冶金机械厂总降压变电所及高压配电系统设计

冶金机械厂总降压变电所及高压配电系统设计摘要：本次毕业设计对欣业冶金机械厂总降压变配电所及高压配电系统进行进一步改善和技术创新，采用市场先进的设备和技术，从设计全局出发将电能合理地分配到厂房车间。本次设计符合工厂供电设计标准以及国家供电协议指令，工程规模一般，技术要求难度不高，在传统供配电设计基础上进行了创新和改良。本次供电设计基本方法：对工厂负荷进行计算与新装备下的无功功率补偿，高压变配电所和主变压器台数型式的选择，主接线方案设计，短路计算，设备选择，继电保护和防雷保护设计。本设计运用 Auto CAD 进行主接线方案，厂房车间一次设备以及降压变电所的主接线方案的图形绘制，保证设计的直观清晰。关键词：负荷计算 设备选择 短路计算 继电保护1.绪论本次论文选题为欣业冶金机械厂总降压变电所及其高压配电系统设计。调研可知冶金机械厂主要工艺流程为生产铸造，锻造，铆焊加工，热处理等等，冶金生产需要安全可靠，优质经济的电能以及供电系统来推动冶金行业的发展。目前市场上的设备和技术更新换代，传统的冶金机械厂的供电系统设计设备老套，技术落后，造成不必要的能源浪费，不符合目前绿色经济发展的要求。随着冶金行业的发展，不可避免就是工厂扩建，传统冶金设计又没有预留工厂扩建的设备空间，会导致行业的发展滞缓。本次设计主攻方向就是运用新型电力设备，保证工厂经济绿色运行；随着电气行业自动化技术，要求的一再提高，冶金行业对于供电可靠，安全，优质的要求提高，冶金行业供电自动化迫在眉睫。传统的冶金机械厂设计主要是完成用电设备组负荷计算，主变压器设备选择，短路电流计算，继电保护及防雷设备选择；本设计除了完善设备上的选择外，另外加上微机保护。进行冶金机械厂工厂供电设计必须遵循以下原则： （1）遵守规程、执行政策； 冶金机械厂供电设计必须符合遵守国家关于供配电的标准和规范，还需要执行国家相关的经济环境政策和方针。（2）安全可靠、先进合理；冶金机械厂供电设计需要满足供电安全可靠，技术先进，经济可持续发展的要求，须符合国家能源标准，选用经济节能的电气设备（3）全局出发、统筹兼顾；冶金机械厂供电设计需要考虑到负荷运行的规律特点以及工厂供电的环境条件设计出经济合理的设计方案。（4）近期为主、考虑发展。 冶金机械厂供电设计需要考虑到工厂未来发展扩建的可能，在保证近期运行的前提下为工厂未来的发展留下扩建的空间。1.1 冶金机械厂原始资料1.1.1 冶金机械厂总平面图欣业冶金机械厂总平面布置图如图 1-1 所示图 1-1 欣业冶金机械厂总平面布置图1.1.2 冶金机械厂工厂负荷情况欣业冶金机械厂主要进行的冶金工艺流程有铸钢，铸铁，铆焊等，该厂属二级负荷。欣业冶金机械厂的厂房用电设备负荷统计资料如表 1-1，1-2 所示表 1-1 各车间 380V 负荷计算表序号 车间名称 设备容量（ kW）1 铸钢车间 3200铸铁车间 25002 砂库 330表 1-2 各车间 10kV 高压负荷计算表铆焊车间 24003 1 号水泵房 125空压站 540机修车间 380缎造车间 470木型车间 236制材场 954综合楼 86锅炉房 4302 号水泵房 175仓库 1585污水提升站 128序号 车间（单位）名称 高压设备名称 设备容量（kW）1 铸钢车间 电弧炉 413502 铸铁车间 工频炉 43803 空压站 空压机 47504 缎造车间 缎压机 48501.1.3 工厂供电协议（1）按照冶金机械厂与当地供电部门供电协议，供电部门提供了两个供电电源：1）从当地的 220/35kV 区域变电站提供 35kv 电源，该区域变电站距离冶金机械厂工厂 7.5km。2）从当地 35/10kV 区域变电所，提供为二次负荷使用的 10kV 备用电源，该变电距离冶金机械厂工厂约 9km。（2）冶金机械厂供电电力系统的最大运行方式及最小运行方式下的短路数据，如表 1-3 所示；表 1-3 35kV 母线短路数据（3）当地供电部门和冶金机械厂协议中提出技术要求：1）区域总降压变电站 35kV 供电线路定时限过电流保护的整定时长 top=1.9s， 断 路器整定时间 toc=0.2s 冶金机械厂总降压变电所电流速断保护的动作时间不得 大于 1.3s 2）冶金机械厂最大运行方式下负荷运行的功率负荷因数不得低于 0.9。（4）区域供电系统图如图 1-2 所示系统运行方式 系统短路数据系统最大运行方式时 (3)kmax650MVAS系统最小运行方式时 (3)kin28图 1-2 冶金机械厂供电系统图2.负荷计算和无功功率补偿对冶金机械厂进行负荷的计算和无功功率补偿，使负荷运行情况达到供电要求。2.1 负荷计算计算负荷的简单概述是以元器件半小时的最大负荷来确定元件的计算负荷，P30 为有功计算负荷， Q30 为无功计算负荷，S 30 为视在计算负荷，I30 为计算电流。本次冶金机械厂负荷计算考虑到厂房较多，厂房设备之间容量相差较小适合采用需要系数法来计算工厂负荷。2.1.1 负荷计算的方法和简单介绍（一）单组用电设备计算负荷的计算（1）有功计算负荷的计算（单位 kW）Kd：用电设备组的需要系数Pe：用电设备组的容量（2）无功计算负荷的计算(单位 kvar）（3）视在计算负荷的计算（单位 kVA）30deP=K30Q=PtanCos：用电设备组功率（4）计算电流的计算（单位 A）UN：用电设备组的额定电压2.2 无功功率补偿通过并联电容和使用智能无功功率补偿器，使工厂最大运行方式下负荷运行的功率负荷因数不低于 0.9。2.1.1 无功功率补偿（1）无功功率补偿容量的计算（2）无功补偿方式无功功率补偿有两种补偿方式分别为就地补偿和集中补偿；本次设计因为容量较大，负荷平稳，选择在设备按照无功功率需要补偿电容，即就地补偿；这种补偿可以最大限度减少无功功率，补偿效果最佳。2.3 负荷计算和无功功率补偿情况欣业冶金机械厂负荷计算及其无功功率补偿如表 2-1，2-2 所示表 2-1 冶金机械厂 380V 侧负荷计算和无功功率补偿表3030PS=cos30NSI=3012(tant)CQP表 2-2 冶金机械厂 10kV 侧负荷计算和无功功率补偿表2.4 无功功率设备的选取本次设计无功功率补偿，我们添加了无功功率自动补偿器，并严格按照1996 年电力部门颁布的低压无功补偿自动控制器、供电营业规则等有关标准设计，安装无功功率补偿设备，利用无功功率自动补偿控制器与并联电容器配合的方式，对线路，用电设备进行无功功率补偿，使得功率因数能够达到不小于 0.9 的要求，选择性能较好的无功功率自动补偿控制器 GZK900，它能精准的对无功功率进行动态追踪补偿。3.变配电所位置和主变压器的选择3.1 变配电所位置的计算选择选择冶金机械厂的变配电所的位置，应符合国家标准 GB 50059-9235-110kV变电所设计规范及 GB50053-9410kV 及以下变电所设计规范。变配电所的位置应接近于负荷中心，变电所至设备间进出线便捷。采用负荷功率矩阵法确定负荷中心表 3-1 厂房负荷点坐标位置厂房编号 1 2 3 4 5坐标（x，y） （2.8，9） （6.6，8）（4.5，10）（7，10） （1，3.5）厂 房 编 号 厂 房 名 称 高 压 设 备 设 备 容 量 /kW需 要 系 数/Kd 计 算 负 荷1铸 钢 车 间 电 弧 炉 413500.9870.5486027.586 32.5 2铸 铁 车 间 工 频 炉 8 153613497893空 压 站 空 压 机 47500.850.62080 13.2 4缎 造 车 间 缎 压 机 8775921.5369848小 计 0.81847157 补 偿 后