《电气工程基础》课程设计某小型轧钢车间供电系统设计.doc
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1、前 言电气工程基础是普通高等工科学校电气自动化专业和电气技术专业的主要课程,而本次电气工程基础课程设计是在学习完电气工程基础这门课程后一个重要性的实践性教学环节,通过把理论知识运用于实践,加深对这门课程的理解和掌握其精髓,通过实践巩固理论知识,实现理论与实践的完美结合,为今后解决实际问题打下坚实的基础。同时也加强实践意识,培养迅速把理论知识运用于实践的能力。在电气工程基础理论课程中,我们学习了工厂电力负荷及其计算,短路电流及其计算,工厂变配电所及其一次系统,工厂的电力线路,二次回路和电力装置等方面的知识。通过该课程设计可以进一步对所学知识的掌握,了解变电所的基本原理和设计方法,培养独立分析问题
2、和解决问题的能力。并对电力行业中的相关常识得到了解,同时对电力行业的各种绘图工具进行深层次的掌握,训练作为一名电气工程师在各个方面的综合能力,为今后在工作岗位上奠定扎实的基础。众所周知,电能是现代工业生产的主要能源。电能即易于由其他形式的能量转换而来,又易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济,又便于控制、调节、测量。有利于实现生产过程自动化。而工厂供电就是指工厂所需要电能的供应和分配。工厂供电设计要达到为工业生产服务,保障工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须做到:安全、可靠、优负、经济。本次课程设计是对某小型轧钢车间供电系统设计,根据本厂所取得的电源及本厂用电
3、负荷实际情况,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。确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线等。本次课程设计涉及面非常广,查阅了大量资料,由于很多方面的知识都是临时去学习,对所查阅的资料的正确性也没有一一考证,因此,错误与疏漏之处再所难免,望老师批评指正。目录第一章 设计任务与原始资料- 2 -1.1 设计题目- 2 -1.2 原始资料- 2 -1.3 要求设计内容- 5 -1.4 要求设计成果- 5 -第二章 负荷和无功功率计算及补偿- 6 -2.1 负荷计算- 6 -2.1.1负荷计算的内容和目的-
4、 6 -2.1.2 负荷计算的方法- 6 -2.1.3负荷计算结果- 7 -2.3无功功率补偿- 9 -2.3.1无功补偿的作用- 9 -2.3.2无功补偿装置的选择- 10 -2.3.3无功补偿方案的选择- 11 -2.4 全厂年耗电量计算- 13 -第三章 变电所主变压器台数、容量类型的选择- 14 -3.1变压器选择原则- 14 -3.2主变压器数量及容量类型的确定- 15 -3.2.1变压器台数的选择原则- 15 -3.2.2主变压器容量的选择原则- 15 -第四章 变电所主接线方案的设计- 18 -4.1变配电所主接线的选择原则- 18 -4.2变配电所主接线方案论证- 18 -4.
5、3、主接线方案的技术经济比较- 19 -第五章 高、低压电力网导线型号及截面的选择- 21 -5.1 导线型号的选择原则- 21 -5.1.1工厂常用架空线路裸导线型号- 21 -5.1.2工厂常用电力电缆型号- 21 -5.1.3工厂常用绝缘导线型号及选择- 22 -5.2 导线截面选择原则- 22 -5.3 导线型号及截面选择- 23 -5.3.1 10KV高压进线的选择及检验- 23 -5.3.2 低压侧母线选择- 24 -第六章 短路电流的计算- 24 -6.1短路电流计算的目的- 24 -6.2短路电流计算- 25 -第七章 变电所一次设备的选择与校验- 28 -7.1一次设备选择的
6、一般原则- 28 -7.2变电所高压一次设备的选择- 28 -7.2.1 按工作电压选则- 28 -7.2.2按工作电流选择- 28 -7.2.3按断流能力选择- 28 -7.2.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验- 29 -7.3 变电所低压一次设备的选择- 30 -7.4 高低压母线的选择- 31 -第八章 低压干线、支线上的熔丝及型号的选择- 31 -8.1. 熔断器选择条件- 31 -8.2. 熔体的额定电流选择- 31 -结束语- 33 -参考资料- 34 -第一章 设计任务与原始资料1.1 设计题目某小型轧钢车间供电系统设计1.2 原始资料(1) 小型轧钢车间用电设备一
7、览表小型轧钢300型车间用电设备一览表序号用电设备名称数量(台)单台设备额定参数Kx法备注Pe(kw)Uo(kV)Ie(A)coseKqKx/cos1推钢机2300.38570.85.2JCe%=252加热炉 鼓风机1400.3869.90.876.53推出机1110.3821.40.785.1JCe%=254加热炉 输出辊道34.50.388.50.85.5JCe%=255500轧机前工作辊道1300.38570.85.2JCe%=256500轧机后跑槽辊道14.50.388.50.85.5JCe%=257毛坯升降台1300.38570.85.28热剪前输送辊道14.50.388.50.85
8、.5JCe%=259热剪前工作辊道17.50.38150.764.4JCe%=2510热剪电动机1400.3869.90.876.5JCe%=2511热剪后输送辊道14.50.388.50.85.5JCe%=2512水泵电动机2400.3869.90.876.513鸭咀剪电动机1110.3821.40.785.114润滑油泵电动机44.50.3880.856.515500轧机电动机110001066.40.87单台电机参数只作参考16300轧机电动机110001066.40.8717成品出口辊道43.50.386.80.783.618切料辊5160.38320.764.819冷剪电动机1400
9、.3872.40.845.50.95/120全厂照明2总计Pe=35KW l=50M213吨起重机JCe%=252Pe=8.90.38Ijs=13A单台中最大一台Pe=5KW225吨起重机JCe%=252Pe=11.40.38Ijs=19.7A单台中最大一台Pe=7.5KW23检修电源3Ijs=56A0.5不应计入“计算负荷”(2) 小型轧钢车间平面图(附图3)全部为二级负荷(3) 该车间年最大有功负荷利用小时数Tmax=6500小时(4) 电源条件该车间由本厂总降压变电所提供两回电源,总降压由地区变电所提供电源,电气接线图及主要参数如图一所示:轧钢车间变电所距总降压变电所电气距离按1.5km
10、考虑。地区变电所35kV侧母线发生三相短路时(5) 该厂所在地区的气象及其他有关资料:a. 要求车间变电所低压侧的功率因数为0.85。高压侧功率因数为0.95。b. 年平均温度及最高温度最热月平均最高温度年平均温度最热月土壤平均温度351830地区变电所 Up=35KV总降压变电所 Ue=10KV去轧钢车间去轧钢车间d(3)d(3)l=5km =0.4/km(同上)B1(同上)Se,b=20,000KVAB1图一 电力系统结构图1.3 要求设计内容(1) 计算小型轧钢车间总负荷及确定为提高功率因数所需的补偿容量。(2) 选择小型轧钢车间变压器的台数和容量。(3) 选择和确定小型轧钢车间供电系统
11、(包括高、低压供电电压,高、低压供电系统图,车间低压电力网接线)。(4) 选择该车间高低压电力网的导线型号及截面。(5) 选择高低压供电系统一次元件(包括校验)。(6) 选择低压干线、支线的熔丝及型号。1.4 要求设计成果(1) 设计说明书一份,其中包括设计的原始资料;完成设计内容时所依据的原则,计算步骤及计算举例。计算结果列表说明,以及插图等。说明书要求简明扼要,整洁美观。(2) 高压供电系统一次接线图一张。(3) 低压供电系统一次接线图一张。说明:高压供电系统图可参照附图一绘制低压供电系统图可参照附图二绘制第二章 负荷和无功功率计算及补偿2.1 负荷计算2.1.1负荷计算的内容和目的(1)
12、 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷,其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中,通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。(2) 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时,还应考虑启动电流的非周期分量。(3) 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷,有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能
13、消耗量。2.1.2 负荷计算的方法1. 单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷(单位为KW) = , 为系数b)无功计算负荷(单位为kvar)= tanc)视在计算负荷(单位为kvA)=d)计算电流(单位为A) =, 为用电设备的额定电压(单位为KV)2. 多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷(单位为KW)=式中是所有设备组有功计算负荷之和,是有功负荷同时系数,可取0.850.95b)无功计算负荷(单位为kvar)=,是所有设备无功之和;是无功负荷同时系数,可取0.90.97c)视在计算负荷(单位为kvA) =d)计算电流(单位为A) =2.1.3负荷计算结果根据本设计所提供
14、的原始数据,宜采用需求系数法进行负荷计算,各项数据如表一所示:表一 各参数负荷计算结果序号用电设备名称数量单台设备额定参数需要系数功率因素cosPc(kW)Qc(kW)tanSc(kVA)(台)Pe(kw)Uo(kV)1推钢机2300.380.430.825.819.35 0.75 32.25 2加热炉 鼓风机1400.380.670.8726.815.19 0.57 30.80 3推出机1110.380.30.783.32.65 0.80 4.23 4加热炉 输出辊道34.50.380.80.810.88.10 0.75 13.50 5500轧机前工作辊道1300.380.70.82115.
15、75 0.75 26.25 6500轧机后跑槽辊道14.50.380.90.84.053.04 0.75 5.06 7毛坯升降台1300.380.350.810.57.88 0.75 13.13 8热剪前输送辊道14.50.380.450.82.0251.52 0.75 2.53 9热剪前工作辊道17.50.380.460.763.452.95 0.86 4.54 10热剪电动机1400.380.390.8715.68.84 0.57 17.93 11热剪后输送辊道14.50.380.650.82.9252.19 0.75 3.66 12水泵电动机2400.380.250.872011.33
16、0.57 22.99 13鸭咀剪电动机1110.380.240.782.642.12 0.80 3.38 14润滑油泵电动机44.50.380.180.853.242.01 0.62 3.81 15500轧机电动机11000100.310.87310175.69 0.57 356.32 16300轧机电动机11000100.320.87320181.35 0.57 367.82 17成品出口辊道43.50.380.260.783.642.92 0.80 4.67 18切料辊5160.380.120.769.68.21 0.86 12.63 19冷剪电动机1400.380.380.8415.29
17、.82 0.65 18.10 20全厂照明210.98357.11 0.20 35.71 213吨起重机JCe%=252Pe=8.90.3810.58.915.42 1.73 17.80 225吨起重机JCe%=252Pe=11.40.3810.511.419.75 1.73 22.80 23检修电源30.00 0根据表一中各项数据得: 全厂有功功率: =865.87KW全厂无功功率: =523.17KVar全厂视在功率:=1019.91KVA低压侧功率因数: =865.87/1019.91=0.7650.95满足设计要求因此,共使用32个BWF0.4-14-1型电容器进行低压集中无功补偿,使
18、高压侧功率因数为0.965,低压侧为0.85满足设计要求。2.4 全厂年耗电量计算工厂的年耗电量可利用工厂的有功和无功计算负荷即:年有功电能消耗量:年无功电能消耗量:式中为年平均有功负荷系数,一般取0.70.75;为年平均无功负荷系数,一般取0.760.82;为年实际工作小时数。取 =0.7,=0.8,=4000h,因此求得:工厂年有功耗电量:=0.7工厂年无功耗电量:=0.8第三章 变电所主变压器台数、容量类型的选择3.1变压器选择原则 选择变压器时,必须对负载的大小、性质作深入的了解,然后按照设备功率的确定方法选择适当的容量。为了降低电能损耗,变压器应该首选低损耗节能型。当厂区配电母线电压
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