工廠供電課程設計--某機械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設計

1、<p>　　電氣工程及其自動化課程設計</p><p>　　題 目 工廠供電技術(shù)課程設計 </p><p>　?。硻C械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設計） </p><p>　　系 別 信息工程系 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　職 稱 講師 </p><

3、p>　　2013年1月2日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1負荷計算1</b></p><p>　　1.1由車間平面布置圖分組1</p><p>　　1.2總負荷計算表1</p><p>　　1.3無功功率補償

4、2</p><p>　　2變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇3</p><p>　　2.1變電所主變壓器的選擇3</p><p>　　2.2變電所主結(jié)線方案的選擇3</p><p>　　3短路電流的計算4</p><p>　　3.1繪制計算電路（圖1）4</p><p>　　3.2確定基

5、準值4</p><p>　　3.3計算短路電路中各元件的電抗標幺值5</p><p>　　3.4計算k-1點（10.5kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量5</p><p>　　3.5計算k-2點（0.4kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量6</p><p>　　4變電所一次設備的選擇校驗6</p>

6、;<p>　　4.1 10kV側(cè)一次設備的選擇校驗（表5）6</p><p>　　4.2 380側(cè)一次設備的選擇校驗（表6）7</p><p>　　4.3高低壓母線的選擇8</p><p>　　5變電所進出線和與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇9</p><p>　　5.1 10KV高壓進線和引入電纜的選擇9</p>

7、<p>　　5.2 380V低壓出線的選擇9</p><p>　　6變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定10</p><p>　　6.1高壓斷路器的操動機構(gòu)與信號回路10</p><p>　　6.2主變壓器的繼電保護裝置10</p><p><b>　　7設計圖樣11</b></p>

8、<p>　　8車間平面布置圖12</p><p><b>　　9設計心得12</b></p><p><b>　　1負荷計算</b></p><p>　　1.1由車間平面布置圖分組</p><p>　　NO.1：29、30、31 配電箱的位

9、置：D-②靠墻放置</p><p>　　NO.2：14——28 配電箱的位置：C-③靠墻放置</p><p>　　NO.3：1、32、33、34、35 配電箱的位置：B-⑤靠柱放置</p><p>　　NO.4：6、7、11、12、13 配電箱的位置：B-④靠柱放

10、置</p><p>　　NO.5：2、3、4、5、8、9、10 配電箱的位置：B-⑥靠柱放置</p><p><b>　　1.2總負荷計算表</b></p><p>　　表1 機加工一車間和鑄造、鉚焊、電修等車間負荷計算表</p><p>　　1.3無功功率補償 </p><p

11、>　　由表1可知，該廠380V側(cè)最大負荷時的功率因素只有0.64。而供電部門要求該廠10KV進線最大負荷時的功率因素不應地于0.90?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時的功率因素應稍大于0.90，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量:</p><p>　　Qc=P30(tanΦ1- tanΦ2)=468.9[tan(arccos0.64)- tan(arccos0.

12、92)]Kvar</p><p>　　=361.1 Kvar</p><p>　　參照圖2-6，選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺與方案3（輔屏）4臺相組合，總?cè)萘?4Kvar×5=420Kvar。因此無功補償后工廠380V側(cè)和10KV側(cè)的負荷計算如下表：</p><p>　　表2 無功補償后工廠的計算

13、負荷</p><p>　　2變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇</p><p>　　2.1變電所主變壓器的選擇 </p><p>　　根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可以有下列兩種方案：</p><p>　　裝設一臺主變壓器型式采用S9，而容量根據(jù)</p><p>　　SN。T=630KVA>S

14、30=504.8KVA選擇，即選一臺S9-630/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。</p><p>　　（2）裝設兩臺主變壓器 型式也采用S9，每臺容量按式SN·T≈（0.6～0.7）S30選擇，即SN·T≈（0.6～0.7）×504.8kVA=(302.9～353.36)kVA。因此選兩臺S9-400/10型低損耗配電變壓器

15、。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。</p><p>　　2.2變電所主結(jié)線方案的選擇 </p><p>　　按上面考慮的兩種主變壓器的方案可設計下列兩種主結(jié)線方案：</p><p>　?。?）裝設一臺主變壓器的主結(jié)線方案。</p><p>　　（2）裝設兩臺主變壓器的主結(jié)線方案。</p><p>　　（3）兩種主結(jié)

16、線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較（表3）。</p><p>　　表3 兩種主結(jié)線方案的比較</p><p>　　從上表可以看出，按技術(shù)指標，裝設兩臺主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設一臺主變的主結(jié)線方案，但按經(jīng)濟指標，則裝設一臺主變的方案遠優(yōu)于裝設兩臺主變的方案，因此決定采用裝設一臺主變的方案。（說明：如果工廠負荷近期有較大增長的話，則宜采用裝設兩臺主變的方案。</p><p><

17、;b>　　3短路電流的計算</b></p><p>　　3.1繪制計算電路（圖1）</p><p><b>　　圖1 短路計算電路</b></p><p><b>　　3.2確定基準值 </b></p><p>　　設Sd=100MVA，Ud1=10.5kV，低壓側(cè)Ud2=0.4k

18、V，則</p><p>　　3.3計算短路電路中各元件的電抗標幺值</p><p><b>　?。?）電力系統(tǒng)</b></p><p><b>　　（2）架空線路 </b></p><p>　　由LGJ-150的，設線路長0.3km,故</p><p>　?。?）電力變壓器

19、 有，故</p><p>　　因此繪等效電路，如圖2所示。</p><p><b>　　圖2 等效電路</b></p><p>　　3.4計算k-1點（10.5kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　（1）總電抗標幺值</b></p><p

20、>　　（2）三相短路電流周期分量有效值</p><p><b>　?。?）其他短路電流</b></p><p><b>　?。?）三相短路容量</b></p><p>　　3.5計算k-2點（0.4kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量</p><p><b>　?。?）總

21、電抗標幺值</b></p><p>　　（2）三相短路電流周期分量有效值</p><p><b>　?。?）其他短路電流</b></p><p><b>　?。?）三相短路容量</b></p><p>　　以上計算結(jié)果綜合如表4所示。</p><p>　　表4

22、短路計算結(jié)果</p><p>　　4變電所一次設備的選擇校驗</p><p>　　4.1 10kV側(cè)一次設備的選擇校驗（表5）</p><p>　　表5 10kV側(cè)一次設備的選擇校驗</p><p>　　表5所選設備均滿足要求。</p><p>　　4.2 380側(cè)一次設備的選擇校驗（表6）</p>&l

23、t;p>　　表6 380V側(cè)一次設備的選擇校驗</p><p>　　表6所選設備均滿足要求。</p><p>　　4.3高低壓母線的選擇 </p><p>　　參照表5-25，10KV母線選LMY－3（40×4），即母線尺寸為40mm×4mm；380V母線選LMY－3（80×8）+50×5，即相母線尺寸為80mm

24、15;6mm，中性母線尺寸為50mm×5mm。</p><p>　　5變電所進出線和與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇</p><p>　　5.1 10KV高壓進線和引入電纜的選擇</p><p>　?。?）10KV高壓進線的選擇和校驗 采用LJ型鋁絞線敷設，接往10KV公用干線。</p><p>　?、侔窗l(fā)熱條件選擇。由I30=36.4A及

25、室外環(huán)境溫度年最熱月平均最高氣溫為33。C，查表8-35, 初選LJ－16，其在35。C時的Ial=93.5>I30,滿足發(fā)熱條件。</p><p>　?、谛ｒ灆C械強度。查表8-33，最小截面Amin=35mm2，因此LJ－16不滿足機械強度要求，故改選LJ－35。</p><p>　　由于此線路很短，不需要校驗電壓損耗。</p><p>　?。?）由高壓配電

26、室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJL22－10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。</p><p>　　①按發(fā)熱條件選擇。由I30=36.4A及土壤溫度25。C查表8-43，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=90A>I30，滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　②校驗短路穩(wěn)定。計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面Amin=103mm2>25 mm2，因此25

27、mm2不滿足短路穩(wěn)定要求，故選擇YJL22－10000－3×120電纜。</p><p>　　5.2 380V低壓出線的選擇</p><p>　　（1）饋電給機加工一車間的線路采用VLV22－1000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設。</p><p>　?、侔窗l(fā)熱條件選擇。由I30=287A及地下0.8m土壤溫度25。C查表，初選纜芯截面為240mm2，

28、其Ial=319A>I30，滿足發(fā)熱條件。</p><p>　?、谛ｒ炿妷簱p耗。因未知變電所到機加工一車間的距離，因此未能校驗電壓損耗。</p><p>　?、鄱搪窡岱€(wěn)定度的校驗。滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面</p><p>　　Amin=213mm2</p><p>　　所選240mm2的纜芯截面大于Amin，滿足短路熱穩(wěn)定度的要求，因

29、此選擇VLV22－1000－3×240+1×120的四芯電纜（中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同）。</p><p>　　（2）饋電給鑄造車間的線路采用VLV22－1000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設。（方法同上）纜芯截面240mm2聚氯乙烯電纜，即VLV22－1000－3×240+1×120的四芯電纜。</p><p>　?。?）饋電給鉚焊

30、車間的線路采用VLV22－1000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設。（方法同上）纜芯截面300mm2聚氯乙烯電纜，即VLV22－1000－3×300+1×150的四芯電纜。</p><p>　?。?）饋電給電修車間的線路采用VLV22－1000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設。（方法同上）纜芯截面300mm2聚氯乙烯電纜，即VLV22－1000－3×300+1×150的

31、四芯電纜。</p><p>　　6變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定</p><p>　　6.1高壓斷路器的操動機構(gòu)與信號回路 </p><p>　　斷路器采用手力操動機構(gòu)，其控制與信號回路如圖3所示。</p><p>　　圖3 電磁操動的斷路器控制與信號回路</p><p>　　WC—控制小母線 WL—燈光

32、指示小母線 WF—閃光信號小母線 WS—信號小母線 WAS—事故音響小母線 WO—合閘小母線 SA—控制開關(guān)（操作開關(guān)） KO—合閘接觸器 YO—合閘線圈 YR—跳閘線圈（脫扣器） KA—保護裝置 QF1～6—斷路器輔助觸點 GN—綠色指示燈 RD—紅色指示燈 ON—合閘 OFF—跳閘（箭頭指向為SA的返回位置）</p><p>　　6.2主變壓器的繼電保護裝置</p>

33、<p>　?。?）裝設反時限過電流保護。 采用GL15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。</p><p>　?、龠^電流保護動作電流的整定。IL.max=2IiN.T=2×630/(1.732×10)=72.7A</p><p>　　Krel=1.3 Kw=1 Kre=0.8 Ki=100/5=20 Iop=1.3&#

34、215;1×72.7/(0.8×20)=5.9A</p><p><b>　　因此整流為6A。</b></p><p>　　②過電流保護動作時間的整定。整定高最小動作時間為0.5s。</p><p>　?、圻^電流保護靈敏系數(shù)的檢驗。Ik.min=IK-2(2)/KT=0.866×18.7/(10/0.4)=648A

35、</p><p>　　Iop.1= Iop×Ki/Kw=6×20/1=120A, 因此保護靈敏系數(shù)為Sp=648/120=5.4>1.5, 滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。</p><p>　?。?）裝設電流速斷保護。利用GL15的速斷裝置。</p><p>　?、偎贁嚯娏鞯恼?。Ik.max= Ik-2(3)=18.7kA , Krel=1.

36、5 , Kw=1 , Ki=100/5=20 KT =10/0.4=25 ,因此速斷電流為：Iqb=1.5×1×18700/(20×25)=56.1A</p><p>　　速斷電流倍數(shù)整定為Kqb=Iqb/Iop =56.1/6=9.35 </p><p>　?、陔娏魉贁啾Ｗo靈敏系數(shù)的檢驗。 Ik.min=IK-1(2) =0.866×9.2kA=

37、8.0kA,</p><p>　　Iqb.1=Iqb×Ki/KWw=56.1×20/1=1122A,因此其保護靈敏系數(shù)為：Sp=8000/1122=7.1>2 , 滿足電流速斷靈敏系數(shù)為2的要求。</p><p><b>　　7設計圖樣</b></p><p>　　某機修廠降壓變電所主結(jié)線電路圖，如圖4所示。這里略去圖

38、框和標題欄。</p><p>　　圖4 某機修廠降壓變電所主結(jié)線電路圖</p><p><b>　　8車間平面布置圖</b></p><p><b>　　變電所平面圖：</b></p><p><b>　　9設計心得</b></p><p>　　通過這次

39、設計，讓我了解了進行一個設計項目的過程和要注意的事項，設計是一個比較繁瑣的過程，許多的細節(jié)問題還要聯(lián)系實際情況來考慮，當外部條件變化時，有一些相應的參數(shù)值將跟著變化，這就對我們的設計的精密度提出了更高的要求。</p><p>　　實訓時間很短，但是通過這次實訓可以學到很多書本沒有的東西，有了這一次的實踐經(jīng)驗，我們的動手能力和思維能力也相應的得到了的提高，這次實訓進一步鍛煉了自己的邏輯思維能力，并從中總結(jié)出寶貴的經(jīng)