(完整版)供配电毕业课程设计-某机械厂降压变电所的电气设计

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1、前言众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小 （除电化工业外） 。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一

2、方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义， 因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件， 并适当考虑生产的发展，按照国家相关标准、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线 , 最后按要求

3、写出设计说明书 , 并绘出设计图样。具体过程和步骤 : 根据工厂总平面图 , 工厂负荷情况 , 供电电源情况 , 气象资料 , 地区水文资料和电费制度等 , 先计算电力负荷 , 判断是否要进行无功功率补偿 , 接着进行变电所位置和型式选择 , 并确定变电所变压器台数和容量 , 主接线方案选择 , 最后进行短路电流的计算 , 并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。目录前言1设计任务及要求3一、设计题目：某机械厂降压变电所的电气设计。3二、设计要求3三、设计依据3第一章负荷计算和无功功率补偿6第一节负荷计算的目的和方法6第二节全厂负荷计算的过程6第三节无功功率补偿8第二章变电所的选择及主

4、变压器的选择9第一节变电所的位置与型式选择9第二节主变压器的类型、台数与容量的选择11第三章机加工车间的配电系统的确定12第一节电力负荷计算12第二节车间变压器低压到动力分电箱的干线的选择15161617171717191920202222232425.26.26 27 28设计任务及要求一、设计题目： 某机械厂降压变电所的电气设计。二、设计要求： 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整

5、定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据1）工厂总平面图：2）机加工车间平面图：3）工厂负荷情况本厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷处，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计得到的全厂负荷表见表1，机加工车间设备明细表见表2。4）供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV 的公用电源干线取得工作电源。 该干线的走向参看工厂总平面图。 该干线的导线牌号为 LGJ-150，导线为等三角形排列，线距为 2m；干线首端距离本厂约 8km

6、。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电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7s 。为满足工厂二级负荷的要求， 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。5）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 -8 ，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 0.8m 处平均温度为 25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20 天。厂房编厂房名称负荷类设备容量 kW需要功率因数1铸造车间动力300

7、0.30.7060.81.0照明2锻压车间动力3500.30.6580.71.0照明7机加工车间待算6工具车间动力3600.30.6070.91.0照明4电镀车间动力2500.50.8050.81.0照明3热处理车间动力1500.60.8050.81.0照明9装配车间动力1800.30.7060.81.0照明10机修车间动力1600.20.6540.81.0照明8锅炉房动力500.70.8010.81.0照明5仓库动力200.40.8010.81.0照明生活区照明3500.70.9表 1全厂负荷表分序号设备名称设备容量 kW台数总容量1车床 C630M10.125110.1252万能工具磨床

8、M5M2.07512.0753、4、 5普通车床 C620-17.625322.8756普通车床 C620-35.62515.625大712普通车床 C6204.625627.7513螺旋套丝机 S-81393.12513.125批14普通车床 C63010.125110.125生15管螺纹车床 Q1197.62517.625产16摇臂钻床 Z358.518.5的17 、18圆柱立式钻床 Z50403.12526.25金20立式砂轮1.7511.75属21、 22牛头刨床 B66532623万能铣床 X63WT13113冷24立式铣床 X52K9.12519.125加25滚齿机 Y-364.1

9、14.1工26插床 B5032414机27弓锯机 G721.711.7床28立式钻床 Z5120.610.632车床 CW6-131.9131.933立式车床 C512-1A35.7135.734卧式镗床 J681011035单臂刨床 B101070170小计291.95吊195t 单梁吊车10.2110.2车小计10.2电29电极式盐浴电阻炉20120阻30井式回火电阻炉24124炉31箱式加热电阻炉45145设小计89总391.15表 2机加工车间设备明细表6）地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。7）电费制度本厂与当地供电部门达成协议， 在工厂变电所

10、高压侧计量电能， 设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。 每月基本电费按主变压器容量计为 18元 (kV A) ，动力电费为 0.20 元 (kW；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电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7s 。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。查表得 =0.358, =0.221（ 1）确定基准值取Sd100MV AI d15.50 kA而3 U c13 10.5kVSd100MV AI d 2144.34 kA3 U c23 0.4kV计算短路电路中各

11、主要元件的电抗标幺值1）电力系统（）X1* = =100500=0.22 ）架空线路（ = 0.358 km）Sd100MV A2.60X 2 *x0l U 220.358 / km 8km(10.5kV )23）电力变压器6 100 103 kV AX 3 * X 4 * U k % Sd / 100SNT7.50100800kV A（ 3）在 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1) 电源至短路点的总电抗标幺值X *( k 1)X1*X 2*2.802) 三相短路电流周期分量有效值3I d 15.50/2.80 1.97 kAI k 1X*(k 1)3) 其他三相短路电

12、流I k(3 )1 I (3k)1 I k(31)1.97kAish(3)2.55 1.97kA5.01kAI sh(3)1.51 1.97kA2.97 kA4) 三相短路容量Sk(31)SdX * ( k 1)100MVA / 2.8035.74MVA总电抗三相短三相短路电流KA短路计算点标幺值路容量SkMV.AK-1点2.801.971.971.975.011.5135.74表6短路电流计算结果第六章变电所一次设备及进出线的选择与校验第一节高压开关柜选择本次设计采用GZS1-12(KYN28A-12)中置式开关柜。其中的设备校验如下：（ 1）真空断路器的校验真空断路器型号都采用选用VS 型

13、断路器，由于电源进线的电流和变压器高压侧的电流不同，应该分开校验。其检验过程如下表：电源引入隔离高压断路器校验安装地点的电气条件VS型断路器序号项目数据项目数据结论1UNKV10UN.QFKV12合格2IcA92.38IN.QFA630合格3Ik(3)KA1.97IocKA16.00合格4ish(3)KA5.01imaxKA40.00合格5I2t6.99It2*t1024.00合格变压器一次侧高压断路器校验安装地点的电气条件VS型断路器序号项目数据项目数据结论1UNKV10UN.QFKV2IcA46.19IN.QFA3Ik(3)KA1.97IocKA4ish(3)KA5.01imaxKA5I2

14、t6.99It2*t表 7 变压器高压真空断路器校验1263016.0040.001024.00合格合格合格合格合格（ 1）电流互感器校验虽然电流互感器在电源进线的电流和变压器高压侧的电流不同， 但是只要满足最大电流条件满足要求，就能保证小电流的电流互感器也能满足要求。所以校验电源进线的电流互感器。电流互感器型号选用LZZB型互感器，其检验过程如下表安装地点的电气条件LZZB型电流互感器序号项目数据项目数据结论1UNKV10UN.QFKV10.00合格2IcA92.38IN.QFA100.00合格3ish(3)KA5.01imaxKA15.00合格4I2t2.42It2*t38.30合格表 8

15、 变压器一次侧电流互感器校验（ 2）接地开关：选用 JN4-1231.5 户内高压接地开关型（ 3）避雷器：选用 HY5WS2-1750型避雷器。（ 4）电压互感器：型号为 JDZX10-10, 高压熔断器型号采用 XRNP-103.。第二节高压母线选择高压母线选取 TMY矩形铜母线，变压器一次侧母线电流Sd1600I d92.38 A3 U d3 10根据计算电流，选择母线的截面积。所以母线型号为TMY-3*(40*3 ）第三节低压出现柜选 择出线柜的选择只要考虑干线电流即可。例如：机加工干线1：计算电流，查资料可知GCS-11-C抽屉，其最大电流为 100A30.97A, 满足要求，所以选

16、用 GCS-11-C抽屉。机加工车间出线柜方案如下表干线编号Ic抽屉出线电缆130.97GCS-11-C-0.61-4*4272.00GCS-11-C-0.61-4*16396.85GCS-11-C-0.61-4*254108.39GCS-11-B-0.61-4*355212.53GCS-11-A-0.61-4*956136.91GCS-11-B-0.61-4*10786.27GCS-11-C-0.61-4*108143.40GCS-11-B-0.61-4*50表 9 机加工车间出线柜方案车间类别Ic抽屉电缆型号铸造195.35GCS-11-B-0.61-4*95锻压245.44GCS-11-

17、A-0.61-4*150工具273.49GCS-11-A-0.61-4*150电镀237.40GCS-11-A-0.61-4*120热处理170.93GCS-11-B-0.61-4*70装配117.21GCS-11-B-0.61-4*35机修74.80GCS-11-C-0.61-4*16锅炉房66.47GCS-11-C-0.61-4*16仓库15.19GCS-11-C-0.61-4*4其他车间照明73.12GCS-11-C-0.61-4*16生活区 182.72GCS-11-C-0.61-4*25生活区 2330.89GCS-11-A-0.61-4*240表 10其他出线柜方案第四节低压母线选

18、择低压母线选取 TMY矩形铜母线，变压器二次侧母线电流根据计算电流，选择母线的截面积。中性线截面积选择只要其电流大于计算电流的一半即可。查表，可以得到母线型号为TMY-3*(80*6.3 ）-1*(50*5 ）第五节低压出线电缆选择出线电缆选用 -0.61 型四芯等截面铜芯聚录乙烯绝缘钢带铠装聚录乙烯护套电力电缆，前面算出干线电流，根据电流计算值选择截面积，例如铸造车间：其参数如下有用计算负荷 PCK dPe300 0.390kW视在计算负荷 SCPC / cos90/ 0.7128.57kV A计算电流 I CSC128.57kV A3U N3195.35A0.4kVPeKdPcQcScIc

19、3000.300.7090.0091.82128.57195.35表 11 铸造车间参数查表得 95 截面的 VV型电缆在埋地30 度的载流量为221A，大于 195.35A，因此选择 -0.61-4*95型电缆详细见表 9 和表 10第六节变压器分组为了使 2 个变压器提供的负荷相近，按如下分组：变压器分组铸造车间PcQcSc锻压车间515.12399.56651.92电镀车间无功补偿-256锅炉房515.12143.56534.751#变压器仓库其他车间照明生活区 1热处理车间补偿后功率因数0.96工具车间PcQcSc机加工车间535.72372.09652.262#变压器装配车间无功补偿

20、-256机修车间535.72116.09548.15生活区 2补偿后功率因数0.98表 12 变压器分组变压器平面布置图详见附图二设计心得经过这 2 个星期的设计，我终于完成了某机械加工工厂的配电设计。从开始接到课程设计要求到任务的完成，再到课程设计说明书的完成，每一步对我来说都是新的的尝试与挑战。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，当然设计过程中也遇到了许许多多的困难， 但老师的讲解，同学的讨论，通过上网和去图书馆查看相关的资料和书籍，让自己头脑模糊的概念逐渐清晰，使自己逐步设计下来，每一次设计出来的结果都是我学习的收获，当最后设计结束时，我真是感到莫大的欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最

21、终都会化为甜美的结果。在这 2 周的课程设计中，总体上来说是获益匪浅。通过本次设计，所学理论知识很好的运用到了实际的工程当中，在具体的设计过程中，将所学知识很好的系统了一遍，体会到了学以致用的乐趣，事自己的实际工程能力得到了很大的提高，主要体现在以下几个方面。一、将知识系统化的能力得到提高由于设计过程中要运用很多的知识，且做好设计的前提也是掌握足够多的系统理论知识，对于已经一个学期没有接触这门课程的我们来说，无疑是一件很困难的事情， 所以每天都必须复习曾经学的知识， 并巩固知识，努力将知识系统化就是这次课程设计的关键。如本设计中用到的单层厂房供配电的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程

22、中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作打下了很好的理论基础。二、计算准确度，绘图能力得到提高由于本次设计包含了大量的计算和绘图，因此要求要很好的计算和绘图能力。通过本次的锻炼， 使自己的一次计算准确度有了进步； 绘图方面，使我自己对 autaCAD软件的掌握更加的熟练。这次课程设计的经历也会使我终身受益，我感受到做课程设计是要用心去做的一件事，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。通过这次课程设计，我在张老师的精心指导和严格要求已经同学的指导和帮助下获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，这对我今后进一步学习供配电方面的知识有

23、了极大的帮助。最后，感谢在设计过程中老师的讲解，也感谢同学们的帮忙，在你们的帮助下，我才设计出最终的结果。此次课程设计已经结束，但我相信在这 2 周的课程设计中学到的知识是我未来踏入社会的利剑。参考文献1、工业与民用配电设计手册 ( 中国航空工业规划设计研究院等编1994)2、工厂常用电气设备手册 （中国电力出版社第二版上、下册兵器工业第五设计研究院主编1998 、1）3、电气设备选择施工安装设计应用手册（中国水利水电出版社刘宝林主编 1998 、 10）4、定型图册： D264附设式电力变压器布置 、D263变配电所常用设备构件安装（冶金工业部北京钢铁设计院编制1976）5、供配电技术（机械工业出版社刘介才主编 2004 、 1）6、工厂供电设计指导（机械工业出版社刘介才主编 1998 、 2）7. 供电工程（机械工业出版社翁双安主编 2004 、6）