毕业设计：某钢铁厂车间供配电系统设计

1前言我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。为了使我国电力工业赶上世界电力技术的发展水平，丛21世纪一开始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、经济运行、电力系统的自动化调度与管理、电力通信、网络技术、继电保护等领域开展研究，尤其注意完善电力市场，研究电力市场的技术支持系统，促进我们的电力工业不断前进。工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配。我们知道,电能是现代工业生产的主要能源和动力，工业生产应用电能和实现电气化以后,能大大增加产量,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,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。但是,工厂的电能供应如果突然中断,则将对工业生产造成严重的后果,甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故；由此可见,搞好工厂供电工作对于工业生产的正常进行和实现工业现代化,具有十分重大的意义。工业企业生产所需电能，一般是由外部电力系统供给，经企业内各级变电所变电压后，分配到各用电设备。工业企业变电所是企业电力供应的纽约，所处地位十分重要，所以正确计算选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。进行企业电力负荷计算的目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号，规格以及供电网络所用导线型号等提供科学的依据。2目录前言………………………………………………………………………………1摘要………………………………………………………………………………3第1章机电修车间及负荷计算…………………………………………………41.1企业电力负荷的分级……………………………………………………41.2用电设备组计算负荷的确定……………………………………………51.3在本车间中采用的是需要系数法计算负荷……………………………8第2章选择和确定机电修车间低压供电系统…………………………………122.1变配电所的主接线方案…………………………………………………132.2选择和确定主接线………………………………………………………172.3供配电线路的接线及其结构……………………………………………17第3章导线、电缆及其选择……………………………………………………203.1导线和电缆选择的一般规定……………………………………………203.2车间线路的结构和敷设…………………………………………………223.3导线和电缆截面的选择计算……………………………………………233.4按发热条件选择机电修导线和电缆截面………………………………24第4章短路电流及其计算………………………………………………………354.1短路的原因………………………………………………………………354.2短路的后果………………………………………………………………354.3短路电流计算（采用标幺值法）………………………………………36第5章低压电器设备的选型……………………………………………………405.1按设备正常运行条件选择………………………………………………405.2电器设备的选择…………………………………………………………425.3根据上面计算数据可画出主接线图和车间平面布置图………………51附录一………………………………………………………………………………52附录二………………………………………………………………………………53后记………………………………………………………………………………54参考文献……………………………………………………………………………553摘要根据某钢铁厂取得的供电电源和该厂用电负荷的实际情况及机电修车间的负荷性质、负荷大小和负荷的分布情况，设计出变配电所的主接线设计方案，提出了采用低压联络线联络一台变压器的方案，解决了该车间负荷小但负荷可靠性要求高的问题。再通过短路电流的计算、选择合适的导线电缆、按正常条件选择低压设备。实现安全、可靠、优质、经济的供电系统为设计目的，完成对某钢铁车间供配电系统的设计。关键词负荷性质；主接线；短路计算；低压联络线4第1章机电修车间负荷及计算1.1企业电力负荷的分级1.1.1电力负荷的概念在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为负荷或电力（W或KW）。由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率，一般用电流表示的负荷，实际上是对应视在功率而言。目前供电部门所分配的负荷指标，主要是指小时平均的有功负荷指标，而不是视在功率和无功功率。电力负荷又称电力负载。它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。另一种是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。1.1.2电力负荷的分级按用户电力负荷的重要性及要求对其供电连续性和可靠性程度的不同，一般将电力负荷分三等级。（1）一级负荷重要的电力负荷。对该类负荷供电的中断，将招致人的生命危险、设备损坏、重要的产品报废，使生产过程长期紊乱，给国民经济带来重大损失或超成社会秩序混乱。属于这类负荷的有冶金、电炉炼钢企业、重要的国防工业和科研机构、医院手术室、铁路与交通的电力牵引和铁路铁路枢纽、行车信号与集中闭塞负荷等。对一级负荷一律应由两个独立电源供电。（2）二级负荷较重要的电力负荷供电的中断，将超成工农业大量减产、工矿交通运输停顿、生产率下降以及市人民正常生活和业务活动遭受重大影响等。一般大型工厂企业、科研院校等都属于二级负荷。（3）三级负荷不属于一、二级的其他电力负荷，如附属企业、附属车间和某些非生产性场所中不重要的电力负荷等。1.1.3各级电力负荷对供电电源的要求（1）一级负荷对供电电源的要求5要求应有两个供电电源，当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏。对一级负荷特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。常用的应急电源有：1）独产于正常电源的发电机组2）干电池3）蓄电池4）供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。（2）二级负荷对电源的要求要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台。（3）三级负荷对供电电源的要求由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对电源无特殊要求。1.2用电设备组计算负荷的确定1.2.1计算负荷的含义及其确定方法计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中的各元件的负荷值计算负荷是供电设计的基本依据。通常取半小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷）作为计算负荷。但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能，生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因而负荷计算也只能力求实际。电力负荷的确定，为选择变压器容量、电气主接线、电气设备以及供电网络接线和导线型号等提供依据。负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线的选择是否经济合理。若负荷确定得过大，将使电器和导线过大，造成投资增大和有色金属的浪费；若负荷确定得过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，加速电气设备的绝缘老化，降低设备的使用寿命，影响供电系统的安全性、可靠性。因而必须正确进行电力负荷的计算。其计算方法有：需要系数法、二项式系数法、单耗法6（1）需要系数法确定计算负荷需要系数法是将电力设备的额定容量加起来，再乘以需要系数，就得到计算负荷。由于需要系数法的需要系数值是根据设备台数较多、容量差别不是很大的一般情况来确定的，未考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对计算机负荷的影响，因此此法较适用于设备台数较多的车间及全厂范围额的计算负荷的确定。需要系数法的基本公式为：①有功计算负荷：NxPKP.30（1）式中：xK：称为需要系数；NP：为该组内各设备额定功率之和，即NP=NP；30P：为有功功率负荷；其中：WLLxKKK..K：设备组的同时使用系数（即最大负荷时运行设备的容量与设备组总额定容量之比）；LK：设备组的平均加权负荷系数（表示设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量的比值）；：设备组的平均加权效率；WL：配电线路的平均效率。②无功计算负荷：tan.3030PQ（2）tan：用电设备组的功率因数角的正切值；③视在计算负荷：7cos3023023030PQPS（3）cos：用电设备组的平均功率因数；④计算电流：NUSI33030（4）UN：用电设备组的额定电压；注意：需要系数值是按设备较多的情况来确定的，对单台设备，xK=1；即NPP30；但对于电动机，它本身损耗较大，因此当只有一台时，NPP30。（2）二项式系数法二项式系数法是将总容量和最大容量之和分别乘以不同的系数后相加。二项式系数法较需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低干线和分支线的计算负荷。①有功计算负荷：xNcPbPP30（5）NbP：表示用电设备组的平均负荷。xcP：表示用电设备组中的x台容量组大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中xP为x台容量最大的设备之和；b、c：二项式系数，其数值随用电设备组的类别和台数而定；②无功计算负荷：tan.3030PQ（6）③视在计算负荷：8cos3023023030PQPS（7）④计算电流：NUSI33030（8）（3）单耗法单耗法是用单位耗电量乘以产品总量或者用单位总电量除该类产品负荷的最大负荷利用小时数单耗法的基本计算公式:OPPS或maxWPT1.3在本车间中采用的是需要系数法计算负荷其中数字编号是指提供的设备序号。图1导线的分组（1）支线负荷计算：（作用为后面选择导线、设备提供数据）①1号支线负荷计算：∵支线上是单台设备，K=1，LK=1，而且供电支线较短，故WL=1；已知：cos=0.8，tg=0.75，=0.85，30NPkW∴NPP130=30/0.85=35.3kWtan.130130PQ=35.3*0.75=26.5kvar91.44cos13021302130130PQPSkV·A6738.0*31.443130130NUSIA②同理可得其余支线负荷：如表1所示表1机电修车间支线负荷计算表用电设备名称支线条数设备容量NP（kW）需要系数xKcostg计算负荷30P(kW)30Q(kvar)30S(kV·A)30I(A)143010.800.750.8535.326.544.167.0287.510.850.700.858.86.210.816.4321010.800.750.8511.88.914.822.5421010.800.750.8511.88.914.822.5528010.800.750.8594.170.6117.6178.7注：同设备名称的支线负荷相同，即条数就表示有几条同样的支线负荷。（2）干线的负荷计算：（作用为后面选择导线提供数据）①对A干线的负荷计算：已知cos=0.8，tg=0.75，xK=0.4，30NPkW∴xAKP30*NP=0.4*（30+30+30+30）=48kWtan.3030AAPQ=48*0.75=36kvar60cos3023023030AAAAPQPSkV·A10AUSINAA2.9138.0*36033030②同理可得其余干线负荷，见表2表2机电修车间干线负荷计算表用电设备组名称条数设备容量NP（kW）需要系数xKcostg计算负荷30P(kW)30Q(kvar）30S(kV·A)30I(A)A11200.40.800.7548.036.060.091.2B1450.30.820.7013.59.516.525.1C1550.3和0.20.8