XX机械厂降压变电所的电气设计1.doc-资料库

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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。工厂供电工作要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，就必须达到以下基本要求：（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质应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要少，运行费用要低，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，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。课程设计是检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。

0.设计目的与要求 0.1、设计目的： 0.1.1、结合《工厂供电》课程教学的要求，设计一个降压变电所； 0.1.2、培养学生独立设计计算能力； 0.1.3、通过课程设计达到对电力系统设计全过程的感性认识。 0.2、设计题目描述和要求： 0.2.1 设计依据： 0.2.1.1、工厂总平面图另附(参看图 2—1)。 0.2.1.2、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[a]h，日最大负荷持续时间为[b]h。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。电气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表 2 一 1 所示。表 2 一 1 工厂负荷统计资料 - 2 -

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 2 7 6 4 3 9 铸造车间锻压车间金工车间工具车间电镀车间热处理车间装配车间 10 机修车间 8 5 仓库原料库生活区动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明照明 805 50 905 130 605 60 340 50 720 85 490 700 405 50 1300 41 120 2 90 3 350 O.35 O.7 O.2 O.8 0.2 O.7 O.3 O.9 0.4 O.9 O.4 0.75 O.35 0.7 O.2 O.75 O.2 O.7 O.3 O.7 O.70 1.O O.65 1.O O.6 1.O O.60 1.O 0.80 1.O O.70 1.O O.65 1.O O.60 1.O O.60 1.O O.60 1．O 自查 O．85 0.2.1.3、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[c]kV 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[d]，导线为等边三角形排列，线距为[e]m；干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本厂约[f]km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为[g]MVA。此断路器配备有定时限过电流保护种电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为[h]s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高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为[i]km，电缆线路总长度为[j]km。 0.2.1.4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为[k]℃，年平均气温为[l]℃，年最低气温为[m]0 C，年最热月平均最高气温为[n]℃，年最热月平均气温为 - 3 -

[p]℃，年最热月地下 0.8m 处平均温度为[q] ℃。当地主导风向为[r]风，年雷暴日数为[s]。 0.2.1.5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔[t]m。地层以[u](土质)为主；地下水位为[v]m。 0.2.1.6、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。每月基本电费按主变压器容量计为 [w]元／kVA，动力电费为[x]元／kw·h，照明(含家电)电费为[y]元／kw·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于[z]。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～lOkV 为 800 元／kVA(注：以上 a～z 的数据，由表 2 一 2 所示。) 表 2-2 设计任务书中待填原始数据代号 a b c d e f g h i j k l m 原始数据资料代号原始数据资料 4600 6 10 LGJ-150 2 8 500 1.7 80 25 38 23 -8 n p q r S t u V W x y z 33 26 25 东北 20 500 砂粘土 2 18 0.20 0.56 O．90～O．95 0.2.2 设计的具体任务与要求：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、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。设计的具体任务要求在规定时间内独立完成下列工作量： - 4 -

A．设计说明书需包括： 1)前言。 2)目录。 3)负荷计算和无功功率补偿。 4)变电所位置和型式的选择。 5)变电所主变压器台数和容量、类型的选择。 6)变电所主结线方案的设计。 7)短路电流的计算。 8)变电所一次设备的选择与校验。 9)变电所进出线的选择与校验。 10)变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定。 11)防雷保护和接地装置的设计。 12)附录——参考文献。 B．设计图样需包括： 1)变电所主结线图 1 张(A2 图样)。 2)变电所平、剖面图 1 张(A2 图样)。 0.2.3 设计时间：二○一二年六月六好至二○一二年元月七日 - 5 -

图 2 一 l××机械厂总平面图 1 负荷计算和无功功率补偿 1.1 负荷计算的目的、意义及原则（1）供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。（2）计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。（3）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。（4）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。 - 6 -

（5）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。 1.2 全厂负荷计算表及方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的 15%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的 15% 时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。综上所述，由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的 15%，所以可以按三相负荷平衡计算。即： P 30  P 三相30  P 单相30  PK e 三相 d 三相  PK e 单相 d 单相 1.2.1 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 = dK eP ， 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 = 30P cos d)计算电流（单位为 A） 30I = S 30 3 NU , NU 为用电设备的额定电压（单位为 KV） 1.2.2 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 = K p P   30 i  式中 iP  30 是所有设备组有功计算负荷之和， pK  是有功负荷同时系数，可取 0.8~0.95 b)无功计算负荷（单位为 kvar） 30Q = K q Q   30 i  式中 iQ  30 是所有设备无功计算负荷之和； qK  是无功负荷同时系数，可取 0.85~0.97 - 7 -

c)视在计算负荷（单位为 kvA） 30S = 2 30 Q P  2 30 d)计算电流（单位为 A） 1.2.3、各车间负荷统计计算 1）、铸造车间 30I = S 30 3 NU 计算负荷： P   130  P 30 三相  P30 单相  .30  300  0.8  6 kW  8.94 kW 无功计算负荷：   130 Q  P 30 三相  tan 三相  90  02.1  8.91 k var 视在计算负荷：   130 S  三相 P 30 cos  三相  单相 P 30 cos  单相  90 7.0  8.4 0.1  133 4. KVA 计算电流： I   130  S   130 3 U N  4. 133 38.03   202 7. A 2)、锻压车间计算负荷： P   230  P 30 三相  P30 单相  .30  350  0.7  8 kW  110 6. kW 无功计算负荷：   230 Q  P 30 三相  tan 三相  105  17.1  123 k var 视在计算负荷：   230 S  三相 P 30 cos  三相  单相 P 30 cos  单相  105 65.0  6.5 0.1  165 KVA 计算电流： I   230  S   230 3 U N  165 38.03   251 A 3）、热处理车间计算负荷： P   330  P 30 三相  P30 单相  .60  501  0.8  5 kW  94 kW 无功计算负荷：   330 Q  P 30 三相  tan 三相  90  75.0  5.67 k var 视在计算负荷：   330 S  三相 P 30 cos  三相  单相 P 30 cos  单相  90 8.0  4 0.1  116 KVA 计算电流： I   330  S   330 3 U N  116 38.03   176 A 4）、电镀车间计算负荷： P   430  P 30 三相  P30 单相  .50  502  0.8  5 kW  125  4 129 kW - 8 -

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