某模具铝塑公司供配电系统电气部分初步设计--供配电工程课程设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除电气与电子信息工程学院供配电工程课程设计报告设计题目：某模具铝塑公司供配电系统电气部分初步设计姓 名： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 起止时间： 地 点： 指导教师： 供配电工程课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作部门： 一、设计题目某模具铝塑公司供配电系统电气部分初步设计二、设计目的及要求通过本课程设计，熟悉现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证观点；培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；掌握电气工程设计计算的方法，为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作，打下必要的基础。要求根据用户所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据1、工厂负荷情况该公司是一家集研发、制造、销售一体的专业化公司，主要产品为模具、锌合金、铝合金、注塑件等。公司生产部门下设五个车间：（锌、铝合金）压铸车间、注塑车间、模具车间、机加工车间、装配车间。拥有80g-2000g大型注塑机、250T-560T东芝铝压铸机、25T-168T锌压铸机、DMG CNC加工中心等。该厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时数为5500小时，日最大负荷持续时间6小时。该厂属于二级负荷。该厂的负荷统计资料如表1所示。表1负荷统计资料编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数1压铸车间12800500702注塑车间8800450653模具车间7560450704机加工车间4500.450.705装配车间3560.450.706综合楼2100700902、供电电源情况按照工厂与当地电业部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近110/10kV地区变电站取得工作电源。该变电站距厂约为5km。10kV母线短路数据：、，其出口断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92。4气象资料本厂所在地区的年最高气温为40，年平均气温为25，年最低气温为2，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26，年最热月地下0.8m处平均温度为25。当地主导风向为东南风，年雷暴日数为52.2天。5地质水文资料本厂所在地区平均海拔200m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。6电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电价制交纳电费。基本电价20元/千伏安/月，电度电价0.5元/度。四、设计任务设计内容包括：变配电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，变配电所所址的选择，变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主接线方案的选择与绘制，高低压配电线路及导线截面选择，短路计算和开关设备的选择，保护配置及整定计算*，防雷保护与接地装置设计*等。目录 第一章 绪论设计选题背景第二章 负荷计算2-1-1三相用电设备组负荷计算的方法2-1-2计算负荷第三章 无功功率补偿及变压器台数和容量、型式的确定3-1-1 1和2号车间合并的无功功率补偿3-1-2 1和2号车间合并后变压器的选择3-1-3 2,3,4,5,6号车间合并的无功功率补偿3-1-4 2,3,4,5,6号车间合并后变压器的选择第四章 短路电流计算4-1-1 短路电流的计算方法4-1-2计算短路电路中各元件的电抗标幺值4-1-3 短路的形式4-1-4 短路原因4-1-5 短路的后果第五章 导线和电缆的选择5-1-1选择校验项目及条件5-1-2 10KV导线的选择第六章 电力变压器的继电保护6-1-1电力变压器的常见故障 6-1-2 电力变压器的保护第七章 变配电所所址的选择7-1-1 变配电所位置的选择7-1-2变电所总体布置要求第八章 主接线方案的选择 8-1-1 主接线方案的技术指标 8-1-2 主接线方案的经济指标 8-1-3主接线方案的经济指标比较第九章 接地与防雷9-1-1 防雷设备 9-1-2 接地装置第十章 供电系统电气原理图 第十一章 心得体会 11-1-1 心得体会摘 要工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。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。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。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。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。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。课程设计是学习中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。关键词：供配电系统；供电容量；企业第一章 绪论设计选题背景随着我国经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。工厂的飞速发展给国家带来了具大的收益同时用电负荷也越来越大,特点是负荷容量大、用电设备多，在这选用10kV。所以本文针对变电所的特点，阐述了10kV变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关设备的计算和校验。并关键介绍了主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。所以在此熟悉变电所的设计要求和设计过程，对从事电力工程设计，故障分析和判断是非常有益的。第二章 负荷计算2-1-1三相用电设备组负荷计算的方法有功计算负荷（kW） 无功计算负荷（kvar） 视在负荷计算（kVA） 计算电流（A） 2-1-2计算负荷及无功功率补偿(1) 负荷计算 各厂房及生活区的负荷计算如表2-1表2-1 电力负荷计算表编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流/A1压铸车间1280050070640652.9914.31389.12注塑车间880045065396462.98609.2925.63模具车间756045070340.2347.1486738.44机加工车间4500.450.70202.5206.6289.3439.55装配车间3560.450.70160.2163.4228.9347.86综合楼21007009014771.2163.3248.1（3）全厂负荷计算(取 )1791kw kVA第三章 无功功率补偿及变压器台数和容量、型式的确定3-1-1压铸车间和注塑车间合并到一起的无功功率补偿低压侧功率因数初步补偿到0.92（1） 补偿前 cos= (2)无功补偿容量=（640+396）（tanarccos0.68-tanarccos0.92） =675.7kvar（3）选择电容器组数及每组容量 选择BSMJ0.4-30-3型自愈式并联电容器每组容量=30kvar总容量为2430=720（4）补偿后=1109.1 kVAcos=0.933-1-2 1和2号车间合并后变压器的选择选择两台变压器并联运行每台变压器的容量为 kVA因此选择10（15%）/0.4kv三相双绕组无励磁调压干式800 kVA电力变压器3-1-3 模具车间，机加工车间，装配车间，综合楼合并的无功功率补偿低压侧功率因数初步补偿到0.92（1） 补偿前 kVAcos=0.73（2）无功功率补偿容量=849.9（tanarccos0.73-tanarccos0.92）=433.6kvar（3）选择电容器组数及每组容量 选择BSMJ0.4-30-3型自愈式并联电容器每组容量=30kvar总容量为1630=480kvar（4）补偿后=920.9 kVA cos=0.923-1-4 模具车间，机加工车间，装配车间，综合楼合并后变压器的选择选择两台变压器并联运行每台变压器的容量为 kVA因此选择10（15%）/0.4kv三相双绕组无励磁调压干式630kVA电力变压器第四章 短路电流计算4-1-1 短路电流的计算方法基准电流 基准电压 三相短路电流周期分量有效值 三相短路容量的计算公式 绘制计算电路图 图3-1 计算电路确定基准值 Sd=100MVA， Ud1=10.5kV Ud2=Ud3=0.4kV4-1-2计算短路电路中各元件的电抗标幺值 电力系统 电抗标幺值 电缆线路 电力变压器 800kvA电力变压器 630kvA电力变压器 因此绘制等效电路 如图 图 等效电路计算k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和三相短路容量 总电抗标幺值= + =0.753三相对称短路电流初始值 其他短路电流 =7.3KA 三相短路容量 计算k-2点（0.4kV）侧的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值 = 4.5三相对称短路电流初始值 其他短路电流 =32.1KA 三相短路容量4-1-3 短路的形式在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，如下图所示。其中两相接地短路，实质是两相短路。 按短路电路的对称性来分，三相短路属于对称性短路，其他形式短路均为不对称短路。 电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般情况下，特别是远离电源（发电机）的工厂供电系统中，三相短路电流最大，因此它造成的危害也最为严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。实际上，不对称短路也可以按对称分量法将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序和零序分量，然后按对称量来分析和计算。所以，对称的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。4-1-4 短路原因(1) 电气设备绝缘损坏 (2) 有关人员误操作 (3) 鸟兽为害事故 (4) 电气设备的自然老化4-1-5 短路的后果短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统造成极大的危害,如产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其它元器件破坏，甚至引发火灾事故。 由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证它在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。第五章 导线和电缆的选择5-1-1选择校验项目及条件为了保证供配电线路安全、可靠、优质、经济地运行，供配电线路的导线电缆截面积的选择必须满足下列条件：（1）发热条件 导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流（即计算电流）时的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。（2）电压损失条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时，产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。对于用户内部较短的高压线路，可不进行电压损失校验。（3）经济电流密度条件 35kV及以上高压线路及35kV以下但距离长、电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出接近最小，所选截面称为“经济截面”。用户的10KV及以下线路，通常不按此条件选择。 （4）机械强度条件 导线（包括裸导线和绝缘导线）截面应不小于其最小允许截面，电缆不必校验机械强度。 （5）短路热稳定条件 对绝缘导线，电缆和母线，应校验器短路热稳定性，架空导线因散热性良好，可不做短路热稳定校验。5-1-2 10KV导线的选择（1）选择YJV22-8.7/10型电缆(k=137A/) 选择高压电缆的截面积为300 （2）按发热条件条件进行校验 线路计算电流电缆直埋/穿管埋地0.8m，环境温度为25摄氏度得电缆载流量为408A设同一路径有2根电缆隔0.25m并列敷设电缆实际载流量为I=408*0.9=367.2A,所选电缆满足发热条件第六章 电力变压器的继电保护6-1-1电力变压器的常见故障电力变压器是供电系统中的重要设备，它的故障将对供电的可靠性和用户的生产、生活产生严重的影响。因此必须根据变压器的容量和重要程度装设适当的保护装置。变压器故障一般分为内部故障和外部故障两种。变压器的内部故障主要有绕组的相间短路、绕组匝间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路。内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘，烧坏铁芯，还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量的气体，甚至引起变压器油箱爆炸。变压器常见的外部故障时引出线绝缘套管的故障，可能导致引出线相间短路和单相接地短路。6-1-2 电力变压器的保护1.过电流保护变压器的过电流保护的组成、原理与线路过电流保护的组成、原理完全相同，其动作电流整定计算公式与线路过电流保护基本相同。变压器过电流保护的灵敏度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来校验，要求Sp1.5。2.电流速断保护按规定，如果变压器过电流保护的动作时间大于0.5S，应装设电流速断保护。变压器的电流速断保护的组成、原理与线路电流速断保护的组成、原理完全相同。变压器的电流速断保护的动作电流（速断电流）的整定计算公式与线路电流速断保护基本相同。变压器电流速断保护的灵敏度，按保护装置装设处（高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来校验，要求Sp1.5。第七章 变配电所所址的选择7-1-1 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；4、尽量避开污染源，或者在污染源上方口；5、尽量避开振动、潮湿、高温及有易燃易爆物品的场所；6、设备运输方便；7、有扩建和发展的余地；8、高压配电所与邻近车间的变电所合建。7-1-2变电所总体布置要求（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。值班室也可以与低压配电室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端，低压配电装置到墙的距离不应小于3m。主变压器应靠近交通运输方便的马路侧。条件许可的，可单设工具材料室或维修间。昼夜值班室的变配电所应设休息室。有人值班的独立变配电所，宜设有厕所和给排水设施。（2）保证运行安全值班室内不得有高压设备，值班室的门应朝外开。高压低压配电室的电容室的门应朝值班室开或朝外开。变压器室的大门应朝马路开，但应避免朝向露天仓库。在炎热地区应避免朝西开门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。高压电容器组一般应装设在单独的房间内，但数量较少时，可装设在高压配电室内，低压电容器组可装设在低压配电室内，但数量较多时，宜装设在单独的房间内。所以带电部分离墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有关的规程的要求，以确保运行安全。（3）便于进出线如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。考虑变压器低压出线通常是采用矩形裸母线，因此变压器的安装位置，即为变压器室，宜靠近低压配电室。低压配电室宜位于其低压架空出线侧。（4） 节约土地和建筑费用值班室可以与低压配电室合并，这时低压配电室面积适当增大，以便安置值班室的桌子或控制台，满足运行值班的要求。高压开关柜不多于6台时，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压柜与低压屏的间距不得小于2m。不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸电力变压器，可设置在同一房间内。高压电容器柜数较少时，可装设在高压配电室内。周围环境正常的变电所，宜采用露天或半露天变电所。高压配电所应尽量与邻近的车间变电所合建。（5） 适应发展要求变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量的变压器的可能。高低压配电室内均应留有适当数量开关柜的备用位置。即要考虑到变电所留有扩展的余地，又要不妨碍工厂或车间今后的发展。第八章 主接线方案的选择8-1-1 主接线方案的技术指标（1）供电的安全性。主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。（2）供电的可靠性。主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。（3）供电的电能质量主要是指电压质量，包括电压偏差、电压波动及高次谐波方面的情况。（4）运行的灵活性和运行维护的方便性。（5）对变配电所今后增容扩建的适应性。8-1-2 主接线方案的经济指标（1）线路和设备的综合投资额（Z）。包括线路和设备本身的价格、运输费、管理费、基建安装费等，可按当地电气安装部门的规定计算，其中安装费可参照全国统一安装工程预算定额第二册电气设备安装工程计算。通常是采用线路（导线或电缆）和设备本身的价格乘以一个大于l的系数作为线路和设备的综合投资额。如电力变压器设备价格倍数约为2；固定式高压开关柜约为1.5；手车式高压开关柜约为1.3高压计量柜约为1.5，高压电容器柜约为1.4。（2）变配电系统的年运行费（F）。包括线路和设备的折旧费、维修管理费和电能损耗费。线路和设备的折旧费、维修管理费通常取为线路和设备综合投资额的46。电能损耗费，根据线路和变压器的年电能损耗计算。（3）供电贴费（系统增容费）。有关法规规定申请用电，用户需一次性向供电部门交纳供电贴费，按新装变压器容量计算，各地规定不一样。（4）线路有色金属消耗量（重量）。8-1-3主接线方案的经济指标比较2个比较合理的主接线方案的经济指标比较时，如Z1Z2，F1F2，可计算资金回收年限：，如