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自动化专业毕业设计论文.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.24M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1．工业企业用电设备的主要特性
    1.1工业企业用电的级别
    1.1.1一级负荷
    1.1.2 二级负荷
    1.1.3 三级负荷
    1.2 工业企业主要设备用电特性
    1.2.1 拖动电动机
    1.2.2 电解设备
    1.2.3 照明设备
    尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、
    平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消
    2.2负荷计算的方法
    3．总降压变电所主接线选择和变压器选择
    4．供配电线路导线和电缆的选择与计算
    5．低压设备的保护
    6．电动机的起动装置
    前言 供配电工作要做好为社会主义现代化建设、为国民经济发展服务，切实搞 好安全用电、节约用电和计划用电和计划用电。因此对供配电系统的设计和运 行工作提出了如下基本要求：保证供电的安全可靠；保证良好的电能质量；保 证灵活的运行方式；保证具有经济性。 工厂供配电设计的一般步骤是：负荷计算，总降压变电所的位置选择和主 变压器的台数及容量选择，总降压变电所主接线设计，高压配电系统设计，供 配电系统短路电流计算，改善功率因数装置设计，变电所高低压侧设备选择。 按照国家标准 GB50052-95《供配电系统设计规范》进行工厂供电设计必须遵循 以下原则：遵守规程、执行政策，安全可靠、先进合理，近期为主、考虑发展， 全局出发、统筹兼顾。做好工厂供电对于提高劳动生产率，降低生产成本，实 现工业现代化具有十分重要的意义。 本设计依据电解制烧碱生产设备的供电要求以及通过对各种方法的可靠性 和经济性的比较，选择以下方式供配电。总降压变电站主接线，一次侧采用内 桥式主接线，二次侧采用单母线分段主接线，为了确保供电的可靠性采用两台 主变压器。高压供配电线路采用双回路放射式供电方式，低压供配电线路采用 树干式与放射式的混合。供电线路采用电缆线路，通过用需求系数法计算电力 负荷确定变压器的种类。采用并联电容器进行高压集中补偿。通过对各种保护 装置对低压电动机进行了保护，大部分电动机通过各种启动器进行启动。 1
    1．工业企业用电设备的主要特性 1.1 工业企业用电的级别 在工业企业中，各类负荷的运行特点和重要性不一样，它们对供电的可靠 性和电能品质的要求则不相同。有的要求很高，有的要求很低，必须根据不同 的要求来考虑供电方案。为了合理地选择供电电源及设计供电系统，以适应不 同的要求，我国将工业企业的电力负荷按其对供电可靠性的要求不同划分为一 级负荷、二级负荷和三级负荷三个等级。 1.1.1 一级负荷 这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏 且难以修复，或给国民经济带来极大损失。因此一级负荷应要求由两个独立电 源供电，而对特别重要的一级负荷，应由两个独立电源点供电。 所谓独立电源的含义是这样的，当采用两个电源向工业企业供电时，如果 任一电源因故障而停止供电，另一电源不受影响，能继续供电，那么这两个电 源的每一个都称为独立电源。 所谓独立电源点主要是强调几个独立电源来自不同的地点，并且当其中任 一独立电源点因故障而停止供电时，不影响其他电源点供电。例如，两个发电 厂，一个发电厂和一个地区电力网，或者电力系统中的两个地区变电站等都属 于两个独立电源点。 1.1.2 二级负荷 这类负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且恢 复较困难，企业内部运输停顿，或出现大量废品或大量减产，因而在经济上造 成一定损失。这类负荷允许短时停电几分钟，它在工业企业内占的比例最大。 二级负荷应由两回线路供电，两回线路应尽可能引自不同的变压器或母线 段。当取得两回线路确有困难时，允许由一回专用架空线路供电。 1.1.3 三级负荷 所有不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。三级负荷对供电 无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。 2
    在工业企业中，一、二级负荷占的比例较大（占 60%~80%），即使短时停 电造成的经济损失一般都很可观。掌握了工业企业的负荷分级及其对供电可靠 性的要求后，在设计新建或改造企业的供电系统时可以按照实际情况进行方案 的拟定和分析比较，使确定的供电方案在技术经济上最合理。 1.2 工业企业主要设备用电特性 1.2.1 拖动电动机 工业企业广泛使用的空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、 制氧机以及润滑油泵等机械的拖动电动机，不论其功率大小（从不足 1 千瓦到 几千千瓦）及电压高低（从 380V-10KV），一律为三相交流电动机，它们均属于 恒速持续运行工作制的用电设备。这些设备在正常运行时，其负荷基本上均匀 稳定且三相对称，仅在启动或偶尔出现异常情况时才引起供电系统的负荷波动。 具有这种特性的用电设备从供电系统取用电能时，它们的需用系数都较高，且 功率因数也很稳定，一般可达 0.8-0.85。大型空压机、通风机、水泵和球磨机 等如有条件时可选用同步电动机拖动，这对整个企业能起到改善功率因数的作 用。 有一些生产机械，如烧结机、连续铸管机、卷取机、回转窑等，它们的拖 动电机也属于持续运行工作制，其负荷性质基本上也是稳定的。但是这些机械 在运转中要求调速，多采用易调速的直流电动机拖动系统。而直流电源靠增设 的变流机组或可控硅整流装置供给，此时供电设备应根据变流机组的原动机功 率或整流变压器的容量来计算选用。 1.2.2 电解设备 电解设备（电解槽）是提炼有色金属（铝、铅、铜等）的主要设备，容量 可达数万千瓦，是工业中耗用电能最大的用户。电解设备使用直流电，直流电 能可通过硅整流装置供给，其交流侧电源电压用 6-35kV,直流侧为低压大电流： 电压由几十伏到几百伏，电流可达几千安至几万安。电解设备属于持续运行工 作制，负荷均匀稳定，功率因数较高（0.8-0.9），是供电系统的稳定用户。从 要求供电可靠性来看，电解设备虽然短时停电 1-2min 不至于引起严重后果，但 有时会出现大量有害气体或其他不良现象，例如电解槽出现反电势，将使再度 电解时要多消耗大量的电能，因而电解设备也被划为一级负荷，不允许停电。 3
    1.2.3 照明设备 工业企业的照明设备有固定式和移动式之分，但均为单相而恒定的负荷。 照明负荷的功率因数较高，通常为 0.95-1.0。照明设备虽然属于稳定负荷，但 整个地区或企业的照明设备同时集中接电也会造成系统出现尖峰负荷，故应重 视节约照明用电。生产照明划分为二级负荷，其他非生产照明均为三级负荷。 但生产中的事故照明属于一级负荷，必须将其接至独立的保安电源。 4
    2．负荷计算和改善功率因数设计 2.1 负荷计算的内容和目的 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷， 其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中， 通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。 尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。一般取启 动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和 保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最 大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有 时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 2.2 负荷计算的方法 2.2.1 按需求系数法确定计算负荷 在进行负荷计算是，一般将车间内多台设备按其工作特点分组，即把负荷 曲线图形特征相近的归成一个设备组，则该设备组总额定容量 NP  应为该组内 各设备额定功率之和，即 NP  = NP 。由于一组内设备不一定都同时运行，运行 的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路上都有功率损耗，因此用 电设备组的计算负荷 30P 可表示为： 30P = L K K P     WL N  （2-1） 式中 K  ——设备组的同时使用系数（即最大负荷时运行设备的容量与设备组 额定容量之比）； LK ——设备组的平均加权负荷系数（表示设备组在最大负荷时输出功率 与运行的设备容量的比值）； ——设备组的平均加权效率； WL ——配电线路的平均效率。 5
    令式中 L K K     WL = dK ，则 dK 称为需求系数，由式（2-1）可知 dK 的定义式为： P dK = 30 P  N （2-2） 即用电设备的需求系数，就是设备组在最大负荷时需要的有功功率与设备组总 额定容量的比值。由此可见，需求系数发的基本公式为： 30P = dK  NP  在求出有功计算负荷 30P 后，可按下列各式分别求出其余计算负荷： 无功计算负荷： 30Q = 30P tan  式中 tan ——用电设备组的功率因数角的正切值。 视在计算负荷： S 30  2 P 30  Q 30 2 计算电流： I 30  S 30 3 N U 式中 NU ——用电设备组的额定电压。 （2-3） （2-4） （2-5） （2-6） 表 2-1 电动机参数表 Tab.2-1 The parameter of electric motor 电动机型号 额定功率（KW) 满载时 台数 电流(A) 转速（r/min) 效率（%） 功率因数 Y132S1-2 Y200L1-2 J2-61-2 J2-72-2 J2-91-2 Y100L2-4 Y160M1-2 JS114-4 JS137-8 JS115-4 JS127-6 JS128-6 5.5 30 17 40 100 3 11 115 210 135 185 215 85.2 90 88.5 90.5 92 82.5 87.2 92.6 93.2 92.8 93 92.9 0.88 0.89 0.9 0.91 0.92 0.81 0.88 0.88 0.87 0.88 0.9 0.9 2 3 2 4 2 2 4 2 2 2 2 2 11.1 56.9 32.5 73.9 179.6 6.8 22 212 390 249 337 390 2900 2950 2910 2940 2950 1420 2930 1480 735 1475 980 980 6
    表 2-2 电动机容量表 Tab.2-2 The capacity of electric motor 电动机型号 单台容量（KW） 台数 总容量（KW） 功率因数 Y132S1-2 Y200L1-2 J2-61-2 J2-72-2 J2-91-2 Y100L2-4 Y160M1-2 JS114-4 JS137-8 JS115-4 JS127-6 JS128-6 5.5 30 17 40 100 3 11 115 210 135 185 215 2 3 2 4 2 2 4 2 2 2 2 2 11 90 34 160 200 6 44 230 420 270 370 430 0.88 0.89 0.9 0.91 0.92 0.81 0.88 0.88 0.87 0.88 0.90 0.90 用公式(2-3) 30P = dK  NP  计算有功计算功率，查阅有关书籍得电动机的需求 系数 dK 为 0.8， cos为 0.8， tan为 0.75 则所有电动机总额定容量 NP  为： NP  =5.5 2+30 3+17+40 4+100 2+3 2+11 4+115 2+210 2+135 2+185 2+ 215 2 =2265（kW） 所有电动机有功计算负荷 30P 为 30P = dK  无功计算负荷： NP  =0.82265=1812（kW） 30Q = 30P tan  =18120.75=1359（kvar） 7
    视在计算负荷： S 30  2 P 30  Q 30 2 =2265( kV A ) 车间照明设备总容量为 2.5KW，生产厂房的照明设备需求系数 dK 为 0.8，cos 为 0.80， tan为 0。 照明设备有功计算负荷 30P 为： 30P = dK  无功计算负荷： NP  =0.82.5=2（kW） 30Q = 30P tan  =0 视在计算负荷： S 30  2 P 30  Q 30 2 =2( kV A ) 表 2-3 低压总容量表 Tab.2-3 The total capacity of low voltage equipment 序号 设备名称 设备容量（KW） 计算负荷 30P （千瓦） 30Q （千乏） （千伏安） 30S 1 2 电动机组 照明设备 2265 2.5 1812 2 1359 0 2265 2 2.2.2 总负荷计算 取 K P = 0.92; K q = 0.95 根据上表可算出： 30P =1814kW 30Q =1359kvar 则 30P = K P 30P =0.921814=1669 kW 30Q = K q 30Q =0.95 1359=1291 kvar S 30  2 P 30  Q 30 2 =2110KV·A 8
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