某機械廠降壓變電所電氣設計(共34頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目錄專心-專注-專業(yè) 畢業(yè)論文（設計）任務書學生姓名柴玉林專業(yè)班級機電一體化0803班指導教師俞瀛論文題目某機械廠降壓變電所電氣設計研究的目標、內容及方法（一）研究目標基于工廠供電的理論知識對機械廠總降壓變電所進行電氣設計，實現對工廠供電的更深入理解，為以后從事此項工作做準備。（二）研究意義電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力，但是放在產品成本中所占的比重一般很小。因此電能在工業(yè)生產中的重要性并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而是在于工業(yè)生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件

2、，有利于實現生產過程自動化。某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大設備損壞，或引起大量產品的報廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶來經濟上甚至政治上的重大損失。因此，做好工廠供電工作對于工業(yè)生產，實現工業(yè)現代化，具有十分重要的意義。分階段完成的工作第一階段：（2010/7/102010/8/15）：完成資料收集，完成開題報告。第二階段：（2010/8/162010/8/25）：完成負荷統(tǒng)計及相關計算。第三階段：（2010/8/262010/8/31）：選擇適當的變壓器，確定變壓器主接線方案。第四階段：（2010/9/012010/9/20）：完成短路電流的

3、計算。第五階段：（2010/9/212010/10/01）：一次設備的選擇。第六階段：（2010/10/022010/10/21）：變電所防雷及接地選擇。第七階段（2010/10/222010/11/01）：編寫論文，準備答辯。系（部）主 任意 見開題報告一、 課題名稱某機械廠降壓變電所電氣設計二、 設計目的和意義（1）、設計目的為促進電能在工業(yè)領域的快速發(fā)展，實現電能在工業(yè)生產中最大利用率，保障工業(yè)生產安全及有效利用。根據工廠供電計劃，確保供電在工業(yè)生產中的可控、在控，搞好輸配電設備的質量，提高對工廠生產和生活供電的可靠性及供電能力，能夠靈活的調整電網的運行方式，使工廠的生產始終處于健康、穩(wěn)

4、定、經濟的運行狀態(tài)，提高電網的負載能力，最大限度的滿足工廠生產與生活的需求 ，保障變配電所的安全運行。（二）、設計意義雖然電能在工業(yè)生產成本中所占比例很小，但是優(yōu)良的供電可靠性、安全性對于工業(yè)生產有著重要的作用。例如增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化等等。作此設計有利于我對工廠供電理論的進一步鞏固和完善。也對我今后從事此項工作奠定了一定基礎。三、設計內容及設計過程（一）、設計內容（1）統(tǒng)計機械廠負荷并進行負荷計算以及無功功率的補償確定。（2）變電所的所址和型式的選擇。（3）選擇變壓器類型記住接線方案。（4）短路

5、電流計算。（5）一次設備的選擇。（6）降壓變電所防雷與接地裝置的選擇。（二）、設計過程第一階段：（2011/7/102010/8/15）：完成資料收集，完成開題報告。第二階段：（2011/8/162010/8/25）：完成負荷統(tǒng)計及相關計算。第三階段：（2011/8/262010/8/31）：選擇適當的變壓器，確定變壓器主接線方案。第四階段：（2011/9/012010/9/20）：完成短路電流的計算。第五階段：（2011/9/212010/10/01）：一次設備的選擇。第六階段：（2011/10/022010/10/21）：變電所防雷及接地選擇。第七階段（2011/10/222010/11/

6、01）：編寫論文，準備答辯。摘要為保障工業(yè)生產安全進行，保證電能合理分配、輸送，靈活改變運行方式。特進行本次設計。本設計主要闡述了對機械廠總降壓變電所的電氣設計方案。在設計中進行了對工廠負荷的統(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；變電所一次設備的選擇校驗；變電所進出線與鄰近單位聯絡線的選擇；降壓變電所防雷與接地裝置的設計等。AbstractTo protect the safety of industrial production, to ensure reasonable distribution of electric energy, tran

7、smission, flexible operation mode changes. Special for this design. Elaborated on the design of the main mechanical plant a total step-down substation electrical design. Carried out in the design of the statistical calculation of the load on the plant; substation location and type of choice; substat

8、ion main transformer and main line scheme of choice; short-circuit current calculation; substation equipment selection of a check; substation into the outlet and adjacent units of the contact line of choice; step-down substation lightning protection and grounding equipment design.關鍵詞工廠供電，變電所，無功功率補償，

9、變壓器，短路電流計算，一次設備，避雷器KeywordsPower plants,substations,reactive pover compensation,transformer,short circuit current calculation,a device,surge arresters. 緒論工廠供電（plant power supply），就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠供電。眾所周知，電能是現代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于其他形式的能量轉換而來，又易于轉換為其他形式的能量用以應用；電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制，調節(jié)和測量，有利于實現生產過程自動化。因

10、此，電能在現代工業(yè)生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力，但它在產品成本中所占的比重一般很小，電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果。做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產，實現工業(yè)現代化，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)約對于國家經濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略

11、意義。工廠供電工作要很好的為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1） 安全 在電能的供應，分配和使用中，不應發(fā)生人身和設備事故（2） 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求（3） 優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求（4） 經濟 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，應合理的處理局部和全局，當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。本設計的任務，主要是對某機械制造廠減壓變電所的電氣設計，其中包括工廠負荷的統(tǒng)計計算，確定變電所的位置和型式，確定

12、變電所主變壓器的臺數、容量與類型，進行短路計算，選擇變電所主接線方案，一次設備的選擇，高低壓設備和進出線，確定防雷和接地裝置。并通過設計對中小型工廠的供配電系統(tǒng)和電氣照明運行維護和設計計算對工廠供電理論知識有了更加深刻的鞏固和復習，為今后從事工廠供電技術工作奠定一定的基礎。第一章 設計任務1.1、設計要求 要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，并適當考慮工廠生產的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數、容量與類型，選擇變電所主接線方案、一次設備的選擇、高低壓設備和進出線，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖紙。

13、1.2、設計依據1.2.1、工廠總平面圖(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)圖1.1 工廠平面圖1.2.2、工廠負荷情況 本廠多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4600h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表1.1所示。1.2.3、供電電源情況 按照工廠與當地供電部門簽定的供用電協(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。該干線的導線牌號為LGJ-150，導線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設的高壓斷路器斷

14、流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過流保護和電流速斷保護，定時限過流保護整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠二級負荷要求，可采用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側有電氣聯系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。1.2.4、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-9，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。當地主導風向為東北風，年雷暴日數為20。1.2.5、地質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1.1 工廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱

15、負荷類別設備容量/kW需要系數功率因數1鑄造車間動力3000307照明508102鍛壓車間動力35003065照明807103熱處理車間動力1500608照明508104電鍍車間動力2500508照明508105倉庫動力200408照明108106工具車間動力3600306照明709107金工車間動力40002065照明1008108鍋爐車間動力500708照明108109裝配車間動力1800307照明6081010機修車間動力16002065照明40810生活區(qū)照明35007091.2.6、電費制度 本廠與當地供電部門達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電費制交納電費。

16、每月基本電費按主變壓器容量為18元/kVA，動力電費為0.9元/Kw.h，照明電費為0.5元/Kw.h。工廠最大負荷時的功率因數不得低于0.9，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：610VA為800/kVA。第二章 負荷計算和無功功率補償2.1、負荷計算在工廠里，除了廣泛應用的三相設備外，還有部分單相設備，單相設備接在三相線路中，應盡可能均衡分配。使三相負荷盡可能均衡。如果三相線路中單相設備的總容量不超過三相設備總容量的15%，則不論單相設備如何分配，單相可與三相設備綜合按三相負荷平衡計算。如果單相設備容量超過三相設備的15%時，則應將單相設備容量換算為等效三相

17、設備容量，再與三相設備容量相加。綜上所述，由于本廠各車間單相設備容量均不超過三相設備容量的15%，所以可以按三相負荷平衡計算。即： 2.1.1、單組用電設備計算負荷的計算公式a)有功計算負荷（單位為KW） = ， 為系數b)無功計算負荷（單位為kvar） = tanc)視在計算負荷（單位為kvA） =d)計算電流（單位為A） =, 為用電設備的額定電壓（單位為KV）2.1.2、多組用電設備計算負荷的計算公式a)有功計算負荷（單位為KW）=式中是所有設備組有功計算負荷之和，是有功負荷同時系數，可取0.80.95b)無功計算負荷（單位為kvar）=式中是所有設備無功計算負荷之和；是無功負荷同時系數

18、，可取0.850.97c)視在計算負荷（單位為kvA） =d)計算電流（單位為A） =2.1.3、各車間負荷統(tǒng)計計算1）、鑄造車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 2)、鍛壓車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 3）、熱處理車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 4）、電鍍車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 5）、倉庫計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 6）、工具車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 7）、金工車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 8）、鍋爐房計算負荷：

19、無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 9）、裝配車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 10）、機修車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 11）、生活區(qū)計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 2.1.4、總的計算負荷計算a)、總的計算負荷=b)、總的無功計算負荷=c)、總的視在計算負荷=d)、總的計算電流=經過計算，得到各廠房和生活區(qū)的負荷統(tǒng)計表，如表2.1所示（額定電壓取380V）表2.1各廠房和生活區(qū)的負荷統(tǒng)計表編號名稱類別設備容量/kW需要系數Costan計算負荷/kW/kvar/kVA/A1鑄造車間動力30003071.029091.8照

20、明5081004.00小計3059491.81322012鍛壓車間動力350030651.17105123照明8071005.60小計358110.61231652513熱處理車間動力15006080.759067.5照明50810040小計1559467.51161764電鍍車間動力25005080.7512593.8照明50810040小計25512993.81602445倉庫動力2004080.7586照明1081000.80小計218.8610.716.26工具車間動力36003061.33108144照明7091006.30小計367114.31441842807金工車間動力4000

21、20651.178093.6照明100810080小計4108893.61281948鍋爐房動力5007080.753526.3照明1081000.80小計5135.826.344.4679裝配車間動力18003071.025455.1照明6081004.80小計18658.855.180.612210機修車間動力160020651.173237.4照明4081003.20小計16435.237.451.47811生活區(qū)照明3500.70.90.48245117.6272413總計動力22191013.5856.1照明403計入=0.8, =0.850.75810.8727.610891655

22、2.2、無功功率補償 無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和并聯電容器兩種。由于并聯電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此并聯電容器在供電系統(tǒng)中應用最為普遍。由于本廠380V側最大負荷時的功率因數只有0.75。而供電部門要求該廠10KV進線側最大負荷時功率因數不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側最大負荷時功率因數應稍大于0.9，這里取0.92來計算380V側所需無功功率補償容量：=(tan - tan)=810.8tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 369.66 kvar選擇PGJ1型

23、低壓自動補償評屏，并聯電容器為BW0.4-14-3型，采用其1臺主屏與4臺輔屏相結合?？偣踩萘繛椋?4kvar5=420kvar。補償前后，變壓器低壓側的有功計算負荷基本不變，但是無功計算負荷、視在功率、計算電流都有變化，以下對補償后的無功計算負荷、視在功率、計算電流進行計算。1）無功計算負荷=（727.6-420）kvar=307.6 kvar2）視在功率=867.2 kVA3）計算電流=1317.6 A功率因數提高為cos=0.935。在無功補償前，該變電所主變壓器T的容量為應選為1250kVA,才能滿足負荷用電的需要；而采取無功補償后，主變壓器T的容量選為1000kVA的就足夠了。同時由

24、于計算電流的減少，使補償點在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應減小，因此無功補償的經濟效益十分可觀。因此無功補償后工廠380V側和10kV側的負荷計算如表2.1、所示。表2.1無功補償后工廠的計算負荷項目cos計算負荷/KW/kvar/kVA/A380V側補償前負荷0.75810.8727.610891655380V側無功補償容量-420380V側補償后負荷0.935810.8307.6867.21317.6主變壓器功率損耗0.015=130.06=5210KV側負荷計算0.935823.8359.6898.952第三章 變電所位置與型式的選擇3.1、變配電所的任務變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，

25、經過變壓，然后配電的任務。配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務。3.2、變配電所的類型車間附設變電所、車間內變電所、露天（半露天）變電所、獨立變電所、桿上變電所、地下變電所、樓上變電所、成套變電所、移動式變電所。變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，根據本廠的負荷統(tǒng)計數據，并考慮到周邊環(huán)境及進出線方便，決定在6號廠房的西側緊靠廠房建造工廠變電所，變壓器器型式為附設式。第四章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇4.1、變電所主變壓器的選擇根據本場的負荷情況有兩種接線方案可選。即一臺變壓器，兩臺變壓器。按技術指標，裝設兩臺主變壓器的主接線方案略優(yōu)于裝設一臺主變壓器的主接線方案，但按經濟指標

26、，由于裝設兩臺變壓器的前期投資及其后期維修費用很大，所以裝設一臺主變壓器的主接線方案遠優(yōu)于裝設兩臺主變壓器的主接線方案，因此決定采用裝設一臺主變壓器的主接線方案。4.1.1、變壓器型號的選擇型號為S9型，而容量根據式，為主變壓器容量，為總的計算負荷。選=1000 KVA>=898.9 KVA，即選一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯的高壓聯絡線來承擔。4.2、變電所主接線方案的選擇4.2.1、裝設一臺主變壓器的主接線方案 如圖4-1所示圖4-1 裝設一臺主變壓器的主接線方案第五章 短路電流的計算5.1、繪制計算電路 500MVAK

27、-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系統(tǒng)圖5-1 短路計算電路5.2、確定短路計算基準值設基準容量=100MVA，基準電壓=1.05，為短路計算電壓，即高壓側=10.5kV，低壓側=0.4kV，則 5.3、計算短路電路中各個元件的電抗標幺值5.3.1、電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.25.3.2、架空線路查表得LGJ-150的線路電抗，而線路長8km，故5.3.3、電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故=4.5式中為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖5-2所示。k

28、-1k-2圖5-2 短路計算等效電路5.4 、k-1點（10.5kV側）的相關計算5.4.1、總電抗標幺值=0.2+2.6=2.85.4.2、三相短路電流周期分量有效值5.4.3、其他短路電流5.4.4、三相短路容量5.5 、k-2點（0.4kV側）的相關計算5.5.1、總電抗標幺值=0.2+2.6+4.5=7.35.5.2、三相短路電流周期分量有效值5.5.3、其他短路電流5.5.4、三相短路容量以上短路計算結果綜合圖表5-1所示。表5-1短路計算結果短路計算點三相短路電流（kA）三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.22

29、1.513.7第六章 變電所一次設備的選擇校驗6.1、10kV側一次設備的選擇校驗表6-1 10 kV一次側設備的設備數據額定參數（kV）高壓隔離開關-10/20010200A-25.5 kA高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高壓熔斷器RN2-10100.5A50 kA-電壓互感器JDJ-1010/0.1-電流互感器LQJ-1010kV100/5A-31.8 kA避雷器FS4-1010kV-6.2、380V側一次設備的選擇校驗同樣，做出380V側一次設備的選擇校驗，如表6-2所示，所選數據均滿足要求。表6-2 380V一次側設備的設備數據額定參數低壓斷路

30、器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低壓斷路器DW20-630380V630A30kA-電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A-160/5A6.3、高低壓母線的選擇10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（12010）+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。第七章 降壓變電所防雷與接地裝置的設計7.1、變電所的防雷保護7.1.1、直接防雷保護 在變電所屋頂裝設避雷針和避雷帶，并引進出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主

31、變壓器裝在室外或有露天配電裝置時，則應在變電所外面的適當位置裝設獨立避雷針，其裝設高度應使其防雷保護范圍包圍整個變電所。如果變電所在其它建筑物的直擊雷防護范圍內時，則可不另設獨立的避雷針。按規(guī)定，獨立的避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排或多邊形排列，管間距離5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎內的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長11.5。獨立避雷針

32、的接地裝置與變電所公共接地裝置應有3m以上的距離。7.1.2、雷電侵入波的防護 a)在10KV電源進線的終端桿上裝設FS410型閥式避雷器。引下線采用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地網焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。 b）在10KV高壓配電室內裝設有GG1A（F）54型開關柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護，防雷電侵入波的危害。 c）在380V低壓架空線出線桿上，裝設保護間隙，或將其絕緣子的鐵腳接地，用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。7.2、變電所公共接地裝置的設計7.2.1、接地電阻的要求按工廠供電設計指導表9-6。此變電所的公共接地裝置的接地電阻應滿足以下條件： 且 其中, 因此公共接地裝置接地電阻。7.2.2、接地裝置的設計 采用長2.5m、50mm的鋼管16根，沿變電所三面均勻布置，管距5 m，垂直打入地下，管頂離地面0.6 m。管間用40mm×