中型工厂供配电系统变(配)电所电气设计.doc

1、XX 大学 XX 学院本科生课程设计题 目： 中型工厂供配电系统变（配）电所电气设计 课 程： 供配电工程 专 业： XXXXXXXX 班 级： XXXXX 学 号: XXXX 姓 名： XXXX 指导教师： XXXX 完成日期： 2013.6.13 1供电工程课程设计任务书一、设计课题题目：中型工厂供配电系统变（配）电所电气设计。简介：工厂共有生产车间 7 个，另有综合辅助设施 2 个。根据工程的总体规划，工厂拟设总降压变电所或配电所一座，车间变电所 3 座。高压变电所或高压配电所拟与二号车间变电所合建。3、4 车间负荷为二级负荷。二、设计基础资料1、 各车间（部门）的用电负荷情况统计如下表

2、（） 1 号车间变电所 STS1 供电负荷：1 车间 动力 150Kw、Kd=0.75、cos=0.65照明 20Kw、Kd=0.85、cos=0.7车间 动力 380Kw、Kd=0.65、cos=0.7照明 25Kw、Kd=0.85、cos=0.7综合楼 动力 180Kw、Kd=0.75、cos=0.8照明 280Kw、Kd=0.85、cos=0.8（） 2 号车间变电所 STS2 供电负荷：车间 动力 400Kw、Kd=0.65、cos=0.7照明 30Kw、Kd=0.85、cos=0.74 车间 动力 600Kw、Kd=0.55、cos=0.75照明 40Kw、Kd=0.85、cos=0

3、.75 车间 动力 200Kw、Kd=0.6、cos=0.75照明 20Kw、Kd=0.85、cos=0.7（3） 3 号车间变电所 STS3 供电负荷：6 车间 动力 280Kw、Kd=0.65、cos=0.7照明 25Kw、Kd=0.85、cos=0.77 车间 动力 250Kw、Kd=0.65、cos=0.7照明 20Kw、Kd=0.85、cos=0.7食堂等 动力 180Kw、Kd=0.75、cos=0.8照明 40Kw、Kd=0.8、cos=0.6注：计算总负荷时，KD 取 0.9。、工厂为三班制连续生产，年最大负荷利用小时 6000h。由于工厂为新建，近年内负荷发展不超过 10%。

4、无高压用电设备。厂区内不设架空线路。、与供电部门签定的供用电协议：工作电源由电力系统的地区变电所提供，变电所有 35Kv 和 10Kv 两种电压出线可供工厂选用，变电所到工厂的架空线路总长度为 5Km。此外，电力系统还有一个变电所的 10Kv 线路可向工厂提供所需的备用电源，变电所到工厂的架空线路长为 7Km 。工作电源和备用电源不允许同时对工厂供电。供电部门要求在工厂高压进线侧进行用电计量，要求高压侧功率因数不得低于 0.9。不同电价，计量分开。2已知变电所 A 出口处短路容量为 300MVA400MVA，变电所出口处短路容量为400MVA500MVA。、其他资料三、设计内容及要求内容：（）

5、 供电方案确定及一次电路设计（） 负荷计算及无功补偿（） 变压器的选择（） 短路计算（） 高压电气设备的选择与校验（） 高压配电线路的选择（） 变配电所电气设备平面布置设计要求：按工程制图要求绘制出工厂变配电所电气主接线图（高低压主电路） ；变配电所平面布置图；变配电所接地图；按工程设计要求写出计算书（负荷计算、短路计算、设备及导体选择计算等）和方案说明书。设计成果：设计成果包括设计报告（含计算）和设计图纸。设计图纸包括：（1） 总降压变电所或高压配电所电气主接线图；（2） 2 号车间变电所低压电气主接线图；（3） 总降压变电所或高压配电所及 2 号车间变电所平面布置图；注：设计成果应达到工程

6、设计要求。 四、设计日程安排本次课程设计时间一周。周一：布置设计任务，熟悉有关资料，负荷计算、主变压器选择。周二：供电一次接线方案确定，短路计算。进出线电缆及开关设备选择计算。周三：设计绘制变（配）电所高压电气系统图。周四：设计绘制变电所低压电气系统图。周五：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版、整理打印设计报告，上交设计成果。3目录1 负荷等级确定与供电电源.（5）1.1 负荷等级确定.（5）1.2 供电电源.（5）2 负荷计算与无功补偿.（6）2.1 负荷计算.（6）2.2 无功补偿.（8）2.3 总计算负荷.（9）3 变（配）电所所址选择与结构型式.（10）3.1 所址选择.（1

7、0）3.2 结构型式.（10）4 变压器类型、台数及容量选择.（10）4.1 变压器类型选择.（10）4.2 变压器台数选择.（10）4.3 变压器容量选择.（10）5 变（配）电所电气主接线设计.（12）5.1 高压系统电气主接线设计.（12）5.2 低压系统电气主接线设计.（13）5.3 低压配电网的接线形式.（13）6 短路计算与电气设备选择校验. （14）6.1 短路电流计算.（14）6.2 高压电气设备选择校验.（18）6.3 低压电气设备选择校验.（19） 7 进出线电缆选择校验.（21）7.1 高压进线电缆选择校验.（21）7.2 高压出线电缆选择校验.（22）7.3 低压出线电

8、缆选择校验.（22）8 变（配）电所电气装置布置.（23）8.1 高压配电室.（23）8.2 变压器室.（23）8.3 低压配电室.（23）9 个人总结.（25）10 参考文献.（26）11 图纸目录.（26）41 负荷等级确定与供电电源1.1 负荷等级确定根据设计任务书，3、4 车间为二级负荷，其他的为 3 级负荷。本工程用电设备负荷等级确定见表 1-1。表 1-1 负荷等级确定序号用电设备名称 负荷等级低压配电回路回路编号 备注1 1 车间动力 三级 1 WP12 1 车间照明 三级 1 WL13 2 车间动力 三级 1 WP24 2 车间照明 三级 1 WL25 综合楼动力 三级 1 综

9、 P6 综合楼照明 三级 1 综 L7 3 车间动力 二级 2 WP3M、WP3S 一用一备8 3 车间照明 二级 2WL3M、WL3S一用一备9 4 车间动力 二级 2 WP4M、WP4S 一用一备10 4 车间照明 二级 2WL4M、WL4S一用一备11 5 车间动力 三级 1 WP512 5 车间照明 三级 1 WL513 6 车间动力 三级 1 WP614 6 车间照明 三级 1 WL615 7 车间动力 三级 1 WP716 7 车间照明 三级 1 WL717 食堂动力 三级 1 食 P18 食堂照明 三级 1 食 L1.2 供电电源根据设计规范，本工程整体按二级负荷供电，外网供电电

10、源电压二级与三级共 18条回路数，变压器应为 4 台；二级负荷用电设备采用一用一备的方式。5图 1-1 供电系统概略图2 负荷计算与无功补偿2.1 负荷计算采用需要系数法基本公式有功计算负荷 edmcPK无功计算负荷 tanQ视在计算符合 cosCS计算电流 NCUI3各低压配电干线的计算负荷、无功补偿前低压母线计算负荷见表 2-1，表 2-2，表 2-3，表 2-4。6表 2-1 变压器 T1 无功补偿前低压母线计算负荷计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kW Kd costanPC kW QC kvar Sc kVA IC A1 WP1 150 0.750 0.65 1.17 1

11、12.5 131.5 173.1 263.12 WL1 20 0.85 0.7 1.02 17.0 17.3 24.3 36.93 WP2 380 0.65 0.7 1.02 247.0 252.0 352.9 536.34 WL2 25 0.85 0.7 1.02 21.3 21.7 30.4 46.15 综 P 180 0.75 0.8 0.75 135.0 101.3 168.8 256.56 综 L 280 0.85 0.8 0.75 238.0 178.5 297.5 452.2 770.8 702.3 1042.7 1584.9总计算负荷 0.9 ， 0.9pK.q 693.7 6

12、32.1 938.4 1426.4表 2-2 变压器 T2 无功补偿前低压母线计算负荷计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kW Kd costanPC kW QC kvar Sc kVA IC A1 400 0.65 0.7 1.02 260.0 265.3 371.4 564.630 0.85 0.7 1.02 25.5 26.0 36.4 55.4600 0.55 0.75 0.88 330.0 291.0 440.0 668.8 40 0.85 0.7 1.02 34.0 34.7 48.6 73.8200 0.6 0.75 0.88 120.0 105.8 160.0 243

13、.2 405.5 397.1总计算负荷 0.9 ， 0.9pK.q 364.95 357.39 510.8 776.4其中二级负荷（注明哪些序号）0.9p0.9. 328.46 321.65 459.7 698.8备注 其中 回路不计入总负荷。表 2-3 变压器 T3 无功补偿前低压母线计算负荷计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kW Kd costanPC kW QC kvar Sc kVA IC A1 400 0.65 0.7 1.02 260.0 265.3 371.4 564.630 0.85 0.7 1.02 25.5 26.0 36.4 55.4600 0.55 0.75

14、 0.88 330.0 291.0 440.0 668.8 40 0.85 0.7 1.02 34.0 34.7 48.6 73.820 0.85 0.7 1.02 17.0 17.3 24.3 36.9 381.0 343总计算负荷 0.9 ， 0.9pK.q 342.9 308.7 461.4 701.3其中二级负荷（注明哪些序号）0.9p0.9. 308.61 277.83 415.2 631.2备注 其中 回路不计入总负荷。表 2-4 变压器 T4 无功补偿前低压母线计算负荷7计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kW Kd costanPC kW QC kvar Sc kVA

15、 IC A280 0.65 0.7 1.03 182.0 185.7 260.0 395.225 0.85 0.7 1.02 21.3 21.7 30.4 46.1250 0.65 0.7 1.02 162.5 165.8 232.1 352.91 20 0.85 0.7 1.02 17.0 17.3 24.3 36.9 180 0.75 0.8 0.75 135.0 101.3 168.8 256.540 0.8 0.6 1.33 32.0 42.7 53.3 81.1 549.8 534.5总计算负荷 0.9 ， 0.9pK.q 494.8 481.05 690.1 1049.02.2 无

16、功补偿由计算结果看出，本工程的功率因数未达到要求，采用低压无功补偿装置进行补偿，采用自动投切方式补偿。变压器低压侧无功补偿及无功补偿后低压母线计算负荷见表 2-5，表 2-6，表 2-7，表2-8。表 2-5 变压器 T1 无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器 T1有功计算负荷Pc kW无功计算负荷Qc kvar视在计算负荷Sc kVA计算电流Ic A功率因数cos补偿前低压母线计算负荷 693.7 632.1 938.4 1426.4 0.74补偿容量 QN.C kvarQN.C=Pc tan(arccos0.74 ) tan(arccos0.92 ) 实际取 12 组30 kvar=30

17、0 kvar335.0补偿后低压母线计算负荷 693.7 272.1 745.2 1132.6 0.93表 2-6 变压器 T2 无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器 T2有功计算负荷Pc kW无功计算负荷Qc kvar视在计算负荷Sc kVA计算电流Ic A功率因数cos补偿前低压母线计算负荷 364.95 357.39 510.8 776.4 0.71补偿容量 QN.C kvarQN.C = Pc tan(arccos0.71 ) tan(arccos0.92 )实际取 10 组 20 kvar= 200 kvar206.5补偿后低压母线计算负荷 364.95 157.39 397.44

18、 604.1 0.928表 2-7 变压器 T3 无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器 T2有功计算负荷Pc kW无功计算负荷Qc kvar视在计算负荷Sc kVA计算电流Ic A功率因数cos补偿前低压母线计算负荷 342.9 308.7 461.4 701.3 0.74补偿容量 QN.C kvarQN.C = Pc tan(arccos0.74 ) tan(arccos0.92 )实际取 12 组 14 kvar= kvar165.6补偿后低压母线计算负荷 342.9 140.7 370.64 563.37 0.93表 2-8 变压器 T4 无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器 T2有

19、功计算负荷Pc kW无功计算负荷Qc kvar视在计算负荷Sc kVA计算电流Ic A功率因数cos补偿前低压母线计算负荷 494.8 481.05 690.1 1049 0.72补偿容量 QN.C kvarQN.C = Pc tan(arccos0.72) tan(arccos0.9 2)实际取 11 组 25 kvar= 275 kvar266.1补偿后低压母线计算负荷 494.8 206.05 536.0 814.72 0.922.3 总计算负荷高压进线总计算负荷见表 2-9。表 2-9 变电所高压进线总计算负荷序号计算点有功计算负荷Pc kW无功计算负荷Qc kvar视在计算负荷Sc

20、kVA计算电流Ic A功率因数cos1 变压器 T1 低压母线计算负荷 693.7 272.1 745.2 1132.6 0.932 T1 功率损耗 PT0.01Sc ；Q T0.05Sc 7.45 37.263 变压器 T1 高压侧计算负荷（序号 12） 701.15 309.46 766.4 44.25 0.914 变压器 T2 低压母线计算负荷 364.95 157.39 397.44 604.1 0.925 T2 功率损耗 PT0.01Sc ；Q T0.05Sc 3.97 19.876 变压器 T2 高压侧计算负荷（序号 45） 368.92 177.26 409.3 26.63 0.

21、97 变压器 T3 低压母线计算负荷 342.9 140.7 370.64 563.37 0.938 T3 功率损耗 PT0.01Sc ；Q T0.05Sc 3.71 18.539 变压器 T3 高压侧计算负荷（序号 78） 346.61 159.23 381.44 22.02 0.9110 变压器 T4 低压母线计算负荷 494.8 206.05 536.0 814.72 0.9211 T4 功率损耗 PT0.01Sc ；Q T0.05Sc 5.36 26.812 变压器 T4 高压侧计算负荷（序号 1112） 500.16 232.85 551.7 31.85 0.9113 其他高压出线计

22、算负荷14 变电所高压进线总计算负荷（序号 1916.84 878.8936 9+12+13） 0.9 pK0.9.q1725.16 790.92 1897.82 109.57 0.913 变（配）电所所址选择与结构型式3.1 所址选择根据低压配电系统设计规范 GB50054-95第 3.3.1 条 配电室屋顶承重构件的耐火等级不应低于二级，其它部分不应低于三级。第 3.3.2 条 配电室长度超过 7m 时应设至少两个出口，并宜不知在配电室的两端。当配电室为楼上楼下两部分布置时，楼上一部分的出口应至少有一个通向该层走廊或室外的安全出口。配电室的门均应向外开启，但通向高雅配电室的门应为双向开启门

23、。本工程变电所位置选于建筑物内，满足规范要求。3.2 结构型式变电所的结构型式有以下四种类型：（1）独立变电所（2）附设变电所（3）车间内变电所（4）地下变电所。由于本工程变电所设于工厂内，采用附设变电所。4 变压器类型、台数及容量选择4.1 变压器类型选择变压器类型选择见表 4-1。表 4-1 变压器类型选择序号 类 型 选择结果 依 据1 变压器相数 3 有三相用电设备2 变比及调压方式 无载调压 10KV 配电变压器一般采用无载调压方式3 绕组型式 三角形4 绝缘及冷却方式 干式 室内5 外壳防护等级 IP20 防触电6 联结组 Yyn0 一般要求7 型 号 SC(B)-SC(B)11 等系列环氧树脂变压器 节能4.2 变压器台数选择有二级负荷，需两台变压器和双回路，选用等容量的变压器且单台变压器不宜大于 1250KVA。 )21(,7.0CNTNTSS。4.3 变压器容量选择变压器容量选择见表 4-2，表 4-3，表 4-4。