《矿山供电》

南京工程学院毕业设计1目录第一章设计任务1.1工厂概况1.2设计依据1.3设计成果第二章高压供电系统设计2.1负荷计算2.2无功功率补偿2.3供电电压选择第三章厂变电所设计3.1主接线的选择3.2主变压器容量的选择第四章厂变电所高压设备的选择4.1短路电流计算4.2高压电气设备选择第五章继电保护5.1车间变电所主变压器的选择5.2厂变电所出线保护第六章厂配电装置布置与防雷接地6.1配电装置布置6.2防雷与接地第七章结束语附录1.参考文献2.相关图纸1）总厂变电所电气主接线图2）主变压器保护原理图3）总厂变电所防雷布置图南京工程学院毕业设计2第一章设计任务课题：某塑料制品厂配电所及配电系统设计1.1工厂概况：该厂年产量为万吨聚乙稀及烃塑料制品。产品品种有薄模、单丝、管材和注射器等制品。其原料来源于某石油化纤总厂。本厂设有薄膜、单丝、管材、注塑等四个车间，设备选型全部采用我国最新定型设备此外还有辅助车间及其它设备。详见全厂总平面布置图。1.2设计依据：1.2.1工厂总平面布置图设计任务书由南工程学院提供1.2.2全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表（380伏侧）在此处将负荷表抄写1.2.3供用电协议本厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下：（1）从电业部门某110/10千伏变电所用10千伏架空线路向本厂供电，该所在厂南侧1公里。（2）电业部门变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2秒，工厂配电所应不大于1.3秒。（3）在总配变电所10千伏侧计量。（4）要求本厂的功率因数值在0.9以上。（5）供电系统技术数据：电业部门变电所10千伏母线，为无限大电源系统，其短路容量为200兆伏安。供电系统如图9-6。在此处将图9-6抄写1.2.4本厂负荷性质生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为5000小时。属于三级负荷。1.2.5工厂自然环境条件1.气象条件（1）最热月平均最高温度为35℃（2）土壤中0.7～1米深处一年中最热月平均温度为20℃（3）年雷暴日为30天（4）土壤冻结深度为1.10米（5）主导风向夏季为南风2.地质及水文条件根据勘测部门对本厂工程地质提出的资料，本厂地质构造为：（1）地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.6～7米不等。（2）地下水位一般为0.7米。（3）地耐压力为20吨/平方米1.3设计成果1、设计说明书2、设计图纸1）总厂变电所电气主接线图南京工程学院毕业设计32）主变压器保护原理图3）总厂变电所防雷布置图第二章高压供电系统设计2.1负荷计算为了确定供电系统中各个环节的电力负荷的大小，以便正确地选择供电系统中的各个元件（包括电力变压器、导线、电缆等）。对电力负荷进行统计计算成为必要。通过负荷的统计计算求出的用来按发热条件选择供电系统中组成元件的负荷值称为计算负荷。计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定的是否正确合理，将直接影响到电器和导线选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的浪费。反之，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热引起绝缘过早老化、甚至烧毁现象，以致发生事故。同样给国家财产造成损失。由此可见，正确确定负荷具有重要意义。2.1.1确定计算负荷的方法我国目前采用的确定计算负荷的方法有：需要系数法、二项式法、以概率论为理论基础的利用系数法、和我国设计部门提出的“ABC”等。下面简单介绍各种方法的特点。1、按需要系数法确定计算负荷需要系数30fZtXelSbKKPKP；它与用电设备组的平均加权负荷系数fZK、同时运行系数tK、电动机的平均加权效率Sb以及网路供电效率l等系数有关，且XK值恒小于1。（1）单台用电设备计算负荷：edjSPP；jSP---------计算负荷，edP----------电动机的额定容量，---------电动机额定负荷时的效率对于单个设备如白炽灯、电热器、电炉等。设备容量Psb：Pjs=Psb（2）成组用电设备的负荷计算计算负荷表达式：exjSPKP；tgPQjSjSjSP----计算负荷有功功率jSQ------------无功功率Kx--------需要系数tg--------功率因数角对应的正切值（3）多组用电设备的负荷计算公式：)(11mxemjSKPKP；)(11mexmjStgPKKQK---------同期系数，对于车间干线，可取19.0～K，对于低压母线，由用电南京工程学院毕业设计4设备组计算负荷直接相加来计算时8.09.0～K。2、二项式法确定计算负荷：二项式法是用两个系数表征负荷变化规律的方法。（1）对于一组用电设备：公式：Pjs=CPx+bPe，C，b-----系数（见P23表1—8）。Px----组中X台容量最大的用电设备的总额定容量（kw），Pe----该组中所有用电设备的总额定容量（kw）计算电流时：exjSPbPCI11，C1，b1不同工作制的不同类用电设备，规定取用大容量设备的数量X不同。金切机床采用X=5，反复短时工作制采用X=3，加热炉X=2；电焊设备X=1等。（2）对于不同类用电设备组（m组）其二项式表达式为：有功功率：mexmjSbPCPP1max式中maxxCP----各用电设备组算术中第一项CPx的最大值。meP1----所有用电设备组算式中第二项总和。无功功率：mexmjStgbPtgCPQ11max式中：1tg-----与maxxCP相应的功率因数正切值，tg----与各组设备ebP相应的功率因数正切值。3.“ABC”法“ABC”计算负荷的特点是：1）运用概率论的基本原理找出计算负荷与设备容量之间的关系。2）利用单元功率的概念和“ABC”列表法，将繁杂的功率运算简化为台数的运算，使运算简单准确，利用“ABC”法计算公式为：BACADKPLjs2D-----单台等值功率（KW），一般容量（小于50KW）的机床，取D=3KW，对于电炉等，取D=9KW。Lk-----该组用电设备的利用系数。（见P24表1—9）.imiiknA.1，DPKeii。eiP------该组用电设备中某一单台设备额定功率（KW）。in-------对应于该功率设备的台数。imiinKB.13211；115.1LkC，南京工程学院毕业设计5无功功率：tgPQjsjS4、利用系数法（同济大学）公式：PjsPKP.max，PjSQKQ.max，22jjjQPS“其中，Kmax-------最大负荷班内的半小时最大平均有功负荷P30（等于Pj）与总平均负荷（PP）之比。其值接近于负荷系数的倒数。PjPPPPPK//30maxPP，QP-------每一用电设备组在最大负荷班内的平均有功负荷和平均无功负荷。按利用系数法确定计算负荷时，不论计算范围大小，设备类型多少，都必须先将各类用电设备组的平均有功负荷PP和平均无功负荷QP分别代数相加，求得PP和PQ，再依次去求利用系数KLP、nyx（有效台数）、Kmax各值。求计算负荷时，只需最后乘一次Kmax值即得，不需再乘同期系数，不必按供电范围逐级求得Pj、Qj、SJ之后，又求得jP，jQ，jS，再乘以同期系数。因用利用系数求得的Pj是各类负荷最大值的总和，二者在概念上是有区别的。纵观上述四种计算负荷的方法，各有特点。1）需要系数法是当前通用的求计算负荷的方法。公式简单计算方便。为设计人员普遍接受，需要系数法的数值来源于大量的测定值和统计，这个公式对于单台设备，用电设备组，一个车间甚至一个工厂的计算负荷均可进行计算。这对于初步设计时估算全车间或全厂的计算负荷显得尤为方便。其缺点是没有考虑大容量电动机的运行特性（如起动和过载等）对整个计算负荷P30，Q30的影响，尤其是当总用电设备台数少时，其影响较大，但当设备台数足够多容量足够大，其影响是微弱的。2）二项式法计算负荷时，考虑了电动机台数和大容量电动机对计算负荷的影响，一般被用来计算车间干线，支干线的负荷，其缺点是x的取值仍缺乏足够的理论依据，没有考虑x值随电动机台数的变化而变化，并且由于过分突出x台大型设备对电气负荷的影响，其计算结果要比用需要系数法算出的结果大一些。3）“ABC”法也把计算负荷看作是平均负荷PPj与计算负荷对平均负荷参差值的叠加，但它对这个参数的估计是由设备容量的总平方根mieiiPn1表征的。该方根随设备台数in和设备容量eiP而变化。容量值越大，对方根的影响越大。“ABC”法适应于连续工作制、短时工作制、反复短时工作制类设备。其另一特点就是它的基本计算系数是最大负荷班的平均利用系数，该系数的数值稳定，易于通过实测取得，因而本方法具有实用价值。通过以上三种方法的综合分析，从而充分熟悉了各种方法的优点，缺点和适用范围，根据本次负荷的特点和性质和鉴于指导老师的意见，本设计对于车间总的负荷计算则采用需要系数法。2.1.2各车间负荷计算：南京工程学院毕业设计6根据下列公式：1）单个设备的容量计算：计算负荷表达式：exjSPKP；tgPQjSjSjSP----计算负荷有功功率jSQ------------无功功率Kx--------需要系数tg--------功率因数角对应的正切值2）整个车间的负荷计算：计算负荷表达式：)(11mxemjSKPKP；)(11mexmjStgPKKQmjsjsjsQPS122K---------同期系数（同时率）。对于车间干线：可取19.0～K，取0.9；对于低压母线：由于用电设备组计算负荷直接相加来计算时8.09.0～K。各车间变电所的计算负荷计算结果如下表：序车间或用电设备容量需要系数功率因数功率因数角计算负荷变压器台数及容量号设备组名称（KW)KxcosΦ正切tgΦ有功Pjs（千瓦）无功Qjs(千乏）视在Sjs(千伏安）(台数×千伏安）（1）№1变电所1薄膜车间14000.60.61.33840.001117.201397.762台2原料库300.250.51.737.5012.9814.99SG10-1600KVA3生活间100.811.338.0010.6413.314成品库一250.30.51.737.5012.9814.995成品库二240.30.51.737.2012.4614.396包装材料库200.30.51.736.0010.3811.997小计1509876.201176.631467.03K∑=0.9时：)(11mxemjSKPKP=0.9*876.2=788.58(KW))(11mexmjStgPKKQ=0.9*1176.63=1058.967（KVAR）mjsjsjsQPS122=)(28.1320967.105858.78822KVA查手册选№1变电所变压器型号SG10-1600KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗UK%=4,D,yn11南京工程学院毕业设计7序车间或用电设备容量需要系数功率因数功率因数角计算负荷变压器台数及容量号设备组名称（KW)KxcosΦ正切tgΦ有功Pjs（千瓦）无功Qjs(千乏）视在Sjs(千伏安）(台数×千伏安）（2）№2变电所1单丝车间13850.60.61.3831.001080.301362.942台2水泵房及其附属设备200.650.80.7513.009.7516.25SG10-12503小计1405844.001090.051378.60K∑=0.9时：)(11mxemjSKPKP=0.9*844=759.6(KW))(11mexmjStgPKKQ=0.9*1090.05=981.05（KVAR）mjsjsjsQPS122=)(08.124305.9846.75