某工厂降压变电所的电气设计

1前言工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。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。本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件，并适当考虑生产的发展，按照国家相关标准、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线,最后按要求写出设计说明书,并绘出设计图样。具体过程和步骤:根据工厂总平面图,工厂负荷情况,供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量,主接线方案选择,最后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。2目录前言工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。..........................................................1任务书........................................................3一、设计题目：..............................................3二、设计要求：..............................................3三、设计依据：..............................................3第一章负荷计算和无功功率补偿.................................4第二章变压器台数容量和类型的选择.............................9第三章变电所主接线方案设计...................................9第一节变压器一次侧主接线...................................9第二节变压器二次侧主接线..................................10第四章短路电流计算..........................................12第五章变电所一次设备及进出线的选择与校验....................14第一节变压器的选择与校验..................................14第二节低压两侧隔离开关的选择与校验........................15第三节高压断路器的选择与检验..............................15第六章选择整定继电保护装置..................................16第七章防雷保护和接地装置的设计..............................17结束语.......................................................19参考文献.....................................................203任务书一、设计题目：某工厂降压变电所的电气设计。二、设计要求：1、选择变电所主接线方案2、确定变电所主变压器的台数和设备容量、类型3、选择高低压设备和进出线4、选择相应的保护装置三、设计依据：1工厂负荷情况本厂大多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数3500h，日最大负荷持续时间为6h，低压动力负荷为三相，额定电压为380V；电气照明为单相，额定电压为220V。序号厂房名称负荷类别设备容量/KW需用系数功率因数cos1锻压车间动力3500.30.65照明80.71.02工具车间动力3600.30.6照明70.91.03锅炉房动力500.70.8照明10.81.04金工车间动力4000.20.65照明100.81.05装配车间动力1800.30.7照明60.81.06仓库动力200.40.8照明10.81.07热处理车间动力1500.50.8照明60.71.08铆焊车间动力1000.60.8照明50.71.09烘房动力500.80.84照明20.71.010生活区照明照明2000.80.9注：生活区距供电所200m，生活区的照明负荷中含有家用电器。2、供电电源情况本厂从附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距1m，干线首端（电力系统的馈电变电站）距离本厂8km。干线首段断路器容量为400MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过电流保护动作时间为1.7S。为满足工厂二级负荷要求，采用长度为20Km架空线路取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长为80Km，电缆线路总长度为25Km。变电所最大负荷时功率因数不低于0.9。3、气象资料年最高气温38℃，年最低气温-8℃。年平均气温23℃，年最热月平均气温33℃。年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。年雷暴日数为20日。第一章负荷计算和无功功率补偿(一)负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。具体步骤如下：1.锻压车间：动力部分，30(11)3500.3105PkWkW；30(11)1051.1115.5varQkWk52230(11)105385399SkVA；30(11)399606.231.7320.38kVAIAkV照明部分，30(12)80.75.6PkWkW；30(12)0Q2.工具车间：动力部分，30(21)3600.3108PkWkW；30(21)1081.33143.64varQkWk2230(21)108143.64179.71SkVA30(21)179.71273.051.7320.38kVAIAkV照明部分，30(22)70.99.3PkWkW；30(22)0Q3.锅炉房：动力部分，30(31)500.735PkWkW；30(31)350.7526.25varQkWk2230(31)3526.2543.75SkVA30(31)43.7566.471.7320.38kVAIAkV照明部分，30(32)10.80.8PkWkW；30(32)0Q4.金工车间：动力部分，30(41)4000.280PkWkW；30(41)801.188varQkWk2230(41)8088118.93SkVA30(41)118.93180.691.7320.38kVAIAkV照明部分，30(42)100.88PkWkW；30(42)0Q5.装配车间车间：动力部分，30(51)1800.354PkWkW；30(51)541.0255.08varQkWk2230(51)84.555.0877.13SkVA30(51)77.13117.191.7320.38kVAIAkV照明部分，30(52)60.84.8PkWkW；30(52)0Q6.仓库：动力部分，30(61)200.48PkWkW；30(61)80.756varQkWk62230(61)8610SkVA30(61)1015.191.7320.38kVAIAkV照明部分，30(62)10.80.8PkWkW；30(62)0Q7.热处理车间：动力部分，30(71)1500.575PkWkW；30(71)750.7556.25varQkWk2230(71)7556.2593.75SkVA30(71)93.75142.441.7320.38kVAIAkV照明部分，30(72)60.74.2PkWkW；30(72)0Q8.铆焊车间：动力部分，30(81)1000.660PkWkW；30(81)600.7545varQkWk2230(81)604575SkVA30(81)75113.951.7320.38kVAIAkV照明部分，30(82)50.73.5PkWkW；30(82)0Q9.烘房：动力部分，30(91)500.840PkWkW；30(91)400.7530varQkWk2230(91)403050SkVA30(91)5075.971.7320.38kVAIAkV照明部分，30(92)20.71.4PkWkW；30(92)0Q10.生活区照明：照明30(101)2000.8160PkWkW；30(101)1600.4876.8varQkWk取全厂的同时系数为：0.95pK，0.97qK，则全厂的计算负荷为：103030i30i1+0.95763.4725.23piPKPPkW（.1）（.2）（）113030(1)30(2)1+0.97642.52=623.24varqiiiQKQQk（）72230725.23623.24956.24SkVA；30956.241452.8930.38kVAIAkV(二)无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：30956.24SkVA，这时低压侧的功率因数为：(2)725.23cos0.76956.24,可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.76.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.91。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.91，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：无功功率补偿公式1230(tantan)CQP式中1tan——补偿前的自然平均功率因数对应的正切值2tan——补偿后的功率因数对应的正切值所以无功功率补偿容量为：123030(tantan)725.23[tan(arccos0.76)tan(arccos0.92)]311.12QPkarkar电力计算负荷表：厂房编号用电单位名称负荷性质有功功率30P（kW）无功功率30Q（vark）视在功率30S（kVA）计算电流30I（A）1锻压车间动力105115.5399606.23照明5.62工具车间动力108143.64179.71273.058照明9.33锅炉房动力3526.2543.7566.47照明0.84金工车间动力8088118.93380.69照明85装配车间动力5455.0877.13117.19照明486仓库动力861015.19照明0.87热处理车间动力7556.2593.75142.44照明4.28铆焊车间动力604575113.95照明3.59烘房动力40305075.97照明1.410宿舍区照明16076.8有功计算负荷30P(kW)无功计算负荷30Q（vark）视在计算负荷30S（kVA）总计725.23623.24956.24同时系数K=0.950.950.97功率因素（cos）0.