车间电气设计

河南机电高等专科学校毕业设计/论文1绪论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，不应发生人生事故和设备事故。2可靠。应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。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，并尽可能节约电能和减少有色金属消耗。此外，在供电工作中，应合理处理局部与全局、当前与长远的关系，既要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。本次设计为通用变电所供配电系统的电气设计，分为设计说明书、设计图纸二部分。本次设计是在学习了相关的专业课程（如：《电气设备及运行维护》、《电力系统分析》、《电力系统继电保护原理》等）的基础上，并且对各类供配电系统有所了解之后开始设计的。本次设计是为了我们在走上工作岗位前对电气工程设计有些细致的了解，并且掌握一定的工程设计方法而进行的。本次设计根据本通用机器厂所能取得的电源及本厂用电负荷的情况，并考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、经济合理的要求，根据计算负荷，确定变电所主变压器的容量、类型，根据短路电流，选择变电所接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置。由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。河南机电高等专科学校毕业设计/论文2第1章变电所与供配电系统总述1.1变电所概述变电所是联结电力系统的中间环节，用于汇集电源、升降电压和分配电力，通常由高低压配电装置、主变压器、主控制室和相应的设施以及辅助生产建筑物等组成。根据其在系统中的位置、性质、作用及控制方式等，可分为升压变电所、降压变电所、枢纽变电所、地区变电所、终端变电所。1.2供配电系统概述供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，是电力系统中110kv及以下电压等级，对某地区或某工业企业进行电能供应和分配的系统。1.2．1供配电系统设计的主要内容供配电系统的设计为电力系统的发展提出实施方案；为用户供配电系统制定出具体方案。设计中一定要贯彻国家的各项方针政策，遵照有关的技术设计规范，从整体出发，深入论证电源及负荷的布局的合理性，提出网络设计方案，并论证其安全可靠性与经济性。对供配电系统进行必要的计算外，还要注意近期规划与远期规划的关系，考虑其同发电、输电、变电工程的协调，为电力系统继电保护、安全自动配置以及下一级电压系统的设计创造条件。供配电系统设计的主要内容有：一、负荷计算与主变选择；二、变电所位置的确定；三、电气主接线的选择；四、拟定供配电系统；五、短路电流计算；六、线路及设备的选择计算；七、继电保护装置的设计与整定；八、防雷与接地设计；九、变电所设备布置；十、提交设计说明书与图纸；河南机电高等专科学校毕业设计/论文31.2．2供配电系统设计必须遵循的一般原则系统初步设计中需取得如下原始资料：一、需向电力部门提供的资料包括：供电区域的总平面图；供电区域逐年及年终规模的最大负荷、年耗电量、功率因数值及用户投产日期；用户主变电所数量、容量、位置及进出线方向的初步意见；各负荷性质，对供电可靠性的具体要求；大型同步电动机、电弧炉及整流装置等的特殊要求；用户总变电所系统图和标有电源进线方向的总变电所位置平面图；供电地区的气象及地质资料，如最大风速、最高及最低温度、土壤允许承载力及电阻系数等。二、需向电力部门取得的资料包括：向用户供电的区域变电所或发电厂的近期和远期的单项系统图；向用户供电的线路规格、电压、距离、回路数及进入用户的线路走向；用户总变电所受电端的电力系统最小运行方式或最大运行方式的短路数据；电力部门对继电保护的要求，包括电源供电端的继电保护方式及时限配合关系；区域变电所或发电厂与用户之间的地理图；电力部门对用户功率因数及高次谐波限制的要求；计量要求及电费的收取办法；对通信和调度的要求及管理分工意见等；1.2.3供配电系统设计规范要点供配电系统设计应贯彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理。供配电系统设计，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，合理确定供电方案。设计应根据工程特点，规模和发展规划做远近期结合，以近期为主。设计中应选用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气产品。河南机电高等专科学校毕业设计/论文4第2章负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。2.1.1金工车间负荷计算2.1.1.1金属切削机床组查《工厂供电》附录表中“大批量生产的金属冷加工机床电动机”项可得：需要系数dK=0.18～0.25（取0.25），cos=0.5，tan=1.73计算结果如下表表2-1金属切削机床组负荷计算金属切削机床组设备容量kW有功计算负荷kW无功计算负荷kvar负荷计算653.525163.38282.652.1.1.2桥式起重机查《工厂供电》附录表中“锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车”项可得：需要系数dK=0.1～0.15（取0.15），cos=0.5，tan=1.73计算结果如下表表2-2桥式起重机负荷计算桥式起重机设备容量kW有功计算负荷kW无功计算负荷kvar负荷计算82.212.3321.332.1.1.3金工车间照明查《工厂供电》附录表中“生产厂房及办公室、阅览室、实验照明”项可得：需要系数dK=0.8～1（取1），cos=1.0，tan=0计算结果如下表表2-3金工车间负荷计算河南机电高等专科学校毕业设计/论文5金工车间设备容量kW有功计算负荷kW无功计算负荷kvar负荷计算17.2817.2802.1.2全厂总负荷（取有功同时系数pK=0.95，无功同时系数qK=0.97）计算结果如下表表2-4全厂负荷计算全厂负荷计算有功计算负荷kW无功计算负荷kvar功率因数392.34522.810.6变压器损耗（7SL型）:kWPT81.965.653015.0var22.3965.65306.0kQT表2-5变压器高压侧负荷计算变压器高压侧有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷功率因数负荷计算402.15kW562.03kvar691.09kVA0.582.2无功功率补偿2.2.1无功补偿的意义电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网的安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量都是非常重要的。统计用户消耗的无功功率是它的有功功率的50%—100%，同时电力系统本身消耗的无功功率也很大。在变压器内和高压输电线路上消耗的无功功率可以达到25%—75%。无功功率的不足，将造成电压的下降，电能的损耗加大，电力系统的稳定和破坏等。所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡。系统的无功电源不能仅靠发电机供给，否则将影响有功功率的传输或使损耗加大。无功补偿是电力系统运行的基本需求，为了实现电力系统运行中的无功平衡，必须对各种电力负荷生产的无功进行补偿，无功补偿的方法有调相机补偿、电容器组补偿等多种，其中最为有效和易于实施的是电容器无功功率补偿。2.2.2无功补偿的作用无功功率补偿装置的主要作用是：提高负载和系统的功率因数、减少设备的功率损耗、稳定电压、提高供电质量；在长距离输电线路中，提高系统输电稳定性和输电能力、平衡三相负载的有功和无功功率等。所以系统的无功补偿可以采用分散补偿的方式。因为电力系统的无功负荷主要是感性功率，所以具体无功补偿就是在高压电网的低压侧加并联电容器，利用阶梯式调节的容性无功补偿感性河南机电高等专科学校毕业设计/论文6无功。对于本通用机器厂，由于要求工厂（变压器高压侧）的功率因数不得低于0.9，而目前只有0.58，因此需进行无功功率的补偿。在低压母线装设电容屏，考虑到变压器的无功功率补偿远大于有功功率损耗。一般△TQ=（4～5）△TP，因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9.这里取cos=0.92。而补偿前低压侧的功率因数只有0.6，因此可得低压电容屏的容量：var76.355kQC，取var360kQC补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：kVAS78.424)2(30主变压器损耗:kWPT37.678.424015.0var51.2578.42406.0kQT表2-6变压器高压侧负荷计算变压器高压侧有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷功率因数负荷计算398.71kW188.32kVAr440.95kVA0.904因功率因数cos=0.904，故功率因数满足要求。全厂变电所负荷计算如下表，计算过程详见附录表2-6全厂变电所负荷计算设备名称台数ePdKcostan30P30Q30S金工冷加工机床起重机车间照明1173654.5382.217.280.250.1510.50.511.731.730163.6312.3317.28283.0821.330小计120193.24304.41冷作车间装配车间仓库户外照明100802020110902015小计220235变电所低压负荷pK=0.95，qK=0.97392.6523.22654.13河南机电高等专科学校毕业设计/论文7第3章变电所主变选择及主接线型式3.1变压器型式的选择主要包含的内容有：相数、电压组合、容量组合、绕组结构（即阻抗选择，是升压变还是降压变）、冷却方式、调压方式、绕组的材料（铜还是铝绕组）、全绝缘还是半绝缘、连接组别、主变中性点接地的方式等。本变压器主要考虑相数、绕组数及连接组别、冷却方式。3.1.1相数选择本站变压器低压侧电压为400V，为满足低压侧负荷的要求及满足负荷平衡，本站变压器选用三相。3.1.2绕组数和绕组连接方式选择本变电所是为了满足通用机器厂的负荷要求，有两个电压等级，因此选用双绕组变压器。本变电所主变采用的绕组连接方式为：Y/Y0。3.1.3主变压器的冷却方式变压器的冷却方式分为：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。考虑本变电所变压器容量不是很大，且兼顾经济性，因此选用自然风冷。3.2主变容量选择依据参考《电力工程电气设计手册》中的规程:（1）主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其河南机电高等专科学校毕业设计/论文8余主变压器应能保证全部负荷的60％。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。（主要考虑备用品，备件及维修方便）根据kVAS78.424)2(30，并适当考虑今后的发展的要求，选用7SL—630kVA的变压器，因负荷等级都是Ⅲ级，故采用一台变压器。3.3变电所主接线变电所主接线是电气部分的主体，由其把变压器、断路器等各种电气设备通过母线、导线有机联接起来，并配置避雷器、互感器等保护、测量电器，构成变电所汇集和分配电能的一个系统。根据变电所在电力系统中的地位、负荷性质、进出线数、设备特点、周围环境及规划容量等条件，综合考虑供电可靠、运行灵活、操作方便、投资节约和便于过渡等要求。3.3.1电气主接线的基本要求（1）保证必要的供电可靠性和电能质量。（2）具有一定的灵活性与方便性。（3）具有经济性。（4）具有发展和扩建的可能性。3.3.2主接线的型式因本通用机器厂负荷等级为Ⅲ级，负荷容量也很小，故高压10KV的电源进线通过电缆引入，经高压断路器和高压隔离开关引入到单母线上，再经高压隔离开关接到变压器的高压侧。河南机电高等专科学校毕业设计/论文9第4章金工车间的供配电系统设计4.1金工车间的供配电系统的选择本次设计对两种配电系统方案