10KV车间变电所电气部分设计

1前言关键词：供电系统；供电容量；电能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。因此，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，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1.安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2.可靠：应满足电能用户对供电可靠性的要求。3.优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4.经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、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。2目录1绪论…………………………………………………………………………31.1设计原则………………………………………………………………31.2车间负荷情况…………………………………………………………31.3供电电源情况…………………………………………………………31.4气象资料………………………………………………………………31.5电费制度………………………………………………………………32负荷计算及变压器选择……………………………………………………42.1负荷计算的方法及其适用范围………………………………………42.2需用系数法……………………………………………………………42.3负荷确定……………………………………………………………62.4无功功率补偿计算以及初步选择变压器型号………………………92.5变压器容量台数及容量………………………………………………113变电所的主接线方案………………………………………………………123.1变电所主接线的选择原则……………………………………………123.2主接线方案选择及比较………………………………………………134系统短路计算………………………………………………………………155一次设备选择………………………………………………………………185.1概述……………………………………………………………………185.2一次设备的选择原则…………………………………………………195.3按短路情况校验电器的稳定性……………………………195.4一次设备选择与校验…………………………………………………216结论……………………………………………………………………………25附录一（电气接线图）…………………………………………………………2731绪论1.1设计原则按照国家标准《工业与民用供配电系统设计规范》、《10KV及以下变电所设计规范》及《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）必须遵循有关国家标准，认真执行国家的技术经济政策，并应作到保障人身和设备安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和合理。（2）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期和远期发展的关系，作到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案，满足供电要求。（4）应注意执行节约能源、节约有色金属和“以铝代铜”等技术政策。1.2车间负荷情况车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间为6h。该车间有除部分二级负荷外，80%以上为三级负荷。1.3供电电源情况本变电所可以从厂总降压变电站取得一条10kV的电源干线作为工作电源，干线的导线牌号为LGJ-120，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离车间约7km。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1.0s。此外，车间也可采用低压联络线由邻近的车间取得备用电源。与车间低压侧有电气联系的架空线路总长度为5km，电缆线路总长度为4km。1.4气象资料企业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。1.5电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量4柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.8元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。2负荷计算及变压器选择2.1负荷计算的方法及其适用范围电力负荷计算方法包括:利用系数法、需要系数法、二项式系数法。我国一般使用需要系数法和二项式系数法，如表2.1负荷计算方法及适用范围。序号计算方法适用范围①需要系数法当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用②二项式法当用电设备台数较少、有的设备相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时，宜于采用表2.1负荷计算的方法及其适用范围所以本设计中用需要系数法计算机加工车间的负荷。2.2需用系数法用电设备组的计算负荷，是指用电设备级从供电系统中取用的半小时最大负荷30P,设用电设备组的设备容量为，它指用电设备组所有设备(不含备用设备)的额定容量之和。由于用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不可能都同时满负荷，同时设备本身存在有功率损耗，因此，用电设备组的有功计算负荷应为：leELPKKP30其中，为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；为设备的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比：e为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出ePK∑LK5功率与取用功率之比；L为配电线的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。令dLeLKKK/，称为需要系数（1）单组设备计算负荷当分组后同一组中设备台数3台时，计算负荷应考虑其需要系数，即：edPKP30tan3030PQcos/3030PSNUSI33030式中eP——总设备功率，单位kWKd——需用系数30P——计算有功功率，单位为kW30Q——计算无功功率，单位kvar30S——计算视在功率，单位kVAtan——功率因数角的正切值NU——电气设备额定电压，单位kV30I——计算电流，单位A当每组电气设备台数3时，考虑其同时使用率非常高，将需用系数取为1，其余计算与上式公式相同（2）多组设备的计算负荷当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不可能同时出现，以一个同时系数来表达这种不同时率，因此其计算负荷为：3030PKPPKd63030QKQq23023030QPSNUSI33030式中PK——有功同时系数，对于用电设备组计算负荷直接相加，取值范围一般都在0.8～0.9；对于车间干线计算负荷直接相加，取值范围一般在0.85～0.95。——无功同时系数，对于用电设备组计算负荷直接相加,取值范围一般都在0.90～0.95；对于车间干线计算负荷直接相加，取值范围一般在0.93～0.97。2.3负荷确定1.根据利用系数法负荷计算如所示为机车间负荷情况。用电设备额定容量(KW*台数)负荷持续率%功率因数效率启动倍数空压机45×31000.830.883通风机20×41000.860.873交流机组65×11000.810.854重负荷机床20×12250.740.833轻负荷机床7.5×15250.760.855单头电焊机40×1250.780.844对焊机15×2250.760.803低频感应电炉200×31000.60.73炉起重机40×2250.820.843.5表2.2车间负荷情况pK∑pK∑K∑qK∑qK∑q7根据需要系数法，求车间变电所各电气设备的计算负荷：（1）空压机查资料，取Kd=0.8,83.0cos,67.0tan.因此：edPKP30=0.8×135=108kWtan3030PQ=108×0.67=72.36kvar108/0.83=130.12KVAAUSIN51,7)103/(12.1303/3030（2）通风机查资料，取Kd=0.8,86.0cos,59.0tan.因此：edPKP30=0.8×80=64kWtan3030PQ=64×0.59=37.76kvarcos/3030PS64/0.86=74.42KVAAUSIN30.4)103/(42.743/3030（3）交流机组查资料，取Kd=0.8,81.0cos,72.0tan.因此：edPKP30=0.8×65=52kWtan3030PQ=52×0.72=37.44kvarcos/3030PS52/0.81=64.20KVAAUSIN71.3)103/(20.643/3030（4）重负荷机床查资料，取Kd=0.2,74.0cos,91.0tan.因此：edPKP30=0.2×240=48kW=48×0.91=43.68kvarcos/3030PStan3030PQ848/0.74=64.86KVAAUSIN74.3)103/(86.643/3030（5）轻负荷机床查资料，取Kd=0.25,76.0cos,86.0tan.因此：=0.25×112.5=28.13kW=28.13×0.86=24.19kvarcos/3030PS28.13/0.76=37.01KVAAUSIN14.2)103/(01.373/3030（6）单头电焊机查资料，取Kd=035,78.0cos,.因此：=0.35×40=14kW=14×0.80=11.2kvar14/0.78=17.95KVAAUSIN04.1)103/(95.173/3030（7）对焊机查资料，取Kd=0.35,76.0cos,86.0tan.因此：=0.35×30=10.5kW=10.5×0.86=9.03kvar10.5/0.76=13.8KVA（8）低频感应电炉查资料，取Kd=0.8,6.0cos,.因此：=0.8×600=480kWcos/3030PSedPKP30tan3030PQ80.0tanedPKP30tan3030PQcos/3030PSedPKP30tan3030PQcos/3030PSAUSIN80.0)103/(8.133/303033.1tanedPKP309=480×1.33=638.4kvarcos/3030PS480/0.6=800KVAAUSIN2.46)103/(8003/3030（9）炉起重机查资料，取Kd=0.15,82.0cos,70.0tan.因此：=0.15×80=12kW=12×0.70=8.4kvarcos/3030PS12/0.82=