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实训论文初步定稿 重庆能源职业学院课程设计题目某中型机械修理加工厂降压变电所一次电气设计系别能源工程系专业供用电技术姓名张东学号xx2311025指导老师余德均xx年6月17目录 一、前言众所周知，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。 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,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。 二、设计依据1.工厂负荷情况该厂为两班制生产方式，年最大负荷利用小时数为6000h，近三年来负荷可能会有10%的增长。 2.供电电源情况区域变电所距离该厂9km，能提供10kV和35kV两个等级的电压供选择，其电源出口处的短路容量分别Smax/10Kv=400MVA,Smax/35Kv=500MVA，此处要求另引入10kV电源作为备用电源，平时不准投入，只在本厂主电源发生故障或检修时，提供级负荷用电。 3、某机械铸造厂各车间负荷统计表1.2中型机械加工厂各车间负荷统计序号车间名称负荷类型计算负荷P30(kW)400500300400如下200300100180150240160220601601503000.95Q30（kVar）360440220350如下1502506012060xx00150901xx02000.97123456789铸造车间锻压车间金工车间电镀车间热处理车间装配车间机修车间锅炉房其它同时系数其中金工车间内安装的生产设备有1）金属切割机床25台，总装容量500600KW2）通风机6台，总装容量为5080KW3）起重机3台，总装容量为60100KW（15%n?）4）白炽灯，负荷容量为4060KW1 一、负荷计算和无功功率补偿1.负荷计算1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）30P=dKeP，dK为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）30Q=30P tan?c)视在计算负荷（单位为kvA）30S=?cos30P d)计算电流（单位为A）30I=NUS330,NU为用电设备的额定电压（单位为KV）1.2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）30P=ipPK?30式中iP?30是所有设备组有功计算负荷?30P之和，pK?是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）30Q=iqQK?30，iQ?30是所有设备无功30Q之和；qK?是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位为kvA）30S=?cos d)计算电流（单位为A）30I=NUS330金工车间内生产设备1）金属切割机床25台，总装容量500600KW查表得2.0?dK,5.0cos?,73.1tan?2kwPKPed1206002.0301?var6.20773.1?120tan301301k?2）通风机6台，总装容量为5080KW查表得8.0?Kd,5.0cos?,75.0tan?kwPKPed64808.0302?var4875.064tan302302k?3）起重机3台，总装容量为60100KW（15%n?）查表得25.0?dK,5.0cos?,73.1tan?kwPPee78%151002%152?var5.197825.0303kKdPeP?var74.3373.1?5.19tan303303k?4）白炽灯，负荷容量为4060KW查表得8.0?dK,1cos?,0tan?KWPKPed48608.0304?300Q?所以，金工车间变电所有功负荷之和kwPKPiP35.226)485.1964120(9.03030?var4.260074.33486.2079.03030kQKQiQ?）（AkvQPS.03.3454.26035.2262223023030?AUSIN78.52238.073.103.34533030?表1.3计算负荷厂方编号厂方名称负荷类别计算负荷功率因素costan需要系数Kd30P（KW）30Q(kvar)30S(kv.A)30I(A)1铸造车间动力5004406661009.10.820.871.370.50.62锻压车间动力400350531.51805.310.60.681.170.180.253金工车间动力照明226.35260.4345.03522.780.60.71.170.20.34电镀车间动力300250390.51680.650.721.230.650.75热处理车间动力180120216.33327.780.60.71.020.50.66装配车间动力240xx12.41473.350.620.681.170.30.357机修车间动力2xx0266.27403.440.630.721.170.30.368锅炉房动力160120xx03.030.60.651.120.220.329其它动力300xx60.56546.300.60.71.170.20.3同时系数0.950.97由上表知全厂的同时系数pK?=0.95，qK?=0.97则全厂的计算负荷为kwP03.2400)30016022024018030035.226400500(95.030?var69.2027)xxxx0xx202504.260350440(97.030kQ?kv.A92.314169.202703.24002223023030?QPS AUSIN48.476066.092.314133030? 2、无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为kwP03.240030?,kv.A92.314130?S2这时低压侧的功率因数为76.0cos3030?SP?为使高压侧的功率因数大于等于0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取cos?=0.9。 要使低压侧功率因数由0.76左右提高到0.9，则低压侧需装设的并联电容容量为var01.912)9.0arostan76.0aros(tan3030k?则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为?AQQPSkv.64.32702303023030? 二、供电电压选择2.1供电电压的选择工厂供配电电压的高低、对电能质量及降低电能损耗均有重大的影响。 在输送功率一定的情况下，提高供电电压能减少电能损耗，提高用回端电压质量。 但从另一方面讲，电压等级越高，对设备的绝缘性能要求也越高，投资费用相应增加。 因此，供电电压的选择主要取决于用电负荷的大小和供电距离的长短。 各级电压电力网的经济输送容量与输送距离的参考值如表额定电压/kv0.380.386610103566110220传输方式架空线路电缆线路架空线路电缆线路架空线路电缆线路架空线路架空线路架空线路架空线路表1.4各级电压电力网的经济输送容量与输送距离的参考值输送功率/KW100175200030003000500020001000003500300001000050000100000500000输送距离0.250.35310851510205030100501502003002.2供配电系统电力变压器的额定电压3电力变压器连接于供电线路上时，其一次绕组的额定电压应与配电网的额定电压相同，高于供配电电网额定电压5%。 电力变压器的二次绕组额定电压是指变压器的一次绕组加额定电压，而二次绕组开路时的空载电压。 考虑到变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的电压降，另外二次侧供电线路较长等原因，变压器的二次绕组端电压应高于供点电网电压10%，其中5%用来补偿变压器峰荷时绕组内部的变压器，另外的5%用于补偿与变压器二次绕组连接的配电线路电压损耗。 2.3电压等级划分及适用范围2.3.1高、低压的划分按照电力行业标准DL408-1991电力安全工作规范（发电厂和变电所电气部分）规定低压指设备对的电压在250V及250V以下。 高压指设备对的电压在250V以上。 此划分主要是从人身安全角度着眼制定的。 实际上，我国的一些设计、制造和安装规程通常是以1KV为界限来划分高、低压的。 因此，通常工厂所指高压即为1KV及以上电压。 2.3.2电压的适用范围220KV及以上电压为输电电压，用来完成电能的远距离输送。 110KV及以下电压，一般为配电电压，完成对电能的降压处理并按一定的方式分配至电能用户。 35110KV配电网为高压配电网，1035KV配电网为中压配电网，1.2KV以下为低压配电网。 3KV、6KV、10KV是工矿企业高压电器设备的供电电压。 供配电系统中的所有设备，都是在一定的电压和频率下工作的，为使供配电设备实现生产标准化、系列化，供配电系统中的电力变压器、电力线路及各种供配电设备，均按规定的额定电压进行设计和制造，电器设备长期在额定电压下运行，其4技术与经济指标最佳。 2.4工矿企业对配电电压的选择工矿企业的生产、国民经济建设发展所使用的电能，一般都取自于电力输送来的电能，经过配电设备后，供给各个用户。 因此，配电站或配电设备实际上起着电力“转运站”的作用，它上连电源，下接成千上万的电能用户，起着承上启下的枢纽作用。 我国大型工矿企业供配电系统的配电电压应根据用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地公共电网现状及发展规划等因素，由技术经济比较后确定。 配电电压的选择，一般规律是用户所需的功率大，供配电电压等级相应提高；输电线路越长，也要提高供配电电压等级，以降低线路电压损耗；供电线路的回路数多，通常考虑降低供配电电压等级；用电设备中若波动负荷多，宜由容量大的电网供电，以提高配电电压等级。 这些规律仅是从用户配电角度考虑的，衡量这些规律，选择配电电压等级，还要看用户所在地的电网能否方便和经济地提供用户所需的电压。 工矿企业的供配电电压有高压和低压两种，高压供电通常指610KV及以上的电压等级。 中、小型企业通常采用610KV的电压等级。 当6KV用电设备的总容量较大时，选用6KV的电压等级就比较经济、合理；对大型工厂，宜采用35110KV电压等级，以节约电能和投资。 低压供配电是指采用1KV及以下的电压等级。 大多数低压用户采用380V/220V的电压等级。 2.5本设计供电电压选择结果因为区域变电所距离该厂9km，MVAAkvS400.64.327030?，所以电源应选择10KV电缆线路。 三、变电所主变压器台数和容量类型及的选择根据工厂负荷情况及电源情况，工厂变电所主变压器一般有以下两种方案供选择1.一台变压器容量根据式30SSN?,NS为主变压器容量，30S为总计算负荷。 选5NS=1000kVA30S=3141.92kV.A，及选两台S9-1000/10型配电变压器。 至于工厂二级负荷的备用电源，考虑由邻近单位相邻的高压联络线来承担。 2.两台变压器容量根据以下两式来确定ASN.kv34.219915.1885（?92.3141)7.06.0(）?AkvSSN.63084.1472)xx3.21651.390666(e2?因此选两台SL-2500/10型配电变压器。 工厂二级负荷的备用电源考虑由邻近单位相邻的高压联络线来承担。 主变压器的联结组均为Yyn0。 四、变电所主接线方案的设计4.1变电所主接线方案的选择方案高、低压侧均采用单母线分段。 优点用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。 方案高压采用单母线、低压单母线分段。 优点任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。 缺点在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。 以上两种方案均能满足主接线要求，采用二方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案。 根据所选的接线方式，画出主接线图。 4.2装设一台主变电所的主接线方案6图1.5装设两台主变压器的高低压母线分段主接线方案4.3装设两台主变压器的主接线方案图1.6装设两台主变压器的低压侧分段主接线方案7 五、短路电流的计算5.1计算电路图1.7短路电流计算电路图5.2短路计算基准值设基准容量为d S=100MVA，基准电压1.05dNUU?。 即高压侧为1dU=10.5KV低压侧为2dU=0.4KV。 则111005.53310.5?dddSMVAIKAUKV?22100144330.4?dddSMVAIKAUKV?5.3确定元件电抗标么值电力