某电力设备制造公司供配电系统设计毕业论文

南京理工大学继续教育学院毕业设计 （ 论文 ）开 题 报 告题 目 某电力设备制造公司供配电系统设计专 业 电气工程及自动化 班 级 12 级 学 生 刘伟玉 指导教师 张俊芳 南京理工大学继续教育学院2014 年南京理工大学继续教育学院1摘要：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；电能在工业生产中的重要性，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。因此，所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计等方面进行设计分析，把最好的供配电设计应用到现实生产中来，为经济的发展做出最好的服务。关键词：配电所 电力负荷 功率补偿 短路电流南京理工大学继续教育学院2目 录1 工厂供电概述 .21.1 工厂供电的意义和要求 .21.2 设计内容及步骤 .32 负荷计算及功率补偿 .52.1 负荷计算的内容和目的 .52.2 负荷计算的方法 .52.3 功率补偿 .73 变配电所选型及总体布置 .93.1 变配电所位置的选择 .93.2 变电所总体布置要求 .94 变压器、主接线方案的选择 .114.1 主变压器台数的选择 .114.2 变电所主变压器容量的选择 .124.3 变电所主变压器型式、主接线的选择 .124.4 主接线方案选择 .145 电力线路接线及敷设方式 .155.1 电力线路的接线方式 .155.2 线路敷设 .176 短路计算 .186.1 短路电流计算的目的及方法 .186.2 短路电流计算 .197 主要电气设备选择 .237.1 电气设备选择的条件 .237.2 高压设备的选择要求 .247.3 配电所高压开关柜的选择 .258 电测量仪表与绝缘监视装置 .258.1 电测量仪表 .258.2 绝缘监视装置 .269 防雷与接地 .2610 供电系统电气原理图及说明 .2711 谢辞 .29南京理工大学继续教育学院312 参考文献 .301 工厂供电概述1.1 工厂供电的意义和要求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。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。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。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。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，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；南京理工大学继续教育学院44、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 设计内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，接合国家供电情况，解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题，以电子厂为例，其基本内容有以下几方面。1.2.1 负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。1.2.2 工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，接合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。1.2.3 工厂总降压变电所主接线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷综合主变压器台数，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。南京理工大学继续教育学院51.2.4 厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置方案，由不同方案的可靠性、电压损失、基建投资、年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路接构与敷设方式设计。 用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位。1.2.5 工厂供、配电系统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，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。1.2.6 改善功率因数装置设计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移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。1.2.7 变电所高、低压侧设备选择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，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、开关柜等设备。1.2.8 变电所防雷装置设计参考本地区气象地质材料，设计防雷接地装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本南京理工大学继续教育学院6参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。对接地和接地体做具体的理解。2 负荷计算及功率补偿2.1 负荷计算的内容2.1.1 计算负荷计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。2.1.2 平均负荷平均负荷指一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2 负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种。本设计由于设备台数比较多，而单台设备容量相差不大所以采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率： P30 = PeKd无功功率: Q30 = P30 tg南京理工大学继续教育学院7视在功率: S30 = P30/Cos计算电流: I30 = S30/ UN 3下表是该电子厂的各个车间负荷的情况：2.2.1 全厂负荷计算取 Kp = 0.95; Kq = 0.97计算负荷序号 车间名称设备用量（KW）P30 (KW)Q30 (Kvar)S30 (KV.A)变压器容量1空调机房（一）246.5 172.6 129.4 215.82 厂务公用站房 338.2 236.8 177.6 2963 TG 车间 3704.6 2963.7 1837.5 3486.71*4004 锅炉房 142.6 107 80.2 133.85 水泵房 320.9 208.6 156.5 278.16 污水处理厂 67 53.6 47.2 68.77 TA 车间 2377.4 951 190.2 9701*4008 空压站 607 534.2 470.1 712.39空调机房（二）368 257.6 193.2 32210 冷冻机（1） 561 392.7 345.6 523.61*40011冷冻机（2，3）1122 785.4 691.1 1047.212 制冷站 450 315 236.2 393.813 照明用电 634.4 507.5 243.6 243.61*400南京理工大学继续教育学院8根据上表可算出：P 30i = 7485.7kW; Q 30i = 4798kvar则 P30 = KPP 30i = 0.957485.7kW = 7111kWQ30 = KqQ 30i = 0.974798.4kvar = 4654kvarS30 = 8499KVA 230pI30 = S30/ UN 140 ACos= P30/S30 = 7111/84990.84 2.3 功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。上图表示功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系。假设功率因数有 cos提高到 cos，这时在用户需用的有功功率 30P不变的条件下，无功功率将由 30Q减小到 30，视在功率将由 30S减小到 。相应地负荷电流 30I也得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导南京理工大学继续教育学院9线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。由上图可知，要使功率因数由 cos提高到 cos，必须装设无功补偿装置（并联电容器） ，其容量为：30Qc )tan(PpqQc在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量 cq来确定电容器的个数，即： cqn由于本设计中要求 Cos0.9,而由上面计算可知Cos=0.840.9，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。Qc = 7111（tanarcCos0.84 tanarcCos0.95）Kvar=2275Kvar