工厂供电论文南阳防爆厂降压变电所的电气设计.doc
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1、 中中国国地地质质大大学学长长城城学学院院 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题题 目目:南阳防爆厂降压变电所的电气设计 系系 别别信息工程系信息工程系 学学生生姓姓名名 专专 业业电电气气工工程程及及其其自自动动化化 学学 号号 指指导导教教师师 职职 称称高高级级工工程程师师 课程设计 目录 前言前言 .1 设计任务及要求设计任务及要求 .2 一、设计题目:一、设计题目:南阳防爆厂降压变电所的电气设计 二、设计要求二、设计要求.2 三、设计依据三、设计依据.2 第一章第一章 负荷计算和负荷计算和负荷等级的确定负荷等级的确定 .4 第一节 各车间负荷计算.4 第二节 全厂负荷计算.5 第三
2、节 年耗电量的估算.7 第四节 等级符合确定.7 第二章第二章 变变压器压器选择及主选择及主主接线设计主接线设计 .8 第一节 变电所主变压器台数的选择.8 第二节 变电所变压器容量选择.8 第三节 变电所主接线设计.9 第四节 变电所未知的选择.10 第三章第三章 短路电流计算短路电流计算 .12 第一节 确定基准值.12 第二节 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值.12 第四章第四章 电气设备选择电气设备选择 .14 第一节 一次设备选择的原则.14 第二节 变电所一次设备的选择.14 第三节 变电所二次设备的选择.18 第五章第五章 课设体会及总结课设体会及总结 .22 参考文献参考文
3、献 .23 课程设计 第 1 页 共 23 页 前言前言 众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转 换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便 于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。因此,电能在现代工业生产及整个 国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重 一般很小(除电化工业外)。电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或 投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高 产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人
4、的劳动强度,改善工人的劳动条 件,有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则 对工业生产可能造成严重的后果。 因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意 义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有 十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也 具有重大的作用。 本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件,并适当考虑生产的发 展,按照国家相关标准、设计准则,本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本 厂变电所的位置和形式。通过负荷计算,确定主变压器的台数和容
5、量。进行短路电流计 算,选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线,最后按要求写出设计说明书,并绘出 设计图样。 具体过程和步骤:根据工厂总平面图,工厂负荷情况,供电电源情况,气象资料,地区水 文资料和电费制度等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位 置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量, 主接线方案选择,最后进行短路电流的 计算,并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。 课程设计 第 2 页 共 23 页 设计任务及要求设计任务及要求 一、设计题目一、设计题目:南阳防爆厂降压变电所的电气设计。 二、设计要求:二、设计要求:要求根据本厂所能取得的电源及本厂用
6、电负荷的实际情况,并适当考 虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的 位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及 高低压设备和进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置,最后定出设计 说明书。 三、设计依据三、设计依据 1 1工厂总平面图工厂总平面图 2 2工厂负荷情况工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为 4000h,日最大负荷持续时间为 10h。该厂除铸造车间、锻压车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。低压动力 设备均为三相,额定电压为 280V。照明及家用电器均为单相,额定电压为 220V。本厂的
7、负荷统计资料如表(1)所示。 3 3供电电源情况供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定,本厂可由附近一条 35kV 的公用电源 干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为 LGJ120 导 线为等边三角形排列,线距为 1m;干线首端(即电力系统的馈电变电电站)距离本厂约 20km,该干线首端所装高压断路器 300MVA,此断路器配备有定时限过电流保护和电流速 课程设计 第 3 页 共 23 页 断保护,其定时限过电流保护整定的动作时间为 1.5s。为满足工厂二级负荷的要求,可 采用联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长
8、度达 100km,电缆线路总长度达 80km。 4.气象资料气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 37,年平均气温为 24,年最低气温为-8,年最 热月平均最高气温为 33,年最热月平均气温为 26,年最热月地下 0.8 处平均温度为 25。当地主导风向为东北风,年雷暴是数为 20。 工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.92。 工厂负荷统计资料 表(1) 厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量 kW 需要系数功率因 数 动力 3000.40.71 铸造车间 照明 60.71.0 动力 5000.30.652 锻压车间 照明 80.71.0 动力 5000.30.653 金工车间 照明 90.7
9、1.0 动力 3000.30.64 工具车间 照明 70.71.0 动力 3000.60.85 电镀车间 照明 70.71.0 动力 2000.60.86 热处理车间 照明 80.71.0 动力 1000.40.77 装配车间 照明 70.71.0 动力 2000.30.658 焊接车间 照明 40.71.0 动力 800.60.659 锅炉房 照明 20.71.0 生活区照明 2000.71.0 课程设计 第 4 页 共 23 页 第一章第一章 负荷计算与负荷等级确定负荷计算与负荷等级确定 第一节、各车间负荷计算第一节、各车间负荷计算 在负荷计算时,采用需要系数法对各个车间进行计算,并将照明
10、计算,主要涉及的计算公 式如下: 有功功率计算: deKPP30 无功功率计算: tan3030 PQ 视在功率计算: cos3030 PS 计算电流: NU S I 3 30 30 下面以铸造车间为例计算: 动力部分的计算:kWP1204 . 0300 30 kvar 4 . 12202 . 1 120 30 Q kVAS 4 . 171 4 . 122120 22 30 4 . 260 38 . 0 3 4 . 171 30 I 照明部分的计算:kWP2 . 47 . 06 30 0 30 Q kVAS2 . 4 30 AI381 . 6 38. 03 2 . 4 30 小计: kWP2
11、.1242 . 4120 30 var 4 . 122 30 kQ kVAS 4 . 1744 .122 2 . 124 22 30 课程设计 第 5 页 共 23 页 KAI 0 . 265 38. 03 4 . 174 30 各车间参数和计算负荷各车间参数和计算负荷 计算负荷厂房编号 编号 名称负荷性 质 设备容 量 kW 需要 系数 功 率 因 数 Tan P30( kw) Q30(k var) S30(K VA) I30( A) 动力3000.40.71.02120122.4171.4260.41铸造车 间照明60.71.004.204.26.381 动力5000.30.651.171
12、50175.4230.8350.72车间 锻压照明80.71.005.605.68.508 动力5000.30.651.17150175.4230.8350.73金工车 间照明90.71.006.306.39.572 动力3000.30.61.3390120150227.94工具车 间照明70.71.004.904.97.445 动力3000.60.80.75180135225341.95电镀车 间照明70.71.004.904.97.445 动力2000.60.80.7512090150227.96热处理 车间照明80.71.006.406.49.724 动力1000.40.71.02404
13、0.8157.1486.827装配车 间照明70.71.004.904.97.445 动力2000.30.651.176070.1592.31140.38焊接车 间照明40.71.002.802.84.254 动力800.60.651.174856.1273.85112.29锅炉房 照明20.71.001.401.42.127 生活区照明2000.71.001400140212.7 第第 2 2 节节、全厂负荷计算、全厂负荷计算 用需要系数法计算全厂负荷。取同时系数=0.90。PK95 . 0 qK 动力部分:120+150+150+90+180+120+40+60+48=958KW)(30i
14、P 照明部分:4.2+5.6+6.3+4.9+4.9+5.6+4.9+2.8+1.4+140=180.6KW照明P 全厂有功功率: )()(3030照明PPKPi 0.9(958+180.6)=1024.74KW 全厂无功功率: =0.95x(122.4+175.4+175.4+120+135+90+40.81+70.15+56.12)=936.02KVA)(3030iQKQq 课程设计 第 6 页 共 23 页 R kVAS88.1387)02.93674.1024( 22 30 无功补偿计算:由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为:KVAS88.138730 这时低压侧的功率因数为:7
15、384 . 0 88.1387 74.1024 2COS 为使高压侧的功率因数,则低压侧补偿后的功率因数应高于 0.92,92 . 0 1 COS 取:,要使低压侧的功率因数由 0.769 提高到 0.95,则低压侧需装设的并95 . 0 2COS 联电容器容量为: var33.499)92 . 0 arccostan7384 . 0 arccos(tan74.1024kQC 取:=600则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为: C Qvark kVAS64.1113)50002.936(74.1024 2 30)2( AI29.2296 28. 03 64.1113 )2(30 变压器的功率损
16、耗为: kWSPT14.1164.111301 . 0 01 . 0 )2(30 var68.5564.111305 . 0 05 . 0 )2(30kSPT 补偿后高压侧的计算负荷为: kWP88.103514.1174.1024)1(30 var 7 . 49168.5550002.936)1(30 kQ kVAS65.1146 7 . 49188.1035 22 30 )1( AI91.18 353 65.1146 )1(30 补偿后高压侧的功率因数为: ,满足要求。9034. 0 65.1146 88.1035 cos 1 第第 3 3 节节、年耗电量的估算、年耗电量的估算 年有功电能
17、消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到: 课程设计 第 7 页 共 23 页 年有功电能消耗量: 30p WP T 年无功电能耗电量: 30q WQ T 结合本厂的情况,年负荷利用小时数为 4000h,取年平均有功负荷系数,年平 T 75 . 0 均无功负荷系数。由此可得本厂:82 . 0 年有功耗电量:kWhWap3107640400088.103575. 0. 年无功耗电量:kWhWaq161277640007 .49182. 0. 第第 4 4 节节、负荷等级确定、负荷等级确定 根据用电设备在工艺生产中的作用,以及供电中断对人身和设备安全的影响,电力 负荷通常可分为三个等级: 一级负荷
18、:为中断供电将造成人身伤亡,或重大设备损坏难以修复带来极大的政治 经济损失者。一级负荷要求有两个独立电源供电。本矿属于国有能源部门,其中断供电 将有可能造成人员伤亡及重大经济损失,属于一级负荷。 二级负荷:为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复 或大量产品报废,重要产品大量减产造成较大经济损失者。二级负荷应由两回线路供电, 但当两回线路有困难时(如边远地区)允许由一回架空线路供电。 三级负荷:不属于一级和二级负荷的一般电力负荷,三级负荷对供电无特殊要求, 允许长时间停电,可用单回线路供电。 该厂的铸造车间、锻压车间和锅炉房属于二级负荷,其余的均为三级负荷。 二级负荷的计
19、算:kWP 3 . 2964 . 1486 . 51502 . 41209 . 0)( 二级 var 3 . 33512.56 4 . 175 4 . 12295 . 0 kQ)( 二级 kVAS 5 . 447 3 . 335 3 . 296 22 二级 可见二级负荷所占的比例较大。 第第 2 2 章章 变压器选择变压器选择及主及主接线设计接线设计 第第 1 1 节节、变电所主变压器台数的选择变电所主变压器台数的选择 课程设计 第 8 页 共 23 页 变压器台数的选择应考虑一下原则: 1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所,应采 用两台变压器,以便当一台变压器
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