某机械厂变电所及配电系统设计-课程设计

目录TOC\o"1-2"\h\u22036摘要 1896关键词 1274001设计任务 2287951.1设计要求 2188641.2设计依据 2267141.3设计内容及要求 463211.4设计成果 42852负荷计算 4164352.1车间各负荷 4112142.2全厂负荷 6308723短路电路的计算 612453.1绘制计算电路 6255563.2确定短路计算基准值 7267623.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值 7119723.4k-1点〔10.5kV侧〕的相关计算 8295573.5k-2点〔0.4kV侧〕的相关计算 8250724变电所变压器和主接线方案的选择 963454.1主变压器的选择 914294.2变电所主接线方案的选择 96664.3装设一台主变压器的主接线方案 1069084.4装设两台主变压器的主接线方案 1122135总结 1315702参考文献 141849Abstract 15某机械厂变电所及配电系统设计作者廖本行指导教师莫瑜章摘要：众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量，它的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，又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。从而搞好工业企业供电工作对于整个工业生产开展，实现工业现代化具有十分重要的意义。工厂供电设计是整个工厂设计的重要组成局部，工厂供电设计的质量影响到工厂的和生产及其开展，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。做好工厂供电工作对于开展工业生产，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效劳，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作。关键词：负荷；短路电流；变压器；电路主接线1设计任务1.1设计要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开展，按照平安可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及上下压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1.2设计依据1.2.1工厂总平面图生活区的生活区的负荷中心(8)(9)(10)(4)(7)(6)(5)(3)(2)(1)大街公共电源干线厂区大街厂门后厂门邻厂某机械厂总平面图比例：1：2000图1某机械厂总平面图1.2.2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。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。表1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000．30．7照明50．81．02锻压车间动力3500．30．65照明80．71．07金工车间动力4000．20．65照明100．81．06工具车间动力3600．30．6照明70．91．04电镀车间动力2500．50．8照明50．81．03热处理车间动力1500．60．8照明50．81．09装配车间动力1800．30．7照明60．81．010机修车间动力1600．20．65照明40．81．08锅炉车间动力500．70．8照明10．81．0仓库动力200.40.8照明10.81.0生活区照明3500．70．91.2.3供电电源情况供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条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。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。1.2.4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-9℃，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0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。1.2.5地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。1.2.6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，按两部电费制交纳电费。每月根本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。1.3设计内容及要求1.确定车间变电所变压器的台数和容量；2.电气主接线图设计；3.输电导线截面选择〔选择一条线路计算〕；4.确定短路计算点，计算三相短路电流；5.主要电气设备选择与校验；1.4设计成果1.设计说明书一份〔约8000字〕：包括设计任务所要求的各项设计计算过程、结果和表格，要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。2.设计图纸：电气主接线图一张。2负荷计算本设计采用需要系数法计算。2.1车间各负荷表2各车间负荷统计资料编号名称设备容量/kW需要cosΦtanΦ计算负荷系数Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1铸造车间动力3550.250.750.8888.7578.1118.33180.00照明100.81808.0020.732锻压车间动力3250.30.61.3397.5129.675162.50247.19照明100.81808.0020.737金工车间动力4050.20.651.178194.77124.62189.56照明100.81808.0020.736工具车间动力3800.350.61.33133176.89221.67337.19照明100.81808.0020.734电镀车间动力2550.50.750.88127.5112.2170.00258.59照明70.815.605.6014.513热处理车间动力1800.60.80.7510881135.00205.35照明80.816.406.4016.589装配车间动力1900.30.71.025758.1481.43123.86照明50.81404.0010.3610机修车间动力1650.250.651.1741.2548.262563.4696.53照明40.813.203.208.298锅炉房动力650.70.80.7545.534.12556.8886.52照明10.810.800.802.075仓库动力550.40.80.752216.527.5041.83照明10.810.800.802.07总计—854.3829.661214.172.2全厂负荷取=0.9；=0.95根据上表可算出：=854.3Kw；=829.66kvar；=1214.17kv·A那么==0.9×854.3Kw=768.87Kw==0.95×829.66kvar=788.177kvar=kv·A=1214.17kv·A==1616.86A==854.3/1214.17=0.7043短路电路的计算3.1绘制计算电路500500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10kVS11-1250/10380V(2)(3)(1)～∞系统图3-1短路计算电路3.2确定短路计算基准值取基准容量=100MVA，基准电压==1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，那么===5.50kA= ==144kA3.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值3.3.1电力系统的电抗标幺值电力系统出口断路器的断流容量=500MV·A，故=100M·VA/500MV·A=0.2 3.3.2架空线路的电抗标幺值查表得LGJ-150的线路电抗=0.35，而线路长8km，故=0.35()×8×=2.543.3.3电力变压器的电抗标幺值查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故===3.6式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示,图上标出各元件的序号和电抗标幺值,并标明短路计算点。k-1k-1k-2图3-2短路计算等效电路3.4k-1点〔10.5kV侧〕的相关计算3.4.1总电抗标幺值=0.2+2.54=2.74 3.4.2三相短路电流周期分量有效值=5.50kA/2.74=2.01kA3.4.3其他三相短路电流=2.01kA=2.55×2.01=5.13kA=1.51×2.01=3.04kA3.4.4三相短路容量=100MV·A/2.74=36.50MV·A3.5k-2点〔0.4kV侧〕的相关计算3.5.1总电抗标幺值=0.2+2.54+3.6=6.343.5.2三相短路电流周期分量有效值=144kA/6.34=22.71kA 3.5.3其他短路电流=22.71kA =1.84×22.71kA=41.79kA ==1.09×22.71kA=24.75kA 3.5.4三相短路容量=100MV·A/6.34=15.77MV·A4变电所变压器和主接线方案的选择4.1主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有以下两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为S11型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1250kv·A>=1114.17kv·A，即选一台S11-1250/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承当。b)装设两台变压器型号为S11型，而每台变压器容量根据式〔3-1〕、〔3-2〕选择，即≥〔0.6～0.7〕×1063.89kv·A=〔638.334～744.723〕kv·A 〔3-1〕≥〔Ⅰ+Ⅱ〕=(101.4+254.5+105.68)KVA=461.55KVA 〔3-2〕因此选两台S11-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承当。主变压器的联结组均为Dyn11。4.2变电所主接线方案的选择一般大中型企业采用35～110KV电源进线时都设置总降压变电所，将电压降至6～10KV后分配给各车间变电所。总降压变电所主接线一般有线路—变压器组、单母线、内桥式、外桥式等几种接线方式。按上面考虑的两种主变压器方案可设计以下两种主接线方案：4.3装设一台主变压器的主接线方案这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分方便，而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故障已经消除，那么可立即合闸恢复供电。如果配备自动重合闸装置，那么供电可靠性更高。但是如果变电所只此一路电源进线时，一般也只用于三级负荷；但如果变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，或另有备用电源时，那么可用二级负荷。如果变电所有两路电源进线，如图4-1所示，那么供电可靠性相应提高，可供二级负荷或少量一级负荷。4-1装设一台主变压器的主接线方案4.4装设两台主变压器的主接线方案一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如4-2所示，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，那么断开QF11，投入QF10〔其两侧QS先合〕，即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的时机较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。4-2装设两台主变压器的主接线方案总结课程设计是检验本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我把所学的知识全部适用，融会贯穿的一项训练，是对能力的一项综合评定，它要求充分开掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的工厂供电系统。通过这次课程设计，使我得到了很多的经验，并且稳固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。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根底理论和设计方案，因此在设计过程中侧重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根底。动得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会效劳，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次课程设计，我做了大量的参数计算，锻炼从事工程技术的综合运算能力，参数计算尽可能采用先进的计算方法。使我了解工厂供电设计的根本方法，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，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。本次课设应该感谢学校和系里的安排，让我在学习课本知识的同时，能够有这样良好的时机实践,加深对所学理论知识的理解,掌握工程设计的方法。更应该感谢导老师的细心指导，要不然靠我自己不可能那么顺利完成。通过这次课程设计,我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力,不断提高自己分析问题、解决问题的能力。参考文献[1]苏文成.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2005.[2]唐志平.供配电技术[M].北京：电子工业出版社，2005.[3]刘宝林.电气设备选择·施工安装·设计应用手册[M].北京：中国水利水电出版社，1998.[4]刘介才.工厂供电设计指导[M].北京：机械工业出版社，1998.[5]翁双安.供电工程[M].北京：机械工业出版社，2004.[6]熊信银.发电厂电气局部[M].北京：中国电力出版社，2004.DesignofsubstationandpowerdistributionsystemofamechanicalfactoryAbstract:Asweallknow,poweristhemainenergyandpowerofmodernindustrialproduction.Electricalenergyisbotheasytobyotherformsofenergyconversion,andeasyconversiontootherformsofenergy,itstransmissionanddistributionissimpleandeconomic,andeasytocontrol,regulationandmeasurement,butalsoconducivetotherealizationoftheproductionprocessautomation.Therefore,theelectricalenergyiswidelyusedinmodernindustrialproductionandlifeinthenationaleconomyasawhole.Therefore,itisveryimportantfortheindustrialenterprisestoimprovethepowersupplyforthewholeindustrialproductionandrealizetheindustrialmodernization.Powerplantdesignisanimportantpartofthewholedesignofafactory,thefactorypowersupplydesignqualityaffectstheplantproductionanddevelopment,asastaffworkinginthefactorypowersupply,it