2023年某机械厂降压变电所电气设计.doc

中北大学信息与通信工程学院电力工程根底课程设计说明书 1 绪论 1.1 工厂供电的意义和要求 工厂供电〔plant power supply〕，就是指工厂所需电能的供给和分配，亦称工厂供电。 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量用以应用；电能的输送和分配既简单经济，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，但它在产品本钱中所占的比重一般很小，电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品本钱中或投资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，降低生产本钱，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，如果工厂的电能供给突然中断，那么对工业生产可能造成严重的后果。 做好工厂供电工作对于开展工业生产，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。 工厂供电工作要很好的为工业生产效劳，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须到达以下根本要求： （1） 安全 在电能的供给，分配和使用中，不应发生人身和设备事故 （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，运费要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。 本设计的任务，主要是对某机械制造厂减压变电所的电气设计，其中包括工厂负荷的统计计算，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，进行短路计算，选择变电所主接线方案，一次设备的选择，上下压设备和进出线，确定防雷和接地装置。并通过设计对中小型工厂的供配电系统和电气照明运行维护和设计计算对工厂供电理论知识有了更加深刻的稳固和复习，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的根底。 1.2 工厂供电设计内容及步骤 全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其根本内容有以下几方面。 〔1〕负荷计算 全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的根底上进行的。考虑车间变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。 〔2〕工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。 〔3〕工厂总降压变电所主结线设计 根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的根本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。 〔4〕厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比拟几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线 截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。 〔5〕厂供、配电系统短路电流计算 工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量,皆可按无限容量系统供电进行短路计算.由系统不同运行方式下的短路参数,求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。 2 负荷计算和无功功率补偿 2.1 负荷计算 各厂房和生活区的负荷计算如表2.1 表2.1 机械厂负荷计算表 编号 名称 类别 设备 容量 需要 系数 计 算 负 荷 1 铸造车间 动力 250 0.35 0.68 1.08 87.50 94.35 — — 照明 5 0.74 1 0.00 3.70 0.00 — — 小计 255 — — — 91.20 94.35 131.22 199.37 2 锻压车间 动力 290 0.24 0.62 1.27 69.60 88.08 — — 照明 8 0.8 1 0.00 6.40 0.00 — — 小计 298 — — — 76.00 88.08 116.33 176.75 3 金工车间 动力 310 0.25 0.64 1.20 77.50 93.05 — — 照明 7 0.73 1 0.00 5.11 0.00 — — 小计 317 — — — 82.61 93.05 124.43 189.05 4 工具车间 动力 340 0.29 0.65 1.17 98.60 115.28 — — 照明 7 0.71 1 0.00 4.97 0.00 — — 小计 347 — — — 103.57 115.28 154.97 235.45 5 电镀车间 动力 190 0.47 0.72 0.96 89.30 86.07 — — 照明 7 0.85 1 0.00 5.95 0.00 — — 小计 197 — — — 95.25 86.07 128.38 195.05 6 热处理车间 动力 130 0.47 0.78 0.80 61.10 49.02 — — 照明 6 0.81 1 0.00 4.86 0.00 — — 小计 136 — — — 65.96 49.02 82.18 124.86 7 装配车间 动力 140 0.34 0.68 1.08 47.60 51.32 — — 照明 8 0.72 1 0.00 5.76 0.00 — — 小计 148 — — — 53.36 51.32 74.04 112.49 8 机修车间 动力 130 0.24 0.63 1.23 31.20 38.46 — — 照明 5 0.79 1 0.00 3.95 0.00 — — 小计 135 — — — 35.15 38.46 52.10 79.16 9 锅炉房 动力 75 0.72 0.75 0.88 54.00 47.62 — — 照明 2 0.77 1 0.00 1.54 0.00 — — 小计 77 — — — 55.54 47.62 73.16 111.16 10 仓库 动力 25 0.37 0.83 0.67 9.25 6.22 — — 照明 1 0.82 1 0.00 0.82 0.00 — — 小计 26 — — — 10.07 6.22 11.83 17.98 11 生活区 照明 340 0.79 0.97 0.25 268.60 67.32 276.91 420.72 总计 〔380V侧〕 动力 1880 — — — 937.31 736.78 — — 照明 396 计入K∑p=K∑q=0.9 0.79 — 843.58 663.10 1073.00 1630.26 2.2 无功功率补偿 由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.74.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0.93来计算380V侧所需无功功率补偿容量： 应选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1〔主屏〕1台与方案3〔辅屏〕4台相组合，总共容量。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2.2所示。 表2.2 无功补偿后工厂的计算的负荷 项 目 计算负荷 380V侧补偿前负荷 0.79 843.58 663.10 1073.00 1630.26 380V侧无功补偿容量 -336 380V侧补偿后负荷 0.932 843.58 327.10 904.78 1374.67 主变压器功率损耗 13.57 54.29 10kV侧负荷总计 0.914 857.15 381.39 938.17 54.07 3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。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算公式为式〔3.1〕和〔3.2〕。 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.因此仿照力学中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标: (3.1) (3.2) 图3.1 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 坐标轴 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生活区 X(㎝) 1.8 2.0 3.6 5.5 5.9 6.1 6.3 8.7 9.0 9.7 0.6 Y(㎝) 2.8 4.8 6.7 2.0 4.7 5.2 6.8 2.1 3.7 6.8 7.4 由计算结果可知，x=4.0 y=5.1工厂的负荷中心在3号厂房的西南角。考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在3号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。 4 变电所主变压器的选择和主结线方案的选择 4.1 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以下两种可供选择的方案： （1） 装设一台主变压器型式采用S9型，而容量根据式，选 ，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，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承当。 〔2〕装设两台主变压器 型号亦采用S9，而每台变压器容量按式和式选择，即 且 因此选两台S9-800/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承当。 主变压器的联结组均采用Yyn0。 4.2 变压器主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器方案可设计以下两种主接线方案： 〔1〕装设一台主变压器的主接线方案，如图4.1所示 〔2〕装设两台主变压器的主接线方案，如图4.2所示 图4.1 装设一台主变压器的主结线方案 图4.2 装设两台主变压器的主结线方案 4.3两种主结线方案的技术经济比拟 如表4.1所示。