供配电设计.doc

1、供配电技术作业学院：电信学院学号：080411112姓名： 作业要求一、设计题目：某工厂供配电系统设计二、设计要求：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，按照安全、可靠、优质、经济的要求，确定变电所主变压器的台数、容量、类型，选择变电所主接线方案，进行电费计算，估算铸造车间进线线径。三、设计依据：该厂除铸造车间、电镀车间、锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷，低压动力设备均为三相，额定电压为 380V。电气照明为单相，额定电压为 220V。本厂的负荷统计资料如表 1 所示。按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条 10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的导

2、线型号为 LGJ-150，干线首段距离本厂约 10km，干线首段所装设高压断路器断流容量为 600MVA。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。四、气象条件：本厂所在地区的年最高气温为 38，年平均气温为 25，年最低气温为-10。五、电费制度：本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制缴纳电费，每月基本电费按主变压器容量计为 20元/kVA，动力电费为 0.3 元/kWh，照明电费为 0.5 元/kWh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门缴纳供电贴费：610kV

3、为 900 元/kVA。六、设计任务：1） 负荷计算和无功功率补偿（要求有计算过程，并列成表格形式，同时系数均需按 0.9 计算）2） 变电所主变压器台数、容量、类型的选择（要求采用一台主变、两台主变分别进行计算）3） 变电所主接线方案设计（要求画出主接线图，并说明其接线方式）4） 短路电流计算（要求列写完整的计算过程）5） 电费计算（清晰描述两部电费制，自行查找资料完成电费计算）6） 估算铸造车间进线导线线径（绝缘导线载流量与截面的倍数关系需用上网或电工手册查找）提示：根据设备容量计算出计算负荷，分别选择铝导线和铜导线计算线径。一般铜导线的安全载流量为 58A/mm 2，铝导线的安全载流量为

4、35A/mm 2。绝缘导线载流量估算歌诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七六折满载流。表 1 工厂负荷统计资料厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量/kW 需要系数 功率因数动力 400 0.4 0.701 铸造车间照明 8 0.9 1.0动力 200 0.2 0.602 锻压车间照明 8 0.9 1.0动力 300 0.3 0.63 金工车间照明 8 0.9 1.0动力 280 0.3 0.64 工具车间照明 8 0.9 1.0动力 180 0.5 0.75 电镀车间照明 8 0.9 1.0动力 150 0.

5、5 0.756 热处理车间照明 8 0.9 1.0动力 150 0.25 0.67 机修车间照明 3 0.9 1.0动力 80 0.6 078 锅炉房照明 2 0.9 1.0动力 10 0.3 0.89 仓库照明 2 0.9 1.0注意：根据所给条件独立完成设计要求的内容。书写工整，语言描述清晰。在四周内完成设计任务，由学习委员收齐，并按学号排好，请与 5 月 20 日交到教D219，即过程控制实验室。本设计可以打印，可以手写。成绩优良者必做选作题目。平时作业请一并交上。选作题目： 1、如何能够不破坏绝缘皮就能检测导线是否通电，详细说明其原理2、详细阐述一种防雷系统的算法（参考教材防雷系统一章

6、）一、负荷计算和无功功率（1）负荷计算采用需要系数法求计算负荷，主要的计算公式有：有功功率：Pc=Pe*Kd无功功率：Qc=Pc*tan视在功率：Sc=Pc 2+Qc2计算电流：Ic=Sc/3Un根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的 Pc、Qc、 Sc、Ic ，然后列出表格。 铸造车间动力部分: Pc=Pe*Kd=400*0.4=160kWQc=Pc*tan=160*1.02=163.2kvarSc=Pc2+Qc2=1602+163.22=228.5kVAIc=Sc/(3Un)=228.5/(3*0.38)=347.2A照明部分：Pc=Pe*Kd=8*0.9=7.2kWQc=Pc*tan=

7、0 锻压车间动力部分: Pc=Pe*Kd=200*0.2=40kWQc=Pc*tan=40*1.33=53.2kvarSc=Pc2+Qc2=402+53.22=66.6kVAIc=Sc/(3Un)=66.6/(3*0.38)=101.2A照明部分：Pc=Pe*Kd=8*0.9=7.2kWQc=Pc*tan=0 金工车间动力部分: Pc=Pe*Kd=300*0.3=90kWQc=Pc*tan=90*1.33=119.7kvarSc=Pc2+Qc2=902+119.72=149.8kVAIc=Sc/(3Un)=149.8/(3*0.38)=227.6A照明部分：Pc=Pe*Kd=8*0.9=7.2

8、kWQc=Pc*tan=0 工具车间动力部分: Pc=Pe*Kd=280*0.3=84kWQc=Pc*tan=84*1.33=111.7kvarSc=Pc2+Qc2=842+111.72=139.8kVAIc=Sc/(3Un)=139.8/(3*0.38)=212.4A照明部分：Pc=Pe*Kd=8*0.9=7.2kWQc=Pc*tan=0 电镀车间动力部分: Pc=Pe*Kd=180*0.5=90kWQc=Pc*tan=90*1.02=91.8kvarSc=Pc2+Qc2=902+91.82=128.6kVAIc=Sc/(3Un)=128.6/(3*0.38)=195.4A照明部分：Pc=P

9、e*Kd=8*0.9=7.2kWQc=Pc*tan=0 热处理车间动力部分: Pc=Pe*Kd=150*0.5=75kWQc=Pc*tan=75*0.88=66kvarSc=Pc2+Qc2=752+662=99.9kVAIc=Sc/(3Un)=99.9/(3*0.38)=151.8A照明部分：Pc=Pe*Kd=8*0.9=7.2kWQc=Pc*tan=0 机修车间动力部分：Pc=Pe*Kd=150*0.25=37.5kWQc=Pc*tan=37.5*1.33=49.9kvarSc=Pc2+Qc2=37.52+49.92=62.4kVAIc=Sc/(3Un)=62.4/(3*0.38)=94.8

10、A照明部分：Pc=Pe*Kd=3*0.9=2.7kWQc=Pc*tan=0 锅炉房动力部分: Pc=Pe*Kd=80*0.6=48kWQc=Pc*tan=48*1.02=49kvarSc=Pc2+Qc2=482+492=68.6kVAIc=Sc/(3Un)=68.6/(3*0.38)=104.2A照明部分：Pc=Pe*Kd=2*0.9=1.8kWQc=Pc*tan=0 仓库动力部分：Pc=Pe*Kd=10*0.3=3kWQc=Pc*tan=3*0.75=2.2kvarSc=Pc2+Qc2=32+2.22=3.7kVAIc=Sc/(3Un)=3.7/ (3*0.38)=5.6A照明部分：Pc=P

11、e*Kd=2*0.9=1.8kWQc=Pc*tan=0各用电车间负荷计算结果如下表：厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数tanPc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A动力400 0.4 0.70 1.02 160 163.2 228.5 347.21 铸造车间照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 动力200 0.2 0.60 1.33 40 53.2 66.6 101.22 锻压车间照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 动力300 0.3 0.6 1.33 90 119.7 149.8 227.63 金工车间照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 动力280 0.3

12、0.6 1.33 84 111.7 139.8 212.44 工具车间照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 动力180 0.5 0.7 1.02 90 91.8 128.6 195.45 电镀车间照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 动力150 0.5 0.75 0.88 75 66 99.9 151.86 热处理车间照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 动力150 0.25 0.6 1.33 37.5 49.9 62.4 94.87 机修车间照明3 0.9 1.0 0 2.7 0 动力80 0.6 0.7 1.02 48 49 68.6 104.28 锅炉房 照明2 0.9 1.0 0

13、 1.8 0 动力10 0.3 0.8 0.75 3 2.2 3.7 5.69仓库 照明2 0.9 1.0 0 1.8 0 全厂负荷计算:取 0.9，根据上表可算出:Pci=677kWQci=706.7kvar则全厂的计算负荷为：Pc= Pci=0.9*677=609.3kWQc= Qci=0.9*706.7=636kvarSc=609.32+6362=880.8kVAIc=880.8/(3*0.38)=1338.2A(二)无功功率补偿本设计中要求 0.9，而实际 =609.3/880.8=0.690.9，因此需要进行无功补偿。从何考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。Qc=609.3*(

14、 0.69- 0.9)=609.3*(1.05-0.48)=347.3kvar 取 Qc=360kvar则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：Sc=609.32+（636-360） 2=668.9kVA计算电流：Ic= 668.9/(3*0.38)=1016.3A变压器的功率损耗为：0.015 Sc=0.015*668.9=10.0kW0.06 Sc=0.06*668.9=40.1kvar变电所高压侧的计算负荷为：Pc=609.3+10.0=619.3kWQc=636-360+40.1=316.1kvarSc=619.32+316.12=681.1kVAIc=695.3/(3*0.38)=10

15、56.4A补偿后的功率因数为： =619.3/681.1=0.91 满足（大于 0.90）的要求。二、变电所主变压器台数和容量、类型的选择（1）方案选择原则1、当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2、接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。3、610KV 固定式配电装置的进线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。4、采用 610 KV 熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。5、由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。（2）变电所主变压器台数、容量、

16、类型的选择一台主变：考虑气象资料（年平均气温 25） ，则所选变压器的实际容量：SNT =（1-0.05）S c=(1-0.05)*880.8=836.8kVA再考虑到未来的发展，取 SNT=1000kVA。为了完全可靠，用 SC3 系列箱型干式变压器,型号为 SC31000/10。两台主变：每台变压器单独运行的容量 SNT应同时满足以下两个条件：a. 任一台变压器单独运行时，满足：S NT=（0.6 0.7）S Cb. 任一台变压器单独运行时，满足：S NTSC（+） 即满足全部一二级符合要求。带入数据可得：S NT=（0.6 0.7）S C=408.7 476.8kVA考虑气象资料（年平均

17、气温 25） ，则所选变压器的实际容量：SNT =（1-0.05）S c=0.95*500=475kVA再考虑到未来的发展，取 SNT=630kVA，因此选用两台 S9-630/10 型低损耗配电变压器。三、变电所主接线方案的选择方案：高、低压侧均采用单母线分段优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案：单母线分段带旁路优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案：高压采用单母线、低压单母线分段优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选方案。设计图如下图所示：四、短路电流计算确定基准值：