工廠供電設計

1、論文成績圖紙成績課程設計說明書題目：機械工廠供電設計二級學院（直屬學部）：專業(yè)：班級：學生姓名： 學號：指導教師姓名： 職稱：2013年12 月目錄第一章緒論1.1工廠供電的意義工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式 的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既 簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力， 但是它在產(chǎn)品成本中所 占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。電

2、能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它 在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可 以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的 勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。1.2設計概述1、工廠總平面圖（參見附圖-1）2、使用的各設備型號（參見附表1）3、電源情況（1）電源電壓等級：10KV（2） 電源線路，用一回架空非專用線向本廠供電，導線型號為LJ70,線路長 度為5公里；（3）電源變電所10KV母線短路容量為200兆伏安，單相接地電流為10安培。（4）電源變電所10KV引出線繼電保護的整定時限為1.6秒。4、全廠功率因數(shù)要求

3、不低于供用電規(guī)程5、計量要求高供高量&二部電價制收費：（1）電度電價為0.058元/度（2）設備容量電價4元/KVA月（或最高量電價6元/KW月）7、工廠為二班制生產(chǎn)，全年工作時數(shù) 4500小時，最大負荷利用小時3500小時 （均為統(tǒng)計參考值）8、廠區(qū)內(nèi)低壓配電線路允許電壓損失 3.55%9、本地氣象、地壤等資料：（1）海拔高度9.2米(2) 最熱月平均溫度284C(3) 最熱月平均最高溫度32.2C(4) 極端最高溫度38.5C(5) 極端最低溫度-15.5C(6) 雷暴日數(shù)35.6日/年(7) 最熱月地下0.8米的平均溫度27.4C1.3設計任務及方案1、設計任務(1) 設計說明書一份其內(nèi)

4、容包括以下主要部分：1) 各車間與全廠的負荷計算，功率因數(shù)的補償(放電電阻值)2) 變(配)電所位置的確定，變壓器數(shù)量、容量的決定3) 全廠供電系統(tǒng)的接線方式與變電所主接線的確定4) 高氣壓電氣設備與導線電纜的選擇5) 短路電流的計算與電氣設備的校驗(2) 設計圖紙：1) 變(配)電所主接線圖高、低壓分開畫兩張2) 工廠變配電所和電力線路平面布置圖一張(3) 主要設備材料表一份2、設計方案我們依據(jù)工廠各車間的實際情況，利用需要系數(shù)法計算出各組設備容量、 功率因 數(shù)不滿足供電規(guī)程，則進行無功補償。然后按功率距法確定負荷中心，根據(jù)變電 所位置選擇的原則確定了變電所的位置，由于我們組的三號車間的視在

5、功率比較 大，所以我們在三號車間單獨使用了車間變，再確定變壓器的臺數(shù)和容量，同時也選擇了變壓器的型號。第二章負荷計算及功率補償2.1負荷計算的內(nèi)容和目的(1) 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。 計算負荷是一個假想的持續(xù)性的 負荷，其熱效應與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相 等。在配電設計中，通常采用 30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條 件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。(2) 尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續(xù) 1秒左右的最大負荷電流。一般 取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以 及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動 電流的非周期分量。（3）平均負荷

6、為一段時間內(nèi)用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的 平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電 能消耗量。2.2負荷計算的方法用需要系數(shù)法來求計算負荷，其特點是簡單方便，計算結果符合實際，而且 長期使用已積累了各種設備的需要系數(shù)，因此是世界各國普遍采用的基本方法。計算負荷的需要系數(shù)法1 設備組設備容量采用需要系數(shù)法時，首先應將用電設備按類型分組，同一類型的用電設備歸 為一組，并算出該組用電設備的設備容量。 對于長期工作制的用電負荷（如空調(diào) 機組等），其設備容量就是設備銘牌上所標注的額定功率。2用電設備組的計算負荷根

7、據(jù)用電設備組的設備容量，即可算得設備的計算負荷：有功計算負荷Pc=Kd* Pe無功計算負荷 Qc=Pc tg/視在計算負荷Sc二，Pc2 Q2c計算電流lc =ScV3Un式中Kd設備組的需要系數(shù)；Pc 設備組設備容量（KW）;為一一 用電設備功率因數(shù)角； U線電壓（V）; lc計算電流（A）。上述公式適用計算三相用電設備組的計算負荷，其中計算電流的確定尤為重 要，因為計算電流是選擇導線截面積和開關容量的重要依據(jù)。第四車間（鍛工）第三車間設備如下:序號用電設備型號名稱臺數(shù)每臺設備額定 容量（千瓦）備注1C41-750型空氣錘552C41-250型空氣錘223C41-150型空氣錘174RJJ-

8、45-9箱式電阻爐455KCB-175齒輪油泵1.663-18-101離心通風機137AX-320電焊機14JC=65%8S3SL400砂輪機395噸電動雙梁式起重機17.5JC=25%102噸立柱式起重機8.6JC=40%111噸立柱式起重機4.22JC=40%12軸流風機0.8、對設備進行分組并且查出相應的Kd與tg書值列表如下：編號設備分組包含設備序號Kdtg eA空氣錘1,2,30.251.33B電阻爐40.60.2C熱加工車間80.21.5D起重機9,10,110.31.73E電焊機70.351.33F泵50.80.75G風機6, 120.80.75H照明0.80、需要系數(shù)法確定計算

9、負荷：A :Pe=55+22+17=94KWPc=94 X 0.25=23.5KWQc=23.5 X 1.33=31.255KvarB:Pe=45 KWPc=0.6 X 45=27KWQc=27 X 0.2=5.4KvarC:Pe=3KWPc=3 X 0.2=0.6 KWQc=0.6 X 1.5=0.9 KvarD:Pe=17.5+8.6+4.22=30.32 KWPc=0.3 X 2XV 0.4 X 30.32=10.11 KWQc=10.11 X 1.73=17.33 KvarE:Pe=14KWPc=V0.65 X 14 X 0.35=3.92KWQc=3.92 X 1.33=5.21 K

10、varF : Pe=1.6KWPc=0.8 X 1.6=1.28 KWQc=1.28 X 0.75=0.96 KvarG: Pe=13+0.8=13.8KWPc=13.8 X 0.8=11.04 KWQc=11.04 X 0.64=8.28 Kva三、車間計算負荷6Pc 二 K.pV Pci 二 X 0.9=74.79 KWi 469.515X 0.9=62.56Kvar四、全廠無功補償前的計算負荷和功率因數(shù)低壓側的計算負荷為：Pc低=心藝 Pc=0.9X( 221+224+1111+74.79+158+68.56)=1671.6 KWQc低=K藝藝 Qc=0.9X( 358+388+402+

11、62.56+105)=1249.78 Kvar低壓側功率因數(shù)：變壓器損耗： PT=0.015 Sc 低=31.3 KW QT=0.06 Sc 低=125.22 Kvar高壓側計算負荷：Pc 高=Pc 低 + PT=11671.6+31.3= 1702.9KWQc 高=Qc 低 + QT=1249.78+125.22=1375Kvar變電所高壓側的功率因數(shù)為：由于COSp高v 0.9故需要進行無功補償2.3 無功功率補償(1) 確定補償容量一般要求高壓側不低于0.9，而補償在低壓側進行，考慮變壓器損耗,假設低壓補償后的功率因數(shù)為0.92來計算需補償?shù)娜萘?。查表可知：與Qc.c相接近的補償屏組合為

12、：7號與2號的組合補償容量為：Qc.c=560Kvar(2) 補償后的計算負荷和功率因數(shù)Q c 低=Qc 低Qc.c=689.78 Kvar變壓器低壓側視在計算負荷為：此時變壓器的功率損耗為： PT =0.015 Sc 低=27.12 KW Qt =0.06 Sc 低=108.48 Kvar補償后高壓側計算負荷為：Pc 高Pc 低+ Pt= 1698.72KWQc 高Qc 低+ QT=798.26Kvar補償后的功率因數(shù)由于CO印高 0.9故補償正確但是，由于我們的三號車間變電所使用了車間變電所， 所以在進行負荷計算 和無功補償?shù)臅r候我們不需要將第三車間計算在內(nèi)， 將第三車間出去后，補償前 全

13、廠計算負荷和功率因數(shù)數(shù)據(jù)如下：Pc 低= e 藝 Pc=671.715KWQc 0.9故補償正確第三章變電所一次系統(tǒng)設計3.1變電所的配置變電所類型有：1. 總降壓變電所2. 獨立變電所3. 車間變電所4. 建筑物及高層建筑變電所5. 桿上變電所6.箱式變電所變電所位置的選擇：一、全廠變電所的確定負荷中心：設平面圖中西南南角為坐標原點（單位：cm，則各車間坐標如下： 由于第三車間有單獨的車間變電所， 所以負荷中心的確定不將第三車間考慮 在內(nèi)。負荷中心的確定：在計算出的負荷中心和輸電線之間找一個最適合的點，坐標為（10,1）為全廠變電所位置3.2變壓器的選擇3.2.1變壓器型號選擇考慮節(jié)能選擇變

14、壓器型號：選擇 S9型322變壓器臺數(shù)和容量的確定兩臺變壓器并聯(lián)運行選型要求：Sn 0.7Sc式中：Sn：變壓器的額定容量Sc:全廠計算負荷由上表可知Sc=743.4KVASn0.7Sc=0.7X 848.03=520.38KVA又因為進線電壓10KV所以查表可知變壓器選型為S9-630/10型號額定容量（kVA ）額定電壓（kV）咼壓低壓S9-630/10630100.4聯(lián)結組標損耗（kW）空載電流（%）阻抗電壓（%）號空載負載yyno1.26.20.94.53號車間變電所變壓器選型要求 Sn - SC3 =1181KVA所以選擇1250KVA容量的 變壓器yyno接法，又因為電壓為10KV

15、所以選擇型號為S9-1250/103.3全廠變電所主結線設計331對變電所主結線的要求供配電系統(tǒng)常用的主接線基本形式有線路一一變壓器組接線，單母線接線 和橋式接線3中類型。我們這里選用單母線接線，單母線又可分為單母線分段和單母線不分段兩 種，我們這里選擇單母線，不分段。3.3.2變電所主接線方案根據(jù)實際情況，選擇由左側用架空線引入，由右側用電纜引出。選擇架空線 可節(jié)省成本，選擇電纜可節(jié)約空間。采用架空進線且全廠的只有兩臺變壓器，一次側為單母線、二次側為單母 線分段接線。采用架空進線時裝設避雷器，且避雷器的接地線應與變壓器低壓繞 組中性點及外殼相連后接地。本設計采用兩種接線選擇：高壓側采用單母線

16、方式低壓側單母線分段方單母線分段方式優(yōu)缺點分析：優(yōu)點：QQ1、具有單母線接線簡單、清晰、方便、經(jīng)濟、安全等優(yōu)點2、較之不分段的單母線供電可黃性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時圖4.1單母線分段的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關分段的單母線接線相比，母線或母線隔離 開關短路時，非故障母線段可以實現(xiàn)完全不停電，而后者則需短時停電。法是將雙55553、運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。4、可采用雙回線路對重要用戶供母線上。缺點：檢修或故障時，連接在該分段母線上的所這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴重v v vv v v1、任一分段母線或母線隔 有進出回路都要停止工作，

17、的缺點。2、檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。這對于電壓等級高的 配電裝置也是嚴要缺點。因為電壓等級高的斷路器檢修時間較長， 對用戶影響甚 大。雙母線接線優(yōu)缺點分析：優(yōu)點：1、可靠性高。可輪流檢修母線而不影響正常供電。當采用一組母線工作、一組母線備用方式運行時，需要檢修工作母線，可將工作母線轉換為備用狀態(tài)后, 便可進行母線停電檢修工作；檢修任一母線側隔離開關時，只影響該回路供電；工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復供電； 可利用母聯(lián)斷路器 代替引出線斷路器工作，使引出線斷路器檢修期間能繼續(xù)向負荷供電。2、靈活性好。為了克服上述單母線分段接線的缺點，發(fā)展了雙母線接線。按每一

18、回路所連接的斷路器數(shù)目不同， 雙母線接線有單斷路器雙母線接線、 雙斷 路器雙母線接線、一臺半斷路器接線（因兩個回路共用三臺斷路器，又稱二分之 三接線）三種基本形式。后兩種又稱雙重連接的接線，意即一個回路與兩臺斷路 器相連接，在超高壓配電裝置中被日益廣泛地采用。缺點：設備增多，投資大，占地面積大，操作復雜，配電裝置布置復雜。綜上所述，單母線分段選為此變電所的主接線形式。第四章電氣設備選擇4.1短路電流計算三相交流系統(tǒng)的短路種類主要有三相短路、兩相短短路、單相短路和兩相接 地短路4種，除三相短路屬對稱短路外，其他短路均屬不對稱短路。本計算采用 標幺值計算三相短路電流，避免了多級電壓系統(tǒng)中的阻抗變轉

19、， 計算方便，結果 清晰?；鶞孰妷旱燃壏謩e為：Udi =1.05Un =10.5KV , Ud2=0.4kV、系統(tǒng)最小運行方式1.（ 1）短路電流計算等效電路圖如下所示：圖4.1系統(tǒng)最小運行方式單臺運行（2）Sc =200MVA基本容量 Sd = 100MVA導線型號為LJ-70，線間幾何均距選取1.0m,故X。=0.358各元件電抗標幺值為：系統(tǒng)：X；二 Sd = 100 =0.5Sk min200線路WL:X； =X0L 生=0.358 5=1.624Ud10.5變壓器T1：X廠匠色二空衛(wèi)0=7.14100 Sn100 0.63（3）K1點三相短路時短路電流和容量的計算: 計算短路回路總阻

20、抗標幺值 計算K1點所在電壓級的基準電流： 計算K1點短路電流各量：（4）計算K2點三相短路時的短路電流： 計算短路回路總阻抗標幺值： 計算K2點所在電壓級的基準電流： 計算K2點短路電流各量：2、（ 1）短路電流計算等效電路圖如下所示：圖4.2 系統(tǒng)最小運行方式并列運行（2） SOC =200MVA基本容量 Sd = 100MVA基準電壓等級分別為：Udi =1.05Un =10.5KV , Ud2=0.4kV各元件電抗標幺值同上（3）K1點三相短路時短路電流和容量的計算同上（4）計算K2點三相短路時的短路電流： 計算短路回路總阻抗標幺值： 計算K2點所在電壓級的基準電流： 計算K2點短路電

21、流各量：流經(jīng)變壓器 T1 : lK2 =仏 乂2535 =12.675KA2 2綜合于下表:兩臺變壓器都工作只有一臺變壓器工作IK1IK2Ik1I K2KAKAKAKA2.5912.6752.5915.58ish.k1ish.k2ish.k1ish.k2KAKAKAKA6.623.3226.628.674.2電氣設備選擇1.高壓側（見附錄2）：高壓開關柜的選擇高壓開關柜是一種高壓成套設備，它按一定的線路方案將有關一次設備和二次設備組裝在柜內(nèi)，從而節(jié)約空間由配電所的房間大小及額定電壓10KV選擇KGN-10-07戶內(nèi)固定式。QS1的選擇：QS2 QS3勺選擇:QF1, QF2的選擇:2.由于全廠

22、計算電流為I CSN3UnSn “876.9KVA18769 -108.4A，查表可知電流最小的隔離3 10開關為200A的GNs -10T/200型高壓隔離開關所以，選擇GN -10T/200型高壓隔離開關，選擇計算結果列于下表:3.由于全廠計算電流為I CSN3Un1876.93 10-1084A,需選少油斷路器，查表可表4-2序號選擇 要 求裝設地點電氣條件結論項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)110KV10KV合格2200A108.4A合格325.5KA6.66KA合格4合格Sn =1876.9 KVA知電流最小的少油斷路器型號為 SN10-10I 630A所以，選擇SN10-10I型630A少油斷路器

23、。序選裝設地點電氣條件結號項目數(shù)據(jù)擇要求項目數(shù)據(jù)論110KV10KV合格2630A108.4A合格316KA2.59KA合格440KA6.6KA合格5合格Sn =1876.9KVA4. 由于全廠計算電流為ISn1876.9，故全廠電流互感器選擇lc =108.4 A、3Un 3 10 160/5A, LQJ-10型電流互感器。由于1#變壓器高壓側I c高：一足 二630_=36.37A ,故選擇50/5A , LQJ-10 J31010型電流互感器。由于2#變壓器高壓側I c高：一足 二63 -36.37A，故選擇50/5A，LQJ-10 丁3沢10 v330.18A低壓側：第一車間：選擇 Y

24、JL-380-3 240 1 120第二車間：選擇 YJT-380-3 240 1 120第四車間：選擇 YJL-380-3 120 1 60第五車間：選擇 YJL-380 -3 185生活：選擇 VT -380-3 6 1 3路燈：選擇 VT -380-3 6 1 35.4廠區(qū)照明設計1、工廠常用光源的類型：分為熱輻射光源和氣體放電光源兩種。 熱輻射光源是利用物體加熱到白熾燈狀 態(tài)時輻射發(fā)光的原理制成的光源，如白熾燈，鹵鎢燈；電氣放電光源是利用氣體放電時發(fā)光的原理所制成的光源，如熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。2、照明的分類：照明按其用途可分為工作照明、事故照明、值班照明、警衛(wèi)照明和障礙照明等；照明按照明方式分為一半照明，局部照明和混合照明方式；3、選擇照明器時主要考慮以下幾點：1）光的亮度能否滿足廠房性質(zhì)、生產(chǎn)條件的要求。2）照明器的效率與壽命如何，效率太低的照明器不宜選用。3）照明器的種類與使用環(huán)境是否想相匹配。4）性價比怎么樣。5）更換和維修是否方便4、照明設計部分：根據(jù)課程設計機械廠的實際面積和實際布局， 我們在車間外道路的一側安裝了路 燈，每相鄰兩桿的距離大約10米左右。本次設計選擇的照明器是高壓鈉燈。因 為高壓鈉燈使用時發(fā)出黃色光，它具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長、照明范圍