机械厂供配电系统的设计.doc

机械厂供配电系统设计 课程设计报告书题 目：机械厂供配电系统设计姓 名：刘盛宝学 号：113522038专 业：电气工程及其自动化指导老师：孟鹏设计时间：2013年 12 月 摘要本论文主要是对小型工厂供配电系统的电气部分进行设计工厂由户外引入10kV的高压电源，经过工厂变电所降为220/380V的低压电，直接供给工厂车间的动力系统和照明系统在选择电气设备之前，先对工厂负荷进行计算，确定工厂总的负荷容量，同时在低压母线侧进行无功功率的补偿，以提高功率因数根据补偿后的负荷容量，选择工厂变电所变压器的容量和台数，然后确定工厂采用的供电系统，选择合适的车间配电方案，画出供配电系统主接线图高压一次设备、低压一次设备和导线截面积选择时，都必须满足电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求电气设备不仅要满足在短路故障条件下的工作要求，还必须按最大可能的短路故障时的动稳态度和热稳态度进行校验，以判断设备是否满足工作要求电路发生三相短路时的短路电流电流最大，计算三相短路电流，以进行设备的校验最后，进行继电保护和防雷接地，来提高系统的安全性和可靠性。

要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸关键词：负荷计算，三相短路，主接线，继电保护，设备选择目录摘要 IAbstract II目录 III1 绪论 12 电力负荷及其计算 22.1 负荷分级及供电电源措施 22.1.1 工厂电力负荷的分级 22.1.2 各级负荷的供电措施 22.2工厂计算负荷的确定 32.2.1负荷计算的目的和意义 32.2.2负荷计算的方法 32.2.3需要系数法确定计算负荷 42.2.4二项式法确定计算负荷 62.2.5工厂负荷的计算 62.3无功功率补偿 92.3.1功率因数 92.3.2无功补偿的选择 102.3.3无功补偿的计算 113 变压器的选择及其电气主接线 133.1变压器的选择 133.1.1电力变压器及其分类 133.1.2电力变压器的连接组别 133.1.3变压器台数和容量的选择 143.1.4电力变压器的校验 153.2工厂变配电所的主接线图 153.2.1电气主接线的概况 153.2.2车间和小型工厂变电所的主接线图 163.2.3本工厂变电所主接线的确定 214 短路电流的计算 224.1短路的原因、后果及其形式 224.1.1短路的原因 224.1.2短路的后果 224.1.3短路的形式 234.2无限大容量电力系统的三相短路计算 234.2.1无限大容量电力系统 234.2.2短路电流的计算方法 234.2.3工厂三相短路电流的计算 25第5章 金工车间的配电 285.1低压配电线路接线方式 285.2低压配电系统的接地型式 29第6章 设备选择与校验 336.1导线的选择与校验 336.1.1车间导线截面及配电箱的选择 336.1.2车间导线的校验 386.2高压一次设备的选择与校验 406.2.1一次设备及其分类 406.2.2一次设备的选择 416.2.3一次设备的校验 436.3低压补偿柜选择 45第7章 继电保护与防雷接地 467.1工厂的继电保护 467.1.1继电保护的选择 467.1.2继电保护的整定及计算 467.2工厂的防雷与接地 47总结 49参考文献 50致谢 51附录A 1 绪论电能是现代工业生产的主要能源和动力。

电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他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，有利于实现生产自动化因此，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一般中小型工厂的电压进线电压为6-10kV电能先经高压配电所集中，在由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或者高压配电线路供给给高压用电设备车间变电所内装设有电力变压器，将6-10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压（220/380V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备对于大型工厂及其某些电源进线电压为35 kV及以上的中型工厂，一般经过两次降压，也就是电源进厂后，先经总降压变电所，有大容量的电力变压器将35kV及以上的电源电压降为6-10kV的配电电压，再通过高压配电线路或高压配电所将电能送到各个车间变电所，最后经变压器降为一般低压用电设备所需的电压有的35kV进线的工厂，只经一次降压，及35kV线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所，经车间变电所的配电变压器直接降为低压用电设备所需电压这种配电方式称为高压深入负荷中心的直配方式这样可以省去一级中间变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量。

然而这要根据厂区环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用，以确保供电安全对于总供电容量不超过1000kV的小型工厂，通常只设一个降压变电所，将6-10kV电压降为低压用电设备所需的电压（220/380V）如果工厂所需容量不大于160kVA时，一般采用低压电源进线，工厂只需设一个低压配电间本厂属于中小型工厂，采用10kV供电电源，在金工车间东侧1020m处有一座10kV配电室，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将6-10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压（220/380V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备2 电力负荷及其计算2.1 负荷分级及供电电源措施2.1.1 工厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，按GB 50052----1995《供配电系统设计规范》规定，根据对供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，负荷可以分为一级负荷、二级负荷、三级负荷① 一级负荷 符合下列条件之一的，为一级负荷 1）中断供电，将造成人身伤亡的负荷； 2）中断供电，将在政治、经济上造成重大损失的负荷； 3）中断供电，将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷。

在一级负荷中，当中断将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断的负荷，应视为特别重要的负荷② 二级负荷 符合下列条件之一的，为二级负荷 1）中断供电，将在政治上、经济上造成较大损失的负荷； 2）中断供电，将影响重要用电单位的正常工作的负荷③ 三级负荷 不属于一、二级负荷者为三级负荷2.1.2 各级负荷的供电措施① 一级负荷的供电措施 一 级负荷应有两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不至于同时受到损坏，以维持供电；而且当一个电源中断供电时，另一个电源应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电一级负荷用户的变配电室内的高低压配电系统，应采用单母线分段的主结线形式，分列运行并互为备用一级负荷设备应采用双电源供电，并在最末一级配电盘（箱）处设置自动切换装置一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源② 二级负荷的供电措施 二级负荷应有两个电源供电，即应有两回路供电当发生电力变压器故障或线路常见故障时不至于中断供电（或中断后能立即回复）③ 三级负荷的供电措施 三级负荷对供电无特殊要求，可采用单回路市电供电但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不超过四级，并且应在技术经济合理的情况下，尽量减少电压偏差和电压波动。

2.2工厂计算负荷的确定2.2.1负荷计算的目的和意义计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等在供配电系统中，以30min的最大计算负荷作为选择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用，即可在正常情况下长期运行一般将这个最大计算负荷简称计算负荷Pc负荷计算的目的是：① 计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据② 计算流过各主要电气设备(断路器、隔离开关、母线、熔断器等)的负荷电流，作为选择这些设备的依据③ 计算流过各条线路(电源进线、高低压配电线路等)的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据④ 计算尖峰负荷，用于保护电器的整定计算和校验电动机的启动条件⑤ 为电气设计提供技术依据计算负荷是工程设计中按照发热条件选择导线和电气设备的依据计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要依据计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费，而变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运行。

如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至产生火灾，造成更大的经济损失因此，正确确定计算负荷具有很大的意义2.2.2负荷计算的方法在已知用电设备的情况下，负荷计算有需要系数法、二项式法和利用系数法；在未知用电设备的情况下，负荷计算有负荷密度法、单位指标法和住宅用电量指标法① 需要系数法用设备功率乘以需要系数，直接求出计算负荷这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配变电所的负荷计算② 利用系数法采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台属和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数的计算负荷这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数的实测与统计较困难，在电气设计中一般不用③ 二项式法在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷④ 负荷密度法当已知某建筑面积负荷密度ρ时，某建筑的平均负荷可按下式计算 Pav =ρ·A（kW）式中:ρ——负荷密度（kW/m2） A——某建筑面积（m2）在建筑方案设计阶段，可采用建筑面积负荷密度法进行负荷估算。

在建筑施工阶段设计时，可采用需要系数法进行复核2.2.3需要系数法确定计算负荷① 基本公式需要系数法确定用电设备组的有功计算负荷的基本公式为： 式（2.1）无功计算负荷为： 式（2.2）视在计算负荷为： 式（2.3）计算电流为： 式（2.4）–----------需要系数-------有功计算负荷，单位为kW-----无功计算负荷，单位为kvar------视在计算负荷，单位为kVA---用电设备组的平均功率因数---用电设备组平均功率因数的正切值② 多组用电设备计算负荷的确定。