1、供用电工程技术课程设计说明书汽车修配厂加工车间低压配电系统及车间变电所设计学 院： 电气与信息工程学院 学生姓名： 李恒大 指导教师： 陈孟娜 职称 讲师 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本 1405 班 学 号： 1430120527 完成时间： 2017 年 5 月 摘 要本设计是汽车修配厂机加工车间的低压配电系统及车间变电所设计。设计首先进行了负荷计算，根据功率因数的要求在低压母线侧进行无功补偿，进而确定对主变器容量、台数，从经济和可靠性出发确定主接线方案。其次通过短路电流计算出最大运行方式和最小运行方式下的短路电流，确定导线型号及各种电气设备。最后根据本厂对继电保护要求，确
2、定相关的保护方案和二次回路方案。本设计使用需要系数法进行负荷计算，采用并联电容器在低压侧集中补偿。这种补偿方式运行维护方便、且经济效益比较好。根据汽车修配加工车间用电特点和需求，主接线方案采用了高压侧无母线、低压侧单母线分段的主接线方案。根据干式变压器与油浸变压器在经济和安装条件对比，选择两台 SC9-500/10 系列干式变压器。在仔细研究各负荷的实际数据，并严格按照国家规定，依照以上设计步骤设计本供电系统设计方案，以到达提高生产效益的目的。关键词：低压配电系统；负荷计算；无功补偿；短路计算；电气设备选择目 录1 绪论 -11.1 设计背景和意义 -11.2 设计内容 -12 负荷计算及无功
3、补偿 -22.1 负荷计算 -22.1.1 负荷计算的方法选择 -22.1.2 需用系数法 -22.1.3 负荷确定 -22.2 无功功率补偿 -32.3 无功补偿容量计算 -42.3.1 无功补偿方式选择 -42.3.2 无功补偿容量的确定 -42.3.3 补偿容量计算 -43 变电所主接线方案设计及变压器选择 -53.1 主变压器台数与容量选择 -53.1.1 主变压器台数的选取原则 -53.2 总配变电所的主接线 -64 短路电流的计算及一次设备的选择 -74.1 短路计算 -74.1.1 短路电流计算的目的 -74.1.2 路电流计算的规定 -74.1.3 短路电流计算 -74.2 一
4、次设备选择 -84.2.1 一次设备的选择原则 -84.2.2 按短路情况校验电器的稳定性 -84.2.3 一次设备选择与校验 -85 车间变电所高低压进出线选择 -125.1 高压进线选择 -125.2 低压出线选择 -136 车间配电线路设计 -146.1 车间配电线路接线方案 -146.2 动力配电箱的选择 -147 二次回路方案的选择及继电保护整定 -157.1 继电保护的目的 -157.2 继电保护 -157.2.1 过电流保护 -157.2.3 电流速断保护 -157.3 变压器保护 -157.3.1 车间变电所的各分厂变压器保护 -157.4 继电保护的选择与整定 -167.4.
5、1 继电保护的种类 -167.4.2 反时限过电流保护 -167.4.3 变电所低压侧的保护装置 -168 防雷与接地 -168.1 防雷概述 -168.2 防雷与接地 -178.2.1 防雷装置 -178.2.2 架空线路的防雷保护 -178.2.3 车间变电所的防雷保护和接地装置的设计 -178.2.4 电力系统的接地 -188.2.5 配电所公共接地装置的设计 -18设计总结 -19参考文献 -20附录一 车间变电所主接线图 -2111 绪论1.1 设计背景和意义工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。电能是现代工业生产的主要能源和动力。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但
6、是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可造成严重的后果。因此，如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备容量，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的
7、战略意义，工厂供电工作要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。根据该工厂的规模、负荷情况、供电条件、技术要求、自然条件，设计其总配变电所及配电系统。1.2 设计内容根据任务书的要求，本设计主要有以下内容：（1）车间的负荷计算及无功功率补偿；（2）变电所主变压器台数和容量、类型的选择；（3）变电所主接线方案的设计；（4）短路电流的计算，并进行一次设备的选择与校验；（5）选择车间变电所高低压进出线；（6）选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护；（7）防雷保护和接地装置的设计；22 负荷计算及无功补偿2.1 负荷计算2.1.1 负荷计算的方法及其适用范围电力负荷计
8、算方法包括:利用系数法、需要系数法、二项式系数法。我国一般使用需要系数法和二项式系数法，如表 2.1 负荷计算方法及适用范围。表 1 负荷计算的方法及其适用范围序号 计算方法 适用范围 需求系数法当用电设备台数较多、台设备容量相差不太悬殊时，一般用于干线、配电电所的负荷计算 二项式法当用电设备台数较少、的设备相差悬殊时，一般用于支干线和配电屏（箱）的负荷计算 所以本设计中用需要系数法计算机加工车间的负荷。2.1.2 需用系数法用电设备组的计算负荷，是指用电设备级从供电系统中取用的半小时最大负荷 ,设用电设备组的设备容量为 ，它指用电设备组所有设备 (不含备用设30PeP备)的额定容量之和。由于
9、用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不可能都同时满负荷，同时设备本身存在有功率损耗，因此，用电设备组的有功计算负荷应为：leELPKP30其中， 为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与K全部设备容量之比； 为设备的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率L与运行的设备容量之比： 为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输e出功率与取用功率之比； 为配电线的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。令 ， 称为需要系数。dLeKK/2.1.3 负荷确定根据利用需要系数法对汽车修配厂进行负荷计算，表 2 为汽车修配厂各车间负荷计算表。3表 2 汽
10、车修配工厂负荷计算表设备容量 计算负荷序号车间名称 供电回路代号KW P30/KW Q30/Kvar S30/KVA I30/ANO.1 供电回路 131.45 26.29 45.48 52.53 79.91NO.2 供电回路 89 62.3 0 62.3 94.77NO.3 供电回路 160.71 32.14 55.61 64.23 97.70加工一车间NO.4 供电回路 10 8 0 8 12.15NO.1 供电回路 155 46.5 54.4 71.57 108.73 NO.2 供电回路 120 36 42.1 55.39 84.16 1加工二车间NO.3 照明回路 10 8 0 8.0
11、0 12.15 NO.4 供电回路 160 64 65.3 91.43 138.92 NO.5 供电回路 140 56 57.1 79.98 121.51 NO.6 供电回路 180 72 73.4 102.82 156.22 2 铸造车间NO.7 照明回路 8 6.4 0 6.40 9.72 NO.8 供电回路 150 45 89.1 99.82 151.66 NO.9 供电回路 170 51 101 113.15 171.91 3 铆焊车间NO.10 照明回路 7 5.6 0 5.60 8.51 NO.11 供电回路 150 45 78 90.05 136.82 NO.12 供电回路 14
12、6 44 65 78.49 119.26 4 电修车间NO.13 照明回路 10 8 0 8.00 12.15 总计 1797.16 616.23 726.49 952.64 937.37 变压器低压侧总计算负荷 585.42 704.70 916.14 1393.58 2.2 无功功率补偿近年来，随着我国电力工业的不断发展，大范围的高压输电网络逐渐形成，同时对电网无功功率的要求也日益严格。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低电网损耗以及保证其安全运行所不可缺少的部分。电网无功功率不平衡将导致系统电压的巨大波动，严重时会导致用电设备的损坏，出现系统电压崩溃和稳定破坏事故。因此
13、无功功率对电力系统是十分重要的。无功功率补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷4释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。2.3 无功补偿容量计算2.3.1 无功补偿方式选择无功功率补偿的方法很多，采用电力电容器，或采用具有容性负荷的装置进行补偿。电力电容器作为补偿装置，具有安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小（每 kvar 功功率损耗约为 0.30.4%以下）等优点，是当前
14、国内外广泛采用的补偿方法。电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。串联补偿是把是容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。并联电容器的补偿方式分为高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿。低压集中补偿适于中小型工厂或车间变电所作低压侧基本无功功率的补偿，且运行维护较方便。因此本设计采用并联电容器在低压侧集中补偿。
15、2.3.2 无功补偿容量的确定本设计选择低压侧集中补偿的方法。在设计中希望无功补偿后功率因数不小于 0.9，在前面负荷计算中已经求出了每个车变的 和补偿前各车变cos 30P的平均功率因数 ，则在计算无功补偿容量选择低压集中补偿方式，同时采1cos用分组自动投切的电容器组补偿。2.3.3 补偿容量计算（1）补偿前的变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为 AKVS .1496.7042.582)1(30 主变压器容量选择条件为 ，因此未进行无功补偿时，主变压器3.STN容量应选容量为 630 kVA 的变压器两台。这时变电所低压侧的功率因数为3.0./.cos)2(（2）无功补偿容量按
16、规定，变电所高压侧的 cos 0.9，考虑到变压器本5身的无功功率损耗Q 远大于其有功功率损耗 P ，一般Q =(45)P ，T TTT因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于 0.90 ，这里取 cos =0.92 。要使低压侧功率因数由 063 提高到 092，低压侧需装设的并联电容器容量为 var31.45)92.arcostn639.0arcos(tn42.58 kQC 取 Q =480kvarc（3）补偿后变压器的容量和功率因数补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 AKVAKVS .1627.)4807.(42582)2(30 因此每台主变压器容量可改选为 50
17、0 kVA。比补偿前容量减少 130 kVA。变压器的功率损耗为 WQPTT .31.9601.)2(3 变电所高压侧的计算负荷为 AKVSKQW.50.8.594var26var37ar78422)1(30)1(30 无功功率补偿，工厂的功率因数为 91/9/cos)1(30)(SP这一功率因数满足要求。(4)无功补偿前后比较 AKVSTN .30.5.6. (5)补偿装置的选择本设计选用的并联电容器的型号为 CLMD 53 低压并联电容器，其技术参数如表 3 所示。表 3 CLMD 53 低压并联电容器主要技术数据产品型号额定电压/kV标称容量/ vark频率/ HZ组数 每组个数CLMD
18、 53 0.4 30 40 2 863 变电所主接线方案设计及变压器选择3.1 主变压器台数与容量选择3.1.1 主变压器台数的选取原则（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，当一台发生故障或检修时，另一台可以对负荷持续供电。对只有二级负荷的变电所也可以只采用一台变压器，但必须有备用电源。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而采用经济运行方式的变电所，也可考虑用两台变压器。（3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台以上变压器。3.1.2 主变压器的确定（一） 供电电源条件
19、:1) 电源由 10KV 总降压变电所采用电缆线路受电,电线路长 300m.线路阻抗为0.38 。km/2) 工厂总降压变电所 10KV 母线上的短路容量按 200MVA 计。3) 工厂总降压变电所 10KV 配电出线定时限过流保护装置的整定时间 top=2s。4) 要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于 0.9。（二）根据本厂属于三级负荷和前面视在功率的计算，再根据选择主变压器的原则，在安全可靠供电的情况下从经济角度考虑本设计中选择两台变压器给该车间进行供电。根据补偿后一次侧容量为 650.1 kVA,考虑百分之 15%的余量后总容量为 ,变压器容量AKVS.6741.50%)(30,因此选择其额定容量为 500KVA。TN2348)7.6(.3.2 总配变电所的主接线本设计是有两台变压器的小型变电所。根据本车间的情况，负荷量不大，可靠性要求较高，用 10KV 进线供电；根据上面的设计原则和要求设计方案如下图所示
