1、东北石油大学课程设计2014年11月23日课程工厂供电课程设计题目低压配电系统的工厂供电课程设计院系电气信息工程学院电气工程系专业班级学生姓名学生学号指导教师东北石油大学课程设计任务书课程工厂供电课程设计题目低压配电系统的工厂供电课程设计专业电气工程及其自动化姓名学号主要内容将对目前供配电问题进行探讨，做好供配电对保证建筑设施正常运行至关重要。首先，对工厂用电设备进行负荷计算，并对工厂进行无功补偿，使功率因数达到09。对整个工厂进行电气概预算，得到整个工厂设计所需的费用，继而得到主接线图。其次，对每个短路点进行短路计算，通过计算出的电流值对设备进行选择，并对所选出的设备进行校验。然后，对工厂线
2、路、变压器等设备进行防雷保护设计。参考资料1邓晓峰刍议电厂低压配电系统的安全性问题J科技创业家，2013，4（7）74752容浩中、低压配电系统中性点接地方式J建筑电气，2012，42（2）19253何萍，安克英提高低压配电系统的供电可靠性措施J内蒙古石油化工，2012，22（21）；23264晁景对工程电气低压配电系统设计的分析J企业导报，2012，13（10）10，12145何仰赞，温增银电力系统分析M武汉华中科技大学出版社，2004完成期限20141117至20141123指导教师专业负责人2014年11月14日工厂供电课程设计（报告）目录1设计要求12工厂负荷计算及配电系统的确定121
3、设计条件122工厂负荷计算和无功补偿计算3221采用需要系数法对车间用电设备进行负荷计算43无功功率补偿531低压母线计算负荷532无功功率补偿633计算变电所变压器一次侧计算负荷64确定车间变电所变压器形式、容量和数量及主结线方案641根据负荷性质和电源情况选择变压器台数和容量642主接线方案的技术经济比较743车间进线架空线的选择744低压配电系统主接线图（见附录1）75短路计算751短路电流计算752计算各元器件基准电抗标幺值853计算K1点和K2点短路电流86选择车间变电所其他设备及校验961选择母线截面积9611对母线作热稳定校验962进线电缆热稳定校验1063车间变电所高压电气设备
4、的选择1064车间低压侧电气设备的选择117防雷与接地1171防雷措施1272确定工厂公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢128结论12参考文献14附录1低压配电系统主接线图14工厂供电课程设计（报告）11设计要求1由总降压变电所的配出电压和用电设备的电压要求，参考国际规定的标准电压等级确定车间变电所的电压级别。2计算负荷采用需用的系数法，计算出单台设备支线、用电设备组干线和车间变电所低压母线和进线的计算负荷。3由计算负荷结果，确定补偿方式，计算出补偿容量，选择电容器个数和电容柜个数。4按对负荷可靠性要求，确定车间变电所电气主接线。5按车间变电所低压母线的计算负荷，确定变电器的容量和台数。6导
5、线截面积的选择，支线和干线按发热条件选择，进线电缆按经济电缆密度选择，按允许发热，电压损耗进行校验。7短路电流计算，绘制计算电路和等值电路图，确定短路点，计算出各短路点短路电流值及短路容量。8车间变电所低压母线按发热条件选择，按短路的热合力校验。9按国家规定的标准符号和图符，用CAD画出车间变电所的电气主接线图、车间配电系统和配电平面图。2工厂负荷计算及配电系统的确定21设计条件1机加车间符合全部为三级负荷，对供电可靠性要求不高。2本次设计的机车间平面布置如图21所示。工厂供电课程设计（报告）2图21工厂机车间平面布置图3车间电气设备明细表如下表所示21。表21车间电气设备各细表设备代号设备名
6、称设备容量/KW台数/台启动倍数功率因数13普通车床76360814内圆磨床725160835，16砂轮机152650826平面磨床761608279牛头刨床43608211，12普通车床6125260811315普通车床463608117，18单臂龙门刨床67822508119龙门刨床66812508120，21普通车床101252608122立式钻床46251608023立式车床801308024摇臂钻床85155082101112141315165678917181234262728293031323334192122242023低压配电室变压器室高压室车间变电所工厂供电课程设计（报告）
7、32629镗床984550653034插床456084机加车间转供负荷名细表如下表所示。表22车间电气设备各细表转供荷名称计算负荷转供距离P30KWQ30KVARSKVA）I30ACOS金工车间回路1302036549083250回路23034453689066回路34044595903067合计1009840213071汽车修理车间回路13025391593077100回路22225333506067回路33036469712065合计8286119181069备品车间回路1283041623068150回路21925314477060回路33540532808066合计8295125189
8、061锅炉房回路12330378574065200回路21720262399045回路315303355096057合计5580971147510照明回路（3相）回路11701725810200回路21201218210回路31601624310合计450456841022工厂负荷计算和无功补偿计算根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。注意，用电设备的总容量PE值不含备用设备容量。工厂供电课程设计（报告）4221采用需要系数法对车间用电设备进行负荷计算1各支线负荷计算及导线截面积选择序号1设备单位容量76KW，效率088，启动倍数
9、KST6由于是低压工厂供电，所以变压器一次侧电压10KV，二次侧电压为04KV。计算电流AUPINE416880810380367COS330启动电流AIKSTIST297416630选支线截面积。按允许载流量选择，根据IALI30，查工厂供电附录表193，根据实际环境温度，选3根单芯塑料导线穿钢管SC15MM埋地敷设。当截面积A25MM2，25O时，IAL18AI30164A，选择结果为BLV32518ASC15MM钢管管径。以设备序号23为例说明计算过程序号23设备单位容量80KW，效率086，启动倍数KST3由于是低压工厂供电，所以变压器一次侧电压10KV，二次侧电压为04KV。计算电流
10、AUPINE67176860800380380COS330表23各支线负荷、导线截面积选择结果设备代号设备名称设备容量/KW计算电流启动电流功率因数允许载流量13普通车床761640497225184内圆磨床7251490490625185，16砂轮机15330419525186平面磨床7616504896251879牛头刨床4850451251811，12普通车床61251290477425181315普通车床46958045748251817，18单臂龙门刨床678148020436979517019龙门刨床668146304364259517020，21普通车床1012521580412
11、94842422立式钻床4625976045856251823立式车床801766704530251824摇臂钻床8517960499552518工厂供电课程设计（报告）52629镗床9827030414646525183034插床487304523825182干线负荷计算及截面积选择机加车间用电设备从低压配电屏引出三个回路WL1、WL2、WL3负荷计算结果和各回路所接配电箱及用电设备如下表表24电源屏三回路计算负荷电源屏引出回路号计算负荷配电箱P30Q30WL116322137DYXR型多用途配电箱WL26094802DYXR型多用途配电箱WL32414321DYXR型多用途配电箱3车间的转
12、供负荷计算结果如下表表25车间的转供负荷计算结果转供负荷名称车间回路号计算负荷金工车间WL4P30Q30S30I30COS汽车修理车间WL5100981402127090备品车间WL6828611881805088锅炉房WL7829512551907087照明回路（三相）WL8558097114750853无功功率补偿31低压母线计算负荷低压母线的计算负荷为各回路干线负荷之和，应计及同时系数（或称为参差系数或称为综合系数）。PM30KP8130IP09（163260942414100828255454176KWQM30KP8130IQ095（213780232198869580046728KV
13、ARMS30KVA6962628467641722MI30/69626038395216ACOSPM30/QM3041736/62669067工厂供电课程设计（报告）6由于车间负荷功率因数小于092，因此应在变压器低压母线上进行集中无功补偿。集中补偿便于维护和管理，采用电力电容器进行补偿。32无功功率补偿补偿容量的确定QCP20（TAN1TAN2）4176110426284KVAR补偿后变电所变压器一次侧计算负荷64173030MMPPKVAR30MQQM30QC4672830016728KVAR30MS44956KVACOS564496417093092故满足要求33计算变电所变压器一次侧计
14、算负荷1估算变压器功率损耗VAR972656449060060,39556449012001203030KSQKWSPMTMT2估算进线负荷KWPPPMM9942264173953030301VAR2519428167972630301KQQQMTAUSIKVAQPSN8726103464653,4646513012301230130130190804646599422COS,8367140346465301301AI4确定车间变电所变压器形式、容量和数量及主结线方案41根据负荷性质和电源情况选择变压器台数和容量有下列两种方案A装设一台主变压器型号为S9型，而容量根据式30SSTN，TNS为主
15、变压器容量，30S为总的计算负荷。选TNS500VA30S46546KVA，查表5即选一台S9500/10/04YYN0型低损耗配电变压器。B装设两台变压器型号为S9型，而每台变压器容量根据式（41）、（42）选工厂供电课程设计（报告）7择，即7060TNS46546KVA（27933258）KVA41）一台工作时STTNS3258KVA（42）故要选择容量为400MVA的变压器因此选两台S9400/10/04YYN0型低损耗配电变压器。技术数据如下表表41型电力变压器技术数据型号额定容量SN空载损耗OPKW负载损耗KPKW空载电源OI短路阻抗KU连接组别标号参考价元/台S9500500096
16、51104YYN081100S94004000843104YYN05330042主接线方案的技术经济比较装设一台主变压器的方案能满足供电安全性的要求，供电的可靠性能基本满足。一台主变压器电压损耗较大，灵活性小，留有扩建的余地较小。装设两台主变压器的方案既能满足供电安全性的要求也能基本满足供电可靠性的要求。装设两台主变压器电压损耗较小灵活性较好，扩建适应性好。但是选择一台主变压器加上连接变压器的断路器及隔离开关和维护的费用远远的比装设两台变压器低许多，因此选择一台主变压器较为经济。43车间进线架空线的选择根据设计任务要求选择总降压变电所到车间变电所的进线为架空线，按发热条件选择截面积。已知I30
17、12687A，查工厂供电附录表16选择LJ10铝绞线，25屋外载流量为75A，故满足要求。44低压配电系统主接线图（见附录1）5短路计算51短路电流计算短路电流计算目的是为了选择和校验车间变电所高、低压电气设备及提供继电保护整定计算所需要的技术数据。因此应计算在最大运行方式下和最小运行方工厂供电课程设计（报告）8式下的短路电流值。计算电路图51所示图51计算电路等值电路如图52所示图52等值电路52计算各元器件基准电抗标幺值选区基准容量SD100MVA，基准电压UD1105KV，UD204KV基准电流；KAIKAUSIDDDD3144403/100,555103/1003/211电源内阻290
18、350100,50200100MAXMIN2MINMAX2KDKDSSXSSX线路；87070510100516402121DDWLUSLRR439505101005132302221DDWLUSLXX变压器85001010010041003NTDKTSSUX53计算K1点和K2点短路电流7295043950290MAXMIN1WLSKXXX870701WLKRR28091,13591MAX1212MAX12MIN121MIN1KKKKKKXRZXRZ93598MAX1MAX2TKKXXX72958MIN1MIN2TKKXXXKAZIIKAZIIKDKKDK29442809155,842413
19、59155MAX11MIN1MIN11MAX1500MVAK1K2LGJ50,15KM10KVS950004KV231系统XSK1K2XLXT工厂供电课程设计（报告）993598MAX1MAX2TKKXXX72958MIN1MIN2TKKXXXKAZIIKAZIIKDKKDK29442809155,84241359155MAX11MIN1MIN11MAX1KAXIIKAXIIKDKKDK1416939583144,5316729583144MAX22MIN2MIN22MAX2高压冲击系数81SHK，则KAIKIKSHSH351284245522MAX1低压冲击系数61SHK，则KAIKIKSH
20、SH363753162622MAX2短路容量为MVAZSSKDK048813591100MIN1MAX1MVAZSSKDK461172958100MIN2MAX2短路电流计算结果如表51所示图51短路电流计算结果短路点运行方式K1K2最大运行方式短路电流（KA）48421653最小运行方式短路电流（KA）42941614冲击电流（KA）12323736最大短路容量（MVA）880411466选择车间变电所其他设备及校验61选择母线截面积车间低压母线，可以选择LMY型矩形铝母线，按经济电流密度选择。一直母线计算电流AIM879930，根据年最大负荷小时数HT5500MAX，差的经济电流密度，54
21、1ECJ，因此经济截面积为35519541/8799/30ECMJIAECMM2。查表17选LMY型硬铝母线6310。在环境温度为35时竖放952ALIA，平放减少8，84875920952ALIA。可见，母线允许载流量大于母线计算电流879930MI。611对母线作热稳定校验假想时间为512031OCOPKTTT（S），则热效应允许最小截面积为工厂供电课程设计（报告）107123287/10531651/10333CITATEQ（MM2）式中C热稳定系数。查表7得铝母线热稳定系数C87因为实选母线截面积6301063AMM271232TAMM2,所以热稳定合格。612对母线作动稳定校验母线采
22、用平行放置，根据低压配电屏结构尺寸确定A025M，L09M。计算应力为；A025B01H0008MPAHBLALISHC8756/00801010901025090363736/10103272272MPAAC701硬铝母线合格62进线电缆热稳定校验2333MIN761424113710531610MMTCIAK经查表10KV交联聚乙烯绝缘电缆热稳定系数为137铜线。按热稳定要求重选交联聚乙烯电缆YJL22100001503,允许载流量347AAIAIAL8726347301电缆不作动稳定校验。63车间变电所高压电气设备的选择车间变电所变压器进线侧计算数据如表61所示。表62车间变电所变压器进
23、线侧计算数据计算数据真空断路器ZN12405高压熔断器KVUNW10KVUN10KVUN1030AI2687AIN400AIN05KAIK484KAI173KAI100MVASK8804MVAS150MVAS500KAISH1235MAXKAI22MAXKAI160EQTI23045TTI2302选择避雷器FS10或FZ10，如表62所示表62普通阀型避雷器技术数据型号额定电压（KV）灭弧电压（KV）工频放电电压冲击放电电压冲击残压（KV）工厂供电课程设计（报告）11不小于不大于FS不大于FZ不大于PSFUFS101012263150453KA5KA50KA10KA15504550选择电压互感
24、器JSJW10/01/01/3高压电流互感器选择查表511选LAJ10或LQJ1064车间低压侧电气设备的选择低压侧计算数据如表63所示表63车间低压侧计算数据NWUV38030MIA7998KIKA1653KSMVA1146MAXIKA3736EQTI2KA2S94095153162各低压干线低压断路器及低压刀开关的选择如表64所示表64车间低压干线断路器及低压刀开关选择表车间回路号计算电流A低压断路器型号低压刀开关型号WL14024DW15200HR5100WL21509DW15400HR5400WL36102DW15200HR5200WL42127DW15400HR5400WL51805
25、DW15400HR5400WL61907DW15200HR5200WL71475DW15400HR5400WL8684DW15200HR51007防雷与接地工厂供电课程设计（报告）1271防雷措施（1）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均
26、装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带8MM的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10MM的镀锌圆钢。72确定工厂公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢（1）确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件IEV/250RE，10RE式中IE的计算为
27、AICIE334350/4356060故210334/350REAV综上可知，此配电所总的接地电阻应为10RE。（2）接地装置初步方案现初步考虑围绕工厂建筑四周，距工厂23M，打入一圈直径50MM、长25M的钢管接地体，每隔5M打入一根，管间用404MM2的扁钢焊接。（3）计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的M100则单根钢管接地电阻4052/1001REMM8结论工厂供电课程设计（报告）13查工厂常用电气设备手册，低压配电屏选择GCK3GCLS型低压抽出式开关柜，作为发电厂变电所三相交流50HZ，380V，额定电流为3150A及以下低压配电系统。选择变电所位置要从安全运行角度出发，达到较好
28、技术经济性能，经过技术经济比较后确定。一般满足接近中心负荷，进出线方便、接近电源侧的议案球。本车间变电所已确定在西北角。变电所的形式和布置。变电所的形式根据用电负荷的状况和周围环境情况确定。这个根据当地供电部门要求，设置专门电容器室，与低压配电室相邻并友们相通。变电所应靠近负荷中心并且要尽量使进出线方便，同时也要考虑到扩建时更换大一级容量变压器的可能，所以本文可确定变电所的位置在金工车间的西南角，且在大路旁，这样便于变压器的运行、检修和运输，而且变压器投入运行时线路损耗最小。工厂供电课程设计（报告）14参考文献1刘介才工厂供电M北京机械工业出版社，200344482邓晓峰刍议电厂低压配电系统的
29、安全性问题J科技创业家，2013，4（7）74753容浩中、低压配电系统中性点接地方式J建筑电气，2012，42（2）19254何萍，安克英提高低压配电系统的供电可靠性措施J内蒙古石油化工，2012，22（21）；23265晁景对工程电气低压配电系统设计的分析J企业导报，2012，13（10）10，12146何仰赞，温增银电力系统分析M武汉华中科技大学出版社，20047RKALAMA,GBHUBANESWAR,BRIMSINGHPOWERQUALITYIMPROVEMENTINSWITCHEDMODEPOWERSUPPLIESUSINGAUTOCONNECTEDTRANSFORMERBASED
30、9PHASEACDCCONVERTERSJIETEJOURNALOFRESEARCH,2010,56536408吕梅蕾,杜锦才,黄云龙“工厂供电”课程教学改革的研究与实践J电气电子教学学报20090225299芦兴国工厂供电系统设计J科技风，2013（02）,657013陈伯时拖动自动控制系统M北京机械工业出版社，200012THOMASLFLOYD,ELECTRONICJDEVICES5THED,PRENTICEHALLINC,NEWJERSEY,2012，44（7）13PRGRAYANDRGMEYER,ANALYSISANDDESIGNOFANALOGINTEGRATEDCIRCUITS3
31、RDEDITIONJJOHNWILEYSONSNEWYORK,2011，26（4）工厂供电课程设计（报告）15附录1低压配电系统主接线图机加车间汽车修理车间金工车间备品车间锅炉房照明电路S9500YJLV370YJLV370YJLV370YJLV350YJLV316YJLV350东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称工厂供电课程设计题目名称低压配电系统的工厂供电课程设计学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语指导教师年月日
