供电课程设计

目录1.原始数据1.1设计任务1.2设计依据1.3车间负荷性质2.负荷计算2.1机加工车间一的负荷计算2.2车间总体负荷的计算2.3无功补偿的计算和变压器选择3.供电系统选择4.短路电流计算5.高、低压一次设备选择6.高压侧继电保护选择及整定7.防雷设计8.结束语及参考文献9.附录绪论变电所担负着从电力系统受电，经过变压然后配电的任务。车间变电所主要用于负荷大而集中、设备布置比较稳定的大型生厂房内。车间变电所一般位于车间的负荷中心，可以降低电能损耗和有色金属的消耗量，并能减少输电线路上的电压损耗可以保证供电的质量。因此，对这种车间变电所的设计技术经济指标要求比较高。车间变电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂里占有特殊重要的地位，因而设计一个合理的变电所对于整个工厂供电的可靠、经济运行至关重要。本设计是从工程的角度出发，按照变电所设计的基本要求，综合地考虑各个方面的要素，对供电系统进行了合理的布局，在满足各项技术要求的前提下，兼顾运行方便、维护简单，尽可能地节省投资。1．原始数据1.1机加工厂一车间生产任务本车间承担机修厂机械修理的配件生产。1.2设计依据①机加工一车间用电设备明细表，见表1-1。②车间变电所配电范围。a.一车间要求三路供电：1～13，32～34为一路，14～31为一路，照明为一路（同二车间）。b.车间变电所除为机加工一车间供电外，还要为机加工二车，铸造，铆焊，电修等车间供电。c.其他个车间对参数和要求见表1-2。表1－1机加工一车间用电设备明细表设备代号设备名称及型号台数单台容量（千瓦）总容量（千瓦）备注1马鞍车床C630M110.12510.1252万能工具磨床M5M12.0752.0753普通车床C620－117.6257.6254普通车床C620－117.6257.6255普通车床C620－117.6257.6256普通车床C620－314.6254.6257普通车床C620－114.6254.6258普通车床C620－114.6254.6259普通车床C620－114.6254.62510普通车床C620－114.6254.62511普通车床C620－114.6254.62512普通车床C620－114.6254.62513旋转套丝机S－813913.1253.12514普通车床C620110.12510.12515螺旋纹车床Q11917.6257.62516摇臂钻床Z3518.58.517圆柱立式钻床Z504013.1253.12518圆柱立式钻床Z504013.1253.125195T单梁吊车110.210.220立式砂轮S38l35011.751.7521牛头刨床B66513322牛头刨床B66513323万能升降台铣床X63WT1131324万能升降台铣床X－52K19.1259.12525滚齿机Y－3614.14.126插床B503214427弓锯机G7211.71.728立式钻床Z51210.60.629井式回火电阻炉1242430箱式电阻炉1454531普通车床CW6－1，100131.931.932单柱立式车床C512－1A135.735.733卧式镗床J681101034单臂刨床B10101707035小结34表1－2机加工二，铸造，铆焊，电修等车间计算负荷表序号车间名称容量（千瓦）计算负荷备注P30(千瓦)Q30(千乏)S30(千瓦)1机加工二车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1551201046.53654.442.122铸造车间N01供电回路N02供电回路N03供电回路N04车间照明160140180864567265.357.1273.443铆焊车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1501707455183.1100.984电修车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明150146.2104543.8577.855小结1.3本车间负荷性质车间为三班工作制年最大负荷利用小时为5500小时。属于三级负荷。供电电源条件①电源从35/10千伏厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长度为300米。②供电系统短路数据见下图所示。③厂总降压变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2秒。④要求车间变电所功率因数应在0.9以上。⑤当地最热月的平均温度为25℃。2.负荷计算以及变压器、补偿装置的选择在进行负荷计算时选用需用系数法，具体计算公式如下：1122()(tan)ncasidiNiincasidiNiiicacacaPKKPQKKPSPQ(i=1,2,3…n)2.1机加工车间一的负荷计算根据机加工车间一的负荷性质，将一车间分为三路：1~13，32~34为一路，14~31为一路，照明电路为一路。通过分析机加工车间一的第一路属于小批生产的金属冷加工，查表2-1得它的需用系数为：Kd=0.12~0.16Cosφ=0.5tanφ=1.73Pca1=KdPn=0.16*Pn=29.804（KW）Qca1=Pca1*tanφ=61.561（Kvar）其中：Pn=10.125+2.075+7.65*3+4.625*7+3.125+3.57+10+70=186.275（KW）1caS=22cacaQP=59.555(KVA)1caI=caS/3NU=85.963(A)通过分析机加工车间一的第二路属于小批热加工，查表2-1得：Kd=0.2~0.25Cosφ=0.6tanφ=1.51Pca2=KdPn=0.25*Pn=45.969（KW）Qca1=Pca1*tanφ=69.413（Kvar）其中Pn=183.875（KW）2caS=2222cacaQP=83.255(KVA)2caI=2caS/3NU=120.172(A)第三路3caP=10=3caS3caI=10/（3*0.4）=14.434（A）通过以上的计算得到以下的负荷的汇总：序号车间名称容量（千瓦）计算负荷备注P30(千瓦)Q30(千乏)S30(千瓦)1机加工一车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明85.96383.2551029.80445.96951.56169.4132机加工二车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1551201046.53654.442.123铸造车间N01供电回路N02供电回路N03供电回路N04车间照明160140180864567265.357.1273.444铆焊车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1501707455183.1100.985电修车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明150146.2104543.8577.856小结2.2车间总体负荷的计算车间名称有功功率Pn无功功率Qn视在功率Sca负荷电流In一车间134.80875.227154.377222.831二车间7477.216106.950154.374铸造车间180176.274251.938363.652铆焊车间92.7179.982202.452292.223电修车间88.96570.065113.243163.457根据附表2-2查得车间的同时系数Ksi=0.9，则Pca=（Pn1+…Pn4）*Ksi=570.473*0.9=513.426KWIca=741.088AQca=(Qn1+…+Qn4)*Ksi=578.764*0.9=520.888KVASca=731.389KVarCOSφ=Pca/Qca=0.702tanφ=1.0142.3无功补偿的计算和变压器的选择0.020.08TcaTcaPSQS0.0150.06TcaTcaPSQS12(tantan)CcaQP（1）变压器的预选变压器低压侧：Pca=513.426KWQca=520.888KVASca=731.389KVar根据《简明电工手册》P33页预选SZ9型10KV有载调压变压器，相关参数全部列举如下：额定容量：800KVA高压：10KV高压分接范围（％）：±4*2.5低压：4KV连接组标号：Yyn0空载损耗：1.36KW负载损耗：9.4KW空载电流（％）：1.2阻抗电压（％）：4.5重量：器身—2050Kg油重-805Kg总重：3245Kg外形尺寸（mm）长*高*宽：2445*800*2420（2）无功补偿计算△Pt=△P0+△Pk（Sca/Sn）2=1.36+9.4*（731.389/800）2=9.2KW△Qt=△Ｑ0+△Qk（Sca/Sn）2=（I0％/100）*Sn+SnUk100%（SnSca2=1002.1*800+1005.4*800*（800389.731）2=39.66KW高压侧：P高=Pca+△Pt=513.426+9.21=522.636KWQ高=Qca+△Qt=520.888+39.66=560.548KVA实际需要变压器容量：St=22QP=22548.560636.522=766.4KVA此时功率因数：COSφ=P高/St=522.636/766.4=0.682φ=47.005o取补偿后要求达到的功率因数为COSφ'=0.92φ'=23.074O补偿无功：Qc=P高（tan47.005-tan23.074）=337.914KVar根据以上计算选择电力电容器：《简明电工手册》P579页BWM04-25-1选15台，每三台一组，共分5组Qc*=25*15=375KVar（3）考虑无功补偿后应选的变压器无功补偿后应选的变压器容量为：S=22)(QcQcaPca=22)375888.520(426.513=533.750考虑无功补偿后最终确定变压器：根据《简明电工手册》应选sz9型，额定容量为：630kvA（具体参数见P33页）（4）变压器的校验：△PT=△P0+△Pk(SNSca)2=1.12+7.7×(630750.533)2=6.647kw△QT=SN100%Ik+SN100%Uk(SnSca)2=630×10012.1+630×1005.4×(630750.533)2=27.41kvar考虑损耗后实际需要变压器容量：S实＝22)41.27375888.520()647.6462.513(＝548.186630kvAcos=实SPTPca＝186.548647.6426.513＋＝0.9493.供电系统的选择从原始资料我们知道车间为三级负荷，供电的可靠性要求并不是很高，且通过负荷计算我们知道车间的总消耗功率并不是很高，初步估计了后决定使用一台变压器来为车间供电，同时为了节省变电所建造的成本和简化总体的布线，所以在设计中我们首先考虑了线路—变压器组结线方式。线路—变压器组结线方式的优点是结线简单，使用设备少，基建投资省。缺点是供电可靠性低，当主结线中任一设备（包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。但对于本设计来说线路—变压器组结线方式已经可以达到设计的要求。线路—变压器组结线方式也按元件的不同组合分为：a进线为隔离开关；b进线为跌落式保险；c进线为断路器。因为设计为车间为变电所，所以采用c方式。（a）（b）（c）图1.1线路—变压器组结线a—进线为隔离开关；b—进线为跌落式保险；c—进线为断路器根据普通变电所的设计要求，结合工程实际车间变电所的电路总体如下：4.短路电流电流计算4.1各短路点的平均电压线路的平均电压Uav1=10.5KvUav2=0.4Kv4.2各元件电抗计算电源的电抗：Xs=U2av1/Sk=200)5.10(2=0.551Ω线路L的电抗：Xl=0.2×0.4=0.08Ω变压器的电抗;Xt=Uk%×SnUav21=4.5%×63010)5.10(32=7.875Ω4.3各短路点总阻抗K1点短路：Xk1=Xs+XL=0.551+0.08=0.631ΩK2点短路Xk2=(0.631+7.875)(5.104.0)2=0.01234Ω4.4根据电抗值计算短路电流K1点短路Ｉk)3(＝131XkUav＝631.0*35.10＝9.61ＫＡish１＝