工厂供电-课程设计

工厂供电课程设计设计课题:XX机械厂降压变电所的电气设计姓名:李占奎学院:工学院专业:电气工程及其自动化班级:09级（3）班学号:09177054日期2012年5月7日—2012年5月21日指导教吴扬老师、龙凤兰老师师:1．设计任务书（1）设计题目ＸＸ机械厂降压变电所的电气设计（2）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，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。（3）设计依据1.工厂总平面图如图1.图1xx机械厂总平面图2.工厂负荷情况　本厂大多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为3300ｈ，日最大负荷持续时间为6ｈ。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表1所示。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3700.360.65照明6.30.851.06锻压车间动力3500.250.62照明7.20.781.07金工车间动力3900.280.61照明6.70.861.02工具车间动力3300.320.62照明5.70.881.04电镀车间动力2500.580.72照明7.50.871.09热处理车间动力1800.60.73照明6.20.881.03装配车间动力1700.370.65照明8.20.871.010机修车间动力1400.260.61照明1.50.91.08锅炉房动力600.80.74照明1.70.91.05仓库动力220.30.82照明1.80.881.0生活区照明4100.720.923.供电电源情况　按照工厂与当地供电部门签订的供用电合同规定，本厂可由附近一条10ＫＶ的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-120，导线为等边三角形排列，线距为1.5m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距本厂约5km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为300MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.6s。为满足工厂二级负荷的要求可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。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15km。4.气象资料本厂所在地区的年最高气温为35。C，年平均气温为26。C，年最低气温为-8。C，年最热月平均最高气温为35。C，年最热月平均气温为27。C，年最热月地下0.8km处平均温度为24。C。当地主导风向为东南风，年雷暴日数为15。5.地质水文资料本厂所在地区平均海拔600m,地层土质以粘土为主，地下水位为3m。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计为18元/kVA,动力电费为0.20元/KVh,照明（含家电）电费为元0.56/KVh。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，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～10KV为____元/KVA。（四）设计任务要求在规定时间内独立完成下列工作量:（5）设计时间2011年5月7日至2011年5月21日（两周）二．设计说明书1.前言：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（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，提编号名称负荷类别设备容量/kW需要系数COStan计算负荷/kW/kvar/kVA/A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。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。2.目录(1)负荷计算和无功功率补偿(2)变电所位置和型式的选择(3)变电所主变压器及主接线方案的选择(4)短路电流计算(5)变电所一次设备的选择与校验(6)变电所进出线及与邻近单位联络线的选择(7)变电所二次回路方案选择及继电保护整定(8)变电所的防雷保护与接地装置的设计(9)主接线示意图(10)附录参考文献（1）负荷计算和无功功率补偿1.负荷计算各厂房的负荷计算如2所示表2ＸＸ机械厂负荷计算1铸造车间动力3700.360.651.17133156——照明6.30.851.005.40——小计376.3—138.41562093173锻压车间动力3500.250.621.2787.5111——照明7.20.781.005.60——小计357.2—93.11111452207金工车间动力3900.280.611.3109142——照明6.70.861.005.80——小计396.7—114.814218327810工具车间动力3300.320.621.27105133——照明5.70.881.0050——小计335.7—1101331732634电镀车间动力2500.580.720.96145139——照明7.50.871.006.50——小计257.5—151.51392063132热处理车间动力1800.60.730.94108102——照明6.20.881.005.50——小计186.2—113.51021532329装配车间动力1700.370.651.1762.973.6——照明8.20.871.007.10——小计178.2—7073.61021556机修车间动力1400.260.611.336.447.3——照明1.50.91.001.40——小计141.5—37.847.360.591.98锅炉房动力600.80.740.914843.7——照明1.70.91.001.50——小计61.7—49.543.7661005仓库动力220.30.820.76.64.6——照明1.80.881.001.60——小计23.8—8.24.69.414.3生活区照明4100.720.920.43295127321488总计（380v侧）动力26721181.81079.2——照明52.8计入=0.8,=0.850.72945.4917.3131720012.无功功率补偿由表2-6可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.72.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂取0.91来计算380V侧所需无功功率补偿容量：QC=P30(tan1-tan2)=945.4[tan(arccos0.72)-tan(arccos0.91)]kvar=480kvar选PGJ1型低压自动补偿屏*,并联电容器为BWO.4-14-3型,采用方案1（主屏）一台与方案3（辅屏）5台相组合,总共容量84kvar×6=504kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表3所示。表3无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.72945.4917.313172001380V侧无功补偿容量-504380V侧补偿后负荷0.92945.4413.310321568主变压器功率损耗0.015=150.06=6210KV侧负荷计算0.90960.4475.3107261.9（2）变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的轴和轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，、、分别代表厂房1、2、3...10号的功率，设定（2.5，5.6）、（3.5，3.6）、（5.5，1.4）、（4.0，6.5）、（6.2，6.5）、（6.2，5.0）、（6.2，3.3）、（8.7，6.5）、（8.7，5.0）、（8.7，3.3）.而工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=++=。因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：得到负荷中心坐标P(5.32，4.55)。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房（工具车间）的东南角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在6号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。（三）变电所主变压器及主接线方案的选择1.变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，选择装设两台变压器，型号均采用S9型的，而容量根据公式和则有：选择，即选择两台S9-800/10配电变压器。工厂二级负荷所需要的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联借组均采用Yyn0。（四）短路电流的计算1，绘制计算电路　（如图2）2.确定短路计算基准值：3计算短路电路中个元件的电抗标幺值(1)电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=300MVA，故=100MVA/300MVA=0.33(2)架空线路查表得LGJ-120的线路电抗，而线路长5km，故(3)电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故=5.6=5.6式中，为变压器的额定容量（如图3）4.k-1点（10.5kV侧）的相关计算（1）总电抗标幺值=0.33+1.59=1.92（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他短路电流（4）三相短路容量5.k-2点（0.4kV侧）的相关计算（1）总电抗标幺值（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他短路电流（4）三相短路容量表4短路计算结果：短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-12.862.862.867.294.3252.08k-234.5334.5334.5363.5437.6421.19（五）变电所一次设备的选择校验1.(1).表510kv侧变压器线路上一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他参数---数据10kv46.2A2.86kA7.29kA---额定参数---电缆BLV-1000-3×2510kv98A------------高压隔离开关10kv200A---25.5kA---高压熔断器RN2-1010kv0.5A50kA---------电压互感器JDZJ-10---------------避雷器FS4-1010kv---------------1.(2)表6.10kv侧进线上设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他参数数据10kv92.4A5.72kA14.58kA额定参数高压隔离开关10kv200A---25.5kA高压少油断路器SN10-10I/63010KV6