供配电设计之某水泥厂的供配电系统设计[学术参考]

1、学 号学校名称 供配电技术课程设计 设计说明书 某水泥厂供电系统设计金机械厂供电系统设计01起止日期： 年 月 日 至 年 月 日学生姓名班级成绩指导教师(签字)控制与机械工程学院年 月 日课程设计任务书2014 2015 学年第 1 学期 自动化 系 电气工程及其自动化 专业 班级课程设计名称： 供配电技术课程设计 设计题目： 水泥厂供电系统设计 完成期限：自 年 月 日至 年 月 日共 周设计依据、要求及主要内容：一、设计题目某水泥厂供电系统设计二、主要内容：1阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。2. 熟悉工业与民用建筑电气设计的相关规范和标准。3. 熟悉建筑供配电系统设计的方法、步骤和内

2、容。4熟练掌握整理和总结设计文档报告。5熟悉掌握如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。三、设计要求1、制定设计方案，确定电源电压、负荷等级及供配电方式。2、确定方案后，绘制各用电设备等布置平面图，绘制高、低压系统图。3、 进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等。4、编写设计计算书。5、编制设计说明书。四、已知参数1.工厂总平面图，详见图1。 图1 某水泥厂厂区平面图2.工厂负荷情况：本厂工作制为三班制，年最大负荷利用小时60007500小时，日最大负荷持续时间为24小时，本厂低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明用电器均为单相，额定电压为220V。本厂负荷统计资料如下：全

3、厂共有低压动力设备125台，每台设备为10KW，其中高压10KV电动机为两台1250KW，动力设备总容量为2500KW。全厂照明的容量为200KW，考虑到工厂生产的发展需要，留有250KW容量。其中动力的需要系数为0.7，功率因数为0.60.7.照明用电器的需要系数为0.70.9，功率因数为1.03.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，本厂可由附近两条10KV高压线的公共用电源干线去的工作电源。该干线走向参看工厂总平面图。4.系统短路数据：干线首端所装设高压断路器断流容量为400MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护正定的动作时间为3S。为满

4、足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。5.电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90.6.当地气象地质条件：本厂所在地区的年最高气温为40oC,年平均气温为20oC,年最低气温为-8 oC,年最热月平均最高气温为30 oC,年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。5.本厂与供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费只缴纳电费。五、主要参考资料1. 供配电工程设计指导，机械工业出版社，翁双安，20042.现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社，李英姿等，20083.供配电

5、系统设计规范，GB50054-20094.民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-20085.工业与民用配电设计手册 中国电力出版社 中国航空工业给画设计院主编 2005 6. 工厂供电刘介才 7.供配电技术唐治平 指导教师（签字）： 系 主 任（签字）： 批准日期： 年 月 日目录第一章 绪论11.1 工厂供配电系统设计的意义11.2 工厂供电设计的一般原则11.3 该设计的具体内容11.3.1 该设计的主要目的11.3.2 该设计的主要内容1第二章 水泥厂供配电的具体参数及概况22.1 该水泥厂的供电具体参数2第三章 负荷计算及无功补偿33.1 水泥厂各个负荷计算33.2低压侧总负荷及变

6、压器选型43.3 变压器台数、容量选择及无功功率补偿4第四章 短路电流计算54.1短路电流计算的目的54.2 短路电流的计算5第五章 供配电系统图的拟定和绘制85.1 主接线图的线路选择8第六章 电气设备、线缆型号、截面和长度选择96.1电气主接线的意义和重要性96.2供电线路的导线选择96.2.1工厂常用架空线路裸导线型号及选择96.2.2供电10kW线路的导线选择9第七章 课程设计总结11第八章 参考文献12第一章 绪论1.1 工厂供配电系统设计的意义 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动。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

7、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。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。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间内的停电，也会引起重大设备的损坏，或者引起大量的产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来极大地经济损失。可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，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

8、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，切实保证要，并确实做好节能环保工作，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。1.2 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、GB50053-94 10kv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

9、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。 1.3 该设计的具体内容

10、1.3.1 该设计的主要目的 本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行水泥厂供配电系统的设计。通过本课题的设计,能培养我们综合运用所学的理论知识、基本技能和专业知识分析和解决实际问题的能力,培养我们独立获取新知识、新技术和新信息的能力,使我们初步掌握科学研究的基本方法和思路,能够理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求,掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。 1.3.2 该设计的主要内容 （1）负荷计算，短路电流计算。（2）供配电系统的设计方案技术和经济的比较。 （3）供配电系统图的拟定和绘制。（4）变压器的台数，容量，型号的选择；主要电气设备。 （5）线缆的型号，截面

11、，长度选择。第2章 水泥厂供配电的具体参数及概况2.1 该水泥厂的供电具体参数1.当地气象地质条件本厂所在地区的年最高气温为40oC,年平均气温为20oC,年最低气温为-8 oC,年最热月平均最高气温为30 oC,年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。2.水泥厂供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，本厂可由附近两条10KV高压线的公共用电源干线去的工作电源。该干线走向参看工厂总平面图。3.水泥厂负荷情况本厂工作制为三班制，年最大负荷利用小时60007500小时，日最大负荷持续时间为24小时，本厂低压动力设备均为三相，额定电压为

12、380V。照明用电器均为单相，额定电压为220V。全厂共有低压动力设备125台，每台设备为10KW，其中高压10KV电动机为两台1250KW，动力设备总容量为2500KW。全厂照明的容量为200KW，考虑到工厂生产的发展需要，留有250KW容量。其中动力的需要系数为0.7，功率因数为0.60.7.照明用电器的需要系数为0.70.9，功率因数为1.04 .供电局要求的功率因数电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90.第3章 负荷计算3.1 水泥厂各个负荷计算1 动力设备； 2预留容量250 KW3照明设备4低压侧5高压侧3.2低压侧总负荷及变压器选型 总计算负荷：考虑一二

13、级负荷及预留容量，故变压器为：3.3 变压器台数、容量选择及无功功率补偿1.各车间变压器台数、容量选择及无功功率补偿1) 无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.95）低压侧的视在负荷主变压器容量的选择条件为:,因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为为1600KVA.这时低压侧的功率因数：2) 无功补偿装置的容量：按规定，变电所高压侧的。考虑到变压器的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，一般,因此在变压器低压侧补偿时，低压侧进行功率补偿时功率因数应略大于0.9，故取。低压侧需装设的并联电容容量为故取。3） 补偿后的变压器容量和功率因数补偿后低压侧的视在负荷：因此前主变压器可选为100

14、0KVA比补偿前容量减少600KVA.变压器的功率损耗为：4） 变压器高压侧的计算负荷：故补偿后工厂的功率因数：第4章 短路电流计算4.1短路电流计算的目的 计算短路电流的目的是正确的选择和校验电气设备，避免在短路电流的作用下损坏电气设备，如果短路电流过大必须采取限流措施，以及进行继电保护装置的整定。为了达到上述计算目的，需要计算下列短路参数：次暂态短路电流，为来作为继电保护整定计算和校验断路器的额定容量。应用继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。三相短路电流的稳态有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定。次暂态三相短路容量

15、，用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路的容量是否超过规定值，作为选择电流电抗器的依据。4.2 短路电流的计算1.取基准值 2. 计算短路电路中的各主要标幺值：1） 电力系统(已知Soc=400MVA)2) 电力变压器：（由手册得Uk%=6）3.求K-1点短路时的各项短路参数1） 总电抗标幺值：2） 三相短路电流周期分量有效值：3) 其他三相短路电流：4.求K-2点短路时的各项短路参数1）总电抗标幺值：2)三相短路电流周期分量有效值：3） 其他三相短路电流：表1 短路电路各点参数短路点三相短路电流（KA）三相短路容量K-122222256.133.22400K-2104.7104.7104.7

16、192.65114.1272.7按无穷大系统计算短路电流。短路计算电路图见下图，标幺值符号*全去掉。 系统等效图如下图所示，图1 短路计算电路图第五章 供配电系统图的拟定和绘制5.1主接线图的线路选择 （1）35KV侧接线的选择为保证一二级负荷可靠性供电，在企业供电中采用两回路供电和装设两台变压器的桥式供电，桥式接线分为内桥，外桥和全桥，其接线形式如下图所示的高压侧，向变电所送电，QF10犹如桥一样将两回进线连在一起。由于桥可能位于路器QF1和QF2的内侧或外侧，故成为内桥和外桥。全桥接线适应性强，对线路、变压器的操作均方便。运行灵活且易扩展成单母线分段式变电所(高压有穿越负荷时)。缺点是设备

17、多，投资大，变电所占地面积大。外桥对变压器的切换方便比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段式的接线，且投资少，占地面积少。缺点是倒换线路时不方便，变电所一侧不线路保护。所以这种线路适合于距离短而倒闸次数少的变电所，或变压器采取经济运行需要经常切换终端的变电所以及发展成为有穿越负荷的变电所。内桥接线一次侧可设保护线路，倒换线路时操作方便，设备投资和占地面积都较全桥少。缺点是操作变压器或者扩建成全桥或单母线分段没有外桥方便，所以适用于进线距离较长，变压器切换少的中断变电所。（2）10KV侧接线选择单母线接线与双母线接线相比较，单母线所用的设备少，系统简单、经济、操作安全，但

18、其可靠性没有双母线的好。（3）总降压变电所的选择根据该水泥厂的参数，决定总降压变电所的高压侧用外桥接法，低压的用单母线分段接法。这种接法的主要特点是运行灵活性好，供电的可靠性较高，此种接法适合一、二级负荷工厂。第六章 电气设备、线缆型号、截面和长度选择6.1电气主接线的意义和重要性电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时,为了

19、清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。对一个电厂而言,电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等,从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面,经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。6.2供电线路的导线选择6.2.1工厂常用架空线路裸导线型号及选择铝绞线（LJ）。户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抵抗力强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在

20、10KV及以下线路上，其杆距不超过100125m。钢芯铝绞线（LGJ）。此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。由于交流点的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面积面积是指铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场所和35KV及以上的架空线路上多被选用。铜绞线（TJ）。铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选用要根据实际需要而定。6.2.2供电10KV线路的导线选择1. 供电给变电所I的10KV线路1. 供电给变电所I的10KV线路为保证供电可靠性选用双回路供电线路，每回供电线路的计算负荷：变压器的功率损耗为：先按经济电流密度选择导线经济