某机械厂供电系统设计

天津城建大学课程设计任务书2014—2015学年第1学期自动化系电气工程及其自动化专业2班级课程设计名称：供配电技术课程设计设计题目：某机械厂供电系统设计02-5完成期限：自2015年1月12日至2015年1月16日共1周设计依据、要求及主要内容：一、设计题目中华机械厂供电系统设计二、主要内容：1．阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。2.熟悉工业与民用建筑电气设计的相关规范和标准。3.熟悉建筑供配电系统设计的方法、步骤和内容。4．熟练掌握整理和总结设计文档报告。5．熟悉掌握如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。三、设计要求1、制定设计方案，确定电源电压、负荷等级及供配电方式。2、确定方案后，绘制各用电设备等布置平面图，绘制高、低压系统图。3、进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等。4、编写设计计算书。5、编制设计说明书。四、已知参数1.负荷附表负荷序号负荷名称负荷等级有功负荷无功负荷1锻压车间28002002铸造车间27601703铆焊车间25901904机工车间26502305试验车间25601706压气车间23801207装配车间34201308办公负荷34502409生活负荷3440180-1-同期系数0.950.972.工厂负荷情况：本厂工作制为三班制，年最大负荷利用小时5600小时，日最大负荷持续时间为24小时，本厂低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明用电器均为单相，额定电压为220V。3.供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，本厂可由附近两条10KV公共用电源干线供电。4.系统短路数据：干线首端所装设高压断路器断流容量为400MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护正定的动作时间为3S。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。5.电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90.6.当地气象地质条件：本厂所在地区的年最高气温为40oC,年平均气温为20oC,年最低气温为-8oC,年最热月平均最高气温为30oC,年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。5.本厂与供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费只缴纳电费。五、主要参考资料1.供配电工程设计指导，机械工业出版社，翁双安，20042.现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社，李英姿等，20083..供配电系统设计规范，GB50054-20094.民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-20085.工业与民用配电设计手册中国电力出版社中国航空工业给画设计院主编20056.《工厂供电》刘介才7.《供配电技术》唐治平指导教师（签字）：系主任（签字）：批准日期：2014年12月16日-2-目录一、设计概论....................................................-1-二、负荷计算、变电所功率补偿及变压器选择........................-1-2.1、负荷分配...............................................-1-2.2、计算负荷（低压母线侧）.................................-1-2.3、电容器补偿.............................................-2-2.4、1T与2T变压器的选择....................................-2-三、电力负荷的分类..................................错误!未定义书签。3.1、电力负荷的分类标准.........................错误!未定义书签。3.2、电力负荷的分类.............................错误!未定义书签。四、系统的短路计算..............................................-3-4.1短路电流计算............................................-3-4.2变压器高压侧母线的选择...................................-5-五、开关设备的选择..............................................-5-六、总结.......................................................-6-参考资料.......................................................-6-一、设计概论此设计为天津城建大学供电系统。学校负荷情况：本学校作制为两班制，年最大负荷利用小时4600小时，日最大负荷持续时间为6小时，本学校低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明用电器均为单相，额定电压为220V；供电电源情况：按照学校与当地供电部门签订的供电协议规定，本学校可由附近两条10KV高压线的公共用电源干线去的工作电源；电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90；当地气象地质条件：本厂所在地区的年最高气温为40oC,年平均气温为20oC,年最低气温为-8oC,年最热月平均最高气温为30oC,年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主；学校厂与供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费只缴纳电费。二、电力负荷的分类3.1、电力负荷的分类标准符合下列情况之一时，应为一级负荷：1．中断供电将造成人身伤亡时。2．中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。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。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。符合下列情况之一时，应为二级负荷：1．中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2．中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。一级负荷两路电源供电，增设应急电源二级负荷两回路供电三级负荷无特殊要求3.2、电力负荷的分类根据对设计要求的分析，可以分析出该工厂的动力设备为二级负荷。三、负荷计算、变电所功率补偿及变压器选择2.1、负荷分配根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，使两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。将序号为1、3、4、8分配到一个变压器1T，将序号为2、5、6、7、9分配到另一个变压器2T。1T：24904506505908001CPkW8602401902302001CQkvar2T：25604404203805607601CPkW7701801301201701701CQkvar2.2、计算负荷（低压母线侧）1T：2365.524900.98PKPC1PC2kW834.2=860×0.97QKQC1qC2kvar-2-2508.3QPS2C22C2C2kVA0.9438.32365.5/250/SPcosC2C222T：243225600.95PKPC1PC2kW746.97700.97QKQC1qC2kvar2544.1QPS2C22C2C2kVA0.956/2544.12432/SPcosC2C222.3、电容器补偿由计算得出，工厂最大负荷时的功率因数功率因数0.9，故不需要补偿2.4、1T与2T变压器的选择最不利情况下，单台变压器要能够带动所有二级负荷则：75.43179.024325.2365PkW99.14229.0746.9834.2Qkvar4546.2QPS22kVA由书后附表2-3，选取两台610/50009S油浸式铜线电力变压器，单台容量kVAS5000的变压器,单台空载损耗为6kW，负载损耗30kW，空载电流0.9%，短路阻抗5.5%变压器的有功和无功损耗：6245.373.2508015.0015.021CTSP(kvar)498.1503.250806.006.021CTSQ(kvar)162.381.2544015.0'015.022CTSP646.1521.254406.0'06.022CTSQ此时高压侧功率因数：745.2402123TCCPPP(kW)162.2470223TCCPPP(kW)698.984123TCCQQQ(kvar)546.899223TCCQQQ(kvar)2597)(23233CCCQPS(kVA)-3-6.2628)(2C323C3QPSC(kVA)所以0.9925.0/cos33CCSP9.0934.0/cos33CCSP根据设计要求，变压器的高压侧功率因数满足要求。四、系统的短路计算供电系统的短路包括三相短路、两相短路及单相短路三类主要形式。系统短路有可能是因为系统绝缘损坏、误操作或重合闸、异物或倒杆事故、雷击过电压等因素产生。如果系统短路产生，因短路的回路阻抗远小于正常供电的负荷阻抗，短路电流可能较负荷电流要大两个量级，实际数值可能达到10kA，短路点处的电压甚至可能降到0V。很大的短路电流在线缆、变压器及各类设备上产生很大的热量，导致绝缘的破坏；在架空线、母线及各类设备上产生很大电动力，导致结构的破坏；单相短路对于附近通信线路及弱电设备会产生严重的电磁干扰；同时对故障部分的切除，往往会带来部分供电区域的停电事故；严重的系统短路及保护拒动导致的故障扩大，可能影响整个电力系统的稳定。因此短路计算是非常重要的，计算短路电流及冲击值，从而合理的选择系统保护装置，保证系统的安全运行。我们运用标幺制来计算短路电流。计算中所需公式有：系统*XOCdSS线路*X20ddUSlX变压器*XNdKSSU100%电压级的基准电流dIddUS3短路电流标幺值*KI*1KX短路电流KIdI*KI短路容量KS*KdXS取基准容量MVASd1002个电压等级的基准电压分别kVUd5.101kVUd4.02。4.1短路电流计算-4-图1短路电流计算电路如图1所示10kv二次侧短路,变压器1T其额定容量均为5000kVA，短路阻抗%5.5%KU，所以当它们二次侧短路时：确定基准值，取100dSMV·A，KVUC5.101，KVUC4.02KAUSICdd5.5311KVUSIddd144322(1)电力系统的电抗标幺值由附录查表8得500ocSMV·A2.05001001X（2）架空线的电抗标幺值查表3-1得kmX/35.00因此18.35.101001035.0202ddUSlXX(2)变压器10KV的阻抗值：1.15000101001005.5100%3NdKTSSUX当k-1短路时电力系统的电抗:38.318.32.03*11XXXK短路电流:63.11)