某冶金机械厂全厂供电系统的电气设计

电气工程设计与综合实验报告题目名称：某冶金机械厂全厂供电系统的电气设计学院：专业:班级:学号：学生姓名：指导老师：2015年01月20日前言关键词：供电系统；供电容量；企业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。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1.安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2.可靠：应满足电能用户对供电可靠性的要求。3.优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4.经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展目录一、概述……………………………………………………………………………11设计背景………………………………………………………………………12设计要求………………………………………………………………………1二、设计原始资料…………………………………………………………………2三、系统负荷计算…………………………………………………………………43-1三相用电设备组负荷计算的方法…………………………………………43-2计算负荷……………………………………………………………………43-3全厂负荷功率………………………………………………………………63-4年耗电量的估算……………………………………………………………73-5负荷中心估算………………………………………………………………7四、主变压器台数、容量和类型的选择…………………………………………84-1主变压器台数的选择………………………………………………………84-2主变压器容量的选择………………………………………………………84-3主变压器类型的选择………………………………………………………9五、高、低压电力网的导线选择…………………………………………………95-1导线截面选择原则…………………………………………………………95-2高压线路导线的选择………………………………………………………105-3低压线路导线的选择………………………………………………………115-4低压出线导线选择…………………………………………………………11六、改善功率因数装置设计………………………………………………………13七、变电所主结线方案的设计……………………………………………………147-1变配电所主结线的选择原则………………………………………………147-2主结线方案选择及比较……………………………………………………15八、短路电流的计算………………………………………………………………188-1短路电流计算的目的及方法………………………………………………188-2本设计采用标幺制法进行短路计算………………………………………18九、变电所一次设备的选择与校验………………………………………………209-1变电所高压一次设备的选择………………………………………………209-2变电所高压一次设备的校验………………………………………………219.2.1设备的动稳定校验……………………………………………………219.2.2高压设备的热稳定性校验……………………………………………229-3变电所低压一次设备的选择………………………………………………239-4变电所低压一次设备的校验………………………………………………24十、继电保护装置的设计…………………………………………………………2510-1继电保护的整定……………………………………………………………2510-2变压器继电保护……………………………………………………………2510-310KV侧继电保护……………………………………………………………2610-40.38KV侧低压断路器保护…………………………………………………27十一、变电所防雷装置设计………………………………………………………2811-1防雷设备……………………………………………………………………2811-2防雷措施……………………………………………………………………2811-3接地装置的设计……………………………………………………………3011-4确定接地电阻………………………………………………………………30十二、心得体会……………………………………………………………………32参考文献……………………………………………………………………………33附录一次接线图1一、概述1、设计背景随着我国经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。工厂的飞速发展给国家带来了具大的收益同时用电负荷也越来越大,特点是负荷容量大、用电设备多，在这选用10kV。所以本文针对变电所的特点，阐述了10kV变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关设备的计算和校验。并关键介绍了主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。所以在此熟悉变电所的设计要求和设计过程，对从事电力工程设计，故障分析和判断是非常有益的。设计的意义：通过设计，系统地复习、巩固工厂供电的基本知识，提高设计计算能力和综合分析能力，为今后的工作奠定基础。2、设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，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，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。二、设计原始资料21设计总平面布置图如下图所示XX机械厂总平面图比例1：2000公共电源进线邻厂大街厂门后厂门厂区宿舍区的负荷中心工厂宿舍区桥河流北大街2全厂各车间负荷计算如下表所示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1仓库动力720.250.60照明40.751.02铸造车间动力3200.40.65照明100.751.03锻压车间动力2500.250.65照明100.751.04金工车间动力2400.250.65照明80.751.05工具车间动力3500.250.60照明100.751.06电镀车间动力2200.50.75照明100.751.07热处理车间动力2000.50.75照明80.751.08装配车间动力2000.40.70照明100.751.09机修车间动力1500.250.65照明60.751.010锅炉房动力1600.50.65照明30.751.0宿舍区照明2500.81.03供用电协议3按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ－185,导线为等边三角形排列，线距为1.2米；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。4负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀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380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。5自然条件气象条件（1）最热月平均最高气温为31.5C；（2）年最高气温为40C；（3）土壤中0.8米深处一年中最热月平均温度为28.7C；（4）年雷暴日为31.3天；（5）土壤冻结深度为1.1米；（6）夏季主导风向为东风。地质及水文条件本厂所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地下水位为3m。6设计内容及步骤1负荷计算；2电力变压器的台数、容量及类型；3选择高、低压电力网的导线型号及截面；44改善功率因数装置设计（高压侧最大负荷时功率因数不应低于0.9，低压侧不应低于0.85）；5变电所主结线方案的设计；6短路电流的计算；7变电所一次设备的选择与校验；8继电保护装置的设计；9变电所防雷装置设计（选做）。三、系统负荷计算3-1三相用电设备组负荷计算的方法有功计算负荷（kW）edcPKP无功计算负荷（kvar）tanccPQ视在负荷计算（kV·A）cosccPS计算电流（A）NcUSIc33-2计算负荷确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合的计算，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：有功功率：edPKPc无功功率：tanccPQ视在功率：22cccQPS计算电流：NccUSI3式中：dK——该用电设备组的需要系数tan——功率因数角的正切值NU——该用电设备组的额定电压，单位是kV以铸造车间的计算过程为例：5动力部分P(30)=320kw×0.4=128kwS(30)=128kw/0.65=196.9kvAQ(30)=128kw×1.17=149.76kvar照明部分P(30)=10kw×0.75=7.5kwS(30)=7.5kw/1=7.5kvAQ(30)=0由上式方法可算出个厂房的计算负荷，整理成表格如下：厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kW需要系数功率因数计算负荷按厂房计算P30P30/kwQ30/karS30/kA1仓库动力720.250.6018243021照明40.751.03032铸造车间动力3200.40.65128149.6196.9135.5照明100.751.07.507.53锻压车间动力2500.250.6562.573.196.270照明100.751.07.507.54金工车间动力2400.250.656070.192.366照明80.751.06065工具车间动力3500.250.6087.5116.7145.895照明100.751.07.507.566电镀车间动力2200.50.7511096.8146.7117.5照明100.751.07.507.57热处理车间动力2000.50.7510088.2133.3106照明80.751.06068装配车间动力2000.40.708081.6114.387.5照明100.751.07.507.59机修车间动力1500.250.6537.543.857.742照明60.751.04.504.510锅炉房动力1600.50.658093.5123.182.25照明30.751.02.2502.25宿舍区照明2500.81.02000200200总计1022.75886.13-3全厂功率负荷：取全场的同时系数为：K∑p=0.95，K∑q=0.97，则全场负荷为：P(30)=