年产100万吨氧化铝生产工厂供配电系统设计

毕业设计[设计说明书]题目：年产100万吨氧化铝生产工厂供配电系统设计系别：电子气工程系专业：电气自动化技术姓名：张欢欢学号：10140238指导教师：韩亮山西机电职业技术学院2013年3月18日山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书1第一章氧化铝生产供配电部分概述氧化铝生产中应用的电气部分包括动力用电、照明、避雷、弱电、变电、配电等。一般大、中型氧化铝厂都有自建的火力发电厂，小型厂多由外部电厂供电。氧化铝生产用电电压等级一般最高为6000V，中小型电机通常为380V，而输电网中都是高压叫（有10~330KV），所以从输电网引入电源必须经变压后才能使用。由工厂变电所供电时，小型或用电量小的车间，可直接引入低压线；用电量较大的车间，为减少输电损耗和节约电线，通常利用较高的电压将电流送到引入到车间变电室，经降压后再使用。一般车间高压为6000V或3000V，低压为380V。高压为6000V时，150KW以上的电机选用6000V，150KW以下的电机选用380V。高压为3000V时，100KW以上电机选用3000V，100KW以下电机选用380V。对于氧化铝生产中使用的易燃、易爆物料（如煤粉），连续生产过程中不允许突然停电。根据生产工艺特点及物料危险程度的不同，对供电的可靠性有不同的要求。按照电力设计规范，依据用电要求从高到低的顺序将电力负荷分为一级、二级和三级，其中一级负荷要求最高，即用电设备要求连续运转，突然停电将会发生着火、爆炸事故，造成机械设备、厂房设施等巨大的经济损失，甚至人员的伤亡。1.1氧化铝厂电气设计的主要任务：（1）要了解全厂的电源状况，与工厂有关的电力系统的发电厂及区域变电站的位置、距离、装机设备容量、系统主构成的电源数量，增加用户的条件及远近期短路容量等情况。如对老厂改造项目，还需说明厂内供电系统现状。如有自备电厂也要说明。（2）明确车间（装置）中最大用电容量，其中一、二、三及负荷各多少，高压用电设备台数及单台设备用电容量；对全厂高压供电系统及各级电压的选择，阐述选定的总变电所或自备发电厂的容量及主结线的特点，工厂的输入电压及各级配电电压等级的选定。山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书2（3）计算全厂车间变电所负荷及选择变压器，设计全厂供电外线和说明全厂供电线路采用的敷设方式用原则。（4）确定全厂一次、二次的监控和实施方案（5）设计全厂电器接地、接零和防静电。1.2电气设计条件电气设计条件分为：（1）动力设计条件：①生产特点，用电要求，车间的防爆等级，特殊大功率电机等②用电设备一览表（见附录）；③用电设备条件表（见附录）；④用电设备的自控要求（见附录）；（2）当地气象条件：由于邹平离济南较近，故设计按济南地区进行查取（见表1-1）。表1-1邹平地区气象资料海拔／ｍ大气压力/kPa室外相对温度／％室外平均风速／1sm温度/℃冬季夏季平均冬季夏季平均冬季夏季最高最低平均54102.3100.0101.44759573.93.342.7-19.714.81.3设计目标通过本次设计，培养学生独立分析问题、解决问题的能力，使其了解我国氧化铝行业的工艺流程，和工厂配电的设计方法和思路，能够为厂家提供一个对氧化铝生产实际运行安全稳定的动力服务。山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书3第二章全厂负荷统计及无功补偿2.1全厂负荷统计的内容（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30min的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1s左右的最大负荷电流。一般取起动电流的周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑起动电流的非周期分量。（3）平均负荷为某段时间内用电设备所消耗的电能与该时间之比。常选用最大负荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2负荷计算的主要目的是：（1）全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。（2）在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。2.3计算负荷的确定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，进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。用电设备的额定功率rP或额定容量rS是指铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率eP。山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书42.3.1单台用电设备的设备功率连续工作制电动机设备功率等于额定功率短时或周期工作制电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。当采用需要系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率为25%下的有功功率rrrrePPP225.0kW当采用系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率为100%下的有功功率rrePPkW电焊机的设备功率是将额定容换算到负载持续率为100%时的有功功率cosrreSPkW电炉变压器的设备功率是指额定功率因数时的的有功功率reSPcoskW整流变压器的设备功率是指额定直流功率白炽灯和卤钨灯的设备功率为灯泡额定功率。气体放电的设备为灯管额定功率加镇流器的功率损耗（荧光灯采用普通型电感镇流器加25%，采用节能型电厂镇流器加15%～18%，采用电子镇流器加10%；金属卤化物灯、高压钠灯，荧光高压荧光灯用普通电感镇流器时加14%～16%，用节能型电厂镇流器时加9%～10%）。2.3.2用电设备组的设备功率用电设备组的功率是指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书52.3.3变电所或建筑物的总设备功率变电所或建筑物的总设备功率应取所供电的各用电设备组设备功率之和，但应剔除不同时使用的负荷，例如：●消防设备容量一般可不计入总设备容量。●季节性用电设备（如制冷设备和采暖设备）应择其最大者计入总设备容量。2.3.4柴油发电机的负荷统计当柴油发电机仅作为消防、保安性质用电设备的应急电源时，用电负荷应计算消防、安防设备、电视监控设备、应急照明等设备的功率。当采用柴油发电机作为备用电源时，除计算保安性质负荷的用电设备外，根据用电负荷性质和需要，还应计算所带其他负荷的设备功率。（3）由于发生火灾时，可停掉除保安性质负荷用电设备以外的非消防用电设备的电源，而非消防状态下消防设备又不投入运行，二者不同时使用，所以应取其大者作为确定发电机组容量的依据。2.4采用需要系数法计算负荷。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：tancacPQ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（kV）;山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书6下面仅对一个车间——赤泥分离及洗涤低压配电室I、II段分别的负荷分别行举例说明对车间的负荷统计计算表如下表2-1、表2-2：表2-1赤泥分离与洗涤低压配I段负荷计算表注：系数dK、cos、tan参考《供配电技术》第2版附录表A-1，P291计算系数计算容量用电设备称总台数总容量工作台数工作容量dKcostan)(kWPvar)(kQ)(kVAS)赤泥分离及洗涤低压配电室（一）沉降槽搅拌电机7172.571730.70.80.812190.56150.94分离溢流泵240012000.750.90.515072.00166.39分离溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87公备溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87公备溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87一洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87一洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87二洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87二洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87三洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87三洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87四洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87四洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87五洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87五洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87污水槽316.53170.40.80.86.64.958.25污水泵322532250.50.80.811384.38140.63电动葫芦26.826.80.20.51.71.362.352.72空调7407400.750.80.83022.5037.50照明200.90.51.71831.1435.97絮凝剂制备车间1850.750.80.8139104173.438山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书7表2-1赤泥分离与洗涤低压配II段负荷计算表注：系数dK、cos、tan参考《供配电技术》第2版附录表A-1，P291·赤泥分离及洗涤低压配电室（二）计算系数计算容量设备名称总台数总容量工作台数工作容量dKcostan)(kWPvar)(kQ)(kVAS)沉降槽搅拌电机7172.571730.70.80.8120.7590.56150.94分离溢流泵240012000.750.90.515072.00166.39分离溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87公备溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87分备溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87一洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87一洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87二洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87二洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87三洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87三洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87四洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87四洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87五洗溢流泵21801900.750.90.567.532.4074.87五洗底流泵21801900.750.90.567.532.4074.87污水槽316.53170.40.80.86.64.958.25污水泵322532250.50.80.8112.584.38140.6电动葫芦26.826.80.20.51.71.362.352.72空调7407400.750.80.83022.5037.50照明200.90.51.71831.1435.97絮凝剂制备车间1850.750.80.8138.75104173.44小计1455833.141689.2山西机电职业技术学院毕业设计(论文)说明书8所以本车间I线负荷统计如下：有功功率：KWPPKpc13105.14559..0无功功率：KVARQKQqc75014.83395.0其中pK为有功负荷的同时系数（0.85～0.95），本设计取0.9，qK为无功负荷的同