某钢管加工厂变电所供配电设计

河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书1河南科技大学课程设计说明书课程名称电力工程基础题目某钢管加工厂变电所供配电设计学院车辆与动力工程学院班级农电092班学生姓名周祥指导教师邓桂阳日期2013年3月14日摘要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；电能在工业生产中的重河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书2要性，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。因此，所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计等方面进行设计分析，把最好的供配电设计应用到现实生产中来，为经济的发展做出最好的服务。关键词：配电所电力负荷功率补偿短路电流电力工程课程设计任务书班级：农电092姓名：周祥学号：09103010235设计题目：XXX钢管加工厂变电所供配电设计一、设计目的河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书3熟悉电力设计的相关规程、规定，树立可靠供电的观点，了解电力系统，电网设计的基本方法和基本内容，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的课程内容，学习撰写工程设计说明书，对变电所区域设计有初步的认识。二、设计要求（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，需求预测说明。（2）通过课题设计，掌握电力系统设计的方法和设计步骤。（3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。（4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。三、设计任务（一）设计内容1．总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计：选主变压器及高压开关等设备，确定最优方案。（3）短路电流计算：计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）主要电气设备选择：主要电气设备选择及校验。选用型号、数量、汇成设备一览表。（5）主要设备继电保护设计：元件的保护方式选择和整定计算。（6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。（7）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。2．车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。3．厂区配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。（二）设计任务1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择（要求列表）；2．电气主接线图。四、设计时间安排查找相关资料（1天）、总降压变电站设计（3天）、车间变电所设计（2天）、厂区配电系统设计（1天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。五、主要参考文献[1]电力工程基础[2]工厂供电[3]继电保护.[4]电力系统分析[5]电气工程设计手册等资料指导教师签字：年月日一．工厂负荷统计及电源情况1.负荷情况：本厂主要承担钢管加工生产。全厂各车间负荷计算表如下：序号用电单位名称设备容量(kW)Kdcostan计算负荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kV·A)河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书41UOE车间95000.280.80.752JCOE车间66030.280.80.753ERW车间54640.50.80.754新防腐车间38500.550.80.755弯管车间16920.60.80.756华龙防腐25800.550.80.757RBE车间17500.350.80.752.电源情况如图所示，工厂电源从电业部门某110/35kV变压所A，用35kV双回架空线引入本厂，该变电所A距厂东侧5公里。变电所A距无穷大系统50km，采用LGJ-185双回线连接。S待设计变电所5km2×SFPL-8000/11014%dukSLGJ-18550km几何均距3.5m变电所A35kV图1供电系统3.电业部门对本厂提出的技术要求（1）区域变电所35kV配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂“总降”不应大于1.5秒。（2）在总降压变电所35KV侧进行计量。（3）本厂的功率因数值应在0.9以上。4.供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～10kV为800元/kVA。二．本厂负荷性质：本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为5500小时，属于二级负荷。三．本厂的自然条件1．气象条件（1）最热月平均最高温度为30oC；（2）土壤中0.7～1米深处一年中最热月平均温度为20oC；（3）年雷暴日为31天；（4）土壤冻结深度为1.10米；（5）夏季主导风向为南风。2．地质及水文条件根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，地层以砂质粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.8～5.3米。地耐压力为20吨/平方米。第一章绪论工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，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河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书5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。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。第二章负荷计算及功率补偿§2．1负荷计算的内容和目的（1）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。在配电设河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书6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。（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。（3）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。§2.2负荷计算的方法本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功计算负荷（kW）edPKP30无功计算负荷（kvar）tan3030PQ视在负荷计算（kV·A）cos3030PS得各项数据列表如下（下表数据均为35kV侧）：表2-1全场各车间负荷计算统计资料序号用电单位名称设备容量(kW)Kdcostan计算负荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kV·A)1UOE车间95000.280.80.752660199533252JCOE车间66030.280.80.751848.841386.632311.053ERW车间54640.50.80.752732204934154新防腐车间38500.550.80.752117.51588.132646.885弯管车间16920.60.80.751015.2761.41269河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书76华龙防腐25800.550.80.7514191064.251773.757RBE车间17500.350.80.75612.5459.38765.63总计12405.049303.7915506.31§2.3全厂负荷计算由于工厂厂区范围不大，高压配电线路上的功率损耗可忽略不计，因此表2-1所示的车间变压器高压侧的计算负荷可认为就是总降压变电所出现上的计算负荷。取K∑p=0.92;K∑q=0.95，则总降压变电所低压母线上的计算负荷为P30=K∑p*∑P30=0.92×12405.04=11412.64kWQ30=K∑q*∑Q30=0.95×9303.79=8838.6kvar23023030QPS≈14435KV·Acosφ=P30/S30=11412.64/14435≈0.79从设计任务书的要求可知，工厂35kV高压侧进线在最大负荷时，其功率因素不应小于0.9，而由上面计算可知cosφ=0.790.9。考虑到变压器的无功功率损耗，远远大于有功功率损耗，为使工厂的功率因数提高到0.9，需在总降压变电所低压侧10KV母线上装设并联电容器进行补偿，取低压侧补偿后的功率因数为0.92，则需装设的电容器补偿容量为：)21(30tgtgPQc=11412.64×（tanarccos0.79－tanarccos0.92）=3985kvar取BWF10.5-100-1W型的电容器，所需电容器个数为：n=Qc/qc=3985/1000=39.85取3的倍数，n=42，则实际补偿容量为Qc=100×42=4200kvar无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：2223030)2(30)42006.8838(64.11412)('QcQPS=12319KV·A变压器的功率损耗为：（估算PT（0.01-0.02）,QT（0.05-0.08））△PT=0.01S30′=0.01*12319=123.19kw河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书8△QT=0.05S30′=0.05*12319=613.95kvar变电所高压侧计算负荷为：P30′=11412.64+123.19=11535.83kwQ30′=(8838.6-4200)+613.95=5252.55Kvar36.1267555.525283.11535'''2223023030QPSKV·A无功率补偿后，工厂的功率因数为：cosφ′=P30′/S30′=11535.83/12675.36=0.91≥0.9因此，符合本设计的要求。第三章主变压器及主接线方案的选择§3.1主变压器台数选择主变压器的选择主要根据负荷计算表。主变压器台数选择的要求：1、选择一台：供电计算负荷不大于1250KVA的三级负荷变电所；变电所另河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书9有低压联络线，或有其它备用电源，而总计算负荷不大于1250KVA的含有部分一、二级负荷的变电所。2、选择两台：供含有大量一、二级负荷的变电所；总计算负荷大于1250KVA的三级负荷变电所；季节性负荷变化较大，从技术经济上考虑运行有利的三级负荷变电所。本厂的负荷性质属于二级负荷，可靠性要求较高，所以主变压器应选择两台，其中一台备用。当一台故障时，另一台可以马上投入运行以保证此加工厂全厂的供电需求。§3.2变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：1