工厂低压配电系统设计

工厂低压配电系统设计TYYGROUPsystemofficeroom【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-TYYUA162】酒泉职业技术学院毕业设计（论文）2014级专业题目：毕业时间：学生姓名：张宏泽指导教师：班级：2014年5月20日摘要：电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。关键词；变电所；变压器；工厂负荷；接线方案；防雷及接地保护目录前言现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得电能的，因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案必须符合国家标准中的有关规定，同时必须满足以下几项基本要求：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，运行费用低，并尽可能工节约电能和减少有色金属消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前和利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。本设计的主要内容包括：车间的负荷计算及无功补偿，确定车间变电所的所址和型式，车间变电所的主接线方案，短路电流计算，主要用电设备选择和校验，车间变电所整定继电保护和防雷保护及接地装置的设计等。工厂分布图1车间的负荷计算及无功补偿负荷计算的目的、意义及原则（1）供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。（2）计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。（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（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）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。（4）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。（5）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。、全厂负荷计算表及方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功功率：P30=Pe·Kd无功功率:Q30=P30·tgφ视在功率:S3O=P30/cosφ计算电流:I30=S30/√3Un工厂负荷情况工厂有8个厂房分别为冷加工车间，金属加工车间，变压器装配房，检修车间和4个工具车间。机床设备情况如下：表1-1设备代号设备名称单台容量（KW）功率因数Cosφ效率η1车床22车床43车床54铣床5铣床36铣床27插齿机8工具磨床9小冲床10磨床11磨床12冲床13钻床14变压器2各车间负荷情况表1-2车间编号拥有设备设备容量（KW）功率因数Cosφ需要系数Kd冷加工车间1,2,3号车床各2台。4,5,6号铣床各2台。插齿机1台照明5金属加工车间3号车床6台，13号钻床10台.工具+，,085磨床2台，10号磨床2台，11号磨床1台小冲床3台照明6变压器装配房14号变压器4个8照明2检修车间1505工具车间1504工具车间2554工具车间3403工具车间4353计算负荷、无功负荷、视在负荷的计算根据公式:有功功率：P30=Pe·Kd无功功率:Q30=P30·tanφ视在功率:S3O=P30/cosφ计算电流:I30=S30/√3Un表1-3车间负荷计算表（Un=380V）车间设备类别设备容量（KW）功率因数cosφ需要系数Kdtanφ计算负荷P30/kwQ30/kwS30/kvaI30/A冷加工车间动力照明5435金属加工车间动力6018照明6变压器装配房动力8435照明22检修车间动力150照明5工具车间1动力50159照明4工具车间2动力55照4明工具车间3动力4012照明3工具车间4动力35照明3总计动力照明32由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数是，而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时因数不应低于.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时因数应稍大于，暂取来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=[tan-tan]kvar=无功功率补偿装置：一般用并联电容器的方法来进行功率补偿。查表知选择型号3并联电容器3只取Qc=36kvar.补偿后无功功率ΣQ30－36＝=kvar补偿后视在功率S30=√2+2=变压器容量选择(kVA)200kVA变压器的功率损耗为：ΔPT=*=ΔQT=*=变电所高压侧的计算负荷为：P30（1）=+=Q30（1）=+=S30（1）=√(P30（1）)2+(Q30（1）)2=补偿后的功率因数：cosφ（1）=P30（1）/S30（1）=。这一功率因数满足要求。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表所示：表1-4项目cosφ计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380v侧补偿前负荷380v侧无功补偿容量-36380v侧补偿后负荷主变压器功率损耗==10kv侧负荷计算无功补偿的主要作用无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功补偿在电网中传输，相应减小了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。集中补偿与分散补偿相结合，以分撒补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降压相结合；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。无功补偿的主要作用具体体现在：①提高电压质量；②降低电能损耗；③提高发供电设备运行效率；④减少用户电费支出。2确定车间变电所的所址和形式变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定一、接近负荷中心；二、进出线方便；三、接近电源侧；四、设备运输方便；五、不应设在有剧烈振动或高温的场所；六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。1、装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。2、多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配电所、变电所应设置在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁。3、高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的配电所和变电所，当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁，并应按现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》有关规定，采取相应的防火措施。4、露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所：一、有腐蚀性气体的场所；二、挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁；三、附近有棉、粮及其他易燃、易爆物品集中的露天堆场；四、容易沉积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定，并应符合下列规定：一、负荷较大的车间和站房，宜设附设变电所或半露天变电所；二、负荷较大的多跨厂房，负荷中心在厂房的中部且环境许可时，宜设车间内变电所或组台式成套变电站；三、高层或大型民用建筑内，宜设室内变电所或组合式成套变电站；四、负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区，宜设独立变电所，有条件时也可设附设变电所或户外箱式变电站；五、环境允许的中小城镇居民区和工厂的生活区，当变压器容量在315KVA及以下时，宜设杆上式或高台式变电所。带可燃性油的高压配电装置,宜装设在单独的高压配电室内。当高压开关柜的数量为6台及以下时，可与低压配电屏设置在同一房间内。不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内。具有符合IP3X防护等级外壳的不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，当环境允许时，可相互靠近布置在车间内。。室内变电所的每台油量为100kg及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。在同一配电室内单列布置高、低压配电装置时，当高压开关柜或低压配电屏顶面有裸露带电导体时，两者之间的净距不应小于2m；当高压开关柜和低压配电屏的顶面封闭外壳防护等级符合IP2X级时，两者可靠近布置。有人值班的配电所，应设单独的值班室。当低压配电室兼作值班室时，低压配电室面积应适当增大。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通，值班室应有直接通向户外或通向走道的门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。设于二层的配电室应设搬运设备的通道、平台或孔洞。高（低）压配电室内，宜留有适当数量配电装置的备用位置。高压配电装置的柜顶为裸母线分段时，两段母线分段处宜装设绝缘隔板，其高度不应小于。由同一配电所供给一级负荷用电时,母线分段处应设防火隔板或有门洞的隔墙。供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟，当无法分开时，该电缆沟内的两路电缆应采用阻燃性电缆，且应分别敷设在电缆沟两侧的支架上。户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。配电所宜设辅助生产用房。变电所的形式（类型）（1）车间附设变电所（2）车间内变电所（3）露天（或半露天）变电所（4）独立变电所（5）杆上变电台（6）地下变电所（7）楼上变电所（8）成套变电所（9）移动式变电所工厂是10kv以下，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。在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，p1、p2、p3……pi分别代表厂房1、2、3……n号的功率，设定p1、p2……pi并设定p11为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：（2-1）（2-2）图2-1把各车间的坐标带入（2-1）（2-2），得到x=12，y=.由计算结果可知，工厂的负荷中心在金属加工车间厂房的东南角。考虑到周围环境和进出线方便，决定在金属加工车间厂房的东侧仅靠厂房建造工厂变电所，器型为附设式。图2-2装设高压配电所后工厂分布图3确定车间变电所主变压器型式，容量和台数及主结线方案主结