10KV工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)完整

題目10kv工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù) 3設(shè)計(jì)題目 3\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)目的 3\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 3\o"CurrentDocument"2．設(shè)計(jì)內(nèi)容 4-10負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 4-7\o"CurrentDocument"負(fù)荷計(jì)算 4-6\o"CurrentDocument"無(wú)功功率的補(bǔ)償 7\o"CurrentDocument"變壓器的選擇 7-8\o"CurrentDocument"2.1.變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 7\o"CurrentDocument"2.2.變壓器容量的選擇 8\o"CurrentDocument"2.3.變壓器類(lèi)型的選擇 8\o"CurrentDocument"導(dǎo)線與電纜的選擇 9\o"CurrentDocument"高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇 9\o"CurrentDocument"380v低壓出線的選擇 9\o"CurrentDocument"電氣設(shè)備的選擇 10模塊功能 10模塊需要提供的參數(shù) 10\o"CurrentDocument"繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計(jì) 10\o"CurrentDocument"3．防雷與接地裝置的設(shè)置 10-11\o"CurrentDocument"直接防雷保護(hù) 11\o"CurrentDocument"雷電侵入波的防護(hù) 11地裝置的設(shè)計(jì) 114．參考文獻(xiàn) 131.設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目：10KV工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)目的通過(guò)本課程設(shè)計(jì)：熟悉供配電系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)規(guī)范等，鍛煉工程設(shè)計(jì)、工程計(jì)算、工具書(shū)使用等能力，并了解供電配電系統(tǒng)前沿技術(shù)及先進(jìn)設(shè)備。讓我們了解設(shè)計(jì)工廠配電的一般流程，對(duì)工廠的布局有個(gè)大致的概念，對(duì)電力系統(tǒng)的接線方式有一定的了解。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)與要求廠房編號(hào)廠房名稱(chēng)負(fù)荷類(lèi)型設(shè)備容量（KW）需要系數(shù)Kx功率因數(shù)cosψ1鑄造車(chē)間23000.30.72鍛壓車(chē)間33500.30.653熱處理車(chē)間31500.60.84電鍍車(chē)間22500.50.685倉(cāng)庫(kù)3200.40.86工具車(chē)間33600.30.67金工車(chē)間34000.20.658鍋爐房2500.70.89裝配車(chē)間31800.30.710機(jī)修車(chē)間31600.20.6511生活區(qū)33500.70.92.設(shè)計(jì)內(nèi)容負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算的目的是：(1)計(jì)算變配電所內(nèi)變壓器的負(fù)荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。(2)計(jì)算流過(guò)各主要電氣設(shè)備(斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、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)。(3)計(jì)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)。(4)為電氣設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。計(jì)算公式：有功功率P30=Pe*Kx(kW)無(wú)功功率Q30=P30*TanΦ(kVar)視在功率S30=P30/CosΦ(KVA)計(jì)算電流 I30=S30/(√3*UN)(A)式中，kx為需要系數(shù)；CosΦ為功率因素；TanΦ為功率因素的正切值；UN為用電設(shè)備組的額定電壓；√3＝1.732。(1)鍛造車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.3*300=90kwQ30=P30*TanΦ=90*1.01=91.8kvarS30=P30/cosΦ=90/0.7=128.6KVAI30=S30/√3*UN=128.6/(1.732*0.38)=195.44A(2)鍛壓車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.3*350=105kwQ30=P30*TanΦ=105*1.17=122.85kvarS30=P30/cosΦ=105/0.65=161.5KVAI30=S30/√3*UN=161.5/(1.732*0.38)=245.44A(3)熱處理車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.6*150=90kwQ30=P30*TanΦ=90*0.75=67.5kvarS30=P30/cosΦ=90/0.8=112.5KVAI30=S30/√3*UN=112.5/(1.732*0.38)=170.97A(4)電鍍車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.5*250=125kwQ30=P30*TanΦ=125*1.07=134.8kvarS30=P30/cosΦ=125/0.68=183.8KVAI30=S30/√3*UN=183.8/(1.732*0.38)=279.331A(5)倉(cāng)庫(kù)： P30=Pe*Kx=0.4*20=8kwQ30=P30*TanΦ=8*0.75=6kvarS30=P30/cosΦ=8/0.8=10KVAI30=S30/√3*UN=10/(1.732*0.38)=15.2A(6)工具車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.3*360=108kwQ30=P30*TanΦ=108*1.33=143.64kvarS30=P30/cosΦ=108/0.6=180KVAI30=S30/√3*UN=180/(1.732*0.38)=273.56A(7)金工車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.2*400=80kwQ30=P30*TanΦ=80*1.17=93.6kvarS30=P30/cosΦ=80/0.65=123.1KVAI30=S30/√3*UN=123.1/(1.732*0.38)=187.08A(8)鍋爐房:P30=Pe*Kx=0.7*50=35kwQ30=P30*TanΦ=35*0.75=26.25kvarS30=P30/cosΦ=35/0.8=43.75KVAI30=S30/√3*UN=43.75/(1.732*0.38)=66.49A(9)裝配車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.3*180=54kwQ30=P30*TanΦ=54*1.01=54.54kvarS30=P30/cosΦ=54/0.7=77.14KVAI30=S30/√3*UN=77.14/(1.732*0.38)=117.23A(10)機(jī)修車(chē)間：P30=Pe*Kx=0.2*160=32kwQ30=P30*TanΦ=32*1.17=37.44kvarS30=P30/cosΦ=32/0.65=49.231KVAI30=S30/√3*UN=49.231/(1.732*0.38)=74.82A(11)生活區(qū)：P30=Pe*Kx=0.7*350=245kwQ30=P30*TanΦ=245*0.49=118.66kvarS30=P30/cosΦ=245/0.9=272.2KVAI30=S30/√3*UN=272.2/(1.732*0.38)=413.68A機(jī)械廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表車(chē)間名稱(chēng)額定容量(kW)需要系數(shù)(K)工作電壓(kV)功率因數(shù)cosψ計(jì)算有功(kW)計(jì)算無(wú)功kvar視在功率KVA計(jì)算電流(A)鑄造車(chē)間3000.30.380.79091.8128.6195.44鍛壓車(chē)間3500.30.380.65105122.85161.5245.44熱處理車(chē)間1500.60.380.89067.5112.5170.97電鍍車(chē)間2500.50.380.68125134.8183.8279.3倉(cāng)庫(kù)200.40.380.8861015.2工具車(chē)間3600.30.380.6108143.64180273.56金工車(chē)間4000.20.380.658093.6123.1187.08鍋爐房500.70.380.83526.2543.7566.49裝配車(chē)間1800.30.380.75454.5477.14117.23機(jī)修車(chē)間1600.20.380.653237.4449.23174.82生活區(qū)3500.70.380.9245118.66272.2413.68總計(jì)25700.724972897.081341.821無(wú)功功率的補(bǔ)償設(shè)計(jì)要求達(dá)到的功率因數(shù)為0.9以上，顯然不符合要求，需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。無(wú)功功率的人工補(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量：Q=P(tanφ-tanφ)=972[tan(arccos0.724)—tan(arccos0.92)]=512.0IkvarC30 1 2選擇低壓?jiǎn)蜗嗖⒙?lián)電容器BWF0.4-75-1/3，單個(gè)容量為75kvar。Qe=QN^IUjVUN式中：QN為電容器銘牌上的額定容量，Kvar；Qe為電容器在實(shí)際運(yùn)行電壓下的容量，Kvar；UN為電容器的額定電壓，kV；U為電容器實(shí)際運(yùn)行電壓，kV；每個(gè)電容器的實(shí)際無(wú)功容量為Qe=QN^-ULj=75(380∕400)2=67.69kvar實(shí)際應(yīng)選用的電容器的個(gè)數(shù)為n=Qc/Qe=512.01/67.69≈8(個(gè))變壓器的選擇在進(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。變壓器的選擇包括容量、臺(tái)數(shù)、類(lèi)型的選擇。變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則：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)，重要程度有關(guān)。選擇原則：如果有下列情況考慮選擇2臺(tái)。1．有大量的一、二級(jí)負(fù)荷；2．季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)大宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式；3．負(fù)荷集中且容量大（1250KVA以上）的三級(jí)負(fù)荷；4．考慮負(fù)荷發(fā)展可能。其它情況選擇l臺(tái)，三級(jí)負(fù)荷一般選擇1臺(tái)。變壓器容量的選擇原則：.選擇1臺(tái)變壓器時(shí)容量應(yīng)滿足：SNT≥S30.選擇2臺(tái)變壓器時(shí)每臺(tái)容量應(yīng)同時(shí)滿足：%≥（060.7S3oSNT≥S30（I+∏）式中，S30為變壓器低壓側(cè)負(fù)荷計(jì)算容量，SNT為所要選擇的變壓器容量，S30（i+∏）為部的一二級(jí)負(fù)荷和。3．選擇l臺(tái)配電變壓器容量時(shí)應(yīng)考慮容量上限，一般不超過(guò)1250一2000KVA。4．適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展。變壓器類(lèi)型的選擇原則：1．一般情況選擇雙繞組三相變壓器，并選用SL7、S7、S9等低損耗電力變壓器‘251。2．多塵或腐蝕場(chǎng)所選擇防塵防腐型變壓器如SLl4等系列全密封式變壓器。3．高層建筑選用不燃或難燃型變壓器如SCL系列環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器或SF6型變壓器。4．多雷地區(qū)宜選用防雷型變壓器如Sz變壓器。5．電壓偏移大的電壓質(zhì)量要求高的場(chǎng)所選用有載調(diào)壓型變壓器如SZL7、Sz9系列變壓器。綜合以上考慮，選擇2臺(tái)接線方式為Yyn0的S9-100010/0.4kV變壓器，每臺(tái)可分的負(fù)荷是700KVA，滿足變壓器的選擇規(guī)則。導(dǎo)線與電纜的選擇為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足一些條件:（1）發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。（2）電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對(duì)于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗檢驗(yàn)。（3）機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需要檢驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定性。母線也應(yīng)檢驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對(duì)于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和有關(guān)資料的考證，10kv電路，通常先按發(fā)熱條件來(lái)選擇截面，在校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因?yàn)槠鋵?duì)電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇10kv高壓進(jìn)線的選擇與校驗(yàn)采用LJ性鋁絞線，架空敷設(shè)，接往10kv公用干線。查相關(guān)資料，10kv鋁及鋁合金最小截面為35平方毫米，不滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，故選LJ-35型鋁絞線。由于此線路很短，不需要校驗(yàn)電壓損耗。380v低壓出線的選擇查找資料，饋電給用電廠房的線路選擇采用VLV22-1000型聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。電氣設(shè)備的選擇高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇有真空斷路器、高壓熔斷器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、接地開(kāi)關(guān)電壓互感器等。低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇有低壓斷路器、電流互感器、開(kāi)關(guān)刀、等。繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計(jì)為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動(dòng)機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù)。設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開(kāi)圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì)成果。3．防雷與接地裝置的設(shè)置防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專(zhuān)門(mén)用來(lái)接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱(chēng)為避雷針。接閃的金屬線稱(chēng)為避雷線，或稱(chēng)架空地線。接閃的金屬帶稱(chēng)為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱(chēng)為避雷網(wǎng)。避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓沿著電路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過(guò)電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。直接防雷保護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進(jìn)出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有露天配電裝置時(shí)，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包圍整個(gè)變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，則可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置接地電阻R<10α（表9-6）。通常采用3-6根長(zhǎng)2.5m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6m。接地管間用40mm×4mm的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用25mm×4mm的鍍鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針