工厂供电课程设计-某机械厂降压变电所的电气设计.docx
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1、绪言3第一章设计任务41.1设计要求41. 2设计依据41.1.1 工厂总平面图41.1.2 2.2工厂负荷情况41.1.3 供电电源情况51.1.4 气象资料51.1.5 地质水文资料51.1.6 电费制度5第二章负荷计算和无功功率补偿72. 1负荷计算72.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式72.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式72.2无功功率补偿9第三章变电所位置与型式的选择H1. 1变电所位置的选择要求112. 2变电所的形式11第四章变电所主变压器及主接线方案的选择134. 1变电所主变压器的选择135. 2变电所主接线方案的选择136. 3主接线方案的技术经济比较14第五
2、章短路电流的计算167. 1绘制计算电路168. 2确定短路计算基准值165.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值165.3.1电力系统165.3.2架空线路165.3.3电力变压器175. 4k-1点(10.5kV侧)的相关计算171. 4.1总电抗标幺值175. 4.2三相短路电流周期分量有效值176. 4.3其他短路电流177. 4.4三相短路容量175. 5k-2点(0.4kV侧)的相关计算181. 5.1总电抗标幺值185. 5.2三相短路电流周期分量有效值186. 5.3其他短路电流187. 5.4三相短路容量18第六章变电所一次设备的选择校验196. 1IOkV侧一次设备的选择校验
3、196.1.1按工作电压选则196.1.2按工作电流选择196.1.3按断流能力选择196.1.4隔离开关及负荷开关和断路器的短路稳定度校验196.2380V侧一次设备的选择校验206.3高低压母线的选择21第七章变压所进出线与邻近单位联络线的选择227. 1IOkV高压进线和引入电缆的选择227. 1.1IOkV高压进线的选择校验228. 1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验227.2 380低压出线的选择227. 2.1铸造车间228. 2.2锻压车间239. 2.3热处理车间2310. 2.4电镀车间2311. 2.5仓库2312. 2.6工具车间2413. 2.7金工车间2
4、414. 2.8锅炉房2415. 2.9装配车间2416. 2.10机修车间2417. 2.11生活区247.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验257. 3.1按发热条件选择258. 3.2校验电压损耗259. 3.3短路热稳定校验26第八章变电所二次回路选择与继电保护整定279.1 变电所二次回路方案的选择279.2 变电所继电保护装置278. 2.1主变压器的继电保护装置278. 2.2过电流保护动作电流整定278. 2.3过电流保护动作时间的整定2810. 2.4过电流保护灵敏度系数的检验2810.1 设电流速断保护288. 3.1速断电流的整定:289. 3.2电流速断保护灵敏度系
5、数的检验2910.2 为备用电源的高压联络线的继电保护装置298.4.1装设反时限过电流保护298.4.2装设电流速断保护308.4.3变电所低压侧的保护装置30第九章降压变电所防雷与接地装置的设计309.1变电所的防雷保护309.1.1直接防雷保护309.1.2雷电侵入波的防护319.2变电所公共接地装置的设计319.2.1接地电阻的要求319.2.2接地装置的设计31设计总结32参考文献33附录34电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。因此,电
6、能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建
7、设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求: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。第一章设计任务1.1 设计要求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
8、,确定变电所的位置和型式,确定变电所主变压器的台数、容量与类型,选择变电所主接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,确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书,绘出设计图纸。1.2 设计依据1.2.1 工厂总平面图图Ll工厂平面图1.2.2 工厂负荷情况工厂负荷情况:本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为5000h,日最大负荷持续时间为5h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如下表1所示1.2.3 供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由附近一条IOkV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走
9、向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150,导线为等边三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护,定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为70km,电缆线路总长度为20kio1.2.4 气象资料本厂所在地区的年最高气温为40,年平均气温为21,年最低气温为-4,年最热月平均最高气温为35,年最热月平均气温为25CCo当地主导风向为东北风,年雷暴日数为15。1.2.5 地质水文资
10、料本厂所在地区平均海拔50Onb地层以黄土为主,地下水位为1m。1.2.6 电费制度本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元kVA,动力电费为0.9元/Kw.h,照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9,此外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性向供电部门交纳供电贴费:610VA为800/kVA。表1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量kW需要系数功率因数1铸造车间动力2000.40.7照明70.81.02锻压车间动力2500.30.65照明80.71.07金工车间动
11、力3000.20.65照明100.81.06工具车间动力2600.350.6照明70.91.04电镀车间动力2500.50.8照明50.81.03热处理车间动力1500.60.8照明50.81.09装配车间动力1800.30.7照明60.81.010机修车问动力2000.30.65照明40.81.08锅炉车间动力500.70.8照明10.81.05仓库动力200.40.8照明10.81.0生活区照明4000.70.9第二章负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式(a)有功计算负荷(单位为KW)P初二KdPeKd为系数(b)无功计算负荷(单位为kvar)Q
12、30=Eotan9(C)视在计算负荷(单位为kvA)-30COS。(d)计算电流(单位为A)j_S3030一国UN为用电设备的额定电压(单位为KV)2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式有功计算负荷(单位为KW)P30=po.l式中k是所有设备组有功计算负荷为)之和,Qp无功计算负荷(单位为kvar)Qo=掩430lQJ是所有设备无功。30之和;KEq视在计算负荷(单位为kvA)计算电流(单位为A)I-SY)30扬“经过计算,得到各厂房和生活区的负荷计算表,如表2.1所示(额定电压取380V)各厂房和生活区的负荷计算表XX工厂负荷计算表编号名称类别设备容量Pe/kW系数KdCOStan计算负
13、荷P30kwQ30kvaS30kvaI30/A1铸造车间动力2000.701.028081.6照明71.000.000.0小计20781.61181802锻压车间动Jj2500.651.177587.7照明81.000.000.0小计25887.71191813热处理车间劫力1500.800.759067.5照明51.000.0040.0小计1559467.51161764电镀车间动力2500.800.7512593.8照明51.000.0040.0小计25512993.81592425仓库动力200.800.7586.0照明11.000.000.0小计216.011166工具车间幼。2600
14、.601.3391121.3照明71.000.000.0小计267121.31562367金工车间动力3000.651.176070.1照明101.000.0080.0小计3106870.1981488锅炉房动力500.800.753526.3照明11.000.000.0小计5126.344679装配车问动力1800.701.025455.1照明61.000.000.0小计18655.18112210机修车间动力2000.651.176070.1照明41.000.000.0小计20470.19414311生活区照明4000.900.48280135.6311473总计(38OV侧)动Jj186
15、01001.1815.1照明4540.76692.91059.01609.02.2无功功率补偿无功功率的人工补偿装置:主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点,因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.76。而供电部门要求该厂IOKV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9,暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:Qe=&(tan-tan)=800.88(tan(arcco
16、s0.76)-ta7n(arccos0.92)=344.38kvar参照图2,选PGJl型低压自动补偿评屏,并联电容器为BWO414-3型,采用其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)4台相结合,总共容量为84kvarx5=420kvar0补偿前后,变压器低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷go=(692.9-420)kvar=272.9kvar,视在功率I。=+2j=846.1kVA,计算电流-SO=-F3-=1285.5A3fJ功率因数提高为Np30CoSe=O.946。在无功补偿前,该变电所主变压器T的纸量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要;而采取无功补偿后,主变压器T的
17、容量选为1()()OkVA的就足够了。同时由于计算电流的减少,使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和IokV侧的负荷计算如表3所示。主屏1#方案6支路2#方案8支路CD图2.1PGJl型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表2无功补偿后工厂的计算负荷项目CGS(P计算负荷%wQMkVar530kVA130IA380V侧补偿前负荷380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷主变压器功率损耗S30S30IOKV侧负荷计算第三章变电所位置与型式的选择3.1 变电所位置的选择要求一、接近负荷中心;二、进出线方便;三、接近电源侧
18、;四、设备运输方便;五、不应设在有剧烈振动或高温的场所;六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时,不应设在污染源盛行风向的下风侧;七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方,当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时,应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定;九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。在同一配电室内单列布置高、低压配电装置时,当高压开关柜或低压配电屏顶面有裸露带电导体时,两者之间的净距不应小于2m;当高压开关柜和低压配电屏的顶面封闭外壳防护等级符
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