《工厂供电课程设计-某机修厂降压变电所的电气设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工厂供电课程设计-某机修厂降压变电所的电气设计.doc（22页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、前言 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化而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送和分配简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于生产自动化小型化变电所的建设方案，是在总结国内外变电所设计运行经验的基础上提出的，与过去建设的常规变电所和简陋变电所有明显区别。无论是主接线方式、设备配置及选型、总体布置还是保护方式，都形成了一种新的格局，从而使小型化变电所无法按已有规程进行设计。机修厂的电力系统由变电，输电，配电三个环节组成，由此也决定了此电力系统的特殊性，在确保供电正常的前提下，这三个环节环环相扣。其次，还电力系统一次设备较为简单，二次系统相对复杂。本设计
2、对整个系统作了详细的分析，各参数计算，以及电网方案的可靠性作了初步的确定。全厂总降压变电所（或总配电所）及配电系统的设计，是根据各个车间的负荷数量，性质及生产工艺对对用电负荷的要求，以及负荷布局，结合电网的供电情况，解决对全厂可靠，经济的分配电能。车间供电设计是整个工厂设计的重要组成部分，车间供电设计的质量直接影响到的产品生产及公司的发展。1.车间供电设计的任务： 车间供电设计的任务是保障电能从电源安全、可靠、经济、优质地送到车间的各个用电部门。（1） 安全。在电能供应分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2） 可靠。根据可靠性的要求，工厂内部的电力负荷分为一级负荷、负荷、三级负荷三种。
3、一级负荷为因突然停电会造成设备损坏或造成人身伤亡，因此必须有两个独立源供电；二级负荷突然停电会造成经济上的较大损失或会造成社会秩序的混乱，因此必须有两回路供电，但当去两回线路有困难时，可容许有一回专用线路供电；三级负荷由于突然停电造成的影响或损失不大，对供电电源工作特殊要求。（3） 优质。应满足用户对电压、频率、波形不畸变等电能质量要求。（4） 经济。在满足以上要求的前提下，供电系统尽量要接线简单，投资要少，运行费用要低，并考虑尽可能地节约点能和有色金属的消耗量。2.车间供电设计应遵循的一般原则：（1）车间供电设计必须严格遵守国家的有关法令、法规、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，如节约有
4、色金属，以铝代铜，采用低能耗设备以节约能源等。（2）必须从全局出发，按照负荷的等级、用电容量、工程特点和地区供电规划统筹规划，合理确定整体设计方案。（3）车间供电设计应做到供电可靠、保证人身和设备安全。要求供电电能质量合格、优质、技术先进和经济合理。设计采用符合国家现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。（4）应根据整个工程的特点、规模和发展规划，正确处理工程的近、远期的建设发展关系，以近期为主，远近结合，适当考虑扩建的可能性。 工厂供电系统是电力系统的一个组成部分，必然受到电力系统工况的影响和制约，因此供电系统应该遵守电力部门制定的法规，评价分析可以应用电力系统中采用的分析、计算方法。目录
5、第一章 设计任务.（4）第二章 负荷计算和无功功率补偿.（6）第三章 主变压器台数、容量和类型的选择.（13）第四章 短路计算.(15)第五章 变电所一次设备的选择与校验.(17）第六章 选择整定继电保护装置.(18)第七章 变电所的防雷保护与接地装置的设计.(19)第八章 设计总结.(20)第九章 参考文献.(21)第一章 设计任务课程设计任务书一 设计题目某机修厂降压变电所的电气设计二 设计目的（1）通过该变电所的设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。（2）掌握中小型工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。（3）掌握供配电
6、设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术奠定一定的基础。三 设计要求（1）选择变电所主接线方案。（2）确定变电所主变压器的台数和设备容量、类型。（3）选择高低压设备和进出线。（4）选择征订几点保护装置。四 设计依据（1）工厂负荷情况。该工厂铸造车间、电镀车间属于二级负荷，其余为三级负荷。低压动力负荷为三相，额定电压为380V；电气照明为单相，额定电压为220V.表格 1 工厂负荷情况厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需用系数功率因数1锻压车间动力3500.30.65照明80.71.02工具车间动力3600.30.6照明70.91.03锅炉
7、房动力500.70.8照明10.81.04金工车间动力4000.20.65照明100.81.05装配车间动力1800.30.7照明60.81.06仓库动力200.40.8照明10.81.0 (2)供电电源情况。1）由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号LGJ-70,等边三角形排列，线距1m，干线长度8km。干线手段断路器容量为400MVA。此断路器配备有定时限过流保护和点流速断保护，定时限过电流保护动作时间为1.5。为了满足工厂二级负荷要求，采用长度为20km架空线路取得备用电源。2）变电所最大负荷时功率因数不低于0.9；3）其他资料（平面图、气象、地质水文等）略。五 设计
8、任务（1）负荷计算和无功功率补偿。（列出负荷计算表）（2）主变压器台数、容量和类型的选择。（3）变电所主接线方案的设计（绘图3号图纸）。（4）短路计算。（5）变电所一次设备的选择与校验。（6）选择整定继电保护装置。六 设计时间安排（1）进行负荷计算，无功补偿计算，收集相关资料-1天（2）电气系统接线设计，变压器的选择-1天（3）短路计算等相关计算-1天（4）电气设备选择与校验-2天（5）继电保护选择、整定计算-1天（6）绘制图表，完成设计报告-1天七 设计报告格式要求（1）课程设计报告封面有学院统一印制，文档用B5纸。（2）课程设计报告编排结构：1）封面。2）前言。3）目录。4）任务书。5）负
9、荷计算和无功功率补偿。6）主变压器台数、容量和类型的选择。7）变电所主接线方案的设计。8）短路计算。9）变电所一次设备的选择与校验。10）选择整定继电保护装置。11）防雷保护和接地装置设计。12）结束语。13）参考文献（书写格式）；【1】作者1作者2.书名。（版次）。出版地：出版社，出版年份14）附录（如元器件明细表等）。15）附图。画图用3号图纸。（3）书写要求工整，图表要求规范。第二章 负荷计算和无功功率补偿.一、负荷计算负荷计算是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。工业企业电力负荷计算的主要目的是：1.全厂在工
10、程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。2.在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。 3.确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合的计算，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 式中：该用电设备组的需要系数 功率因数角的正切值该用电设备组的额定电压，kV所以本厂的负荷统计如下：锻压车间动力有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 照明有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算
11、电流： 工具车间动力有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 照明有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 锅炉房动力有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 照明有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 金工车间动力有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 照明有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 装配车间动力有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 照明有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 仓库动力有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 照明有功功率： 无功功率： 视在功率： 其他车间的负荷计算和以上的一样：表2 车间负荷计算
12、表厂房编号厂方名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数计算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1锻压车间动力3500.30.651.17105122.76161.5245.4照明80.71.005.605.614.7小计358110.6122.76165.23260.12工具车间动力3600.30.61.33108144180273.48照明70.91.006.306.316.53小计367114.3144184.84290.013锅炉房动力500.70.80.753526.2543.7566.47照明10.81.000.800.82.10小计5135.826.544.68.57
13、4金工车间动力4000.20.651.178093.6123.13187.08照明100.81.0080820.99小计4108893.6128.47208.075装配车间动力1800.30.71.025455.0877.13117.19照明60.81.004.804.812.60小计18658.855.0880.57129.796仓库动力200.40.80.75861015.19照明10.81.000.800.82.10小计218.8610.617.29总计1393416.30447.94395.49425.54580.94882.62二无功补偿由负荷统计表可知道，全厂总的有功功率，无功功率
14、，取同时使用系数.则全厂总的计算负荷如下:总有功功率： 总无功功率： 总视在功率： 总计算电流： 变压器高压侧：总的有功功率： 总无功功率： 总视在功率：高压侧的功率因数: 取补偿后的功率因数为0.92，则补偿电容为:补偿电容采用的并联电容器选择,其额定容量为14kvar,额定电容为.补偿电容个数:取21个,每相装设7个,此时实际补偿电容补偿后的计算负荷和功率因数：低压侧视在计算负荷为：此时变压器的功率损耗为：变压器高压侧总的计算负荷：补偿后总计算电流： 功率因数; 第三章 主变压器台数、容量和类型的选择一. 选主变压器无功补偿后的全厂总视在功率: 二级负荷的总容量： 由于本设计接线采用双回路
15、接线方式,选两台主变压器,并且厂中二级负荷所占比重较大，考虑本厂以后的发展状况，采用全负载备用工作方式，即单台变压器工作就能给全厂负载供电。变电所主接线设计图如下：图1 变电所主接线根据变压器的工作环境，电压等级，容量选择主变压器的型号是：S9-630/10其主要数据参数见表1.2表3 变压器数据参数表额定容量KVA高压kV低压KV连接组标号损耗KW空载电流（）阻抗电压（）空载负载630100.4Dyn111.35.81.05第四章 短路计算图2 供电系统图图3 短路计算等效电路图取基准容量， 系统S 线路1WL 计算短路回路总阻抗标幺值 计算点所在电压级的基准电流 计算点短路电流各量 点三相
16、短路的短路电流和容量的计算计算短路电路总电抗标幺值：变压器计算点所在电压级的基准电流： 计算点短路电流各量：表格 2短路计算表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVA2.105.363.2636.4213.3924.6414.599.3第五章 变电所一次设备的选择与校验高压断路器选择与校验表5 高压断路器选择校验表序号SN1010I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110kV10kV合格2630A36.37A合格316kA0.54kA合格440kA1.377kA合格5合格表6 高压隔离开关选择校验表序号-10/200选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110k
17、V10kV合格2400A36.37A合格340kA1.377kA合格4合格第六章 选择整定继电保护装置1.主变压器的继电保护装置 a）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；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。 b）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。2.保护动作电流整定 其中，可靠系数，接线系数，继电器返回系数，电流互感器的电流比=100/5=20 ，因此过电流保护动作电流整定为7A。因此一次侧动作电流为：3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
18、（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s 。4过电流保护灵敏度系数的检验 满足灵敏度系数的1.5的要求。6.2装设电流速断保护 利用GL15的速断装置。第七章 变电所的防雷保护与接地装置的设计1.防直击雷 在配电所建筑物屋顶上装设避雷针，避雷针接地与主接地网连接，避雷针与主接地网的地下连接点到设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15m。配电所建筑物高4米，设避雷针高10m。 地面上的保护半径 r=1.5h=1.5(4+10)=21m 配电所建筑物水平面上的保护半径m 大于建筑物的半径9m。故符合防雷要求。2.避雷器的选择(防雷电波)A、 在10KV电源进线的终端杆上
19、装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用25mm4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。B、在10KV高压配电室内装设有KYN-12高压开关柜，其中配有HY5WS-16.5/50型无间隙氧化锌避雷器，靠近主变压器高压侧。主变压器主要靠此避雷器来保护，防止雷电波的危害。 HY5WS-16.5/50型无间隙氧化锌避雷器。其技术数据如下表：表8 HY5WS-16.5/50型无间隙氧化锌避雷器技术数据额定电压KV最大残压峰值KV8/20s标称电流最大残压峰值KV30/60s操作冲击直流参考电压1mA下不小于KV2ms波电流幅值A16.55042.526.5100C、接地网设
20、计 接地网接地电阻按RE4设计，现采用最常用的垂直接地体，直径d=50mm，长约2.5m，环形敷设。 单根钢管接地电阻为：选取计算垂直接地体根数。n0.9RE1/(RE)=0.9因此选取=50mm的镀锌钢管15根，垂直接地体之间距离为5米。接地线和水平连接导体用40mm4mm的镀锌扁钢。第八章 设计总结课程设计已经做完，我也有很多的心得体会值得去书写，这方面的专业知识，更多的是关于实践与思维之间关系方面的。 在已度过的大学时间里接触的都是专业课。仅仅是专业课的理论知识，那么如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？这是我长期思考的问题。 在做课程设计过程中，我对工厂中供电设备及器件选
21、择不是很熟悉，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让完成自己的设计去查阅这方面的设计资料，同时也再次去理解回顾知识。科学都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。设计中，我翻阅以前所学的专业课知识，学习的过程中带着问题去学我觉得很有目的性，这是我做这次课程设计的心得之一。要有一个清晰的思路和一个完整的的流程图，不能妄想一次就将整个设计好，反复修改的好习惯。在课程设计中我得到同学的许多帮助，再次一并谢过。由于我自身的水平有限，难免在理解上、设计中有所纰漏，敬请老师扶正。第九章 参考文献【1】肖艳萍.发电厂变电站电气设备.北京：中国电力出版社，2008.【2】李海燕.电力系统.北京：中国电力出版社，2006.【3】施怀瑾.电力系统继电保护（第二版）.重庆大学出版社，2005.【4】陈化钢.企业供配电.北京：中国水利水电出版社，2003.【5】陈一才.现代建筑电气设计与禁忌手册.北京：机械工业出版社，2002.【6】丁敏山，雷振山.中小型变电所实用设计手册.水利水电出版社，2000.【7】周文俊.电气设备实用手册.北京：中国水利水电出版社，1999.【8】刘介才.工厂供电.3版.北京：机械工业出版社，1998. 22