汽车配件厂供配电系统设计

12负荷计算及功率补偿 22。1负荷计算原始数据 22.2负荷计算的方法 2.3各车间负荷分布及其计算负荷 5 7 8 83.2总降压变电所变压器选择 3.4变电所的平面布置设计 13 4。2在最小运行方式下 74。3在最大运行方式下 4.4短路电流计算结果 5.235kV架空线路继电保护的整定与计算 5.310kV馈电线路保护的整定与计算 5。4其他保护 I 6.3母线的选择 7.1防雷与接地的意义 7。235kV架空线路进线端的防雷保护 01概述1.1课题研究背景和意义国民经济的发展已经越来越离不开电力资源的辅助，相对其他能源来讲、传输和储存比较高效、洁净。电能的运用已经广泛深入到人们日常的学习、生产、生活当中。在日常的工厂生产活动当中，厂区的供配电系统在整个工厂中是举足轻重的地位。电能是工厂生产的命脉所在，全厂所有的生产活动以及生产安全与供电系统的正常运行息息相关.随着人们生产活动的日渐增多，工厂对电能的需求也在日益增加，作为评估电能质量的相关指标，例如电能的可靠性、电能的经济状况、电能的质量等指标也随之有待提高。随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供配电系统的设计将高效、灵敏.由于电能在工厂的广泛应用，使其产量大大增加，生产成本降低不少，产品质量提高很多，劳动生产率同样也提高了很多，劳动条件改善许多，劳动强度没有以前那样繁重，这些地方方的改善有利于将生产过程自动化，工人们从体力劳动中解放出来。随着改革开放的到来我国电力能源得到了迅猛的发展，在当今时代里我国电力发展已经跻身于世界前列。当今竞争日益激烈的社会当中，一个工厂的生产效率要想提高，没有相应完善的供配电系统是办不到的。电力系统中的电能由厂区总降压变电所降压后经由配电线路分配到不同的车间就构成了工厂的供配电系统，它由以下几部分组成，工厂总降压变电所，,,低压配电线路。供配电系统是电力系统的电能用户，也是电力系统的重要环节。它由地方变电所、输电线路、总降压变电所、输电线路、车间变电所以及用电设备组成。输电线路分为380/220V低压输电线路和6~10KV高压输电线.总降压变电所与车间变电所由高压输电线连接起来.低压配电线路将车间变电所的电能送到各低压用电设备。用电设备按用途为可分为动力、工艺、电热、试验和照明等。图1-1是地区降压变电所到工厂供配电的是示意图。本文所要研究的是某汽车配件厂供配电系统是设计，从老师那里获得原始资料开始着手相关资料的查询以及分析计算，主要完成了以下几个模块：负荷计算及无功1补偿、确定变电所的所址和型式、确定变电所的主接线方案、进行短路计算、并选择一次设备、完成变电所防雷保护及接地装置的设计以及完成电气原理图和设计说明书等内容。根据高老师任务书要求本汽车配件厂的工作电源与备用电源均采用等到0.9以上，所以计算负荷过后，总降压变电所采用并联电容器进行了无功功率补的供配电系统装设了过电流保护、电流速断保护、带时限电流速断保护、距离保护以及接地保护等装置。并根据以上的计算数据与电气设备选型的原则，对本厂电气设备进行了选择。最后对本厂主要的供配电场所进行了防雷与接地的保护，以及对2负荷计算及功率补偿(1)负荷的类型本文所设计的汽车配件厂的供配电系统所涉及的负荷，大多是工厂正常生产过程中不可以中断的负荷属于I类负荷，若是对I类负荷供电中断，将造成产品瑕疵(2)负荷的情况个月正常生产，最大负荷时生产的小时为3000小时，年耗电量约为2800在本文所设计汽车配件厂的正北方向处建有地区降压变电所处，此地区降压变电所为等级，按照设计任务书所要求的35KV电压2量。本文所设计的供配电系统当中所用电缆距离，架空线路距离为.地区降压变电所与厂区总降压变电所的联接示意图如下图2-1所示。(4)功率因数要求以的电压等级对工厂配供电，则根据有关部门的要求功率因数。(5)厂区所在地的自然条件本厂所在地14。2摄氏度，一年当中最热月份的32。1摄氏度，一年当中最冷的月份-4。6摄氏度，一年当中平均雷暴日是22.6天，雷电多以直击雷为主，西北风是当地经常的风向。该地区高出水平面，且本地区属于平原地带。2。2负荷计算的方法(1)单个用电设备)主要计算公式有：有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：(2)多组用电设备主要计算公式有：总的有功计算负荷为：总的无功计算负荷为：总的视在计算负荷为：总的计算电流为：式中，为同时系数，为用电设备组的组数，见下表2—3.表2—2同时系数应用范围车间干线用电设备组合并直合并本厂计算负荷中，有功负荷同时系数，无功负荷同时系数对于干线来说直接相加计算，分别取。3在计算本汽车配件厂总功率前，要首先分析包括锻工、配料、焊接、机加工、装配、模具等各车间的用电情况，部分车间设备、功率等详细情况如下表2—3:设备名称型号规格功率(KW)台数重型落地镗床1重型落地镗床4重型落地镗床2旋转工作台2固定工作台24旋转工作台2数控落地镗铣床2车床立铣床84外圆磨床6摇臂钻床67CO2气体保护焊机晶闸管弧焊机2直流弧焊机3交流弧焊机氩弧焊机1远红外焊条烘箱31直线切割机51等离子切割机1仿型切割机42数控火焰切割机64半自动切割机36卧式带锯床2立式带锯床21带锯床24各车间负荷的计算结果如下表2-4车间变电所编号车间变电所名称负荷类型设备容需要系数功率因数Cosφ10kv侧计算负荷AA1机加工车间IB2锻工车间I3配料车间IC4冷加工车间I5模具车间ID6装配车间ⅢE7热处理车间I8高压泵房IF9空压站煤气站I厂区其他负荷Ⅲ共计同时系数全厂计算负荷452。4功率补偿根据供电部门对本厂用电的要求，功率因数，由负荷计算表可得出，因此必须对总降压变电所进行无功补偿。按照供电部门的要求功率因数来计算所需的无功功率补偿容量，总降压变电所通过并联电容器的方法进行高压集中补偿。取，因此采用型号为的电容器型，将电容器并联其个数为：因为高压配电网都是三相的，且电容器并联到单相电路上，因而电容器的取值应当是3的整数倍，个满足要求。进行无功补偿后，计算负荷(变电所低压侧)为：变电所变压器的功率损耗为：变电所高压侧计算负荷为：则工厂的功率因数为：符合当供电电压为时供电部门对功率因数的要求。3变电所设计方案经过对本厂原始资料的分析，本文设计的总降压变电所的主接线方案主要有以下两种.方案一“一次侧选取内桥型接线方式，二次侧总降压变电所选取单母线分段的主接线方式如下图3—1—1所示，,适用于IⅡ级负荷工厂。这种内桥式接线常用在电源线路较长(发生故障和停电检修的几率大)、并且变压器不必频繁转换的总降压变电所.方案二一次侧选取外桥型接线方式、二次侧总降压变电所选取单母线分段的主接线形式，如下图3—1—2,,有着较高的供电可靠性同，常用在IⅡ级负荷的工厂。,外桥型型接线适用于电源线路较短”(熊信银，发电厂电气部分，2009)本文汽车配件厂内的负荷大多是I类负荷，负荷的大小比较固定，架空线路较长，主变压器不必频繁变换，而且应留有充足余量供厂区以后的发展需要。因此，本汽车配件厂主变压器的接线形式采用方案一.以架空线路的形式获取备用电源与6工作电源，且均采用电压，电气原理接线图如3—1所示。由于本汽车配件厂供配电系统设计中有大量一级负荷，故采用两台主变压器。在总降压变电所内工作电源侧的主变压器检修或者故障时，备用电源侧的主变压器可以立即投入，确保负荷的正常供电。“单台主变压器运行时其容量必须达到以下两个要求：(1)单台变压器运行时，的60%～70%,即即”(唐志平，供配电技术，2012)本厂中主每台变压器容量的因此可以确定单台主变压器容量为8000。查附录表5,可选择型号为的三相干式变压器。3。3车间变压器综合考虑每个车间负荷的性质，再根据每个车间在厂区内的位置，可以选择外附形式的车间变电所.本厂主要的负荷大都为I类负荷，为了确工作期间负荷的不间断供电，每个车间变电所都应装设两台变压器(装配车间例外)具体如下表见3—4。变电所名称变电所位置变压器型号及台数A机加工车间1外附B配料车间3外附C模具车间5外附D装配车间6外附E热处理车间7外附F空压站煤气站9内附本文所设计的汽车配件厂属于大中型负荷工厂，厂区总降压变电所设备比较大，7因此选用两层楼房作为总降压较好的通风散热效果，两台主变压器装设在上下两层电缆槽出线，如图3—5;所有车间变电所均设置在各车间的外侧如图3-6.并联就可将电路简化，换算出等效阻抗，就可算出。由于厂区内的配电线路相对于进线端配电线路的长度来说较小，因此厂区内线路上的短路电流相差不大，故可以只计算厂区内总降压变电所中主变压器进线端和出线端两点的短路电流。本厂供配电系统的短路计算用标幺值法计算，短路电流的计算电路以及其等效电路如图4—1、4-2所示。简化短路电流计算电路的等值电路如图所示，各短路计算点在图上标出，并标取=1000MV·A,,而2、计算各电抗的标幺值1)电力系统()2)架空线路(Xo=0。355Q/km)3)电力变压器(=9)81)总电抗标幺值 4)三相短路容量3)其他三相短路电流4)三相短路容量4。3在最大运行方式下而93)电力变压器(=9)4)地区降压变电所三绕组中的1)总电抗标幺值4)三相短路容量3)其他三相短路电流Ish(3)=1.51×4.40KA=5。69KA(冲击电流有效值)4。4短路电流计算结果1、最大运行方式d-1点d-2点2、最小运行方式d-1点d-2点5继电保护整定计算5。1总降压变电所一般情况下，干式变压器的容量比较大，本厂负荷比较，所以总降压变电所选择干式变压器，对其装设保护的有以下几项：电流差动保护的整定：电流互感器的同型系数。(2)即上式，,为励磁涌流.(3)即则动作电流灵敏度校验：(主变压器高压侧)符合要求。灵敏度校验：(主变压器低压侧母线)上式校验满足不了灵敏度的要求，电流差动保护带有制动性能则可以。(1)过电流保护的整定为了增大保护动作的灵敏度，选取型的继电器按照全星型来联接三个电流互感器。上式，(接线系数),(电流互感器变比)。灵敏度符合要求。灵敏度(主变压器低压侧母线)由上式可知，灵敏度校验满足不了要求，因此过电流保护应带上低压闭锁。过电流保护(带有低压闭锁):即(躲过线路计算电流)灵敏度校验：即(变压器低压侧母线)满足要求。动作电压(欠电压继电器):上式，。(2)距离保护距离保护可以满足三段式保护无法满足配电线路对灵敏性和速动性的要求。对配电线路进行I、Ⅱ段的整定：式中，为单位长度保护线路的正序阻抗，为距离I段的整定阻抗，为可靠系数。即(Ⅱ段)对本线路末端进行校验：灵敏度厂区内配电线路装设有电流速断保护装置，如果满足不了要求，可以对电流速断保护加设时限装置，除此之外还可加设单相接地保护以及过电流保护。其配电线路短路电流计算的等效电路如图5-3所示.(1)电流速断保护选取型号为继电器，按照两相不完全星型的接法构成电流速断保护.即上式为K-1点最大运行方式下的短路电流即(最小运行方式下线路首端发生短路)若不符合要求，电流速断保护应加设短时限装置。即(变压器二次侧最大三相短路电流)即(最小运行方式下线路首端发生短路)检查是否满足要求。(3)过电流保护：线路的过电流保护原理适用。(4)单相接地保护即上式，为电容电流(保护线路单相短路时的电流)。即(满足最小灵敏条件)上式，为总的电容电流.为了满足灵敏性的要求动作电流必须同时满足以上两个条件。继电保护整定与计算的原理都相似，厂区内所有的车间变电所都装设有过电流保护、速断保护而且若变压器容量超过则在低压侧装设单相接地保护。过电流保和速断保护在分段母线继电保护中也含有.6电气设备的选择电气设备的选择应遵循以下四项原则：(1)按照环境条件和工作要求选择电气设备型号.(2)按正常工作条气设备的额定电流和额定电压。(3)按短路条件校验电气设备的热稳定和动稳定。(4)快关电器断流能力校验.本厂所用电气设备的校验项目如下见表6—1。设备名称额定电压额定电流动稳定热稳定断流能力断路器+++++隔离开关++++一熔断器++一+电流互感器++++电压互感器+一一一一硬母线—+十+—架空导线—++电力电缆++一+注：表中“+”表示必须选择或校验，“-”表示无需选择或校验。总降压变电所高低压侧的电气设备按照上面所述的原则和电气设备校验的项目，依据短路电流计算表来选择本厂所需的高压电气设备，35kV侧电气设备如下表6-2所示：表6—235kV侧电气设备计算数据设备名称高压断路器/1000隔离开关电压互感器JDZJ9—电流互感器避雷器备注选用KYN10—28B高压开关柜主变压器二次侧电气设备的选择如下表6-3。计算数据高压断路器隔离开关电流互感器备注设备名称—1A(F)高压开关柜同样的设备选择方法与校验项目，备用电源进线侧避雷器选用FZ-35、隔离开关也选用SW2-35GD/600。母线分段断路器也选用SN10-10I。车间变电所进线侧电气设备的选择见下表6-4。计算数据设备名称高压断路器/1000隔离开关GD/600电流互感器避雷器备注—1A(F)高压开关柜配电电缆的选择(直埋)见下表6-5.车间变电所ABCDEF馈电线路电缆型号6.3母线的选择总降压变电所内主变压器二次侧引出]的选取：选择矩形硬铝母线，其允许电流为。其热稳定校验：符合要求，上式(母线热稳定系数),(假想时间)。动稳定校验：的形状系数，为母线截面积]当),为母线中心距，,。矩形硬铝母线的，因此动稳定性要求得到满足。(2)母线选择：矩形硬铝母线同样满足母线的选择要求.7防雷接地及照明设计7。1防雷与接地的意义内工作人员的安全以及用电设备的安全至关重要走。因此，应结合本厂所在地区的气候以及年均雷暴日，厂区内的综合因素来确定本汽车配件厂内防雷与接地方案。厂内变电所防雷保护和架空线路进线端的防雷保护比较重要，接地装置只需对总降压变电所设置。7.235kV架空线路进线端的避雷保护所以应在架空线路进线端处开始装设避雷线(避雷线的保护角度不应超过),除此之入母线和馈电线路其也应装设阀式避雷器FZ-10.总降压变电所的避雷保护装置选取避雷针，在变电所附近建筑物上装设避雷针，为即上式为空气间距，应不小于，为(避雷针与变电所)接地装置间的距离，大于3m,是冲击接地电],为附近建筑高度。因此对照总降压变电所的平面布局图，其避雷针应装设在其边正中侧处，由单支避雷针的保护范围可知，当时，即上式，P是高度影响系数，当时，是避雷针在水平面上的保护半径，经现场测经过上面的计算h=29.34所以为总降压变电所避雷针的高度，此外避雷针的接闪器选为.查阅相关资料可知土壤](工厂所在地区),选取电阻的自然接地体，总降压变电即只对针对高压侧电气设备采用则人工接地所需的总电阻各接地体之间用的扁钢以接线形式组成一个接地网。,a为管间距1为管长，查有关材料，当钢管取时，则(利用系数)。(单个钢管接地电阻的阻值)上式(为季节系数)。为了同时满足接地均匀与钢管数的要求，钢管数应取14根.本汽车配件工厂照明采用]由车间变电所内380V/220V提供，车间内照明灯具的配置均按相关照度计算，照明线路的敷设应与车间内工作设备用电线路敷设分开，照明灯具的开关应布局合理，易于开关，除此之外，还应设置单独的照明线路与照明线路相连的蓄电池主要作为应急照明的电源。总结本论文对汽车配件厂的供配电系统进行了设计，主要包括以下几项内容：负荷计算及无功补偿、确定变电所的所址和型式、进行短路计算、并选择一次设备、完成变电所防雷保护及接地装置的设计以及完成电气原理图和设计说明书等内容；]的几个月的毕业设计时间内，我对自己四年来所学过的专业知识有了更深一步的了解，经过此次的设计过程更是发现了自己那些方面还不足，时刻提醒自己去弥补。通过本此毕业设计，学会了如何将理论知识应用到具体的实践当中，这样不仅自己的职业生涯发展打下了坚实的基础.虽然花费了不少精力以及时间来完成此次以下几个方面：(1)负荷计算不够详细：因为实际原因，只是在网上找了一些汽车配件厂的主要工作设备，并加上自己的一部分估算，没能够找到一家具体相关工厂深入其中研究调查。(2)系统功能需要完善。由于时间的原因，本汽车配件厂主要对厂区的总降压变电所进行了设计，为了进一步完善供配电系统的设计，应该增加车间变电所以面给予我的指导，在日常生活当中也给了我很多的关心和照顾。这几个月来，在高影响。我还要衷心地感谢李攀峰教授，感谢他每周都会按时组织例会，让我们有了一个很好的交流平台，对我们毕业设计的顺利完成起到了很大的促进作用。在每次例会上，]老师都耐心的听]上周工作的总结以及对本周进度的安排，而且给出了大量宝贵的指导意见.在这里再次对他们表示衷心感谢。[1]张莹。工厂供配电技术。电子工业出版社第二版.2006。[2]芮静康。供配电技术.中国电力出版社第二版.2005.[3]实用电气工程设计手册第1版上海科学技术