2023年某厂降压变电所电气部分设计.doc

中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 1前言 1.1 工厂供电的意义和要求 工厂供电，就是指工厂所需电能的供给和分配，亦称工厂配电。 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给用；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，但是它在产品本钱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，并不在于它在产品本钱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。 因此，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，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的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应开展。 1.2 工厂供电设计的一般原那么 按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计标准、GB50053-94 10kv及以下设计标准、GB50054-95 低压配电设计标准等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原那么： （1） 遵守规程、执行政策； 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 （2） 安全可靠、先进合理； 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3） 近期为主、考虑开展； 应根据工作特点、规模和开展规划，正确处理近期建设与远期开展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （4） 全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成局部。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及开展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。 2. 负荷计算和无功功率补偿 2.1 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，并将照明和动力局局部开计算，照明局部最后和宿舍区照明一起计算。单组用电设备计算负荷的计算式: 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 运用公式对各车间进行负荷计算，结果如表2.1所示。 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 260 0.3 0.65 1.17 78 91.26 照明 8 0.8 1.0 0 6.4 0 小计 268 84.4 91.26 124.30 188.85 2 锻压车间 动力 320 0.2 0.65 1.17 64 74.88 照明 8 0.7 1.0 0 5.6 0 小计 328 69.6 74.88 102.23 155.32 3 金工车间 动力 370 0.3 0.65 1.17 111 129.87 照明 7 0.8 1.0 0 5.6 0 小计 307 116.6 129.87 174.51 265.14 4 工具车间 动力 300 0.35 0.65 1.17 105 122.85 照明 9 0.9 1.0 0 8.1 0 小计 309 113.1 122.85 166.98 253.70 5 电镀车间 动力 300 0.52 0.75 0.88 156 137.28 照明 8 0.7 1.0 0 5.6 0 小计 308 161.6 137.28 212.04 322.16 6 热处理车间 动力 130 0.6 0.75 0.88 78 68.64 照明 6 0.9 1.0 0 5.4 0 小计 136 83.4 68.64 108.01 164.10 7 装配车间 动力 130 0.3 0.70 1.02 39 39.78 照明 7 0.8 1.0 0 5.6 0 小计 137 44.6 39.78 59.76 90.80 8 机修车间 动力 160 0.25 0.65 1.17 40 46.8 照明 4 0.7 1.0 0 2.8 0 小计 164 42.8 46.8 63.42 96.36 9 锅炉房 动力 78 0.8 0.75 0.88 62.4 54.91 照明 2 0.7 1.0 0 1.4 0 小计 80 63.8 54.91 84.18 127.90 10 仓库 动力 25 0.4 0.80 0.75 10 7.5 照明 1 0.7 1.0 0 0.7 0 小计 26 10.7 7.5 13.07 19.86 11 生活区 照明 340 0.8 0.90 0.48 272 130.56 301.71 458.40 总计 〔380V侧〕 动力 2073 1062.6 904.33 照明 400 计入=0.9 =0.9 0.76 0.85 956.34 813.90 1410.21 1953.74 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0.76.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0.92。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0.92，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 0.76 956.34 813.90 1410.21 1953.74 380V侧无功补偿容量 -420 380V侧补偿后负荷 0.93 956.34 393.90 1034.28 1571.43 主变压器功率损耗 11.68 47 10kV侧负荷总计 0.92 741.68 317 806.67 46.57 2.3 年耗电量的估算 年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到： 年有功电能消耗量： 年无功电能耗电量： 结合本厂的情况，年最大负荷利用小时数为4800h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本厂： 年有功耗电量： ； 年无功耗电量：。 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 各车间和宿舍区负荷点的坐标位置 坐标轴 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生活区 X(㎝) 1.3 1.3 3.5 3.5 4.2 6.6 6.6 6.6 6.6 9.4 0.7 Y(㎝) 5.3 3.7 5.3 3.7 1.8 6.4 4.8 3.2 1.5 4.8 0.4 由计算结果可知，x=3.3 y=3.7工厂的负荷中心在6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4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。 因此选两台S9630/10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 变压器主接线方案的选择 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。 表4.1 两种主接线方案的比拟 比拟项目 装设一台主变的方案 装设两台主变的方案 技术指标 供电安全性 满足要求 满足要求 供电可靠性 根本满足要求 满足要求 供电质量 由于一台主变，电压损耗较大 由于两台主变并列，电压损耗小 灵活方便性 只一台主变，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