工厂供电课程设计教学内容.doc
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1、本科课程设计题目: 某厂降压变电所的电气设计 院(系) 信息科学与工程学院 专 业 电气工程及其自动化 届 别 学 号 姓 名 指导老师 华侨大学教务处印制 2013年6月15号教育类别+目录第1章 概述1第2章 负荷计算与负荷等级确定4第3章 变压器选择及主接线设计7第4章 短路电流计算9第5章 变电所一次设备选择和校验12第6章 课设体会及总结20参考文献:20附录21第1章 概述1.1 工厂供电的意义和要求供配电技术,就是研究电力的供应及分配的问题。电力,是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力,是现代文明的物质技术基础。没有电力,就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和
2、网络化,都是建立在电气化的基础之上的。工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。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。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,
3、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。1.2 工厂供电设计的一般原则 按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定,进行工厂供
4、电设计必须遵循以下原则:(1)遵守规程、执行政策。必须遵守国家的有关规定及标准,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。(2)安全可靠、先进合理。应做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和经济合理,采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。(3)近期为主、考虑发展。应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,适当考虑扩建的可能性。(4) 全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等,合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为
5、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。1.3 工厂供电设计题目及要求(一) 设计题目南阳防爆厂降压变电所的电气设计(二) 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,确定一次回路方案,最后定出设计说明书。(三) 设计依据1工厂总平面图,如图(1)所示。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4000h,日最大负荷持续时间为10h。该厂除铸造
6、车间、锻压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280V。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(1)所示。 3供电电源情况:按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定,本厂可由附近一条35kV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LGJ120导线为等边三角形排列,线距为1m;干线首端(即电力系统的馈电变电电站)距离本厂约20km,该干线首端所装高压断路器300MVA,此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。为满足工厂二级负荷的要求,可采用联络
7、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达100km,电缆线路总长度达80km。4.气象资料 本厂所在地区的年最高气温为37,年平均气温为24,年最低气温为-8,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处平均温度为25。当地主导风向为东北风,年雷暴是数为20。5.工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92。工厂负荷统计资料 表(1)厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000.40.7照明60.71.02锻压车间动力5000.30.65照明80.71.03金工车间动力5000.30.65照明90.71.
8、04工具车间动力3000.30.6照明70.71.05电镀车间动力3000.60.8照明70.71.06热处理车间动力2000.60.8照明80.71.07装配车间动力1000.40.7照明70.71.08焊接车间动力2000.30.65照明40.71.09锅炉房动力800.60.65照明20.71.0生活区照明2000.71.0图一 见下第2章 负荷计算与负荷等级确定 2.1负荷计算中用到的主要公式: 有功计算负荷:P30=KdPe;无功计算负荷:Q30=P30tg;视在计算负荷:S30=P30/cos;计算电流:I30=S30/(UN);总的有功计算负荷:P30=KpP30;总的无功计算负
9、荷:Q30=KqQ30;总的视在计算负荷:S30= ;总的计算电流;2.2根据南阳防爆厂工厂负荷统计资料,负荷计算如下:(一) 铸造车间动力: =300kw =0.4 =0.7 =1.02 有功计算负荷:=0.4300kw=120kW 无功计算负荷:=1201.02=122.4kVar 视在计算负荷: 计算电流: 照明: =6kw =0.7 =1.0 =0 有功计算负荷:=0.76kw=4.2kW 无功计算负荷:=4.20=0kVar 视在计算负荷: 计算电流: 小计: 其他车间计算与以上相仿,从略。 表2.1 南阳防爆厂负荷计算表编号名称类别设备容量需要系数计 算 负 荷1铸造车间动力300
10、0.40.71.02120122.4171.4260.4照明60.71.004.204.26.36小计306124.2122.4175.6266.762锻压车间动力5000.30.651.17150175.5230.9350.8照明80.71.005.6 0 5.68.48小计508155.6175.5236.5359.283金工车间动力5000.30.651.17150175.5 157.3350.8照明90.71.006.306.39.55小计509156.3175.5163.6360.354工具车间动力3000.30.61.3390119.7149.8227.5照明70.71.004.9
11、04.97.42小计30794.9119.7154.7234.925电镀车间动力3000.60.80.75180135225341.9照明70.71.04.904.97.42小计307184.9135229.9349.326热处理车间动力2000.60.80.7512090150227.9照明80.71.005.605.68.48小计208125.690155.6236.387装配车间动力1000.40.71.024040.877.257.1照明70.71.004.904.97.42小计10744.940.882.164.528焊接车间动力2000.30.651.176070.292.3140
12、3照明40.71.002.802.84.24小计20462.870.295.1144.549锅炉房动力800.60.651.174856.273.9112.2照明20.71.001.401.42.12小计8249.456.275.3114.3210生活区照明2000.71.001400140212.12总计(380V侧)动力24800.761138.6985.31505.7照明258计入=0.9=0.950.741024.7936.01387.82108.62.3负荷等级及无功补偿:由表2.1可知,该厂380V侧的功率因数只有0.76.而供电部门要求该厂35KV进线侧最大负荷是功率因数不应该
13、低于0.92。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧补偿后功率因素应稍大于0.92,这里取0.95来计算380V侧所需无功功率补偿容量. 要使低压侧功率因数由0.76提高到0.95,低压侧需装设的并联电容器的容量为: Qc=1138.6(tan arccos0.76-tan arccos0.95)kvar=1138.6(0.8552-0.3287)=599.47kvar 取Qc=600kvar补偿后低压侧的视在计算负荷: kVA=1202 kVA 变压器的功率损耗为: Pt0.01 =0.011202kVA =12.02 kw Qt0.05 =0.051202kVA =60.1
14、 kvar变电所高压侧的计算负荷: =1138.6kw+12.02 kw=1150.62kw =385.3kvar+60.1 kvar=445.4kvar = kVA=1233.8kVA则补偿后的功率因数为: /=1150.62/1233.8=0.932项 目计算负荷380V侧补偿前负荷0.761138.6985.31505.7380V侧无功补偿容量600380V侧补偿后负荷0.951138.6385.31202主变压器功率损耗12.0260.135kV侧负荷总计0.9321150.62445.41233.8第3章 变压器选择及主接线设计3.1变压器容量,台数,类型的选择:(1)变压器台数选择
15、原则考虑到该工厂地区负荷较为集中,且容量相当大,为保证供电的可靠性,避免一台变压器故障或检修时,影响对用户的供电,变电所应装设两台主变压器。(2)变压器容量选择原则变压器容量的选择是一个全面、综合性的技术问题,没有一个简单的公式可以表示。变压器容量的选择与负荷种类和特性、负荷率、需要率、功率因数、变压器有功损耗和无功损耗、电价(包括基本电价)、基建投资、(包括变压器价格及安装土建费用和供电贴费)、使用年限、变压器折旧、维护费以及将来的计划等因数有关。 根据工厂供电指导要求,对于装有两台主变压器的变电所应满足以下原则:每台变压器的容量应同时满足以下两个条件: 1)任一台变压器单独运行时,宜满足:
16、2)任一台变压器单独运行时,应满足:,即满足全部二、三级负荷需求。故根据变电所负荷情况,计算如下: =(0.60.7)1202=(721.2841.4) 且 =175.6+236.5+75.3=487.4 kvar考虑到变电所主变压器单台容量上限不宜大于1000,再综合当地的气象情况(年平均气温为),所选变压器的实际容量:,故=(721.2841.4)/0.96=(751.3876.5),再适当考虑未来510年的负荷发展,故选取=1000 型号:S11-1000/35 ,其主要技术指标如下表所示:表3.1 S11-1000/35的主要技术指标变压器型号额定容量/额定电压/kV联 结 组型 号损
17、耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载S11-1000/351000355%0.4Yyn01.1511.541.36.5(附:外形尺寸长*宽*高(mm):2490*1350*2750 重量(kg):4300)3.2电气主接线设计:(一) 工厂变配电所主结线基本要求: (1)安全 符合国家有关标准和技术规范的要求,充分保证人身和设备的安全 (2)可靠 满足电力负荷的可靠性要求 (3)灵活 能适应必要的各种运行方式 (4)经济 尽量使主接线简单,投资少,运行费用低,节约电能(二)主结线方案选择:降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径,由各种电力设备(变压器、避雷器、断路器、互感器、隔
18、离开关等)及其连接线组成,通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置,运行的可靠性和经济性,继电保护和控制方式都有密切关系,是供电设计中的重要环节。由于南阳防爆厂电源进线为35kv,属于大中型工厂,且计划装有两台主变压器,故设计方案选择如下: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。该方案运行灵活性较好,供电可靠性高,适用于一二级负荷工厂,多用于电源线路较长,检修机会多,变压器不需经常切换的变电所。方案:一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的降压变电所主电路。同样运行灵活性较好,供电可靠性高,但适用于一二级负荷工厂。该接法也适用于电源线路较短而变电所昼夜负荷
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