工厂供电实验报告书

1 供配电技术供配电技术 课课 程程 设设 计计 报报 告告 专专 业 业 班班 级 级 一一 学学 号 号 姓姓 名 名 指导教师 指导教师 2013 年年 12 月月 18 日日 2 前言前言 为使工厂供电工作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 本设计在大量收集资料 并对原始资料进行分析后 做出 35kV 变电所及变电系统电气部分的选择和设计 使其达到以下基本要求 1 安全 在电能的供应 分配和使用中 不发生人身事故和设备事故 2 可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求 3 优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求 4 经济 供电系统的投资少 运行费用低 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 又合理地处理局部和全局 当前和长远等关系 既 照顾局部的当前的利益 又要有全局观点 顾全大局 适应发展 按照国家标准 GB50052 95 供配电系统设计规范 GB50059 92 35 110kV 变电所设计规范 GB50054 95 低压配电设计规范 等的规定 工厂供电设计遵循以下原则 1 遵守规程 执行政策 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 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 能耗低和性能先进电气产品 3 近期为主 考虑发展 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 关键词 节能 配电 安全 合理 发展 3 目目 录录 一一 设设计计 目目 4 4 二二 设设计计要要 求求 4 4 三三 设设计计依依 据据 4 4 四 负荷四 负荷 计算和无功功率补偿计算和无功功率补偿 6 6 五 电所位置和型式的选择五 电所位置和型式的选择 9 9 六 变电所短路电流的计六 变电所短路电流的计 算算 10 10 七 变电所一次设备的选择校七 变电所一次设备的选择校 验验 14 14 八 变电所二次回路的选择及继电保护的整八 变电所二次回路的选择及继电保护的整 定定 15 15 九 收获与体九 收获与体 会会 17 17 4 参考文献参考文献 19 19 附录 变电所主结线图附录 变电所主结线图 19 19 一一 设设计计题题目目 红光机械厂降压变电所的电气设计 二二 设设计计要要求求 要求根据本厂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 选择变电所主结线方 案及高低压设备与进出线 最后按要求写出设计说明书 绘出设计图样 三三 设设计计依依据据 工厂总平面图 5 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制 年最大负荷利用小时为4600h 日最大 负荷持续时间为 6h 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 本厂的负荷统计资料如下表所示 厂房编 号 用电单位负荷性质 设备容量 kW 需要系数功率因数 动力 300 0 30 70 1 铸造车间 照明 6 O 81 0 动力 350 0 30 65 2 锻压车间 照明 8 O 71 0 动力 400 0 20 65 3 金工车间 照明 10 O 81 0 6 动力 360 0 30 60 4 工具车间 照明 7 0 91 0 动力 250 0 50 80 5 电镀车间 照明 5 O 81 0 动力 150 0 60 80 6 热处理车 间 照明 5 O 81 0 动力 180 0 30 70 7 装配车间 照明 6 O 81 0 动力 160 0 20 65 8 机修车间 照明 4 O 81 0 动力 50 0 70 8 9 锅炉房 照明 1 O 81 0 动力 20 0 40 8 10 仓库 照明 1 O 81 0 生活区照明 350 O 70 9 注 生活区的负荷除照明外 尚含家用电器 供电电源情况 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 7 10kV 的公用电源干线取得工作电源 该干线的走向参看工厂总平面图 该 干线的导线牌号为 LGJ 150 导线为等边三角形排列 线距为2m 干线 首端距离本厂约 8km 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1 7s 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 已知与本厂高压侧有电气联系 的架空线路总长度达 80km 电缆线路总长度达 25km 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38 年平均气温为 23 年最低气 温为 8 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 年主导风向为东北风 年雷暴日 数为 20 电费制度 工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0 95 四 负荷计算和无功功率补偿四 负荷计算和无功功率补偿 1 负荷计算 各厂和生活区的负荷计算如表 1 所示 表表 1 1 工厂负荷计算表工厂负荷计算表 计算负荷 编 号 名称 类型 设备容 量 Pe kw 需要系 数 Kdtan 功率 因数 P30 kw Q30 kva rS30 kva I30 A 动力 3000 31 020 79091 8 照明 60 8014 80 1 铸造 车间 小计 306 94 891 8132201 动力 3500 31 170 65105122 9 照明 80 7015 60 2 锻压 车间 小计 358 110 6122 9165251 动力 4000 21 170 658093 6 金工 车间 照明 100 80180 8 小计 410 8893 6128194 动力 3600 31 330 6108143 6 照明 70 9016 30 6 工具 车间 小计 367 114 3143 6184280 动力 2500 50 750 812593 8 照明 50 80140 4 电镀 车间 小计 255 12993 8160244 动力 1500 60 750 89067 5 照明 50 80140 3 热处 理 车间 小计 155 9467 5116176 动力 1800 31 020 75455 1 照明 60 8014 80 9 装配 车间 小计 186 58 855 180 6112 动力 1600 21 170 653237 4 照明 40 8013 20 10 机修 车间 小计 164 35 237 451 478 动力 500 70 750 83526 3 照明 10 8010 80 8 锅炉 房小计 51 35 826 344 467 动力 200 40 750 886 照明 10 8010 80 5 仓库 小计 21 8 8610 716 2 11 生活 区照明 3500 70 480 9245117 6272413 动力 2220 照明 4031015 3856 1 总计 380V 侧 计入 K P 0 8 K q 0 850 75812 2727 61090 1656 9 1 无功功率补偿 由表 1 可知 该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0 75 而供电部门 要求该厂 10KV 进线侧最大负荷时功率因数不应低于 0 95 考虑到主变压器的 无功损耗大于有功损耗 因此 380V 侧最大负荷功率因数应稍大于 0 95 暂取 0 97 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量 未补偿前 Qc P30 tan 1 tan 2 812 2 tan arccos0 75 tan arcos0 95 K var 513K var 补偿后 380V 侧无功补偿容量 P 30 2 P30 812 2 不变 Q 30 2 Q30 2 Qc 727 6 513 214 6 P 30 2 P 30 2 2 Q 30 2 2 847 4 P 30 2 812 2 cos 2 0 96 S 30 2 847 4 主变压器损耗 PT 0 015 S 30 2 13 QT 0 06S 30 2 51 S 30 1 P 30 2 PT 2 Q 30 2 QT 2 866 9 P 30 1 812 2 13 cos 2 0 952 0 95 满足要求 S 30 1 866 9 选并联电容器为 BW0 4 14 3 型 总共容量 84kvar 5 420kvar 因此无功功 率补偿后工厂 380V 侧和 10V 侧的负荷计算如表 2 10 表表 2 2 无功功率补偿后工厂的计算负荷无功功率补偿后工厂的计算负荷 计算负荷 项目 cos P30 kwQ30 kvarS30 kva 380V 侧补偿前负荷 0 75812 2727 61090 380V 侧补偿后负荷 0 96812 2214 6847 4 主变压器功率损耗 0 015S30 13 0 06S30 51 10KV 侧负荷总计 0 952825 2265 6866 9 五 电所位置和型式的选择五 电所位置和型式的选择 一 根据变配电所位置选择一般原则 1 尽量靠近负荷中心 2 进出线方便 3 靠近电源侧 4 设备运输方便 5 不应设在有剧烈震动或高温的场所 6 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所 7 不宜设在厕所 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 8 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 9 不应设在地势较洼和可能积水的场所 二 变电所的型式为 采用独立变电所 三 有原始材料知 该厂除铸造车间 电镀车间 锅炉房属二级负荷外 其 余均属三级负荷 综合考虑变配电所位置的选择原则 该厂采用一个高压配电 所 变电所的位置如下 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 XX 1 2000 六 变电所短路电流的计算六 变电所短路电流的计算 1 绘制计算电路 12 2 确定基准值 1 2 2 100 10 5 0 4 5 5 3 144 3 ddc d d d d d SMVA UUKV KV S KA U S IKA U d1 d2 d1 设即高压侧U 低压侧U则 I 3 短路电路中各元件的电抗标么值 1 电力系统 1 100 0 2 500 d s oc S XX S 2 架空线路 3 电缆线路 4 电力变压器 查表 得 故 13 4 因此绘等效电路 如图 3 所示 图 3 等效电路 5 10 5KV 侧 k 1 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 1 总电抗标么值 2 三相短路电流周期分量有效值 3 其他短路电流 4 三相短路容量 14 6 0 4KV 侧 k 2 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 1 总电抗标么值 2 三相短路电流周期分量有效值 3 其他短路电流 4 三相短路容量 以上综合计算结果如表 4 所示 表 4 短路计算结果 三相短路电流 KA三相短路容量 MVA 短路计算点 IKI I ishIshSK k 12 012 012 015 123 0436 5 15 k 213 7113 7113 7125 2114 949 02 七 变电所一次设备的选择校验七 变电所一次设备的选择校验 1 10KV 侧一次设备的选择校验 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度 参数 UNI30IKish 3 2 ima It 装置地点 条件数据 10KV57 7A1 96KA5 0KA7 3 额定参数 UNINIOCimax 2 t I t 低压断路器 DW15 1500 310KV630A16KA 40KA512 2 380 V 侧一次设备的选择校验 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度 参数 UNI30IKish 3 2 ima It 装置地点条 件数据 380V 总 1320A 19 7KA36 2KA272 额定参数 UNINIOCimax 2 t I t 低压断路器 DW15 1500 3 380V1500A40KA 低压断路器 DZ20 630 380V630A I30 一般 30KA 低压断路器 DZ20 200 380V200A I30 一般 25KA 低压刀开关 HD13 1500 30 380V1500A 电流互感器 LMZJ1 0 5 500V1500 5A 16 电流互感器 LMZJ 0 5 500V 160 5A 10 0 5A 通过对 10KV 侧及 380V 侧的一次设备的选择校验 查表可得 10KV 母线选 择 LMY 3 40 4mm 即母线尺寸为 40mm 4mm 380V 母线选择 LMY 3 120 10 80 6 即母线尺寸为 120mm 10mm 中性线母线尺寸为 80mm 6mm 八 变电所二次回路的选择及继电保护的八 变电所二次回路的选择及继电保护的 整定整定 1 二次回路选择 1 二次回路电源选择 二次回路操作电源有直流电源和交流电源 考虑到交流操作电源可使 二次回路大大简化 投资减少 且工作可靠 维护方便 这里采用交流 操作电源 2 高压断路器的控制和信号回路 高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别 结 合上面设备的选择和电源选择 采用弹簧操作机构的断路器控制和信号 回路 3 电测量仪表与绝缘监视装置 在二次回路中安装自动重合闸装置 备用电源自动投入装置 2 继电保护的整定 继电保护要求具有选择性 速动性 可靠性及灵敏性 17 3 主变压器的继电保护装置 装设瓦斯保护 当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时 瞬 时动作于信号 当产生大量瓦斯时 应动作于高压侧断路器 装设反时限过电流保护 采用 GL15 型感应式过电流继电器 两相两 继电器式结线 去分流跳闸的操作方式 4 保护动作电流的整定 过电流保护动作电流的整定 利用式 其中 max relw opL rei KK II K K max1 22 1000 3 10 115 1 3 0 8 100 520 9 310 LN Trelrei op IIKVAKVA KKKA IAA 因此动作电流为 整定为 过电流保护动作时间的整定 因本变电所为电力系统的终端变电所 故其过电流保护的动作时间 10 倍动作电流动作时间 可整定为最短 的 0 5S 电流保护灵敏系数的检验 利用 其中 min 1 1 5 k p op I S I mink I 因此其保护灵敏系数为 2 2 1 0 682 200 KTopopiw IKKA II KKA 3 41 1 5 满足要求 p S 5 装设电流速断保护 利用 GL15 的速断装置 速断电流的整定 利用 其中 max relw qbk iT KK II K K maxk I 55A 3 2 19 7 1 4 1 100 52 25 krelwiT IKA KKKK 因此 qb I 速断电流整定为 5 5 qbqbop KII 电流速断保护灵敏系数的检验 利用 其中 min 1 2 k p qb I S I mink I 18 1 7KA 因此其保护灵敏系数为 2 2k I 1 1100 qbqbiw II KKA 1 55 p S 九 收获与体会九 收获与体会 在整个的设计过程中 我们把供配电工程又好好的复习了一遍 可以说从 头到尾的又在我们的脑海中消化了一遍 再一次的把理论知识和实践好好的联 系了起来 做到了理论与实践的结合 我做的是红光机械厂降压变电所的设计 通过这次课程设计 我加深了对工厂供电知识的理解 基本上掌握了进行一次 设计所要经历的步骤 象总降压的设计 我与其他同学一起进行课题分析 查 资料 进行设计 这次设计使我对工厂供电有了新的认识 对总降压变电所的设计由一无所知 到现在的一定程度的掌握 起到了非常重要的作用 通过本次设计 所学理论 知识很好的运用到了实际的工程当中 在具体的设计过程中 真正做到了学以 致用 并使自己的实际工程能力得到了很大的提高 主要体现在以下几个方面 1 知识系统化能力得到提高 设计过程中运用了很多的知识 因此如何将知识系统化就成了关键 如本设计 中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案 因此在设计过程中侧重 19 了知识系统化能力的培养 为今后的工作和学习打下了很好的理论基础 2 计算和微机应用能力得到提高 通过本次锻炼 使自己计算准确度有了进步 绘图方面 熟练了对 AUTOCAD WORD 等软件的掌握 3 自学能力提高 此次设计过程中遇到了很多的困难 为了解决问题 激发了对获取 知识的 寻求 自学能力得到提高 在整个设计的过程中 我也时刻本着不懂就问的原则 在虚心的学习请教下 我明白了设计的意义 与做设计的基本方法 基本步骤 不管怎样 设计效果 基本达到了本实际工程的需求和老师的要求 电力用户要获得高质量的电力 关键在电源本