供配电课程设计-某机械厂降压变电所的电气设计(共25页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上前言众所周知,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
2、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。本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件,并适当考虑生产的发展,按照国家相关标准、设计准则,本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。通过负荷计算,确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算,选择变电所主接线方案及高低压设备与进出
3、线,最后按要求写出设计说明书,并绘出设计图样。具体过程和步骤:根据工厂总平面图,工厂负荷情况,供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量, 主接线方案选择,最后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。目录附录.26附表一 机加工车间计算表.26附图一 变电所主结线图27附图二 变电所平面图和剖面图28设计任务及要求一、设计题目:某机械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
4、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。三、设计依据1)工厂总平面图: 2)机加工车间平面图: 3)工厂负荷情况 本厂多数车间为三班制,年最大负荷利用小时为4600h,日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷处,其余均属三级负荷。本厂的负荷统计得到的全厂负荷表见表1,机加工车间设备明细表见表2。4)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1
5、0kV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LGJ-150,导线为等三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。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80km,电缆线路总长度为25km。5)气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38,年平均气温为23,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0.8m处平
6、均温度为25。当地主导风向为东北风,年雷暴日数为20天。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铸造车间动力3000.30.70照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.07机加工车间待算6工具车间动力3600.30.60照明70.91.04电镀车间动力2500.50.80照明50.81.03热处理车间动力1500.60.80照明50.81.09装配车间动力1800.30.70照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.08锅炉房动力500.70.80照明10.81.05仓库动力200.40.80照明10.81.0生活区照明3
7、500.70.9表1 全厂负荷表6)地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位为2m。7)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于0.90。此外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性地向供电部门交纳供电贴费:610kV为800元/(kVA)。第一章 负荷计算和无功功率补偿第一节 负荷计算的目的和方法一、负荷计算的内容和目的 (1) 求计算负荷,是选择确定建
8、筑物报装容量、变压器容量的依据;(2) 求计算电流,是选择缆线和开关设备的依据; (3) 求有功计算负荷和无功计算负荷,是确定静电电容器容量的依据。 二、 负荷计算的方法 (1) 需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。用于设备数量多,容量差别不大的工程计算,尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。 (2)利用系数法采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数,得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算,但计算过程稍繁。第二节 全厂负荷计算的过程本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。主要计算公式有: 有功计算负荷(kW
9、) 无功计算负荷(kvar): 视在计算负荷(kVA):计算电流(A): 具体车间计算负荷如下表:车间设备容量Pe/kw需要系数Kd功率因数Cos功率因数角的正切tan有功计算负荷Pc/kw无功计算负荷Qc/kvar视在计算负荷Sc/kVA机加工冷加工291.950.250.51.7372.99 126.27 145.98 吊车10.20.150.51.731.532.65 3.06电阻炉890.80.950.3371.223.50 74.95 小计145.72 152.41 223.98 铸造动力3000.30.71.02 9091.82 128.57 锻压动力3500.30.651.17
10、105122.76 161.54 工具动力3600.30.61.33 108144180电镀动力2500.50.80.7512593.75 156.25 热处理动力1500.60.80.759067.5112.5装配动力1800.30.71.02 5455.09 77.14 机修动力1600.20.651.17 3237.41 49.23 锅炉房动力500.70.80.753526.2543.75仓库动力200.40.80.758610铸造照明60.8104.804.8锻压照明80.7105.605.6工具照明70.9106.306.3电镀照明50.810404热处理照明50.810404装配
11、照明60.8104.804.8机修照明40.8103.203.2锅炉房照明10.8100.800.8仓库照明10.8100.800.8生活区照明3500.70.90.48 245118.66 272.22 机加工照明13.8211013.824013.824有功计算负荷Pc/kw无功计算负荷Qc/kw视在计算负荷(Sc/kw)总计1097.55 919.52 1431.83 同时系数=0.951042.68 873.54 1360.24 功率因素()0.766表3 各车间负荷计算表从表中可知:有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷1431.83 再乘以同时系数=0.95, =0.97此时功率因素
12、0.9, 所以要进行无功功率补偿第三节 无功功率补偿由于本设计中cos=0.7660.92 满足要求补偿后的负荷如下表全厂负荷有功功率Pc/kw无功功率Qc/kvar视在计算负荷(Sc/kVA)补偿前1042.68873.541360.24 无功补偿-512补偿后1042.68361.541103.58 补偿后功率因数()0.945表4 补偿后的计算负荷第二章 变电所的选择及主变压器的选择第一节 变电所的位置与型式选择变电所位置的选择,应根据下列要求经技术、经济比较确定: 一、接近负荷中心; 二、进出线方便; 三、接近电源侧; 四、设备运输方便; 五、不应设在有剧烈振动或高温的场所; 六、不宜
13、设在多尘或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时,不应设在污染源盛行风向的下风侧; 七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻; 八、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,当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时,应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定; 九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。按负荷功率矩法确定负荷中心工厂是10kv以下,变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心,工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂的平面图下侧和左侧,分别作一条直角坐标的x轴和y轴,然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,p
14、1、p2、p3p10分别代表厂房1、2、310号的功率,设定p1、p2p10并设定p11为生活区的中心负荷,如图3-1所示。而工厂的负荷中心的力矩方程,可得负荷中心的坐标: 把各车间的坐标带入上述2个公式,得到x=5.38,y=5.38.由计算结果可知,工厂的负荷中心在6号厂房的东北角。考虑到周围环境和进出线方便,且7号机加工车间干线分配多,所以变电所设在6号车间的右方。变电所类型有室内型和室外型。室内型运行维护方便,占地面积少。所以采用室内型变电所变电所的类型主要有以下几种类型:(1):独立变电所(2):附设变电所(3):车间内变电所(4):地下变电所所以,变电所的类型为附设变电所。第二节
15、主变压器的类型、台数与容量的选择(1)考虑到变压器在车间建筑内,故选用低损耗的SCB10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无载调压方式,分接头,联接组别Dyn11,带风机冷却并配置温度控制仪自动控制,带IP20防护外壳。(2)由于工厂总负荷容量较大,且存在多个二级负荷,对电源的供电可靠性要求较高,宜采用两台变压器,以便当一台变压器发生故障后检修时,另一台变压器能对二级负荷继续供电,故选两台变压器。(3)变压器容量是根据无功补偿后的计算负荷确定的。补偿后的总计算负荷为,每台变压器的容量,工厂二级负荷为328.57,328.57,故每台变压器的容量为800。第三章 机加工车间的
16、配电系统的确定第一节 电力负荷计算配电方式应遵从下列原则:(1)为减少电压波动引起的闪烁,照明线路应在车间动力总开关之前分出。(2)离配电点比较近的,且功率比较大的少数用电设备可以用放射式供电。(3)对于功率比较小、台数比较多的设备,宜于采用干线对分电箱供电,然后由分电箱对各用电设备配电。(4)考虑分电箱供电范围时,注意支线的敷设不要跨过通道;通道另一侧的设备,应由另一侧的分电箱供电,不要采取这一侧的用电设备由另一侧的分电箱供电。(5)吊车电源不要经过分电箱,应经单独的开关直接引自干线。按照上述原则,因为机加工车间用电器台数较多且少数设备的容量大,且包含吊车设备,故按下面分组,并采用分电箱分配
17、电:干线分电箱设备编号第1组19第2组31第3组32第4组33第5组35第6组6-12、3、4、56-28、9、106-325、266-427、28第7组7-16、7、11、12、137-21、34第8组8-114、15、16、17、188-220、21、228-323、248-429、30表5 机加工车间设备分组根据利用系数法计算分干线电流和主干线电流,1)分干线电流计算方法如下求各用电设备组在最大负荷班内的平均负荷。用功功率 无功功率求平均利用系数 求用电设备的有效台数,然后根据有效台数和平均利用系数,查表求出附加系数。求计算负荷及计算电流有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷计算电流在实际
18、工程中,若用电设备在3台及以下,则其有功计算负荷取设备功率总和;3台以上用电设备,而有效台数小于4时,有功计算负荷取设备功率总和,再乘以0.9系数例如:(1)7-1号分组:有5台设备用功功率 无功功率 求平均利用系数 (设备利用系数都相同,所以等于每台的利用系数)求用电设备的有效台数,取整得有效台数然后根据有效台数和平均利用系数,查表并利用斜率法可以求出附加系数。求计算负荷及计算电流有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷计算电流(2)6-4号分组:有4台设备利用上述方法可以求用电设备的有效台数,取整得有效台数。所以有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷计算电流(3)6-1号分组:只有2台设备,小于
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