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1、目录目录 前言 一 负荷计算和无功功率计算及补偿 二 变电所所址 变压器和主接线方案的选择 三 短路电流的计算 四 变电所电气设备的选择 五 变电所高 低压线路的选择 六 变电所继电保护的整定 七 设计总结 前言前言 电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛 做好 工厂供配电工作对于发展工业生产 实现工业现代化 具有十分重要 的意义 工厂供电工作要很好的为工业生产服务 切实保证工厂生产和生 活用电的需要 并做好节能工作 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配电可靠性的要求 3 优质 应满足电能用户对电
2、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 并尽可能的节约电 能和减少有色金属的消耗量 此外 在供电工作中 应合理的处理局部和全局 当前和长远等 关系 既要照顾当前利益 又要有全局观点 能顾全大局 适应发展 本次课程设计为工厂的供配电系统设计 主要内容包括 负荷计算 无功功率补偿 变压器的选择 短路电流的计算 各类导线以及各设 备的选择和继电保护等 通过本次课程设计 希望可以对供配电的理论知识有进一步的理 解 并且学会把理论运用到现实生活中去 一 负荷计算 无功补偿及变压器的选择 一 负荷计算和无功功率计算 一 负荷计算和无功功率计算 求计算负荷时 采用需要系数法对各车间
3、及生活区进行负荷 计算 具体计算如下 1 计算各用电设备组的计算负荷 1 1 车间总计算负荷 取 1冷加工机床 kw kvar 2通风机 kw Qc1 2 Pc1 2 4 8x0 75 3 6kvar kw Qc1 Qc1 1 Qc1 2 x0 97 41 46kvar Sc1 48 96k VA 2 2 车间计算负荷 A 3 3 车间计算负荷 4 4 车间计算负荷 5 5 车间计算负荷 6 生活区的计算负荷 7 1 5 车间的总计算负荷即主变压器 A 低压侧的计算负荷为 取同时系数 二 无功功率补偿 二 无功功率补偿 由以上计算可得主变压器 A 低压侧的视在计算负荷为 此时低压侧的功率因数为
4、 为使高压侧的功率因数 则低压侧补偿后的功率因数应高于 0 90 所以取 要使低压侧的功率因数由 0 61 提高 到 0 95 则低压侧需装设并联电容器 需装设的电容器容量为 取 计算电流 变压器 A 的功率损耗为 主变压器 A 高压侧的计算负荷为 补偿后的功率因数为 由前面生活区的计算负荷可得主变压器 B 低压侧的视在计算负荷为 此 时 主 变 压 器 B 低 压 测 的 功 率 因 数 为 为使高压侧的功率因数 0 90 则低压侧 补偿后的功率因数应高于 0 90 所以取 要使低压 侧的功率因数由 0 8 提高到 0 95 则低压侧需装设并联电容器 需 装设的电容器容量为 取 计算电流 变
5、压器 B 的功率损耗为 主变压器 A 高压侧的计算负荷为 补偿后的功率因数为 高压负荷 C 的计算负荷及无功功率补偿 由于功率因数小于 0 90 对该高压负荷进行补偿 取补 偿后的功率因数为则需装设的电容器的容量为 取 补偿后的功率因数为 高压负荷 D 的计算负荷及无功功率补偿 由于功率因数小于 0 90 对该高压负荷进行补偿 取补 偿后的功率因数为则需装设的电容器的容量为 取 补偿后的功率因数为 有以上数据可求得全厂总的计算负荷 取同时系数 全厂负荷统计如下表 计算内容 设备 名称 设备容量 KW Kd cos tan Pc kw Qc kvar Sc kVA Ic A 各设 备组 计算 负
6、荷 冷加工 机床 通风机 1 车间 1 车间总计负荷 K K 2 车间 计算 负荷 3 车间 计算 负荷 计算负荷 计算负荷 计算负荷 4 车间 5 车间 生活区 主变压器A低压测计算负荷 K 主变压器A损耗 主变压器A高压测计算负荷 主变压器B低压测计算负荷 K 主变压器B损耗 主变压器B高压测计算负荷 高压负荷1计算负荷 高压负荷2计算负荷 全厂总计算负荷 K 90 50 250 51 73 22 625 39 14 60 8 0 80 75 4 8 3 6 26 0541 46 48 96 74 39 650 30 61 33 19 5 2632 5 49 38 56 0 4 0 61
7、3322 4 29 87 37 3456 73 400 40 71 021616 32 22 86 34 73 720 30 71 0221 622 0430 8646 88 3000 50 80 75150112 5187 5284 88 100 27 31 62 105 14 159 74 1 58 6 31 101 85 37 93 108 68 6 27 150 47 5 157 34 239 06 2 36 9 44 152 36 56 94162 65 9 39 200 0 60 6 1 33 120 39 44 126 32 11 55 1800 50 6 1 3390 30 9
8、4 875 48 441 155 07 467 47 26 99 三 年耗电量的估算 三 年耗电量的估算 年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得出 年有功电能消耗量 年无功电能消耗量 结合本厂的实际 年负荷利用小时数 取年平均有功负 荷系数 年平均无功负荷系数 于是有 本厂年有功耗电量 四 变压器的选择及主接线方案的选择 1 变压器的选择 该工厂变电所虽然是三级负荷 但是考虑到现实当中的实际情 况 结合实际的用电情况 仍然采用两台变压器 一台负责第一 到第五车间供电 另一台变压器负责生活区的供电 这样 即使 其中一台变压器出现了故障 因有另一台变压器正常工作 可为 另一负荷提供电源
9、每台变压器的容量 N T S 应同时满足以下两个条 件 1 任一台变压器单独运行时 宜满足 30 0 6 0 7 N T SS 2 任一台变压器单独运行时 应满足 30 1 11 N T SS 即满足全部一 二级负荷需求 代入数据可得 N T S 0 6 0 7 467 47 280 48 327 42 kV A 故选择两台 S11 M400 变压器 主要指标如下 2 主接线方案的选择 因为工厂是三级负荷且考虑到经济因素 选择一次侧单母线不分 段 二次侧单母线分段接线方式 单母线接线方式的优点 简单 清 晰 设备少 运行操作方便且有利于扩建 系统图如下 变压器 型号 额定 容量 kV A 额定
10、 电压 kV 联结 组型 号 损耗 kW 空载 电流 0 I 短路 阻抗 K U 高 压 低 压 空 载 负载 S11 M40040010 50 4Dyn11 0 5 7 4 3 4 52 0 74 二 短路电流的计算短路电流的计算 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备 以及进行 继电保护装置的整定计算 短路计算点要选择得使需要进行短路校验 的电气元件有最大可能的短路电流通过 对于工厂供电系统来说 常 LZZBJ9 12 50 5 ZN28 12 630 S11 M400 10 5 0 4KV Uk 4 S11 M400 10 5 0 4KV Uk 4 LZZBJ9 12 50 5
11、ZN28 12 630 RT14 63 40 GN19 12 400 HY5W 17 45 BH 0 38 1000 5 同左 同左 同左 同左 CM2 630L同左同左同左同左 LZZBJ9 12 50 5 YJV22 10 3 16 LJ 35 ZN28 12 630 GN19 12 400 10KV LMY 3 50 5 3 LMY 3 63 10 1 50 5 3 LMY 3 63 10 1 50 5 0 38KV YJV22 10 3 16 YJV22 10 3 16 GN19 12 400 BH 0 38 1000 5 BH 0 38 1000 5 BH 0 38 1000 5 C
12、M2 630L ZN28 12 630 LZZBJ9 12 50 5 同右 同右 VLV22 3 70 3 LMY 3 63 10 1 50 5 BCMJ3 0 415 30 3 XD1 30 SC E3PN5 C BH 0 38 1000 5 CM2 630L HD13BX 1000 同左 同左 同左 同左 同左 同左 同左 HD13BX 1000 同右 将电力系统当作无限大容量电源 常用的计算方法有欧姆法 有称有 名单位值法 和标幺值法 又称相对单位值法 本厂的供电系统图如图 1 所示 采用一路电源供线 经 6km 的 LJ 35 架空线 1km 的 VLV22 10 3 4 电缆 下面计
13、算本厂变电所高压 10kV 母线上 K1 点短路和低压 380V 母线上 K2 点短路的三相短路电流 和短路容量 图 1 下面采用标么制法进行短路电流计算 一 确定基准值 取100 d SMV A 1 10 5 c UkV 2 0 4 c UkV 二 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 忽略架空线至变 电所的电缆电抗 系统 S 1 100 100 1 MVA MVA X 线路 1WL 07 2 100 6 38 0 5 10 22 1 10 2 U S lXX d d 线路 2WL 073 0 100 1 08 0 5 10 22 1 20 3 U S lXX d d 变压器 1T 和 2T
14、 10 4 0 100 100 4 100 5 4 S SU XX N dk 可绘得短路等效电路图如图 2 所示 图 2 三 计算 K1 点的三相短路时三相短路电流和短路容量 1 计算短路回路总阻抗标幺值 143 3073 007 21 3 2 1 1 XXXXk 2 计算 K1 点所在电压级的基准电流 1 1 100 5 500 33 10 5 d d c SMV A IkA UkV 3 计算 K1 点短路电流各量 318 0 143 3 11 1 1 X I k k kA IIIIIkdk 75 1318 0 5 5 11 3 3 3 1 kA Iikksh 46 475 1 55 255
15、 2 1 3 1 MVA X S S k d k 8 31318 0 100 1 1 四 计算 k2 点的三相短路时三相短路电流和短路容量 4 计算短路回路总阻抗标幺值 314 810 10143 3 5 4 1 2 XXXXkk 5 计算 K2 点所在电压级的基准电流 2 2 100 144 000 330 4 d d c SMV A IkA UkV 6 计算 K1 点短路电流各量 123 0 314 8 11 2 2 X I k k kA IIIIIkdk 68 17123 0 144 22 3 3 3 2 kA Iikksh 53 3268 17 84 155 2 2 3 2 MVA X
16、 S S k d k 3 12123 0 100 2 1 三 变电所一次设备的选择与校验三 变电所一次设备的选择与校验 一 高压母线的选择 初选 LMY 型母线 轴线间距 a 为 0 25m 档距 l 为 0 9m 由A IIcal 99 26 mm j I S ec c ec 2 46 23 15 1 99 26 选用 LMY 3 50 5 高压母线的动稳定校验 校验条件 cal LMY 母线材料的最大允许应力为 70MPa 10KV 母线的最大冲击电流为KA i ksh 462 4 1 三相短路时所受的最大点 动力为N a l iF ksh 41 127 10 25 0 9 0 37 10 3 3 10 462 4 2 2 1 3 弯曲力矩为 mN K l M Fc 12 1 10 9 0 41 12 3 母线截面系数为 mm b h W 2 22 6 10 08 2 6 005 0 6 05 0 计算应力为 MPaPa W M c 538 05 10 538 0 6 10 08 2 12 1 cal MPa 70 故母线满足动稳定要求 热稳定校验 校验条件 C S t IS im
