某工厂供电系统的设计说明书

LANZHOUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY毕业设计(论文)题目某工厂供电系统的设计学生姓名学号专业班级指导教师学院电信学院答辩日期2013.06.17兰州理工大学毕业设计(论文)I摘要作为当今工业发展最重要的能源和动力，电能既可以由其他能量转化也可以转化为其他的能量。电能的输送和分配具有可靠、经济、安全、快捷的特点。电力用户包括工业、农业、交通运输等国民经济各个部门以及市政和居民生活用电等。因此，保证可靠、安全、经济、高质量的供电对于工农业的生产和人民生活有着很大的影响和重要意义。冶金厂供配电设计应根据各个车间的负荷数量和性质、无功补偿、变压器的台数和容量的选择、短路电流的计算以及变电所高低压侧电气设备选择等因素，从而为该冶金厂提供安全可靠、优质的电力资源，并可最大限度的减少公司的资金投入和降低运行成本。使用的方法：工厂的供配电设计应考虑多个方面，运用负荷计算，变压器容量、型号、数量的计算，无限大容量电源系统供电时短路电流的计算，以确定各高低压侧电气设及导线的规格，再进行变压器继电保护装置的设计和整定以及防雷接地设计。最终为本冶金机械修造厂设计一个安全可靠、经济合理、技术先进的供配电控制系统图，满足该厂的生产需求。关键词：电力系统；继电保护；供配电；负荷计算；短路电流兰州理工大学毕业设计(论文)IIAbstractAsoftoday'smostimportantindustrialdevelopmentofenergyandpower,powernotonlybyotherenergyconversioncanalsobeconvertedintootherenergy.Electricitytransmissionanddistributionofreliable,economical,safe,fast.Electricityusers,includingindustry,agriculture,transportationandothervariousnationaleconomicsectorsaswellasmunicipalandresidentialelectricity.Therefore,toensurereliable,safe,economical,highqualitypowersupplyforindustrialandagriculturalproductionandpeople'sliveshaveagreatimpactandsignificanceof.Metallurgicalplantfordistributiondesignshouldbebasedonthenumberandnatureofeachworkshopload,reactivepowercompensation,transformerstationnumberandchoiceofcapacity,thecalculationofshortcircuitcurrentandthesubstationhighandlowpressuresideoftheelectricalequipmentselectionandotherfactors,whichforthemetallurgicalplantprovidingsafe,reliable,high-qualitypowerresources,andcanminimizethecompany'scapitalinvestmentandloweroperatingcosts.Usingthemethod:theplantfordistributiondesignshouldtakeintoaccountvariousaspects,theuseofloadcalculation,transformercapacity,model,quantitycalculation,thecalculationoftheinfinitebulkpowersystemshort-circuitcurrentwhenpoweredtodeterminethehighandlowpressuresideoftheelectricalequipmentandwirespecifications,designandtuningoftransformerprotectiondevices,andlightningprotectionandgroundingdesign.Final-basedmetallurgicalmachineryrepairworkshoptodesignasafeandreliableandeconomicallyreasonable,technologicallyadvancedpowersupplycontrolsystemdiagramtomeettheproductionneedsoftheplant.Keywords：Powersystems;protection;supplyanddistribution;loadcalculation;short-circuitcurrent兰州理工大学毕业设计(论文)1目录错误!未定义书签。第一章前言1.1选题的背景及意义1.1.1选题的背景现阶段工厂的供配电系统还不发达，所涉及的常规供配电系统最突出的问题就是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低等缺点。虽然这样的现状落后但是方便简单，适合初学者进行锻炼。并且本次毕业设计的主要目的是运用所学的知识分析和解决生产实际问题的能力。从最简单的工程设计入手来掌握工厂变电站电气一次侧，二次侧初设的一般过程，运用在工厂供电等专业课中学到的知识解决实际问题如主接线设计、短路电流计算、主要电气设备选择等问题；学习查阅各种相关的手册和参考资料，为以后从事相关专业打下基础。1.1.2选题的意义在这个学期的毕业设计过程中，通过学习对工厂供电的设计规范、各种电气设备的选择以及设计过程中应该注意到的问题有了更加深入的认识。对工厂的供配电技术有了初步的掌握与理解，有助于以后的工作学习。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。因此工厂供电的设计应做到供电可靠、保证人身和设备安全，在设计过程中要充分的考虑：进线电压的选择，变电所位置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置和变压器数量、容量的选择、防雷接地装置设计等。做好工厂的供配电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。1.2工厂供电设计的要求及原则工厂供电设计的过程应具备以下几个基本原则：1、遵守规程、执行政策按照国家相关的标准及规定，贯彻国家的相关方针和政策，包括节约资源，合理施工的要求。2、安全可靠、先进合理兰州理工大学毕业设计(论文)2在设计过程共要充分考虑工作人员和设备的安全，保证供电设备的安全有序运行。在经济条件允许的情况下协调各方面的优势，采用经济环保的电器产品。3、近期为主、考虑将来考虑工作的特点、规模和进一步的发展情况。合理处理近期和将来的关系，适当考虑扩建的可能性，做到可持续的发展。4、全局出发、统筹兼顾按照用电情况、负荷特性、地区供电状况、项目特点等，正确制定设计方案。作为整个工厂设计中的主要环节工厂供电设计方案的设计状况直接关系到工厂是否正确运行。工厂的供配电设计人员也应该充分考虑各方面的因素，在设计过程中做到心中有数。1.3本设计的主要要求在了解冶金厂的生产工艺过程基础上，并适当考虑生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，合理设计一个适合的供配电系统。设计过程包括：⑴资料收集；⑵进行负荷计算，确定主变压器台数和容量，设计供配电系统图；⑶进行短路容量计算，以确定各高、低压电气设备及导体规格；⑷进行变压器继电保护装置的设计和整定，以及供电电源的设计；⑸根据供电要求设计控制系统图和绘制二次接线图。要求采用CAD绘制部分图纸。冶金厂各个车间的负荷如下：表1.1各车间380V负荷资料序号车间或设备组名称设备容量(kW)需用系数kd功率因数cosφ变电所11铸钢车间20000.40.60变电所21铸铁车间11500.530.802砂库1200.660.64变电所31铆焊车间9600.360.572水泵房1000.650.87变电所41空压站5800.780.822机修车间1600.320.763锻造车间2300.360.704木型车间1800.350.655制材场600.280.776综合楼900.831.00变电所51锅炉房3600.70.882水泵房400.750.85兰州理工大学毕业设计(论文)3表1.2各车间6KV负荷资料1、工厂电源从供电部门某220/35kV变电所以35kV双回路架空线引入本厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距离厂东侧8km。2、要求本厂的功率因数在0.9以上。3仓库140.350.694污水提升站200.650.86序号车间或设备组名称设备容量(kW)需用系数kd功率因数cosφ1电弧炉2×12500.90.882工频炉2×3000.80.923空压机2×2500.850.81兰州理工大学毕业设计(论文)4第二章负荷计算和无功补偿计算2.1负荷计算的目的及其计算方法2.1.1负荷计算的目的作为供电设计的基本依据，计算负荷是否合理会直接影响各种电力器材的选择以及电气设备的使用情况。计算负荷应该定的合理，否则假如定得过小会造成电气设备工作在过负荷状态，供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热，影响供电系统的正常运行。假如把计算负荷定的过小会造成电缆、架空线等有色金属的浪费。所以考虑到安全、经济等角度应该合理确定计算负荷。2.1.2负荷计算的计算方法电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。负荷计算的方法有需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷，适用于全厂和车间变电所负荷计算；利用系数法:采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台娄和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数求得计算负荷；二项式将负荷分为基本负荷和附加负荷,后者考虑一定数量大容量设备影响。由于在初步设计且无大功率设备时宜采用需要系数法，且需要系数法简单易行所以本设计应采用需要系数法确定。（1）单台用电设备计算负荷：有功功率kWKPPde30（2.1）无功功率varktanPQ3030（2.2）视在功率A·Vkcos/PS3030（2.3）计算电流A)U3/(SIN3030（2.4）式中30P、30Q、30S——电设备组的有功、无功、视在功率的计算负荷；eP——用电设备组的设备总额定容量；tan——功率因数角的正切值；兰州理工大学毕业设计(论文)530I——用电设备组的计算电流；NU——额定电压；（2）用电设备组的计算负荷：有功功率)kW(P∑KP30(2.5)无功功率var)k(Q∑KQi30Q∑30(2.6)视在功率)A·Vk(QPS23023030(2.7)计算电流A)U3/(SIN3030(2.8)式中30iP∑——所有设备组有功计算负荷30P之和；P∑K——有功负荷同时系数，本设计取0.9；iQ30∑——所有设备组无功计算负荷30Q之和；Q∑K——无功负荷同时系数，本设计取0.9。2.2负荷计算为了通过计算得出冶金厂的电气设备型号，本次设计采用逐级计算法。该方法可以通过供配电原理图，从最基础的电气设备开始计算。向着进线方向逐级计算，经过计算后可以得出整个工厂的计算负荷。2.2.1380V车间负荷计算（1）冶金厂第一变电所负荷计算由式（2.1）、（2.2）和（2.3）可得kw20001.eP4.01.dK6.0cos133.1tan1)(8004.020001.1.1.30KWKPPdevar)(106433