1、学号:1151401219河 西 学 院工 厂 供 电课 程 设 计（ 2011 级本科 ）题 目：振华机械厂变电所一次系统设计学 院： 物理与机 电 工 程 学 院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 刘 恩 铭 指导教师： 赵文忠 职称： 教 授 完成日期： 2013 年 12 月 24 日第 1 页工 厂 供 电 课 程 设 计 任 务 书学生姓名 刘恩铭 学 号 1151401219专业方向 电 气 工 程 及 其 自 动 化 班 级 112 班题目名称 振华机械厂变电所一次系统设计第 1 页设 计 的 主 要 内 容1.1设 计 内 容 ： 负荷计算和无功功率补偿；变电所主变压
2、器和主接线方案的选择；短路电流的计算等。1.2 设计依据1、气象资料：工厂所在地区的年最高气温为 34 ，年平均气温为 15 ，年最低气温为18，年最热月平均最高气温为 25 ，年最热月平均气温为 18 ，年最热月地下 0 . 8m处平均温度为 21 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 8 。2、地质水文资料：工厂所在地区平均海拔 1500m ，地层以砂粘土为主，地下水位为 2m 。3、电费制度：工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。每月基本电费按主变压器容量计为 18 元kVA ，动力电费为 0 . 20 元/kwh，照明电费为 0.5
3、0 元/kwh。工厂最大负荷时的功率因数不得低干 0.90 ，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费： 6 10kV 为 800 元kVA 。4、工厂负荷情况见下表：计算负荷序号 名称 类别设备容量 ep(kW)需要系数 dKcostan30(kW)p30(var)Q30(kVA)S30(I动力 70 0.4 0.7 1.02照明 7 0.8 0.9 0.481 铸造车间小计 77 动力 80 0.3 0.6 1.33第 1 页照明 10 0.7 0.9 0.482 锻压车间小计 90 动力 40 0.4 0.85 0.62照明 5 0.8 0.9 0.483 仓
4、库小计 45 动力 60 0.5 0.85 0.62照明 6 0.8 0.9 0.484 电镀车间小计 66 动力 120 0.3 0.65 1.17照明 10 0.9 0.9 0.485 工具车间小计 130 动力 80 0.4 0.7 1.02照明 30 0.8 0.9 0.486 组装车间小计 110 动力 50 0.2 0.6 1.33照明 10 0.8 0.9 0.487 维修车间小计 60 动力 300 0.2 0.65 1.17照明 20 0.8 0.9 0.488 金工车间小计 320 动力 520 0.3 0.45 1.98照明 30 0.8 0.9 0.489 焊接车间小计
5、 550 动力 120 0.7 0.8 0.75照明 3 0.8 0.9 0.4810 锅炉房小计 123 动力 100 0.6 0.7 1.02照明 10 0.8 0.9 0.4811 热处理车间小计 110 12 生活区 照明 90 0.7 0.9 0.48动力照明总计（380v 侧）取0.8.pqK，第 1 页二 、 设 计 的 基 本 要 求1、设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言简练。（2）主要计算过程和步骤完整无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2、图纸（1）绘制电气主接线图（2）原理图要求用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适清晰美观
6、。三.设计进度安排阶段 设计各阶段名称 起止日期1 熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料 第 1 周周一2 查阅有关资料、阅读设计要求必读的参考资料 周二3 负荷计算 周三至周四4 电气主接线设计 周五5 短路电流计算 周六6 主要电气设备选择 周日至第 2 周周一7 书写课程设计说明书 周二至周三8 打印整理课程设计资料 周四9 答辩及成绩评定 周五第 1 页目 录 1 前言 .11.1 引言1.2 设计原则1.3 本设计所做的主要工作2 负荷计算及电容补偿 .42.1 负荷计算的方法 .42.2 负荷统计计算 .42.3 电容补偿 .73 变压器的选择及主接线方案的确定 .93.1 主变
7、压器台数选择 .93.2 主变压器容量选择 .93.3 主接线方案确定 .103.3.1 变电所主接线方案的设计原则与要求 .103.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标 .103.3.3 工厂变电所常见的主接线方案 .113.3.4 确定主接线方案 .114 高低压开关设备选择 .154.1 短路电流的计算 .154.1.1 短路计算的方法 .154.1.2 本设计采用标幺制法进行短路计算 .154.2 变电站一次设备的选择与校验 .214.2.1 一次设备选择与校验的条件 .214.2.2 按正常工作条件选择 .224.2.3 按短路条件校验 .224.2.4 10kV 侧一次设备的选择
8、校验 .234.2.5 380V 侧一次设备的选择校验 .254.3 高低压母线的选择 .265 变电所进出线和低压电缆选择 .295.1 变电所进出线的选择范围 .295.2 变电所进出线方式的选择 .295.3 变电所进出导线和电缆形式的选择 .295.4 高压进线和低压出线的选择 .305.4.1 10kV 高压进线的选择校验 .305.4.2 由高压母线至主变的引入电缆的选择校验 .315.4.3 380V 低压出线的选择 .315.4.4 作为备用电源的高压联络线的选择校验5.5 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 . 5.6 振华机械厂降压变电所一次系统主接线电路图 . 6
9、总结 .377 参考文献 .38第 1 页附 录 .39第 1 页1 前言1.1 引言电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工程机械制造厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。电
10、能从区域变电站进入机械厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。在机械厂，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心部分是变电所。一旦变电所出了事故而造成停电，则整个机械厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重的安全事故。机械厂变电所要很好地为生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(1)安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。(3)优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求(4)经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的
11、消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2 设计原则按照国家标准 GB50052-95供配电系统设计规范 、GB50053-94 10kV及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范、JGJ16-2008民用建筑电气设计规范等的规定，进行变电所设计必须遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策必须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，采用效率高、能
12、耗低和性能先进的电气产品。3、近期为主、考虑发展应根据工作特点、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。第 1 页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。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.3 本设计所做的主要工作目前世界上机械生产能源和动力主要来源于电能。电网的正常运行是保证机械生产安全前提。根据设计任务书的要求，结合实际情况和市场上现有的电力产品及其
13、技术，本文主要做了以下工作：1、负荷计算 机械厂变电所的负荷计算，是根据所提供的负荷情况进行的，本文列出了负荷计算表，得出总负荷。2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。4、变压器选择根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号。5、短路电流计算工厂用电，通
14、常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。7、电缆的选择 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行电缆截面选择时必须满足发热条件：电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2 负荷计算及电容补偿2.1 负荷计算的方法负荷计
15、算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。由于本机械厂用电部门较多，用电设备台数较多，设计采用需要系数法予以确定。1单台组用电设备计算负荷的计算公式第 1 页(1).有功计算负荷 (单位为kW) ：(2-1)30dePK式中 设备有功计算负荷(单位为 kW)；30P用电设备组总的设备容量(不含备用设备容量，单位为 kW)；e用电设备组的需要系数。dK(2).无功计算负荷(单位为 kvar)(2-2)30tanQP=式中 设备无功计算负荷(单位为 kvar)；30Q对应于用电设备组功率因数 的正切值。tancos(3).视在计算负荷(单位为 kVA)(2-3)30csPS=式中 视在计算负
16、荷(单位为 kVA)；30S用电设备组的功率因数。cos(4).计算电流(单位为 A)(2-4)30NSIU=式中 计算电流(单位为 A)；30I用电设备组的视在功率(单位为 kVA)；S用电设备组的额定电压(单位为 kV)。NU2多组用电设备计算负荷的计算公式(1).有功计算负荷 (单位为kW)(2-5)3 30zpiPK式中 多组用电设备有功计算负荷(单位为 kW)；3zP所有设备组有功计算负荷 之和；0i30P有功负荷同时系数，可取 0.70.95。pK(2).无功计算负荷 (单位为kvar)(2-6)330zqiQK:=式中 多组用电设备无功计算负荷(单位为 kvar)；3zQ所有设备组无功计算负荷 之和；0i:30
