河南工院防爆厂供电系统设计.doc

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河 南 工 业 职 业 技 术 学 院

Henan Polytechnic Institute
现 代 供 配 电 技 术
题目：防爆厂机械加工一车间变电所设计

课

程

设

计

姓 名：
班 级：
学 号:
指导老师：
目录
前 言 2
前 言 2
1、现代供配电技术课程设计任务书1。1设计任务书 3
1。2、设计依据： 4
1。3 本车间负荷性质 5
2、负荷计算以及变压器、补偿装置的选择 5
2.1机加工车间一的负荷计算 5
2。2 车间总体负荷的计算 5

2.3无功补偿的计算和变压器的选择 5
3、供电系统短路图 7
4、各短路计算 8
4。1各短路点的平均电压 8
4.2各元件电抗计算 8
4.3各短路点总阻抗 8
5、变电所位置与型式的选择 10
5。1变配电所的任务 10
5.2、变配电所的类型 10
6、高、低压一次设备选择 10
6。1． 选母线： 10
6.2选低压侧QF： 10
6。3高压侧选QF： 11
6.4高压侧隔离开关： 11
6。5电流互感器： 11
7。高压侧继电保护选择及整定 13
7.1差动保护 13
7。2变压器的瓦斯保护 13
8、确定供电系统 14
9、心得体会 15

主要参考文献 16
前 言

为使工厂供电工作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，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后,做出 35kV 变电 所及变电系统电气部分的选择和设计,使其达到以下基本要求：
1、安全 在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。
2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求.
3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求 。
4、经济 供电系统的投资少，运行费用低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗 量。
此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部 的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局,适应发展。 按照国家标准 GB50052—95 《供配电系统设计规范》 、GB50059—92 《35~110kV 变 电所设计规范》 、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，工厂供电设计遵循以 下原则：
1、遵守规程、执行政策; 遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属 等技术经济政策.
2、安全可靠、先进合理； 做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效 率高、能耗低和性能先进电气产品.
3、近期为主、考虑发展； 根据工作特点、 规模和发展规划, 正确处理近期建设与远期发展的关系， 做到远近结合, 适当考虑扩建的可能性。
4、全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设 计是整个工厂设计中的重要组成部分. 工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发 展。

17

1、现代供配电技术课程设计任务书1.1设计任务书
设计题目
防爆厂机械加工一车间变电所设计
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，并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理要求,确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，最后定出设计说明书.
设

计

依

据
1．车间生产任务:本车间承担机修厂机械修理的配件生产。
2．车间设备明细表如表1所示。
3．车间变电所的供电范围 本车间变电所设在机加工一车间的东南角,除为机加工一车间供电外，尚需为机加工二车间和铸造、铆焊、电修等车间供电。
4．车间负荷性质 车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为3500h,属于三级负荷。
5．供电电源条件
1)本车间变电所从本厂35／10kV总降压变电所用架空线路引进10kV电源，如下图
所示。架空线路长300m.
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=1．7s。
4）要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0．9.
5）要求在车间变电所10kV侧计量。
1。2、设计依据:
表1 机加工一车间设备明细表
设备代号
设备名称型号
台
数
单台容量（kW）
总容量（kW）
1
车床C630M
1
10．125
10．125
2
万能工具磨床M5M
1
2．075
2．075
3
普通车床C620—1
1
7．625
7．625
4
普通车床C620—1
1
7．625
7．625
5
普通车床C620—1
1
7．625
7．625
6
普通车床C620-3
1
5．625
5．625
7
普通车床C620
1
4．625
4．625
8
普通车床C620
1
4．625
4．625
9
普通车床C620
1
4．625
4．625
10
普通车床C620
1
4．625
4．625

1。3 本车间负荷性质
车间为三班工作制年最大负荷利用小时为3500小时.属于三级负荷。
供电电源条件:
①电源从35/10千伏厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长度为300米.
②供电系统短路数据见下图所示。
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=1．7s.
④要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0．9。
2、负荷计算以及变压器、补偿装置的选择
2.1机加工车间一的负荷计算
根据机加工车间一的负荷性质，将一车间分为一路：
通过分析机加工车间一的第一路属于小批生产的金属冷加工，查表2-1得它的需用系数为:Kd=0。3 Cosφ=0.65 tanφ=1.17
Pca1=Kd Pn=0。16＊Pn=55.883（KW）
Qca1=Pca1＊tanφ=65.383（Kvar)
其中:Pn=10.125+2.075+7.625＊3+5.625+4.625＊4=123。505(KW）
==86 （KVA）
=/130。67 （A）
2.2 车间总体负荷的计算
由车间的同时系数Ksi=0。9，则
Pca=（Pn1+…Pn4）＊Ksi=570。473*0。9=513。426 KW Ica=741。088 A
Qca=（Qn1+…+Qn4)＊Ksi=578.764＊0。9=520.888 KVA
Sca=731。389 KVar COSφ=Pca/Qca=0。702 tanφ=1。014

2.3无功补偿的计算和变压器的选择
变压器的预选
变压器低压侧:Pca=513。426 KW Qca=520。888 KVA Sca=731.389KVar
相关参数全部列举如下:额定容量：800KVA 高压：10KV 高压分接范围(％）：±4＊2。5 低压：4KV 连接组标号：Yyn0 空载损耗：1.36KW 负载损耗：9。4KW 空载电流（％）：1.2 阻抗电压（％）：4.5 重量：器身—2050Kg 油重—805Kg 总重：3245Kg
外形尺寸（mm）长*高＊宽：2445*800*2420
无功补偿计算△Pt=△P0+△Pk（Sca/Sn）=1。36+9。4＊(731。389/800)=9。2KW
Qt=△Ｑ0+△Qk（Sca/Sn)==39。66 KW

高压侧：P高=Pca+△Pt=513.426+9.21=522。636 KW
Q高=Qca+△Qt=520。888+39。66=560。548 KVA
实际需要变压器容量：St==766。4 KVA 此时功率因数：COS φ=P高/St=522.636/766。4=0。682 φ=47。005
取补偿后要求达到的功率因数为COSφ=0。92 φ=23.074
补偿无功：Qc=P高(tan47。005-tan23。074）=337。914KVar
所以Qc=25*10=250KVar
考虑无功补偿后应选的变压器
无功补偿后应选的变压器容量为S=533。750
考虑无功补偿后最终确定变压器：
根据《简明电工手册》 应选sz9型， 额定容量为:630kvA
(4）变压器的校验:
△PT==6.647kw
△QT= 27.41kvar
考虑损耗后实际需要变压器容量：
S实＝548。186<630kvA
cos＝0。9493.供电系统的选择
从原始资料我们知道车间为三级负荷，供电的可靠性要求并不是很高，且通过负荷计算我们知道车间的总消耗功率并不是很高，初步估计了后决定使用一台变压器来为车间供电，同时为了节省变电所建造的成本和简化总体的布线，所以在设计中我们首先考虑了线路—变压器组结线方式。
线路—变压器组结线方式的优点是结线简单,使用设备少,基建投资省.缺点是供电可靠性低，当主结线中任一设备(包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。但对于本设计来说线路-变压器组结线方式已经可以达到设计的要求。
线路—变压器组结线方式也按元件的不同组合分为：a进线为隔离开关；b进线为跌落式保险;c进线为断路器。因为设计为车间为变电所,所以采用c方式。
3、供电系统短路图

(a） （b） （c）
图1。1 线路—变压器组结线
a—进线为隔离开关;b-进线为跌落式保险；c—进线为断路器4。短路电流电流计算
4、各短路计算
4。1各短路点的平均电压
线路的平均电压Uav1=10。5Kv Uav2=0.4Kv
4.2各元件电抗计算
电源的电抗:Xs=Uav1 /Sk=0.551Ω
线路L的电抗：Xl=0。2×0.4=0。08Ω
变压器的电抗;Xt=Uk％×=4。5％×=7.875 Ω
4。3各短路点总阻抗
K1点短路：
Xk1=Xs+XL=0.551+0.08=0。631 Ω
K2点短路
Xk2=(0.631+7.875）（）=0。01234 Ω
4.4根据电抗值计算短路电流
K1点短路
Ｉk＝＝＝9。61ＫＡ
　　　　ish１＝2.55Ik1=2.55*9.61=24.51KA
Ish1=1。52IK1=1.52*9.61=14.61KA
Ica1===30.139A
K2点短路时
Ik2===18。715 KA
ish2=1.84Ik2=1。84*18。715=34.43565 KA
Ish2=1。09Ik2=1.09＊18。715=20.3994 KA
Ica2===770.42 A
5、变电所位置与型式的选择
5。1变配电所的任务
变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。配电所担负着从电力系统受电,然后直接配电的任务。变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。
5.2、变配电所的类型
车间附设变电所、车间内变电所、露天(半露天)变电所、独立变电所、杆上变电所、地下变电所、楼上变电所、成套变电所、移动式变电所。
变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，根据本厂的负荷统计数据、计算，并考虑到周边环境及进出线方便。防暴车间必须安装自动抛卸顶在室内高压下轻易抛卸以防承重结构遭到损坏，可以时薄混凝土5厘米厚，或其他轻型板材，玻璃等！
6、高、低压一次设备选择
6.1． 选母线：
导体尺寸：63×8 单条，平放:995
矩形铝导线长期允许载流量和肌肤效应系数Kf

导线
尺寸
单条
双条
三条
平放
竖放
Kf
平放
竖放
Kf
平放
竖放
Kf
63×8
995
1082
1.03
1511
1644
1.1
1908
2075
1.2

6.2选低压侧QF：
选Dk2—1000型，见《低压电器》P440 表2.41。1
DK2系列低压真空智能型断路器主要技术特征

型号
额定工作
电压(Kv）
额定工作
电流（A）
额定极限分断
能力（VA)
额定短路运行
分断能力（KA）
1s短时耐受点（KA）

380V
660V
380V
660V
DK2-1000
380、660
1000
40
30
40
30
40

6.3高压侧选QF：
选SN10-10I,见《供电技术》P125
型号
额定电压
kv
额定电流
A
额定开断电流KA
断流容量MVA
动稳定电流KA
热稳定电流（4S)KA
SW2—35
35
1500
24。8
1500
63.4
24.8
SN10-10
10
1000
29
500
74
29

6。4高压侧隔离开关：
选GN6—10/600—52，见《发电厂电气部分》 P346 附表7

隔离开关技术数据

型号
额定电压
（KV）
额定电流
（KA）
极限通过
电流峰值(KA）
热稳定电流(KA)
4s
5s
GN6—10/1000—52
10
600
52
20

6。5电流互感器：
根据上述情况初步选用LFZJ1-3型电流互感器.具体参数如下：

型号
额定电流比（A)
级次组合
准确级次
二次负荷准确级次(0.5) Ω
LFZJ1-3
20~200/5
0。5
0。5

0。8

电压互感器选择:型号：JDJ-10具体参数如下:

型号
额定电压（Kv)
一次绕组1额定容量(VA）
最大容量(VA）
一次绕组
二次绕组
0.5
JDJ-10
10
0。1
80
640
7。高压侧继电保护选择及整定
7.1差动保护
变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件
应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流
应躲过变压器的励磁涌流
在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作
由于车间变电所是三级负荷，变压器容量为500MVA在选用保护时选电流限时电流速断保护，而不采用差动保护.
1 速断整定：Idz=Kk×Imax=1。3×16。4844=21.429
Ks=

不能满足灵敏度要求，可使用低压闭锁保护。
过电流保护的整定：
Idz==2。18 KA
近后备保护的灵敏系数=6.548 〉2
动作时限：△t=0.5s
7.2变压器的瓦斯保护
瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按GB50062—92规定，800KV•A及以上的一般油浸式变压器和400KV•A及以上的车间内油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。
瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上.为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%～1。5％的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%～4%的倾斜度。
当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器,并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路,发出音响和灯光信号,这称之为“轻瓦斯动作”。
当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路(通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”。
如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽.先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。
8、确定供电系统

9、心得体会
通过这次的供配电课程设计，使我对供配电系统有了进一步的认识和了解，让我们掌握了如何计算短路电流，如何选择高，低压开关设备并对其进行校验，系统的负荷计算以及导线进出线截面的选择等方面的知识。通过这次的供配电设计，也让我学习到了如何确定供电系统，如何设计供电系统以及如何根据原始资料设计一个车间变电所的系统接线图等。通过Auto CAD 的绘图，让我提高自身的动手实践能力，也让我在绘图中加深了对所设计的系统有了进一步的了解和认识.
本次课设应该感谢学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样的机会实践。更应该感谢导老师的细心指导，要不然靠我们自己不可能那么顺利完成。因为认真对待所以感觉学到了东西。得到了很大的提升、并在实践设计中思考很多。
本次现代供配电课程设计能够有这样良好的机会实践,加深对所学理论知识的理解，掌握工程设计的方法。通过这次课程设计，我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力，不断提高自己分析问题,解决问题和编程技术终结报告的能力！
最后更应该感谢我的指导老师:王臻卓老师的细心指导.正是由于老师的辛勤培养,谆谆教导,才使此次课程设计得以圆满完成!

主要参考文献
1 刘介才主编 .工厂供电简明设计手册 北京:机械工业出版社
2。 刘介才主编 。工厂供电设计指导 北京：机械工业出版社
3. 张华主编 电类专业毕业设计指导 北京：机械工业出版社
4 。 王荣藩编著 工厂供电设计与指导 天津:天津大学出版社
5。 孙过凯等编著 电力系统继电保护原理 中国水利水电出版社

指
导
教
师
评
语
及
成
绩
评
定

课程设计成绩: 指导教师(签字）:
年 月 日