电修车间低压配电系统及车间变电所工厂供电设计学士学位论文.doc

工厂供电工程课程设计说 明 书设计题目：电修车间低压配电系统及车间变电所院 系：专 业： 姓 名： 学 号：班 级：指导教师： 摘要 本次设计的主要任务是为一个电修车间设计低压配电系统及车间变电所。经过对基础设计资料的分析后发现这些设备基本都是三级负荷，对供电系统的要求也就每那么高了，经过计算，其间我从图书馆和同学借来很多关于供电设计的书和设计手册，查到了很多相关系数和参数，最后我选择了一台800KV.A的主变压器，变压器从35/10kV总降压变电所引入作为电源，采用单母线进线的方式，进线后采用电缆铺设深埋1米，各个设备的低压接线方式采用放射式的接线方式。选好各个设备后通过短路电流、电压损失等进行校验和整定，最后确定设计完成，画好系统大图。关键词：配电系统 、电修车间、车间变电所、系统大图 Abstract This design primary mission is electricity repairs a vehicle designs the low pressure electrical power distribution system and the workshop transformer substation。After basic design information for the analysis revealed that the equipment is basic-load of the power supply system will require every so high that after calculation, during which I learned from the library and borrowed a lot of students on the design of electricity supply and design manual, found a lot of relevant factors and parameters, and finally I chose one Taiwan 800KV.A main transformers, transformers 35/10kV total relief from the introduction of a power sub-stations, bus bar into a single line, into line after a 1-meter cable laying buried, the low voltage wiring equipment used radiation-way connections. After selecting various equipment through short-circuit current, voltage and the status will be a loss to finalize the design completed, painting good system great maps.Keywords : power distribution system, electricity repair workshop, workshop substations, large map system 目录一、 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4二、设计任务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5三、全厂总负荷计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6四、选择变压器的容量及台数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11五、确定供电系统图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12六、短路电流计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12七、设备选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15八、确定保护整定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18九、结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20十 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21附：供电系统图一、 概述前 言本课程设计研究了供电工程在实际生活中的应用，以一个具体的实例让我们对上学期学的供电设计课程有了一次设计实践的机会。通过学习，使我对供电工程在实际中如何应用有了一个系统的了解，学会了去利用各种设计手册。在设计过程中遇到了很多问题，通过查找资料最后都一一解决了。这次课程设计还为以后的毕业设计打下了一定的基础。现代电力系统发展迅速，电能的生产和配置得到了充分的优化，随着控制技术和通信技术的发展，现代电力系统的控制和调度朝着自动化、集散化和网络化的方向发展，控制和调控手段越来越先进。如今，新型输电技术开始应用到现代电力系统中，从而提高高压输电线路的输送能力和电力系统的稳定水平，输电方式更新颖。本课程设计的任务是电修车间低压配电系统及车间变电所的设计，全厂车间总负荷不大，且都为三级负荷，分电修车间和机修车间，车间变电所从35/10kV总降压变电所引入电压，采用电缆线路受电，电缆为埋地铺设。在进行施工图设计时，供电系统总计算负荷的确定，一般采用逐级计算法由用电设备处逐步向电源进线侧计算，采用的是利用系数法。各级计算点的选取，一般为各级配电箱的出线和进线、变电所低压出线、变压器低压母线、高压进线处。在低压侧采用了放射式和树干式相结合的方法进行布线，因为都是三级负荷，且只采用了一台变压器，故采用了单母线的接线方式。在设计当中，设备分组是至关重要的，这是本次设计最开始的部分，分组分的不好，会给之后的设计带来很大的不便，甚至前功尽弃。在本课程设计的设计过程中，遇到了许多困难。刚拿到课题时，因为从未做过相关课题，毫无实际经验，不知道从何入手，只能相互讨论或者去图书馆查阅相关资料。经过对课本的复习和讨论，慢慢开始有了初步的概念，心中稍微有了一点底。但由于匆忙开始设计，只是按照步骤一步步开始计算，心中没有一个大的框架，刚开始把那些大容量的设备没单独分开，对后来的计算负荷造成了很大的麻烦，经过问老师和同学讨论最后把分组重新分了。在开始时，还因为没把资料看清楚，没有将单相设备换算到三相来，导致前功尽弃，从头在来。在选择导线时，没有考虑到之后的校验问题，造成低压断路器和导线无法匹配，进展受阻，经过重新选择后，才排除问题，浪费了大量的时间和精力。在设计过程中，我也了解到充分利用电脑的总要性，一开始时我使用计算机进行计算，但数据实在太多，工程十分庞大，后来用Excel来计算，做起来就轻松多了，进展也快了许多。经过这次设计，我的独立解决问题的能力有了提高，而且也了解到从全局来考虑问题的重要性。在做课程设计时，一定要有条理，弄清楚什么先做，什么后做，在初选阶段时其下面的步骤不能做，只有在确定了之后才能继续做。在本设计最终完成之前，我已经修改了不下五次，每次修改都是一项大工程，时间白白浪费了许多。但通过本次实践，为今后的其它课程设计打下了基础，付出总有回报的。二、 设计任务1、 全厂总负荷计算2、 选择主变压器容量及台数3、 确定供电系统图4、 短路电流计算5、 高压设备选择6、 低压开关柜（配电屏）选择7、 确定低压设备线路的接线方式8、 低压配电线路选择9、 保护整定计算10、用计算机画供电系统大图一张（用2#图纸）11、编制设计总数明书（用计算机打印）12、列出参考文献图2-1车间平面图三、 总负荷计算序号设备名称，型号台数单台容量/KW总容量/KWPc/KWQc/KWKdCos&3感应调压器（单相）110010080214.10.80.354交流实验台1777730.823.10.40.85，6试验台7小型交流试验接线箱1777730.823.10.40.88，9平整台10电动机线圈饶线机11.71.70.340.590.20.511立式砂轮机11.51.50.30.520.20.512台式砂轮机10.50.50.10.170.20.513台式钻床10.60.60.120.210.20.514吹灰通风机13.03.02.41.80.80.815低电压大电流变压器单相）110102.512.250.250.216交流电焊机单相）121217.359.80.350.617，20拆卸装置18电动起重机17.27.21.443.850.20.3519滤纸烘箱11.51.51.0500.7121滤油机12.22.21.5400.7122，23油缸24烘箱控制箱140402800.7125，27小车，储存槽26手动单轨车28浸油槽通风机12.22.21.761.320.80.82938各类工作台GDP13试验，仪表3*13*163*169.69.790.20.7XM照明配电箱11010700.71CD伺服电机10.370.370.0740.1280.20.5表3-1电修车间用电设备明细表序号建筑物容量/KWPca/kwQca/kvarSca/kva1金工工段443.378.64117.76141.62锻造工段165.2547.4857.474.53热处理工段331.42116.17160.56198.184木模工段257.2176.91134.71222.365检修工段23.238.699.913.26仓库5.33.803.87生活区4.323.4603.468车间办公室6.2505表3-2机修车间计算负荷明细表1）将全部负荷分成9组，分别列于下面各表1组Pe(kw)KdcosPc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)3感应调压器350.80.3548.5129.98138.57210.5表332组Pe(kw)KdcosPc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)15低压大电流变压器100.350.356.0616.2317.3226.3表343组Pe(kw)KdcosPc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)4交流实验台770.250.219.2594.396.25146.247小型交流实验接线箱770.250.219.2594.396.25146.24GDP实验、仪表、维修接线箱480.250.21246.474872.916交流电焊机16.930.350.710.2510.4720.431表354组Pe(kw)KdcosPc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)10电动机线圈绕线机4.30.20.50.861.491.722.612台式砂轮13台式钻孔机11立体式砂轮14吹灰用通风机30.80.82.41.834.5618电动起重机7.20.250.51.83.123.65.4728浸油通风机2.20.80.81.761.322.23.34表365组Pe(kw)KdcosPc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)19滤纸烘箱1.50.711.0501.051.624电热烘箱控制箱400.712802842.5421滤油机2.20.711.5401.542.34CD 伺服机0.370.20.50.0740.1280.1480.22XM照明配电箱100.7170710.66仓库5.30.713.803.85.777生活间4.320.813.4603.465.258车间办公室6.20.815057.6表376组Pe(kw)Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)2锻造工段165.2547.4857.474.5113.25检修工段23.238.699.913.1720表387组Pe(kw)Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)1金工工段443.378.64117.76141.6215.2表398组Pe(kw)Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)3热处理工段331.42116.17160.56198.18301.1表3109组Pe(kw)Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)4工模工段257.2176.91134.71222.36337.85表3112）数值计算：B1点cosf =0.35 tgf =2.68Pe =Sn* cosf=100KvA*0.35=35KWPe=* Pe=*35KW = 60.62KWPc = Kd* Pe=0.8*60.62KW =48.50KWQc = Pc* tg f =48.50KW *2.68=129.98KvarSc = Pc/ cos f =48.50KW /0.35=138.57 KvAIc = Sc/Un=138.57 KvA/(*0.38Kv)=210.54AcosF= 0.35B2点Pc=6.06 kw Qc= 16.23kvar Sc= 17.32kv.A Ic=26.3A cosF=0.35B3点Pc.i=19.25+10.25+12+19.25=60.75kw Qc.i=94.3+94.3+10.47+46.47=245.54kvarPc=Kp*Pc.i=57.7kwQc=Kq*Qc.i=238.177kvarSc=241.63kv.AIc=367.13Acos=0.227B4点Pc.i=1.76+1.8+2.4+0.86=6.82kwQc.i=1.49+1.8+1.32+3.12=7.73kvarPc=Kp*Pc.i=6.48kwQc=Kq*Qc.i=7.5kvarSc=9.9kv.AIc=15.04Acos=0.654B5点Pc.i=7+0.185+1.54+28+1.05+3.8+5+3.46=50.035kwQc.i=0Pc=Kp*Pc.i=0.95*50.035=47.53kwSc=47.53kwIc=72.2Acos=1 B6点Pc.i= 47.48+8.69=56.17kwQc.i=57.4+9.9=67.3kvarPc=Kp*Pc.i=53.36kwQc=Kq*Qc.i=65.28kvarSc=84kv.AIc=127.7Acos=0.635B点负荷，即总负荷Pc.i=80+3.5+54.96+47.53+6.48+53.36+78.64+116.17+176.91=617.55KWQc.i=277.3+9.37+7.5+235.3+65.28+134.71+160.56+117.76=1007.78kvarPc= Kp*Pc.i=586.67kwQc=Kq*Qc.i=977.5kvarSc=1140KV.AIc=1732Acos=0.514所以应对它进行无功补偿Qn.c=Pc*(tanarccos0.514tanarccos0.92)=586.67*(1.6660.426)=727.53kvar选25组C30kvar=750kvar补偿后 Pc=586.67kw Qc=977.5750=227.5kvar Sc=627.23KV.A Ic=956A cos=0.935 具体如下表Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.a)Ic(A)cosB148.50129.98138.57 210.50.35B26.0616.2317.326.30.35B357.7238.177241.63367.130.227B46.487.59.915.040.654B547.53047.5372.21B653.3665.2884127.70.635B778.64117.76141.6215.20.557B8116.17160.56198.18301.10.586B9176.91134.71222.36337.850.796总计算负荷补偿前586.67977.5114017320.514补偿后586.67227.5627.239560.935表312四、变压器的选择：考虑到变压器的负荷一般取70%到85%，这里总负荷是608.46KW，所以选择SCB10-800/10型变压器PT= P0+Pk()=4.84kwQT=Sn.T+ ()=34.17kvar计算点变压器功率损耗（Sc=627.23,Sn.t=800）PckwQckvarScKv.AIcAcosP0/kwPk/kwI0%U0%PT/kwQT/kwA1.336.060.86.05.06 35.9622.17263.4675.63390.921表4-1五、 供电系统图 图5-1六、短路计算图6-1高压侧短路电流（1） 取Sd=100MVA，Uc1=10.5KV，Uc2=0.4KVId1=5.5KA 电抗表幺值电力系统=0.5电缆=0.4*0.2*=0.072电力变压器=Uk%=7.5变压器高压侧短路时的总标幺植=+=0.5+0.072=0.572=9.62KA=9.62KA=2.55*9.62=24.53KA=1.51*9.62=14.53KA低压侧短路电流1)高压系统电抗 每相阻抗 =2m X=0.995=1.99 m 0.199 m 相零阻抗 1.33 m =0.133 m2)变压器的阻抗（查附表13得SCB10-800/10型变压器Dyn11连结， DPk=6.06kw、）每相阻抗 =1.515 m =12 m =11.9 m相零阻抗 m =12 m 3)母线的阻抗 查母线单位长度每相阻抗和相零回路阻抗值每相阻抗 0.031*3=0.093 m 0.195*3=0.585 m 相零阻抗 0.078*3=0.253 m 0.412*3=1.236 mk-2点的短路电流三相回路总阻抗=0.199+1.515+0.093=1.789 m =1.99+11.9+0.585=14.433 m三相短路电流=15.88KA短路冲击系数=1.41三相短路冲击电流=31.66KA I= I=18.36KA单相短路回路总相零阻抗R-0=R-0.s+R-0.T+1.683m = 14.74 m单相短路电流I=14.82KA其余各项短路电流组号RXRXRXRXRX10.1331.331.515120.2531.23613.745.7615.64120.23620.1331.331.515120.2531.236130.56132.40120.56630.1331.331.515120.2531.2365.464.627.36119.18640.1331.331.515120.2531.236130.56132.40120.56650.1331.331.515120.2531.23681.547.9883.44122.54660.1331.331.515120.2531.23626.14.7428.00119.30670.1331.331.515120.2531.23613.745.7615.64120.32680.1331.331.515120.2531.2368.75.5810.60120.14690.1331.331.515120.2531.2367.084.628.98119.186表6-1组号RXU/VU/VI/kAI/kA115.64120.2363802208.9143458.8900142132.40120.5663802201.6441881.63970137.36119.18638022011.339811.308854132.40120.5663802201.6441881.639701583.44122.5463802202.5545992.547626628.00119.3063802206.6015756.583557715.64120.3263802208.9143458.890014810.60120.14638022010.1481710.1204898.98119.18638022010.9608710.93096表6-2七、设备选择1、高压电缆选择（1）短路热稳定性校验 =99.78线路的计算电流Ic=Un=39A高压电缆在埋地1米时温度为C查用电手册得，120截面的YJV型电缆在C时的载流量为322A，大于39A(2)按电压损失校验查附录表得120截面YJV电缆的=0.181/km,=0.095/km。带入公式得因此，所选电缆截面也满足电压损失要求。低压母线的选择：低压段Ic=956A，而636.3的矩形铜母线的允许载流量为1125A，所以选择3（808）+636.3的低压母线。 2、高压断路器 根据我国目前广泛使用的10KV高压用户内真空断路器型式，选用VS112型。根据=37.73A，可初选VS112/63016型断路器进行校验，见表41，结果全部合格，因此是正确的。序号安装条件VS112/63016型断路器项目数据项目数据结论1Un10KVUn.QF12KV合格2Ic39AIc.QF630A合格39.62KA.QF16KA合格424.53KA.QF40KA合格5合格表713、低压配电线路的选择 整个变压所中线路都比较短，便于实现安装，因此这里选择单回路放射式线路，考虑到了某一用电设备出现问题不影响其它用电设备。具体如下所示图7-14、低压电器选择各组导线的选择，第一组中，Ic=210.5A,车间内月最高气温C，所以选择导线截面为95，查表得导线在C时的载流量为235A，所以选0.6/13电缆。选择导线长度为50m。电缆的由附表11、15查得单位长度的每相阻抗和相零阻抗得每相阻抗 =0.214*0.05=0.01m =0.07*0.05=0.0035 m =+1.793m =+14.4365 m =15.08KA I=14.82KA5、低压熔断器选择按满足=210.5A，故应选用=225A的熔体，熔断器型号为NT1-400，熔体额定电流=400A，校验分断能力，查附表22得NT1-400熔断器的=120KA=15.08kA，满足断流要求。校验熔断器的保护灵敏度=41.756，满足5S内切除故障电流的保护灵敏度要求。6、断路器和导线选择由附表21知，CM1400/3型低压配电用低压断路器的过电流脱扣器额定电流有225A、250A、315A、350A、400A。该断路器作为配电线路的过负荷保护、短路保护并作接地鼓掌保护。根据=210.5A，故初选CM1225/3型低压断路器，=225A。瞬时脱扣器动作电流=1125A。 短路冲击系数=1.407 最大冲击电流为=30KAL型=50KA，所以满足分断能力要求。灵敏度检验=13.17，满足灵敏度要求热稳定性校验=33.295，满足短路配合条件其它各组断路器和导线选择如下表Ic（A）导线截面（mm）导线型号I断路器型号（A）B1210.595VV22-0.6/1-315.0814.82CM1-225L型225B226.310VV22-0.6/1-315.0715.435CM1-100L型32B3367.13240VV22-0.6/1-315.0814.82CM1-400L型400B415.0410 VV22-0.6/1-315.0715.435CM1-100L型20B572.216VV22-0.6/1-315.0714.81CM1-100L型80B6127.750VV22-0.6/1-315.0814.81CM1-255L型140B7215.795VV22-0.6/1-315.0814.81CM1-225L型225B8301.1150VV22-0.6/1-315.0814.82CM1-400L型315B9337.85185VV22-0.6/1-315.0814.82CM1-400L型350表727、互感器的选择1）电流电流的选择根据从上到下，至左而右的原则对高压侧选择互感器，Un=10KV，Ic=39A,取，选择LZZJ10Q型电流互感器，额定一次电流=100A，额定二次电流=5A，额定输出容量=10V.A，额定热稳定电流有效值=20KA，额定动稳定电流峰值=50KA，按准确度等级要求选择，满足S2即可。短路动热稳定性检验：动稳定性：=31.66KA，满足条件。热稳定性：=2.25S t=1s It=20kA =9.62kA 满足热稳定条件，其余列表如下：组号型号一次额定电流二次额定电流精度1BH4025050.52BH303050.53BH6040050.54BH302050.55BH307550.56BH3015050.57BH4025050.58BH6030050.59BH6040050.5表7-3配电箱的选择这里用到配电箱的各组电流都1.5满足保护灵敏度的要求（4）整定K-2点的速断电流I,此时，Krel=1.3,I= KrelKI/ K=1.319.62/20=0.625kA(5) K-2点电流速断保护灵敏度的校验I=I=0.866 I=8.33kAS= K I/ K I=18330/20625=0.67电力变压器的过电流保护：（1）整定动作电流变压器的最大负荷电流I2I=2S/U=2800KV.A/10kV=92.38A取krel=1.3,Kre=0.8,Ki=20,故反时限过电流保护的动作电流为I= KrelKI/KreK=7.5A查附录表，选用GL-15/10型继电器,动作电流整定为8A.（2）检查灵敏度变压器低压母线两相短路电流反映到高压侧的电流值为：I=0.866 I2/K, K=10/0.4=25 I=15.88 KAI=635AS= K I/ K I=4.21.5电流速断保护:Krel=1.4（1）I= I/K=0.635kAI= KrelKI/ K=44.45An= I/ I=6(2)灵敏度的检验I=I=0.866 I=9.18kAS= K I/ K I=9180/2062.44=7.351.5同理，对低压侧进行过电流保护整定，列表如下：IkiI/AS1.5继电器型号I/AS4215011.8912.46合格DL31/15239.521.1552.6612.3819.09合格DL31/15382.075.99734.268012.968.92合格DL31/15186.840.9230.08410.6233.39合格DL31/15573.115.99144.41513.5910.78合格DL31/15236.91