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1、目 录：1 设计要求12 工厂负荷计算及配电系统确实定12.1 工厂实际情况的介绍12.2 工厂负荷计算和无功补偿计算32.3 主要车间配电系统确实定53 电气设备选择与电器校验73.1 主要电气设备的选择73.2 电器校验84 继电保护系统的设计124.1 继电保护的选择、整定及计算124.2 防雷与接地125 变电所平面布置设计及设计图样135.1 变配电所平面布置设计135.2 设计图样14结 论15参考文献162.2 工厂负荷计算和无功补偿计算根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。注意，用电设备的总容量P值不含备用设备容量
2、。金工车间负荷计算1金属切削机床组设备容量P=7.12514+12.8+6.9253+9.84+8.72+3.2+12+9.22+14.3+13.32+10.1252+15.752+63+38.7+20.15+10.5+85.42+8.73+9.3+9.8kW=653.525kW对于大批生产的金属冷加工机床电动机，其需要系数：K=0.180.25=0.5，tan=1.73有功计算负荷：P=K=0.25653.525kW=163.38kW无功计算负荷：Q=tan=163.381.73kVA=282.65kVA2.桥式起重机容量P=P=23.2+29.52kW=82.2kW对于锅炉房和机加、机修、
3、装配等类车间的吊车，其需要系数：K=0.10.15取0.15，tan=1.73,cos=0.5有功计算负荷：P=KP=0.1582.2kW=12.33kW无功计算负荷：Q=tan=12.331.73kVA=21.33kVA3.金工车间照明车间面积：6024=1440m设备容量：P=121440W=17280W=17.28kW对于生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明，其需要系数：K=0.81，tan=0,cos=1.0tan和cos的值均为白炽灯照明数据有功计算负荷：P=K=117.28kW=17.28kW无功计算负荷：Q=tan=17.280kVA=0 kVA全厂总负荷1变压器低压侧：有功计算
4、负荷：P=0.95P=0.95163.38+12.33+17.28+100+80+20+20kW=392.34kW无功计算负荷：Q=0.97Q=0.97282.65+21.33+110+90+20+15kVA=522.81kVA视在计算负荷：S=kVA=653.65kVA功率因数：cos=P/Q=392.34/653.65=0.6SL7型变压器属于低损耗电力变压器，其功率损耗可按简化公式计算。有功损耗：P0.015S=0.015653.65kW=9.81kW无功损耗：Q0.06S=0.06653.65kVA=39.22kVA2变压器高压侧：有功计算负荷：P=+=392.34+9.81kW=40
5、2.15kW无功计算负荷：Q=Q+Q=522.81+39.22kVA=562.03kVA视在计算负荷：S=kVA=691.09kVA功率因数：cos=P/S=402.15/691.09=0.583无功功率的补偿。由于要求工厂变电所高压侧的功率因数不得低于0.9，而目前只有0.58，因此，需进行无功功率的补偿。提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单见效又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数5。考虑到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。一般Q=4-5P,因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9，这里取cos=0
6、.92。而补偿前低压侧的功率因数只有0.6，由此可得低压电容屏的容量为：Q=tan-tan=kVA=355.76kVA取Q=360kVA。4补偿后变压器容量和功率因数：补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：S=kVA=424.78kVA主变压器的功率损耗：变压器高压侧的计算负荷：有功计算负荷：P无功计算负荷：Q视在计算负荷：SkVA=440.9kVA功率因数：cos=P功率因数满足要求。计算电流：I全厂变电所负荷计算如表2-3所示。2.3 主要车间配电系统确实定工厂的低压配电线路有放射式、树干式和环行三种根本结线方式。放射式结线的特点是：其引出线发生故障是互不影响，供电可靠性较高，而且便于装设自动
7、装置。但有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多。放射式结线方式多用于设备容量大或供电可靠性要求较高的设备供电。而树干式结线的特点正好与放射式结线相反。很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备。环行结线供电可靠性较高，但其保护装置及整定配合比拟复杂6。因此，根据金工车间的具体情况，本系统采用放射式和树干式组合的结线方式，能满足生产要求。表2-3 全厂变电所负荷计算表设备名称台数/台P/kWKcostanP/kWQ/kVAS/kVA金工车间冷加工机床117654.530.250.51.73163.38282.65起重机382.20.150.51.7312.3321.33车间照明17.28110
8、17.280小计120192.99303.98冷作车间100110装配车间8090仓库2020户外照明2015小计220235变电所低压负荷取K=0.95K=0.97392.34522.81653.65补偿电容-360补偿后低压负荷392.34162.81424.78配电设计方案1如图2.3所示。配电设计方案2如图2.4所示。方案比拟：1方案1和方案2对金工车间的供电都是可行且都能到达目的。2方案1和方案2中，方案1中的干线和方案2中的干线是同样的。对功率较大的靠近变电所的设备采用放射性供电，放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高。3方案1中的干线跨过20多米把设备10、11、12连接，电
9、能损耗大，金属损耗多，这样既不经济，供电也不可靠7。而方案2中，设备19由一干线树干式供电，能减少线路的有色金属消耗量，采用的高压开关数量少，投资少，能弥补以上的缺点。图2.3金工车间配电方案1图2.4金工车间配电方案24方案1中的干线供电范围中，包括功率较大的设备30和29。由于其他设备功率小，这样起动电流大，供电不可靠。方案2中干线只对1321、31只对小功率的设备供电，功率平衡，供电可靠性相对提高。大功率设备30、29直接采用放射式供电。5方案1中，三台桥式起重机用同一干线，采用树干式供电，假设有一台起重机出故障，那么三台起重机均不能使用，供电可靠性极差。而对于方案2中，用干线10、11
10、对起重设备49、50和48供电，假设一台起重机出故障，至少还有一台起重机可工作。这样，供电可靠性就提高了。6方案2中的干线把2227、3238及1012的设备采用树干式供电，减少电能损耗，减短导线长度。从经济上看，节省开支，且不影响供电可靠性。结论：经以上比拟，从经济性、供电可靠性两方面考虑，方案2比方案1好。因此采用方案2对金工车间供电。3 电气设备选择与电器校验3.1 主要电气设备的选择变压器的选择对于SL7-630kVA变压器，考虑本地年平均气温为23.2，即年平均气温不等于20，那么变压器的实际容量应计入一个温度校正系数K8。对室内变压器，其实际容量为559.44kVA大于424.78
11、kVA，因此，变压器的选择满足要求。低压补偿柜的选择本系统拟采用无功功率自动补偿屏，装在变电所低压母线侧集中补偿。选用总电容容量为360kVA。电容屏型号选：PGJ12一台，PGJ13三台。3.1.3低压配电屏的选择根据前面所确定的车间配电系统及多路额定电流，本设计选用固定式低压配电屏PGL2型，因为该厂为三级负荷，选用PGL2型即可满足要求9。假设要更可靠，那么可选用抽屉式GCK或多米诺。3.1.4高压开关柜的选择本次设计中，确定用630kVA的变压器把10kV的高压降到动力设备所需要的电压0.4kV。假设有重要负荷，可靠性要求较高，那么可选用手车式开关柜，如JYN、KYN。本厂都是动力设备
12、，无重要负荷，因此，变电所可采用固定式开关柜。这里选用GG1AF-03，此柜装有GN1910型隔离开关1个，隔离高压电流，以保证其他电气设备的平安检修。SN10-10/630500型少油断路器1个10，可以通断线路正常的负荷电流，也可以进行短路保护。GG1AF-03除备有以上两种开关外，还有LQJ10型电流互感器2个，分别接仪表和继电器，以满足测量和保护的不同要求。3.2 电器校验高压电器的校验高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作平安可靠，运行维护方便，投资经济合理。选择好高压开关柜和柜内的高压设备后，可对选用的电器设备进行校验。1.短路电流
13、的计算要校验高压电器，必须先对线路进行短路计算。画短路计算电路图如图3.1所示。图3.1短路计算电路图画出短路等效电路图如图3.2所示。图3.2短路等效电路图1求k1点的三相短路电流和短路容量=10.5kV；1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗：电力系统的电抗：X/S=10.5/500=0221式中U-短路点的短路计算电压，单位为kV；S-系统出口断路器的断流容量，单位为MVA。根据题目给出的出口断路器型号SN10-10II，查相关手册或样本可得。架空线路的电抗：X=0.38/km，又L=1km，因此X=XL=0.381=0.38电缆线路的电抗：X=0.08/km，又L=0.02km，因此X
14、=XL=0.080.02=0.0016计算总电抗：X=X+X+X=0.221+0.38+0.0016=0.6032)计算k1点的三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值： =/=10.5/kA=10.06kA三相次暂态短路电流和短路稳态电流：=10.06A三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：i=2.25I=2.25I=1.51I=1.5110.06kA=15.19A三相短路容量：S2求k2点的三相短路电流和短路容量U；1计算短路电流时各元件的电抗及总电抗电力系统的电抗：架空线路的电抗：=0.38电缆线路的电抗：电力变压器的电：=4.5那么=总电抗：=3.2=0.01232计算k2点的三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值：I三相次暂态短路电流和短路稳态电流：I三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流
