某加工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告有課題的加工工廠的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)級(jí)自動(dòng)化*名字*學(xué)號(hào)0909*指導(dǎo)老師完成時(shí)間201*年*月*日任務(wù)書1 .負(fù)荷狀況某廠變電站負(fù)責(zé)三家工廠、一座辦公樓和一家食堂的供電任務(wù)，負(fù)荷均為380/220V。 各部門的電氣設(shè)備、負(fù)荷情況如下一號(hào)車間1號(hào)車間接有下表所示的電氣設(shè)備編號(hào)使用電器名稱數(shù)量銘牌的額定功率需要系數(shù)功率因數(shù)備注1冷加工機(jī)20合計(jì)45KW0.14 0.160.52起重機(jī)集團(tuán)110.5KW千瓦0.120.5FC=25%3電焊機(jī)122KVA0.50.6FC=60%4電焊機(jī)28.95KVA0.50.6FC=100%(2)第二號(hào)車間二號(hào)車間接有下表所示的電氣設(shè)備編號(hào)使用電器名

2、稱數(shù)量銘牌的額定功率需要系數(shù)功率因數(shù)備注1電加熱設(shè)備24KW0.812起重機(jī)集團(tuán)110.5KW千瓦0.20.5FC=25%3電焊機(jī)122KVA0.50.6FC=60%4電焊機(jī)14.5KVA0.50.6FC=100%(三)第三號(hào)車間三號(hào)車間接有下表所示的電氣設(shè)備編號(hào)使用電器名稱銘牌的額定功率需要系數(shù)功率因數(shù)備注1裝卸起重機(jī)7.5千瓦0.150.52各種裝備用電器7.5千瓦0.80.83照明2.5千瓦0.80.8辦公大樓辦公樓上連接著下表所示的電氣設(shè)備的負(fù)荷編號(hào)使用電器名稱銘牌的額定功率需要系數(shù)功率因數(shù)備注1照明20KW0.80.82空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備75KW0.80.83電梯10KW0.60.7食堂

3、(5)食堂有下表所示的電氣設(shè)備的負(fù)荷編號(hào)使用電器名稱銘牌的額定功率需要系數(shù)功率因數(shù)備注1鼓風(fēng)機(jī)、空調(diào)、照明8.8千瓦0.80.82食品加工機(jī)械3.0千瓦0.70.83電飯鍋、烤箱、電飯煲9.0千瓦0.81.04電冰箱1.5千瓦0.70.7二、電力供應(yīng)協(xié)議(1)從有電力系統(tǒng)的66/10KV變電站，用10KV架空線路向工廠供電。 這個(gè)變電站在工廠南側(cè)有一公里。(2)系統(tǒng)變電站供電線定時(shí)過電流保護(hù)的整定時(shí)間，工廠總配變電站保護(hù)整定時(shí)間不得超過1.5s。(3)在工廠總配電所的10KV入線側(cè)進(jìn)行電力測量。 工廠最大負(fù)載時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。(4)系統(tǒng)變電所10KV母線出口斷路器的斷路容量為200MV

4、A。 其配電系統(tǒng)圖如圖1所示。(5)電費(fèi)和每月電費(fèi)制：每月基本電費(fèi)以主變壓器容量計(jì)為18元/kVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.2元/kWh，照明電費(fèi)為0.5元/kWh。 另外，電力用戶需要用新的變壓器容量來計(jì)算，同時(shí)向電力供給部門支付電力供給津貼：610kV為800元/kVA。圖1配電系統(tǒng)圖3 .工廠負(fù)荷的性質(zhì)生產(chǎn)現(xiàn)場大部分分為一組制，部分現(xiàn)場為兩組制，年最大有效負(fù)荷利用時(shí)間為4000h小時(shí)，工廠為級(jí)負(fù)荷。4 .工廠的自然條件(1)氣象資料：本廠所在地區(qū)年最高氣溫為38oC，年平均氣溫為23 oC，年最低氣溫為-8 oC，年最高月平均氣溫為33 oC，年最高月平均氣溫為26 oC，年最高月地下0.8m，平

5、均溫度為25 oC。 當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向是東北風(fēng)，年雷暴天數(shù)為20天。(2)地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m，底層以砂粘土為主，地下水位2m。5 .設(shè)計(jì)責(zé)任書1 .計(jì)算現(xiàn)場、辦公樓、食堂的電算負(fù)荷2 .計(jì)算所有工廠的計(jì)算負(fù)荷3 .確定工廠變電站變壓器臺(tái)數(shù)、各變壓器容量4 .供電方式和主配線設(shè)計(jì)5 .短路計(jì)算和設(shè)備選擇6 .高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)7 .保護(hù)和接地防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)6 .設(shè)計(jì)成果1 .設(shè)計(jì)說明書(設(shè)計(jì)報(bào)告書)包含所有設(shè)計(jì)內(nèi)容，并附有必要的計(jì)算和表。2 .電氣主配線圖(3號(hào)圖)。3 .繼電器保護(hù)配置圖(3號(hào)圖)。4 .總降壓變電站平面配置圖(3號(hào)圖)。目錄第一章負(fù)荷計(jì)算和無效補(bǔ)償51.1負(fù)荷計(jì)算的目

6、的和方法51.2全工廠負(fù)荷計(jì)算的過程71.3無功功率補(bǔ)償9第二章變電站的選定和主變壓器的選定92.1變電設(shè)備容量的選擇92.2變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選定102.3總降壓變電站電氣主接線設(shè)計(jì)14第三章短路電路的計(jì)算133.1短路的形式133.2短路的原因133.3短路的危害133.4三個(gè)短路電流的計(jì)算14第4章導(dǎo)線形式和截面的選定17第五章高低壓電氣一次設(shè)備的選擇185.1電氣設(shè)備選擇原則185.2高壓一次設(shè)備的選定205.3變電站低壓一次設(shè)備的選定21第六章接地和防雷設(shè)計(jì)6.1防雷保護(hù)的措施226.2防雷裝置的接地23第7章變電站二次電路方案選擇及繼電器保護(hù)整定247.1二次電路方案選擇部247.

7、2主變壓器的繼電器保護(hù)裝置24總結(jié)26附錄27參考文獻(xiàn)28第一章負(fù)荷計(jì)算和無效補(bǔ)償1.1負(fù)荷計(jì)算的目的和方法1 .負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的(1)求計(jì)算負(fù)荷是選擇確定建筑物申報(bào)容量、變壓器容量的依據(jù)(2)計(jì)算電流是選擇電纜和開關(guān)設(shè)備的依據(jù)(3)求出有效計(jì)算負(fù)荷和無效計(jì)算負(fù)荷是確定靜電容量的依據(jù)。2 .負(fù)荷計(jì)算的方法(1)必要系數(shù)法將設(shè)備電力乘以必要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。 用于設(shè)備數(shù)多、容量差小的工程計(jì)算，特別適合配變電站和干線的負(fù)荷計(jì)算。(2)二項(xiàng)式系數(shù)法的應(yīng)用界限小，主要適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)少，容量差大的情況。(3)使用系數(shù)法中的系數(shù)求出最大負(fù)載區(qū)間內(nèi)的平均負(fù)載，考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響

8、，乘以有關(guān)有效臺(tái)數(shù)的最大系數(shù)來計(jì)算負(fù)載。 適用于不同范圍的載荷計(jì)算，但計(jì)算過程有點(diǎn)復(fù)雜。1.2全工廠負(fù)荷計(jì)算的過程本設(shè)計(jì)各工廠的計(jì)算負(fù)荷用必要系數(shù)法決定。主要的計(jì)算公式如下有效計(jì)算負(fù)載(kW ) :無效計(jì)算負(fù)載(kvar ) :視在計(jì)算負(fù)荷(kVA ) :計(jì)算電流(a ) :1.3設(shè)計(jì)原則和要求1、工廠供電設(shè)計(jì)必須遵守國家有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，實(shí)行國家有關(guān)方針、政策，保證能源節(jié)約、有色金屬節(jié)約等經(jīng)濟(jì)政策。2、工廠供電設(shè)計(jì)要從整體出發(fā)，統(tǒng)一考慮，根據(jù)不同負(fù)荷的性質(zhì)、使用容量、工程特征和地區(qū)供電條件，合理確定不同的設(shè)計(jì)方案。3、工廠供電設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。 必須采用符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)

9、準(zhǔn)的高效、能源消耗低、性能先進(jìn)的電氣設(shè)備。 工廠供電設(shè)計(jì)要整體考慮，根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)、電容量、工程特征和地區(qū)供電條件，合理決定設(shè)計(jì)方案。4、工廠供電設(shè)計(jì)要根據(jù)工程特征、規(guī)模和發(fā)展計(jì)劃，正確處理最近建設(shè)與長期發(fā)展的關(guān)系，近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)張的可能性。對于負(fù)載的性質(zhì)，根據(jù)GB50052-95 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，根據(jù)電力負(fù)載對電力供給可靠性的要求和中斷電力供給給政治、經(jīng)濟(jì)帶來的損失或影響的程度，電力負(fù)載被分為以下三個(gè)等級(jí)(1)一級(jí)負(fù)荷中斷電力供給會(huì)造成人身傷亡，對政治、經(jīng)濟(jì)造成重大損害的人，如重要的交通中心、大型競技場等。(2)二級(jí)負(fù)荷中斷電力供給，會(huì)給政治、經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失的人，

10、如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品廢棄、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等，如交通中心、通信中心等電力公司的重要負(fù)荷。(3)三級(jí)負(fù)載不是一、二級(jí)電力負(fù)載。對于一級(jí)負(fù)載和二級(jí)負(fù)載，由于其再政治經(jīng)濟(jì)上的特殊性，應(yīng)該有兩個(gè)供電電源，一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不能同時(shí)受損。 一級(jí)負(fù)載中特別重要的負(fù)載除了有兩個(gè)電源，還必須增設(shè)緊急電源，嚴(yán)禁將其他負(fù)載連接到緊急電源系統(tǒng)上。對于二次負(fù)載，應(yīng)該供給雙工電路的電力。 負(fù)載小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二次負(fù)載可以通過一個(gè)電路的6KV以上的專用架線或電纜供電。 采用架線時(shí)，可以向一次架線供電。 采用電纜時(shí)，向由兩根電纜構(gòu)成的線路供電的情況下，每根電纜可以承受100%的二次負(fù)載。1.4各部門

11、的負(fù)荷計(jì)算按照必要系數(shù)法計(jì)算各部門的有效計(jì)算負(fù)荷(P30 )、無效計(jì)算負(fù)荷(Q30 )、視在計(jì)算負(fù)荷(S30 )、計(jì)算電流(I30 )。(一)一號(hào)廠盡量均等地將負(fù)載分配給三相電線(二)第二號(hào)工廠盡量均等地將負(fù)載分配給三相電線(三)第三號(hào)工廠盡量均等地將負(fù)載分配給三相電線(4)辦公大樓辦公樓的電氣設(shè)備的功耗是220V單相交流。(5)食堂各部門的負(fù)荷計(jì)算表如下序列號(hào)。部門名稱載荷類型計(jì)算負(fù)荷P30/KW千瓦Q30/KvarPS PSPR PS1第一車間33.2144.1755.2684.062二號(hào)車間24.3932.4440.5961.673第三車間18.024.030.045.584辦公大樓74

12、.3457.9494.25247.645食堂15.717.2617.3145.481.5工廠總負(fù)荷各部門總負(fù)荷的計(jì)算1.6無效補(bǔ)償計(jì)算根據(jù)2.2的計(jì)算結(jié)果，未進(jìn)行無效補(bǔ)償時(shí)，工廠總功率因數(shù)主題是工廠最大負(fù)載時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。 根據(jù)有關(guān)規(guī)定，配電電壓為6-10KV時(shí)，總功率因素要在0.95以上。 需要用低壓側(cè)并聯(lián)電容器進(jìn)行無效功率補(bǔ)償，把功率因數(shù)提高到0.95。 并聯(lián)電容器的總?cè)萘坑?jì)算如下第二章變電站的選擇和主變壓器的選擇2.1變壓器容量的選擇變壓器容量在補(bǔ)償后的總視圖中請勿小于計(jì)算負(fù)載SC=156.70KVA實(shí)際上，變壓器需要一定的過載能力，考慮應(yīng)對工廠今后510年可能的電力負(fù)載增加。

13、 另外，溫度比平均氣溫高，變壓器的容量也變小。 因此，應(yīng)在變壓器的容量的選擇上留下馀量，總是設(shè)S=1.3、SC=202.7KVA，變壓器的總?cè)萘繛?00KVA2.2變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇2.2.1變壓器類型選擇結(jié)合群組：Yyn0接線方式的電力變壓器一相高壓熔斷器熔化時(shí)，其他二相電壓幾乎不受影響，可以減少故障時(shí)的停電范圍，具有Dyn11布線：輸出電壓質(zhì)量高、中性點(diǎn)不漂移、防雷性能好等特征。 工廠是三級(jí)負(fù)荷，允許短時(shí)間停電，所以最好選擇Dyn11連接組。注：并聯(lián)電力變壓器連接組必須相同絕緣和冷卻方式：油浸式、干式、充氣式等很常見。 考慮到成本低、保養(yǎng)方便、變壓器有一定的過載能力，本項(xiàng)目選定油浸式變

14、壓器2.2.2變壓器臺(tái)數(shù)選擇變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則要滿足由電負(fù)載引起的供電可靠性的要求。 大量一、二級(jí)負(fù)載供電的變電站可以采用兩臺(tái)變壓器，只有二級(jí)負(fù)載，沒有一級(jí)負(fù)載的變電站可以采用一臺(tái)變壓器，在低壓側(cè)建立與其他變電站的連接線。季節(jié)性負(fù)荷和晝夜性負(fù)荷變動(dòng)較大的工廠變電站，可以考慮采用2臺(tái)主變壓器。一般的三級(jí)負(fù)載，只采用了一臺(tái)主變壓器?？紤]到負(fù)載的發(fā)展，還有設(shè)置第二主變壓器的空間。在現(xiàn)場變電站，變壓器單體容量不得超過1000kVA具體而言，本項(xiàng)目提出以下兩個(gè)方案方案1 :使用江蘇彭變S9-M-200-10/0.75三相電力油浸式變壓器為工廠所有部門供電。變壓器價(jià)格為18600 (商品信息來自阿里巴巴)

15、方案2 :采用江蘇彭變s9-m-160 10KV/0.4三相電力油浸式變壓器為工廠不同單位供電。 兩條低壓供電線通過斷路器連接，一條線路檢查或故障時(shí)，另一條線路可以在短時(shí)間內(nèi)單獨(dú)給所有工廠供電。變壓器的價(jià)格是14800兩個(gè)方案變壓器購價(jià)相差11000元，考慮到設(shè)備和線路的施工成本，方案2比方案1建設(shè)成本明顯高，維護(hù)成本高。 由于工廠是三級(jí)負(fù)荷，對備用電源沒有過分的要求，選擇更經(jīng)濟(jì)合理，幾乎可以滿足工廠日常運(yùn)行的電力需求。2.3供電方式和主配線設(shè)計(jì)2.3.1電力供給、電力使用情況的分析(1)供電概況根據(jù)標(biāo)題信息，從有電力系統(tǒng)的66/10KV變電站，用10KV架空線路向工廠供電。 這個(gè)變電站在工廠南側(cè)有一公里(2)年度電費(fèi)估計(jì)：在一次側(cè)計(jì)算使用電量其中，變壓器的損耗功率為0.06，年最大負(fù)載利用時(shí)間，忽略變壓器的空載損耗和線路損耗。 代入數(shù)據(jù)。另一部分電費(fèi)是每月按主變壓器容量征收的費(fèi)用。一年的電費(fèi)估計(jì)如下。也就是說，年電費(fèi)估計(jì)為37.49萬元2.3.2主接線方案(1)主配線設(shè)計(jì)原則作為主布線圖的主電路圖，是表示系統(tǒng)中的