供配电设计

工厂供电课程设计

课题：某机械制造厂降压变电所的电气设计

系别：工学院

专业：电气工程及其自动化

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指导教师：

目录

1. 设计题目................................................................................................................................. - 3 - 2．设计的具体任务与要求........................................................................................................ - 3 - 3. 设计依据................................................................................................................................. - 3 -

3.1工厂负荷情况................................................................................................................ - 3 -

3.2供电电源条件................................................................................................................ - 4 -

3.3电费制度........................................................................................................................ - 4 -

3.4 气象资料....................................................................................................................... - 4 -

4 设计时间.................................................................................................................................. - 4 -

5.负荷计算................................................................................................................................... - 4 -

5.1计算公式如下，............................................................................................................ - 4 -

5.2 无功功率补偿............................................................................................................... - 5 -

5.3 主变压器的选择........................................................................................................... - 6 -

6. 变电所位置和型式的选择..................................................................................................... - 7 -

7. 短路电流的计算..................................................................................................................... - 9 -

8. 电所的一次设备的选择校验................................................................................................. - 9 -

8.1对于高压设备器件的校验.......................................................................................... - 10 -

8.2主要设备的选择校验.................................................................................................. - 11 -

8.3 导线与电缆的选择与校验........................................................................................ - 12 -

9.小结 ........................................................................................................................................ - 12 -

10.参考文献：........................................................................................................................... - 12 -

1. 设计题目

Xxx机械制造厂降压变电所得设计。

2．设计的具体任务与要求

1 车间的负荷计算及无功补偿

2确定车间变电所的地址和形式

3确定车间变电所主变压器形式、容量而后数量及主接线方案

4短路计算，并选择一次设备

3. 设计依据

3.1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2500h，日最大负荷持续时间为5h。该厂除铸造车间、电镀车间、锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380v。电气照明及家用电器均属于单相，额定电压为220v。本厂的负荷统计资料如表1所示

3.2供电电源条件

本厂可由附近一条10Kv的公共电源干线取得工作电源。线距为1.5m；干线首端距离本厂5Km。干线首端装设的高压断路器断流容量为500MV A。次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1.7s。

3.3电费制度

与当地供电部门达成协议，每月基本电费按主变压器容量计为15元/KV A，动力电费为0.2元/kW.h,照明电费为0.5元/kW.h。工厂最大负荷时功率因数不低于0.9。

3.4 气象资料

年平均气温18.6℃，无霜期337天，年降雨量815.8毫米，年均日照时数2234小时。

4 设计时间

2010年12月

5.负荷计算

5.1计算公式如下，

有功计算负荷：P30=K d*P e

无功计算负荷：Q30=P30*tanφ

视在计算负荷：S30=√P c2+Q c2

计算电流：I c=S c/√3*U N

5.2 无功功率补偿

由于低压侧最大负荷时的功率因数低于电厂要求的0.9，故需采用无功功率补偿。考虑到变压器自身无功损耗远大于有功损耗，所以这里补偿后的功率因数取0.92。

已知补偿前cosφ1=0.66;

补偿后cosφ2=0. 92

低压侧需装设的并联电容器容量为：

Q30=P30(tanarccos0.66-tanarccos0.92)kvar

=457.6*0.712=325.811 kvar

取Q30=350 kvar

补偿后的变压器容量和功率因数：

S30（2）=√457.62+(507.62-350)2=483.986kvA

因此变压器容量可选为500kvA。

变压器的功率损耗为:

△P’=0.015 S

（30）2=0.015*483.986=7.3kw

△Q’=0.06 S（30）2=0.06*483.986=29kvA

变压器高压侧的计算负荷为

P30=P c+△P’=457.6+7.3=464.9kw

Q30’=( Q c- Q cc’)+△Q’=（507.62- 325.811）= 211kvar

S30=√P30’2+Q30’2=510.542

cosφ2’= P30/ S30=0.91

满足设计要求。

可见，补偿前车间变电所变压器容量应选700kvA，补偿后选500kvA即满足要求

5.3 主变压器的选择

根据工厂符合性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有以下两种方案：

5.3.1 装设单台主变压器

其额定容量Sn应满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即

Sn≥(1.15~1.4)S30=(587-714)kvA

于是可选择一台容量为800KV A的变压器，型号为S9-800/10型低损耗配电变压器，备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。

5.3.2装设两台主变压器

装有两台主变压器时，任一台变压器单独运行需满足总计算负荷的60%~70%的要求，即

Sn=(0.6~0.7)*S30=415.7406~485.0307kva

已知二级负荷的计算负荷∑S=338.934kva 没有一级负荷满足

Sn>∑S (2)=338.934kva

于是可选两台容量均为500KV A的变压器，具体型号为S9-500/10。备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。

对主变压器台数的选择方案，通过表5对比

从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于两台主变的方案，且大多数为三级负荷，二级负荷较少，因此决定采用装设一台主变的方案.

注：表5见下页

6. 变电所位置和型式的选择

1变电所的地址选择因该根据下列要求经技术，经济比较后确定。

(1)接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备搬运方便

(2)不因设在又剧烈震动或高温，多尘，腐蚀性气体，积水等的场所

(3)不应设在有，爆炸危险及相近的地方，并应设法远离

（4）其他不能设设的原因和地方

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，接近电源侧等方面，进出线方便、设备运输方便，应避免有剧振动或高温、有污染源、经常积水或漏水、易燃易爆等区域。可根据上述要求，经技术经济比较后确定最佳地点。

本设计中选择位置如下图标为A的圆圈位置所示：

2因为工厂主要是三级负载且考虑到经济因素，故选择单母线接线方式

单母线接线方式的优点：简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建。如下图所示

7. 短路电流的计算

基准电流 c

d d d d U S

U S I 33==

基准电压 d

c d d d S U I U X 2

3== 三相短路电流周期分量有效值 *∑*==X I I I I d d k k /)3()3(

三相短路容量的计算公式 *∑*∑==X S X I U S d d c k //3

绘制计算电路图：

图4-1 计算电路

确定基准值 设Sd=100MV A ，Ud=Uo ，即高压侧Ud1=10.5kV ,低压侧Ud2=0.4kV ，

则

100

1 5.5Sd

Id kA

=

=

=

2144.34Id kA

=

=

=

8. 电所的一次设备的选择校验

供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电 路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。

电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压、电流、频率（一般为50Hz）等的要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑其断流能力。

8.1对于高压设备器件的校验

8.1.1高压设备器件的校验项目

表5-1 高压设备器件的校验项目

8.2主要设备的选择校验

8.2.1电流互感器LZZJ-10和高压熔断器RN2-10的选择和校验

电流互感器额定电压，一次电流，二次电流（一般为5A），准确级等进行选择，并应校验其短路动稳态和和热稳态

8.2.2 其他项目的校验

真空断路器 ZN28A-12/630-20，1000-20、电压互感器JDZ-12、

隔离开关GN30-10/630-20

8.3 导线与电缆的选择与校验

导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。 母线的选择：按发热条件来选择，即满足母线容许载流量I ﹥Ic(计算电流)，即选择TMY-3(50×5).

10kV 的架空线的截面选择：

32

min / 2.210/8730.97A A I C mm ∞≥==?=

厂区不大,线路很短,线路末端短路电流与始端电流相差不大,因此以10KV 母线上短路时的短路电流进行校验，电力电缆截面选择：

322

min / 2.21018.8435A A I C mm mm ∞≥==?=≤

9.小结

本次供电工程课程设计，可以说是对我们所学理论知识整体的综合性运用，

设计的内容贯穿课本各章节始终，对我们从整体上把握供电工程学科有了很高的要求。

10.参考文献：

刘介才. 《工厂供电》（第三版），北京 .工业出版社 1998 刘介才.《工厂供电设计指导》（第一版），北京. 机械出版社 2003