[优秀毕业设计精品]某电机制造总厂降压变电所的电气设计.doc
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1、电气工程课程设计报告 题 目某电机制造总厂降压变电所的电气设计姓 名学 号班 级电气工程及其自动化0804指导老师完成日期2011/2/10前言 供配电技术,就是研究电力的供应及分配的问题。电力,是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力,是现代文明的物质技术基础。没有电力,就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化,都是建立在电气化的基础之上的。因此,电力供应如果突然中断,则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。 所以,作好供配电工作,对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务,必须达到以下的基本要求:(1)安全在电力
2、的供应、分配及使用中,不发生人身事故和设备事故。(2)可靠应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。(3 优质应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。(4)经济应使供配电系统投资少,运行费用低,并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。 另外,在供配电工作中,还应合理的处理局部和全局,当前与长远的关系,即要照顾局部和当前利益,又要有全局观点,能照顾大局,适应发展。 本次课程设计的题目是:某电机制造总厂降压变电所的电气设计;内容主要有:工厂负荷计算和无功功率计算及补偿;变电所型式及位置的选择;变电所主变压器及主接线方案的选择;短路电流计算;变电所一次设备的选择与校验;变电所高压进线和引入电缆的选
3、择;以及变电所二次回路方案的选择和变电所继电保护,防雷保护。 由于电气设备种类繁多,以及手头资料的限制,所以我并不能保证所选设备为最合适。本次设计尚有不完整的地方,请指导老师批评指正。目录前言1第一部分 设计任务书4(一)设计题目4(二)设计要求4(三)设计依据41工厂总平面图42.工厂负荷情况53供电电源情况54气象资料5第二部分:设计说明书6(一)负荷计算和无功功率计算6(二)无功功率补偿8第三部分 变电所位置与型式的选择10第四部分 变电所主变压器及主接线方案的选择111.变电所主变压器的选择112主接线方案的设计12(1)变配电所主接线的选择原则12(2)变电所主接线方案的选择13第五
4、部分 短路电流计算151. 计算电路152. 短路计算基准值153. 计算系统各元件阻抗标幺值,绘制等效电路图:154求电源点至短路点的总阻抗及短路电流、容量。16第六部分 变电所一次设备的选择校验171. 一次设备的选择校验原则172.变电所一次设备的选择校验表18第七部分 变电所进出线与邻近单位联络线的选择201 .10kV高压进线和引入电缆的选择20(1) 10kV高压进线的选择校验20(2) 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验202. 380v低压出线的选择21(1)成品试验站21(2)电机制造分厂22(3)芯片制造分厂22(4)特种电机分厂22(5)铸造分厂22(6)锻造分厂
5、22(7)原材料分厂22(8)机加工分厂22(9)线圈制造厂23(10)锅炉房23(11) 生活区233. 作为备用电源的高压联络线的选择校验23(1)按发热条件选择23(2)校验电压损耗24(3)短路热稳定校验24第八部分 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定251.变电所二次回路方案的选择252. 变电所的保护装置253.装设电流速断保护264.作为备用电源的高压联络线的继电保护装置26第九部分 降压变电所防雷与接地装置的设计271变电所的防雷保护272. 变电所公共接地装置的设计28第十部分 课程设计心得体会29第十一部分 参考资料30第十二部分 附图30第一部分 设计任务书(一)设
6、计题目某电机制造总厂降压变电所的电气设计(二)设计要求要根据本厂所能取得的电源及用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂的发展,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形式,确定主变压器的台数和分变压器的台数,容量及类型。选择变电所主要接线方案及高低压设备进、出线。确定二次回路方案,选择整定继电器保护装置,确定防雷和接地保护装置,(横线部分内容本次课程设计不作具体要求)最后按要求写出设计说明书,绘制设计图样。(三)设计依据1工厂总平面图2.工厂负荷情况本厂多数分厂为两班制,年最大负荷小时数为6800小时,日最大负荷持续时间为8小时。除特种电机分厂、成品试验站为一级负荷,铸造分厂、
7、锅炉房为二级负荷外,其余为三级负荷。本总厂的负荷统计资料如表0所示。 表0 工厂负荷统计资料厂方编号厂方名称负荷类别设备容量(KW)额定电压(KV)功率因素costan需要系数Kd1成品试验站动力1,50002,20001,102,0.380.820.871.370.50.6照明6120.381.000.70.92电机制造分厂动力60.380.60.681.170.180.25照明6121.000.70.93新品制造分厂动力10000.380.60.71.160.20.3照明5101.000.70.94特种电机分厂动力7000.380.650.721.230.650.7照明5101.000.7
8、0.95铸造分厂动力1700.380.60.71.020.50.6照明6121.000.70.96锻造分厂动力3800.380.620.681.170.30.35照明5101.000.70.97原材料分厂动力1500.380.630.721.170.30.36照明481.000.70.98机加工分厂动力5000.380.60.651.120.220.32照明5101.000.70.99线圈制造分厂动力 3200.380.60.71.170.20.3照明6121.000.70.910锅炉房动力1200.380.80.91.050.60.8照明351.000.70.911生活区照明6000.380
9、.91.00.50.70.83供电电源情况按照该总厂与当地供电部门鉴定的供电用电协议规定,该厂可以离厂5000米和8000米(0.4/km)两处的35KV的公用电源干线上取得工作电源。干线首端所装设的高压断路器的断流容量为800MVA。该干线的走向见厂平面图。4气象资料最热月平均最高温度为35,平均温度为18,最高月平均土壤温度为30。第二部分:设计说明书(一)负荷计算和无功功率计算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)=,为需要系数b) 无功计算负荷(单位为kvA)=tanc)视在计算负荷(单位为kvA)d计算电流,为用电设备的额定电压。2多组用电设备计算负荷的计算
10、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(0.85-0.95)b)计算无功负荷(单位为kvar),其中: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kva) d)计算电流(单位A) 经过计算,得到各厂房和生活区的负荷计算表,如下图所示(额定电压取380v)表1 某电机制造总厂负荷计算表厂方编号厂方名称负荷类别设备容量Pe(KW)功率因素costan需要系数Kd计算负荷 (KVA)(KVA)S30(KVA)(A)1成品试验站动力1,50002,20000.601.370.6300012004110164450
11、8820352933091照明101.000.880812小计2电机制造分厂动力6000.651.170.2120140.4185281照明101.000.880812小计610128140.41932933新品制造分厂动力10000.651.160.25250290385584照明81.000.86.406.49.7小计10082572903915944特种电机分厂动力7000.631.230.68476585.57561148照明81.000.86.406.49.7小计708582585.576211585铸造分厂动力1700.71.020.5593.595.4134204照明101.00
12、0.880812小计18010295.41422166锻造分厂动力3800.651.170.35133155.6205311照明81.000.86.406.49.7小计388140155.63013217原材料分厂动力1500.651.170.3552.561.481123照明61.000.84.804.87.3小计15657.561.4861308机加工分厂动力5000.661.120.25125140190289照明81.000.86.406.49.7小计5081311401963009线圈制造分厂动力3200.651.170.258093.6123187照明101.000.880812小
13、计3308893.613119910锅炉房动力1200.691.050.78488.2122185照明41.000.83.203.24.9小计1248788.212519011生活区照明6000.90.50.75450225500760总计(380v侧)动力594033313519照明682计入:=0.9 =0.90.682908316742996532备注:该电机制造总厂设备负荷很大,类型繁多,而供电线路又为35kv,厂内电压等级分别为10kv与0.38kv,因此变电所需进行两次降压变换。由35kv降至10kv,成品试验站一部分从此取得电源,此外10kv继续降至0.38kv,供其他分厂取得电
14、源。(二)无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿器和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点,因并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由负荷计算表1.1知,该厂380V侧最大负荷时功率因数只有0.68。而供电部门要求该厂10KV进侧最大负荷时功率因数不小于0.92,二次侧大于0.86,因此现有情况明显不符合要求。考虑主变压器无功损耗远大于有功损耗,因此0.38KV侧最大负荷时功率因数因稍大于0.86。由前面备注所述,变电所需进行两次降压变换,因此无功补偿也较繁琐。可以取0.95来计算补偿容量:1.第一次无功功率补偿:=Pc(2)
15、tan(arccos0.68)-tan(arccos0.86)=1442(kvar)S30=3381 =0.86考虑到各种损耗,取Qb应稍大于1442kvar参照图1.1,选PGJ1型低压自动补偿评屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案2(主屏)1台和方案3(辅屏)12台相结合,总共容量为112kvar13=1456kvar。补偿前后,变压器的低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷减小。视在功率变3381kVA,计算电流=4736A,功率因数提高。因此无功补偿后,工厂0.38KV侧和对应10KV侧的计算负荷如表1.2所示。表1.2第一次无功功率补偿后工厂的计算负荷项目计算负荷
16、/KW/kvar/kVA/A0.38KV补偿前负荷0.6829083167429965320.38KV无功补偿容量-14560.38KV补偿后容量0.862908171133745126主变压器功率损耗0.015=510.06=103对应10KV侧负荷计算0.8522959181434712002第二次无功功率补偿:=Pc(2)tan(arccos0.703)-tan(arccos0.92)=3498(kvar)S30=6477 =0.92参照图1.1,选PGJ1型低压自动补偿评屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案2(主屏)1台和方案3(辅屏)30台相结合,总共容量为112kva
17、r31=3472kvar(近似完成了补偿任务)。补偿前后,变压器的低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷减小。视在功率变6447kVA,计算电流=372A,功率因数提高。在无功补偿前,功率因数为0.703,无功补偿后近似为0.92。与此同时计算电流也减小了,则供电系统中各元件的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效益十分可观。因此第二次无功补偿后,工厂10KV侧和35KV侧的计算负荷如表1.2所示。图1.1 PGJ型无功功率自然补偿屏接线方案表1.3第二次无功功率补偿后工厂的计算负荷项目计算负荷/KW/kvar/kVA/A10KV补偿前总负荷0.685959(3000+2959)603
18、7(1927+4110)848249010kv侧总无功补偿容量-349810KV侧补偿后总容量0.92595925396477374主变压器功率损耗0.015=890.06=152对应35KV侧负荷计算0.914604826916620109第三部分 变电所位置与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。在工厂总平面图的下边和左侧,分别作一直角坐标的轴和轴,然后测出各车间(建筑)和宿舍区负荷点的坐标位置,、分别代表厂房1、2、3.10号的功率,有所给总厂平面图近似测定各分厂负荷点坐标如下(2.5,9)、(2.5,5.5)、(6.5,9)、(6.5,5.
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