湖北理工学院-供配电课程设计

湖 北 理 工 学 院

电气与电子信息工程学院

课程设计 报 告

专业名称： 电气工程及其自动化技术

课程名称： 供配电工程课程设计

班 级： 电气专升本（2）班 学 号： 201620210214 姓 名：张 鸿

目录

1 供配电工程课程设计任务书 ............................... 3 2 负荷计算、无功补偿计算、变压器选择 ..................... 4 2.1 用电设备组计算负荷的确定 ........................ 4 2.2 车间和计算负荷确定 .............................. 6 2.3 无功功率补偿计算 ................................ 7 2.4 变压器选择 ..................................... 10 3 变配电所主接线方案的设计 .............................. 11 3.1变配电所主接线方案 ................................ 11 4 短路电流计算 .......................................... 13 4.1 短路计算的简化说明 ............................... 14 4.2 用标么值法计算短路电流 ........................... 14 5 电气设备选择与校验 .................................... 18 5.1 高低压开关柜选型 ................................. 18 5.2 高压一次设备选择 ................................. 19 5.3 低压一次设备选择 ................................. 19 6 供配电线路方案设计 .................................... 20 6.1配电线路的接线方式选择 ............................ 20 6.2 导线和电缆截面的选择 ............................. 21 7 防雷接地保护 ......................................... 23 8 总结 .................................................. 24 参考文献 ................................................ 25

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1 供配电工程课程设计任务书

班 级：2016级电气工程及其自动化专升本?班 学 生：201620210208～201620210214（7人） 学 时：2周

时 间：第12～13周,2017年5月8日~2017年5月19日 指导教师：杨 毅、陈学珍 一、设计题目

某机床厂供配电系统电气部分初步设计

二、设计目的及要求

通过本课程设计，熟悉现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证观点；培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；掌握电气工程设计计算的方法，为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作，打下必要的基础。

要求根据用户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，选择配变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定车间变电所主变压器的台数与容量、类型。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。

三、设计依据

1、工厂负荷情况

该厂占地面积13800平米，建筑面积10000平米。 下设金工车间、装配车间、卧式装配车间、锯条车间、钣金车间、喷漆车间，主要产品：卧、立式及卧、立旋转式四大类，另承接各种非标专机，30多种规格70余种机型，年生产能力3000台套以上，锯条200万米以上。

本厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时数为5000小时，日最大负荷持续时间6小时，本厂属于三级负荷。本厂的负荷统计资料如下表所示。

表1-1负荷统计资料表 车间名称 金工车间 装配车间 卧式装配车间 锯条车间 钣金车间 喷漆车间 办公楼

设备容量kW 645 760 540 356 425 215 220 3

需要系数 0.35 0.45 0.45 0.50 0．35 0.45 0.75 功率因数 0.65 0.70 0.65 0.70 0．65 0.75 0.90

2、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，本厂可由附近某110/10kV变电站用一条10kV架空线向本厂供电。该站距离本厂约为5km。该站10kV

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1.5s。

3．气象资料

本厂所在地区的年最高气温为39℃，年平均气温为25℃，年最低气温为-1℃，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℃。当地主导风向为东南风，年雷暴日数为52.2天。

4．地质水文资料 本厂所在地区平均海拔20m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。 5．电费制度

本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电价制交纳电费。基本电价20元/千伏·安/月，电度电价0.5元/度。

四、设计任务

设计内容包括：配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，车间变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主接线方案的选择与绘制，高低压配电线路及导线截面选择，短路计算和开关设备的选择，继电保护的整定计算*，防雷保护与接地装置设计*等。

?3??3?SS?300MVAkk.max母线短路数据：、.min?120MVA，其出口断路器配备有定时

2 负荷计算、无功补偿计算、变压器选择

2.1 用电设备组计算负荷的确定

目前，电力负荷计算主要采用三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。

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（一）一组用电设备的计算负荷 主要计算公式有：

有功计算负荷： Pc?Pm?KdPe (2-1) 无功计算负荷： Qc?Pmtan? (2-2) 视在计算负荷： Sc?Pccos? (2-3) 计算电流： Sc?Sc3Un (2-4) 式中Kd为用电设备组的需要系数值；cos?为用电设备组的平均功率因数；

tan?为功率因数cos?的正切值；Un为用电设备组的额定电压。

（二）多组用电设备的计算负荷

在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数K∑。

0.38kVPc , QcSc , IcPc1 , Qc1Pc2 , Qc2Pci, Qci图2-1 多组用电设备的计算负荷

对于干线，可取K∑P=0.85-0.95;K∑Q=0.90-0.97对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K∑P=0.8-0.9, K∑Q =0.85-0.95。由干线负荷直接相加来计算时，可取K∑P=0.95, K∑Q =0.97。

主要计算公式有： 总的有功计算负荷：Pc总的无功计算负荷：Pc?K?pPc.i (2-5) ?K?qQc.i (2-6)

2?Q2S?P总的视在计算负荷：ccc (2-7)

总的计算电流按式（2-4）计算。

由于各组设备的cos?不一定相同，因此总的视在计算负荷或计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流直接相加来计算。

由此确定机床厂供配电系统各车间变电所总的电力负荷。

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2.2 车间和计算负荷确定

该机床厂供配电系统各车间变电所电力负荷计算表，各车间变电所负荷计算情况 表2-2

表2-1：各车间负荷情况

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表2-1

车间名称 金工车间 装配车间 卧式装配车间 锯条车间 钣金车间 喷漆车间 办公楼 设备容量kW 645 760 540 356 425 215 220 需要系数 0.35 0.45 0.45 0.50 0．35 功率因数 0.65 0.70 0.65 0.70 0．65 0.45 0.75 0.75 0.90

表2-2 各车间变电所负荷计算情况

某机床厂供配电各车间变电所电力负荷计算表 编号 1 厂房名称 Pe(kW) 金工车间 645 Kd 0.35 Kd 0.45 Kd 0.45 Kd 0.5 Kd 0.35 Kd 0.45 Kd 0.75 cosa 0.65 cosa 0.70 cosa 0.65 cosa 0.70 cosa 0.65 cosa 0.75 cosa 0.90 tana 1.17 tana 1.02 tana 1.17 tana 1.02 tana 1.17 tana 0.88 tana 0.48 Pc(kw) 225.75 Pc(kw) 342.00 Pc(kw) 243.00 Pc(kw) 178.00 Pc(kw) 148.75 Pc(kw) 96.75 Pc(kw) 165.00 Qc(kvar) Sc(kV·A) 264.13 347.31 Ic(A) 0.53 Ic(A) 0.74 Ic(A) 0.57 Ic(A) 0.39 Ic(A) 0.35 Ic(A) 0.20 Ic(A) 0.28 编号 2 厂房名称 Pe(kW) 装配车间 760 Qc(kvar) Sc(kV.A) 348.84 488.57 编号 3 厂房名称 Pe(kW) 卧式装配车间 540 Qc(kvar) Sc(kV.A) 284.31 373.85 编号 4 厂房名称 Pe(kW) 锯条车间 356 Qc(kvar) Sc(kV.A) 181.56 254.29 编号 5 厂房名称 Pe(kW) 钣金车间 425 Qc(kvar) Sc(kV.A) 174.04 228.85 编号 6 厂房名称 Pe(kW) 喷漆车间 215 Qc(kvar) Sc(kV.A) 85.14 129.00 编号 7 厂房名称 Pe(kW) 办公楼 220 Qc(kvar) Sc(kV.A) 79.20 183.33 总计 K∑P=0.95; K∑Q=0.97 / 0.70 / / 1399.25 1417.22 / / / 1329.29 1374.70 1912.28 2.3 无功功率补偿计算 我国《供电营业规则》规定，除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列要求：100千伏安及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购

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转售电企业，功率因数为0.85以上。农业用电，功率因数为0.80。

用户普遍采用并联电容器作为无功补偿装置。 并联电容器无功补偿方式有三种：

（1）高压集中补偿。并联电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。

（2）低压集中补偿。并联电容器装设在变配电所的低压配电室或低压电容器室内。

（3）低压分散补偿。并联电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。 根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿，低压成组补偿和低压补偿三种方式。 由于本设计中要求该机床厂供配电最大负荷时的功率因数不得低于0.92,而由上面计算可知低压侧的功率因素cos??0.9，因此需要进行无功补偿。

综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。 以金工车间变电所为例,计算它的功率补偿 初选BSMJ0.4-25-3 查资料得 qr.c=25

qr.c=225.75*(tanarccos0.65-tanarccos0.92)kvar=167.96Kvar n=qr.c/qr.c

根据补偿柜的规格计算 n=7,

无功补偿后，变电所低压侧的视在计算负荷为：

Sc?Pc2?Qc2

Pc=225.75 Qc=264.13-25×7=89.7 kvar Sc=242.71kV.A cosΦ=Pc/Sc=0.93>0.92 满足要求

又考虑到变压器的功率损耗为：

?PT??PFe??PCu?c2??P0??Pk?c2 (3-1)

?QT??Q0??Qk?c2?([I00?(Uk0)?c2]Sr.T(3-2)

简化公式有：

?PT?0.01Sc?QT?0.05Sc (3-3)

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即：

PT?0.01Sc=2.4KV.A QT?0.05Sc=12.1KV.A 变电所高压侧计算负荷为： Pc.1?Pc.2??PT = 228kW

Qc.1?（Qc.2?Qr.c）? QT= 101.8kvar

2kV?A Sc.1?Pc2.1?Qc.1 = 249.69

补偿后的功率因数为：

cos??Pc.1Sc.1= 0.91

表3-1 功率补偿结果计算（低压侧） 车间变电所代号 无功功率补偿前 Qc (kvar) 变压Sc 功率器容(kV.A) 因素 量 347.31 0.65 500 488.57 0.70 630 电容补偿容个Qc 量 数(kvar(kvar) 组 ) 250 200 无功功率补偿后 Sc 功率计算电流 (kV.A) 因素 (A) 0.92 0.92 661.43 407.7 金工264.1车间 3 装配348.8车间 4 卧式284.3装配1 车间 锯条181.5车间 6 钣金174.0车间 4 89.1242.73 1 123.363.79 84 3 7 8 84.31 257.21 186.77 156.62 102.93 173.67 373.85 0.65 500 90 0.93 295.57 254.29 0.70 400 228.85 0.65 315 180 130 90 15 喷漆85.14 129.00 0.75 200 车间 办公楼

79.20 183.33 0.90 250 56.56 49.05 4 35.12 4 54.21 0 5 0.93 0.93 0.93 0.92 365.71 259.34 266.39 300.54

表3-2功率补偿后结果（高压侧） 车间变电所 代号 金工车间 △Pt (kW) △Qt (kvar) Pc (kW) Qc Sc (kvar) (kV.A) cosa Ic (A) 2.4 12.1 101.26 9

249.64 228.18 0.93 379.29

装配车间 卧式装配车间 锯条车间 钣金车间 喷漆车间 3.6 2.6 1.9 1.6 1.0 18.2 142.03 12.9 97.17 9.3 65.90 7.8 56.87 5.1 40.29 373.68 264.10 191.56 160.71 105.75 345.64 0.92 567.75 245.57 0.93 401.26 179.87 0.94 291.04 150.32 0.94 244.18 97.78 0.92 160.68 考虑到低压母线的同时系数：

由式（2-5）(2-6)式及表3-2可确定补偿后： 总的有功计算负荷：Pc?K?pPc.i? 1343.38kW

总的无功计算负荷：Qc?K?qQc.i?549.41kvar 总的视在计算负荷：Sc?P2?Q2?1451.39kV.A

cc功率因数：cos??Pc.1Sc.1?0,93

由表和计算可得各变电所折算到高压侧的功率因数均大于0.92,整某机床厂公司供配电的功率因数为0.93即功率补偿的电容选择合理, 符合本设计的要求。

按两部电价制交纳电费,基本电价20元/千伏·安/月，电度电价0.5元/度,该机床厂供配电采取补偿可节约能量为△S1+△S2+△S3+△S4+△S5+△S6+△S7= [（500-400）+ （630-500） + （500-400） + （400-315） + （315-250）

+(200-160)+(250-200)] =600KV·A，采取无功补偿后该工厂每月可节约 600*20=12000元。

我国《供电营业规则》规定：容量在100kVA及以上高压供电用户,最大负荷使得功率因数不得低于0.9，如果达不到要求，则必须进行无功补偿。因此，在设计时，可用此功率因数来确定需要采用无功补偿得最大容量。由两部电费制度可知采用无功补偿为机床厂供配电节约了资金。

2.4 变压器选择

（1）变电所主变压器台数的选择

选择主变压器台数时应考虑下列原则： ①一般情况下应首先考虑选择一台变压器。

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②下列情况可考虑选择两台或两台以上变压器

应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所。除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。确定变电所主变压器台数时，应当考虑负荷的发展，留有一定的余量。 （2）变电所主变压器容量的选择

1）只装一台主变压器的变电所

主变压器的容量Sr.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即

Sr.T≥S30

2）装有两台主变压器的变电所

每台变压器的容量Sr.T应同时满足以下两个条件：

①任一台单独运行时，Sr.T≥（0.6～0.7）S30 ②任一台单独运行时，Sr.T≥S30（Ⅰ+Ⅱ） （3）变压器型号选择

选用新型电力变压器，如S11型。例如新型的S11-M.R三相卷铁芯全密封配电变压器在结构和材料上有较大改进，其主要特点是其铁心是由晶态取向优质冷轧硅钢片卷制经退火而成，减少了传统铁心的接缝气隙，噪音明显下降，其空载损耗比S9型产品平均下降30%。

表2-1 车间变电所变压器的台数、容量和型号 变压器台数及Sc/kV·A 变压器型号 容量 347.31 488.57 373.85 254.29 228.85 129.00 183.33 1*400 1*500 1*400 1*315 1*250 1*160 1*200 S11-M-400/10 S11-M-500/10 S11-M-400/10 S11-M-315/10 S11-M-250/10 S11-M-160/10 S11-M-200/10 厂房名称 金工车间 装配车间 卧式装配车间 锯条车间 钣金车间 喷漆车间 办公楼

3 变配电所主接线方案的设计

3.1变配电所主接线方案

变配电所主接线由高低压成套配电装置组合而成，而且方案的设计应考虑到

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变配电所可能的增容，特别是出线柜要便于添置。

1．高压主接线（10kV） （1）一路供电电源

本设计采用XGN66-12箱型固定式交流金属封闭开关设备，左侧电缆架空线引入，右架空线引出。

柜列编号 柜名 柜型及方案编号 NO.1 进线柜 XGN2-12 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 NO.6 ……… 计量柜 互感器柜 出线柜 XGN2-12 XGN2-12 XGN2-12 出线柜 出线柜 ……… XGN2-12 ……… XGN2-12 主接线方案 真空断路器一次主要设备元件 ZN28Z-10，VA-1 电流互感器LZZJ-10 电压互感器JDZ 高压熔断器RN2-10 隔离开关GN30-10D 1 1 1 1 1 3 2 3 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1

1．低压主接线

①左侧架空线引入、右侧架空线引出

本设计采用GCL系列低压抽出式成套开关设备

柜列编号 开关柜型号

NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 ……… 0.4V低压抽出式成套开关设备 12

用途 低压进线 出线 出线 无功补偿 联络 ……… 主接线方案

表中补偿仪器选择自愈式并联电容器，型号为BSMJ0.4-25-3，补偿组对数为7组。

变压器为S11-M-400/10。

4 短路电流计算

对一般供配电系统来说，由于其容量远比电力系统总容量小，而阻抗又较电力系统大得多，因此供电系统发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎维持不变，即可将电力系统视为无限大容量的电源（如果电力系统的电源总阻

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抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或电力系统容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大系统）。

4.1 短路计算的简化说明

通常采用两个假设：

（1）近似地取线路首端和末端电压的平均值作为短路计算电压，用

即 Uc?1.05UN

Uc表示

（2）在计算高压电网短路电流时，一般只计及电力系统（电源）、变压器和线路等几个主要元件的阻抗，而且这些元件的电抗值通常远大于电阻值，当R??1/3X?时，可略去电阻。

因此，对高压电网可简化为

Ik(3)?U?22R??X??Uc3X?

4.2 用标么值法计算短路电流

本设计采用标幺制法进行短路计算

?3?Sk4.2.1在最大运行方式下.max?300MVA 以金工车间为例计算:

（1）确定基准值取 Sd=100 MV?AVc1V=10.5kV c2=0.4kV

而 Id1?Sd/3Uc1?100MV?A/(3*10.5kV)?5.5kA Id2?Sd/3Uc2?100MV?A/(3*0.4kV)?144.34kA （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

*x1①电力系统：?Sd/Sk=100 MV?A /300MV?A=0.33

②架空线路：= xlSd/?cUn?=1.59

U%③电力变压器（由资料表k=4）

*x22*X3?Uk%Sd/100SNT=4×100×1000kV?A/100×400kV?A=10kV?A

绘制等效电路如图4-1，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

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图4-1 多组用电设备的计算负荷

（3）求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流

①总电抗标幺值

**X*?(k?1)?x1?x2②三相短路电流周期分量有效值 3*Ik?1?Id1/x?(k?1)③其他三相短路电流

(3)(3)Ik'''(3)?1=I?k?1=Ik?1=2.86kA

(3)ish(3)Ish=0.33+1.59=1.92

=5.5kA/1.92=2.86kA

=2.55*kA=7.3kA

=1.51*2.86kA=4.3kA

4)三相短路容量

x*(k?1)Sk(3)S?1=d/?=100 MV?A /1.92=52.1MV?A （4）求k-2点的短路总电抗标幺值及短路电流

①总电抗标幺值

x*(k?2)x*x*x*?=1+2+3=0.33+1.59+10=11.92 ②三相短路电流周期分量有效值

*(3)I/xd2Ik?2?(k?2)=144.34kA/11.92=12.1kA = ③其他三相短路电流

(3)(3)Ik''(3)?2?I?k?2=Ik?2=12.1kA

(3)ish(3)Ish

=2.26×12.1kA=27.4kA

=1.31×12.1kA=15.85kA

④三相短路容量

*(3)S/xdSk?2?(k?2)=100/11.92=8.39MV?A =

短路计算结果表见表4-1其它车间K-1点即变压器高压侧短路时的短路电流和短路容量是相同的,只需计算K-2点变压器低压侧短路时的短路电流和短路容量;根据相同的方法可计算其它车间K-2点短路电流和短路容量。

表4-2 最大运行方式下短路计算

金工车间短路计算 15

总电抗标幺值 短路计算点 x?k-1 k-2 k-1 k-2 k-1 k-2 k-1 k-2 k-1 k-2 k-1 k-2 * 三相短路电流/kA (3)IK (3)IU (3)I? (3)ish (3)Ish 三相短路容量 MV?A 52.1 8.36 52.1 10.08 52.1 8.36 52.1 6.84 52.1 5.58 52.1 4.56 1.92 11.92 1.92 9.92 1.92 11.92 1.92 14.62 1.92 17.92 1.92 21.92 2.86 2.86 12.1 12.1 装配车间短路计算 2.86 2.86 2.86 14.55 14.55 14.55 卧式装配车间短路计算 2.86 2.86 2.86 12.1 12.1 12.1 锯条车间短路计算 2.86 2.86 2.86 9.87 9.87 9.87 钣金车间短路计算 2.86 2.86 2.86 8.05 8.05 8.05 办公楼短路计算 2.86 2.86 2.86 6.58 6.58 6.58 2.86 12.1 7.3 27.4 7.3 32.88 7.3 27.4 7.3 22.3 7.3 18.19 7.3 14.87 4.3 15.85 4.3 19.06 4.3 15.85 4.3 12.93 4.3 10.55 4.3 8.62 k-1 k-2

1.92 28.59 喷漆车间短路计算 2.86 2.86 2.86 5.05 5.05 5.05 7.3 11.4 4.3 6.62 52.1 3.50 4.2.2最小方式运行情况下:

以金工车间为例计算 Sk.min?120MVA

(1)确定基准值

SUU取 d=100MV?Ac1 =10.5kV c2=0.4kV

而 Id1?Sd/3Uc1=100MV?A/（3*10.5kV）=5.50kA

Id2?Sd/3Uc2=100MV?A/( 3*0.4kV)=144.34kA (2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

x1*SdSk 电力系统 = / =100 MV?A /120MV?A =0.83

架空线路 x?x0lSdU=0.35 ?/km×5km×100 MV?A / (10.5kV)*22c2=1.59

*3UkSdSNTx310kV?A/100×400 kV?A=10 电力变压器=%/100=4×100×

(3)求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

x*(k?1)x*x*1）总电抗标幺值 ?= 1+ 2=0.83+1.59=2.42三相短路电流周期分量有效值

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*xI?Id1/?(k?1)=5.5kA/2.24=2.27kA

(3)(3)I(''(3)k?1)?I?k?1?Ik?13)其他三相短路电流 =2.27kA

(3)ish=2.55×2.27kA=5.79kA (3)Ish=1.51×2.27kA=3.43kA

4)三相短路容量

(3)k?1*Sk(3)?1?Sd/x(k?1)?=100MV?A /2.42=41.32MV?A

(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量 1）总电抗标幺值

x*(k?2)x*?x*?x*?23=0.83+1.59+10=12.42 = 12）三相短路电流周期分量有效值

*(3)xIk?2Id2?(k?2)= /=144.34KA/12.42=11.62kA 3)其他三相短路电流

(3)(3)I(''(3)k?2)?I?k?2?Ik?2=11.62kA

(3)ish =2.26×11.62kA=26.26kA (3)Ish=1.31×11.62kA=14.75kA 4)三相短路容量

Sd/x*(k?2)Sk(3)?2=?=100MV?A/12.42=8.05MV?A

表4-3 最小运行方式下短路计算

金工车间短路计算 短路计算点 k-1 k-2 k-1 k-2

总电抗标幺值 x? 2.42 12.42 2.42 10.42 *三相短路电流/kA (3)IK (3)IU (3)I? (3)ish (3)Ish 三相短路容量 MV?A 41.32 8.05 41.32 9.60 2.27 11.62 2.27 2.27 11.62 11.62 装配车间短路计算 2.27 2.27 2.27 13.85 17

5.79 26.26 5.79 31.31 3.43 14.75 3.43 18.14 13.85 13.85

k-1 k-2 k-1 k-2 k-1 k-2 k-1 k-2 k-1 k-2 2.42 12.42 2.42 15.12 2.42 18.42 2.42 29.09 卧式装配车间短路计算 2.27 2.27 2.27 5.79 11.62 11.62 11.62 锯条车间短路计算 2.27 2.27 2.27 9.55 9.55 9.55 钣金车间短路计算 2.27 2.27 2.27 7.84 7.84 7.84 喷漆车间短路计算 2.27 2.27 2.27 4.96 4.96 4.96 26.26 5.79 21.58 5.79 17.72 5.79 11.21 3.43 14.75 3.43 12.51 3.43 10.27 3.43 6.50 41.32 8.05 41.32 6.61 41.32 5.43 41.32 3.44 2.42 22.42 2.27 6.44 办公楼短路计算 2.27 2.27 6.44 6.44 5.79 14.55 3.43 8.44 41.32 4.46

5 电气设备选择与校验

5.1 高低压开关柜选型

5.1.1高压开关柜

XGN2—10箱型固定式交流金属封闭开关设备用于6kV，10kV三相交流50Hz系统中作为接受和分配电能之用的户内成套配电设备，具有对电路控制保护和监测等功能。其母线系统为单母线及单母线带旁路母线，并可派生出双母线结构。

开关柜的主开关采用ZN28A-10，VA-1型系列真空断路器。断路器配用CDl0系列电磁橾动机构或CT8弹簧操动机构；隔离开关采用GN30-10旋转式隔离开关系列产品。

5.1.2 低压开关柜

GCK低压抽出式开关柜由动力配电中心（PC） 柜和电动机控制中心（MCC）

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两部分组成。该装置适用于交流50（60）Hz、额定工作电压小于等于660V、额定电流4000A及以下的控配电系统，作为动力配电、电动机控制及照明等配电设备。

5.2 高压一次设备选择

一次设备选择与校验列表:

表5-1 10kV电源进线侧一次设备选择与校验 选择校验项目 安装地点的电气条件 参数 数据 参数 真空断路器ZN28A-10，VA-1 电流互感器 LZZJ-10 电压互感器JDZ或JSJW 高压熔断器RN2-10 电压 UN 电流 IC 断流能力 IK(3) 2.86 Ioc 20kA 20kA / / 动稳定度 i(3)sh 7.3 Imax 50kA 50kA / 50kA 热稳定度 I2tima 13.41 I2t 20kA 20kA / 20kA 结论 合格 合格 合格 合格 合格 10kV 155.3 UN IN 12kV 10kV 12kV 12kV 200A 200A / 630A 设备型号规格

表5-2 高压熔断器的校验 序 号 1 2 3 项目 安装地点的电气条件 数 据 10kV 0.5A 12.1KA 项目 RN2-12高压熔断器 数 据 12kV 0.5A 31.5kA 结论 合格 合格 合格 UN UN Ic (3) IKIc IK

5.3 低压一次设备选择

低压一次设备选择校验项目

表5-3 0.4kV电源出线侧一次设备选择与校验

选择校验项目 电压 电流 断流能力 短路电流校验 结论 19

安装地点的电气条件 参数 数据 UN 0.38kV IC 661.3A IK (3)动稳定 40.51kA 热稳定 20.58kA / 27.4kA 参数 电流互感器 LMK-0.66 设备型断路器 号规格 HUW2000-3200 UN 0.66kV IN 1000A IK - ish 50kA I 30kA 合格 合格 0.4kV 1000A 25kA / / 合格

6 供配电线路方案设计

6.1配电线路的接线方式选择

高低压配电线路的接线基本方式有放射式、树干式和环形三种。 6.1.1 高压配电线路接线方式选择

高压配电网的设计，应根据供电可靠性的要求、车间变电所配电变压器的容量及分布、地理环境等具体情况研究分析比较后，相应选择某种接线形式或几种接线形式的组合。

（1）一般来讲，用户高压配电网宜采用放射式。因为放射式接线可靠性较高，保护配合简单、便于运行管理；

（2）对于重要负荷，可采用双回路放射式，或采用工作电源接线为放射式、备用电源接线为树干式的组合形式，根据情况，也可采用拉手环式接线；

（3）对于三级负荷，为节省投资可采用树干式，负荷较大时则可采用分区树干式接线；

（4）配电网接线应力求简单，层次不能过多，同一电压供电系统的变配电级数

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不宜多于两级，否则不仅浪费投资、维护不便，还降低供电可靠性。 6.1.2 低压配电线路接线方式选择

低压配电网的设计应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单、操作方便安全，具有一定灵活性，能适应生产和使用上的变化及设备检修的需要。

（1）正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求时，宜采用树干式配电。

（2）用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求（指有潮湿、腐蚀性环境或有爆炸和火灾危险场所等）的车间、建筑物内，宜采用放射式配电。

（3）部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电，但每一回路环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10kW。容量较小用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链回路的设备数量可适当增加。

（4）在多层建筑物内，由总配电箱至楼层配电箱宜采用树干式配电或分区树干式配电。对于容量较大的集中负荷或重要用电设备，应从配电室以放射式配电；楼层配电箱至用户配电箱应采用放射式配电。

在高层建筑物内，向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；由楼层配电间或竖井内配电箱至用户配电箱的配电，宜采取放射式配电；对部分容量较大的集中负荷或重要用电设备，应从变电所低压配电室以放射式配电。

（5）平行的生产流水线或互为备用的生产机组，根据生产要求，宜由不同的回路配电；同一生产流水线的各用电设备，宜由同一回路配电。

（6）配电系统的层次不宜超过三级。

6.2 导线和电缆截面的选择

为了保证供配电系统安全经济地运行，选择导线和电缆截面时，一般应考虑的条件包括导线的发热、机械强度、电压损失以及线路造价和运行费用。对电缆线路，应还校验其短路热稳定。对低压线路，还应满足与其保护设备的配合要求。 （1）按发热条件选择导线和电缆的截面

按发热条件选择导线截面时，应使其允许载流量I电流30：

Ial不小于通过导线的计算

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Ial?I30?P2?Q23Un?128.13A

将电缆直埋地下0.8m，环境温度25℃,初步选定YJV22?8.7/10?3?22型3芯电缆，截面积95mm2，查资料知电力电缆载流量为245A。设同一路径有两根电缆有件距并列敷设，根据资料表48校正，电缆实际载流量为

Ial?245?0.9?220.5A?I30,所以电缆截面积满足条件。

（2）按电压损失条件选择导线和电缆的截面

按电压损失条件选择导线截面，是要保证所选导线截面在实际线路中通过负荷电流产生的电压损失不超过线路允许的电压损失，即 ?U%??Ual%

式中?U%为线路实际电压损失百分数；分数。

集中负荷的三相线路电压损失计算式为

?Ual%为线路允许的电压损失百

1?U%?210UN1或 ?U%?210UN??pRii?1ni?qiXi?

??Pr?Qx?

iiiii?1n1?n??U%?rpL?xqL?0?ii0?ii? 210UN?i?1i?1?n若全线的导线型号规格一致，则

R、Xi分别为导线单位长度的电阻和电抗值； i分别为各负载点

L至供电首端部分线路的电阻、电抗值（Ω/km）；i为各负载点至供电首端线路的

式中

r0、x0长度（km）。查表得YJV22?8.7/10?3?22型3芯电缆，截面积95mm2的

r?0.229?/km，x?0.096?/km，代入公式得，U%=0.51<0.5，所以选择的电缆

截面积符合要求。

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7 防雷接地保护

防雷设备由接闪器、引下线、接地装置等组成。接闪器是专门用来接受直接雷击的金属物体。接闪器包括金属杆状的避雷针，金属线状的避雷线，金属带状或网状的避雷带、避雷网等。

防雷引下线应优先利用自然引下线，还宜利用建筑物的钢柱、消防梯、金属烟囱等作为自然引下线，但其各部分之间均应连成电气通路。引下线的数量及间距应按规范要求设置。

采用多根引下线时，宜在各引下线距地面0.3m至1.8m之间设置断接卡。当利用混凝土柱或剪力墙中的主钢筋作为自然引下线并同时采用基础接地体时，可不设断接卡，但应在适当地点设置若干连接板，以便于接地电阻的测量，以及补打人工接地体和作等电位体联结用。

避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度。

避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。

接地装置应优先利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋。当采用共用接地装置时，其接地电阻应按各系统中最小值要求设置。若接地电阻达不到要求，应加接

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人工接地体

该某机床厂供配电系统自然条件为年最高气温39℃，年平均气温25℃，年最低气温-1℃, 年最热月平均最高气温33℃，年最热月平均气温26℃，年最热月地下0.8m处平均温度25℃．主导风向为南风，年雷暴日数52.2。平均海拔20m，地层以砂粘土为主。因此必须设定相应得接地与防雷。本设计中有的开关柜也带有相应得防雷与接地设备（见资料）以防止线路设备损坏，保持电网和操作人员的安全，使得用户能够安全得用电。

8 总结

本次课程设计我们小组做的题目是某机床厂供配电系统电气部分初步设计，通过全组成员的努力，我们小组的进展一直走在前列，在彼此学习的同时，也在不断给其他小组一些力所能及的帮助。当然在设计过程中也遇到了很多问题，开始时对整个设计步骤非常模糊，无从下手，通过小组成员集体的努力，每个人都提出自己的建议，同时上网收了很多资料，一起学习讨论，再通过老师的讲解，很快我们开始了初步设计，每人分任务进行负荷计算、无功补偿计算、变压器选择及初步方案确定。这一部分让我懂了很多，把理论课上落下的知识点都补上了。紧接着我们开始了主接线图的绘制和短路校验，这一部分通过老师的耐心讲解，我由一无所知到了可以看懂并通过自己的努力可以借鉴书本上的例题从而自己设计，虽然还是有点不懂，但我一定会在课程设计结束后认真思考，争取弄透的。本次课程设计在报告书写上让我收获颇多。以前从来都没有注重这些细节，一些学长跟我讲，要是到了读研究生的时候还连一篇论文都不能弄完美的话，印象分会大打折扣的，在加上研究生是论文会比较多，那是花很多时间学习书写格式就不划算了，于是我主动要求格式和书写上由我负责。设计过程中还让我体会到了团结的力量，加深了彼此的熟悉程度，对彼此有了更多的了解。对供电工程这门课的实用性更是有了很好的了解，通过本次课程设计让我体会到了知识与应用相结合的重要性，也对自己专业去向有了更明确地目标。

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参考文献

[1] 翁双安. 供电工程.机械工业出版社，2004.5

[2] 余健明.供电技术（第三版）.北京：机械工业出版社，2001 [3] 苏文成. 工厂供电. 北京：机械工业出版社，2001.3

[4] 刘介才. 工厂供电（第四版）. 北京：机械工业出版社，2005.7

[5] 周瀛，李鸿儒. 工业企业供电（第二版）. 北京：冶金工业出版社，2002. [6] 刘涤尘.电气工程基础.武汉.武汉理工大学出版社，2002

[7] 刘建，倪健立，邓永辉主编著.配电自动化系统(第二版).北京：中国水力电力出

版社，2003

[8] 焦留成主编.供电设计手册.北京：中国计划出版社，1999

[9]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册：第2版.北京：水

利电力出版社

[10]G1350053-1994《10kV及以下变电所设计规范》、GB50052-1995《供配电系统

设计规范》、《供电营业规则》等规范

[11]部分参照.中国工控网.www.gongkong.com

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xjxr.html