某冶金機械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設(shè)計 (一)

電氣工程設(shè)計與綜合實驗報告

題目名稱：某冶金機械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設(shè)計

學(xué)院：

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指導(dǎo)老師：

2015年01月20日

前百

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；供電容量；企業(yè)

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(zhuǎn)換

而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供給用；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(yīng)用極為廣泛。

在工廠里，電能雖然是二業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品本錢中所占

的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在

產(chǎn)品本錢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)本錢，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。從另一方面來說，

如果工廠的電能供給突然中斷，那么對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。

因此，做好工廠供電工作對于開展工業(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)約是二廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)

濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援

國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。

工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)效勞，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，就必須到達(dá)以下根本要求：

I.平安：在電能的供給、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(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：供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少

有色金屬的消耗量。

此外，在供配電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、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)開展

目錄

一、概述1

1設(shè)計背景........................................................1

2設(shè)計要求........................................................1

二、設(shè)計原始資料...................................................2

三、系統(tǒng)負(fù)荷計算....................................................4

3-1三相用電設(shè)備組負(fù)荷計算的方法.................................4

3-2計算負(fù)荷......................................................4

3-3全廠負(fù)荷功率..................................................6

3-4年耗電量的估算................................................7

3-5負(fù)荷中心估算..................................................7

四、主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇................................8

4-1主變壓器臺數(shù)的選擇............................................R

4-2主變壓器容量的選擇............................................8

4-3主變壓器類型的選擇............................................9

五、高、低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線選擇........................................9

5-1導(dǎo)線截面選擇原那么.............................................

9

5-2高壓線路導(dǎo)線的選擇............................................10

5-3低壓線路導(dǎo)線的選擇............................................11

5-4低壓出線導(dǎo)線選擇..............................................11

六、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計............................................13

七、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計..........................................14

7-1變配電所主結(jié)線的選擇原那么.....................................

14

7-2主結(jié)線方案選擇及比擬........................................15

八、短路電流的計算..................................................18

8-1短路電流計算的目的及方法......................................18

8-2本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進行短路計算..............................18

九、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗......................................20

9-1變電所高壓一次設(shè)備的選擇.......................................20

9-2變電所高壓一次設(shè)備的校驗......................................21

9.2.1設(shè)備的動穩(wěn)定校驗........................................21

高壓設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗..................................22

9-3變電所低壓一次設(shè)備的選擇......................................23

9-4變電所低壓一次設(shè)備的校驗......................................24

十、繼電保護裝置的設(shè)計..............................................25

10-1繼電保護的整定...............................................25

10-2變壓器繼電保護................................................25

10-310KV側(cè)繼電保護...............................................26

10-40.38KV側(cè)低壓斷路器保護.......................................27

十一、變電所防雷裝置設(shè)計............................................28

11-1防雷設(shè)備......................................................28

11-2防雷措施......................................................28

11-3接地裝置的設(shè)計................................................30

11-4確定接地電阻..................................................30

十二、心得體會......................................................32

參考文獻(xiàn)............................................................33

附錄

次接線圖

一、概述

1、設(shè)計背景

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟開展的重要因素。為保證

正常的供配電要求，各地都在興建?系列的供配電裝置。工廠的飛速開展給國家

帶來了具大的收益同時用電負(fù)荷也越來越大,特點是負(fù)荷容量大、用電設(shè)備多，

在這選用10kV。所以本文針對變電所的特點，闡述了10kV變電所的設(shè)計思路、

設(shè)計步驟，并進行了相關(guān)設(shè)備的計算和校驗。并關(guān)鍵介紹了主接線是變電所的最

重要組成局部。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運行質(zhì)量、維護條件和供電

可靠性。所以在此熟悉變電所的設(shè)計要求和設(shè)計過程，對從事電力工程設(shè)計，故

障分析和判斷是非常有益的。

設(shè)計的意義：通過設(shè)計，系統(tǒng)地復(fù)習(xí)、穩(wěn)固工廠供電的根本知識，提高設(shè)計計

算能力和綜合分析能力，為今后的工作奠定根底。

2、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)考慮到工廠生產(chǎn)

的開展，按照平安可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式,

確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量，選擇變電所主接線方案及上下壓設(shè)備與進出

線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按

要求提交設(shè)計計算書及說明書，繪出設(shè)計圖紙。

二、設(shè)計原始資料

1設(shè)計總平面布置圖如以下圖所示

2全廠各車間負(fù)荷計算如下表所示

廠房用電單位負(fù)荷性

設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)

編號名稱質(zhì)

動力720.250.60

1倉庫

照明40.751.0

動力3200.40.65

2鑄造車間

照明100.751.0

動力2500.250.65

3鍛壓車間

照明100.751.0

動力2400.250.65

4金工車間

照明80.751.0

動力3500.250.60

5工具車間

照明100.751.0

動力2200.50.75

6電鍍車間

照明100.751.0

熱處理車動力2000.50.75

7

間照明80.751.0

動力2000.40.70

8裝配車間

照明100.751.0

動力1500.250.65

9機修車間

照明60.751.0

動力1600.50.65

10鍋爐房

照明30.751.0

宿舍區(qū)照明2500.81.0

3供用電協(xié)議

按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條lOKv

的公用電源線取得工作電源。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—185,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.2米；電力系統(tǒng)饋電變電站距

本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA,此斷路器配備有定

時限過電流保護和也流速斷保護，其定時限過電流保護整定的動作時間為1.5

秒。為滿足工廠二級負(fù)荷的要求，可采用高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備

用電源。

4負(fù)荷情況

本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時為4800h,R最大負(fù)荷持續(xù)時

間8h。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。

低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380Vo照明及家用電器均為單相，額定電

壓為220Vo

5自然條件

氣象條件

(1)最熱月平均最高氣溫為31.5。。；

⑵年最高氣溫為40。。；

(3)土壤中0.8米深處一年中最熱月平均溫度為28.7°C；

(4)年雷暴日為31.3天；

(5)土壤凍結(jié)深度為1.1米：

(6)夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東風(fēng)。

地質(zhì)及水文條件

本廠所在地區(qū)平均海拔130nb地層以沙粘土為主，地下水位為3m。

6設(shè)計內(nèi)容及步驟

1負(fù)荷計算；

2電力變壓器的臺數(shù)、容量及類型；3選擇高、低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線型號及截面；

4改善功率因數(shù)裝置設(shè)計（高壓側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9,低壓側(cè)不

應(yīng)低于0.85）；

5變電所主結(jié)線方案的設(shè)計；

6短路電流的計算；

7變電所一次設(shè)備的選擇與校驗；

8繼電保護裝置的設(shè)計；

9變電所防雷裝置設(shè)計（選做）。

三、系統(tǒng)負(fù)荷計算

3-1三相用電設(shè)備組負(fù)荷計算的方法

有功計算負(fù)荷（kW）戌

無功計算負(fù)荷（kvar）2

2=2

視在負(fù)荷計算（kV?A）cos*

計算電流（A）

3-2計算負(fù)荷

確定負(fù)荷計算的方法有多種，包括估算法、需要系數(shù)法、二項式法和單相復(fù)合的

計算，在這里我們采用需要系數(shù)法。

對于單組用電設(shè)備的計算負(fù)荷公式如下：

有功功率：Pc=K（l^Pf無功功率：Q.=^tan^

視在功率：工=/[計算電流:

式中：K（l一一該用電設(shè)備組的需要系數(shù)

tan?！β室驍?shù)角的正切值

UN一一該用電設(shè)備組的額定電壓，單位是kV

以鑄造車間的計算過程為例：

動力局部

P(30)=320kwX0.4=128kw

S(30)=128kw/0.65=196.9kvA

Q(30)=128kwXl.17=149.76kvar

照明局部

P(30)=10kwX0.75=7.5kw

S(30)=7.5kw/l=7.5kvA

Q(30)=0

由上式方法可算出個廠房的計算負(fù)荷，整理成表格如下:

用

電

廠

負(fù)計算負(fù)荷

單

荷

房設(shè)備

需要系按廠房計

性

位

編容量功率因數(shù)

數(shù)算

質(zhì)P30

號

名P30/kQ30/kS30/k

/kW

稱

WarA

倉720.250.60182430

1庫21

,昭、、、

40.751.0303

明

鑄

造3200.40.65128149.6196.9

2車135.5

照

間100.751.07.507.5

明

鍛

壓2500.250.6562.573.196.2

3車70

照

間100.751.07.507.5

明0

金

2400.250.656U70.192.3

工

466

車八n、s、

80.751.0606

間明

工動

53500.250.6087.5116.7145.895

具力

一

車

照

0.75

7.5

0

7.5

1.0

間10

明動

電力

146.7

96.8

110

0.75

0.5

220

鍍

117.5

6

ns

車

八、、

0

1.0

0.75

10

7.5

7.5

間

明

執(zhí)

動

、

J?、

3

133.

88.2

100

0.75

0.5

200

力

處

106

理

7

照

6

0

6

1.0

0.75

8

車

明

間

裝

114.3

81.6

80

0.70

0.4

200

配

87.5

8

昭

車

八、、

7.5

0

7.5

1.0

0.75

10

間

明

機m

修

57.7

43.8

37.5

0.65

0.25

150

車

42

9

間照

4.5

0

4.5

1.0

0.75

6

明

鍋

123.1

93.5

80

0.65

0.5

爐160