《供配电系统》课程设计.doc

《《供配电系统》课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《供配电系统》课程设计.doc（18页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 供配电系统课程设计专业：电气工程及其自动化班级： 电气1007 学号： 姓名： 指导老师： 时间：2011年12月10日 福建工程学院电子信息与电气工程系目 录第一节概述1一、供配电设计必须遵循的一般原则1二、本次供配电设计的基本内容1第二节设计步骤2一、收集原始资料2二电力负荷的分析计算4三、变电所电气主接线设计6四、车间配电系统设计7五、低压配电屏的选择9六、选择高压电器11七、变配电所平面布置设计14第一节概述供配电设计应包括负荷的分析计算、确定配电方案、选择高低压电气设备及成套设备、确定变压器的台数、容量及变电所主结线方案、进行短路计算对电气设备进行校验、考虑电气设备的布置方案，还可

2、以包括继电保护、二次回路及防雷与接地，由于时间有限，本次设计并未进行继电保护、二次回路及防雷与接地的设计。一、供配电设计必须遵循的一般原则供配电设计必须遵循以下原则：1）必须遵循国家的有关法令、标准和规范，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）应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，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气。3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。4）应根据工程特点、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，以

3、近期为主，适当考虑扩建的可能性。二、本次供配电设计的基本内容 供配电设计主要包括简单变配电设计、高压配电线路设计、低压配电线路设计等。 （一）变配电所设计1） 负荷计算及无功功率补尝计算。2） 变电所主要电器台数、容量及类型的选择。3） 变配电所主接线路的设计。4） 短路电流的计算。5） 变配电所部分高压，低压一次设备的选择。6）绘制变配电所主结线图、设备平面布局图。（二）低压配电线路设计1）低压配电线路系统方案的确定。2）低压配电线路的负荷计算。3）低压配电线路的导线和电缆的选择。 4）低压配电设备。5）绘制车间低压配电接线图、设备平面布线图。 第二节设计步骤一、收集原始资料待设计系统供电电

4、源情况：在金工车间东侧1.2km处，有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器的容量为500MVA，top=1s，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1s。并根据待设计系统周边环境及工厂及车间设备配置情况得到以下原始资料。气象资料：本厂所在地区的年最热月平均气温为34.6。地质情况：土壤电阻率100m。金工车间设备明细表及设备平面布置图，厂区平面图及各车间负荷表如下所示。表1 金工车间设备明细表序号设备名称设备容量/kW台数13 13162325 36 3234车床7+0.125144铣床10+2.815 21

5、 35摇臂钻4.5+1.7+0.6+0.12536 7 41 42铣床7+2.848 9铣床7+1.7210砂轮机3.2111 12砂轮机1217 18磨床7+1.7+0.5219磨床10+2.8+1.5120 38磨床10+2.8+0.5222 37车床10+0.125226 27磨床14+1+0.6+0.1522829立车55+7+1137+1.7130大车20+0.15131摇臂钻10+0.5139 40龙门刨75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5243 44 45 铣床7+1.7346镗床6.5+2.8147铣床7+2.8148桥式起重机(=25%)11+5+5+2.2149 5

6、0桥式起重机(=25%)16+5+5+3.52另外全厂照明密度为：12W/m2图1金工车间设备平面布置图1冷作车间金工车间仓 库装配车间 二电力负荷的分析计算根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，分析那些电力设备属一级负荷，图2厂区平面图车间P30/kwQ30 /kvar最大电机/kW冷作10011030装配809022仓库20207.5户外照明2015表2各车间负荷表二电力负荷的分析计算根据各厂房的负荷性质及平面布局，确定在那些地方设车间变电所及各变电所中的变压器台数。然后根据确定的车间变电所布局，拟出各车间变电所供电范围，并计算各变电所的计算负荷。例：车床容量计算Pc=Pe*Kd=14*7

7、.125*0.25=24.94KWQc= Pc tan=24.94*1.73=43.14kvar车间照明容量计算：Pc=60*24*12=17.38 KW多台起重机容量计算：1）用电设备组再最大负荷的平均负荷 对于起重机，查附录表5得Ku=0.15，tan =1.73，因此Pav=Pe*Ku=0.15*（29.5+23.2）=10.54KWQav=10.54*1.73=18.23kvar2）平均利用系数 因两台起重机为同一参数，故Ku*av=Ku=0.153）用电设备的有效台数neq=52.7*52.7/23.2*23.2+29.5*29.5=1.97（取4）4）计算负荷及计算电流 利用Ku*

8、av=Ku=0.15及neq=4 查附录表6，通过插值求的Ka=2.64，则Pc=2.64*10.54=27.83KWQc=2.64*18.23=48.13kvarSc=55.66KVAIc=55.66/3*0.38=84.47A。其他计算结果如下表3序号设备名称设备容量/kW台数需要系数costanPcQcSc13 1316车床7.125140.252325 36 32340.51.7324.9443.144铣床12.810.250.51.733.25.545 21 35摇臂钻6.92530.250.51.735.198.996 7 41 42铣床9.840.250.51.739.816.9

9、58 9铣床8.720.250.51.734.357.5310砂轮机3.210.250.51.730.81.3811 12砂轮机120.250.51.730.50.8717 18磨床9.220.250.51.734.67.9619磨床14.310.250.51.733.335.7520 38磨床13.320.250.51.736.6511.522 37车床10.12520.250.51.735.068.7626 27磨床115.7520.250.51.737.8813.6228立车6310.250.51.7315.7527.252938.710.250.51.739.6816.7430大车20

10、.1510.250.51.735.048.7131摇臂钻10.510.250.51.732.634.5439 40龙门刨85.420.250.51.7341.8572.443 44 45铣床8.730.250.51.736.5311.2946镗床9.310.250.51.732.334.0247铣床9.810.250.51.732.454.2448桥式起重机(=25%)23.210.150.51.733.486.0249 50桥式起重机(=25%)29.520.150.51.738.8515.31另外全厂照明密度为：12W/m21017.280小计192.17302.51358.39车间P30

11、/kwQ30 /kvar最大电机/kWSc/KVA冷作10011030装配809022仓库20207.5户外照明2015金工车间192.17302.51小计412.17537.51变电所总低压负荷取K0.95391.56510.63643.48补偿电容-352补偿后低压负荷391.56158.63422.47表3有上数据可知：1.进行无功补偿1）视在计算负荷 Sc=643.48kvar功率因数 cos=Pc/Sc=391.56/643.48=0.6092）确定无功补偿容量 QNC=Pc（tan- tan1） =391.56（tan（arccos0.609）- tan（arccos0.92） 3

12、43.01kvar3）选择电容器组数及每组容量拟采用无功功率自动补偿屏，装在变电所低压母线集中补偿。从GCS低压抽屉式开关柜手册中选用总电容容量为343.01kvar电容屏型号： GCS1-34一台 GCS1-35两台 GCS型低压无功功率自动补偿屏有34、35两种方案，其中之34方案为主屏，35方案为辅屏。34、35方案各有、三种规格，其中34方案采用规格，共160kvar；35方案采用C规格，共192kvar；则补偿后Qc=158.63kvar 视在计算负荷Sc=422.47KVA功率因数 cos=Pc/Sc=391.56/422.47=0.926 满足要求。2.变压器的选择根据S30=4

13、22.47 kVA ，可选500 kVA 。查供配电技术附录表13，选SCB10-500/10，其具体参数参照表4额定容量（KVA）高压（KV）分接(%)联结组别空载损耗（W）负载损耗（W）空载电流（%）短路电抗（%）500105%Dyn11116044801.24表4三、变电所电气主接线设计变配电所的电气主接线是以电源进线和引出线为基本环节，以母线为中间环节构成的电能输配电路。对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四方面。考虑到本次设计的系统为出线回路不多的小型配电所，切可靠性及灵活性要求不是很高，故本设计采用单母线接线方式。其具有简单、清晰、设备少、运行操作简单且有利于扩建等优点。

14、具体设计方案见电气主接线图。四、车间配电系统设计工厂大多数用电设备是380V的，车间配电的特点是用电设备台数多，设备搬动机会多；绝大多数采用绝缘导线为防止导线过热引起火灾，正确设置导线过电流保护是非常重要的。车间配电系统设计应根据工艺设计所提供的设备平面布置图、拟出两种可行的车间配电系统方案进行比较后，确定一种方案。 根据GB50052-1995供配电系统设计规范的规定，低压配电网的接线形式应按下列原则确定：1） 正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求时宜采用树干式配电。2） 用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求（指有潮湿，腐蚀性环境或有爆炸和火灾危险场所

15、等）的车间、建筑物内，宜采用放射式配电。3） 部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电，但每一回路环链设备不宜超过10KW。容量较小用电设备的插座，宜采用链式配电时，每一条环链回路的设备数量可适当增加。4） 高层建筑内，但向楼层各配电点供电时，一采用分区树干式配电，但部分较大集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。5） 平行的生产流水线或互为备用的生产机组，根据生产要求，宜由不同的回路配电；同一生产流水线的各用电设备，宜由同一回路配电。 按照配电原则的同时，还应考虑车间配电设计的问题： 1、车间变电所应靠近负荷中心 2、车间电力线路的敷设方式 从

16、分电箱到用电设备的支线一律采用穿管埋地暗敷设。离地3.5m以上的电力线路允许采用裸导线。离地面3.5m以下的导线必须采用绝缘导线，离地面2m以下的导线必须加机械保护（穿钢管或硬塑料管）。3.配电方式：（1）为减少电压波动引起的闪烁，照明线路应在车间动力总开关之前分出。（2）离配电点比较近的，且功率比较大的少数用电设备可以用放射式供电。（3）对于功率比较小、台数比较多的设备，宜于采用干线对分电箱供电，然后由分电箱对各用电设备配电。（4）考虑分电箱供电范围时，注意支线的敷设不要跨过通道；通道另一侧的设备，应由另一侧的分电箱供电，不要采取这一侧的用电设备由另一侧的分电箱供电。（5）吊车电源不要经过分

17、电箱，应经单独的开关直接引自干线。根据前低压电网配电原则，设计金工车间设备平面布置图。即对于功率比较小、台数比较多的设备，宜于采用干线对分电箱供电，然后由分电箱对各用电设备配电。对于10、11、12号负荷功率较小，宜采用链式，接至分电箱，再由此引至干线。大功率有点设备及吊车电源不经过分电箱，应经单独的开关直接引至干线。由此确定一种方案，及金工车间设备平面布置图所示。4.干线截面的选择:由于每只分电箱或每路干线所接的设备台数不多，所以干线的计算电流应按二项式法计算，这样才能照顾到大容量设备对计算电流的影响。选干线截面时，应留有余量，以备负荷的发展。选择干线截面之前，应先选干线的过电流保护电器（熔

18、断的或自动开关）因导线必须与保护配合。 干线导线由两部分组成，一部分是敷设在车间的明敷设部分，按明敷设选导线，另一部分是从配电屏引到干线这一部分，多数是穿管敷设，应按穿管导线选择。依金工车间设备平面实际图，实际设备分布情况，计算如下干线1 Pe=7.125*3+12.8+6.925+9.8*2+8.7*2+3.2+2*1=83.3kw Pc=0.25*83.3=20.825kvarSc=Pc/cos=20.825/0.5=41.65KVAIc=41.65/1.73*0.38=63.36A查附录表32，得10mm截面的YJV型电缆在20得载流量为83A，大于63.36A，因此，选择YJV-0.6

19、/1-4*16。 其他干线的计算及选择方法同上，则所得计算电流和选择型号如下支路计算电流选择型号干线163.36YJV-0.6/1-4*16干线2106.48YJV-0.6/1-4*25干线3191.66YJV-0.6/1-4*70干线4259.81YJV-0.6/1-4*95干线5117.736YJV-0.6/1-4*35干线689.747YJV-0.6/1-4*25干线7259.81YJV-0.6/1-4*95干线884.61YJV-0.6/1-4*16干线9117.79YJV-0.6/1-4*35户内照明4*26.29YJV-0.6/1-4*16户外照明38.23YJV-0.6/1-4*

20、6冷作车间226.13YJV-0.6/1-4*95装配车间183.18YJV-0.6/1-4*70仓库43.02YJV-0.6/1-4*10表5五、低压配电屏的选择：(一) GCS开关柜介绍，下图为GCS型低压抽出式开关柜外形图。图3 GCS型低压抽出式开关柜外形图a) PC柜 b) MCC柜1功能单元隔室 2水平母线隔室 3控制回路隔室 4电缆室1. 动力配电中心（PC柜）1）PC柜内分成四个隔室：水平母线隔室（在柜的后部）；功能单元隔室（在柜前上部或柜前左部）；电缆室（在柜前下部或柜前右边）；控制回路隔室（在柜前上部）。其隔离措施是：水平母线隔室与功能单元隔室、电缆隔室之间用三聚氰胺酚醛夹

21、心板或钢板分隔。控制回路隔室与功能单元隔室之间用阻燃聚胺脂发泡塑料模制罩壳分隔。左边的功能单元隔室与右边的电缆隔室之间用钢板分隔。2）柜内安装的框架式断路器能在关门状态下，实现柜外手动操作，还能观察断路器的分、合闸状态并根据操作机构与门的位置关系，判断出断路器在试验位置还是在工作位置。3）主电路和辅助电路之间也采用分隔措施，仪表、信号灯和按钮等组成的辅助电路单元，安装于塑料板上，板后用一个由阻燃型聚胺发泡塑料做成的罩壳与主电路隔离。2. 抽出式电动机控制中心和小电流的动力配电中心（MCC柜）1）抽出式MCC柜内分成三个隔室，即柜后部的水平母线隔室、柜前部左边的功能单元隔室和柜前部右边的电缆隔室

22、。水平母线隔室与功能单元隔室之间用阻燃发泡塑料制成的功能壁分隔。电缆室与水平母线隔室、功能单元隔室之间用钢板分隔。2）抽屉层高的模数为160mm。分为单元、1单元、单元、2单元、3单元五个尺寸系列，单回路的额定电流为400A及以下。每台开关柜最多可以配置11个一单元的抽屉或22个单元的抽屉。3）抽屉通过断路器专用操作机构的联锁装置的操作程序，完成抽屉相应机械联锁的要求，同时使抽屉具有移动位置、隔离位置、试验位置、分断位置和工作位置，抽屉面板上的操作插槽具有相关明显的标志。 (二)低压开关柜的选择1、低压进线柜的选择（1）台数的选择：有几台变压器就有几台低压进线柜，本设计初选一台变压器，故系统只

23、需配置一台进线柜。（2）方案的选择：与低压进线方式有关，若封闭式母线高压进线，则选择01方案；若从侧面进线，则选择02方案；若用电缆从底下进线，则选择03方案；若有备用电源，则选择07或08方案。本设计使用封闭式母线高压电缆从底下进线，则选择01方案。（3）规格的选择：与变压器容量有关，可根据变压器容量算出低压侧的出线电流，算出来的低压侧的电流为Ic=SN/3*UN=760.57A，则可选择F规格, 即低压进线柜所配的断路器额定电流为1000A,型号为AH-10B. 2.低压出线柜的选择(1)低压抽屉的选择与低压抽屉的出线电流有关，而出线电流就是前面计算的干线电流。可根据出线电流的大小，对照开

24、关柜选取抽屉。低压出线的保护装置有三种:低压断路器,低压负荷开关,接触器.一般选用低压断路器,较为可靠且维护方便.(2)低压抽屉的组合从GCS手册查出每个抽屉的高度,再根据开关柜的有效抽屉高度(1760mm)去组合.根据所给的负荷及计算结果，本设计选择两台抽出式电动机控制中心和小电流的动力配电中心（MCC柜），型号为GCS-11。并将金工车间的9条干线配置在AA2柜，户内户外照明及其他车间干线配置在AA3。用电设备计算容量计算电流选择的开关柜额定电流干线141.6563.36100干线272.22106.48200干线3126191.66200干线477.4259.81200干线5170.81

25、17.736400干线6170.889.747400干线775.32259.81200干线855.6684.61100干线959117.79100户外照明2538.23100户内照明17.2826.294*100冷作车间148.66226.13400装配车间120.42183.18200仓库28.2843.02100表6六、选择高压电器工厂高压供电系统确定后，可根据确定的高压系统图选择高压电器。1计算短路电流：选定短路电流计算点，计算各点短路电流，图4（1） 确定基准值取Sd=100MVA Uc1=10.5KV Uc2=0.4KV则Id1=Sd/3*Uc1=100/3*10.5=5.5KAId

26、1=Sd/3*Uc2=100/3*0.4=144.34KA(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标么值1）电力系统：X1*=Sd/Sk=100MVA/500MVA=0.22)架空线路：X2*=X0*L*Sd/Uc*Uc=0.35*1*100/10.5*10.5=0.3183）电缆线路：X3*=X*L*Sd/Uc*Uc=0.10*0.2*100/10.5*10.5=0.0184)电力变压器(查附录表12,SCB10-500/10变压器为Dyn11联结 Uk%=4.0)X4*= Uk%*Sd/100SNT=4*100*1000/100*500=8作等值电路图图5(3)求K-1点的短路总阻抗标么值机三

27、相短路电流和短路容量1)总表么值:X*(K-1)=X1*+ X2*+ X3*=0.2+0.318+0.018=0.5362)三相短路电流周期分量有效值I(3)K-1=Id1/ X*(K-1)=5.5KA/0.536=10.26KA3)其他三相短路电流Ik-1(3)= Ik-1= I(3)K-1=10.26KAish(3)=2.55* I(3)K-1=2.55*10.26=26.16KAIsh(3)=1.51* I(3)K-1=1.51*10.26=15.49KA4)三相短路容量:SK-1(3)=Sd/ X*(K-1)=100MVA/0.536=186.57MVA(4) 求K-2点的短路总阻抗标

28、么值及三相短路电流和短路容量1)总标么值:X*(K-1)=X1*+ X2*+ X3*+ X4*=0.2+0.318+0.018+8=8.5362)三相短路电流周期分量有效值I(3)K-1=Id1/ X*(K-1)=144.34KA/8.536=16.91KA3)其他三相短路电流Ik-1(3)= Ik-1= I(3)K-1=16.91KAish(3)=2.55* I(3)K-1=2.26*16.91=38.22KAIsh(3)=1.31* I(3)K-1=1.31*16.91=22.15KA4) 三相短路容量:SK-1(3)=Sd/ X*(K-1)=100MVA/8.536=11.72MVA将各

29、计算点的短路电流值填入表6中短路点总电抗标幺值三相短路电流/KA三相短路容量(MVA)Ik“I“(3)ish(3)Ish(3)K-10.53610.2610.2626.1615.49186.57K-28.53616.9116.9138.2222.1511.72表62.电器选择原则（1）电源开关馈电线路开关及高压电动机开关等都应该选用断路器。（2）400KVA以下的电力变压器的高压开关，可以考虑采用隔离开关配合高压熔断器，户外可以采用跌开式熔断器，但是这时变压器低压侧须装能带负荷通断的总开关。（3）400KVA以上电力变压器高压侧须装负荷开关配熔断器。（4）对于要求自动切断的电力变压器，高压侧须

30、装断路器。（5）对一级负荷供电的配电所，可选用小车式开关柜，断路器可互换使用，无重要负荷的变电所可采用固定式开关柜。（6）高压开关柜的进出线，一般采电缆。3.高压侧断路器及电流互感器的选择（1）根据短路电流计算结及设计所选的方案，选用的高压侧断路器的型号 为VS1-12/630-16。并按表7校验。 表7校验合格，所选断路器满足设计要求。（2）根据短路电流计算结果及设计所选的方案，选用的高压侧电流互感器的型号 为LZZBJ9-12。电流互感器按热稳定校验如表8表8校验合格，所选电流互感器满足设计要求。七、变配电所平面布置设计：变配电所的位置应接近负荷中心以减小低压供电半径，减低电缆投资，节约电

31、能损耗、提高供电质量，同时还要考虑进出线方便、设备运输方便、接近电源侧，并注意防尘、防腐、防水、防爆灯要求。影响变配电所位置选择的因素很多，应根据上述要求经技术，经济比较后确定。且变配电所的总体布置还应满足一下基本要求：（1）便于运行维护与检修 ；（2）便于进出线；（3）保证安全用电；（4）节约土地与建筑费用；（5）适应发展要求。本设计的变电所为10/0.38KV车间配变电所，根据要求平面布置设计见电气平面布置图。设计主要参考资料：1、工业与民用配电设计手册(中国航空工业规划设计研究院等编 1994)2、工厂常用电气设备手册（中国电力出版社 第二版 上、下册 兵器工业第五设计研究院主编 1998.1）3、电气设备选择施工安装设计应用手册（中国水利水电出版社 刘宝林主编 1998.10）4、定型图册：D264附设式电力变压器布置、D263变配电所常用设备构件安装（冶金工业部北京钢铁设计院编制1976）5、供配电技术（机械工业出版社 翁双安主编 2004.5）6、工厂供电设计指导（机械工业出版社 刘介才主编 1998.2）7、发电厂变电所电气设备（中国电力出版社 吴佩雄 2005）8、GCS/KYN技术手册第 16 页