10kV工厂供电设计毕业设计.doc

目 录第一部分 设计任务与调研11.1 工厂供电设计的一般原则11.2 设计依据21.2.1工厂负荷情况21.2.2供电电源情况2第二部分 设计说明22.1负数计算22.2各车间负荷的计算32.3无功功率补偿22.4确定变电所位置42.5k-2点短路等效电路图4第三部分 设计成果73.1主接线的基本要求73.2主接线的方案与分析73.3电气主接线的确定43.4 380侧一次设备的选择校验43.5导线和电缆选择4第四部分 结束语9第五部分 致谢10第六部分 参考文献11第一部分 设计任务与调研1.1 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、GB50053-9410kv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； 必须遵守国家有关规定及标准，执行国家有关方针政策，包括节约能源、有色金属等技术政策。 （2）安全可靠、先进合理； 应做到保障人身安全和设备安全，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。 1.2 设计依据 1.2.1工厂负荷情况 各厂房功率负荷表如下：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2铸造车间动力2350.40.65照明100.851.03锻压车间动力4020.2 0.65照明80.7 1.04金工车间动力3600.20.60照明100.71.05工具车间动力3000.250.65照明80.751.06电镀车间动力2850.40.70照明100.71.07热处理车间动力1500.60.70照明80.71.08装配车间动力1500.40.70照明80.71.09机修车间动力1500.20.70照明60.71.010锅炉房动力1500.50.70照明30.71.01仓库动力850.20.70照明40.71.0宿舍区照明2200.81.0 1.2.2 供电电源情况： 按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，本厂可由附近一条10KV高压线的公用电源干线取得工作电源。 第二部分 设计说明2.1 负荷计算目前，负荷计算的方法主要有：需用系数法、二项式法、利用系数法、“ABC”法等。本设计采用需要系数法确定。需要系数法是在大量的测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数和同时系数，然后把设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法山于简单易行，在供电设计中被普遍采用。但是，当用电设备台数少而功率相差悬殊时，其计算结果往往偏小，因而这种方法只适用于整个工程的负荷计算。需要系数法计算主要计算公式有：（1）单组用电设备组的计算负荷【10】 式中 为需要系数为设备容量为设备功率因数角的正切值2.2 各车间负荷的计算铸造车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.4=*=0.65*235=152.75KW=* tan=152.75*0.4=61.1Kvar=/cos=152.75/0.65=235KVA =/()=235/(1.732*380)=356.4A 由此计算照明负荷: =15.2 A锻压车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.2=*=0.65*402=261KW=* tan=261*0.2=52Kvar=/cos=261/0.65=402KVA =/()=402/(1.732*380)=610A 照明负荷: =12.5A金工车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.2=*=0.6*360=216KW=* tan=216*0.2=43.2Kvar=/cos=216/0.6=360KVA =/()=360/(1.732*380)=547A 照明负荷: =15A工具车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.25=*=0.65*300=195KW=* tan=195*0.25=48.75Kvar=/cos=195/0.65=300KVA =/()=300/(1.732*380)=456A 照明负荷: =12A电镀车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.4=*=0.7*285=199.5KW=* tan=199.5*0.4=79.8Kvar=/cos=199.5/0.7=285KVA =/()=285/(1.732*380)=433A 照明负荷: =18A热处理车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.6=*=0.7*150=105KW=* tan=105*0.6=63Kvar=/cos=63/0.7=150KVA =/()=150/(1.732*380)=228A 照明负荷: =14.8A装配车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.4=*=0.7*150=105KW=* tan=105*0.4=42Kvar=/cos=105/0.7=150KVA =/()=150/(1.732*380)=228A 照明负荷: =11A机修车间：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.2=*=0.7*150=105KW=* tan=105*0.2=21Kvar=/cos=105/0.7=150KVA =/()=150/(1.732*380)=228A 照明负荷: =11.5A锅炉房：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.5=*=0.7*150=105KW=* tan=105*0.5=52.5Kvar=/cos=105/0.7=150KVA =/()=150/(1.732*380)=228A 照明负荷: =4.5A仓库：动力负荷：tan=tan(arccos)=0.2=*=0.7*85=59.5KW=* tan=59.5*0.2=11.9Kvar=/cos=59.5/0.7=85KVA =/()=85/(1.732*380)=129A 照明负荷: =5.6A宿舍区：照明负荷：=334A2.3 无功功率补偿由于本设计中上级要求COS0.9,而由上面计算可知COS=0.75<0.9，因此需要进行无功补偿。 综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。可选用BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89&micro;F Qc = 5999×（tanarc cos0.75tanarc cos0.92）Kvar =2724Kvar 取Qc=2800 Kvar  因此，其电容器的个数为： n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个正好无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： S30（2）=59992+(5463-2800) 2 1/2 =6564KV·A变压器的功率损耗为：QT = 0.06 S30=0.06 * 6564 = 393.8 Kvar  PT = 0.015 S30 = 0.015 * 6564= 98.5 Kw 变电所高压侧计算负荷为：P30=5999+ 98.5 = 6098 Kw  Q30=(5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar S30= (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A 无功率补偿后，工厂的功率因数为：cos=P30/S30=6098 / 6821= 0.9 则工厂的功率因数为：cos=P30/S30=0.910.9因此，符合本设计的要求。  2.4 确定变电所位置变配电所所址选择的一般原则： 1）尽量接近负荷中心，以降低供电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属损耗量。 2）进出线方便，特别是要便于架空进出线。 3）接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。 4）设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。 5）不应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避免时，应有防震和隔热措施。 6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。 7）不应设在厕所、浴室和其他经常及水的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。 8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。3.2 k-2点短路等效电路图 第三部分 设计成果3.1 主接线的基本要求 主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。 安全性：安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。 可靠性：不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度因素有关。 灵活性：用最少的切换来适应各种不同的运行方式，适应负荷发展。 经济性：在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。 3.2 主接线的方案与分析主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。 1）单母线接线 这种接线的优点是接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置； 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。 适用范围：适应于容量较小、对供电可靠性要求不高的场合，出线回路少的小型变配电所，一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。图5-2-1 单母线不分段主接线图2）单母线分段主接线 当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器可自动投入，保证给全部出线或重要负荷继续供电。图5-2-2 单母线分段主接线单母线分段接线保留了单母线接线的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一级负荷的供电等。3.3 电气主接线的确定电源进线为两路，变压器台数为两台。二次侧采用单母线分段接线。两路外供电源容量相同且可供全部负荷，采用一用一备运行方式，故变压器一次侧采用单母线分段接线，而二次侧采用单母线分段接线。 该方案中，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关之后。变电所采用直流操作电源，为监视工作电源和备用电源的电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源供所有负荷。 综上分析，选择高低压侧均为单母线分段的变电所主接线方法。 3.4 380V侧一次设备的选择校验表5-4-1 一次设备型号规格3.5 导线和电缆选择变压器一次侧电源进线WL1及WL2计算负荷为S30=1000KVA，1）选择电缆截面   查附录表，得BX-500型导线A=10 mm2 。在300oC明敷设时的Ial =77A >I=54.99A .因此可选三根BX-500-1×10导线做相线，另选一根BX-500-1×10导线做PEN线 2）校验机械强度   查附录知，按明敷在户外绝缘支持条件下，且支持间距为最大时，铜芯线最小截面积为6 mm2  因此以上所选的BX-500-1×10完全满足机械强度的要求第四部分 结束语通过本次毕业设计，使我们全方面更加深入的了解相关专业课的知识，并且扎实熟练地掌握了负荷计算、短路电流计算、变配电所的选址以及变压器、高低压设备的选型等等。   在本次毕业设计中我们也遇到了许多之前没有遇到的问题，主要的问题有以下几点:： 1）在进行负荷计算时，实际的照明电压为相电压220v，而我们却误当成380v进行计算，导致计算的负荷电流过大。这就是思维定势所造成的错误，因此，以后在进行实际操作及计算时，不要犯这种错误 2）变配电所选址时，初次设计时候没有考虑到变配电所应该远离潮湿以及有爆炸危险的锅炉房。根据变电所选址的一般原则，应该远离上述有危险的设施。 3）在设计系统的主接线图时候，初次设计时没有考虑到铸造车间、热处理车间时二级负荷，导致初次设计出的主接线图存在重大缺陷，虽然采用了双回路进线，但是单母线分段上没有采用断路器或是隔离开关，导致双电源进线不能发挥出应有的作用。再后来的改进中，我们充分考虑到了二级负荷，使得主接线图更加合理。    第五部分 致谢毕业设计已经告一段落。经过自己不断的搜索努力以及老师的耐心指导和热情帮助，本设计已经基本完成。在这段时间里，在老师严谨的治学态度和热忱的工作作风令我十分钦佩，她的指导使我受益非浅。同时本系创新实验室的开放也为我的设计提供了实习场地。在此对老师表示深深的感谢。通过这次毕业设计，使我深刻地认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了大学期间的学习成果。虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练。但是我将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。这三个月的设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。由于自身水平有限，设计中一定存在很多不足之处，敬请各位老师批评指正。参考文献【1】. 电力系统微机继电保护，罗钰玲，人民邮电出版社， 2008 引用第6364页【2】 发电机变压器继电保护应用，王维俭 ，中国电力出版社 2005 引用第5859页【3】. 发电厂及电气部分，姚春球，水利电力出版社 2004 引用第3233页【4】. 微机继电保护，陈德树，中国电力出版社， 2000 引用第41页【5】. 电力系统继电保护原理. ，贺家李，宋从矩等，中国电力出版社 1994 引用第37页【6】电力工程基础，文温步瀛 ，中国电力出版社 2006 引用第3637页【7】.电力系统稳态分析 ，陈珩 ，中国电力出版社 2007 引用第34页【8】.电力系统稳态分析，李光琦，中国电力出版社 2007 引用第6页【9】电机学，辜承林，陈乔夫，熊永前，华中科技大学出版社 2005 引用第9697页【10】.电力系统微机继电保护 ，罗钰玲，人民邮电出版社 2008 引用第8788页【11】.微机继电保护， 陈德树，中国电力出版社 2007 引用第67页【12】.电力系统.，李海燕，中国电力出版社 2006 引用第3334页【13】.电力系统继电保护，施怀瑾，重庆大学出版社 2005 引用第6364页【14】.中小型变电所实用设计手册 ，丁毓山，雷振山 ，水利水电出版社 2000 引用第88页19