《企业供电系统》课程设计

科信学院

课程设计说明书

（2014 /2015学年第一学期）

课程名称 ： 《企业供电系统》课程设计

&

题 目 ：某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计 专业班级 ： 11级自动化2班

学生姓名 ： 马凯 学 号： 7 指导教师 ： 苗敬利 王立国 设计周数 ： 1周

设计成绩 ：

—

2015 年 1 月4日

一、原始数据及主要任务

1、工厂负荷情况：

本工厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大负荷利用小时数为2500小时，日最大负荷持续时间为6小时。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所示。

设备容量KW 车间名称 1000工具车间 加工车间 》 $车变代号 需要系数Kd 功率因数cosα —锻压车间 B1 200 1800 200 》 供应车间 焊接车间 B2 1200 100 B3 % 修理车间 ? 机加车间 B4 装配车间 仓库 400 300 \\ 100 锅炉房 B5 , 320 80 水泵房 序号 车间名称 设备容量KW 需要系数Kd 功率因数cos

1 2 3 ，空压车间 模具车间 500 （ 560 溶质车间 磨抛车间 4 600 400 》 5

锅炉房 2000 2、供电电源情况

本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。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500MVA。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。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。 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。 4、根据课题的原始资料

}

①确定负荷等级

②拟定高低压供配电系统 ③正确建立负荷统计计算表 ④变压器台数、容量、型号选择 ⑤设计变电所主接线图

⑥计算短路电流以及主要高压设备器件的选择及校验 ⑦CAD绘制供配电体统图 ⑧写一份完整的设计说明书

二、

：

三、

技术要求

（1）符合供配电系统设计规范要求；功率因数>；电压损失<5%； （2）满足煤矿对供电的要求；

四、确定负荷等级

1、负荷分级及供电要求

电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失及影响的程度分为一级、二级、三级负荷。于正常电源的发电机组，供电网络中于正常的专用馈电线路，以及蓄电池和干电池可作为应急电源。二级负荷的供电系统，应由两线路供电。必要时采用不间断电源（UPS） 2.、一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或将在政治上，经济上造成重大损失者；或中断将影响有重大政治经济意义的用电单位的正常工作者。 就电机制造厂供配电这一块来讲，现没有一级用电负荷。

￥

3、二级负荷

二级负荷为中断供电将在政治上，经济上产生较大损失的负荷，如主要设备损坏，大量产品报废等；或中断供电将影响重要的用电单位正常的工作负荷，如交通枢纽、通信枢纽等；或中断供电将造成秩序混乱的负荷等。 在本次毕业设计中：电机制造厂现有的二级负荷有：铸造车间、电镀车间和锅炉房。 4、 三级负荷

三级负荷为不属于前两级负荷者。对供电无特殊要求。 电机制造厂除了前面罗列的二级负荷外，全为三级负荷。

四、负荷统计计算表

表1

~ 需要系数Kd 功率因数cos' tg' 计算负荷 Qjs/KVAPjs/KW R Sjs/KVA 车变代号 车间名设备容称 量KW

; 1000 300 399 500 锻压车间 工具车… 200 B1 间 补偿容 60 360k·var 量 ] 小计 加工车1200 360 $ 1800 间 供应车间 B2 ￥- 1260 1680 40 200 ·var 补偿容量 ￥ 1162 小计 焊接车2000 1300— 1200 间 修理车100 间 B3 补偿容 360 800 ; 25 800 616k·var 量 · 小计 机加车1300 385 | 400 B4 间 装配车300 340 175 ）

间 / 105 100 仓库 补偿容30 ·var 量 — 800 475 小计 ( 锅炉房 320 224 （ 75 水泵房 *80 60 45 补偿容 ·var 量 ￥ B5 小计 表2

|400 284 设备容需要系数Kd 量KW 功率因数cos' tg' 计算负荷 Qjs/KVAPjs/KW R , 序号 车间名称 Sjs/KVA ) 空压车500 350 间 模具车-1 2 595 560 间 溶质车 476 357 （ 357 3 间 磨抛车4 间 600 480 > 400 384 & 5 锅炉房 2000 1500 1125 1875

补偿容 ·var 量 】 小计

4060 31 全厂的同期系数为：K=，则全厂的计算负荷为 P30=×∑P30=×5958kw= Q30=×∑Q30=×=·var

22=·A Q30S30=P30I30=

S303UN

=

五、无功功率补偿

[

由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：S30=·A

P30这时低压侧的功率因数为：cos='=，为使高压侧的功率因数，则低压侧补偿后的功

S30'率因数应高于，取cos0.95 。要使低压侧的功率因数由提高到，则低压侧需装设的并联电容器容量为：

'QC=Q30(tan1- tan2)=×[tan - tan ] =·var

取:QC=3000kvar则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：

'2'2S30P30Q30=·A

计算电流I'30'S303UN=

变压器的功率损耗为：

△Pt≈S30’=

|

△Qt≈S30’=kvar

变电所高压侧的计算负荷为： P30’=+=

Q30’=（）kvar+kvar=kvar

'2'2S30P30Q30=·A

I'30'S303UN=

'P30补偿后的功率因数为：cos='=满足（大于）的要求。

S30六、高低压供配电系统

)

为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条

件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。

根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。 （一）高压线路导线的选择

架空进线后接铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢铠护套电力电缆BLV-95。 （二）低压线路导线的选择

由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统；从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用LGJ-185型钢芯铝线电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件： 1) 相线截面的选择以满足发热条件即，IalI30；

2) 中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足A00.5A； 3)

4)

、

保护线（PE线）的截面选择

一、 A35mm时，APE0.5A； 二、 A16mm时，APEA

22

三、 16mmA35mm时，APE16mm2

5) 保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。 另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BV型号。

22七、变压器台数、容量、型号选择

—

（一）主变压器台数的选择

变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。 （二）变电所主变压器容量的选择

每台变压器的容量SNT应同时满足以下两个条件：

1、暗备用条件：任一台变压器单独运行时，宜满足：SNT(0.6~0.7)S30

2、明备用条件：任一台变压器单独运行时，应满足：SNTS30(III)，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：

SNT=（~）×kVA=（~）kVA。

考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取SNT=5000kVA 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9系列10kv配电变压器。 （三）。

（四）

型号的选择

S9-5/10 ，其主要技术指标如下表所示：

阻抗额定—轨距~联结 电 压 组 合 空载负载空载电压 （外形尺寸（mm） mm 容量(kVA) 组标 损耗 损耗 电流 号 (kW) (kW) (%) (%) 高压分 重量（kg） ） 型号 器 油身重 重 重 总， 高压 接 (kV) 范围 (%) 低压 (kV) & 宽 高 长 406 ±S9-5/10 5 5 10 < ] 78450 0 0850 ×400 Yyno 4 43 50 125

%

八、变电所主接线图

装设两台主变压器的主接线方案，如下图所示：

九、短路电流的计算

本厂的供电系统简图如下图所示。采用两路电源供线，一路为距本厂8km的馈电变电站经LGJ-150架空线（系统按∞电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为

500MVA；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和

低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

图（一）

下面采用标么制法进行短路电流计算。

￥

（一）确定基准值：

取Sd100MVA，Uc110.5kV，Uc20.4kV 则：Id1Sd100MVA5.500kA 3Uc1310.5kVSd100MVA144.000kA 3Uc230.4kVId2（二）计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：

*1) 电力系统的电抗标么值： X1100MVA0.200

500MVA100MVA2.5387

(10.5kV)2*0.35(/km)8km2) 架空线路的电抗标么值：X23）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得Uk%6，因此：

】

*X* X346100MVA3.000

1002000kVA短路等效电路图如图（二）所示:

图（二）

计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 1) 总电抗标么值：X(k1)X1X20.2002.53872.7387

(3)2) 三相短路电流周期分量有效值： Ik1*Id1X(k1)5.50kA2.008kA

2.7387(3)3) 其他三相短路电流：IIk(3)12.008kA

~

(3)(3) ish2.552.008kA5.120kA Ish1.512.008kA3.032kA

(3)4) 三相短路容量：Sk1SdX(k1)100MVA36.514MVA

2.7387 计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

1) 总电抗标么值：X(k2)X1X2(X3||X4)0.2002.73873/24.4387

(3)2) 三相短路电流周期分量有效值：Ik2*Id2X(k2)144kA32.442kA

4.4387(3)(3)3) 其他三相短路电流：I Ik232.442kA(3)(3) ish1.8432.442kA59.693kA Ish1.0932.442kA35.362kA

(3)4) 三相短路容量：Sk2SdX(k2)100MVA22.529MVA

4.4387十、

%

十一、

主要高压设备器件的选择与校验

（一）变电所高压侧一次设备的选择

根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用JYN2-10（Z）型户内移开式交流金属封闭开关设备。此高压开关柜的型号：JYN2-10/4ZTTA（说明：4：一次方案号；Z：真空断路器；T：弹簧操动；TA ：干热带）。其内部高压一次设备根据本厂需求选取： 高压断路器： ZN2-10/600 高压熔断器：RN1-10/150 电流互感器：LQJ-10/5 电压互感器：JDZJ-10 高压隔离开关：GN6-10/200

（二）变电所高压侧一次设备的校验

校验项目 ！ 电流 A 动稳定电流 kA 热稳定电流 4s 断流能力 kA 电压 kV 装设点条件 数据 参数 ￥ NI N ish Ish I(3)2tima I(3)k U； 5.120 3.032 2.0082416 2.008 一次设备型号规格 。额定参数 高压断路器 ZN2-10/600 高压熔断器 RN1-10/150 电流互感器LQJ-10-200/5 电压互感器 JDZJ-10 高压隔离开关GN6-10/200 UN.e IN.e imax Imax I2tt Ioc 10 600 30 — 11.624538 — 10 150 — — 12 10 200/5 22520.263. — (900.2)21324— — 1010.1//333 10 — — — 200 — 1024100 — 由上表知高压侧所选一次设备的额定电压、额定电流、动稳定、热稳定均满足要求

十二、心得

通过本次课程设计，把所学理论知识和生产实际很好的联系起来,真正做到了学以致用，不同的企业对供电系统的设计要求不同，但不同的供电系统的设计流程却基本一致，即有一套成熟的设计理论。当然设计过程中可以创新，但是对于工程设计，如果新方案没有得到充分地论证、实践，最好还是选择成熟的设计的方案，不要一味地追求标新立异，增加设计风险，甚至酿出事故。当然任何事情都不是绝对的，具体问题具体分析。

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