某机械厂供配电系统设计

题目：某机械厂供配电系统设计姓名：段石磊学号：130123096专业：电气工程及其自动化指导老师：孟鹏设计时间：2016年12月供配电设计论文目录一、设计任务...........................................1二、变电所位置和型式的选择.............................3三、负荷计算和无功功率补偿.............................4四、变电所主变压器的选择和主结线方案的选择.............9五、短路电流的计算.....................................13六、高、低压电气设备的选择与校验.......................17七、供配电线路及电缆线路的选择.........................21八、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定...........26九、防雷接地...........................................28十、电费计算...........................................29十一、参考文献.........................................291一、设计任务1.1设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，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及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，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。1.2设计原始资料.工厂总平面图(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)图1工厂平面图1.3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。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000．30．7照明50．81．02锻压车间动力3500．30．65照明80．71．07金工车间动力4000．20．65照明100．81．06工具车间动力3600．30．6照明70．91．024电镀车间动力2500．50．8照明50．81．03热处理车间动力1500．60．8照明50．81．09装配车间动力1800．30．7照明60．81．010机修车间动力1600．20．65照明40．81．08锅炉车间动力500．70．8照明10．81．05仓库动力200．40．8照明10．81．0生活区照明3500．70．9表1.1工厂负荷统计资料1.4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。1.5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。1.6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。1.7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0.9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，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。3二、变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+…=∑Pi.iii321332211P)xP(PPPxPxPxPx(3.1)iii321332211P)yP(PPPyPyPyPy(3.2)(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)图2.1机械厂总平面图按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3.1所示。表3.1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴12345678910生活区X(㎝)8.357.305.656.223.313.313.311.401.401.409.65Y(㎝)1.653.506.10.60.63.84.320.62.54.326.34由计算结果可知，x=6.15，y=3.75由下图可知与其他车间的相对位置4三、负荷计算和无功功率补偿3.1.负荷计算公式1单组用电设备计算负荷的计算公式1.1有功计算负荷（单位为kW）P30=KdPe,Kd为同时系数1.2无功计算负荷（单位为kvar）Q30=P30tanφ1.3视在计算负荷（单位为kvA）S30=P30/cosφ1.4计算电流（单位为A）I=S30/（√3×UN），UN为用电设备的额定电压，单位为kV2多组用电设备计算负荷的计算公式2.1有功计算负荷（单位为kW）P30=K∑p∑P30d,∑P30d是所有设备组有功计算负荷P30之和，K∑p是有功负荷同时系数2.2无功计算负荷（单位为kvar）Q30=K∑q∑Q30d,∑Q30d是所有设备组无功计算负荷P30之和，K∑q是无功负荷同时系数2.3视在计算负荷（单位为kvA）S30=302302QP2.4计算电流（单位为A）I=S30/（√3×UN），UN为用电设备的额定电压，单位为kV3.2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、铸造车间：动力部分：P30=300×0.4=90kW；Q30=90×1.02=91.8kvar5S30=90/0.7=128.57kVA；I30=128.57/（3x0.38）=195.34A照明部分：P30=5×0.8=4kW；Q30=0kvarS30=4/1=4kVA；I30=4/（√3×0.22）=10.59A2、锻压车间：动力部分：P30=350×0.3=105kW；Q30=105×1.169=122.76kvarS30=105/0.65=161.54kVA；I30=161.54/（3×0.38）=245.43A照明部分：P30=8×0.7=5.6kW；Q30=0kvarS30=5.6/1=5.6kVA；I30=5.6/（√3×0.22）=14.69A3、金工车间：动力部分：P30=400×0.2=80kW；Q30=80×1.169=93.54kvarS30=80/0.65=123.7kVA；I30=123.07/（√3×0.38）=187A照明部分：P30=10×0.8=8kW；Q30=0kvarS30=8/1=8kVA；I30=8/（√3×0.22）=20.99A4、工具车间：动力部分：P30=360×0.3=108kW；Q30=108×1.33=143.64kvarS30=108/0.6=180kVA；I30=180/（√3×0.38）=273.48A照明部分：P30=7×0.9=6.3kW；Q30=0kvarS30=6.3/1=6.3kVA；I30=6.3/（√3×0.22）=16.53A5、机修车间：动力部分：P30=160×0.2=32kW；Q30=32×1.169=37.408kvarS30=32/0.65=49.23kVA；I30=49.23/（√3×0.38）=74.08A照明部分：P30=4×0.8=3.2kW；Q30=0kvarS30=3.2/1=3.2kVA；I30=3.2/（√3×0.22）=8.398A6、电镀车间：动力部分：P30=250×0.5=125kW；Q30=125×0.75=93.75kvarS30=125/0.8=156.25kVA；I30=156.25/（√3×0.38）=237.404A照明部分：P30=5×0.8=4kW；Q30=0kvarS30=4/1=4kVA；I30=4/（√3×0.22）=10.49A7、热处理车间：动力部分：P30=150×0.6=90kW；Q30=90×0.75=67.5kvarS30=90/0.8=112.5kVA；I30=112.5/（√3×0.38）=170.91A照明部分：P30=5×0.8=4kW；Q30=0kvarS30=4/1=4kVA；I30=4/（√3×0.22）=10.49A8、锅炉房：6动力部分：P30=50×0.7=35kW；Q30=35×0.75=26.25kvarS30=35/0.8=43.75kVA；I30=43.75/（√3×0.38）=66.73A照明部分：P30=1×0.8=0.8kW；Q30=0kvarS30=0.8/1=0.8kVA；I30=0.8/（√3×0.22）=2.099A9、仓库：动力部分：P30=20×0.4=8kW；Q30=8×0.75=6kvarS30=8/0.8=10kVA；I30=3.8/（√3×0.38）=15.19A照明部分：P30=1×0.8=0..8kW；Q30=0kvarS30=0.8/1=0.8kVA；I30=0.8/（√3×0.22）=2.099A10、所有车间的照明负荷：P’30=55KW11、取全厂的同时系数为：K∑p=K∑q=0.9，则全厂的计算负荷为：P30=0.9×(1012.5)=912.15KWP30=0.9×855.58=770.64kvarS30=1194.15I30=1194.15/（√3×0.38）=1814.37A12、经过计算，得到各车间的负荷计算如表2所示编号名称类别设备容量需要系数cosφtanφ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A1铸造车间动力3000.30.71.029091.8128.5714286195.3498064照明50.81040410.49758556小计305---9491.8132.5714286205.84739192锻压车间动力3500.30.651.169105122.745161.5384615245.4395003照明80.7105.605.614.69661978小计358---110.6122.745167.1384615260.13612017金工动力4000.20.651.1698093.52123.07187.07车间69231015241照明100.81080820.99517111小计410---8893.52131.0769231207.99669526工具车间动力3600.30.61.33108143.64180273.4897289照明70.9106.306.316.53369725小计367---114.3143.64186.3290.02342624电镀车间动力2500.50.80.7512593.75156.25237.4042786照明50.81040410.49758556小计255---12993.75160.25247.90186423热处理车间动力1500.60.80.75