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1、内蒙古农业大学工程供电课程设计说明书学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化班 级：11级电气一班姓 名：刘南学 号：110512542指导老师：洪宝棣前言为使工厂供电工作很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的 需要，并做好节能工作，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后， 做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要 求：1、安全 在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求。3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、经济供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色 金属的消
2、耗量。此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既 照顾局部 的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。按照国家标 准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50059-9235110kV变电所 设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等的规定，工厂供电设计遵 循以下原则：1、遵守规程、执行政策；遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关 方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理；做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质 量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进电气产品。3、 近期为主、考虑发展；根据工作特
3、点、规模和发展规划，正确处理 近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电 条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。 工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发 展。目录1. 原始数据41.1设计任务41.2设计依据41.3本车间负荷性质52. 负荷计算以及变压器、补偿装置的选择52.1机加工车间一的负荷计算62.2车间总体负荷的计算75. 高、低压一次设备选择115.1. 选母线：115.2. 选低压侧QF： 115.3高压侧选QF： 115.4高压侧隔离开关：125.5电流互感器
4、：126. 高压侧继电保护选择及整定126.1差动保护126.2变压器的瓦斯保护13确定供电系统137. 心得体会及参考文献177.1心得体会177.2参考文献：17绪论变电所担负着从电力系统受电，经过变压然后配电的任务。车间变电所主要 用于负荷大而集中、设备布置比较稳定的大型生厂房内。车间变电所一般位于车 间的负荷中心，可以降低电能损耗和有色金属的消耗量，并能减少输电线路上的 电压损耗可以保证供电的质量。因此，对这种车间变电所的设计技术经济指标要 求比较高。车间变电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂里占有特殊重要的地位，因而设 计一个合理的变电所对于整个工厂供电的可靠、经济运行至关重要。本设计是
5、从 工程的角度出发，按照变电所设计的基本要求，综合地考虑各个方面的要素，对 供电系统进行了合理的布局，在满足各项技术要求的前提下，兼顾运行方便、维 护简单，尽可能地节省投资。一、原始数据1.1设计任务本车间承担机修厂机械修理的配件生产。1.2设计依据 机加工一车间用电设备明细表，见表1-1。 车间变电所配电范围。a. 一车间要求三路供电：113，3234为一路，1431为一路，照明 为一路（同二车间）。b. 车间变电所除为机加工一车间供电外，还要为机加工二车，铸造，铆 焊，电修等车间供电。c.其他个车间对参数和要求见表1-2。 表1一1机加工一车间用电设备明细表设备代号设备名称及型号台数单台容
6、量（千瓦）总容量（千瓦）备注1马鞍车床C630M110.12510.1252万能工具磨床M5M12.0752.0753普通车床C620117.6257.6254普通车床C620117.6257.6255普通车床C620117.6257.625表1 2机加工二，铸造，铆焊，电修等车间计算负荷表容量计算负荷备注I容量 I计算负荷注序 号车间名称（千瓦）P30（千 瓦）Q30（千乏）S30（千瓦）1机加工二车间N01供电回路15546.554.4N02供电回路1203642.12N03车间照明102铸造车间N01供电回路1606465.3N02供电回路1405657.12N03供电回路1807273
7、.44N04车间照明83铆焊车间N01供电回路1504583.1N02供电回路17051100.98N03车间照明74电修车间N01供电回路1504577.85N02供电回路146.243.85N03车间照明105小结1.3本车间负荷性质车间为三班工作制年最大负荷利用小时为4000小时。属于三级负荷。供电电源条件： 电源从35/10千伏厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长度为300米 工厂总降压变电所10kV母线上的短路容量按200MVA计。 供电系统短路数据见下图所示。 厂总降压变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为1.7秒。 要求车间变电所功率因数应在0.9以上。 当地最热月的平
8、均温度为25C。二、负荷计算以及变压器、补偿装置的选择在进行负荷计算时选用需用系数法，具体计算公式如下:Pca” （ KM 疽i=1 Q = K （K P tan 中） ca sidi N 2ii_J=S = J P 2+ Q 2ca 、 ca ca（i=1,2,3n）2.1机加工车间一的负荷计算根据机加工车间一的负荷性质，将一车间分为三路：113, 3234为一路， 1431为一路，照明电路为一路。通过分析机加工车间一的第一路属于小批生产的金属冷加工，查表2-1得它的需用系数为：Kd=0.3 Cos? =0.65tan? =1.17Pca1=Kd Pn=0.16*Pn=55.883（KW）Q
9、ca1=Pca1*tan? =65.383 （Kvar）其中：Pn=10.125+2.075+7.65*3+4.625*7+3.125+3.57+10+70=186.275（KW）S =.：P2 + Q2 =86 （KVA） cal v ca caI 1 = Sca/JUN 130.67 （A）通过分析机加工车间一的第二路属于小批热加工，查表2-1得：Kd=0.3Cos? =0.65tan? =1.17Pca2=Kd Pn=0.3*Pn=55.163（KW）Qca1=Pca1*tan? =64.54 （Kvar）其中 Pn=183.875（KW）S =甲2 + Q2 =84.9 （KVA） c
10、a2 ca2 ca2I 2=S 2/J3Un =129 （A）第三路Pca3 =10= Sca3I 3=10/ 项 *0.4）=14.434（A）通过以上的计算得到以下的负荷的汇总:序 号车间名称容量（千瓦）计算负荷备注P30（千 瓦）Q30（千乏）S30（千瓦）1机加工一车间N01供电回路N02供电回路85.96383.25529.80445.96951.56169.413N03车间照明102机加工二车间 N01供电回路 N02供电回路 N03车间照明1551201046.53654.442.123铸造车间N01供电回路N02供电回路N03供电回路N04车间照明160140180864567
11、265.357.1273.444铆焊车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1501707455183.1100.985电修车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明150146.2104543.8577.852.2车间总体负荷的计算车间名称有功功率Pn无功功率Qn视在功率Sca负荷电流In一车间134.80875.227154.377222.831二车间7477.216106.950154.374铸造车间180176.274251.938363.652铆焊车间92.7179.982202.452292.223电修车间88.96570.065113.243163.457根据附表2-2
12、查得车间的同时系数Ksi=0.9，则Pca=(Pn1+Pn4)*Ksi=570.473*0.9=513.426 KW Ica=741.088 AQca=(Qn1+Qn4)*Ksi=578.764*0.9=520.888 KVASca=731.389 KVar COS =Pca/Qca=0.702 tan =1.0142.3无功补偿的计算和变压器的选择(AP = 0.02SQ = 0.08“(AP = 0.015SAQt = 0.06S 赡Q = P (tan 中 一 tan 中)C ca12变压器的预选变压器低压侧：Pca=513.426 KW Qca=520.888 KVA Sca=731.
13、389KVar相关参数全部列举如下：额定容量：800KVA 高压：10KV 高压分接范围(%)：4*2.5低压：4KV连接组标号：Yyn0空载损耗：1.36KW负载损耗：9.4KW空载电流(%): 1.2 阻抗电压(%): 4.5 重量：器身一2050Kg油重-805Kg总重：3245Kg外形尺寸(mm)*高*宽：2445*800*2420无功补偿计算 Pt=AP0+APk (Sca/Sn) 2 =1.36+9.4* (731.389/800) 2 =9.2KWQt= Q 0+ Qk ( Sca/Sn ) 2 = ( I0 % /100 ) *Sn+ 哽 Sn100ScaST)2 =39.66
14、 KW，1.2*cm 4. 5731. 3892 =*800+ *800* (100100800 高压侧：P 高=Pca+Pt=513.426+9.21=522.636 KWQ 高=Qca+Qt=520.888+39.66=560.548 KVA实际需要变压器容量：St= ；P 2 + Q 2 =5 22. 63 62 + 5 60. 5482 =766.4 KVA 此时 功率因数：COS =P 高/St=522.636/766.4=0.682 =47.005。取补偿后要求达到的功率因数为COS? =0.92 =23.0740补偿无功：Qc=P 高(tan47.005-tan23.074) =
15、337.914KVar根据以上计算选择电力电容器：简明电工手册P579页BWM04-25-1选15台，每三台一组，共分5组 Qc*=25*15=375KVar考虑无功补偿后应选的变压器无功补偿后应选的变压器容量为：S= : Pca2+(Qca 一 Qc) 2=(513.4262 +(520.888 - 375)2=533.750考虑无功补偿后最终确定变压器：根据简明电工手册应选sz9型，额定容量为：630kvA (具体参数见P33 页)(4)变压器的校验：PT=AP0+APk(Sca )2 =1.12+7.7 X(533. 750 )2=6.647kwSN630Ik %QT=SN 100+ S
16、NUk %100Sca）2=630X 1.12 +630X 登 X( 533 750 )2100100630=27.41kvar考虑损耗后实际需要变压器容量：S 实= *(513.462 + 6. 647)2 +(520. 888 - 375 + 27. 41)2=548.186630kvAcos 中=PPT = 513.426+6.647 =0.9493.供电系统的选择S实548.186从原始资料我们知道车间为三级负荷，供电的可靠性要求并不是很高，且通 过负荷计算我们知道车间的总消耗功率并不是很高，初步估计了后决定使用一台 变压器来为车间供电，同时为了节省变电所建造的成本和简化总体的布线，所
17、以 在设计中我们首先考虑了线路一变压器组结线方式。线路一变压器组结线方式的优点是结线简单，使用设备少，基建投资省。缺 点是供电可靠性低，当主结线中任一设备（包括供电线路）发生故障或检修时， 全部负荷都将停电。但对于本设计来说线路一变压器组结线方式已经可以达到设 计的要求。线路一变压器组结线方式也按元件的不同组合分为：a进线为隔离开关；b 进线为跌落式保险；c进线为断路器。因为设计为车间为变电所，所以采用c方 式。供电系统短路图(a)(c)(b)图1.1线路一变压器组结线a一进线为隔离开关；b一进线为跌落式保险；c一进线为断路器4.短路电流电流计 算4.1各短路点的平均电压线路的平均电压Uav1
18、=10.5KvUav2=0.4Kv4.2各元件电抗计算电源的电抗：Xs=U2av1 /Sk=(10. 5)2.；200 =0.551Q线路 L 的电抗：Xl=0.2 X 0.4=0.08Q变压器的电抗;Xt=Uk% X 黑12 =4.5% X (以 5)2 103 =7.875 QSn6304.3各短路点总阻抗K1点短路：Xk1=Xs+XL=0.551+0.08=0.631 QK2点短路Xk2=(0.631+7.875)( 10.4：)2 =0.01234 Q4.4根据电抗值计算短路电流tI UavlI k=K1点短路_ =9.61 KAx.3Xk1*3*0.631ish l=2.55Ik1(
19、3)=2.55*9.61=24.51KAIsh1=1.52IK1(3) =1.52*9.61=14.61KAIca1=30.139ASeal 548. 116v3Uav1 3 * 10.5K2点短路时Ik2 =Uav2x/3Xk20.43 * 0. 01234=18.715 KAish2=1.84Ik2(3)=1.84*18.715=34.43565 KAIsh2=1.09Ik2(3) =1.09*18.715=20.3994 KAIca2=Sea23Uav2533.753 *0.4=770.42 A三、高、低压一次设备选择5.1.选母线：导体尺寸：63X8单条，平放：995矩形铝导线长期允许
20、载流量和肌肤效应系数Kf导线 尺寸单条双条三条平放竖放Kf平放竖放Kf平放竖放Kf63X899510821.03151116441.1190820751.252.选低压侧QF：选Dk21000型，见低压电器P440表2.41.1DK2系列低压真空智能型断路器主要技术特征型号额定工作 电压（Kv）额定工作电流（A）额定极限分断 能力（VA）额定短路运行分断能力（KA）1s短时耐受点（KA）380V660V380V660VDK2-1000380、 660100040304030405.3高压侧选QF：选SN10101,见供电技术P125型号额定电压额定电流额定开断断流容动稳定电热稳定kvA电流KA
21、量MVA流KA电 流(4S)KASW2-3535150024.8150063.424.8SN10-101010002950074295.4高压侧隔离开关:选GN610/60052,见发电厂电气部分P346 附表7隔离开关技术数据型号额定电压(KV)额定电流(KA)极限通过电流峰值(KA)热稳定电流(KA)4s5sGN6-10/1000-521060052205.5电流互感器:根据上述情况初步选用LFZJ1-3型电流互感器.具体参数如下:型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷准确级次(0.5)QLFZJ1-320200/50.50.50.8电压互感器选择:型号:JDJ-10具体参数如下:型
22、号额定电压(Kv)一次绕组1额定容量(VA)最大容量(VA)一次绕 组二次绕 组0.5JDJ-10100.180640四、高压侧继电保护选择及整定6.1差动保护变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流应躲过变压器的励磁涌流在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作 由于车间变电所是三级负荷，变压器容量为500MVA在选用保护时选电流限时 电流速断保护，而不采用差动保护。1 速断整定：Idz=KkXImax=1.3X 16.4844=21.429Ks= % X 16.4844/21.429 = 0.67 (1.52不能满足灵敏
23、度要求，可使用低压闭锁保护。过电流保护的整定：Idz =1.25 * 2 x 741.088 =2.18 KA0.85近后备保护的灵敏系数Km二x 16. 4844 / 2. 18 =6.548 22动作时限：t=0.5s6.2变压器的瓦斯保护瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种 基本的保护装置。按GB5006292规定，800KV-A及以上的一般油浸式变压器 和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管 上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装 应取
24、1%1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有2%4% 的倾斜度。当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入 气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛 有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通 信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛 地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器 时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器）， 同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这
25、称之为“重瓦斯动作”。如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上 油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发 出跳闸信号。确定供电系统方案1电流互感器6 低压照明回路负荷开美GIL 骼断器FL1S9-500/10C 6 )断路器OF电流互感器TAI刀开关QK 骼断器FUZ万能升降台铁床X-S2区 万能升降台铁床X6 3v 牛头刨床E6 6 S立式砂轮S 3 8 L 3 5 0 5T单梁吊车圆柱立式钻25010 摇臂钻Z 5 O 4 O 螺旅缤车Q119 普通车床血白己。普通车床CW6-11 口口 箱式加热电阻炉 井式回火电阻炉 立式钻Z 5
26、12 弓锯机G 7 2 插 B 5 O 3 2单柱立式车床匚5L0JT q鱼荷开QSi电流M期虽TAS9-5a0/10 ：炉茫髭OF电流ENETAI泳齿机r-3 B 万能升降.亏洗床x-一-卫K 万能升降.亏琵床X E 3 W 二头弱束 B E E = -*2 立式砂轮S 3 s L - - ?5T=集吊 +-圆拄立式击ElnolQ茫 挹言法宋15口4口策 抵强纹+_一夫口-3 甘适士-束比6 0J 口 W 泛车床cwi_ 沛式加弟里阻炉 井式回火电阻炉 立式也大Elnlcu -072ffi E 5 O 3 2兰柱立式羊去。510-|7肖 强铸套8139 至官知束E 1 口 1 口 卧式哉束I
27、- 6 8 普通车床C & 2 D T5K7 誉通七一床匚碰T*3 万能二_兵3宋m:m S-暮写宋C 6 3 o M五、心得体会及参考文献7.1心得体会通过这次的供配电课程设计，使我对供配电系统有了进一步的认识和了解， 让我们掌握了如何计算短路电流，如何选择高，低压开关设备并对其进行校验， 系统的负荷计算以及导线进出线截面的选择等方面的知识。通过这次的供配电设 计，也让我学习到了如何确定供电系统，如何设计供电系统以及如何根据原始资 料设计一个车间变电所的系统接线图等。通过Auto CAD的绘图，让我提高自身 的动手实践能力，也让我在绘图中加深了对所设计的系统有了进一步的了解和认 识。7.2参
28、考文献：主要参考资料1刘介才主编.工厂供电简明设计手册北京：机械工业出版社2. 刘介才主编.工厂供电设计指导北京：机械工业出版社3. 张华主编电类专业毕业设计指导北京：机械工业出版社4王荣藩编著工厂供电设计与指导天津：天津大学出版社Sd=200MVAFS4-10GNS 10/400RN2 10/0.5LGJ-10 300/5JDZ -1010 10000/100GN6-10/400LQJ 10 3000/5SN10-10IIGNS 10/100GN810/400GNg-10/20025/iOkV35/10kVSN10-1010/630LQJ-10 100/5RN2 10/0.5LQJ-10 300/5JIZ-10 10000/100GN6-10/100LQJ 10 3000/5SN10-10II*F24-10GNS 10/100商玉在生行8.附录变电所电路总体设计图高压侧继电保护电路高压侧继电保护展开图交疏回路直菠回路鲤电保护电路展开图
