某機(jī)械廠降壓變電所電氣設(shè)計(畢業(yè)論文doc)

1、沏點2孽愧供用電工程課程設(shè)計說明書第一機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計學(xué) 院：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生：泰波指導(dǎo)教師：孟娜職稱/學(xué)位助教專業(yè)：電氣工程及其自動化班級： 電氣本1205班學(xué) 號：1230140521完成時間：2016年01月-總結(jié)資料-摘要為保障工業(yè)生產(chǎn)安全進(jìn)行，保證電能合理分配、輸送，靈活改變運行方式。特進(jìn)行 本次設(shè)計。本設(shè)計主要闡述了對機(jī)械廠總降壓變電所的電氣設(shè)計方案。在設(shè)計中進(jìn)行了對工廠 負(fù)荷的統(tǒng)計計算；變電所位置與型式的選擇；變電所主變壓器及主接線方案的選擇；短 路電流的計算；變電所一次設(shè)備的選擇校驗；變電所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇; 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計等。關(guān)鍵詞

2、：工廠供電；變電所；無功功率補(bǔ)償；變壓器；短路電流計算；一次設(shè)備; 避雷器1緒論12設(shè)計任務(wù)22.1 設(shè)計要求222設(shè)計依據(jù)22.1.1 工廠總平面圖2222工廠負(fù)荷情況22.1.3 供電電源情況22.1.4 氣象資料32.1.5 地質(zhì)水文資料32.1.6 電費制度43負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償53.1 負(fù)荷計算53.1.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式53.1.2 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式53.1.3 各車間負(fù)荷統(tǒng)計計算63.1.4 總的計算負(fù)荷計算83.2 無功功率補(bǔ)償114變電所位置與型式的選擇124.1 變配電所的任務(wù) 124.2 變配電所的類型125變電所主變壓器及主接線方案的選

3、擇145.1 變電所主變壓器的選擇145.1.1 變壓器型號的選擇145.2 變電所主接線方案的選擇145.2.1 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案146短路電流的計算166.1 繪制計算電路166.2 確定短路計算基準(zhǔn)值166.3 計算短路電路中各個元件的電抗標(biāo)幺值166.3.1 電力系統(tǒng)166.3.2 架空線路166.3.3 電力變壓器166.4 k1點（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算176.4.1 總電抗標(biāo)幺值176.4.2 三相短路電流周期分量有效值176.4.3 其他短路電流176.4.4 三相短路容量176.5 k2點（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計算176.5.1 總電抗標(biāo)幺值176.5.2 三

4、相短路電流周期分量有效值176.5.3 其他短路電流176.5.4 三相短路容量187變電所一次設(shè)備的選擇校驗197.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗197.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 197.3 高低壓母線的選擇198變電所進(jìn)出線以及鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇208.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇208.2 380V低壓出線的選擇208.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗229電氣主接線圖249.1 二次回路方案選擇249.2 繼電保護(hù)的整定2410降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計2710.1 變電所的防雷保護(hù)2710.1.1 直接防雷保護(hù)2710.1.2 雷電侵入波的防護(hù)2710.

5、2 變電所公共接地裝置的設(shè)計2710.2.1 接地電阻的要求2710.2.2 接地裝置的設(shè)計27結(jié)束語29參考文獻(xiàn)30致31總結(jié)資料1緒論工廠供電(plant power supply),就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠 供電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于其他形式的能量轉(zhuǎn) 換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量用以應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，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(jì)生活中應(yīng)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，但它在產(chǎn)品成本中所占的比重 一般很小，電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要

6、性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資額中所占的比 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(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn) 過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成 嚴(yán)重的后果。做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由 于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面,而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重 要的戰(zhàn)略意義。工廠供電工作要很好的為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并 做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：(1)安全 在電能的供應(yīng)，分配

7、和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身和設(shè)備事故(2)可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求(3)優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求(4)經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運費要低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金 屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理的處理局部和全局，當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局 部的當(dāng)前利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。本設(shè)計的任務(wù)，主要是對某機(jī)械制造廠減壓變電所的電氣設(shè)計，其中包括工廠負(fù)荷 的統(tǒng)計計算，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量與類型，進(jìn) 行短路計算，選擇變電所主接線方案，一次設(shè)備的選擇，高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定防 雷和接地裝置。并通過設(shè)計對中小型工廠

8、的供配電系統(tǒng)和電氣照明運行維護(hù)和設(shè)計計算 對工廠供電理論知識有了更加深刻的鞏固和復(fù)習(xí)，為今后從事工廠供電技術(shù)工作奠定一 定的基礎(chǔ)。2設(shè)計任務(wù)2.1 設(shè)計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷情況，并適當(dāng)考慮工廠生產(chǎn)的發(fā)展, 按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主 變壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案、一次設(shè)備的選擇、高低壓設(shè)備和 進(jìn)出線，確定防雷和接地裝直。最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖紙。2.2 設(shè)計依據(jù)2.2.1 工廠總平面圖19公其電源干住XX機(jī)破廠里平面圖 比例1: 2COOX街圖1工廠平面圖2.2.2 工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車

9、間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時為4600K,日最大負(fù)荷持續(xù)時間為 6h0該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余均屬三級負(fù)荷。本廠的 負(fù)荷統(tǒng)計資料如表1所示。22.3供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用 電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為 LGJ-150,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m;干線首端距離本廠約8km。干線首端 所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVAo此斷路器配備有定時限過流保護(hù)和電流速斷 保護(hù)，定時限過流保護(hù)整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠二級負(fù)荷要求，可采用高 壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的

10、單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度 為80km,電纜線路總長度為25km。2.2.4 氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38,年平均氣溫為23,年最低氣溫為-8,年 最熱月平均最高氣溫為33,年最熱月平均氣溫為26,年最熱月地下0.8米處平均 氣溫為25。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。2.2.5 地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔500m,地層以砂粘土為主，地下水位為2m。表1工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力2700.30.7照明5.40.81.02鍛壓車間動力3150.30.65照明7.20.71.03熱處

11、理車間動力1350.60.80照明4.50.81.04電鍍車間動力2250.50.80照明4.50.81.05倉庫動力180.40.80照明0.90.81.06工具車間動力3140.30.80照明6.30.91.07金工車間動力3600.20.60照明90.81.08鍋爐房動力450.70.80照明0.90.81.09裝配車間動力1620.30.70照明5.40.81.010機(jī)修車間動力1440.20.65照明3.60.81.0生活區(qū)照明3150.70.902.2.6 電費制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按 兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容

12、量為18元/kVA,動力電費為0.5元 /Kw.h,照明電費為。5元/Kw.h。工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不得低于0.90,此外， 電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性向供電部門交納供電貼費：670VA為 800/kVAo-總結(jié)資料-)= Kd Pc , 為系數(shù)。30= /tan c）視在計算負(fù)荷（單位為kvA）s 三 Pjp30 COS03負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償3.1 負(fù)荷計算在工廠里，除了廣泛應(yīng)用的三相設(shè)備外，還有部分單相設(shè)備，單相設(shè)備接在三相線 路中，應(yīng)盡可能均衡分配。使三相負(fù)荷盡可能均衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘?不超過三相設(shè)備總?cè)萘康?5%,則不論單相設(shè)備如何分配，單相可與三相

13、設(shè)備綜合按三 相負(fù)荷平衡計算。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備的15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算 為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。綜上所述，由于本廠各車間單相設(shè)備容量均不超過三相設(shè)備容量的15%,所以可以 按三相負(fù)荷平衡計算。即：Bo = &三相+ Ao單相=K-三相E三相+儲單相%相3.1.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a）有功計算負(fù)荷（單位為KW）b）無功計算負(fù)荷（單位為kvar）d）計算電流（單位為A）匕產(chǎn)-?云，Un為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）3.1.2 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a）有功計算負(fù)荷（單位為KW）Pg = Kz.pZP如式中ZP如是所有設(shè)備組有功計算負(fù)

14、荷之和，K是有功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.8-0.95b）無功計算負(fù)荷（單位為kvar）。30= Kg.qZQ30i式中Zg。是所有設(shè)備無功計算負(fù)荷之和；Kgq是無功負(fù)荷同時系數(shù)，可取 0.85-0.97c）視在計算負(fù)荷（單位為kvA）$3。氣&+或d）計算電流（單位為A）I _ S30 仆一再總結(jié)資料3.1.3 各車間負(fù)荷統(tǒng)計計算1）、鑄造車間計算負(fù)荷:0。）= 4 三相 + P3。單相=03 X270+ 0.8 X 5.4A W = 85.32kW無功計算負(fù)荷：。31）= 4）三:相tan。.:相=81x1.02 = 82.62攵 var視在計算負(fù)荷：S3 %+ 曲 里 + 竽 = 120.0

15、3KVA cos。洲 cos。單相 0.71.0計算電流:120.0373x0.38= 184.72A2）、鍛壓車間計算負(fù)荷：勺（2）=勺三相+ %單相=315 X 0.3 + 7.2 X 0.7女W = 99.54% W無功計算負(fù)荷：Ro=4）三相tanq三相=94.5x1.17 =110.57Avar 視在計算負(fù)荷：S刈2）= %川+旭 =+ = 150.42KVA cos* 三相 cos。鵬相 0.651.0計算電流:150.4273x0.38=23149A3）、熱處理車間計算負(fù)荷：43) =60 三相 + P30 單相=。6 X135 + 4.5 X 0.8 = 84.6A W無功計算

16、負(fù)荷：030(3)= Man。,tt| = 81x0.75 = 60.75k var 視在計算負(fù)荷：S如=/ 現(xiàn)+ 1呢批=+ = 104.85KVA cos。訓(xùn) cos。審相0.8 1.0計算電流:30(3)、反Jn104.8575x0.38=161.36A4）、電鍍車間計算負(fù)荷：/。=心后相+ P對單相=0.5 X225+ 0.8 x4.5kW = 6AkW無功計算負(fù)荷：圓=&三相tan。三相=112.5x0.75 =84.375/:var/則=就=益|i = 22L95A視在計算負(fù)荷：5則=烏0+芻晅=譬 +芋=114.23仙4 cosp與g cos外 出 0.81.0計算電流：5）、倉

17、庫計算負(fù)荷：。=R。三相+七）單相=0.4 x 18 +0.8 x MkW = 7.92k W無功計算負(fù)荷：。3。（5）= 4）三相tan三相=7.2 x0.75 = 5.4攵var視在計算負(fù)荷：Sw6）/ -+ 以=2+宇 = 9.72WA cos。.和 cos*,p,r 0.81.0計算電流：/川=上空 = ,372 = 14.96A心）6Un 73x0.386）、工具車間計算負(fù)荷：鳥0（6）= &三相+ P3。觸相=。.3 x 314 + 0.9 x 6.3kW = 99.87攵卬無功計算負(fù)荷：。30（6）=勺三相tan。三相=94.2x0.75 =70.65攵var 視在計算負(fù)荷：S3

18、G=%洲+ 州期=+ = 123A2KVA cosp 訓(xùn) cos”相 0.81.0計算電流：5超=母=皿9447）、金工車間計算負(fù)荷：/財=6。三相+%粒相=0.2 x 360 + 0.8 x 9ZW = 79.2ZW無功計算負(fù)荷：。3（7）= &三相tan。三相=72 x 1.33 = 95.76k var視在計算負(fù)荷：S刈7）=熱+&匕=_ZL + Z2 = 127.2KVA cos。三相 cos。的相 0.60 1.0I _ 30(7) _127.2計算電流:)_西 一；r75A8）、鍋爐房計算負(fù)荷:&=Go 三相 +3。單相=07 x45 +0.8 0.9kW = 32.22AW無功計

19、算負(fù)荷：圓=勺三相tan。,：w =31.5x0.75 = 23.63k var視在計算負(fù)荷急丁甘若+爺A 計算電流：/喇= =蒜=加9）、裝配車間計算負(fù)荷：勺=勺三相+ P30單相=03 x 162 + 0.8 x 5AkW = 52.92kW無功計算負(fù)荷：。30（9）= &三栩tan，三相=48.6x 1.02 = 49.57攵var視在計算負(fù)荷：5喇=烏生+ 基也=譽(yù)1 + = 73.75儀 = = H3.49A 10）s機(jī)修車間計算負(fù)荷： 4x1。）=馬三相 + P30 雉相=o.2 X144+ 0.8 X 36k W = 31 .68k W 無功計算負(fù)荷：。30（10）=勺三相tan

20、。涮=28.8x1.17 =33.70Avar視在計算負(fù)荷：S劃=&洲+義皿= + = 47.19KVA cos。湘 cos,出 0.651.0_ Sio） _ 47,19 _計算電流:刻西瓦森 7262A11）、生活區(qū)計算負(fù)荷：4）（口）= Pc x K. = 0.7 x35kW = 220.5kW無功計算負(fù)荷：。30（11）= %）tan。= 220.5 x 0.48 = 105.84A: var視在計算負(fù)荷：S3。）=冬”=；=245/3SM =898.9 KVA,即選一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器。 至于工廠二級負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。5.

21、2 變電所主接線方案的選擇5.2.1 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案如圖2所示-總結(jié)資料-lOkvGN-10/200FS4-10LQJ-10JDJ-10GN-10/20()RN2-10FS4-10SN10- 101/630LQJ-10GN-10/200GN-10/200S9-100010/0. 4KVSN10-101/630SN10- 101/630LQJ-10GN-10/200聯(lián)絡(luò)線（備用電源）220/380V圖2裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案總結(jié)資料6短路電流的計算6.1繪制計算電路LGJT50, 8km(1)1Q心OMVA(2)8系統(tǒng)K-1 (3)“K-2-Wf-10. 5kV 89-100

22、0 o.4kV圖3短路計算電路6.2 確定短路計算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量梟=1OOMVA,基準(zhǔn)電壓4產(chǎn)4:1.05外，4為短路計算電壓，即高壓 則Ud產(chǎn)10.5kV, 氐壓側(cè)U“2:0.4kV,貝IJ,一 Sd - 100知以 “ 值八員10.5k V S,、反/“2100MV4V3xO.4V6.3 計算短路電路中各個元件的電抗標(biāo)幺值6.3.1 電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量SOOMVA,故X；=100MVA/500MVA=0.26.3.2 架空線路查表得LGJ-150的線路電抗/ = 0.37。/而，而線路長8km，故X；=x()/ = (0.37x8)Qx? = 2.68633電力變壓

23、器查表得變壓器的短路電壓百分值4% ;4.5,故丫._4%、_4.5 J00M= f 53 lOOS” 100 1000AE4 式中Sv為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖4所示02268 4kl 45 行）rrrrrL圖4短路計算等效電路6.4 k1點（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算6.4.1 總電抗標(biāo)幺值x 短-1 =x； +X；=0.2+268=2.886.4.2 三相短路電流周期分量有效值Y*5.5kA2.886.4.3 其他短路電流/（3）= /?=優(yōu)=卯4=2.55/-/加滿足發(fā)熱條件。2）校驗機(jī)械強(qiáng)度：查資料可得，最小允許截面Aun=352,因此按發(fā)熱條件選擇的LJ-16不

24、滿足機(jī)械強(qiáng)度要求，故改選LJ-35o由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。（2）由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗：采用Y兒2210000型交聯(lián) 聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇：由八。=/麻/ = 57.7A及土壤溫度25。查資料可得，初選纜芯截面為人.二？%/的交聯(lián)電纜，其& =90A/加，滿足發(fā)熱條件。2）校驗短路熱穩(wěn)定：按式2=2計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面WAmi=/!f_ = 1430= 16.08/wn2 ，3。，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗：由圖1所示工廠平面圖量得變電所至1號廠房距離約為80m,而由表8-42查得/質(zhì)的鋁芯電纜,六思物（按纜芯工作溫度

25、75P計）, X。=0.07 Q/km ,又 1 號廠房的招三 &.%/74=94.3kvar ,-總結(jié)資料-因此可得出:, 9 L2kW x (0.31 x 0.08)Q + 94.3k Wx (0.07 x 0.08)Q )zU = /.3v0.38kV7 3VU% = _x 100% = 2%,滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗：由圖1所示工廠平面圖量得變電所至6號廠房距離約為55m, 而由表8-42查得4mm2的鋁芯電纜凡=9.45C/km （按纜芯工作溫度75。計）， X。= 0.093 C/%，又 4 號廠房的/o = lO.lkW ,= 6.2kvar ,因此按式（15）得： 10.

26、1 kVV x （9.45 x 0,06）0 + 6.2kWx （0.093 x 0.06）Q Ac/ = 13.1V0.38AV15 IVAt/% = xlOO% = 3.9% /，滿足發(fā)熱條件。2)校驗機(jī)械強(qiáng)度：查資料可得，最小允許截面積4 = 1。/，因此 80-1000-1x240滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3)校驗電壓損耗：由圖1所示工廠平面圖量得變電所至生活區(qū)負(fù)荷中心距離約 86m,而由資料查得8LX-1000-1x240其阻抗與近似等值的LJ-240的阻抗R。=0.14Q/km , X() =0.300./km ,又生活區(qū) 4G = 268.6kW ,。川=67.3kvar ,因此得： “

27、 268.6kWx(0.14x0.086)C + 67.3AWx(0.03x0.086)。幺U = o.olv0.38AV。 二匕100% = 1.74%= 34A對KA的動作電流/卬的倍數(shù)，即：產(chǎn)17所以由10倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限：乙2 1.1s。3） 0.38KV側(cè)低壓斷路器保護(hù)整定項目：（a）瞬時過流脫扣器動作電流整定：滿足/叩 冰K- 對萬能斷路器取1.35;對塑殼斷路器取22.5。(b)短延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：滿足：舊工s3以Km取1.2。另外還應(yīng)滿足前后保護(hù)裝置的選擇性要求，前一級保護(hù)動作時間比后一級至少長一個時 間級差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)長延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：滿足：/叩NKe% (“取1.1。(d)過流脫扣器與被保護(hù)線路配合要求：滿足：KK3” Kol-絕緣導(dǎo)線和電纜允 許短時過負(fù)荷倍數(shù)(e)熱脫扣器動作電流整定：滿足：心.我之Kmq 取1.1, 一般應(yīng)通過實際