供配電系統(tǒng)課程設計VIP

1、 供配電系統(tǒng)課程設計專業(yè)：電氣工程及其自動化班級： 電氣1007 學號： 姓名： 指導老師： 時間：2011年12月10日 福建工程學院電子信息與電氣工程系目 錄第一節(jié)概述1一、供配電設計必須遵循的一般原則1二、本次供配電設計的基本內容1第二節(jié)設計步驟2一、收集原始資料2二電力負荷的分析計算4三、變電所電氣主接線設計6四、車間配電系統(tǒng)設計7五、低壓配電屏的選擇9六、選擇高壓電器11七、變配電所平面布置設計14第一節(jié)概述供配電設計應包括負荷的分析計算、確定配電方案、選擇高低壓電氣設備及成套設備、確定變壓器的臺數(shù)、容量及變電所主結線方案、進行短路計算對電氣設備進行校驗、考慮電氣設備的布置方案，還可

2、以包括繼電保護、二次回路及防雷與接地，由于時間有限，本次設計并未進行繼電保護、二次回路及防雷與接地的設計。一、供配電設計必須遵循的一般原則供配電設計必須遵循以下原則：1）必須遵循國家的有關法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關方針、政策。包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術經濟政策。 2）應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，設計中應采用符合國家現(xiàn)行有關標準的效率高、耗能低、性能先進的電氣。3）必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設計方案。4）應根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，以

3、近期為主，適當考慮擴建的可能性。二、本次供配電設計的基本內容 供配電設計主要包括簡單變配電設計、高壓配電線路設計、低壓配電線路設計等。 （一）變配電所設計1） 負荷計算及無功功率補嘗計算。2） 變電所主要電器臺數(shù)、容量及類型的選擇。3） 變配電所主接線路的設計。4） 短路電流的計算。5） 變配電所部分高壓，低壓一次設備的選擇。6）繪制變配電所主結線圖、設備平面布局圖。（二）低壓配電線路設計1）低壓配電線路系統(tǒng)方案的確定。2）低壓配電線路的負荷計算。3）低壓配電線路的導線和電纜的選擇。 4）低壓配電設備。5）繪制車間低壓配電接線圖、設備平面布線圖。 第二節(jié)設計步驟一、收集原始資料待設計系統(tǒng)供電電

4、源情況：在金工車間東側1.2km處，有一座10kv配電所，先用1km的架空線路，后改為電纜線路至本廠變電所，其出口斷路器的容量為500mva，top=1s，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為1s。并根據(jù)待設計系統(tǒng)周邊環(huán)境及工廠及車間設備配置情況得到以下原始資料。氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最熱月平均氣溫為34.6。地質情況：土壤電阻率100m。金工車間設備明細表及設備平面布置圖，廠區(qū)平面圖及各車間負荷表如下所示。表1 金工車間設備明細表序號設備名稱設備容量/kw臺數(shù)13 13162325 36 3234車床7+0.125144銑床10+2.815 21

5、 35搖臂鉆4.5+1.7+0.6+0.12536 7 41 42銑床7+2.848 9銑床7+1.7210砂輪機3.2111 12砂輪機1217 18磨床7+1.7+0.5219磨床10+2.8+1.5120 38磨床10+2.8+0.5222 37車床10+0.125226 27磨床14+1+0.6+0.1522829立車55+7+1137+1.7130大車20+0.15131搖臂鉆10+0.5139 40龍門刨75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5243 44 45 銑床7+1.7346鏜床6.5+2.8147銑床7+2.8148橋式起重機(=25%)11+5+5+2.2149 5

6、0橋式起重機(=25%)16+5+5+3.52另外全廠照明密度為：12w/m2圖1金工車間設備平面布置圖1冷作車間金工車間倉 庫裝配車間 二電力負荷的分析計算根據(jù)工藝設計提供的各廠房電力負荷清單，分析那些電力設備屬一級負荷，圖2廠區(qū)平面圖車間p30/kwq30 /kvar最大電機/kw冷作10011030裝配809022倉庫20207.5戶外照明2015表2各車間負荷表二電力負荷的分析計算根據(jù)各廠房的負荷性質及平面布局，確定在那些地方設車間變電所及各變電所中的變壓器臺數(shù)。然后根據(jù)確定的車間變電所布局，擬出各車間變電所供電范圍，并計算各變電所的計算負荷。例：車床容量計算pc=pe*kd=14*7

7、.125*0.25=24.94kwqc= pc tan=24.94*1.73=43.14kvar車間照明容量計算：pc=60*24*12=17.38 kw多臺起重機容量計算：1）用電設備組再最大負荷的平均負荷 對于起重機，查附錄表5得ku=0.15，tan =1.73，因此pav=pe*ku=0.15*（29.5+23.2）=10.54kwqav=10.54*1.73=18.23kvar2）平均利用系數(shù) 因兩臺起重機為同一參數(shù)，故ku*av=ku=0.153）用電設備的有效臺數(shù)neq=52.7*52.7/23.2*23.2+29.5*29.5=1.97（取4）4）計算負荷及計算電流 利用ku*

8、av=ku=0.15及neq=4 查附錄表6，通過插值求的ka=2.64，則pc=2.64*10.54=27.83kwqc=2.64*18.23=48.13kvarsc=55.66kvaic=55.66/3*0.38=84.47a。其他計算結果如下表3序號設備名稱設備容量/kw臺數(shù)需要系數(shù)costanpcqcsc13 1316車床7.125140.252325 36 32340.51.7324.9443.144銑床12.810.250.51.733.25.545 21 35搖臂鉆6.92530.250.51.735.198.996 7 41 42銑床9.840.250.51.739.816.9

9、58 9銑床8.720.250.51.734.357.5310砂輪機3.210.250.51.730.81.3811 12砂輪機120.250.51.730.50.8717 18磨床9.220.250.51.734.67.9619磨床14.310.250.51.733.335.7520 38磨床13.320.250.51.736.6511.522 37車床10.12520.250.51.735.068.7626 27磨床115.7520.250.51.737.8813.6228立車6310.250.51.7315.7527.252938.710.250.51.739.6816.7430大車20

10、.1510.250.51.735.048.7131搖臂鉆10.510.250.51.732.634.5439 40龍門刨85.420.250.51.7341.8572.443 44 45銑床8.730.250.51.736.5311.2946鏜床9.310.250.51.732.334.0247銑床9.810.250.51.732.454.2448橋式起重機(=25%)23.210.150.51.733.486.0249 50橋式起重機(=25%)29.520.150.51.738.8515.31另外全廠照明密度為：12w/m21017.280小計192.17302.51358.39車間p30

11、/kwq30 /kvar最大電機/kwsc/kva冷作10011030裝配809022倉庫20207.5戶外照明2015金工車間192.17302.51小計412.17537.51變電所總低壓負荷取k0.95391.56510.63643.48補償電容-352補償后低壓負荷391.56158.63422.47表3有上數(shù)據(jù)可知：1.進行無功補償1）視在計算負荷 sc=643.48kvar功率因數(shù) cos=pc/sc=391.56/643.48=0.6092）確定無功補償容量 qnc=pc（tan- tan1） =391.56（tan（arccos0.609）- tan（arccos0.92） 3

12、43.01kvar3）選擇電容器組數(shù)及每組容量擬采用無功功率自動補償屏，裝在變電所低壓母線集中補償。從gcs低壓抽屜式開關柜手冊中選用總電容容量為343.01kvar電容屏型號： gcs1-34一臺 gcs1-35兩臺 gcs型低壓無功功率自動補償屏有34、35兩種方案，其中之34方案為主屏，35方案為輔屏。34、35方案各有、三種規(guī)格，其中34方案采用規(guī)格，共160kvar；35方案采用c規(guī)格，共192kvar；則補償后qc=158.63kvar 視在計算負荷sc=422.47kva功率因數(shù) cos=pc/sc=391.56/422.47=0.926 滿足要求。2.變壓器的選擇根據(jù)s30=4

13、22.47 kva ，可選500 kva 。查供配電技術附錄表13，選scb10-500/10，其具體參數(shù)參照表4額定容量（kva）高壓（kv）分接(%)聯(lián)結組別空載損耗（w）負載損耗（w）空載電流（%）短路電抗（%）500105%dyn11116044801.24表4三、變電所電氣主接線設計變配電所的電氣主接線是以電源進線和引出線為基本環(huán)節(jié)，以母線為中間環(huán)節(jié)構成的電能輸配電路。對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經濟四方面?？紤]到本次設計的系統(tǒng)為出線回路不多的小型配電所，切可靠性及靈活性要求不是很高，故本設計采用單母線接線方式。其具有簡單、清晰、設備少、運行操作簡單且有利于擴建等優(yōu)點。

14、具體設計方案見電氣主接線圖。四、車間配電系統(tǒng)設計工廠大多數(shù)用電設備是380v的，車間配電的特點是用電設備臺數(shù)多，設備搬動機會多；絕大多數(shù)采用絕緣導線為防止導線過熱引起火災，正確設置導線過電流保護是非常重要的。車間配電系統(tǒng)設計應根據(jù)工藝設計所提供的設備平面布置圖、擬出兩種可行的車間配電系統(tǒng)方案進行比較后，確定一種方案。 根據(jù)gb50052-1995供配電系統(tǒng)設計規(guī)范的規(guī)定，低壓配電網的接線形式應按下列原則確定：1） 正常環(huán)境的車間或建筑內，當大部分用電設備為中小容量，且無特殊要求時宜采用樹干式配電。2） 用電設備為大容量，或負荷性質重要，或在有特殊要求（指有潮濕，腐蝕性環(huán)境或有爆炸和火災危險場所

15、等）的車間、建筑物內，宜采用放射式配電。3） 部分用電設備距供電點較遠，而彼此相距很近、容量很小的次要用電設備，可采用鏈式配電，但每一回路環(huán)鏈設備不宜超過10kw。容量較小用電設備的插座，宜采用鏈式配電時，每一條環(huán)鏈回路的設備數(shù)量可適當增加。4） 高層建筑內，但向樓層各配電點供電時，一采用分區(qū)樹干式配電，但部分較大集中負荷或重要負荷，應從低壓配電室以放射式配電。5） 平行的生產流水線或互為備用的生產機組，根據(jù)生產要求，宜由不同的回路配電；同一生產流水線的各用電設備，宜由同一回路配電。 按照配電原則的同時，還應考慮車間配電設計的問題： 1、車間變電所應靠近負荷中心 2、車間電力線路的敷設方式 從

16、分電箱到用電設備的支線一律采用穿管埋地暗敷設。離地3.5m以上的電力線路允許采用裸導線。離地面3.5m以下的導線必須采用絕緣導線，離地面2m以下的導線必須加機械保護（穿鋼管或硬塑料管）。3.配電方式：（1）為減少電壓波動引起的閃爍，照明線路應在車間動力總開關之前分出。（2）離配電點比較近的，且功率比較大的少數(shù)用電設備可以用放射式供電。（3）對于功率比較小、臺數(shù)比較多的設備，宜于采用干線對分電箱供電，然后由分電箱對各用電設備配電。（4）考慮分電箱供電范圍時，注意支線的敷設不要跨過通道；通道另一側的設備，應由另一側的分電箱供電，不要采取這一側的用電設備由另一側的分電箱供電。（5）吊車電源不要經過分

17、電箱，應經單獨的開關直接引自干線。根據(jù)前低壓電網配電原則，設計金工車間設備平面布置圖。即對于功率比較小、臺數(shù)比較多的設備，宜于采用干線對分電箱供電，然后由分電箱對各用電設備配電。對于10、11、12號負荷功率較小，宜采用鏈式，接至分電箱，再由此引至干線。大功率有點設備及吊車電源不經過分電箱，應經單獨的開關直接引至干線。由此確定一種方案，及金工車間設備平面布置圖所示。4.干線截面的選擇:由于每只分電箱或每路干線所接的設備臺數(shù)不多，所以干線的計算電流應按二項式法計算，這樣才能照顧到大容量設備對計算電流的影響。選干線截面時，應留有余量，以備負荷的發(fā)展。選擇干線截面之前，應先選干線的過電流保護電器（熔

18、斷的或自動開關）因導線必須與保護配合。 干線導線由兩部分組成，一部分是敷設在車間的明敷設部分，按明敷設選導線，另一部分是從配電屏引到干線這一部分，多數(shù)是穿管敷設，應按穿管導線選擇。依金工車間設備平面實際圖，實際設備分布情況，計算如下干線1 pe=7.125*3+12.8+6.925+9.8*2+8.7*2+3.2+2*1=83.3kw pc=0.25*83.3=20.825kvarsc=pc/cos=20.825/0.5=41.65kvaic=41.65/1.73*0.38=63.36a查附錄表32，得10mm截面的yjv型電纜在20得載流量為83a，大于63.36a，因此，選擇yjv-0.6

19、/1-4*16。 其他干線的計算及選擇方法同上，則所得計算電流和選擇型號如下支路計算電流選擇型號干線163.36yjv-0.6/1-4*16干線2106.48yjv-0.6/1-4*25干線3191.66yjv-0.6/1-4*70干線4259.81yjv-0.6/1-4*95干線5117.736yjv-0.6/1-4*35干線689.747yjv-0.6/1-4*25干線7259.81yjv-0.6/1-4*95干線884.61yjv-0.6/1-4*16干線9117.79yjv-0.6/1-4*35戶內照明4*26.29yjv-0.6/1-4*16戶外照明38.23yjv-0.6/1-4*

20、6冷作車間226.13yjv-0.6/1-4*95裝配車間183.18yjv-0.6/1-4*70倉庫43.02yjv-0.6/1-4*10表5五、低壓配電屏的選擇：(一) gcs開關柜介紹，下圖為gcs型低壓抽出式開關柜外形圖。圖3 gcs型低壓抽出式開關柜外形圖a) pc柜 b) mcc柜1功能單元隔室 2水平母線隔室 3控制回路隔室 4電纜室1. 動力配電中心（pc柜）1）pc柜內分成四個隔室：水平母線隔室（在柜的后部）；功能單元隔室（在柜前上部或柜前左部）；電纜室（在柜前下部或柜前右邊）；控制回路隔室（在柜前上部）。其隔離措施是：水平母線隔室與功能單元隔室、電纜隔室之間用三聚氰胺酚醛夾

21、心板或鋼板分隔?？刂苹芈犯羰遗c功能單元隔室之間用阻燃聚胺脂發(fā)泡塑料模制罩殼分隔。左邊的功能單元隔室與右邊的電纜隔室之間用鋼板分隔。2）柜內安裝的框架式斷路器能在關門狀態(tài)下，實現(xiàn)柜外手動操作，還能觀察斷路器的分、合閘狀態(tài)并根據(jù)操作機構與門的位置關系，判斷出斷路器在試驗位置還是在工作位置。3）主電路和輔助電路之間也采用分隔措施，儀表、信號燈和按鈕等組成的輔助電路單元，安裝于塑料板上，板后用一個由阻燃型聚胺發(fā)泡塑料做成的罩殼與主電路隔離。2. 抽出式電動機控制中心和小電流的動力配電中心（mcc柜）1）抽出式mcc柜內分成三個隔室，即柜后部的水平母線隔室、柜前部左邊的功能單元隔室和柜前部右邊的電纜隔室

22、。水平母線隔室與功能單元隔室之間用阻燃發(fā)泡塑料制成的功能壁分隔。電纜室與水平母線隔室、功能單元隔室之間用鋼板分隔。2）抽屜層高的模數(shù)為160mm。分為單元、1單元、單元、2單元、3單元五個尺寸系列，單回路的額定電流為400a及以下。每臺開關柜最多可以配置11個一單元的抽屜或22個單元的抽屜。3）抽屜通過斷路器專用操作機構的聯(lián)鎖裝置的操作程序，完成抽屜相應機械聯(lián)鎖的要求，同時使抽屜具有移動位置、隔離位置、試驗位置、分斷位置和工作位置，抽屜面板上的操作插槽具有相關明顯的標志。 (二)低壓開關柜的選擇1、低壓進線柜的選擇（1）臺數(shù)的選擇：有幾臺變壓器就有幾臺低壓進線柜，本設計初選一臺變壓器，故系統(tǒng)只

23、需配置一臺進線柜。（2）方案的選擇：與低壓進線方式有關，若封閉式母線高壓進線，則選擇01方案；若從側面進線，則選擇02方案；若用電纜從底下進線，則選擇03方案；若有備用電源，則選擇07或08方案。本設計使用封閉式母線高壓電纜從底下進線，則選擇01方案。（3）規(guī)格的選擇：與變壓器容量有關，可根據(jù)變壓器容量算出低壓側的出線電流，算出來的低壓側的電流為ic=sn/3*un=760.57a，則可選擇f規(guī)格, 即低壓進線柜所配的斷路器額定電流為1000a,型號為ah-10b. 2.低壓出線柜的選擇(1)低壓抽屜的選擇與低壓抽屜的出線電流有關，而出線電流就是前面計算的干線電流?？筛鶕?jù)出線電流的大小，對照開

24、關柜選取抽屜。低壓出線的保護裝置有三種:低壓斷路器,低壓負荷開關,接觸器.一般選用低壓斷路器,較為可靠且維護方便.(2)低壓抽屜的組合從gcs手冊查出每個抽屜的高度,再根據(jù)開關柜的有效抽屜高度(1760mm)去組合.根據(jù)所給的負荷及計算結果，本設計選擇兩臺抽出式電動機控制中心和小電流的動力配電中心（mcc柜），型號為gcs-11。并將金工車間的9條干線配置在aa2柜，戶內戶外照明及其他車間干線配置在aa3。用電設備計算容量計算電流選擇的開關柜額定電流干線141.6563.36100干線272.22106.48200干線3126191.66200干線477.4259.81200干線5170.81

25、17.736400干線6170.889.747400干線775.32259.81200干線855.6684.61100干線959117.79100戶外照明2538.23100戶內照明17.2826.294*100冷作車間148.66226.13400裝配車間120.42183.18200倉庫28.2843.02100表6六、選擇高壓電器工廠高壓供電系統(tǒng)確定后，可根據(jù)確定的高壓系統(tǒng)圖選擇高壓電器。1計算短路電流：選定短路電流計算點，計算各點短路電流，圖4（1） 確定基準值取sd=100mva uc1=10.5kv uc2=0.4kv則id1=sd/3*uc1=100/3*10.5=5.5kaid

26、1=sd/3*uc2=100/3*0.4=144.34ka(2)計算短路電路中各主要元件的電抗標么值1）電力系統(tǒng)：x1*=sd/sk=100mva/500mva=0.22)架空線路：x2*=x0*l*sd/uc*uc=0.35*1*100/10.5*10.5=0.3183）電纜線路：x3*=x*l*sd/uc*uc=0.10*0.2*100/10.5*10.5=0.0184)電力變壓器(查附錄表12,scb10-500/10變壓器為dyn11聯(lián)結 uk%=4.0)x4*= uk%*sd/100snt=4*100*1000/100*500=8作等值電路圖圖5(3)求k-1點的短路總阻抗標么值機三

27、相短路電流和短路容量1)總表么值:x*(k-1)=x1*+ x2*+ x3*=0.2+0.318+0.018=0.5362)三相短路電流周期分量有效值i(3)k-1=id1/ x*(k-1)=5.5ka/0.536=10.26ka3)其他三相短路電流ik-1(3)= ik-1= i(3)k-1=10.26kaish(3)=2.55* i(3)k-1=2.55*10.26=26.16kaish(3)=1.51* i(3)k-1=1.51*10.26=15.49ka4)三相短路容量:sk-1(3)=sd/ x*(k-1)=100mva/0.536=186.57mva(4) 求k-2點的短路總阻抗標

28、么值及三相短路電流和短路容量1)總標么值:x*(k-1)=x1*+ x2*+ x3*+ x4*=0.2+0.318+0.018+8=8.5362)三相短路電流周期分量有效值i(3)k-1=id1/ x*(k-1)=144.34ka/8.536=16.91ka3)其他三相短路電流ik-1(3)= ik-1= i(3)k-1=16.91kaish(3)=2.55* i(3)k-1=2.26*16.91=38.22kaish(3)=1.31* i(3)k-1=1.31*16.91=22.15ka4) 三相短路容量:sk-1(3)=sd/ x*(k-1)=100mva/8.536=11.72mva將各計算點的短路電流值填入表6中短路點總電抗標幺值三相短路電流/ka三相短路容量(mva)ik“i“(3)ish(3)ish(3)k-10.53610.2610.2626.1615.49186.57k-28.53616.9116.9138.2222.1511.72表62.電器選擇原則（1）電源開關饋電線路開關及高壓電動機開關等都應