《企业供电系统》课程设计

1科信学院课程设计说明书（2014/2015学年第一学期）课程名称：《企业供电系统》课程设计题目：某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计专业班级：11级自动化2班学生姓名：马凯学号：110412217指导教师：苗敬利王立国设计周数：1周设计成绩：2015年1月4日2一、原始数据及主要任务1、工厂负荷情况：本工厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大负荷利用小时数为2500小时，日最大负荷持续时间为6小时。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。车变代号车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cosαB1锻压车间10000.30.6工具车间2000.30.65B2加工车间18000.70.75供应车间2000.20.6B3焊接车间12000.30.45修理车间1000.250.65B4机加车间4000.850.75装配车间3000.350.6仓库1000.30.65B5锅炉房3200.70.85水泵房800.750.8序号车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cos1空压车间5000.70.82模具车间5600.850.83溶质车间6000.80.94磨抛车间4000.870.825锅炉房20000.750.832、供电电源情况本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.3s。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。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。3、气象资料本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。4、根据课题的原始资料①确定负荷等级②拟定高低压供配电系统③正确建立负荷统计计算表④变压器台数、容量、型号选择⑤设计变电所主接线图⑥计算短路电流以及主要高压设备器件的选择及校验⑦CAD绘制供配电体统图⑧写一份完整的设计说明书二、技术要求（1）符合供配电系统设计规范要求；功率因数0.9；电压损失5%；（2）满足煤矿对供电的要求；三、确定负荷等级1、负荷分级及供电要求电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失及影响的程度分为一级、二级、三级负荷。独立于正常电源的发电机组，供电网络中独立于正常的专用馈电线路，以及蓄电池和干电池可作为应急电源。二级负荷的供电系统，应由两线路供电。必要时采用不间断电源（UPS）2.、一级负荷4一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或将在政治上，经济上造成重大损失者；或中断将影响有重大政治经济意义的用电单位的正常工作者。就电机制造厂供配电这一块来讲，现没有一级用电负荷。3、二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上，经济上产生较大损失的负荷，如主要设备损坏，大量产品报废等；或中断供电将影响重要的用电单位正常的工作负荷，如交通枢纽、通信枢纽等；或中断供电将造成秩序混乱的负荷等。在本次毕业设计中：电机制造厂现有的二级负荷有：铸造车间、电镀车间和锅炉房。4、三级负荷三级负荷为不属于前两级负荷者。对供电无特殊要求。电机制造厂除了前面罗列的二级负荷外，全为三级负荷。四、负荷统计计算表表1车变代号车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cos'tg'计算负荷Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVAB1锻压车间10000.30.61.33300399500工具车间2000.30.651.776070.292.3补偿容量360k·var小计1200360469.2592.3B2加工车间18000.70.750.8812601108.81680供应车间2000.20.61.334053.266.67补偿容752.6k·var5量小计2000130011621746.47B3焊接车间12000.30.451.98360712.8800修理车间1000.250.651.172529.25800补偿容量616k·var小计1300385742.05834.47B4机加车间4000.850.750.88340299.2453.3装配车间3000.350.61.33105139.65175仓库1000.30.651.173035.146.15补偿容量372.8k·var小计800475473.95674.45B5锅炉房3200.70.850.62224138.88263.53水泵房800.750.80.75604575补偿容量89.7k·var小计400284183.88338.53表2序号车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cos'tg'计算负荷Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVA1空压车间5000.70.80.75350262.5437.562模具车间5600.850.80.754763575953溶质车间6000.80.90.48480357533.34磨抛车间4000.870.820.7384243.6424.45锅炉房20000.750.80.75150011251875补偿容量1160.7k·var小计406031542218.53865.2全厂的同期系数为：K=0.9，则全厂的计算负荷为P30=0.9×∑P30=0.9×5958kw=5362.2kwQ30=0.9×∑Q30=0.9×5249.58kw=4724.622k·var30S=230230QP=7146.69kv·A30I=NUS330=10.86KA五、无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：S30=7146.69kv·A这时低压侧的功率因数为：cos'='3030SP=0.75，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，取'cos0.95。要使低压侧的功率因数由0.75提高到0.92，则低压侧需装设的并联电容器容量为：CQ=Q30(tan1-tan2)=4724.622×[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.95)]=2613.8k·var取:CQ=3000vark则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：2'30230'30QPS=5632.7kv·A7计算电流NUSI3'30'30=8558.3A变压器的功率损耗为：△Pt≈0.0230S’=112.65kw△Qt≈0.0630S’=337.9vark变电所高压侧的计算负荷为：P30’=5362.2kw+112.65kw=5474.85kwQ30’=（4724.622-3000）vark+337.9vark=2062.5vark2'30230'30QPS=5850.47kv·ANUSI3'30'30=5132.3A补偿后的功率因数为：cos'='3030SP=0.936满足（大于0.90）的要求。六、高低压供配电系统为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。（一）高压线路导线的选择架空进线后接铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢铠护套电力电缆BLV-95。（二）低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统；从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用LGJ-185型钢芯铝线电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：1)相线截面的选择以满足发热条件即，30alII；2)中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足00.5AA；83)保护线（PE线）的截面选择一、235Amm时，0.5PEAA；二、216Amm时，PEAA三、221635mmAmm时，216PEAmm4)保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BV型号。七、变压器台数、容量、型号选择（一）主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。（二）变电所主变压器容量的选择每台变压器的容量NTS应同时满足以下两个条件：1、暗备用条件：任一台变压器单独运行时，宜满足：30(0.6~0.7)NTSS2、明备用条件：任一台变压器单独运行时，应满足：30()NTIIISS，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：NTS=（0.6~0.7）×5850.47kVA=（3510.282~4095.329）kVA。考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取NTS=5000kVA。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9系列10kv配电变压器。（三）型号的选择S9-5/10，其主要技术指标如下表所示：9型号额定容量(kVA)电压组合联结组标号空载损耗(kW)负载损耗(kW)空载电流(%)阻抗电压(%)重量（kg）外形尺寸（mm）轨距（mm）高压(kV)高压分接范围(%)低压(kV)油重器身重总重长宽高S9-5/10566.310±50.4Yyno0.040.182.8544350125780450850400×40010八、变电所主接线图装设两台主变压器的主接线方案，如下图所示：九、短路电流的计算本厂的供电系统简图如下图所示。采用两路电源供线，一路为距本厂8km的馈电变电站经LGJ-150架空线（系统按∞电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为500MVA；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。11图（一）下面采用标么制法进行短路电流计算。（一）确定基准值：取100dSMVA，110.5cUkV，20.4cUkV则：111005.5003310.5ddcSMVAIkAUkV22100144.000330.4ddcSMVAIkAUkV（二）计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：1)电力系统的电抗标么值：1100*0.200500MVAXMVA2)架空线路的电抗标么值：22100*0.35(/)82.5387(10.5)MVAXkmkmkV3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得%6kU，因此：346100**3.0001002000MVAXXkVA短路等效电路图如图（二）所示:12图（二）计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标么值：*(1)120.2002.53872.7387kXXX2)三相短路电流周期分量有效值：(3)11(1)5.502.0082.7387dkkIkAIkAX3)其他三相短路电流：(3)(3)12.008kIIkA(3)2.552.0085.120shikAkA(3)1.512.0083.032shIkAkA4)三相短路容量：(3)1(1)10036.5142.7387dkkSMVASMVAX计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标么值：*(2)1234(||)0.2002.73873/24.4387kXXXXX2)三相短路电流周