某铜业公司变配电所电气部分初步设计

1、 湖北理工学院 课程设计报告 供配电工程课程设计报告设计题目：某铜业公司变配电所电气部分初步设计 完成时间：2012 年 5 月 30 日4供配电工程课程设计任务书（1）一、设计题目某铜业公司变配电所电气部分初步设计二、设计目的及要求通过本课程设计，熟悉现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证观点；培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；掌握电气工程设计计算的方法，为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作，打下必要的基础。要求根据用户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，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式

2、，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据该公司是一个集设计、开发、生产、销售为一体的专业水暖器材成套系列产品生产厂家，厂区占地50000平方米，产品主要包括地漏系列、管件系列、法兰系列、水表壳系列、低压阀系列、洁具系列等六大类产品，一千多个品种。公司下设模具车间、铸造车间、机加工车间、抛光车间、电镀车间及装配等六大车间，还有设计室、化验中心、检测中心、研发中心等科研机构。 1、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4500小时，日最大负荷持续时间6小时。负荷统计资料如表1所示。按二级

3、负荷设计。表1负荷统计资料车间名称设备容量kw需要系数功率因数模具车间8300.450.65铸造车间12200.500.60机加工车间6400.350.65抛光车间4400.450.75电镀车间5450.460.75装配车间4580.350.65综合楼3600.750.852、供电电源情况按照工厂与当地电业部门签订的供用电协议规定，本厂可从某3510kv地区变电站取得工作电源。该3510kv地区变距离本厂约为5km，10kv母线短路数据：、，其出口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1.5s。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。3气象资料本厂所在地

4、区的年最高气温为40，年平均气温为25，年最低气温为2，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处平均温度为25。当地主导风向为东南风，年雷暴日数为52.2天。4地质水文资料本厂所在地区平均海拔200m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。5电费制度当地现行销售电价如表2所示。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，按两部电价制交纳电费。四、设计任务设计内容包括：变配电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，变配电所所址的选择，变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主接线方案的选择与绘制，高低压配电线路及导线截面选择，短路计算和开关设备的选

5、择，继电保护的整定计算*，防雷保护与接地装置设计*等。表2 现行销售电价表用电分类电度电价基本电价不满1千伏1-10千伏35-110千伏以下110千伏220千伏及以上最大需量（元/千伏安/月）变压器（元/千伏安/月）一、居民生活电价0.5200.5100.510二、非居民生活电价0.8590.8440.829三、商业用电0.9510.9360.921四、非工业、普通工业用电0.6890.6740.659其中：中、小化肥电价0.4130.4030.393五、大工业电价0.4960.4810.4660.4513020其中：中、小化肥电价0.2930.2730.2630.2582519六、农业生产用

6、电0.4550.4450.435七、贫困县农业排灌用电0.2200.2150.210目录摘 要1关 键 词11前言21.1 工厂供电的意义和要求22负荷计算的意义及相关参数的计算22.1负荷计算的意义及参数计算22.2 车间负荷计算结果33无功补偿的计算33.1 无功补偿计算方法33.2 各个车间的补偿结果44变压器的台数、容量和类型的选择54.1 车间变压器的选择原则54.1.1变电所主变压器台数的选择54.1.2变电所主变压器容量的选择64.2 选择车间变压器的台数、容量和类型64.2.1根据表4-1选择变压器的台数、容量和类型64.2.2该工厂得自然条件65电气主接线方案选择75.1 电

7、气主接线的意义及重要性75.2 电气主接线的设计75.2.1主接线方案的比较75.2.2主接线方案的选择96短路电流的计算106.1产生短路电流的原因、危害及计算方法106.2短路电流点的计算117高、低压电气一次设备的选择157.1电气设备的选择对工厂企业的意义157.2 电气设备的选择及其校验理论167.3继电保护及一次侧主接线设备的选择校验177.3.1继电保护177.3.2一次设备的校验187.4电线电缆选择与校验197.4.1电线电缆选择的条件197.4.2架空线的选取与校验208防雷接地218.1防雷接地的理论基础218.2防雷接地的保护措施22小结23参考文献24 湖北理工学院

8、课程设计报告 摘 要本课程设计某铜业公司变配电所电气部分初步设计，在熟悉现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证观点；培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；掌握电气工程设计计算的方法的基础上，根据已知数据及要求，完成了负荷计算、无功补偿、短路计算，设备校验等的计算，根据用户所能取得的电源及该用电负荷的实际情况，适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定了变电所的位置与型式，确定了变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，并对10kv及以下的高压线路和低压动力线路，按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其

9、电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。最后绘出设计图样。关 键 词 负荷计算 无功补偿 短路电流计算 电气主接线 电气设备选择1前言1.1 工厂供电的意义和要求随着经济建设的发展，中国当前城市建设发展迅速，其规模之大、范围之广，均是空前的。供配电技术这门课主要讲述电力系统概论，负荷计算，短路电流计算，交配电所及其一次系统，电力设备的选择，电力线路，供配电系统的继电保护，变电所二次回路及自动装置，电气安全，防雷和接地，电气照明，供配电系统的运行和管理。学好供配电技术这门课程对于发展工业生产，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

10、有十分重要的战略意义，因此学好供配电技术这门课程，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行塑料五金厂供配电系统电气部分设计。通过本课程设计,培养学生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,培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路,学生能够理解“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。2负荷计算的意义及相关参数的计算2.1负荷计算的意义及参数计算负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等

11、,这是技术人员熟知的事实。但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算,给制定方案、工程审核造成一定的困难。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）。目前，对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。（一）一组用电设备的计算负荷主要计算公式有：有功计算负荷：= (2-1)无功计算负荷：= (2-2)视在计算负荷：=/ (2-3)计算电流： =/ (2-4)式中为用电设备组的需要系数值；为用电设备组的平均功率因数； 为功率因数的正切值；为用电设备组的额定

12、电压。2.2 车间负荷计算结果表2-1车间负荷计算结果序号车间名称设备容量/kw需要系数/kd功率因数/cos计算负荷tanpc/kwqc/kvarsc/kvaic/a1模具车间8300.450.651.1691373.5436.66989574.61538873.03782铸造车间12200.50.61.3333610813.333331016.66671544.6653机加工车间6400.350.651.1691224261.88502344.61538523.58894抛光车间4400.450.750.8819198174.61959264401.10655电镀车间5450.460.75

13、0.8819250.7221.09662334.26667507.86576装配车间4580.350.651.1691160.3187.41147246.61538374.69337综合楼3600.350.651.1691126147.31032193.84615294.51883无功补偿的计算3.1 无功补偿计算方法在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率,一种是无功功率。根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿，低压成组补偿和低压补偿三种方式。由于本设计中上级要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92,而由上面计算可知=0.6ic，故初步选取环境温度35，导

14、线截面积352,ial=155a,因与环境温度33不符，故需计算修正系数k：k=1.028故导线实际允许载流量为ial=155*k=155*1.028=159.37a123.437a，因此可选lj型，截面积352导线。（2）按电压损失条件进行校验查表得r0=0.950，取x0=0.366，由公式得u%=(377.477*0.950*2+156.56*0.366*2)+(616.531*0.950*2+2 65.99*0.366*2)+（841.962*0.950*2+396.72*0.366*2）+（127.346*0.950*2+154.04*0.366*2）/（10*10*10）=4.44

15、5所选架空线满足要求。（3）校验机械强度查表得，10kv架空线路铝绞线的最小截面积为352，因此，所选导线是满足机械强度要求的。8防雷接地8.1防雷接地的理论基础1、雷击电磁脉冲（代号lemp）是一种电磁干扰源，它是在建筑物防雷装置和附近遭受直击雷击的情况下，由雷电的强大闪电流引起的静电场、电磁场和电磁辐射等所产生的效应。为了保障信息系统的防雷安全，必须对雷击电磁脉冲采取必要的防护措施，以便在建筑物内实现良好的电磁兼容性（代号emc）。对于建筑物内的信息系统来说，屏蔽、接地和等电位连接可以控制不同防雷区雷击电磁环境，达到人为控制雷击电磁脉冲干扰程度的作用。2、过电压的概念雷电过电压。由大气中的

16、雷云对地面放电而引起的。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。雷闪击中带电的导体 ，如架空输电线路导线，称为直接雷击。雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。因此，架空输电线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力。3、接地与接地装置1)接地电流

17、与对地电压接地是指电气设备为达到安全和功能需要为目的，将其某一部分与大地之间作良好的电气连接。埋入地中并与土壤作良好接触的金属导体称为接地体或称接地极。电气设备在发生接地故障时，电流将通过接地体以半球形向大地中散开。 在距离接地体越远的地方，半球的球面积越大，其散流电阻越小，相对于接地点处的电位就越低。2)接地类型1. 功能性接地为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地，又称工作接地。2. 保护性接地为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。3. 功能性与保护性合一的接地(如屏蔽接地)8.2防雷接地的保护措施防雷设备由接闪器、引下线、接地装置等组成。接闪器是专门用来接受直接雷

18、击的金属物体。接闪器包括金属杆状的避雷针，金属线状的避雷线，金属带状或网状的避雷带、避雷网等。防雷引下线应优先利用自然引下线，还宜利用建筑物的钢柱、消防梯、金属烟囱等作为自然引下线，但其各部分之间均应连成电气通路。引下线的数量及间距应按规范要求设置。 采用多根引下线时，宜在各引下线距地面0.3m至1.8m之间设置断接卡。当利用混凝土柱或剪力墙中的主钢筋作为自然引下线并同时采用基础接地体时，可不设断接卡，但应在适当地点设置若干连接板，以便于接地电阻的测量，以及补打人工接地体和作等电位体联结用。避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的

19、程度。避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。接地装置应优先利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋。当采用共用接地装置时，其接地电阻应按各系统中最小值要求设置。若接地电阻达不到要求，应加接人工接地体 该工厂得自然条件为年最高气温39，年平均气温23，年最低气温-5, 年最热月平均最高气温33，年最热月平均气温26，年最热月地下0.8m处平均温度25主导风向为南风，年雷暴日数52。平均海拔22m，地层以砂粘土为主。因此必须设定相应得接地与防雷。本设计中有的开关柜也带有相应得防雷与接地设备，以防止线路设备损坏，保持电网和操作人员的安全，使得用户能够安全得用电。小结两周的课程设计很快结束，我在这之中收获颇丰。首先是我发现了很多课堂上理论学习时很多没有发现的问题，并及时得到了解决。这样看来，实践出真知的古语果然分毫不差。通过实际的设计尝试，我深深体会到了动手实践和理论学习的巨大差距，这个观念将指导我在以后的学习中应多多注重实践动手，多多把理论运用到实践中来。用实践巩固理论，用实践检验理论，用实践发现理论的不足并充实理论。其次，我体会最大的还有在实践过程中我对其他技能的掌握。首先是excel表格的充分利用。这次课程设计过程中有很多复杂而繁琐的计算，而excel让这次课程设计变简单了许多。利用excel强大的计算功能和制表功能，可以很