11、擇。</p><p>　　4.二次回路方案選擇及繼電保護的整定。</p><p>　　5.防雷和接地裝置的設(shè)計。</p><p>　　1.2 原始資料  </p><p>　　1、全廠各車間負荷計算表如下：</p><p>　　表1-1 東恒機械廠負荷統(tǒng)計資料</p><p>　　2、

12、工廠負荷情況：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1-1所示。</p><p>　　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。<

13、;/p><p>　　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，年最低氣溫為-22.7℃，年最熱月平均最高氣溫為31.5℃，年最熱月平均氣溫為26.3℃，年最熱月地下0.8米處平均溫度28.7℃。年主導(dǎo)風(fēng)向為東風(fēng)，年雷暴日數(shù)31.3。</p><p>　　2 負荷計算和無功功率補償</p><p>　　2.1 負荷計算公式 </

14、p><p>　　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。</p><p><b>　　主要計算公式有： </b></p><p>　　根據(jù)公式： </p><p>　　通過計算得到以下的負荷，列出表格</p>

15、<p>　　表2-1：各負荷匯總表</p><p>　　表2-2：車間總體負荷的計算</p><p>　　2.2 無功功率的補償</p><p>　　1.電力變壓器的功率損耗：</p><p>　　有功損耗： </p><p>

16、;　　無功損耗： </p><p><b>　　2.無功補償計算</b></p><p>　　按規(guī)定，變壓器高壓側(cè)的，考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠大于其有功功率損耗，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功功率補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高與0.90，取。選用BKMJ0.4-25-3的電容器

17、，其參數(shù)為額定容量25Kvar，額定電容為500uF。電容個數(shù)，故取</p><p>　　3.補償后的變壓器容量</p><p>　　補償后的低壓側(cè)的視在計算負荷為：</p><p>　　考慮無功補償后最終確定變壓器：選用型號為S9-1600/10的變壓器，其額定容量為1600KVA。</p><p><b>　　4.變壓器的校驗&

18、lt;/b></p><p>　　變壓器的功率損耗為：</p><p>　　變壓器高壓側(cè)的計算負荷為：</p><p><b>　　3 短路電流的計算</b></p><p>　　3.1 短路電流計算參數(shù)</p><p>　　由原始材料知除鑄造車間，電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷外，其余的均屬

19、二級負荷，故選用2臺變壓器，其型號為S9-800，導(dǎo)線型號為LGJ-185,取線距為1.5Km，每相阻抗為0.33歐/千米。</p><p>　　因斷路器的斷流容量為500MVA，選用型號為SN10-10。確定基準值：＝100, ＝＝10.5。=＝0.4， 短路計算電路如圖3.1所示</p><p>　　圖 3.1 短路計算電路</p><p>　　3.2 短路電

20、路中各主要元件的電抗標幺值</p><p>　　1.電力系統(tǒng)電抗標么值：</p><p>　　因斷路器得斷流容量＝500 ，故</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　2.架空線路電抗的標幺值：得＝0.33/,則</p><p><b>　?。?lt;/b>&l

21、t;/p><p>　　3.電力變壓器的電抗標要幺值，=5 </p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　4.求K-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量</p><p>　　1) 總電路標幺值: </p><p>　　2) 三相短路電流周期分量有效值:</p>

22、;<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　3) 其他三相短路電流: </p><p>　　5.求-2點的短路電流總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　1)總電路標幺值:</b></p><p>　　2)三相短路電流周期分量有效值：</p&g

23、t;<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　3)其他三相短路電流</p><p>　　4 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗</p><p>　　高低壓母線的選擇： </p><p>　　10KV母線選LMY—3（40×4）</p><p>　　母線尺寸為40mm&

24、#215;4mm</p><p>　　380V母線選LMY—3（120×10）＋80×6</p><p>　　即相母線尺寸為120mm×10mm</p><p>　　中性母線尺寸為80mm×6mm</p><p>　　1、10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗（表4-1）</p><p>

25、　　表4-1 10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗</p><p>　　2、380v側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗（表4-2）</p><p>　　表4-2 380側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗</p><p>　　表4-1，表4-2所選設(shè)備均滿足要求.</p><p>　　5 變電所高低壓線路的選擇</p><p>　　5.1 10KV高

26、壓進線和引入電纜的選擇</p><p>　　1.10KV高壓進線的選擇校驗，采用LJ型銅絞線架空敷設(shè)，接往10KV公用干線。</p><p>　　2.由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗，采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的銅芯電纜直接埋地敷設(shè)。</p><p>　　5.2 380V低壓出線和引入電纜的選擇</p><p>　　

27、1.饋電給1號廠房（金工車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3×300+1×120的四芯電纜。</p><p>　　2.饋點給2號廠房（工具車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3×300+1×120的四芯電纜。<

28、;/p><p>　　3. 饋點給3號廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3×300+1×120的四芯電纜。</p><p>　　4.饋電給4號廠房（裝配車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3×300+

29、1×120的四芯電纜。</p><p>　　5.饋電給5號廠房（機修車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3×300+1×120的四芯電纜。</p><p>　　6.饋電給6號廠房（鍋爐房）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯截面選300mm2，即VV22-100

30、0-3×300+1×120的四芯電纜。</p><p>　　7.饋電給7號廠房（倉庫）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3×300+1×120的四芯電纜。</p><p>　　8.電給8號廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設(shè)。纜芯截面選300mm

31、2，即VV22-1000-3×300+1×120的四芯電纜。</p><p>　　9.饋電給9號廠房（倉庫）的線路，由于就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣銅芯導(dǎo)線BLV-1000型5根（3根相線、一根中性線、一根保護線）穿硬塑料管埋地敷設(shè)。</p><p>　　10．饋電給宿舍住宅區(qū)的線路，采用LJ型銅絞線架空敷設(shè)。</p><p&

32、gt;　　5.3 備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇 </p><p>　　采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設(shè)，與相距約2km 鄰近單位變配電所的10kv母線相聯(lián)。</p><p>　　綜合以上所選變電所進去線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表5-1</p><p>　　表5-1 變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的型號規(guī)格</p>&l

33、t;p>　　6 變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定</p><p>　　6.1 變電所二次回路的選擇</p><p>　　1.高壓斷路器的操作機構(gòu)控制與信號回路，斷路器采用手動操動機構(gòu)。</p><p>　　2.變電所的電能計量回路</p><p>　　變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的

34、有功電能表和無功電能，并以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。</p><p>　　3.變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 </p><p>　　變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器——避雷器柜。其中電壓互感器為3個JDZJ——10型，組成Y0/Y0/的接線，用以實現(xiàn)電壓側(cè)量和絕緣監(jiān)察。作為備用電源的高壓聯(lián)路線上，裝有三相有功電度表和三相無功電度表、電流表。高壓進線上，也裝上電流表

35、。低壓側(cè)的動力出線上，均裝有有功電度表和無功電度表，低壓照明線路上裝上三相四線有功電度。低壓并聯(lián)電容器組線路上，裝上無功電度表。每一回路均裝設(shè)電流表。低壓母線裝有電壓表，儀表的準確度等級按符合要求。</p><p>　　6.2 變電所幾點保護裝置 </p><p>　　1.主變壓器的繼電保護裝置：裝設(shè)瓦斯保護當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時，應(yīng)

36、動作于高壓側(cè)斷路器。裝設(shè)反時限過電流保護采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。</p><p>　　2.過電流保護動作時間的整定：因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間（10倍的動作電流動作時間）可整定為最短的0.5s 。</p><p>　　3.裝設(shè)電流速斷保護：利用GL15的速斷裝置，按GB50062—92規(guī)定，電流保護的最小靈

37、敏度系數(shù)為1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護的靈敏度系數(shù)是達到要求的。但按JBJ6—96和JGJ/T16—92的規(guī)定，其最小靈敏度為2，則這里裝設(shè)的電流速斷保護靈敏度系數(shù)偏底。</p><p>　　4.作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置</p><p>　?。?）裝設(shè)反時限過電流保護。</p><p>　　亦采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，

38、去分跳閘的操作方式。</p><p>　?。?）過電流保護動作電流的整定,因此過電流保護動作電流整定為7A。</p><p>　?。?）過電流保護動作電流的整定,按終端保護考慮，動作時間整定為0.5s。</p><p>　?。?）過電流保護靈敏度系數(shù),因無臨近單位變電所10kV母線經(jīng)聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏度系數(shù)。</p>&

39、lt;p>　　5. 裝設(shè)電流速斷保護</p><p>　　利用GL15的速斷裝置。但因無臨近單位變電所聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏度系數(shù)。</p><p>　　6.變電所低壓側(cè)的保護裝置</p><p>　?。?）低壓總開關(guān)采用DW15—1500/3型低壓短路器，三相均裝設(shè)過流脫鉤器，既可保護低壓側(cè)的相間短路和過負荷，而且可保護低壓側(cè)單相

40、接地短路。</p><p>　?。?）低壓側(cè)所有出線上均采用DZ20型低壓短路器控制，其瞬間脫鉤器可實現(xiàn)對線路的短路故障的保護.。</p><p>　　7 防雷與接地裝置的設(shè)計</p><p>　　1. 直接防雷保護 </p><p>　　在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和

41、有露天配電裝置時，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護范圍包圍整個變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護范圍內(nèi)時，則可不另設(shè)獨立的避雷針。按規(guī)定，獨立的避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用25 mm ×4 mm的鍍

42、鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長1～1.5。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。</p><p>　　2．雷電侵入波的防護</p><p>　　（1）在10KV電源進線的終端桿上裝設(shè)FS4—10型閥式避雷器。引下線采用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地

43、網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。</p><p>　?。?）在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG—1A（F）—54型開關(guān)柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護，防雷電侵入波的危害。</p><p>　?。?）在380V低壓架空線出線桿上，裝設(shè)保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。</p><p>&

44、lt;b>　　8 結(jié) 論</b></p><p>　　1.進線方式應(yīng)是高壓電纜進線，低壓母線引出。變壓器室的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)采用敞開式。根據(jù)需要，附設(shè)式電力變壓器采用右邊出線、窄面推進的變壓器室。</p><p>　　2.變電所應(yīng)靠近負荷中心并且要盡量使進出線方便，同時也要考慮到擴建時更換大一級容量變壓器的可能，所以本文可確定變電所的位置在金工車間的北角，這樣便于變壓器的運行

45、、檢修和運輸，而且變壓器投入運行時線路損耗最小。</p><p>　　3.由于本廠年均溫度過高，變壓器應(yīng)放在室內(nèi)，整個主控制室和高壓配電室坐南朝北，這樣便于主控制室采光。10kV室內(nèi)變壓器的安裝，應(yīng)用附設(shè)式電力變壓器室布置，并采用窄面推進式布置。</p><p>　　4.主控制室內(nèi)裝設(shè)有低位配電屏，主變保護屏，中央信號，中央信號繼電器及電度表屏，主變保護控制屏，主變控制屏，中央信號布置在北

46、側(cè)，正對著值班人員。</p><p>　　5.進線方式應(yīng)是高壓電纜進線，低壓母線引出。變壓器室的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)采用敞開式。根據(jù)需要，附設(shè)式電力變壓器采用右邊出線、窄面推進的變壓器室。</p><p>　　6.電源變壓器及它的保護用的熔斷器，應(yīng)低式布置在母線兩端且在主控制器的東側(cè)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

47、<p>　　[1] 劉介才.工廠供電 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2] 鄒有明．供電技術(shù) [M] ．西安：煤炭工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[3] 何仰贊，溫增銀．電力系統(tǒng)分析 [M] ．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[4] 卓樂友．電氣工程電氣設(shè)計200例 [M] ．北京：中

48、國電力出版社，2005.</p><p>　　[5] 江文，許慧中．供配電技術(shù) [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[6] 雷振山等.中小型變壓器實用設(shè)計手冊[M] ．北京：中國水利水電出版社，2004.</p><p>　　[7] 談笑君等．變配電所及其安全運行 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p><

49、p>　　[8] 王子午．常用供配電設(shè)備選型手冊 [M] ．西安：煤炭工業(yè)出版社，1983.</p><p>　　[9] 孫過凱等．電力系統(tǒng)繼電保護原理 [M] ．北京：中國水利水電出版社，1991.</p><p>　　[10] Prabha Kunder.Power System Stability and Control [M] (影印版) ．北京：中國電力出版社，1999.