工厂供电课程设计

一. 设计要求

（1）根据本厂情况对主要电气设备选择与校验。

（2）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。 （3）原始材料分析与方案制定。 （4）短路电流计算。

（5）选择整定继电保护装置。 （6）绘制设计图样。 1.1原始资料简述

1.本次设计的机器厂厂区平面布置如图1.1所示。 5 7 4 2 6 8 9 1 10 外部电源

图1.1通用机器厂长区平面图

1.空气压缩车间 2.熔制成型（模具）车间 3.熔制成型（熔制）车间 4.后加工（磨抛）车间 5.后加工（封接）车间 6.配料车间

7.锅炉房 8.其他负荷1 9.其他负荷

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10工厂总压降变电所

1.1.1负荷要求

1~6车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为Ⅰ级负荷。

该厂为三班工作制，全年时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。 1.1.2 外部电源情况 1.工作电源

距该厂5km有一座A变电站，其主要技术参数如下： 主变容量为2×31.5MVA；型号为SFSLZ1－31500kVA／110kV三相三绕组变压器；

短路电压：U高－中＝10.5%; U高－低＝17%； U低－中＝6% ； 110kV母线三相短路容量：1918MVA

供电电压等级：可由用户选用35kV或10kV电压供电； 最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑； 最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑

35kV线路：初选 LGJ－35，r0=0.85Ω/km, x0=0.35Ω/km。 2.备用电源

拟由B变电站提供一回10kV架空线作为备电源。系统要求仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源供电。

电力系统与该厂连接如图1.2所示：

图1.2电力系统连接图

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1.2设计原则暨工厂供电的意义和要求

1.安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

2.可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 3.优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

4.经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

二. 原始材料分析与方案制定 2.1 原始材料分析

全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。

本铸造厂1-6车间为长期连续负荷，不允许断电。因为断电会造成重大损失，故将此类负荷定义为一类负荷。根据要求，要给1-6车间提供备用电源。所以B变电站作为备用电源主要供电对象可确定为1-6车间。

各车间负荷总容量Sc=4735kW，所以主变压器的总容量要大于此容量。对于变压器的选择，可以用2个或多个变压器并联运行，也可以是1台大容量变压器，但变压器的台数要受到变电所总利用面积的限制。而变压器的容量的选择也要考虑本厂的经济条件。 因为负荷对功率因数有要求，若正常供电或启用备用电源供电中有哪一个不满足此要求，就必须要安装功率补偿器。

然后是考虑要保证本厂正常运行工作所必要的各种保护，如变压器保护，继电保护，防雷保护。对此要选择相关的高低压侧电器，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、开关柜、电流电压互感器等。根据短路计算，选择合适的型号元件。 2.2方案制定

根据对原始材料的分析，制定与选择方案。对于电源进线电压为

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35kV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10kV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。

对于A变电站，其有35kV和10kV两个可选的供电电压。若选用10kV直接向总变电所各负荷供电，即可不用35kV/10kV的变压器，但这样总变电站外部线路上的各种短路故障将直接影响到铸造厂的变压器群。为此要取用35kV侧供电。选一台大容量的变压器，初选变压器型号及其参数如下：型号为SF9-8000/35，额定容量8000kW，高压侧35kV，空载损耗Po=8.1kW,空载电流Io%=0.55,短路阻抗Uk%=7.5.选用变压器可减小铸造厂故障的发生率。同时也为启动备用电源提供隔离A变电站的保护。

对于在故障时A变电站停电，那么就要启用备用电源。一般情况下备用电源所存储的负荷有限，为了减小备用电源负荷消耗的速度，设计时备用电源只对那些供电质量要求高的车间供电，也即1-6车间。

主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。方案设计时，主接线设计如下：一次侧采用内桥式接线，二侧采用单母线分段的总降压变电所。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。 三. 短路电流计算

各个车间的计算负荷如下：

5600需要系数为Kne=0.96，同时系数K?= =0.64 错误！未找

8760到引用源。

1-6车间总计算负荷错误！未找到引用源。

QC1?6=K??QC=0.64×970=620.8kW错误！未找到引用源。

7-9车间总计算负荷 PC7?9=K??PC=0.64×1260=806.4kW

错误！未找到引用源。QC7?9=K??QC=0.64×478=306.0kW错误！未找到引用源。

三相短路的短路电流最大

取Sd=100MVA, Ud=Uav，短路点K在车间1上，短路电流最大 把A变电站当成无限大功率计算，不计其短路阻抗，从A变电站到铸

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造厂的线路初选型号LGJ-35，

r0=0.85?km,x0=0.35?km

故：

uk0× =0.17 1002?31.5100*线路：X2=0.35×5×2 =0.143

3suk0变压器2：X3*=×=0.94

8100100*车间电抗：X4=0.35×=43.75

0.8100其他车间电抗总值:X5*=0.35×=8.89

3.94变压器1X1*=

A变电站电源：E1*=1

*1车间反馈电压：E2=0.8 其他车间反馈电压：E3*=0.8 起始次暂态电流计算

E1*I??=*=0.798 **X1?X2?X3*E2??1=*=0.018 ILDX4*E3??2=*=0.090 ILDX5Id=Sd=5.77kA 3Uav短路冲击电流计算

(3)??1+2×ILD??2)Id =(1.8×2×I??+2×ILDish=2.184×5.77=12.6kA错误！未找到引用源。 短路功率计算

St=3×Uav×Ish=3×10×

i(3)2=154.3MVA 对于两相短路电流的确定，由于线路的电抗和变压器的等效电抗的正序和负序值相等，且计算中把供电电源当成是无限大功率电源，不存在电源的等值电抗最大值与最小值之分，故两相短路电流为：

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i(2)sh(3)3ish==10.9kA 2对于三班制工作的工厂，取?=0.8,?=0.85，分别进行正常工作时的功率因数确定和启动备用电源时功率因数的确定。

在正常工作时：

cos?1=11?(?QC2)?PC0.85?926.82?1)]2=0.95 =[1?(0.8?3046.4启用备用电源时：

cos?2=11?(?QC1?62)?PC1?60.85?620.82?1)]2=0.96 =[1?(0.8?2240由于本设计供电部门要求COSφ不低于0.95,而由上面计算可知COSф=0.96，因此不需要进行无功补偿。 四. 主要电气设备的选择与校验 4.1 导线的选择

由汇流母线上最大长期工作电流

8.0?103 Imax===131.9A 3UN3?35SN40错误！未找到引用源。下电流 Ia140c=0.816Imax=107.7A 错误！0未找到引用源。 查表得LGJ-35允许电流为I=170A>Ia140c

0因此可以使用;厂区内导线上最大工作电流，取最大负荷车间计算

I=SN3UN=46.2A

40错误！未找到引用源。下电流为Ia140c=0.816I=37.7A 错

0误！未找到引用源。

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考虑经济效益，可选用LJ-10的铝绞线，其长期容许电流为64A，这为以后车间容量的增加留有余地。 4.2 断路器的选择

(3)由于ish=12.6kA,错误！未找到引用源。厂区内的断路器可选SN10-10I/630

(3)其额定断开电流:INbr=16kA>Ish 错误！未找到引用源。

计算热稳定，一般电气设备近后备保护动作时间为2S tK=tP2+tin+ta=2.1S

2(3)? Qk?IshtK=166.7kA.S

22It2.t=16?2?512kA.S>QK

故满足设计要求;

同理，可选择合适的隔离开关。 4.3继电保护，电流互感器的选取

，可选LFZJI-3互感器，其变比Imax=131.9A错误！未找到引用源。为200/5A，选用0.5级

在选择断路器时已算：

QK=166.7kA2.S,I(3)=12.6kA错误！未找到引用源。错误！未找

sh

到引用源。 计算热稳定:

(kt?IM)2?(120?0.132)2=251kA.S>QK错误！未找到引用源。

(3)内部动稳定校验:2?0.132?210?39.2kA?Ish错误！未找到引用源。 满足设计要求

五. 主变压器保护 5.1 概述

对于高压侧为6～10kV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV?A及以上的油浸式变压器和400kV?A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400kV?A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷

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的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。

对于高压侧为35kV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000kV?A及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kV?A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。

本次设计对主变压器的保护有轻重瓦斯保护、过电流保护、电流速断保护、过流及过负荷保护等。 5.2 瓦斯保护

瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按GB50062—92规定，800kV?A及以上的一般油浸式变压器和400kV?A及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%～4%的倾斜度。

当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”。

变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求。 5.3 过电流保护

无论采用电流继电器还是脱扣器，也无论是定时限还是反时限，

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变压器的过电流保护的组成和原理和电力先烈过电流保护才组成、原理完全相同。

Iop=KrelKw/(KreKi)(1.5～3)I1N.T ， Iop(YR)=KrelKw/Ki(1.5～3)I1N.T

变压器过电流保护的灵敏度，按变压器二次侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时换算到一次侧的短路电流值I′k.min来检验,要求灵敏系数Sp≥1.5。如果Sp 达不到要求，同样可以才用低压闭锁的过电流保护。 5.4 电流速断保护

变压器的速断保护的组成、原理，与电力线路的电流速断保

?=1.2 错误！未护相同。对于无时限电流速断保护，取可靠系数 Krel找到引用源。 三相短路时:

I*kmax=*E2??1=0.816 +ILD**X1*?X2?X3*?Id=5.64kA ?=Krel??IkIOPmax ?Iop200?IoprKTA由于==40 错误！未找到引用源。故：==141.2A 错

5KTA误！未找到引用源。

此即为主变电所内继电保护的速断保护动作电流。

变压器二次侧母线的三相短路电路周期分量有效值换算到一次侧的短路电流值，即变压器电流速断保护的速断电流应按跺过二次侧母线三相短路电流来整定。变压器电流速断保护的灵敏度，按保护装置安装处在系统最小系统方式下发生两相短路的短路电流Ik(2)来检验，要求Sp≥1.5～2。由于把供电电源当成无线大功率电源，故对无时限电流速断保护的灵敏度不做具体的计算。 5.5 过负荷保护

变压器的过负荷保护的组成、原理与电力线路的过负荷保护完全相同。Iopr=(1.2-1.3)IKmax错误！未找到引用源。。变压器的过负荷的动作时限一般取10～15s。变压器的电流速断保护，也有“死区”。祢补死区的措施，是配备带时限的电流保护。

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此外，在继电保护中，还应当做到，在A变电站发生故障并对铸造厂停止供电时，自动启动B变电站的供电电源，也即在与A变电站连接的断路器重合闸失败并闭锁时，自动使与B变电站相连的断路器合闸。若是因为厂内故障无法自动排除时，与B变电站相连的断路器会自动跳闸，不会造成严重事故。 六.结论

1．由于该厂为铸造厂，常年温度较高，所以应避免电气设备因高温而损坏。

2．变电所应靠近负荷中心并且要尽量使进出线方便，安放靠近大路，这样便于变压器的运行、检修和运输，而且变压器投入运行时线路损耗最小。

3．经研究储油柜侧向外为宜，这样便于带电巡视。

4．进线方式应是高压电缆进线，低压母线引出。变压器室的结构形式应采用敞开式。根据需要，附设式电力变压器采用右边出线、窄面推进的变压器室。

5．变压器应避免遭到太阳直射。 七.课程设计实训心得

一周的工厂供电课程设计结束了，我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。

在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现， 书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，

而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，

而在解决的过程当中你会发现自己在不断的提升。虽然感觉理论上已经掌握，

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但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经使我学到了许多课堂上学不到的知识，

也解决了课堂上理论发现不了的问题。

我觉得能做这样的课程设计是十分有意义的，在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种课程设计？

如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？ 我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅课本和设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们做的一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。

这次设计也作为我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。其次，这次课程设计让我充分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证整个项目的有条不絮。

另外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。因

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此非常感谢老师的教导。

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