某机械制造厂的供配电设计

湖南工业职业技术学院项目承接与技术服务任务书系名称电气工程系专业及班级学生姓名________________________学号________________________毕业实践题目：某机械制造厂供配电设计指导教师（签字）：教研室主任（签字）：系主任（签字）：2010年6月5日毕业实践课题及任务课题简介该课题主要是根据某机械制造厂的电源及用电负荷的实际情况，对工厂高压供配电系统和车间电力及照明进行设计。其目的是培养学生利用供配电技术解决生产、生活中的实际问题，对提高学生设计能力动手能力和工程实践技能有较重要的意义。学生应具备电路分析、电子技术、工厂供配电技术等方面的相关知识，熟悉工厂供配电系统设计流程。课题任务要求一、毕业设计（论文）的内容概述：某机械制造厂供配电设计是根据某机械制造厂的电源及用电负荷的实际情况，并适当考到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定高压供配电系统和车间电力及照明。二、毕业设计（论文）的要求与数据：1、全厂计算负荷的确定2、供电电压的选择3、总降压变电所位置及主接线图4、短路电流计算及高压电气设备选择5、车间变电所位置和变压器数量、容量选择、厂区高压配电系统6、继电保护的选择与整定7、防雷与接地8、车间电力平面图及系统图9、车间配电线路选择11、车间照明平面图及系统图10、照度选择及灯数确定三、毕业设计（论文）应完成的工作：1、毕业设计（论文）应有详细的设计方案、分析说明2、毕业设计（论文）应在规定的时间内完成3、毕业设计（论文）应严格按设计规范打印、装订进程安排暑假期间：调研、小组分工、收集资料第一周—第二周：完成开题报告第三周—第十周：根据课题要求，查阅相关理论书籍、设计参考书等，进一步加深对设计课题的理解和认识；第十一周—第十五周：根据课题要求，写出系统方案，进行系统电路设计，画出硬件电路接线图及原理说明。第十六周：根据课题要求，进行系统软件设计，画出控制系统流程图，编写控制程序。第十七周—第十八周：设计资料的准备、修改、完善。第十九周：毕业设计答辩。参考资料1、工业企业供电上海科学技术出版社徐开源主编2、工厂供电机械工业出版社苏文成主编3、电气照明同济大学出版社俞丽华主编4、电力变压器运行规程中国电力出版社电力行业标准5、电力变压器检修导则中国电力出版社电力行业标准6、无功电功率浙江科学技术出版社陆安定主编湖南工业职业技术学院毕业实践开题报告书系专业学生姓名班级学号课题名称课题准备情况思路和方法拟重点解决的问题计划进度指导教师意见签名：年月日湖南工业职业技术学院毕业实践考核表系专业学生姓名班级学号课题名称课题完成情况及自我评价指导教师评价评语评级签名：年月日评阅教师评价评语评级签名：年月日答辩小组评价评语评级组长签名：年月日毕业实践评审组审核经综合考核该学生毕业实践得分分，评定为组长签名：年月日1、全厂计算负荷的确定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。本厂负荷如下表表1.1工厂负荷统计资料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70．91．04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3500．70．92、供电电压的选择本厂可由附近一条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。3、总降压变电所位置及主接线图(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)(1)变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器型号为S9型，而容量根据式30SSTN，TNS为主变压器容量，30S为总的计算负荷。选TNS=1000KVA30S=898.9KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器型号为S9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2）选择，即)7.0~6.0(TNS898.9KVA=（539.34~629.23）KVA（4-1）)(30SSTN=(134.29+165+44.4)KVA=343.7KVA（4-2）因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0。(2)变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：2.1装设一台主变压器的主接线方案如图4-1所示Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压柜列图4-1装设一台主变压器的主接线方案2.2装设两台主变压器的主接线方案如图4-2所示图4-2装设两台主变压器的主接线方案(3)主接线方案的技术经济比较表4-1主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96指标供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查得S9-1000/10的单价为15.1万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*15.1=30.2万元查得S9-630/10的单价为10.5万元，因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万元，比一台主变方案多投资11.8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得GG-1A(F)型柜可按每台4万元计，其综合投资可按设备的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24万元本方案采用6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为6*1.5*4=36万元，比一台主变方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2万元*0.05=1.51万元；高压开关柜的折旧费=24万元*0.06=1.44万元；变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（1.51+1.44+3.25）=6.2万元主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元；高压开关柜的折旧费=36万元*0.06=2.16万元；变配电的维修管理费=（42+36）万元*0.06=4.68万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（2.1+2.16+4.68）=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74万元供电贴费主变容量每KVA为800元，供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元供电贴费=2*630KVA*0.08万元=100.8万元，比一台主变多交20.8万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。4、短路电流计算及高压电气设备选择5.1绘制计算电路图5-1短路计算电路5.2确定短路计算基准值500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)～∞系统设基准容量dS=100MVA，基准电压dU=cU=1.05NU，cU为短路计算电压，即高压侧1dU=10.5kV，低压侧2dU=0.4kV，则kAkVMVAUSIddd5.55.103100311（5-1）kAkVMVAUSIddd1444.03100322（5-2）5.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值5.3.1电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量ocS=500MVA，故1X=100MVA/500MVA=0.2（5-3）5.3.2架空线路查表得LGJ-150的线路电抗kmx/36.00，而线路长8km，故6.2)5.10(100)836.0(2202kVMVAUSlxXcd（5-4）5.3.3电力变压器查表得变压器的短路电压百分值%kU=4.5，故kVAMVASSUXNdk10001001005.4100%3=4.5（5-5）式中，NS为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。图5-2短路计算等效电路5.4k-1点（10.5kV侧）的相关计算5.4.1总电抗标幺值*2*1)1(XXXk=0.2+2.6=2.8（5-6）5.4.2三相短路电流周期分量有效值kAkAXIIkdk96.18.25.5*)1(1*1（5-7）5.4.3其他短路电流kAIIIk96.1)3(1)3()3(''（5-8）2.01k-1k-26.215.41kAkAIish0.596.155.255.2)3('')3(（5-9）kAkAIIsh96.296.151.151.1)3('')3(（5-10）5.4.4三相短路容量MVAMVAXSSkdk7.358.2100*)1()3(1（5-11）5.5k-2点（0.4kV侧）的相关计算5.5.1总电抗标幺值*3*2*1)1(XXXXk=0.2+2.6+4.5=7.3（5-12）5.5.2三相短路电流周期分量有效值kAkAXIIkdk7.193.7144*)2(2*2（5-13）5.5.3其他短路电流kAIIIk7.19)3(1)3()3(''（5-14）kAkAIish2.367.1984.184.1)3('')3(（5-15）kAkAIIsh5.217.1909.109.1)3('')3(（5-16）5.5.4三相短路容量MVAMVAXSSkdk7.133.7100*)2()3(2（5-17）以上短路计算结果综合图表5-1所示。表5-1短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVA)3(kI)3(''I)3(I)3(shi)3(shI)3(kSk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.76.110kV侧一次设备的选择校验6.1.1按工作电压选则设备的额定