某工厂车间电气系统供电设计

XXXXXXXX大学课程设计

2011年12月4 日

XXXXXXX大学课程设计任务书

课程工厂供电课程设计

题目某机械厂车间电气系统供电设计

专业电气工程及其自动姓名XXX 学号XXXXXXXX

主要内容：

要求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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。

参考资料：

[1] 浣喜明、姚为正.电力工程基础. 北京：高等教育出版社，2004

[2] 黄俊.半导体变流技术.第二版.北京：机械工业出版社，1980

[3] 莫正康.电力系统继电保护技术[M].北京：机械工业出版社，1999

[4] 叶斌.电力电子应用技术及装置[M].北京：中国铁道出版社，1999

[5] 王维平.现代电力电子技术及其应用.南京.：东南大学出版社，2000

完成期限2011.11.28至2011.12.4

指导教师 XXXXXXX

专业负责人

2011年11 月23 日

目录

1设计要求 (1)

2 工厂负荷计算及无功补偿的计算 (1)

2.1工厂用电情况 (1)

2.2 负荷计算 (2)

2.3 无功功率补偿 (3)

3电气设备的选择和校验 (4)

3.1 10kV侧一次设备的选择校验 (4)

3.3 高低压母线的选择 (5)

4 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 (6)

4.1 10kV高压进线和引入电缆的选择 (6)

5 变电所继电保护的整定 (9)

5.1 变电所继电保护装置 (9)

6 降压变电所防雷与接地装置的设计 (11)

6.1变电所的防雷保护 (11)

6.2 变电所公共接地装置的设计 (12)

7 结论 (13)

参考文献 (14)

1设计要求

（1）要求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，确定变电所的位置和型式。

（2）确定变电所主变压器的台数、容量与类型。

（3）选择变电所主接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。

（6）确定防雷和接地装置。

（7）最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。

2 工厂负荷计算及无功补偿的计算

2.1工厂用电情况

2.1.1 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4600h，日最大负荷持续时间为6h。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。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。

2.1.2 供电电源情况

按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV 的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MV A。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为 1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。

2.1.3 气象资料

本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

2.1.4 地质水文资

本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。

表1.1 工厂负荷统计资料

2.2 负荷计算

2.2.1单组用电设备计算负荷的计算公式

a)有功计算负荷（单位为kW ）

30P =d K e P ， d K 为系数

b)无功计算负荷（单位为kvar ）

30Q = 30P tan ϕ

c)视在计算负荷（单位为kvA ）

30S =

ϕ

cos 30

P

d)计算电流（单位为A ）

30I 错误！未找到引用源。

N U 为用电设备的额定电压（单位为KV ）

2.2.2多组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为kW ）

错误！未找到引用源。30P =i p P K ⋅⋅∑∑30

式中i P ⋅∑30是所有设备组有功计算负荷错误！未找到引用源。之和，p K ⋅∑是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95

b)无功计算负荷（单位为kvar ）

30Q =i q Q K ⋅⋅∑∑30，

i Q ⋅∑30是所有设备无功30Q 之和；

q K ⋅∑是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97 c)视在计算负荷（单位为kV A ）

30S =230230

Q P +

错误！未找到引用源。

d)计算电流（单位为A ）

30I =

N

U S 330

2.3 无功功率补偿

无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

由表2.1可知，该厂380V 侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10kV 进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V 侧所需无功功率补偿容量：

C Q =30P (tan 1ϕ - tan 2ϕ)=810.8[tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) ] = 369.66 kvar

参照图2，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为84kvar ⨯5=420kvar 。

补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷'

30Q =