工程供电课程设计.docx
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工程供电课程设计
工程供电课程设计(总13页)
工厂供电设计
一、负荷计算和无功功率
二.变电所的位置和型式的选择
三.变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择
四.短路电流计算
五.变电所一次设备的选择与校验
六.变电所高低压线路的选择
七.变电所二次回路方案选择及继电保护整定
八.防雷和接地装置的确定
九.附录参考文献
前言
设计要求:
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况,并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量,选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置,最后按要求提交设计计算书及说明书,绘出设计图纸。
设计依据:
1、工厂总平面见附图。
2、工厂负荷情况:
本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为4800h,日最大负荷持续时间8h。
该厂除铸造车间、电镀车间和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。
照明及家用电器均为单相,额定电压为220V。
本厂的负荷统计资料如表1所示。
3、供电电源情况:
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的公用电源线取得工作电源。
该干线的走向参看工厂总平面图。
该干线的导线牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列,线距为;电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为,此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,其定时限过电流保护整定的动作时间为。
为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。
4、气象资料:
本厂所在地区(泰山区)的年最高气温为40℃,年平均气温为20℃年,年最低气温为℃,年最热月平均最高气温为℃,年最热月平均气温为℃,年最热月地下米处平均温度℃。
年主导风向为东风,年雷暴日数。
5、地质水文资料:
本厂所在地区平均海拔130m,地层以沙粘土为主,地下水位为3m.
6、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,按两部电费制交纳电费。
一部分为基本电费,按所装用的主变压器容量来计费。
另一部分为电度电费,按每月时机耗用的电能计费。
工厂最大负荷时的高压侧功率因数不低于。
厂房编号
用电单位名称
负荷性质
设备容量/kw
需要系数
功率因数
2
铸造车间
动力
202-402
~
~
照明
7~12
~
3
锻压车间
动力
202~402
~
~
照明
7~12
~
4
金工车间
动力
202~402
~
~
照明
7~12
~
5
工具车间
动力
202~402
~
~
照明
7~12
~
6
电镀车间
动力
152~302
~
~
照明
7~12
~
7
热处理车间
动力
102~202
~
~
照明
7~12
~
8
装配车间
动力
102~202
~
~
照明
7~12
~
9
机修车间
动力
102~202
~
~
照明
4-7
~
10
锅炉房
动力
102~202
~
~
照明
3-4
~
1
仓库
动力
52~102
~
~
照明
3-4
~
宿舍区
照明
202~402
~
一、负荷计算和无功功率
(1)负荷计算
负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种,本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有:
有功功率:
P30=Pe·Kd
无功功率:
Q30=P30·tgφ
视在功率:
S3O=P30/Cosφ
计算电流:
I30=S30/√3UN
根据要求及负荷计算公式,分别计算各车间的P30、Q30、S30、I30,然后列出表格。
1)仓库:
动力负荷:
Pe=102kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*102=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=4kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*4=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
2)铸造车间:
动力负荷:
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
3)锻压车间:
动力负荷:
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
4)金工车间:
动力负荷:
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
5)工具车间:
动力负荷:
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
6)电镀车间:
动力负荷:
Pe=302kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*302=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
7)热处理车间:
动力负荷:
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
8)装配车间:
动力负荷:
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=12kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*12=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
9)机修车间:
动力负荷:
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=7kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*7=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
10)锅炉房:
动力负荷:
Pe=202kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=
P30=Kd•Pe=*202=
Q30=P30•tanφ=*=
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
照明负荷:
Pe=4kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*4=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
本车间:
I′30=+=
11)宿舍区
照明负荷:
Pe=402kwKd=cosφ=
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=*402=
Q30=P30•tanφ=*0=0kvar
S30=P30/cosφ==
I30=S30/√3UN=
各用电车间负荷计算结果如下表:
厂房编号
用电单位名称
负荷性质
P30
Q30
I30
I′30
1
仓库
动力
照明
0
2
铸造车间
动力
照明
0
3
锻压车间
动力
照明
0
4
金工车间
动力
照明
0
5
工具车间
动力
照明
0
6
电镀车间
动力
照明
0
7
热处理车间
动力
照明
0
8
装配车间
动力
照明
0
9
机修车间
动力
照明
0
10
锅炉房
动力
照明
0
宿舍区
照明
0
全厂负荷计算
取K∑p=;K∑q=
根据上表可算出:
∑P30i=;∑Q30i=
则P30=K∑P∑P30i=×=
Q30=K∑q∑Q30i=×=
S30=√(P302+Q302)≈·A
高压侧:
I30
(1)=S30/√3UN
(1)≈
低压侧:
I30
(2)=S30/√3UN
(2)≈
cosф=P30/S30=≈
(2)功率补偿
由于本设计中上级要求COSφ≥,而由上面计算可知COSф=<,因此需要进行无功补偿。
综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。
可选用型的电容器
Qc=×(-)Kvar
=取Qc=450Kvar
因此,其电容器的个数为:
n=Qc/qC=450/15=30
而由于电容器是单相的,所以应为3的倍数,取30个正好
无功补偿后,变电所低压侧的计算负荷为:
S′30
(2)=√[+2]=·A
变压器的功率损耗为:
△QT=S′30
(2)=*=
△PT=S′30
(2)=*=
变电所高压侧计算负荷为:
P′30=+=
Q′30=+=
S′30=√(P30′2+Q30′2)
≈KV.A
无功率补偿后,工厂的功率因数为:
cosφ′=P30′/S30′=≈
则工厂的功率因数为:
cosφ′=P30′/S30′=≥
因此,符合本设计的要求
二.变电所的位置和型式的选择
变电所的位置选择应考虑设备运输方便尽量靠近负荷中心,进出线方便,接近电源侧等方面,选择位置如下图标为A的圆圈位置所示:
型式的选择:
室内型,有值班室,一台变压器
具体情况见附图:
变电所平面布置图。
三.变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择
(1)主变压器台数的选择
该厂的二级负荷不多,可由采用低压联络线由邻近的单位取得的备用电源保证,因为基本电费按所装的主变压器容量来计费,为降低基本电费,宜采用一台变压器。
(2)变电所主变压器容量的选择
装设一台主变压器的变电所,主变压器的容量ST应满足:
≥S′30
一般取S30=(~)S′30
(2)=·A~·A
因此选1600KV·A的变压器一台,型号选S9-1600/10
(3)主结线方案选择
为满足生产要求,按照工厂变配电所主接线要求:
安全,可靠,灵活,经济,方案及方案编号参考吕光大主编的《建筑电气安装工程图集》,选择高压.低压主接线方案如下:
因为选择了只装一台主变压器的小型变电所,高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图。
一路电源进线,低压联络线由邻近的单位取得备用电源。
电压互感器
电源进线
计量专用
引出线
一次方案
54
11
JL-07
07
二次方案
JD2-335
JD2-316
JD2-324
四.短路电流计算I
(1)确定基准值
取Sd=1000MV·A,UC1=,UC2=
而Id1=Sd/√3UC1=1000MV·A/(√3×=
Id2=Sd/√3UC2=1000MV·A/(√3×=
(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
1)电力系统(SOC=500MV·A)
X1*=1000MV·A/500MV·A=2
2)架空线路(XO=Ω/km)
X2*=Ω/km×6km×1000/2=
3)电力变压器(UK%=)
X3*=UK%Sd/100SN=×1000MV·A/(100×=
(3)求k-1点高压侧的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1)总电抗标幺值
X*Σ(K-1)=X1*+X2*=2+=
2)三相短路电流周期分量有效值
IK-1(3)=Id1/X*Σ(K-1)==
3)其他三相短路电流
I"(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=
ish(3)=×=
Ish(3)=×=
4)三相短路容量
Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=1000/=·A
(4)求k-2点即高压侧的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1)总电抗标幺值
X*Σ(K-2)=X1*+X2*+X3*=2++=
2)三相短路电流周期分量有效值
IK-2(3)=Id2/X*Σ(K-2)==
3)其他三相短路电流
I"(3)=I∞(3)=Ik-2(3)=
ish(3)=×=
Ish(3)=×=
4)三相短路容量
Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-2)=1000/=·A
五.变电所一次设备的选择与校验
(1)高压设备
高压熔断器
选择:
2-10-0
校验:
最大开断电流85KA>IK-1(3)=
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
额定工作电流可作为电流互感器的短路和过负荷保护设备使用
高压隔离开关
选择:
GN19-10、10C/
校验:
额定工作电压10KV≥线路计算电压10KV
额定工作电流400A≥线路计算电流
额定动稳定电流峰值≥ish(3)=
高压断路器比上一级高压断路器过电流保护时限小即
top=-=
tima=tk=top+toc=+=
4s热稳定电流KA≥I∞(3)tima=×
高压断路器
选择:
ZN28-12-630A/31KA
校验:
额定工作电压12KV≥线路电压10KV
额定工作电流630A≥线路计算电流
额定动稳定电流峰值50KA≥ish(3)=
4s热稳定电流20KA≥I∞(3)tima=×
电流互感器
选择:
LAJ2-10150/5LQJ-10150/5
校验:
LAJ2-10150/5
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
额定一次电流150A≥线路计算电流
额定动稳定电流峰值≥ish(3)=
1s短时热稳定电流有效值18KA≥I∞(3)tima=×
LQJ-10150/5
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
额定一次电流150A≥线路计算电流
额定动稳定电流有效值≥ish(3)=
1s短时热稳定电流≥I∞(3)tima=×
电压互感器
选择:
JSZW-10
校验:
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
母线
选择:
TMY-40×4(其35OC时Ial=522A>I30
(1)=,满足发热条件)
校验:
额定工作电流630A≥线路计算电流
动稳定
M=F(3)l/10W=b2h/6
热稳定
Amin=I∞(3)√tima/C=√171=
电缆
选择:
YJV-10KV-3×50
校验:
额定工作电压10KV≥线路电压10KV
动稳定
M=F(3)l/10W=b2h/6
热稳定
Amin=I∞(3)√tima/C=√171=
高压开关柜型号GG-1Z(F)
避雷器型号FS4-10
变压器型号S9-1600/10
复合电阻消谐器型号FRX1
CT7弹簧蓄能操动机构
(2)低压设备
低压熔断器
选择:
RT10
校验:
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流600A≥线路计算电流
最大分断电流10KA
低压刀开关
选择:
HD13BX-400/31
校验:
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流400A≥线路计算电流
额定通断能力400A
低压熔断器
选择:
ME(DW17)-2505
校验:
额定工作电压380V≥线路电压380V
额定工作电流2505A≥线路计算电流
额定分断能力80KA≥线路短路电流
六.变电所高低压线路的选择
(1)高压线路
1)架空线LGJ-35(其30OC时Ial=159A>I30
(1)=,满足发热条件)
2)电缆YJV-10KV-3×50
3)母线TMY-40×4
(2)低压线路
1)仓库VV-3×35+1×16
2)铸造车间VV-2(3×120+1×70)
3)锻压车间VV-2(3×95+1×50)
4)金工车间VV-2(3×95+1×50)
5)工具车间VV-2(3×95+1×50)
6)电镀车间VV-2(3×120+1×70)
7)热处理车间VV-3×185+1×95
8)装配车间VV-3×120+1×70
9)机修车间VV-3×95+1×50
10)锅炉房VV-2(3×70+1×35)
11)宿舍区VV-2(3×150+1×70)
七.变电所二次回路方案选择及继电保护整定
(1)变电所二次回路方案
参考吕光大主编《建筑电气安装工程图集》
二次回路方案编号
电压互感器柜
JD2-335
电源进线柜
JD2-316
计量专用柜
JD2-314JD2-315
变压器柜
JD2-324
(2)继电保护整定
原则:
带时限过电流保护的动作电流Iop,应躲过线路的最大负荷电流;电流速断保护的动作电流即速断电流Iqb应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流来整定。
变压器过电流保护和速断保护
过电流保护Iop=KreKi=×1×2×1600/×30=
动作电流整定为10A
速断保护Iqb=Ki=×1××30×10=
速断电流倍数整定为
nqb=10A=
高压断路器保护
八.防雷和接地装置的确定
避雷器FS4-10
接地开关JN15-12
九.附录参考文献
《建筑电气安装工程图集》吕光大
《聚氯乙烯绝缘电力电缆青岛汉河电缆有限公司》
《交联聚乙烯绝缘电力电缆青岛汉河电缆有限公司》
《常用供配电设备选型手册》王子午徐泽植
《工厂供电》刘介才
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