安农大工厂供电课程设计

1、大学工厂供电课程设计报告设计课题：XX 机械厂降压变电所的电气设计姓 名：学 院：工学院专 业： 电气工程及其自动化班 级：学 号：日 期3月一6月指导教师：安徽农业大学工学院电气工程系目录一、设计任务书.、八二、前言三、设计说明书3.1 负荷计算和无功功率补偿3.2 变电所位置与型式的选择3.3 变电所主变压器及主接线方案的选择3.4 短路电流的计算3.5 变电所一次设备的选择校验3.6 变压所进出线与邻近单位联络线的选择3.7 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定3.8 降压变电所防雷与接地装置的设计四、设计图纸五、课程设计总结心得体会参考文献一、设计任务书（一） 设计题目X X 机械

2、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，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式， 确定变电所主变压 器的台数、容量与类型，选择变电所主接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，确定防雷和接 线装置。最后按要求写出设计说明书，并绘出设计图纸。（三）设计依据1. 工厂总平面图如图11-1所示2. 工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大利用负荷小时为3800h，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外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三

3、相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如下表所示工厂负荷统计资料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3铸造车间动力3200.390.65照明6.20.851.02锻压车间动力3000.250.62照明7.40.781.010金工车间动力3250.280.61照明7.50.861.06工具车间动力3600.320.62照明7.20.881.04电镀车间动力2700.580.72照明6.60.871.01热处理车间动力1300.60.73照明7.30.881.09装配车间动力1200.370.65照明6.20.871.07机修车

4、间动力1600.260.61照明1.70.91.08锅炉房动力900.80.74照明1.80.91.05仓库动力200.30.82照明1.60.881.0生活区照明4500.720.923工厂其他情况原始数据代号原始数据资料代号原始数据资料a4600n30b6P27c10q24dLGJ-95r东南e1.5s15f6t600g300u粘土h1.6v3i70w18j15x0.20k35y0.56l26z0.9m-8工厂总平面图如图11- 11) 供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定， 本厂可由 附近一条 10kV 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

5、的导线牌号为LGJ-95,导线为等边三角形排列，线距为1.5m;干线首端距离本厂约6km干线首端所 装设的高压断路器断流容量为300MVA此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护的动作时间为 1.6s 。为满足贯彻二级负荷的要求， 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70km电缆线路总长度为15km2) 气象资料本厂所在地区的年最高气温为35C，年平均气温为 26C,年最低气温为-8 C,年最热月平均最高气温为30 C,年最热月平均气温为27C,年最热月地下0.8m处平均温度为24C。当地 主导风向为东南风，年雷暴日

6、数为15。3) 地质水文资料本厂所在地区平均海拔 600m地层以粘土为主，地下水位为 3m。4）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0.56元/kW - ho 工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。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为元/kVA。（五）设计时间自 2015 年 5 月 12 日至 2014 年 7 月 10 日。二、前言（一）工厂供电的意义众所周知， 电能是现代工业生产的

7、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。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。 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必重多少， 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。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

8、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。（二）工厂供电的原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410kv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

9、备的安全，供电可靠，电能质量合格， 技术先进和经济合理采用效率高、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。 作为从 事工厂供电工作的人员， 有必要了解和掌握工厂供电设计的有关 知识，以便适应设计工作的需要。（三）设计内容及步骤全厂总配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

10、对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电 情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本 内容有以下几方面。1、负荷计算和电容补偿全厂总配电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进 行的。求出全厂高压总配电所计算负荷及总功率因数。 列出负荷 计算表、显示计算结果。按负荷计算求出总配电所的功率因数， 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 用所需无功功率补偿柜的规格和数量。2、确定配电所的所址和形式 根据电源进线方向，综合考虑设置高压总配电所的有关因 素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要， 确定高压总配电 所的所址和型式。3、配电所的主接线方

11、案 根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算， 选择主 接线方案，确定配电所主接线方式。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。4、短路电流的计算，并选择配电所的一次设备及其校验 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， 皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。 求出各短路 点的三相短路电流及相应有关参数。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，选择高压配电设备，如断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷 器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检 验，并列表表示。5、选择电源进线及工厂高压配电线路为了保证供电系统安全、可

12、靠、优质、经济地运行，进行导 线和电缆截面选择时必须满足发热条件：导线和电缆 （包括母线 ）在通过正常最大负荷电流即线路计 算电流时产生的发热温度， 不应超过其正常运行时的最高允许温 度。6、整定继电及并选择二次回路保护为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设 置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做 出整定计算。7、总配电所防雷保护和接地装置的设计 参考本地区气象及地质资料，设计防雷接地装置和接地装 置。8、车间自然条件 气象资料 车间内最热月的平均温度 35C。 地中最热月的平均温度为 30C。 车间环境属于正常干燥环境。 地质水文资料车间原址为耕地，地势平坦，

13、地层以粘土为主，地下水位为3m本厂所在地区平均海拔 600m.三、设计说明书3.1负荷计算和无功功率补偿（一）负荷计算的方法1 ）单组用电设备所用公式有：有功功率P 30=Kd Pe无功功率Q 30= P 30 tan视在功率P30S 30COS计算电流I S 30303Un2 ）多组用电设备计算负荷的计算公式有功计算负荷（单位为 KWP30 K卩？ P30,式中P30是所有设备组有功计算负荷之和K 是有功负荷同时系数，可取 0.850.95P无功计算负荷（单位为kvar）Q30 K Q? Q 30, Q30是所有设备无功之Q和；K是无功负荷同时系数，可取Q0.90.97视在计算负荷（单位为k

14、vA）S30= P 2 Q 2V 3030计算电流（单位为A）S130=Q.3 UN（二）负荷计算结果表3-1 工厂负荷统计 资料XX机械厂负荷计算表编号名称负荷 类别设备容量 Pe/kW1仃女xB'数Kicos ptan p计算负荷P30/kWQo/kvar&/kVAI 30/A1热处理车 间动力1300.60.730.947873.32照明7.30.88106.420小计137.384.4273.32111.81169.92锻压车间动力3000.250.621.277595.25照明7.40.78105.780小计307.480.7895.25124.9189.83铸造车间

15、动力3200.390.651.17124.8146.02照明6.20.85105.270小计326.2130.07146.02195.55297.14电镀车间动力2700.580.720.96156.6150.34照明6.60.87105.740小计276.6162.34150.34221.26336.25仓库动力200.30.820.764.2照明1.60.88101.410小计21.67.414.28.5212.96工具车间动力3600.320.621.27115.2146.3照明7.20.88106.340小计367.2121.54146.3190.22897机修车间动力1600.260

16、.611.341.654.08照明1.70.9101.530小计161.743.1354.0869.17105.18锅炉房动力900.80.740.917265.52照明1.80.9101.620小计91.873.6265.5298.55149.89装配车间动力1200.370.651.1744.451.95照明6.20.87105.390小计126.249.7951.9571.96109.310金工车间动力3250.280.611.391118.3照明7.50.86106.450小计332.597.45118.3153.27232.911生活区照明4500.720.920.43324139.

17、32352.68535.8总计（380V侧）动力20951174.551044.6照明503.5KsP=0.8计入0=0.850.73939.64887.911292.81964.2（三）无功补偿计算P30=Kd*Pe;Q30=P30*tanS30=VP 302+Q2I3O=S3O/ V 3*Un其中I30 计算电流UN:额定电压K刀p :有功K刀q:无功功P30:有功计算负荷Q30:无功计算负荷S30 ：总计算负荷 Pt :变压器有功功率损耗功率的同时系数 Qt ：变压器无功功率损耗率的同时系数由于高压侧最大负荷时的功率因数低于电厂要求的 0.9 ，故 需采用无功功率补偿。根据功率补偿方法可

18、知， 所用设备均为低压设备， 根据所给材料，可采用PGJ1型低压无功功率自动补偿。已知补偿前cos © 1=0.72 ;欲补偿后cos © 2=0.92 ;综上所述所需补偿的容量：QC =939.64 X ( tanarccos0.72 tanarccos0.92 )KVar 500Kvar选用PGL理低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用一台 1#主屏和五台 3#辅屏，总计容量为 84KvarX 6=504Kvar.可得二次侧补偿后S30 =V939.64 2+(887.9-504) 2=1015kvarPT=0.015 S30'=0.01*10

19、15=15 kw;QT=0.06 S30' =0.05*11015=61 kvar; 变压器一次侧补偿后P30' = P30+ PT=939.64+15=954.6kW;Q30' =( Q30- Q30 ' )+ QT=(887.9-504)+61=444.9kvar;S30' =VP30 2+Q30 2=V22954.6 2+444.9 2=1053.2kva;cos© 2'=954.6/1053.2=0.906 满足设计要求表3-2无功补偿后工厂的计算负荷表2无功补偿后工厂的计算负荷项目COS书计算负荷P30/kWQWkvarS&#

20、176;/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.73939.6887.91292.81964.2380V侧无功补偿容量-504380V侧补偿后负荷0.926939.6383.910151542主变压器功率损耗O.O15S30=150.06S 30=6110kV侧符合总计0.906954.6444.91053.260.83.2变电所位置与型式的选择（一）配电所所址选择的一般原则1、尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压 损耗和有色金属2、进出线方便，特别是要便于架空进出线。3、接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。4、设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套 配电

21、装置的运输。5、 不因设在有剧烈震动或高温场所，无法避开时，应有防震和隔热的措施。6、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不 应设在污染源的下风侧。7、不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方，且 不宜与上述场所相贴邻。8不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不应设 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GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。（二）利用负荷功率矩阵法确定负荷中心变电所的位置i应尽量接近负荷中心。工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定，计算公式为：x=pi?xiP2?X2 ? P11

22、?X11P2 ?11y=p1?y1P2?y2 ?P11?y11P2 ?11P1、P2.P 10分别代表厂房1、2、3.11号的功率，建立坐标系，贝U P1 (4.7,10.2 )、P2(6.8,6.4 )、P3( 10.5,2.3 )、P(4 7.5,11.1 )、P5( 11.8,11.5 )、P6( 11.8,8.6 )、P(7 11.8,5.8 )、P8(16.3,11.5 )、 P9(16.3,8.5 )、 P10(16.3,5.7 )，并设 P11( 2.3,2 )为生活区的中心负荷带入公式，计算得工厂的负荷中心( 8.9,7.2 )在 2 号厂房 (锻压车间) 的东侧。考虑到环境进

23、出线方便， 和厂内交通便利， 决定在 2 号厂房(锻压车间)的东侧紧靠厂房建造变电所，其型 式为附设式。3.3 、变电所主变压器台数和容量、类型的选择 (一)变电所主变压器台数的选择 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。 当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：1) 有大量一级或二级负荷。2) 季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。3) 集中负荷较大。(二)变电所主变压器容量选择主变压器容量 SN.T 应不SN.T>=S30每台主变压器的容量 SN.T1. 装有一台主变压器的变电所小于总的计算负荷S30，即2. 装有两台主变压器的变电所 不应小于总的计算负荷 S30的6

24、0%-70%即SN.T>=(0.6-0.7)S30（ 三）变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况， 工厂变电所的主变 压器考虑有下列两种可供选择的方案：（ 1）装设一台主变压器 型号采用 S9 型，而容量选择S.T=1250kVA>S30=1099kVA即卩选一台 S9-1250/10 型低损耗配电 变压器。 至于工厂二级负荷所需的备用电源， 考虑由与近邻单位 相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器 型号也采用S9型，而每台变压器的容量Sn.t（0.60.7 ） X 1053kVA= （631737）kVA且 Sn.t> S30（n）= （195。55+221.26+98.55 ） kVA=515.36kVA因此选择两台 S9-800/10 低损耗配电变压器。工厂二 级负荷所需的备用电源亦由与近邻单位相联的高压联络线来承