工厂供电课程设计某机械厂变电所一次系统设计.doc
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1、编号 -课 程 设 计( 2008级本科)题 目: 志敏机械厂变电所一次系统设计 系(部)院: 物理与机电工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 作者姓名: 指导教师: 职称: 教授 完成日期: 2011 年 1 月 7 日二 一 一 年 一 月-本科生课程设计任务书论 文 题 目某机械厂变电所一次系统设计作 者 姓 名所属系、专业、年级机电工程系电气工程及其自动化专业指导教师姓名、职称 教授任务下达日期2010年12月24日设计的主要内容1.1设计内容:负荷计算和无功功率补偿;变电所主变压器和主接线方案的选择;短路电流的计算等。1.2设计依据1、气象资料:工厂所在地区的年最高气温为 34 ,
2、年平均气温为 15 ,年最低气温为18,年最热月平均最高气温为 25 ,年最热月平均气温为 18 ,年最热月地下0 . 8m处平均温度为21 。当地主导风向为东北风,年雷暴日数为 8 。2、地质水文资料:工厂所在地区平均海拔 1500m ,地层以砂粘土为主,地下水位为 2m 。3、电费制度:工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 18 元kVA ,动力电费为 0 . 20 元/kwh,照明电费为0.50元/kwh。工厂最大负荷时的功率因数不得低干0.90 ,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
3、门交纳供电贴费: 6 10kV 为 800 元kVA 。4、工厂负荷情况见下表:序号名称类别设备容量需要系数cos计算负荷1铸造车间动力650.40.71.02照明70.80.90.48小计722锻压车间动力1100.30.61.33照明100.70.90.48小计1203仓库动力400.40.850.62照明50.80.90.48小计454电镀车间动力600.50.850.62照明60.80.90.48小计665工具车间动力2000.30.651.17照明100.90.90.48小计2106组装车间动力2000.40.71.02照明300.80.90.48小计2307维修车间动力2000.2
4、0.61.33照明130.80.90.48小计2138金工车间动力4000.20.651.17照明160.80.90.48小计4169焊接车间动力7300.30.451.98照明460.80.90.48小计87610锅炉房动力1500.70.80.75照明30.80.90.48小计15311热处理车间动力2000.60.71.02照明100.80.90.48小计21012生活区照明800.70.90.48总计(380v侧)动力照明取二、设计的基本要求1、设计及计算说明书(1)说明书要求书写整齐,条理分明,表达正确、语言简练。(2)主要计算过程和步骤完整无误,分析论证过程简单明了,各设计内容列表
5、汇总。2、图纸(1)绘制电气主接线图(2)原理图要求用标准符号绘制,布置均匀,设备符号大小合适清晰美观。三.设计进度安排阶段设计各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料2010年12月24日2查阅有关资料、阅读设计要求必读的参考资料2010年12月25日3负荷计算2010年12月26-27日4电气主接线设计2010年12月28日5短路电流计算2010年12月29日6主要电气设备及载流导体选择2010年12月30-31日7书写课程设计说明书2011年1月1-3日8打印整理课程设计资料2011年1月4日四.需收集和阅读的资料及参考文献(指导教师指定)【1】刘涤尘、王明阳、吴政球.
6、电气工程基础M.武汉:武汉理工大学出版社.2003年【2】张学成.工矿企业供电设计指导书M.北京:北京矿业大学出版社.1998年【3】刘介才.工厂供电简明设计手册M.北京:机械工业出版社.1993年【4】刘介才.实用供配电技术手册M.北京:中国水利水电出版社.2002年【5】刘介才.工厂供电M.北京:机械工业出版社.1997年【6】 同济大学电气工程系.工厂供电M.北京:中国建筑工业出版社.1981年【7】苏文成.工厂供电M.北京:机械工业出版社.2004年【8】工厂常用电气设备手册编写组. 工厂常用电气设备手册(补充本). 北京:水利电力出版社.1990【9】JGJ16-2008 民用建筑电
7、气设计规范【10】GB50054-95 低压配电设计规范 【11】GB50052-95 供配电系统设计规范【12】GB50217-2007 电力工程电缆设计规范【13】GB50060-92 3110KV高压配电装置设计规范教研室意见负责人签名: 年 月 日系(部) 意 见负责人签名: 年 月 日摘 要 根据我国能源利用情况,供电设计的原则要求,按照设计任务书的详细要求,对该厂进行总体分析,然后着手对该中外合资机械厂的变电所及配电系统进行设计。在指导老师的悉心指导下、在同组成员尽心帮助下,同时借助不少参考文献,完成该次设计。首先,对全厂的负荷进行系统计算,为确定供电系统的电力变压器、各种开关电器
8、的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进行无功补偿,以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗,从而减少电器元件的规格,降低它的功率损耗和电压损耗,减少投资。其次,根据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器,确定变电所的类型以及其主接线方案,其中包括变压器容量以及台数的确定,全厂配电系统的设计。然后,为了校验一次设备的短路稳定度,开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度,整定电流速断保护装置的动作电流,进行短路电流的计算,进而选择了电力线路和高低压电气设备。最后,确定全厂配电系统,根据设计要求,绘制变电所一次系统图。关键词:电力变压器、无功补偿、功率损耗、短路稳定度、断流能力
9、、配电系统目 录 1 前言.11.1引言11.2设计原则11.3本设计所做的主要工作22负荷计算及电容补偿.32.1负荷计算的方法32.2负荷统计计算42.3电容补偿63变压器选择及主接线方案确定.73.1主变压器台数选择73.2主变压器容量选择73.3主接线方案确定83.3.1变电所主接线方案的设计原则与要求83.3.2变电所主接线方案的技术经济指标83.3.3工厂变电所常见的主接线方案93.3.4确定主接线方案93.4无功功率补偿修定114高低压开关设备选择.134.1短路电流的计算134.1.1 短路计算的方法134.1.2本设计采用标幺制法进行短路计算134.2变电站一次设备的选择与校
10、验194.2.1 一次设备选择与校验的条件194.2.2 按正常工作条件选择194.2.3 按短路条件校验204.2.4 10kV侧一次设备的选择校验214.2.5 380V侧一次设备的选择校验234.3高低压母线的选择:245变电所进出线和低压电缆选择.245.1 变电所进出线的选择范围245.2 变电所进出线方式的选择255.3 变电所进出导线和电缆形式的选择255.4 高压进线和低压出线的选择265.4.1 10kV高压进线的选择校验265.4.2 由高压母线至主变的引入电缆的选择校验265.4.3 380V低压出线的选择266 总结.317 参考文献.311 前言1.1引言电能是现代工
11、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;电能的输送和分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。在工程机械制造厂里,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。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。电能从区域变电站进入机械厂后,首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。在机械厂,
12、担负这一任务的是供电系统,供电系统的核心部分是变电所。一旦变电所出了事故而造成停电,则整个机械厂的生产过程都将停止进行,甚至还会引起一些严重的安全事故。机械厂变电所要很好地为生产服务,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
13、要有全局观点,能顾全大局,适应发展。1.2设计原则按照国家标准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、JGJ16-2008民用建筑电气设计规范等的规定,进行变电所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
14、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本设计所做的主要工作目前世界上机械生产能源和动力主要来源于电能。电网的正常运行是保证机械生产安全前提。根据设计任务书的要求,结合实际情况和市场上现有的电力产品及其技术,本文主要做了以下工作:1、负荷计算 机械厂变电所的负荷计算,是根据所提供的负荷情况进行的,本文列出了负荷计算表
15、,得出总负荷。2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算,绘制一次系统图,确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求,即要安全可靠又要灵活经济,安装容易维修方便。3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数,通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。4、变压器选择根据电源进线方向,综合考虑设置总降压变电所的有关因素,结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要,确定变压器型号。5、短路电流计算工厂用电,通常为国家电网的末端负荷,其容量运行小于电网容量,皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相
16、应有关参数。6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值,选择高、低压配电设备,如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和动稳定检验,并列表表示。7、电缆的选择 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行,进行电缆截面选择时必须满足发热条件:电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度,不应超过其正常运行时的最高允许温度。2负荷计算及电容补偿2.1负荷计算的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。由于本机械厂用电部门较多,用电设备台数较多,设计采用需要系数法予以确定。1单台组
17、用电设备计算负荷的计算公式(1).有功计算负荷(单位为kW): 式中 设备有功计算负荷(单位为kW);用电设备组总的设备容量(不含备用设备容量,单位为kW);用电设备组的需要系数。(2).无功计算负荷(单位为kvar) 式中 设备无功计算负荷(单位为kvar);对应于用电设备组功率因数的正切值。(3).视在计算负荷(单位为kVA) 式中 视在计算负荷(单位为kVA);用电设备组的功率因数。(4).计算电流(单位为A) 式中 计算电流(单位为A);用电设备组的视在功率(单位为kVA);用电设备组的额定电压(单位为kV)。2多组用电设备计算负荷的计算公式(1).有功计算负荷(单位为kW) 式中 多
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