机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计

电力工程课程设计课题名称：某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计姓名：罗佳佳学号：P092013869专业班级：09级电气工程及其自动化2班学院：电气工程学院指导教师：马安仁摘要本设计是机械厂机加工车间的低压配电系统及车间变电所供电系统。本文首先进行了负荷计算，根据功率因数的要求在低压母线侧进行无功补偿，进而确定对主变器容量、台数，从经济和可靠性出发确定主接线方案。其次，通过短路电流计算出最大运行方式和最小运行方式下的短路电流，确定导线型号及各种电气设备。最后根据本厂对继电保护要求，确定相关的保护方案和二次回路方案。本设计采用需用系数法进行负荷计算，无功功率补偿采用低压侧电容并联补偿方法，这种方法能补偿低压侧以前的无功功率、经济效益比较好。根据机械加工车间用电特点和需求，主接线方案采用了高压侧无母线、低压侧单母线分段的主接线方案。根据干式变压器与油浸变压器在经济和安装条件对比，选择两台SC9-500/10系列干式变压器。在仔细研究各负荷的实际数据，并严格按照国家规定，依照以上设计步骤设计本供电系统设计方案，以到达提高生产效益的目的。关键词：低压配电系统；负荷计算；主接线；变电所；短路计算AbstractThisdesignisthefactorymachiningworkshopoflowvoltagedistributionsystemandworkshopsubstationpowersupplysystem.Thispaperconductedaloadcalculation,accordingtotherequirementsofpowerfactorinthelow-pressuresideofthebusreactivepowercompensation,andtodeterminethecapacityofthetransformerdevice,thenumberofunits,startingfromtheeconomicandreliabilitytodeterminethemainterminalprogram.Secondly,calculatethemaximumshortcircuitcurrentoperationmodeandminimumoperatingmodeoftheshortcircuitcurrenttodeterminethewiretypeandvarietyofelectricalequipment.Finally,accordingtothefactoryonprotectionrequirements,identifyrelevantprogramsandsecondarycircuitprotectionprogram.Thisdesignusestheneedcoefficientmethodfortheloadcalculation,reactivepowercompensationcapacitorinparallelwithlow-pressuresideofthecompensationmethod,thismethodcancompensateforlow-voltagesideofthepreviousreactivepower,economicefficiencyisbetter.Accordingtomachineshopcharacteristicsandneedsofelectricity,themainconnectionschemesusingnon-bushighside,lowsideofthesingle-bussectionoftheMainWiring.Accordingtodry-typetransformersandoilimmersedtransformersandinstallationconditionsintheeconomycomparedtoselecttwoSC9-500/10seriesofdry-typetransformers.Onlythencarefullystudiesthefactorytheactualdata,strictlystipulatedaccordingtothecountry,andonlythenmaydesignaneconomyreliablepowersupplysystemthroughtheabovedesignprocedure,thusarrivestheenhancementproductionbenefitthegoal.Keywords:LowVoltageDistributionSystem;LoadCalculation;MainConnection;Substation;Shortcircuitcalculation目录1绪论11.1设计背景、目的及意义11.2设计内容11.3设计原则12负荷计算及无功补偿22.1负荷计算22.1.1负荷计算的方法及其适用范围22.1.2需用系数法22.1.3负荷确定42.2无功功率补偿52.2.1无功功率补偿概念52.2.2无功补偿提高功率因数的意义52.3无功补偿容量计算62.3.1无功功率补偿方式选择62.3.2无功补偿容量的确定82.3.3补偿容量计算93变电所主接线方案设计及变压器选择103.1变电所主变压器台数与容量选择103.1.1选择主变压器台数时应考虑下列原则103.1.2主变压器的确定113.2总配变电所的主接线方案比较选择124短路电流的计算及一次设备的选择原则144.1短路计算144.1.1短路电流计算目的144.1.2采用三相短路电流计算为标准的原因144.1.3短路电流计算的方法步骤144.1.4短路电流计算154.2一次设备选择164.2.1概述164.2.2一次设备的选择原则164.2.3按短路情况校验电器的稳定性164.2.4一次设备选择与校验185车间变电所高低压进出线选择225.1高压进线选择225.2低压出线选择236车间配电线路设计256.1车间配电线路结线方案256.2动力配电箱的选择256.3刀开关的选择266.4配电线路敷设方式267二次回路方案的选择及继电保护整定267.1概述267.2继电保护277.2.1继电保护的要求277.2.2过电流保护277.2.3电流速断保护287.3变压器保护287.3.1概述287.3.2车间变电所的各分厂变压器保护287.3.3降压变电所变压器保护297.4继电保护的选择与整定297.4.1继电保护的种类297.4.2反时限过电流保护298防雷与接地328.1概述328.2防雷与接地328.2.1防雷装置328.2.2架空线路的防雷保护328.2.3车间变电所的防雷保护和接地装置的设计338.2.4电力系统的接地338.2.5配电所公共接地装置的设计349车间照明设计359.1光源分类359.2车间及各变电所光源的合理选择3510结论39谢辞40参考文献41附录一一车间负荷详细计算42附录二短路电流计算46附录三机加工一车间各配电线路的详细选择过程49附录四主接线52附录五一车间低压配电系统图52附录六一车间电气设备配电布置图52附录七一车间照明配电图52附录八变电所平面图、剖面图52某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计11绪论1.1设计背景、目的及意义在工厂里，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，如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。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设具有十分重要的战略意义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。根据该工厂的规模、负荷情况、供电条件、技术要求、自然条件，设计其总配变电所及配电系统。1.2设计内容根据任务书的要求，本设计主要有以下内容：（1）车间的负荷计算及无功功率补偿；（2）总配电所位置和型式的选择；（3）变电所主变压器台数和容量、类型的选择；（4）变电所主结线方案的设计；（5）短路电流的计算，并进行一次设备的选择与校验；（6）选择车间变电所高低压进出线；（7）选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护；（8）车间防雷保护和接地装置的设计；（9）确定车间低压配电系统布线方案；（10）选择低压配电系统导线及控制保护设备。1.3设计原则按照国家标准《工业与民用供配电系统设计规范》、《10KV及以下变电所设计规范》及《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计2（1）必须遵循有关国家标准，认真执行国家的技术经济政策，并应作到保障人身和设备安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和合理。（2）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期和远期发展的关系，作到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案，满足供电要求。（4）应注意执行节约能源、节约有色金属和“以铝代铜”等技术政策。2负荷计算及无功补偿2.1负荷计算2.1.1负荷计算的方法及其适用范围电力负荷计算方法包括:利用系数法、需要系数法、二项式系数法。我国一般使用需要系数法和二项式系数法，如表2.1负荷计算方法及适用范围。表2.1负荷计算的方法及其适用范围序号计算方法适用范围①需求系数法当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用②二项式法当用电设备台数较少、有的设备相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时，宜于采用所以本设计中用需要系数法计算机加工车间的负荷。2.1.2需用系数法用电设备组的计算负荷，是指用电设备级从供电系统中取用的半小时最大负荷30P,设用电设备组的设备容量为eP，它指用电设备组所有设备(不含备用设备)的额定容量之和。由于用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不可能都同时满负荷，同时设备本身存在有功率损耗，因此，用电设备组的有功计算负荷应为：leELPKKP30其中，K∑为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；LK为设备的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比：e为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比；L为配电线的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计3端功率与首端功率之比。令dLeLKKK/，Kd称为需要系数（1）单组设备计算负荷当分组后同一组中设备台数3台时，计算负荷应考虑其需要系数，即：niMdPKP13023023030QPStan3030PQNUSI33030式中MP——总设备功率，单位kWKd——需用系数30P——计算有功功率，单位为kW30Q——计算无功功率，单位kvar30S——计算视在功率，单位kVAtanφ——功率因数角的正切值NU——电气设备额定电压，单位kV30I——计算电流，单位A当每组电气设备台数3时，考虑其同时使用率非常高，将需用系数取为1，其余计算与上式公式相同（2）多组设备的计算负荷当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不可能同时出现，以一个同时系数来表达这种不同