毕业论文-XX工厂供配电系统设计71.doc

南阳理工学院 目录目录 1 1 工厂供电概述工厂供电概述 1 1 1 工厂供电的意义和要求 1 1 2 设计内容及步骤 1 2 2 负荷计算及功率补偿负荷计算及功率补偿 2 2 1 负荷计算的内容 3 2 2 负荷计算的方法 3 2 3 功率补偿 4 3 3 变配电所选型及总体布置变配电所选型及总体布置 6 3 1 变配电所位置的选择 6 3 2 变电所总体布置要求 6 4 1 主变压器台数的选择 7 4 2 变电所主变压器容量的选择 7 4 3 变电所主变压器型式 主接线的选择 8 4 4 主接线方案选择 8 5 5 电力线路接线电力线路接线 9 5 1 电力线路的接线方式 9 6 6 短路计算短路计算 11 6 1 短路电流计算的目的及方法 11 6 2 短路电流计算 11 7 7 供电系统电气原理图及说明供电系统电气原理图及说明 13 8 8 谢辞谢辞 15 9 9 参考文献参考文献 16 1 1 1 工厂供电概述工厂供电概述 1 11 1 工厂供电的意义和要求工厂供电的意义和要求 电能是现代工业生产的主要能源和动力 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 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 1 21 2 设计设计内容内容及步骤及步骤 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 接合国家供电情况 解 决对各部门的安全可靠 经济的分配电能问题 以电子厂为例 其基本 内容有以下几方面 2 1 2 1 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 考虑车间变电所变压器的功率损耗 从而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 表达计算成果 1 2 2 工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 参考电源进线方向 综合考虑设置总降压变电所的有关因素 接合 全厂计算负荷以及扩建和备用的需要 确定变压器的台数和容量 1 2 3 工厂总降压变电所主接线设计 根据变电所配电回路数 负荷要求的可靠性级别和计算负荷综合主 变压器台数 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 1 2 4 厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况 从技术和经济合理性确定厂区配电电压 参考 负荷布局及总降压变电所位置 比较几种可行的高压配电网布置方案 由不同方案的可靠性 电压损失 基建投资 年运行费用 有色金属消 耗量等综合技术经济条件列表比值 择优选用 1 2 5 工厂供 配电系统短路电流计算 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 皆可按无限容量系统供电进行短路计算 由系统不同运行方式下的短路 参数 求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流 2 2 负荷计算及功率补偿负荷计算及功率补偿 3 2 12 1 负荷计算的内容负荷计算的内容 2 1 1 计算负荷 计算负荷又称需要负荷或最大负荷 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 2 1 2 平均负荷 平均负荷指一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比 平 均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量 2 22 2 负荷计算的负荷计算的方法方法 负荷计算的方法有需要系数法 二项式等几种 本设计由于设备台 数比较多 而单台设备容量相差不大所以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 tg 视在功率 S30 P30 Cos 计算电流 I30 S30 UN 3 下表是该电子厂的各个车间负荷的情况 4 2 32 3 功率补偿功率补偿 工厂中由于有大量的感应电动机 电焊机 电弧炉及气体放电灯等 感性负荷 还有感性的电力变压器 从而使功率因数降低 如在充分发 计算负荷 序号车间名称 设备用量 KW P30 KW Q30 Kvar S30 KV A 变压器容量 1 空调机房 一 246 5172 6129 4215 8 2 厂务公用站房 338 2236 8177 6296 3 TG 车间 3704 62963 71837 53486 7 1 400 4 锅炉房 142 610780 2133 8 5 水泵房 320 9208 6156 5278 1 6 污水处理厂 6753 647 268 7 7 TA 车间 2377 4951190 2970 1 400 8 空压站 607534 2470 1712 3 9 空调机房 二 368257 6193 2322 10 冷冻机 1 561392 7345 6523 6 1 400 11 冷冻机 2 3 1122785 4691 11047 2 12 制冷站 450315236 2393 8 13 照明用电 634 4507 5243 6243 6 1 400 5 挥设备潜力 改善设备运行性能 提高其自然功率因数的情况下 尚达 不到规定的工厂功率因数要求时 则需考虑增设无功功率补偿装置 上图表示功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系 由上图可知 要使功率因数由 cos 提高到 cos 必须装设无功补 偿装置 并联电容器 其容量为 3030 QQQc tan tan 30 P 30 pqQ cc Qc 在确定了总的补偿容量后 即可根据所选并联电容器的单个容量 c q 来确 定电容器的个数 即 c c q Q n 由于本设计中要求 Cos 0 9 而由上面计算可知 Cos 0 84 0 9 因此需要进行无功补偿 综合考虑在这里采用并联 电容器进行高压集中补偿 Qc 7111 tanarcCos0 84 tanarcCos0 95 Kvar 2275Kvar 取 Qc 2300 Kvar 因此 其电容器的个数为 n Qc qC 2300 150 15 6 而由于电容器是单相的 所以应为 3 的倍数 取 15 个正好 无功补偿后 变电所低压侧的计算负荷为 S30 2 7538KV A 22 7111 47982300 变压器的功率损耗为 QT 0 06 S30 0 06 7538 452Kvar PT 0 015 S30 0 015 7538 113 Kw 变电所高压侧计算负荷为 P30 7111 113 7224 Kw Q30 4798 2300 452 2950 Kvar S30 7803 KV A 22 72242950 无功率补偿后 工厂的功率因数为 Cos P30 S30 7224 7803 0 9 则工厂的功率因数为 cos P30 S30 0 9 0 9 因此 符合本 设计的要求 3 3 变配电所选型及总体布置变配电所选型及总体布置 3 13 1 变配电所位置的选择变配电所位置的选择 变配电所所址选择的一般原则 1 尽量靠近负荷中心 2 尽量靠近电源侧 3 进出线方便等 7 3 23 2 变电所总体布置要求变电所总体布置要求 3 2 1 便于运行维护和检修 有人值班的的变配电所 一般应设置值班室 值班室应靠近高低压 配电室 而且有门直通 如值班室靠近高压配电室有困难时 则值班室 可经走廊与高压配电室相通 4 4 变压器 主接线方案的选择变压器 主接线方案的选择 4 14 1 主变压器台数的选择主变压器台数的选择 主变压器台数选择的要求 1 选择一台 供电计算负荷不大于 1250KVA 的三级负荷变电所 变 电所另有低压联络线 或有其它备用电源 而总计算负荷不大于 1250KVA 的含有部分一 二级负荷的变电所 2 选择两台 供含有大量一 二级负荷的变电所 总计算负荷大于 1250KVA 的三级负荷变电所 季节性负荷变化较大 从技术经济上考 虑运行有利的三级负荷变电所 4 24 2 变电所主变压器容量的选择变电所主变压器容量的选择 装设两台主变压器的变电所 每台变压器的容量 ST 应同时满足以下两 个条件 1 任一台单独运行时 ST 0 6 0 7 S 30 1 2 任一台单独运行时 ST S 30 由于 S 30 1 8499 KV A 因为该厂是二级负荷所以按条件 8 2 选变压器 ST 0 6 0 7 8499 5099 4 5949 3 KV A ST S 30 因此选 5000 KV A 的变压器二台 4 34 3 变电所主变压器型式 主接线的选择变电所主变压器型式 主接线的选择 4 3 1 变电所主变压器型式的选择 1 油浸式 一般正常环境的变电所 2 干式 用于防火要求较高或环境潮湿 多尘的场所 3 密闭式 用于具有化学腐蚀性气体 蒸汽或具有导电 可燃粉尘 纤维会严重影响变压器安全运行场所 由于本设计的变电所为独立式 封闭建筑 故采用油浸式变压器 4 44 4 主接线方案选择主接线方案选择 主接线对变电所设备选择和布置 运行的可靠性和经济性 继电保 护和控制方式都有密切关系 是供电设计中的重要环节 1 一次侧采用内桥式接线 二次侧采用单母线分段的总降压变电所 这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较 多 2 一次侧采用外桥式接线 二次侧采用单母线分段的总降压变电所 这种主接线的运行灵活性也较好 适用于一 二级负荷的工厂 3 一 二次侧均采用单母线分段的总降压变电所 这种主接线方式兼 9 有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点 4 一 二次侧均采用双母线的总降压变电所 采用双母线接线较之采 用单母线接线 本次设计的电子制造厂是连续运行 负荷变动较小 电源进线较长 2 5km 主变压器不需要经常切换 另外再考虑到今后的长远发展 采用主接线一次侧采用内桥式接线 二次侧采用单母线分段的总降压主 接线 如下图所示 单母线分段接线图单母线分段接线图 内桥式接线图内桥式接线图 5 5 电力线路接线电力线路接线 10 5 15 1 电力线路的接线方式电力线路的接线方式 工厂的高低压电路的线路基本接线方式有放射式 树干式和环形等 基本接线方式 以高压为例 1 放射式 高压放射式接线是指工厂变配电所高压母线上引出的一回路 直 接向一个车间变电所或高压用电设备供电 这种接线方式简捷 操作维 护方便 保护简单 便于实现自动化 如图 5 1 1 为放射式线路供电 图图 5 1 15 1 1 放射式线路放射式线路 2 树干式 高压树干式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的每路高压配 电干线上 沿线分接了几个车间变电所或负荷点的接线方式 这种接线 从变配电所引出的线路少 高压开关设备相应用的少 如图 5 1 2 为 11 树干式接线图 图图 5 1 25 1 2 树干式接线图树干式接线图 6 6 短路计算短路计算 6 16 1 短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的及方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备 以及进行继 电保护装置的整定计算 进行短路电流计算 首先要绘制计算电路图 然后确定短路计算 点 接着 按所选择的短路计算点绘出等效电路图 并计算电路中各主 要元件的阻抗 对于工厂供电系统来说 一般只需采用阻抗串 并联 的方法即可将电路化简 求出其等效总阻抗 最后计算短路电流和短路 容量 短路电流计算的方法 常用的有欧姆法 有称有名单位制法 和标 幺值法 又称相对单位制法 12 6 26 2 短路电流计算短路电流计算 本设计采用标幺值法进行短路计算 6 2 1 在最小运行方式下 绘制等效电路如图 6 1 图上标出各元件的序号和电抗标幺值 并 标出短路计算点 图图 6 16 1 等效电路等效电路 1 确定基准值 取 Sd 100MV A UC1 60KV UC2 10 5KV 而 Id1 Sd U C1 100MV A 60KV 0 96KA33 Id2 Sd UC2 100MV A 10 5KV 505KA 33 2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 电力系统 SOC 310MV A X1 100KVA 310 0 32 2 架空线路 XO 0 4 km X2 0 4 4 100 10 52 1 52 3 电力变压器 UK 7 5 X3 UK Sd 100SN 7 5 100 103 100 5700 1 32 3 求 k 1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1 总电抗标幺值 13 X K 1 X1 X2 0 32 1 52 1 84 2 三相短路电流周期分量有效值 IK 1 3 Id1 X K 1 0 96 1 84 0 52 3 其他三相短路电流 I 3 I 3 Ik 1 3 0 52KA ish 3 2 55 0 52KA 1 33KA Ish 3 1 51 0 52 KA 0 79KA 4 三相短路容量 Sk 1 3 Sd X k 1 100MVA 1 84 54 3 4 求 k 2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1 总电抗标幺值 X K 2 X1 X2 X3 X4 0 32 1 52 1 32 2 2 5 2 三相短路电流周期分量有效值 IK 2 3 Id2 X K 2 505KA 2 5 202KA 3 其他三相短路电流 I 3 I 3 Ik 2 3 202KA ish 3 1 84 202KA 372KA Ish 3 1 09 202KA 220KA 4 三相短路容量 Sk 2 3 Sd X k 1 100MVA 2 5 40MV A 7 7 供电系统电气原理图及说明供电系统电气原理图及说明 工厂电源进线电压为 35KV 先经工厂总降压变电所 一次降压 14 降为 6 10KV 的高压配电电压 然后经过车间变电所 降为一般低压 用电设备所需的电压如 220 380V 这种主接线的运行灵活性较好 供电可靠性较高 适用于一 二级负荷的工厂 二次降压的一次侧采用 高压式放射式接线 直接向一个车间变电所或高压用电设备供电 沿线 不接其他负荷 这种接线方式简捷 操作维护方便 保护简单 便于实 现自动化 15 供电系统电气原理图供电系统电气原理图 8 8 谢辞谢辞 16 通过此次的论文 我学到了很多知识 首先感谢在我的指导老师李 欣茂老师 论文无论是在选题 构思和资料的收集方面 还是在论文的 研究方法以及成文定稿