某机械厂低压供配电系统设计

机械厂总降压变电站电气设计系部:电子信息工程系专业：机电一体班级：0803班学生姓名：孙文学号：0804310547指导老师：俞瀛日期：2010.11.10工厂供电设计的意义工厂供电（plantpowersupply），就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂供电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于其他形式的能量转换而来，有易于转换为其他形式的能量用以供应用；电能的输送和分配既简单经济，有便于控制，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，而且它在产品成本中所占的比重一边很小，电能再工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资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。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。工厂供电设计的要求安全在电能的供应，分配和使用中，不应发生人身和设备事故可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求经济供电系统的投资要少，运费要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，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。设计任务一、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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案、一次设备的选择、高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。设计任务二、设计依据1、工厂总平面图(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)设计任务2、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4600h，日最大负荷持续时间为6h。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。设计任务供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV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LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压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度为80km，电缆线路总长度为25km。设计任务气象资料本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，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米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。负荷计算和无功功率补偿负荷计算在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。综上所述，由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的15%，所以可以按三相负荷平衡计算。负荷计算和无功功率补偿计算公式单组用电设备a)有功计算负荷（单位为KW）30P=dKeP，dK为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）30Q=30Ptanc)视在计算负荷（单位为kvA）30S=cos30Pd)计算电流（单位为A）30I=NUS330,NU为用电设备的额定电压（单位为KV）负荷计算和无功功率补偿多组用电设备a)有功计算负荷（单位为KW）30P=ipPK30式中iP30是所有设备组有功计算负荷之和，pK是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95b)无功计算负荷（单位为kvar）30Q=iqQK30式中iQ30是所有设备无功计算负荷之和；qK是无功负荷同时系数，可取0.90~0.97c)视在计算负荷（单位为kvA）30S=230230QPd)计算电流（单位为A）30I=NUS330负荷计算和无功功率补偿总的计算负荷计算a)、总的计算负荷30P=kWPKip8.8105.10138.030b)、总的无功计算负荷30Q=var6.7271.85685.030kQKiqc)、总的视在计算负荷30S=KVAQP10896.7278.81022230230d)、总的计算电流30I=AUSN165538.031089330负荷计算和无功功率补偿无功功率补偿无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由于本厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，这里取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：var66.369)]92.0tan(arccos)75.0s[tan(arcco8.810)tan(tan2130kPQC负荷计算和无功功率补偿方案选择择选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其1台主屏与4台辅屏相结合。总共容量为：var4205var84kk负荷计算和无功功率补偿补偿后的计算负荷补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，但是无功计算负荷、视在功率、计算电流都有变化，以下对补偿后的无功计算负荷、视在功率、计算电流进行计算。1）无功计算负荷'30Q=（727.6-420）kvar=307.6kvar2）视在功率2'30230'30QPS=867.2kVA3）计算电流NUSI3'30'30=1317.6A功率因数提高为cos'='3030SP=0.935。负荷计算和无功功率补偿在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。变电所位置与型式的选择一、变配电所的任务变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。二、变配电所的型式车间附设变电所、车间内变电所、露天（半露天）变电所、独立变电所、杆上变电所、地下变电所、楼上变电所、成套变电所、移动式变电所。变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，根据本厂的负荷统计数据，并考虑到周边环境及进出线方便，决定在6号厂房（工具车间）的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，变压器型式为附设式。注：附设式：变电所变压器室的一面或几面墙与车间建筑的墙共用，变压器室的大门朝车间外开。变电所主变压器及主接线方案选择一、变压器型号的选择根据工厂负荷性质和电源情况，本厂可以选择两台或一台变压器的方案。按技术指标，装设两台主变压器的主接线方案略优于装设一台主变压器的主接线方案，但按经济指标，由于装设两台变压器的前期投资及其后期维修费用很大，所以装设一台主变压器的主接线方案远优于装设两台主变压器的主接线方案，因此决定采用装设一台主变压器的主接线方案。接线方案10kv（备用电源）联络线220/380VY0Y0GG-1A(J)-03GN-10/200FS4-10LQJ-10JDJ-10GN-10/200RN2-10GG-1A(F)-54GN-10/200FS4-10GG-1A(F)-07SN10-10I/630LQJ-10GN-10/200S9-100010/0.4KVSN10-10I/630SN10-10I/630LQJ-10GN-10/200GG-1A(F)-07GG-1A(F)-08GG-1A(F)-09DW20-630DW20-630LMZ1-0.5DW15-1500/3DLMZJ1-0.5GG-1A(F)-09DW15-1500/3DLMZJ1-0.5短路电流的计算一、计算电路图2.01500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)～∞系统二、等效电路图k-1k-26.212.015.41短路电流的计算三相短路电流（kA）三相短路容量/MVA短路计算点)3(kI)3(''I)3(I)3(shi)3(shI)3(kSk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.7计算结果变电所一次设备的选择一、10KV一次设备的选择额定参数eNU（kV）NIocImaxi高压隔离开关68GN-10/20010200A-25.5kA高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40kA高压熔断器RN2-10100.5A50kA-电压互感器JDJ-1010/0.1---电流互感器LQJ-1010kV100/5A-31.8kA避雷器FS4-1010kV---变电所一次设备的选择二、380V一次侧设备的选择额定参数eNUNIocImaxi低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低压断路器DW20-630380V630A30kA-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A--100/5A电流互感器LMZ1-0.5500V160/5A--变电所一次设备的选择三、高低压母线的选择6mm80mm10mm,120mm6,8010)3(120-LMY380;440),440(3而中性线母线尺寸为计母线尺寸为母线选即母线尺寸为VmmmmmmLMY防雷与接地装置的设计一、变电所的防雷1、在10kV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢，下端与公共接地网焊接相连，上端与避雷器接地端栓相连。2、在10KV高压配电室内装设有GG-1A（F）-54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。3、在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。防雷与接地装置的设计二、公共接地装置的设计按照规定，本厂变电所接地电阻应满足以下条件：4ER且4.427/120/120AVIVREE其中,27350)253580(10AIE因此公共接地装置接地电阻4ER。防雷与接地装置的设计三、接地装置的设计采用长2.5m、直径50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25mm×4mm的镀锌扁钢。85.365.0165.2/100)1(mmnRREE