摘 要 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展， 電能需求量越來越大，其中城市用電量更是急劇增加。目前， 我國一般大、中型城市的市中心地區(qū)每平方公里的負荷密度平均已達左右，有些城市市中心局部地區(qū)的負荷密度甚至高達上萬千瓦，乃至幾萬千瓦，且有繼續(xù)增長的勢頭。因此供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是： 提高供電電壓：如以進城，用配電。以解決大型城市配電距離長，配電功率大的問題，這在我國城市已經(jīng)有先例。 簡化配電的層次：如按的電壓等級供電。 逐步淘汰等級：因為過細的電壓分級不利于電氣設(shè)備制造和運行業(yè)的發(fā)展。 提高設(shè)備配套能力：對工業(yè)企業(yè)和一些大型用電設(shè)備，將現(xiàn)行的電壓升壓為電壓，可增加輸電距離，提高輸電能力；減少變壓器數(shù)量，簡化配電系統(tǒng)，提高供 電可靠性；縮小電纜截面，節(jié)省有色金屬；降低功率損耗；擴大異步電動機的制造容量。只是由于我國在設(shè)備上還不能全面配套而尚未推廣。 廣泛使用配電自動化系統(tǒng)：借助計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對配電網(wǎng)進行離線和在線的智能化監(jiān)控管理。做到保護、運行、管理的自動化，提高運行人員工作效率，增強供配電系統(tǒng)可靠性。關(guān)鍵詞：電力、供配電系統(tǒng)、高壓輸電、電流、電壓、節(jié)能目 錄第一章 課程設(shè)計任務(wù)書 1.1 設(shè)計目的.3 1.2 設(shè)計內(nèi)容.3 1.3 設(shè)計任務(wù)書.3第二章 設(shè)計說明書 2.1 車間變電所電壓等級確定和主接線方案確定.6 2.2 電力負荷計算.7 2.3 車間變電所變壓器臺數(shù)及額定容量的選擇.10 2.4 無功補償及補償容量確定.11 2.5 短路電流計算.11 2.6 車間高低壓電器設(shè)備選擇.13 2.7 變電所防雷保護及接地裝置設(shè)計.15第三章 總結(jié).18 參考文獻.19第一章 課程設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計目的工廠供電課程設(shè)計是按教學(xué)計劃安排在供電課程借宿后進行了教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，設(shè)計周。以加強學(xué)生所學(xué)供電理論應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，解決為題及分析問題的能力培養(yǎng)學(xué)生初步的工程設(shè)計能力。公國課程實踐使學(xué)生初步掌握電氣工程設(shè)計的步驟及方法，學(xué)會編寫設(shè)計說明書，并按國家標準繪制工程圖樣。1.2設(shè)計內(nèi)容 工廠供電課程設(shè)計的任務(wù)是將電力系統(tǒng)輸送來得電能，經(jīng)過合理輸送變配電方式，輸送給沒一個用電設(shè)備上。以保證電氣設(shè)備可以獲得安全、可靠、高質(zhì)量的電能。設(shè)計方案的完善與否，直接影響到供電系統(tǒng)運行性能和經(jīng)濟性能的優(yōu)劣。在設(shè)計中藥遵循國家有關(guān)規(guī)程和規(guī)定。在保證供電可靠性和電能質(zhì)量的前提下，盡可能做到節(jié)省投資，減少有色金屬消耗量，降低運行費用，盡量采用供電新技術(shù)和新產(chǎn)品。1.3設(shè)計任務(wù)書1設(shè)計題目某機械制造廠車間變電所及其低壓配電系統(tǒng)設(shè)計2.設(shè)計基礎(chǔ)資料1>機加工車間負荷全部為三級負荷，對供電可靠性要求不高。車間電氣設(shè)備各細表如表1所示，另外車間低壓母線轉(zhuǎn)供負荷如表2所示.設(shè)備代號設(shè)備名稱臺數(shù)單臺容量效率功率因數(shù)啟動倍數(shù)備注1普通車床C630110.1250.880.8162平面磨床M713017.60.880.8263-12普通車床C620107.60.890.81513鏜床T6819.80.860.805.514,15普通車床C62023.30.90.81616搖臂鉆Z3518.50.870.825.517,18滾齒機Y5423.80.920.82619吊車5t110.20.820.654.521,22牛頭刨床B6050240.870.82623,24立式銑床X53T213.80.880.81425,26液壓牛頭刨床B6902110.890.805.527立式鉆床Z51210.60.910.826.528,33立式鉆床Z53524.6250.900.80629,30箱式加熱電阻爐RJX-452450.971.032,35立式車床C516A2380.860.80334萬能銑床X62W19.80.890.81436龍門刨床B2016166.80.860.812.53739,20砂輪機S3SL-30031.50.920.826.540,41通風(fēng)機24.50.880.826表二.車間變電所低壓轉(zhuǎn)供負荷序號轉(zhuǎn)供負載名稱計算負荷轉(zhuǎn)供距離（km）Pc（kW）Q（kvar）Sc（kV·A）1模型車間回路1462250.990.2回路2703879.65回路3482956.082鑄造車間回路1603569.460.25回路2904299.323砂庫回路1363046.860.15回路2382042.94回路3311835.854辦公樓回路1281632.250.15回路2371439.56回路3221727.805照明回路(三相)回路1170.2回路220回路38車間平面布置圖3.設(shè)計內(nèi)容及其要求1>設(shè)計內(nèi)容:有總降壓變電所的配出電壓和用電設(shè)備的電壓要求，參考國家規(guī)定的標準電壓等級確定車間變電所的電壓級別；計算負荷采用需用的系數(shù)法，計算出單臺設(shè)備直線、用電設(shè)備組干線和車間變電所低壓母線和進線的計算負荷；由計算負荷結(jié)果，確定補償方式，計算出補償容量，選擇電容器個數(shù)和電容器個數(shù)；按對負荷可靠性要求，確定車間變電所電氣主接線按車間變電所低壓母線的計算負荷，確定變電器的容量和臺數(shù)；導(dǎo)線截面積的選擇，支線和干線按發(fā)熱條件選擇，進線電纜按經(jīng)濟電流密度選擇，按允許發(fā)熱，電壓損失和短路的熱進行校驗；短路電流計算，繪制計算電路和等值電路圖，定短路點，計算出各短路點的最大和最小短路電流值及短路容量；車間變電所低壓母線按發(fā)熱條件選擇，按段路的熱和力校驗；按國家規(guī)定的標準符號和圖幅，用泉幣畫出車間變電所的電氣主接線圖、車間配電系統(tǒng)圖和配電平面圖。2>設(shè)計要求:按章節(jié)編制出設(shè)計說明書，說明書要用鋼筆在規(guī)定的用紙上，說明書要用仿宋體字，字跡要工整，清晰，圖紙上的字必須用仿宋字，說明書要見面扼要，計算要有公式依據(jù)。設(shè)計圖樣要符合國家標準，采用新標準電氣圖形符號和文字符號，圖樣上的字必須用仿宋字。要求列出參考資料書目。要有設(shè)計結(jié)論4.列出設(shè)計設(shè)計時間 2011 年 12 月 19 日至 2011 年 12 月 23 日（一周）指導(dǎo)教師 （簽名） 年 月 第二章 設(shè)計說明書2.1 車間變電所電壓等級確定和主接線方案確定1、根據(jù)已知機械加工車間負荷均為三級負荷，對供電可靠性要求不高，因此可采用線路-變壓器組連接方式。它優(yōu)點是接線簡單、使用設(shè)備少和建設(shè)投資?。黄淙秉c是供電可靠性較差。當(dāng)供電線路、變壓器及其低壓母線上發(fā)生短路或任何高壓設(shè)備檢修時，全部負荷都要停止供電。這種接線適用于三級負荷的變電所。為保證對少量二級負荷供電，可在變壓器低壓側(cè)引入其他變電所聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。選擇主接線方案如圖所示。 車間變電所線路變壓器組主接線2、車間變電所高壓側(cè)根據(jù)電源條件選定為10kV，低壓側(cè)額定電壓為380V，因此選降壓變壓器額定電壓為10kV/0.4kV。3、機加工車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)連接方式的選擇：低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線設(shè)計應(yīng)滿足用電設(shè)備對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求，同時應(yīng)注意接線簡單，操作安全方便，具有一定靈活性，適應(yīng)性廣和使用上變化及設(shè)備檢修的需要，配電系統(tǒng)層次一般不超過三級。 根據(jù)GB 500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，由于機加車間的電動機容量不大又集中，對供電可靠性要求不高，因此低壓配電網(wǎng)接線可采用樹干式或鏈式接線。車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線圖如圖所示。 車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線圖各配電箱所接電氣設(shè)備如下表所示：配電箱編號配電箱內(nèi)所接電氣設(shè)備序號配電箱編號配電箱內(nèi)所接電氣設(shè)備序號AL11,2,41AL613,27,28,36,38,39,40AL214,15,16,17,18,42AL720,32,37AL33,4,5,6,7,8,9,10,11,12,AL819，25,26AL429,30,31AL9接AL5和AL6配電箱AL521,22,23,24,33,34,35 車間低壓配電系統(tǒng)圖2.2 電力負荷計算采用需要系數(shù)法對車間用電設(shè)備進行負荷計算1>各支線負荷計算及熔斷器和導(dǎo)線截面積選擇設(shè)備序號設(shè)備名稱單臺容量（kW）計算電流（A）啟動電流（kA）熔斷器選擇導(dǎo)線截面積（）允許載流量（A）穿鋼管管徑（mm）1普通車床C63010.12521.580.4*129.49100/601699302平面磨床M71307.616.000.4*96.0150/40642253普通車床C6207.616.020.4*57.5250/302.518154鏜床T689.821.640.4*19.6450/102.518155普通車床C6205.6256.880.4*41.2750/202.518156搖臂鉆Z358.518.100.4*99.5650/40642257滾齒機3.87.650.4*38.5650/202.518158吊車5t10.229.080.3*130.8450/50642259牛頭刨床B605048.510.3*51.1150/202.5181510立式銑床X53T13.829.410.4*117.6650/5010573011液壓牛頭刨床B6901123.470.3*129.10100/6016993012立式鉆床Z5120.61.220.4*7.4950/52.5181513立式鉆床Z5354.6259.760.4*58.5650/302.5181514立式車床C516A3883.920.4*199.60100/8016993015萬能銑床X63W9.820.650.4*82.6250/406422516龍門刨床B201666.8145.700.4*364.24200/120251283217砂輪機S3SL-3001.53.020.4*19.6450/102.5181518通風(fēng)機4.59.470.4*56.8550/40642251> 干線負荷計算及截面積選擇 機加車間用電設(shè)備從低壓配電屏引出三個回路WL1、WL2、WL3。各回路所接配電箱及用電設(shè)備如表所示。車間回路號配電箱序號設(shè)備序號額定容量（kW）常用系數(shù)計算負荷WL1AL11,2,41125.5750.30.651.1737.6744.0757.9588.05AL214,15,16,17,18,42AL33,4,5,6,7,8,9,10,11,12,WL2AL521,22,23,24,33,34,35216.350.30.651.1764.90575.93899.854151.712AL613,27,28,36,38,39,40AL720,32,37WL3AL819,25,26122.20.30.651.1736.6642.89256.485.69AL9接AL5AL和6配電箱AL429,30,31車間轉(zhuǎn)供負荷計算結(jié)果如表轉(zhuǎn)供負荷名稱車間回路號計算負荷模型車間WL416489186.59283.490.88鑄造車間WL515077168.6197.250.89砂庫WL610568125.1256.180.84辦公樓WL7874798.88150.230.88照明回路WL84545按允許發(fā)熱條件選擇車間干線截面積計算如下表所示，各干線選擇YJLV型交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，埋地敷設(shè)。回路編號干線計算電流（A）導(dǎo)線允許載流量（A）導(dǎo)線截面積A()WL188.05993*25+1*25WL2151.711833*50+1*25WL385.69993*25+1*25WL4283.493053*120+1*95WL597.25993*25+1*25WL6256.182663*95+1*50WL7150.231833*50+1*252.3車間變電所變壓器臺數(shù)及額定容量的選擇根據(jù)負荷性質(zhì)和電源情況選擇變壓器臺數(shù)和容量，有下列兩種方案：1.裝設(shè)一臺主變壓器型號為S9型，而容量根據(jù)式穩(wěn)定合格，為主變壓器容量，選=1000KV·A>=736.07KV·A，查表2-5即選一臺S9-1000/10/0.4-Yyn0型低損耗配電變壓器。2.裝設(shè)兩臺變壓器型號為S9型，暗備用，低壓側(cè)采用單母線分段主接線，有KV·A=368.04441.64 KV·A兩種主接線方案的比較如下表比較項目方案1：裝設(shè)一臺主變的方案方案2：裝設(shè)兩臺主變的方案技術(shù)指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求基本滿足要求供電質(zhì)量一臺主變，電壓損耗較大兩臺主變并列，電壓損耗較小靈活方便性一臺主變，靈活性小有兩臺主變，靈活性較好擴建適應(yīng)性留有擴建余地小擴建適應(yīng)性好經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額查得S9-1000/10的單價為10.76萬元，而變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此綜合投資約為2*10.76=21.34萬元查得S9-500/10的單價為6.33萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為4*6.33=25.32萬元，比一臺主變方案多投資3.98萬元高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額查得5-15得JYN2-10型柜可按每臺4.5萬元計，其綜合投資可按設(shè)備的1.3倍計，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為4*1.3*4.5=23.4萬元本方案采用6臺JYN2-10柜，其綜合投資可按設(shè)備的1.3倍計，綜合投資約為6*1.3*4.5=35.1萬元，比一臺主變方案多投資11.7萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費查表3-2，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年:21.34*0.11=2.3474萬元23.4*0.12=2.808萬元總計：5.1554萬元查表3-2，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年:25.32*0.11=2.7852萬元35.1*0.12=4.212萬元總計：6.9972萬元.比一臺主變方案多投資1.8818萬元供電貼費主變?nèi)萘棵縆V·A為800元，供電貼費=1000KV·A*0.8萬元/KVA=800萬元供電貼費=2*500KV·A*0.8萬元=800萬元，兩種方案供電貼費相等從上表可以看出，按技術(shù)指標，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案，但按經(jīng)濟指標，則裝設(shè)一臺主變的主接線方案遠由于裝設(shè)兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺主變的主接線方案。2.4無功補償及補償容量確定1>低壓母線計算負荷低壓母線的計算負荷為各回路干線負荷之和，應(yīng)計及同時系數(shù)（或稱為參差系數(shù)或稱為綜合系數(shù)）。根據(jù)上述表格得，·A，由于車間負荷功率因數(shù)小于0.9，因此應(yīng)在變壓器低壓母線上進行集中無功補償。集中補償便于維護和管理，采用電力電容器進行補償。補償容量的確定k·var=144.13 k·var選擇補償裝置選擇PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BKMJ0.4-25-3型，采用其方案1（主屏）兩臺,總共容量150kvar.補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：kV·A=712.65 kV·A變壓器的功率損耗為：kW =7.86kWkvar=39.32 kvar變電所高壓側(cè)的計算負荷為 kV·A=736.07 kV·A補償后工廠的功率因數(shù)為滿足條件2.5 短路電流計算1、采用標幺制法進行三相短路計算，基準值取:S=100 MV·A,U=10.5 kV, U=0.4 kV確定基準值由S=100 MV·A,U=10.5 kV, U=0.4 kV 基準電流 電源內(nèi)阻 線路變壓器 2、計算K1點和K2點短路電流為短路電流計算結(jié)果如表所示高壓沖擊系數(shù)Ksh=1.8，低壓沖擊系數(shù)Ksh=1.6，短路容量為：短路點運行方式K1K2最大運行方式短路電流（KA）2.727.9最小運行方式短路電流（KA）2.625.9沖擊電流（KA）6.957.7最大短路容量（MV·A）49.719.42.6車間高低壓電器設(shè)備選擇1.選擇母線截面積車間低壓母線，可以選擇LMY型矩形鋁母線，按經(jīng)濟電流密度選擇。一直母線計算電流，根據(jù)年最大負荷小時數(shù)，差的經(jīng)濟電流密度，因此經(jīng)濟截面積（mm2）。選LMY型硬鋁母線1008。在環(huán)境溫度為時豎放 A，平放減少5%， A。可見，母線允許載流量大于母線計算電流。1>對母線作熱穩(wěn)定校驗，假想時間為（s）則熱效應(yīng)允許最小截面積為（mm2）因為實選母線截面積 mm2> ,所以熱穩(wěn)定合格。2>對母線作動穩(wěn)定校驗。母線采用平行放置，根據(jù)低壓配電屏結(jié)構(gòu)尺寸確定a=0.25m，l=0.9m。計算應(yīng)力為a=0.25, b=0.1, h=0.008 (硬鋁母線)合格.2.進線電纜熱穩(wěn)定校驗10kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜熱穩(wěn)定系數(shù)為77。按熱穩(wěn)定要求重選交聯(lián)聚乙烯電纜YJL22-1000-,允許載流量382A（電纜不作動穩(wěn)定校驗）。3.車間變電所高壓電氣設(shè)備的選擇車間變電所變壓器進線側(cè)計算數(shù)據(jù)如表計算數(shù)據(jù)真空斷路器ZN-12-40.5高壓熔斷器UNW（kv）10UN（kV）10UN（kV）10I30(A)36.04IN(A)400IN(A)0.5Ik(kA)2.7I(kA)17.3I(kA)100Sk(MVA)49.7S(MVA)150S(MVA)500ish(kA)6.9imax(kA)22imax(kA)160I2teq10.5It2tt3024.車間低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇，低壓側(cè)計算數(shù)據(jù)如表UNW(V)380(A)1118.34(kA)27.9(MV·A)19.4(kA)57.7(KA2·s)1093.52.7變電所防雷保護及接地裝置設(shè)計1、雷電侵入波的保護在10kV高壓側(cè)配電室裝有HYSWS2-7/50型避雷器，引下線采用25mm4mm鍍鋅扁鋼。下與公共接地網(wǎng)焊接，上與避雷器接地端螺栓連接。2、直擊雷保護在變電所屋頂裝置避雷針或避雷帶，并引出兩根底線與變電所公共接地裝置連接，由于變電所高低壓電氣設(shè)備均在室內(nèi)，因此不必設(shè)置獨立的避雷針。防雷引下線，應(yīng)優(yōu)先利用自然引下線，還可以利用建筑物的鋼柱、消防梯、金屬煙囪作自然引下線。人工防雷引下線采用圓柱或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼，其截面積應(yīng)滿足規(guī)范要求，引下線沿建筑物外墻明敷設(shè)，并經(jīng)最短路徑接地。要求接地電阻為。GCK3一次線路方案編號03131313131313135151電纜進線WL1饋電WL2饋電WL3饋電WL4饋電WL5饋電WL6饋電WL7饋電功率因數(shù)自動補償功率因數(shù)自動補償125049.4198.02103.5226.2897.25314.87142.73192192LMZJ1-0.5電流互感器3AE1000-1600-S斷路器111ME630斷路器ME1000斷路器S1-125斷路器11S2-160斷路器S3-250斷路器11S5-400斷路器111DCHR1-00-1熔斷刀開關(guān)QSA400-630熔斷刀開關(guān)11NT00-160/A熔斷器2424JKC1-/3接觸器88BCMJ-0.4.30-3電容器88LMZK2-0.66電流互感器3333333333、變電所公共接地裝置的設(shè)計1>接地電阻要求：變電所公共接地電阻應(yīng)滿足：即去公共接地裝置電阻2>接地裝置的設(shè)計，采用長2.5m、Ø50mm鍍鋅鋼管30根，沿變電所三面均勻分布布置，變電所前兩面布置二排，管距5m垂直打入地下，管頂離地面0.6m。管間用40mm4mm鍍鋅扁鋼焊接相連。變電所的變壓器室有一條接地干線與室外公共接地裝置連接。接地干線均采用25mm4mm鍍鋅扁鋼。4、公共接地裝置計算1>單根垂直接地體電阻估算。沙質(zhì)粘土取土壤電阻率，人工水平接地體電阻，估算垂直人工接地體根數(shù)n，已知自然接地體電阻15，則需要人工接地體電阻為考慮到管間屏蔽作用，并使接地體均勻，可按偶數(shù)倍布置接地體，可選n=30根，再作復(fù)合接地體電阻計算：所以滿足要求。2>校驗鋼質(zhì)接地線短路熱穩(wěn)定，低壓母線上單相接地短路電流計算如下：零序阻抗為變壓器阻抗為 低壓母線阻抗母線3（100×8）+63×6.3的零序阻抗為，母線長度取10m。低壓電纜線路零序阻抗：同上手冊，截面積最大150mm2，長度取100m?？偭阈蜃杩篂榈蛪弘娎|線路的單相接地短路電流為低壓母線上單相接地短路電流為鋼質(zhì)接地線熱穩(wěn)定系數(shù)C=70，低壓側(cè)短路電流持續(xù)時間為0.4s，則接地線最小截面積為，所以熱穩(wěn)定合格。第三章 總結(jié)我認為這個收獲應(yīng)該說是相當(dāng)大的。設(shè)計這種東西需要我們大家一起齊心協(xié)力，從平時做的實驗?老師上課的舉例?書本上的知識以及老師的輔導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助下終于完成了。應(yīng)該說這是通過我們小組成員的共同努力和動腦完成的，雖然內(nèi)容并不是很復(fù)雜，但是我們覺得設(shè)計的過程相當(dāng)重要，學(xué)到了很多，收獲了很多。我覺得課程設(shè)計反映的是一個從理論到實際應(yīng)用的過程，但是更遠一點可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學(xué)校轉(zhuǎn)到踏上社會的一個過程。小組人員的配合?相處，以及自身的動腦和努力，都是以后工作中需要的。同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項工作的失敗。實習(xí)中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗。團結(jié)協(xié)作是我們實習(xí)成功的一項非常重要的保證。而這次實習(xí)也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計的第二大收獲。由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補。作為信息時代的大學(xué)生基本的動手能力是一切工作和創(chuàng)造的基礎(chǔ)和必要條件，為我以后的實習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。23