毕业设计(论文)-工厂配电系统设计.doc
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1、摘 要本设计要涉及到的是变压器进线出线的选择,母线和电缆的选择,无功功率的补偿,继电器,熔断器的选型。变压器的进出线主要考虑的是进线高压电缆的选取,各厂区电缆的选择是按各厂区负荷不同而选择不同型号的电缆。由于采用多个变压器进行供电,母线采用分段式,根据负荷平均的原则,在各条母线上分别连上各厂区的电缆。电气主接线是变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系到全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和安全自动装置的确定,是变电所电气部分投资大小的决定性因素。无功功率的补偿采用集中补偿的方法来完成。对于每个负载线路,我们都进行了继电保护,还配以熔断器保护。此项设计比较完整的对整厂的供电系统进行了
2、设计,对实际电路的敷设有一定的参考价值。关键词 供电设计;变压器;断路器 AbstractThis course is designed primarily the electrical wiring in a 10KV transformer station Factory , which involved the transformer to the cable, the choice of bus bar and cable options, the compensation of wattless power , relays, the fuze protection. The mai
3、n problem of the Transformers into the project is the selection of high-tension cable lines, we choice the different models of electricity which was based on loading of the district. With the introduction of several transformers for power supply, the introduction of sub-bus bar, according to the pri
4、nciples of the average load in two separate generating lines, distributing the loads in two separate generating line. Electricity lord connects line is the vital link of transformer substation in power plant, the draft of the electricity lord connects line relates directly to the choice of the whole
5、 substations electric equipments, the arrangement of the distribution electricity device, the determination of the relay protection of power system and the automatic device, It is a decisive factor of the invests size to the transformer substation electricity part.We use to the method of complete co
6、ncentration to compensate the wattless power .For each line; we have a relay, coupled with fuze protection. The design of the power supply system is a rather integral design; there are certain reference values to next design.Keywords the design of power;transformer;breaker 目 录摘 要I1 前 言12 设计原始资料22.1
7、设计依据22.2 气象及地质资料32.3 当地电业部门提供的技术资料42.4 供用电协议43 负荷计算和无功功率补偿53.1 负荷计算53.2 低压侧无功补偿器的选择73.3 主变压器选择94 确定供电系统图115 短路电流计算125.1 绘制短路计算电路125.2 求三相短路电流135.2.1 确定基准值135.2.2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值135.2.3 求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量145.2.4 求k-3点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量156 高、低压设备选择166.1 高压设备的选择166.2 低压开关柜选择186.3 低压断路
8、器的选择与校验197 配电线路选择207.1 高低压母线的选择207.2 低压出线的选择207.2.1 按发热条件选择217.2.2 校验电压损耗218 保护整定计算228.1 线路的过电流和速断保护228.1.1 过电流保护228.1.2 电流速断保护238.2 变电所低压侧的保护装置238.3 电力变压器的继电保护248.3.1 过电流保护248.3.2 电流速断保护248.3.3 过负荷保护259 变电所的防雷保护与接地装置的设计269.1 变电所的防雷保护269.2变电所的接地装置2710 结 论29致 谢30参考文献31附录 供电设计系统图32IV毕业设计(论文)1 前 言电能是现代
9、工业生产的主要能源和动力。电能的输送和分配即简单经济又便于控制、调节和测量,利于实现生产过程自动化。因此,电能在现代化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,但是它在生产成本中所占的比重一般很重要。电能在工业生产中实现了电气化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,如果工厂的供电突然中断,则对工业生产可能产生严重的后果。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,具有十分重要是意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源
10、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、支持国家经济建设,也具有重大的作用。工厂供配电系统包括工厂内的变配电所,所有高低压供配电线绿及用电设备,其接线可分为:一次接线(主接线) 直接参与电能的输送与分配,由母线,开关,配电线路,变压器等组成的接线,这个接线就是供配电系统的一次接线,即主接线,它表示着电能的输送路径,一次接线的设备称为一次设备。二次接线(二次回路)为了保证供电系统的安全、经济运行及操作上的方便,常在配电系统中,装设各种辅助电气设备,(二次设备)例如电流互感器,电压互感器,继电保护装置,自动控制装置等,从而对一次设备进行监督,测量、保护和控制
11、,通常把完成上述功能的二次设备之间互相连接的线路称为二次接线。工厂供电工作很好的为工业生产服务,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: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。可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。经济 供电系统的投资要少,运用费用要低,并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。此外,在供电工作中,应合理的吃力局部和全局、当前和长远等关系,既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观念,能顾全大局,适应发展。2 设计原始资料2.1 设计依据设计依据为:厂区平面布置图见图2-1。图2
12、-1 厂区平面布置图因受土地面积限制,本地区无扩建任务。各车间设备明细表见表2-1。表2-1 各车间用电设备明细表序号用电部门设备容量P/KW备注动力照明1组装车间250262电镀车间2008二级负荷3焊接车间()850264焊接车间()910265金工车间50086热处理车间500107维修车间30013由总变电站供电(380V出线)8锅炉房2102二级负荷9实验站120610仓库()511仓库()412办公楼23由总变电站供电(380V出线)工厂负荷性质。本厂无大型设备、高压设备、高频设备、以及整流装置。除锅炉房及电镀车间要求连续供电相当二级负荷外,其它车间皆为三级负荷。车间变电所数量及位
13、置。根据全厂用电负荷分布情况,初步拟定数量、位置及进线部位并已标注在图2-1厂区平面图上。由于厂区较紧凑,装卸产品的起重汽车工作频繁。为美观和安全起见,除向化工配电的联络线以外,厂区同配电线一律地下敷设。采用车间变电所低压侧补偿无功功率为主,总降硬度变电站二次侧集中补偿为辅的混合补偿方式。在计量处的部位功率因数保持在0.9以上。2.2 气象及地质资料气象及地质资料为:厂区为砂质粘土,土壤允许承载力为20T/m2 ,中等含水量时测土壤电阻率为。地下水位为23.5m.地中0.71m处全年最热月最高温度为20,土壤热阻系数为80cm/W。最热月环境平均最高温度为30。土壤冻结深度为1.1m。全年最高
14、温度+40,最低温度-35。最大风速30m/s,一般在-5左右出现。最大覆冰厚度5mm。全年雷暴日为30d,夏季主要风向为南风。2.3 当地电业部门提供的技术资料下南方向10km处有10kv电源。该处最大运行状态时短路容量为300MVA ,最小运行状态时短路容量为100MVA。出口处继电保护装置动作时限为1.5s。2.4 供用电协议工厂与电业部门达成的“供用电协议”主要内容有以下几点:到总降压变电所进线门型构架为企业的厂外供电线路,由工厂投资电业部门设计施工。通电后归电业部门管理。总降压变电所及配电系统,由工厂自行设计施工、 维护管理。工厂按工业用电两部电价制缴纳电费。双方同意按主变压器安装容
15、量确定基本电价为3.5元/月kVA。电度电价35 kV 以上为0.18元/kwh,1能kv以上的为 0.20元/kwh。工厂同意向东郊化工厂以10kv电压提供电源(联络线),最大转供功率1000KW,功率因数在0.9以上。3 负荷计算和无功功率补偿电力负荷的确定,对于选择变电所主变压器容量,电源布点及电力网的接线方案设计等,都是非常重要的,电力负荷应在调查和计算的基础上进行,对于近期负荷,应力求准确、具体、切实可行;对于远期负荷,应在电力系统及工农业生产基础发展远景规划的基础之上,反复测算与综合平衡,力求切合实际。13.1 负荷计算各设备分组如下表3-1表3-1 设备分组表组名车间序号第1组1
16、 9 10第2组3 4第3组5 11第4组2 6 8第5组7 12第6组2 8用需要系数法确定用电设备的计算负荷,下面以第1组为例说明需要系数法确定用电设备的计算负荷的计算过程:解:先求各车间的计算负荷 组装车间 查电工手册“组装车间”动力组,得Kd=0.42,cos=0.72,tg=0.96。因此Pc.1=KdPe=0.42250KW=105KWQc.1=Pctg=105KW0.96=100.8KW实验站 查电工手册“实验站”动力组,得Kd=0.9,cos=0.9,tg=0.48。因此 Pc.2=KdPe=0.9120KW=108KW Qc.2=Pctg=108kw0.48=48.6kw因此
17、,总计算负荷(取Kp=0.9,Kq=0.9)为Pc=0.9(105+26+108+6+5)kw=225kwQc=0.9(100.8+48.6)kvar=134.46kvar 按表3-1的分组求出图2-1的电力负荷计算表,见表3-2表3-2 电力负荷计算表组别名称设备容量P/KWKdPc/KWtgQc/Kvar计 算 负 荷动力照明Pc/KWQc/KvarSc/KVAIc/A1组装车间250260.421310.96100.8225134.46262.11398.25实验站12060.91140.4848.6仓库()5152焊接车间()850260.35323.51.33395.68601.27
18、37.35951.381445.52焊接车间()910260.35344.51.33423.63金工车间50080.251331.33166.25123.3149.63193.88294.58仓库()4144电镀车间20080.61281.33159.6537.75487.13725.591102.45热处理车间500100.63101.02306.06锅炉房21020.75159.50.4875.65维修车间300130.51631.02153167.4137.7216.76329.34办公楼231236电镀车间20080.61281.33159.6258.75211.68334.31507
19、.94锅炉房21020.75159.50.4875.6取Kep=0.9,Keq=0.93.2 低压侧无功补偿器的选择低压侧的功率因素低于国家规定,所以需要在低压侧进行无功补偿,按国家电网规定高压侧的功率因素应达到0.9及以上下面以第1组为例进行补偿的计算1初选BSMJ0.4-14-3型自愈式并联电容器,每组容量。则所需要安装的电容器组数为2组。补偿后的视在计算负荷及功率因数为 满足要求。各组所需的无功补偿电容器数见表3-3表3-3 各组所需电容数组别电容器型号每组容量所需个数结论1BSMJ0.4-14-314kvar2满足要求2BSMJ0.4-14-314kvar32满足要求3BSMJ0.4-
20、14-314kvar8满足要求4BSMJ0.4-14-314kvar18满足要求5BSMJ0.4-14-314kvar4满足要求6BSMJ0.4-14-314kvar6满足要求经无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表3-4所示。表3-4 无功补偿后工厂的计算负荷组别项目总Pc/总Qc/总Sc/Ic/AKWKvarKVA1380V侧补偿前负荷225134.46262.11398.25380V侧无功补偿负荷-28380V侧补偿后负荷225106.46248.92378.3主变压器功率损耗0.01Sc=2.490.05Sc=12.310KV侧负荷总计227.49118.76256.621
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