10kv工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、電氣工程CAD大作業(yè)報(bào)告系別：機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣自動(dòng)化技術(shù)0901學(xué)生姓名：魯學(xué)指導(dǎo)教師：陳強(qiáng)2011年6月（課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年6月20 025 0）華中科技大學(xué)武昌分校1. 設(shè)計(jì)的目的12. 設(shè)計(jì)任務(wù)13. 設(shè)計(jì)任務(wù)要求2負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償23. 1. 1各部分的負(fù)荷計(jì)算23. 1.2無(wú)功功率補(bǔ)償5變壓器的選擇5導(dǎo)線與電纜的選擇6電氣設(shè)備的選擇104設(shè)計(jì)心得體會(huì)13參考文獻(xiàn)141.設(shè)計(jì)目的幫助我們熟悉小型工廠的配電系統(tǒng)的構(gòu)架及建模方案。訓(xùn)練同學(xué)們對(duì)配電系統(tǒng)最基本的參數(shù)訃算，并根據(jù)計(jì)算參數(shù)選擇正確的的 器件來(lái)完成配電的需要系統(tǒng)。利用CAD繪圖軟件畫出10kv工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、，使我們更加熟悉CAD的繪圖，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)10kV及以下低壓供配電的CAD系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，使其功能 更趨完善，真正滿足設(shè)計(jì)人員的需要，這項(xiàng)工作是很有實(shí)際意義的。2 設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械廠的地理位置及負(fù)荷分布圖I公八電裁m電WTM人xx機(jī)械廠總平面圖比例仁 2000機(jī)械廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表丿房編廠房名稱負(fù)荷類型設(shè)備容量（kw）需要系數(shù)功率因數(shù)號(hào)kxcose1鑄造車間23002鍛壓車3350間3熱處理車3150間4電鍍車間32505倉(cāng)庫(kù)3206工具車間33607金T車間34008鍋爐房2509裝配車間318010機(jī)修車間316011生活區(qū)33503.設(shè)計(jì)任務(wù)要求負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償3. 1. 1各部分的負(fù)荷計(jì)算要進(jìn)行低

3、壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，負(fù)荷的統(tǒng)訃計(jì)算是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，負(fù)荷 訃算結(jié)果對(duì)選擇供配電設(shè)備及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行均起決定性的作用。負(fù)荷計(jì)算的目的是： 算變配電所內(nèi)變爪器的負(fù)荷電流及視在功率，作為選擇變爪器容量的據(jù)。 汁算流過(guò)各主要電氣設(shè)備（斷路器、隔離開(kāi)矢、母線、熔斷器等）的負(fù)荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。 訃算流過(guò)各條線路(電源進(jìn)線、高低壓配電線路等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些線路電纜或?qū)Ь€截面的依據(jù)。 汁算尖峰負(fù)荷，用于保護(hù)電器的整定訃算和校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。訃算負(fù)荷是工程設(shè)訃中按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備的依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定得是否合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理，如果訃算負(fù)荷確定

4、的過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)，變壓器負(fù)荷率較低運(yùn)行時(shí)，也將造成長(zhǎng)期低效率運(yùn)行。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)小，乂將使電器和導(dǎo)線處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老10kv及以下供配電CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究化甚至產(chǎn)生火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確確定計(jì)算負(fù)荷具有很大的意義。(1) 鑄造車間的負(fù)荷計(jì)算有功功率：P30 二 Kx*Pe 二 300*二 90KW無(wú)功功率：tg =sin<l> /con (1> =Q30 二 P3o*tgvl>=90*= KVar視在功率：S3o= P30/ 8二A計(jì)算電流：130=S3O/V3UN=

5、V3*=201A(2) 鍛壓車間的負(fù)荷訃算有功功率：P3。二 Kx*Pe 二 350*二 105 KW無(wú)功功率：tg”二 sin” /con (1> =Q30 二 P3o*tg <1)=105*= KVar視在功率：Sso= P3。/ con 4)=105/= KV A計(jì)算電流：130=S3O/V3UN二 V3*=251 A(3) 熱處理車間的負(fù)荷計(jì)算有功功率：P30 二 Kx*Pe 二 150*二 90 KW無(wú)功功率：tg =sin (1> /con (1> =Q30 P30 水 t g 二 90*二 KVar視在功率：Sso= P30/ con (I) =90/=

6、KV A計(jì)算電流：130= S3O/V3UN= V3*=176 A(4) 電鍍車間的負(fù)荷計(jì)算有功功率：P30 二 Kx>： <Pe 二 250*二 125 KW無(wú)功功率：tg”二 sin” /con4> =Q30 二 P3o*tg <1)=125*= KVar視在功率：S3o= P30/con)二 125/= KV A計(jì)算電流：130= S3O/V3UN二V3*=244 A(5) 倉(cāng)庫(kù)的負(fù)荷訃算有功功率：P30 二 Kx*Pe 二 20 爐 8KW無(wú)功功率:tg” =sin (1> /con (1> =Q30 二 P3o*tg KVar視在功率：Sso= P

7、30/ con”二 8/二 10 KV A計(jì)算電流：13o= S3O/V3UN=10/V3*=(6) 工具車間的負(fù)荷訃算有功功率：P30 二 Kx*Pe 二 360*二 108 KW無(wú)功功率：tg”二 sin” /con (1> =Q30 二 P3o*tg <b=108*=144 KVar視在功率：S3O=P30/con (1)=108/= 180 KV A 計(jì)算電流：130=S3O/V3UN=18O/V3*=280 A(7) 金工車間的負(fù)荷計(jì)算有功功率：P3。二 Kx*Pe 二 400Z80KW無(wú)功功率:tg (I) =sin (1>/con (1> =Q30 二 P

8、3o*tgvb=80*二 KVar視在功率：S3O=P30/con (I) =80/= KV A計(jì)算電流：130= S30/V 3UN= J3*=194A(8) 鍋爐房的負(fù)荷計(jì)算有功功率：P30 二 Kx*Pe 二 50*二 35KW無(wú)功功率:tg (I) =sin (I) /con <1> =Q30 二 P3o*tg<l>=35*= KVar視在功率：S3o= P30/ con”二 35/二 KV A計(jì)算電流：13o= S30/ J 3UN= J 3*=67A(9) 裝配車間的負(fù)荷訃算有功功率：P3。二 Kx>： <Pe 二 180*二 54KW無(wú)功功率：

9、tg =sin (I) /con <!> =Q30 二 P3o*tgv!>=54*=視在功率：S3o= P30/ con”二 54/二 KV A計(jì)算電流：130= S3O/V3UN二 V3*=122 A(10) 機(jī)修車間的負(fù)荷計(jì)算有功功率：P30 二 Kx*Pe 二 160*二 32KW無(wú)功功率:tg (I) =sin (1>/con (1> =Q30 二 P3o*tgvb=32*= KVar視在功率：S3o=P3o/ con 0=32/二 KV A計(jì)算電流：130= S3O/V3UN= V3*=78 A(ID生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算有功功率：P30 二 Kx*Pe 二

10、350*二 245 KW無(wú)功功率：tg”二 sin” /con<l)=Q30 二 P3o*tg<l>=245*= KVar視在功率：S3gP30/con (I) =245/二 KV A計(jì)算電流：130= S30/ V 3Ux= V 3*=413A3. 1.2無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)?壓配電系統(tǒng)為用電端，有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、氣體放電燈等感性負(fù)荷，需要的無(wú)功功率大，使功率因數(shù)降低，較低的功率因數(shù)會(huì)使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗增大，為了減小損耗，節(jié)約電能，提高電壓質(zhì)量，必須提高功率因數(shù)。供電營(yíng)業(yè)部門規(guī)定：1 00kVA及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為0. 9以上，未達(dá)到規(guī) 定的應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。無(wú)功

11、補(bǔ)償有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器補(bǔ)償，一般采用并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償容量可按下式計(jì)算：Qc=P 30 （tg4> 1tg <l>2） =972*式中，tgnl、tg”2分別為補(bǔ)償前功率因數(shù)tg”l和補(bǔ)償后功率因數(shù)tgM2的正切值。則補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：C0S"二927/J （927*927+二變圧器的選擇進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及無(wú)功補(bǔ)償后，就可根據(jù)補(bǔ)償后的容量進(jìn)行變壓器的選擇。變圧器的選擇包括容量、臺(tái)數(shù)、類型的選擇。（1）在供配電系統(tǒng)中，變壓器臺(tái)數(shù)的選擇與供電范圍內(nèi)用電負(fù)荷大小、性質(zhì)、要程度有矢。選擇原則：如果有下列情況考慮選擇2臺(tái)。 有大量的一、二級(jí)負(fù)荷； 季節(jié)性負(fù)荷或晝

12、夜負(fù)荷變動(dòng)大宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式； 負(fù)荷集中且容量大（1250KVA以上）的三級(jí)負(fù)荷； 考慮負(fù)荷發(fā)展可能。其它情況選擇1臺(tái)，三級(jí)負(fù)荷一般選擇1臺(tái)，本次大作業(yè)的主變壓器用的是一臺(tái)，因 為在本次設(shè)計(jì)中的機(jī)械廠的負(fù)荷統(tǒng)訃表中負(fù)荷類型主要是3級(jí)負(fù)荷，少量的2級(jí)負(fù)荷。（2）變壓器容量的選擇5NTMS30 總二 1090KV A導(dǎo)線與電纜的選擇導(dǎo)線和電纜用于連接各種設(shè)備和用戶，以傳輸電能。在10kV及以下變配電所中，有高壓進(jìn)出線、低壓出線。高壓進(jìn)出線一般選擇 高壓架空線和電纜，高壓架空線有鋁絞線、鋼芯鋁絞線和銅絞線：電纜線有鋁芯 電纜、銅芯電纜，有不同的護(hù)層構(gòu)成各種用途。低壓出線有絕緣導(dǎo)線和電纜線， 有不同

13、的種類用于各種場(chǎng)合。（1） 導(dǎo)線材質(zhì)的選擇本次設(shè)計(jì)中對(duì)導(dǎo)線的材料沒(méi)有嚴(yán)格的限制，可以采用鋁芯導(dǎo)線或者銅芯 導(dǎo)線。（2）電纜外護(hù)層的選擇電纜外護(hù)層包括忖墊層、鎧裝層和外皮層起機(jī)械加強(qiáng)和防腐作用及種電纜護(hù)層及鎧裝的選用可查有矢資料（3）導(dǎo)線和電纜的選擇（DIOK V母線選LMY-3 （40*4），即母線尺寸為40mm*4mm：380N母線選LMY（ 120*10） +80*6,即相母線尺寸為120mm* 10mm,而中線 母線尺寸為80mm*6mmo 10KV高壓進(jìn)線的采用LJ型鋁線架空敷設(shè)，接住I0KV公用干線。按發(fā)熱條件，查找資料可得130二，當(dāng)在33度左右的環(huán)境中時(shí)可以選用LJ-16,該導(dǎo)線

14、在35度環(huán)境中時(shí)I二，故滿足發(fā)熱條件，但 由高壓配電室至主變的一段引入電纜采用YJL-10000型交聯(lián)聚乙 烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。按照發(fā)熱的條件及土壤的溫度（選25度）可 知當(dāng)纜芯截面為25平方毫米的交聯(lián)電纜可滿足需求，故選用YJL22-10000- 3*25的電纜。 通過(guò)比較各個(gè)車間的訃算的電流和鋁芯電纜的允許載流量以及聚 乙烯絕緣導(dǎo)線和橡皮絕緣導(dǎo)線明敷的允許載流量可以確定各個(gè)部分的電纜類型， 具體如下：鑄造車間采用VLV22-1000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A.按發(fā)熱條件選擇11113o=2OlA及在地中溫度為25度，查看鋁芯電纜的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為300平

15、方毫米的導(dǎo)線，其Ia=212>201A,滿足發(fā)熱要求。LJ16的機(jī)械強(qiáng)度不夠，最后選定LJ-33.B.校驗(yàn)電壓損耗根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)估算變電所到車間的距離大約為100m,查 看電力電纜的電阻和電抗值表知120平方毫米的銅芯電攬的R二（按攬芯工作溫 度 75 度計(jì)算），X 二，乂 P3。二 90KW, Qso 二 KVar,得：U=U%=380*100%=%<5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選用BLV2210003*240+1*120的四芯聚氯乙烯的鋁芯導(dǎo)線，中性線芯按 不小于相 線芯一半選擇。鍛壓車間采用VLV22-1000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A.按發(fā)熱條件選擇III

16、 130=251 A及空氣中溫度為33度，查看聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線和橡皮絕緣導(dǎo)線明敷的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為240平 方毫米的銅芯導(dǎo)線，此時(shí)Ia=321A>251A,滿足發(fā)熱要求。B .校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電阻R二，X二,P30 二 105 KW, Q30 二 KVar,則：U=(105*+*/二 U%=380*100%=%<5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選用BLV22-1000-3*240+l*120的四芯聚氯乙烯的鋁芯導(dǎo)線。熱處理車間采用VLV-1000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A. 按發(fā)熱條件選擇111 130二176A及空氣中溫度為33度，

17、查看鋁 芯電纜的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為240平方毫米的導(dǎo)線，其 Ia=321A>,滿足發(fā)熱要求。B. 校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電阻R二，X二，而P30二 90 KW, Qso 二 KVar,則:U= (90*+*) /二U%=380*100%=%<5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選用BLV22-1000-3*240+1*120的四芯聚氯乙烯的鋁芯導(dǎo)線。電鍍車間采用VLV-1000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A.按發(fā)熱條件選擇由13o- 244A.按發(fā)熱條件選擇111130二查看聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線和橡皮絕緣導(dǎo)線明敷的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為240平

18、方毫米的銅芯導(dǎo)線，此Ia=321>244A，滿足發(fā)熱要求。B校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電阻R 二，X 二，而 P3O 二 125 KW, Q30 二 KVar,貝 lj：U=(125*+*)/=U%=380*100%=%<5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選VLV-1000-1 *240+1*120的四芯聚氯乙烯的鋁芯導(dǎo)線。倉(cāng)庫(kù) 采用BLV-1000聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線和橡皮絕緣 導(dǎo)線明敷.A.按發(fā)熱條件選擇由口。二及在地中溫度為25度，查看鋁芯電纜的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為4平 方毫米的導(dǎo)線，其Ia=91A>，滿足發(fā)熱要求。B校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電

19、R 二，X 二，而 P3O 二 8 KW, Qso 二 6 KVar,貝 lj：U= (8*+6*) /二U%=380*100%=%<5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選用BLV22-1000-1M的四芯聚氯乙 烯的鋁芯導(dǎo)線。工具車間采用VLVJ000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A.按發(fā)熱條件選擇由I妒280A,查看聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線和橡皮絕緣導(dǎo)線明 敷的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為240平方毫米的銅芯導(dǎo)線，此 Ia=321A>280A,滿足發(fā)熱要求。B.校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電R二,X二,而P30 二 108KW, Q30二 144 KVar,貝 I：U=(

20、108*+144*)/=U%=380*100%=%<5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選用VLV221000 3*240+1*120的聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線。詮工車間釆用VLVJ000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A.按發(fā)熱條件選擇由13。二194A，查看鋁芯電纜的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為240平方毫米的導(dǎo)線其Ia321>194A，滿 足發(fā)熱要求。B校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電阻R 二，X 二，而 P3O 二 80 KW, Q30 二 KVar,則：U 二(80*+*) /-U%=380*100%=%v5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選BLV22-1000-3

21、*300+1*150的四芯聚氯乙烯的鋁芯導(dǎo)線。鍋爐房 采用BLV-1000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋 地敷設(shè)。A.按發(fā)熱條件選擇111130=,查看鋁芯電纜的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為50平方毫米的導(dǎo)線其Ia=134A>,滿足發(fā)熱 要求。B.校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電阻R - 0. .076, X 二，而 P3。二 35 KW, Q3o= KVar,則：U= (35*+*)/二U%=380*100%A<5%故滿足允許電圧損耗的要求，因而可以BLV2210003*70+l*35的四芯聚氯乙烯的鋁芯導(dǎo)線。裝配車間采用VLV-1000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A.按

22、發(fā)熱條件選擇11I13o=122A,查看鋁芯電纜的允許載流量表，可選導(dǎo)線線芯面積為120 平方毫米的導(dǎo)線其Ia=321>122A,滿足發(fā)熱要求。B.校驗(yàn)電壓損耗按照上述原理知電纜的電阻 R 二，X 二，而 P3O 二 54 KW, Q30 二，則：U 二(54*+*) /U%=380*100%=%v5%故滿足允許電壓損耗的要求，因而可以選用VLV2210003*240+l*120的四芯聚氯乙烯的鋁芯導(dǎo)線。機(jī)修車間采用VLV-1000聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。A.按發(fā)熱條件選擇U%=380*100%=%<5%III 130=平方毫米的導(dǎo)線其I圧78A查看鋁芯電纜的允許載流量表

23、，可選導(dǎo)線線芯面積為240平方毫米的導(dǎo)線其Ia=321>78A，滿足 發(fā)熱要求。電氣設(shè)備的選擇高低壓電氣設(shè)備的選擇包括高壓隔離開(kāi)矢、高壓負(fù)荷開(kāi)矢、高壓斷路器、高壓開(kāi)尖柜、高壓熔斷器：低壓電氣設(shè)備的選擇包括低壓刀開(kāi)尖、負(fù)荷開(kāi)尖、低壓斷路器、低 壓熔斷器、電流互感器、低壓配電屏、接觸器、低壓?jiǎn)?dòng)器等，本次設(shè)計(jì)中主要是對(duì)電氣 開(kāi)尖柜的數(shù)量及型號(hào)的選定。根據(jù)選型統(tǒng)一規(guī)定，對(duì)于各支路，該系統(tǒng)初步采用成套開(kāi)矢柜方案，采用GG. 1 A(F)高壓開(kāi)尖柜和GG. 1A(J)計(jì)量柜；釆用GGD型低壓幵矢柜和PGL型低壓配電屏；采用GG兒在低壓側(cè)補(bǔ)償電容。本次設(shè)計(jì)選擇2個(gè)PGL2-29, 2個(gè)PGL2-30, 1個(gè)PGL2-2& 1個(gè)型號(hào)的開(kāi)尖柜，其中2個(gè)PGL2-29和1個(gè)PGL2-30負(fù)責(zé)動(dòng)力配 電，1個(gè)PGL2-30和PGL2-28型號(hào)的開(kāi)尖柜負(fù)責(zé)照明配電，型號(hào)的開(kāi)尖柜負(fù)責(zé)無(wú)功自 動(dòng)補(bǔ)償。設(shè)計(jì)心得本設(shè)計(jì)是在我