供配电设计报告

前言

本学期学了《供配电技术》，明白了这是一门与现代电力系统理论分析和电力系统保护及电力传动方向密切相关的课程，而且这门课程对于现代电力运行实际设计具有重要作用。因此为了能更好的掌握这门课的精华，我们有了这次课程设计。

此次课程设计是针对通用机器厂供配电系统的电气设计，是一个实际的设计课题，能更好的让我们体会到实际的设计课题，能更好的让我们体会到实际的供配电系统是怎么回事。它涵盖了本书几乎所有的内容，包括全厂负荷统计、变电所位置和型号的选择、变电所主变压器台数的选择、变电所主接线方案的设计、短路电流计算、变电所一次设备的选择与校验、供电线路的选择、变电所二次设备的选择与校验、无功补偿计算、并要求绘制供电系统图等等。

本设计是在郑老师和陈老师的指导下完成的，由于水平有限，加之设计时间短暂，报告中错漏和不妥之处在所难免。望老师给予批评指正，在此表示感激。

目录

目录……………………………………………………………………1 一、设计任务…………………………………………………………2 1、设计要求………………………………………………………2 2、设计依据………………………………………………………2 二、全厂负荷计算……………………………………………………3 1、金工车间的设备负荷…………………………………………4 2、金工车间的组别………………………………………………5 3、各个车间的负荷计算…………………………………………5 三、无功补偿计算……………………………………………………5 四、变压器的选择……………………………………………………6 五、电缆干线选择……………………………………………………6 六、低压配电屏开关柜的选择………………………………………7 1、GCS型MCC柜的介绍…………………………………………8 2、低压开关柜的选择……………………………………………9 3、低压出线柜的选择……………………………………………9 七、选择高压电器……………………………………………………10 1、高压短路计算…………………………………………………10 2、高压电器的选用………………………………………………12 （1）高压断路器的选用…………………………………………12 （2）电流互感器的选用…………………………………………13 八、设计主要参考资料………………………………………………13 附表图

金工车间配电系统接线图一 变压器一次侧电气主接线图二 变压器二次侧电气主接线图三 变电所电气平面布置图四

一、设计任务

1、设计要求

1

要求根据本厂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，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。

2、设计依据

1） 通用机器厂厂区平面图如图所示 仓 库 冷作车间 金工车间

2）各车间负荷表及金工车间设备明细表 车间 冷作 装配 仓库 户外照明

P30/kw 100 80 20 20 Q30 /kvar 110 90 20 15 装配车间 最大电机/kW 30 22 7.5 金工车间设备明细表

序号 1~3 13~16 23~25 36 32~34 4 5 21 35 6 7 41 42 8 9 10 11 12 17 18 19 铣床 摇臂钻 铣床 铣床 砂轮机 砂轮机 磨床 磨床 10+2.8 4.5+1.7+0.6+0.125 7+2.8 7+1.7 3.2 1 7+1.7+0.5 10+2.8+1.5 1 3 4 2 1 2 2 1 设备名称 车床 设备容量/kW 7+0.125 台数 14 2

20 38 22 37 26 27 28 29 30 31 39 40 43 44 45 46 47 48 49 50 磨床 车床 磨床 立车 10+2.8+0.5 10+0.125 14+1+0.6+0.15 55+7+1 37+1.7 2 2 2 1 1 1 1 2 3 1 1 1 2 大车 摇臂钻 龙门刨 铣床 镗床 铣床 桥式起重机(ε=25%) 桥式起重机(ε=25%) 20+0.15 10+0.5 75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5 7+1.7 6.5+2.8 7+2.8 11+5+5+2.2 16+5+5+3.5 另外全厂照明密度为： 12W/m2 供电电源情况：在金工车间东侧1.2km处，有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器的型号为SN10-10Ⅱ型，top=1s，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定时间为1 s。

二、全厂负荷计算

三相用电设备组负荷计算的方法： 有功计算负荷（kw） Pc?Kd?Pe 无功计算功率（kvar） Qc?PC?tan? 视在计算功率（KV?A） Sc?SC3?UNpccos?

计算电流 (A) IC?

1、金工车间的设备负荷计算结果如下：

3

设备名称 车床 铣床 摇臂钻 铣床 铣床 砂轮机 砂轮机 磨床 磨床 磨床 车床 磨床 立车 大车 摇臂钻 龙门刨 铣床 镗床 铣床 桥式起重机(ε=25%) 另外全厂照明密度为： 12W/m 金工总负荷

2 金工车间的设备容量 设备容量/kW 7.125 12.8 6.925 9.8 8.7 3.2 1 9.2 14.3 13.3 10.125 15.75 63 38.7 20.15 10.5 85.4 8.7 9.3 9.8 23.2 29.5 14 1 3 4 2 1 2 2 1 2 2 2 1 1 1 1 2 3 1 1 1 2 台数 tan 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 Qc/kvar 43.14 5.53 8.99 16.95 7.53 1.38 0.87 7.96 6.18 11.50 8.76 13.62 27.25 16.73775 8.71 4.54 73.87 11.29 4.02 4.24 6.02 15.31 Pe 99.75 12.8 20.775 39.2 17.4 3.2 2 18.4 14.3 26.6 20.25 31.5 63 38.7 20.15 10.5 170.8 26.1 9.3 9.8 23.2 59 kd 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.15 0.15 Pc/kw 24.94 3.2 5.19 9.8 4.35 0.8 0.5 4.6 3.58 6.65 5.06 7.875 15.75 9.68 5.04 2.63 42.7 6.53 2.33 2.45 3.48 8.85 0.012 1440 17.28 1 17.28 193.23 303.83

2、金工车间的组别计算如下

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金工车间负荷表 设备名 P30/kw 654.525*0.25=163.6 82.2*0.15=12.33 17.3*1=17.3 193.23 Q30 /kvar 282.5 21.33 0 303.83 金工机床 金工吊车 户内照明 总计

3、各个车间的负荷计算表如下

各车间负荷表 车间 冷作 装配 仓库 户外照明 金工 总负荷 P30/kw 100 80 20 20 193.23 392.57 Q30 /kvar 110 90 20 15 303.83 522.67 根据对金工车间的设备负荷和型号，可根据实际要求，确定实际的配电方案，

图见附录表一。

三、无功补偿计算

（1） 求补偿前的视在计算负荷及功率因数

视在计算负荷 Sc=Pc2?Qc2=392.572?522.672=653.69KV?A 功率因数 COS?=

PcSc?392.57653.69?0.6

（2） 确定无功补偿容量

5

QN?C?Pc(tan??tan?')

=392.57???tan?arccos0.6??tan(arccos0.92)?? =338.3kvar （3） 低压补偿柜的选择

拟采用无功功率自动补偿屏，装在变电所低压母线集中补偿。选用总电容容量为160kvar的GCS1-34一台，选用总电容容量为128kvar的GCS1-35一台， 选用总电容容量为96kvar的GCS1-35一台，其中34为主屏，35为辅屏，总容量为384kvar>338.6kvar,符号选择标准。

据此柜体选用尺寸为：主屏柜宽1000mm，柜深800mm，辅屏柜宽800mm，柜深800mm。

补偿后的视在功率为： Sc? ?PC?QC?222PC?(QC?QN?C) 222392.57?(522.67?384)?416.34kvar

计算电流为： IC?SC3?UN?416.343?10A?22.89A

四、变压器的选择

据补偿后的视在功率Sc=416.34 kV〃A，对于仅有一台变压器运行的变电所，

变压器容量应考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率取70%，则可选630kV〃A。

据此选SCB10-630 kV〃A变压器一台。

五、电缆干线选择

根据计算电流公式：IC?SC3?UN可分别求得各干线的电缆如下：

干线1：计算出的线路计算电流为59.33A。

查表附录，得10mm2截面的YJV型电缆在300C的载流量为77A，，选择YJV?0.6/1?4?10型电缆。

干线2：计算出的线路计算电流为69.47A。

查表附录，得10mm2截面的YJV型电缆在300C的载流量为77A，因

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此，选择型YJV?0.6/1?4?10电缆。

干线3：计算出的线路计算电流为191.44A。

查表附录，得70mm2截面的YJV型电缆在300C的载流量为216A，大于191.44A，因此，选择YJV?0.6/1?4?70型电缆。 干线4：计算出的线路计算电流为117.6A。 因此选择YJV-0.6/1-4*25型电缆 干线5：计算出的线路计算电流为259.51A。 因此，选择YJV-0.6/1-4*95型电缆。 干线6：计算出的线路计算电流为89.64A。

查表附录，得16mm2截面的YJV型电缆在300C的载流量为96A，大于89.64A，因此，选择YJV?0.6/1?4?16型电缆。 干线7：计算出的线路计算电流为259.51A。 因此，选择YJV-0.6/1-4*95型电缆。 干线8：计算出的线路计算电流为49.15A。 因此，选择YJV-0.6/1-4*6型电缆。

干线9：计算出的线路计算电流为105.44A。 因此，选择YJV-0.6/1-4*25型电缆。 干线10：计算出的线路计算电流为89.64A。 因此，选择YJV-0.6/1-4*16型电缆。

六、低压配电屏开关柜的选择：

根据整个配电的形式和各个干线的选择方式，选择GCS型MCC柜低压抽出式开关柜

1、GCS型MCC柜的介绍

下图为GCS型MCC柜低压抽出式开关柜外形图。

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2232200114800800100042200800a) b) 图 GCS型MCC柜低压抽出式开关柜外形图

1－功能单元隔室 2－水平母线隔室 3－控制回路隔室 4－电缆室 抽出式电动机控制中心和小电流的动力配电中心（MCC柜）

1）抽出式MCC柜内分成三个隔室，即柜后部的水平母线隔室、柜前部左边的功能单元隔室和柜前部右边的电缆隔室。水平母线隔室与功能单元隔室之间用阻燃发泡塑料制成的功能壁分隔。电缆室与水平母线隔室、功能单元隔室之间用钢板分隔。

2）抽屉层高的模数为160mm。分为

12单元、1单元、11单元、2单元、3单2元五个尺寸系列，单回路的额定电流为400A及以下。每台开关柜最多可以配置11个一单元的抽屉或22个1单元的抽屉。 23）抽屉通过断路器专用操作机构的联锁装置的操作程序，完成抽屉相应机械联锁的要求，同时使抽屉具有移动位置、隔离位置、试验位置、分断位置和工作位置，抽屉面板上的操作插槽具有相关明显的标志。

2、低压开关柜的选择 1、低压进线柜的选择

（1）台数的选择：有一台变压器选择一台低压进线柜

（2）方案的选择：与低压进线方式有关，由于直接与变压器相连，属于封闭式母线高压进线，则选择01方案。

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（3）规格的选择：与变压器容量有关，由于选择变压器的容量为630kvar，根据容量算出低压侧的出线电流为957.19A，则可选择F规格。

柜体的尺寸选用01方案的，则柜宽为600mm，柜深为800mm。

3、低压出线柜的选择 (1)低压抽屉的选择

与低压抽屉的出线电流有关，而出线电流就是前面计算的干线电流。可根据出线电流的大小，选择GCS-11抽屉，其中额定电流为400A的5个，200A的3个，100A的9个。

低压出线的保护装置选用低压断路器,较为可靠且维护方便. (2)低压抽屉的组合

从GCS手册查出每个抽屉的高度为160mm,由于总的低压抽屉需要17个，选用两台GCS低压开关柜，根据开关柜的有效抽屉高度为1760mm。选用8个1单元和9个1单元的抽屉方案。

出线采用GCS-11的，则其柜宽为1000mm，柜深为800mm。

七、选择高压电器

1、高压短路计算：

根据设计要求给定供电电源情况：在金工车间东侧1.2km处，有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器的型号为SN10-10Ⅱ型，top=1s，此断路器配备有定时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1s。

根据此出口断路器的型号，经查表可得其短路容量为Sk?500MV?A, 则可进行短路电流计算 （1）确定基准值

取 Sd?100MV?A Uc1?10.5kV Uc2?0.4kV 而 Id1?Sd/3Uc1?100MV?A/(3?10.5kV)?5.50kA Id2?Sd/3Uc2?100MV?A/(3?0.4kV)?144.34kA （2）计算短路电流电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统 X1*?SdSk?100MV?A/500MV?A?0.2

2）架空线路

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X2*?x0L3）电缆线路

SdUc12?0.35?/km?1km?100MV?A(10.5kV)2?0.32

X3*?x'L'0SdUc12?0.10?/km?0.2km?100MV?A(10.5kV)2?0.02

4）电力变压器（由附表13查得SCB-630/10变压器Dyn11联结Uk%=4） X?Uk%Sd/100SNT?*46?100?10kV?A100?630kV?A3?9.52

（3）求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 绘制短路等效电路图如图

1X*1

2X*2

3X*3

1）总电抗标幺值 X*?(k?1)?X1?X2?X3?0.2?0.32?0.02?0.54

***2）三相短路电流周期分量有效值

*?I/X Ik(3)?1d1?(k?1)?5.50kA/0.54?10.19kA

3）其他三相短路电流

(3)(3)?Ik?1?10.19kA Ik''(?31)?I?k?1 i(3)?2.55?10.19kA?25.98kA

sh I(3)?1.51?10.19kA?15.39kA

sh4）三相短路容量 S(3)?Sd/X*k?1?(k?1)?100MV?A/0.54?185.19MV?A

（4）求k-2点得短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量 绘制短路等效电路图如图

1X*1

2X*2

3X*3

4X*4

1）总电抗标幺值 X

*?(k?2)?X1?X2?X3?X4?0.2?0.32?0.02?9.52?10.06

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****

2）三相短路电流周期分量有效值

*?Id2/X Ik(3)?2?(k?2)?144.34kA/10.06?14.35kA

3）其他三相短路电流

在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般R??ksh?1.6，因此ish?2.26I''13X?，可取

,Ish?1.31I''，则

(3)(3) Ik''(?32)?I??Ik?2?14.35kA k?2 i(3)?2.26?14.35kA?32.43kA

sh I(3)?1.31?14.35kA?18.80kA

sh4）三相短路容量 S(3)?Sd/X*k?2?(k?2)?100MV?A/10.06?9.94MV?A

短路计算结果

短路计算点 k-1 k-2

2、高压电器的选用： （1）高压断路器的选用

总电抗标幺值 X??三相短路电流/kA Ik(3)三相短路容量/MV?A Ish(3) I''(3) I?(3) ish(3) Sk(3) 0.54 10.06 10.19 10.19 10.19 25.98 15.39 14.35 14.35 14.35 32.43 18.80 185.19 9.94 由于短路时间tk?top?toc，而top=1s，对于一般高压断路器toc=0.2s，所以

tk=1+0.2=1.2s 。对于当tk>1s时，可认为tima?tk=1.2s。所以高压断路器的校

验表如下： 序 号 1 安装地点的电气条件 项目 数据 UNVS1-12/630-16型断路器 项目 UN?QF数据 12kv 结论 合格 10kv 11

2 3 4 5 ICIKish 22.89A 10.19kA 2.55?10.19?25.98kA IN?QF 630A 16kA 40kA 16?4?1024kA?s 22合格 合格 合格 合格 (3)IOCimaxItt2 (3) I?tima 10.192?1.2?2124.6kA2?s 故根据断路器的校验值选用：VS1-12/630-16型断路器

（2）电流互感器的选用：

22 按短路热稳定度的效验：It2t?I?tima?124.6kA?s

电流互感器选择效验表

序 号 1 2 3 4 5 安装地点的电气条件 项目 UN LZZBJ9-12型电流互感器 项目 UN?TA 数据 10kv 22.89A 10.19kA 2.55?10.19?25.98kA 数据 12kv 100A 15kA 结论 合格 合格 合格 IC IK ish 2(3)(3)IN?TA IOC imax Itt 22.55?15?38.25kA 合格 I?tima 10.192?(1?0.2)?124.6kA2?s 15?1?225kA?s 22合格 根据热稳定校验值选用：LZZBJ9-12的电流互感器。

据此高压开关柜设备型号选用：KYN28A-12高压中置式开关柜。

其中进线选用005方案，柜体尺寸为：宽800mm、深1500mm、高2300mm；计量选用064方案，柜体尺寸为：宽800mm、深1500mm、高2300mm；电压测量选用050方案，柜体尺寸为：宽800mm、深1500mm、高2300mm；出线选用002方案，柜体尺寸为：宽800mm、深1500mm、高2300mm。

根据这些就可以画出变压器一次侧电气接线图了，图见附表三。

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由于整个变电所的方案已经确定出来了，就可以根据实际的厂房分布，设计出变电所的平面布置图，见附表四。

八、设计主要参考资料：

1、《工业与民用配电设计手册》(中国航空工业规划设计研究院等编 1994) 2、《工厂常用电气设备手册》（中国电力出版社 第二版 上、下册 兵器工业第五设计研究院主编 1998、1）

3、《电气设备选择·施工安装·设计应用手册》（中国水利水电出版社 刘宝林主编 1998、10）

4、定型图册：D264《附设式电力变压器布置》、D263《变配电所常用设备构件安装》（冶金工业部北京钢铁设计院编制 1976）

5、《供配电技术》（机械工业出版社 刘介才主编 2004、1） 6、《工厂供电设计指导》（机械工业出版社 刘介才主编 1998、2）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ciq6.html