[工学]工厂供电设计报告 冶金机械全厂总降压变电所的电气设计

摘要某冶金厂全厂总降压变电所的电气设计是对工厂供电具有针对性的设计，设计对工厂供电方式、主要设备的选择、保护装置的配置进行了详细的叙述，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验，主要设备继电保护设计，配电装置设计等。在供电设计中某些重要工程项目存在几种方案，因此有必要进行经济比较，最后确定合理方案。一般需要比较的工程项目有电源系统方案，变电所位置方案，变压器容量及台数方案，变电站主结线及布置方案，电压等级及厂区供电系统方案，车间供电方案等。本设计通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对电压的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所需电容器的大小，选择工厂高低压配电系统及其一次设备，以及工厂电力线路；通过对短路电流，短路容量的相关计算，对所选设备及线路进行校验保护。同时，按照国家的一些技术标准设计工厂供电系统的继电保护，二次回路保护。关键词配电系统，负荷计算，短路计算，主接线，继电保护目录摘要I第1章绪论111课程设计的目的与任务112设计依据113负荷情况、条件及设计步骤2第2章负荷计算421负荷计算4211负荷计算的目的4212负荷计算的基本公式4213负荷计算5214负荷计算基本公式5第3章变压器的选择1231变压器选择原则1232变压器台数、容量及类型选择1333供电系统中的功率损耗13第4章改善功率因素装置设计1441无功功率补偿14411提高功率因数的意义15412提高功率因数的方法15413电力电容器的安装方式15414电容器补偿量的计算15415全厂计算负荷16第5章高、低压电网的导线型号及截面的选择16511高低压导线选择原则16512高压侧导线截面选择17513低压侧导线截面选择17第6章变电所主接线方案的设计1961总变电所的主接线设计的原则和意义1962电气主接线的基本方式2063本设计的主接线的基本方式2064一次接线系统图21第7章短路电流计算2271短路电流计算的意义和方法2272短路计算22721绘制短路电流计算示意图22722短路电流及容量的计算23723短路计算表26第8章变电所一次设备的选择与校验2681按正常工作条件选择26811按工作电压选择26812按工作电流选择27813按断流能力选择2782按短路条件校验2783开关设备的校验选择29831断路器的选择和校验29832隔离开关的选择与校验298333熔断器的选择30第9章继电保护整定及二次保护3191总变电所的继电保护装置31911对继电保护装置的基本要求3192继电保护的灵敏系数3293电力变压器保护装置的配置要求3294变压器过电流保护的整定计算33941过电流保护动作电流的整定计算33942过电流保护动作时间的整定计算33943过电流保护灵敏系数的校验3495变压器电流速断保护的整定计算34951电流速断保护动作电流的整定计算34952电流速断保护灵敏系数的校验3496变压器过负载保护的整定计算35961过负荷保护动作电流的整定计算35962过负荷保护动作时间得整定计算3597高压进线线路的过电流保护整定计算35971过电流保护动作电流的整定计算35972过电流保护动作时间36973过电流保护灵敏系数的校验36第10章心得体会37参考文献38附录39第1章绪论11课程设计的目的与任务工厂供电是自动化专业的专业课，具有很强的实践性和工程背景，工厂供电课程设计的目的在于培养学生综合运用供电系统与电气控制的知识和理论分析和解决供电系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。本次设计任务是某冶金机械厂全厂总降压变电所的电气设计。12设计依据1设计总平面布置图如下图所示X机械厂总平面图比例120公共电源进线邻厂大街厂门后厂门厂区宿舍区的负荷中心工厂宿舍区桥河流北大街2全厂各车间负荷计算如下表所示厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/KW需要系数功率因数动力5210202030600701仓库照明34070910动力20240203040650702铸造车间照明712070910动力20240202030600653锻压车间照明712070910动力20240202030600654金工车间照明712070910动力20240202030600655工具车间照明712070910动力15230204060700806电镀车间照明712070910动力10220204060700807热处理车间照明712070910动力10220203040650758装配车间照明712070910动力10220202030600709机修车间照明47070910动力102202040606007010锅炉房照明34070910宿舍区照明2024020608103供用电协议按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ185,导线为等边三角形排列，线距为12米；电力系统馈电变电站距本厂6KM,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为15秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。13负荷情况、条件及设计步骤（1）负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800H，日最大负荷持续时间8H。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。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。（2）自然条件气象条件（1）最热月平均最高气温为315；C（2）年最高气温为40；C（3）土壤中08米深处一年中最热月平均温度为287；C（4）年雷暴日为313天；（5）土壤冻结深度为11米；（6）夏季主导风向为东风。地质及水文条件本厂所在地区平均海拔130M，地层以沙粘土为主，地下水位为3M。（3）设计步骤及要求全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数，列出负荷计算表、显示计算结果。变压器的台数、容量及类型根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号及全厂供电平面图。选择高低压导线型号及截面为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择。改善功率因数装置设计按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，高压侧最大负荷时功率因数不应低于09，低压侧不应低于085。然后进行电容补偿。变电所主接线方案的设计根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。变电所一次设备的选择与校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和动稳定检验，并列表表示。继电保护装置的设计（选做）；变电所防雷装置设计（选做）第2章负荷计算21负荷计算211负荷计算的意义与方法计算负荷也称需要负荷或最大负荷，目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。负荷计算的内容包括L求尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失，选熔断器、低压断路器，整定保护装置等。2求平均负荷，用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。负荷计算的方法常用的负荷计算方法有需要系数法、二项式法、利用系数法、ABC法、单位产品耗电量法和面积功率法等。在实际工程配电设计中，广泛采用系数法，因其计算方便，多采用方案估算，初步设计和全厂大型车间变电所的施工设计。在本设计中我采用的是需要系数法来确定计算负荷。需要系数法是把设备功率乘以需用系数（；），直接求出计算负荷的一种简单计算方法。SPPKQ因而在实际应用中被广泛采用。212负荷计算的基本步骤1求总降压变压器低压侧的计算负荷302、302、302、302求低压各用电设备组的计算负荷总和乘以同时系数即为该车间变压器低压侧计算负荷。2求总降压变压器高压侧的计算负荷301、301、301、301计算车间变压器的功率损耗，变压器低压侧计算负荷加该变压器有功、无功损耗即得变压器高压侧计算负荷。该值可用于选择变电所高压侧进线导线侧面。3总降压变电所进线的计算负荷。4全厂计算负荷。213工厂负荷计算（1）设备组的负荷计算公式（21）30FDNPKW（22）F30VARFQTG（23）223030FFSKVA（2）车间变电所的负荷计算公式（24）I3030PDEPKP（25）IDQVARQ（26）22303030DSVA（3）单相设备的负荷计算公式（34）I3030KWPDEPP（35）IDQVARQ（36）22303030DSVA（37）30330（38）30330以上公式中指用电气设备组的设备额定功率；指需要系数；指用TAN电设备的功率因数角的正切值；指有功、无功同时系数，分别取和0809及093097。（4）总降压变电所的负荷计算公式为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数和。对变电所分别取0851和0951。（5）计算用电设备的计算负荷仓库动力设备（三相）30100033030TAN30102306照明设备（单相）30308243033244830TAN0303300总的车间计算负荷3030（1）30（2）30243243030（1）30（2）30603063023023044573023023445730386772铸造车间动力设备（三相）30（1）3100412430（1）TAN12410212648照明设备（单相）301008830（2）3382430TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）124241483030（1）30（2）1265012653023023019473023023194730382958锻压车间动力设备（三相）30（1）320039630（1）TAN961171123照明设备（单相）301008830（2）3382430TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）96241203030（1）30（2）112301123302302301644302302316443038249金工车间动力设备（三相）30（1）330039930（1）TAN991171158照明设备（单相）301008830（2）3382430TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）99241233030（1）30（2）11580115830230230169302302316930382568工具车间动力设备（三相）30（1）3500310530（1）TAN1051171229照明设备（单相）301009930（2）3392730TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）105271323030（1）30（2）1229012293023023018043023023180430382741电镀车间动力设备（三相）30（1）2000510030（1）TAN10007575照明设备（单相）301008830（2）3382430TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）10081083030（1）30（2）750753023023013153023023131530381998热处理车间动力设备（三相）30（1）150057530（1）TAN75075563照明设备（单相）301008830（2）3382430TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）758833030（1）30（2）56305633023023010033023023100330381524装配车间动力设备（三相）30（1）150046030（1）TAN60102612照明设备（单相）301008830（2）3382430TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）608683030（1）30（2）61206123023023091530230239153038139机修车间动力设备（三相）30（1）150034530（1）TAN4513360照明设备（单相）306084830（2）334814430TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）45484983030（1）30（2）60060302302307830230237830381185锅炉房动力设备（三相）30（1）150057530（1）TAN75133998照明设备（单相）303082430（2）33247230TAN030（2）3300总的车间计算负荷3030（1）30（2）75247643030（1）30（2）9980998302302301257302302312573038191宿舍区照明设备（单相）303000721030（2）3321063030TAN030（2）330030230230630302302363030389572全厂变电的计算负荷09PK5Q有功功率302093241481201231321088368498764630141354无功功率302095306126511231158122975563612607699888958视在功率30223023016702计算结果如表21所示表21全厂各车间负荷计算表序号用电单位负荷性质设备容量（千需要系数KD功率因数COS功率因数角正计算负荷瓦）切TG有功P302（千瓦）无功Q302（千乏）视在S302（千伏安）计算电流（安培）动力100030701021仓库照明30810032430644576772动力310040701022铸造车间照明1008100148126519472958动力320030651173锻压车间照明100810012011231644249动力330030651174金工车间照明100810012311581692568动力350030651175工具车间照明1009100132122918042741动力200050800756电镀车间照明10081001087513151998动力150050800757热处理车间照明10081008356310031524动力150040751028装配车间照明100810068612915139动力150030601339机修车间照明60810049860781185动力1500506013310锅炉房照明308100764998125719111宿舍区照明3000710063006309572小结全厂合计（KP09,KQ095）1413548895816702第3章变压器的选择31变压器选择原则1只装一台变压器的变电所变压器的容量应满足用电设备全部的计算负荷的需要，即，TS30S30但一般应留有15的容量，以备将来增容需要。此法只适用于三级负荷。2装有两台变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下两个条件。任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷的大约70的需要，即为30S。07302任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷的需要，即30。30TS小结本设计中所有负荷均除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。故变电所选取的变压器应同时考虑和。32变压器台数、容量及类型选择本设计中所采用的总降压变压器为降压器中的10KV级S9系列三相铜线配电变压器。由于工厂有少量二级负荷，因此选用两台主变压器。根据上述原则0730207167021169141947131512574519根据供用电协议，本厂可由附近一条10KV的公用电源线取得工作电源。所以总降压变电所变压器的选择，其容量为1250KVA的S91250/10的变压器两台，结果如表22表22变电所变压器的容量总降压变电所台数2302S16702KVAT1250KVA所选变压器技术数据如表23所示表23选变压器技术数据总降型号额定容量额定电压损耗（W）空载电压阻抗电压KVA高压低压空载短路（）（）压变电所S91250/10125011，105，10，63，604195012000064533供电系统中的功率损耗在电流通过导线和变压器时耗也需要由电力系统供给。因此就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损在确定全厂的计算负荷时应把这部分功率损耗加进去。计算功率损耗。002302002167023340401302011670216702计算结果列于表24表24总降压变电所功率损耗