机械制造厂配电设计说明书

毕 业 论 文1百手起驾 整理为您摘 要工厂供电（plant power supply）就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但它在产品成本中所占的比重一般很小。因此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。本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件，并适当考虑生产的发展，按照国家相关标准、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，合理选择整定继电器保护装置，最后按要求写出设计说明书,并绘出设计图样。具体过程和步骤:根据工厂总平面图,工厂负荷情况 ,供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量, 主接线方案选择,最后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。设计人： 2006 年 10 月毕 业 论 文2百手起驾 整理为您目 录摘 要 .1第 1章 序 论 .31.1 工厂供电设计的一般原则 .31.2 设计的课题 .31.3 设计基础资料 .3第 2章 负荷计算及无功功率补偿计算 .52.1 负荷计算 .52.2 无功功率补偿计算 .72.3 工厂年电能消耗量计算 .72.4 负荷分配 .8第 3章 电压等级的确定 .8第 4章 主变压器台数及容量的选择 .9第 5章 变电所主接线方案的选择 .95.1 主接线方案 .95.2 计量点设置 .9第 6章 变电所位置、型式的选择 .106.1 变电所位置 .106.2 变电所型式的选择 .10第 7章 短路电流计算 .107.1 短路电流计算的目的和方法 .10第 8章 高低压开关柜的选择 .14第 9章 变电所高低压电气设备选择及校验 .159.1短路电流计算结果 .159.2 35kV电缆截面选择计算 .169.3 10kV电缆截面选择计算 .16第 10章 继电保护的配置 .18附录、参考文献 .20毕 业 论 文3百手起驾 整理为您第 1章 序 论1.1 工厂供电设计的一般原则按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范 、GB50053-94 10kV及以下变电所设计规范 、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理；应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，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.2 设计的课题某机械制造厂供配电设计1.3 设计基础资料1.3.1 工厂总平面图（见附图 1，比例 1：5000）1.3.2 负荷情况本厂动力站、房的部分设备为二级负荷，铸钢车间有 50%的负荷为二级负荷，热处理车间有 60%的负荷为二级负荷，其余均为三级负荷。本厂负荷统计资料见表 1。毕 业 论 文4百手起驾 整理为您表 1：某机械制造厂负荷数据表车间名称 1#铸钢车间 2#热处理车间 3#锻工车间 4#焊接车间安装容量（kW） 1800 2100 1600 200车间名称 5#金工车间 6#总装车间 7#空压站 8#煤气站安装容量（kW） 400 200 800 5001.3.3 电源状况一、工厂东北方向 16公里处：有一新建地区降压变电所，110/35/10kV，1x25MVA 变压器一台作为工厂的主电源。从本厂用电容量、电源的输送距离，以及考虑今后的发展规划来看，在满足供电电压偏差的允许值范围内，采用 35kV或 10kV中的电压以一回架空线向工厂供电。二、由正北方向 5公里处的其它工厂引入 10kV电缆作为备用电源，一般不投入，在该厂的主电源发生故障或检修时，提供照明及部分重要负荷用电。输电容量不得超过全厂计算负荷的 20%。1.3.4 电源短路容量35kV侧系统最大三相短路容量 1000MVA35kV侧系统最小三相短路容量 500MVA 1.3.5 供电部门对功率因数要求值：35kV供电时 0.910kV供电时 0.951.3.6 电价两部电价制：变压器安装容量每 1kVA 20元/月电度电价：供电电压为 35kV时，0.55 元/kWh供电电压为 10kV时，0.58 元/kWh工厂为二班制，全年工作时数 4500小时，最大负荷利用时数 4000小时。线路的功率损失在发电厂引起的附加投资： 元/kW50jZ1.3.7 气象、地质、水文资料本厂地处江苏平原地区，平均海拔 8.5米，地质以砂粘土为主，地下水位2米，最热月平均最高温度 26，最热月地下 0.8米处平均温度 20，极端最高温度 40，极端最低温度-10。毕 业 论 文5百手起驾 整理为您第 2章 负荷计算及无功功率补偿计算2.1 负荷计算2.1.1负荷计算的目的负荷计算的目的是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如计算负荷确定过小，又将使电气设备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烧毁，同样要造成损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。在进行负荷计算时，要考虑环境及社会因素的影响，并应为将来的发展留有适当余量。2.1.2负荷计算的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：(2-1)KdPe无功功率:(2-2)tgQ视在功率:(2-3)CosPS/计算电流:(2-4)UnI3/2.1.3 各车间用电负荷计算各车间用电情况详见电力负荷计算表（表 2） 。取 , ,根据表 2可算出：9.0pK95.0qkW , kVar368iP3471iQ毕 业 论 文6百手起驾 整理为您则 kW4.317689.0iPpKkVar5295iQqkVA6.22 S71046/317/PCos表 2：电 力 负 荷 计 算 表计 算 负 荷序号 车间设备名称 容 量Pe(kW) Kd cos tg P(kW) Q(kVar) S(kVA)动 力 1800 0.5 0.6 1.33 900 1197 1500照 明 30 0.8 241 铸钢车间合 计 1830 924 1197 1512动 力 2100 0.5 0.8 0.75 1050 787.5 1313照 明 30 0.8 242热处理车间 合 计 2130 1074 787.5 1332动 力 1600 0.25 0.60 1.33 400 532 666照 明 30 0.8 243 锻工车间合 计 1630 424 532 680动 力 200 0.5 0.7 1.02 100 102 143照 明 30 0.8 244 焊接车间合 计 230 124 102 161动 力 400 0.25 0.6 1.33 100 133 166照 明 40 0.8 325 金工车间合 计 440 132 133 187动 力 200 0.15 0.5 1.73 30 51.9 60照 明 40 0.8 326 总装车间合 计 240 62 51.9 81动 力 800 0.8 0.8 0.75 640 480 800照 明 30 0.8 247 空压 站合 计 830 664 480 819动 力 500 0.5 0.8 0.75 250 187.5 313照 明 40 0.8 328 煤气 站合 计 540 282 187.5 3399 总 计 7870 0.71 3686 3471 519210乘以同时系数K p=0.9，K q=0.95全厂计算负荷3317.4 3297.5 467711 无功补偿容量 -200012 Cos 补偿到 0.9后全厂计算负荷合计 0.94 3317.4 1297.5 362713 变压器损耗 54.4 217.6毕 业 论 文7百手起驾 整理为您14 全厂计算负荷总计 7870 0.42 0.912 3371.8 1515.1 36962.2 无功功率补偿计算无功补偿是用来提高电压质量、降低网损的有效措施之一，方法是给感性电路中的电感并联电容器，使感性负荷所吸收的无功功率大部分有电容器提供。由于本设计基础资料中规定 35kV 供电时要求 ,而由上面计算可9.0Cos知 ，因此需要进行无功补偿。9.071.Cos各车间低压计算负荷合计 kW4.317P补偿前 补偿后 .1s 9.02Cos(2-5)2tgPQc4.71.04.37arcstgarcoskVar869.1选择补偿 2000kVar电容器.无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：kVA362705.32974.1S变压器的功率损耗为：kVar.16.0.1QtkW453275SPt变电所高压侧计算负荷为：kW 8.14.317 kVar .56270529 QkVA 39.8.S则无功补偿后，工厂的功率因数为：符合本设计要求.012.6/.71/ PCos2.3 工厂年电能消耗量计算毕 业 论 文8百手起驾 整理为您kW h371Pjs450Tn年有功电能损耗： kWh61092.4503712. W2.4 负荷分配按对供电可靠性的要求将负荷分为三级：级负荷：指短时（手动切换恢复供电所需的时间）对负荷中断供电，将造成人身事故、设备损坏，将发生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱的负荷。接有级负荷的高、低压厂用母线，应设置备用电源，当备用电源采用明备用方式时，应装设备用电源自动投入装置。级负荷：指允许短时停电，但较长时间停电将造成大量减产，将使人民生活受到影响的负荷。对接有级负荷的厂用母线，应由两路独立电源供电，一般采用手动切换。级负荷：指长时间停电不会直接影响生产者，如工厂的附属车间，小城镇等。根据所提供的负荷情况对本厂负荷分配原则如下表（表 3） 。表 3：负荷分配表工厂变电所 380V母线 本工厂 380V负荷（需要容量）段 级负荷：1#、2#车间部分负荷及 4#、5#车间负荷（1070kW）段 级负荷：3#、6#车间负荷及 7#、8#车间部分负荷（1246kW）段 级负荷：1#、2#、7#、8#车间部分负荷及照明（1400kW）第 3章 电压等级的确定电能质量 供电电压允许偏差 （GB123252003）规定供电电压允许偏差如下： （1）35kV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。 （2）10kV 及以下三相供电电压允許偏差为額定电压的7%。 （3）220V 单相供电电压允許偏差为額定电压的+7%、-10%。 毕 业 论 文9百手起驾 整理为您对本厂计算电压偏差值如下：10kV供电：120mm 2架空线 /MWkm%387.0PU621.387.0%35kV供电：50mm 2架空线 /MWkm5.P103.56. 可见，采用 35kV电压以一回架空线向工厂供电，符合国家规范要求。第 4章 主变压器台数及容量的选择根据电力负荷计算表，在变电所装设一台 35/10.5kV 5000kVA主变压器供电，变压器负载率 =72%，符合经济运行要求，并留有二期建设余量。第 5章 变电所主接线方案的选择5.1 主接线方案主电源 35kV一回架空引入，通过受电、计量、进线柜为一台 35/10.5kV 5000kVA主变压器供电。10kV 侧采用带母联断路器的分段单母线接线，通过一台 10/0.4kV 1600kVA和二台 10/0.4kV 2000kVA配电变压器以放射式方式为各低压用电设备供电。正常时 10kV侧两段母线同时投运，母联断路器投入运行；低压侧三台变压器所带三段母线分别运行。当主电源发生故障或检修时，另一路 10kV备用电源投入供电，断开 10kV侧母联断路器，这时由一台 2000kVA变压器向厂区二级负荷供电，满足供电要求。当 10kV段母线或进线回路（3TM）发生故障或检修时低压母联开关投入供电，切断 0.4