10KV工厂供配电系统设计

重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）题目10KV配电系统设计学生所在校外学习中心济南批次层次专业201501 专科起点本科电气工程及其自动化学号W13203337学生孙潇指导教师朱学贵起止日期2015.1.28-2015.4.10摘要随着工厂自动化程度的提高，合理的工厂供电系统变得越来越重要，不仅可以保证工厂的正常生产，还能大大的节约电能降低产品的成本，提高生产效率。

本设计为纺织厂供配电系统设计，主要包括电力负荷计算、变电站主接线的设计、电源进线及工厂高压配电线路的设计、短路计算、高低压电气设备选择以及变电站继电保护规划设计和防雷与接地。

同时在设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。

从而使整个供电系统更具有其可靠性和灵活性。

关键词：电源进线短路计算电气设备选择继电保护目录引言 (4)1. 设计任务 (5)1.1设计题目 (5)1.2设计目的 (5)1.3设计任务与要求 (5)2．设计内容 (7)2.1.负荷计算和无功功率补偿 (7)2.1.1.负荷计算 (7)2.1.2.无功功率的补偿 (12)2.2.变压器的选择 (13)2.2.1.变压器台数的选择 (13)2.2.2.变压器容量的选择 (13)2.2.3.变压器类型的选择 (14)2.3.导线与电缆的选择 (14)2.3.1高压进线和引入电缆的选择 (14)2.3.2 380v低压出线的选择 (14)2.4.电气设备的选择 (15)2.4.1. 高压侧一次设备的选择 (15)2.4.2. 低压侧一次设备的选择 (15)2.4.3. 继电保护及二次结线设计 (15)3．防雷与接地装置的设置 (16)3.1.直接防雷保护 (16)3.2.雷电侵入波的防护 (16)3.3接地装置的设计 (17)4．结论 (18)5．参考文献 (19)引言本设计为电气工程及其自动化专业的毕业设计，以供电技术为主线，综合考查学生对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时也检验了本专业学习四年以来的成果。

1. 工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。

除某些特殊的大型工业企业带有自备发电站以外，工厂都是由电力系统的终端降压变配电所，即总降（配）变电所提供电能。

总降（配）变电所、供电线路和用电设备构成了一个完整的工厂供电系统。

供电系统一旦确定，就决定了用户内部用电负荷的供电可靠性和供电质量。

电能易于转换，易于传输，分配简单经济，便于调节、控制和测量等特点，使得电能成为了工业生产的主要能源。

能否保证供电的可靠性和电能质量直接影响到工业生产能否正常进行，能否做到合理用电、节约用电、高质量用电成为决定工厂生产力和企业效益的重要因素。

因此，设计符合工厂具体负荷情况的供电系统是工业生产的必备条件。

做好工厂供电工作对发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

工厂企业是国家电力的主要用户，完善工厂供电系统的配置对节约能源、支援国家经济建设也有很大的促进作用。

为了使工厂供电工作能够切实为工业生产服务，要求做到以下几点：（1）安全在电能的供应、分配和使用过程中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠不同级别的负荷对供电可靠性的要求不同，工厂供电系统必须满足相应负荷的要求。

（3）优质供电系统提供的电能应该满足电力用户对电压、频率等电能质量的要求。

（4）经济在保证供电可靠性的情况下，供电系统的投资要尽量少，运行费用要尽量低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。

2. 工厂供电设计的一般原则工厂供电设计必须以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程的实际情况进行。

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GV50054-95《低压配电设计规范》、《全国通用建筑标准设计.电气装置标准图集》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：(1)遵守规程、执行政策；必须遵守国家有关规定及标准，执行国家有关方针和政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

(2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

(3)近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

(4)全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，综合考虑，确定合理的设计方案。

3. 设计的内容及步骤工厂供电系统的设计是根据电力用户所处地理环境、生产工艺对负荷的要求、各个车间的负荷数量和性质、负荷布局以及地区供电条件进行的。

要求设计成果能应用于生产实际，能够让该供电系统安全、可靠、经济的分配电能，满足工业生产的需要。

设计的具体步骤如下：（1）按照厂区用电设备的资料和其他具体情况，计算负荷。

（2）根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式。

（3）根据环境和计算负荷，选择变电所的位置、变压器数量和容量。

（4）为变配电所选择安全、可靠、灵活、经济的主接线，选择合理的户外高压配电方案。

（5）用标幺值进行短路电流的计算。

（6）根据短路电流的计算结果，按照正常工作条件、短路时的工作条件、电气设备自身特点进行电气设备的选择和校验，用主接线图表达设计成果。

（7）主变压器和馈线电路保护装置的设计及整定，包括保护方式的确认、保护值的整定、保护装置的选择以及灵敏度校验。

（8）变电所的防雷和接地设计，总降的电照设计。

（9）需要核算建设所需器材与总投资。

1.设计任务1.1设计题目：10KV工厂供配电系统设计1.2设计目的通过本课程设计：熟悉供配电系统初步设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范等，锻炼工程设计、工程计算、工具书使用等能力，并了解供电配电系统前沿技术及先进设备。

让我们了解设计工厂配电的一般流程，对工厂的布局有个大致的概念，对电力系统的接线方式有一定的了解。

1.3设计任务与要求厂房负荷类型设备容量(kW) 需要系数功率因数铸造车间 2 300 0.3 0.7电镀车间 2 250 0.3 0.6仓库 3 20 0.6 0.8热处理车间 3 120 0.4 0.7锻压车间 3 300 0.5 0.65金工车间 3 300 0.3 0.6工具车间 3 350 0.2 0.81、确定全厂计算负荷，编制负荷总表。

2、合理确定变压器台数及容量，选择其规格型号。

3、拟定高压配电所主接线方案，并选择元件和设备的型号规格。

4、拟定车间变电所主接线方案，并选择元件和设备的型号规格。

5、合理确定无功补偿。

6、选择各线路的导线型号规格。

7、选择高压、低压一次设备时。

2.设计内容2.1.1负荷计算2.1.1.1 电力负荷计算的内容计算负荷又称需要负荷或最大负荷。

计算负荷是一个假想的持续性的负荷其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。

在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。

常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。

平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

2.1.1.2 电力负荷的表达式电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度，可分为三级：一级负荷、二级负荷、三级负荷。

2.1.1.2.1 年最大负荷m ax P就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时平均负荷30P 。

年最大负荷利用小时m ax T ，是假设电力负荷按年最大符合m ax P 持续运行时，在次时间m ax T 内电力负荷所好用的电能恰与电力负荷全年实际所耗用的电能相等。

按下式计算：m ax T ＝max P W p（h ）m Q W T qmax (=无功）（h ） (1-1)其中W —为全年消耗的电量（h kvar 或h k ⋅⋅W ）P W —有功电量 q W —无功电量2.1.2.1.2 平均消耗的功率av Pav P 就是电力负荷在一定时间t 内平均消耗的功率，即：av P ＝ tW P （kW ） (1-2) 年平均负荷av P ，就是电力负荷全年平均耗用的功率，t 取8760（h ），即：av P ＝ 8760a W (1-3) 2.1.2.1.3 负荷系数最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比，称为负荷系数。

用α、β分别表示有功、无功负荷系数，其关系式为： mav P P =α m av Q Q =β (1-4) 2.1.2.1.4 单个三相用电设备组的计算负荷需要系数法确定三相用电设备组计算负荷：在供配电系统设计和运行中，常使用需要系数d K ，其定义为：em d P P K = (1-5) 式中 m P —用电设备组负荷曲线上最大的有功负荷（kW ）；e P —用电设备组设备容量（kW ）；其物理意义为：11r Ld K K K ηη∑= （1-6)∑K —同期系数。

L K —负荷系数。

1η—线路供电率。

1r η—用电设备在实际运行功率时的效率。

1r η＜1。

用电设备组有功计算负荷：c P ＝ed P K (kW ) (1-7)用电设备的无功计算负荷：c Q ＝c P φtan （kvar ） (1-8)用电设备组的视在计算负荷为：c S ＝φcos c P =22c c Q P +（kVA ） (1-9) 用电设备组的计算电流为：c I ＝N cU S 3（A ） (1-10)按二项式发确定三相用电设备组计算负荷.同一工作制单组用电设备有功计算负荷为 x e c cP bP P +=无功计算负荷为 c Q ＝c P φtan （kvar ）式中 b 、c —为二项式系数，对于不同类型的设备取值不同。

2.1.2.1.5 多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多组设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因数。

因此在确定多组用电设备时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别记入一个同期系数∑p K 和∑q K 。

对车间干线取： ∑p K ＝0.85～0.95∑q K ＝0.90～0.97对低压母线，分两种情况由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取：∑p K ＝0.80～0.90∑q K ＝0.85～0.95由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取：∑p K ＝0.90～0.95∑q K ＝0.93～0.97需要系数法确定计算负荷总的有功计算负荷为 ))((1kW P K K P ei di mi C ∑=∑= (1-11) 总的无功计算负荷为 ))(tan (1kwar P K K Q ei di m i C φ∑=∑= (1-12)则视在计算负荷为 22c c c Q P S +=(kVA) (1-13) 总的计算电流为 )(3A U S I N CC = (1-14)工厂的计算负荷，应该是在高压母线上所有高压配电线路计算负荷之和，在乘以一个同时系数。