工厂供电设计与研究毕业论文.doc
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1、工厂供电设计与研究摘 要【摘要】:工厂供电(plant power supply)就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。关键词:负荷及功率补偿运算 电压等级的确定 短路电流的计算 变电所的选择 设备校验 目 录摘 要1第1章 引 言31.1 工厂供电设计的一般原则31.2 设计的课题31.3 设计基础资料3第2章 负荷计算及无功功率补偿计算52.1 负荷计算52.2 无功功率补偿计算72.3 工厂年电能消耗量计算72.4 负荷分配8第3章 电压等级的确定8第4章 主变压器台数及容量的选择9第5章 变电所主接线方案的选择95.1 主接线方案95.2 计量点设置9第6章 变电所位置、型式的
2、选择106.1 变电所位置106.2 变电所型式的选择10第7章 短路及短路电流计算107.1 短路107.2 短路电流计算的目的和方法137.3 短路电流计算13第8章 高低压开关柜的选择17第9章 变电所高低压电气设备选择及校验189.1短路电流计算结果189.2 35kV电缆截面选择计算189.3 10kV电缆截面选择计算19第10章 继电保护的配置20第11章 总结与展望21参考文献22第1章 引 言1.1 工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计规范、GB50053-94 10kV及以下变电所设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定,进行
3、工厂供电设计必须遵循以下原则: (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、考虑发展;应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,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部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产
4、及发展。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。1.2 设计的课题某机械制造厂供配电设计1.3 设计基础资料1.3.1 工厂总平面图(见附图1,比例1:5000)1.3.2 负荷情况本厂动力站、房的部分设备为二级负荷,铸钢车间有50%的负荷为二级负荷,热处理车间有60%的负荷为二级负荷,其余均为三级负荷。本厂负荷统计资料见表1。表1:某机械制造厂负荷数据表车间名称1#铸钢车间2#热处理车间3#锻工车间4#焊接车间安装容量(kW)180021001600200车间名称5#金工车间6#总装车间7#空压站8#煤气站安装容量(kW)400200800
5、5001.3.3 电源状况一、工厂东北方向16公里处:有一新建地区降压变电所,110/35/10kV,1x25MVA变压器一台作为工厂的主电源。从本厂用电容量、电源的输送距离,以及考虑今后的发展规划来看,在满足供电电压偏差的允许值范围内,采用35kV或10kV中的电压以一回架空线向工厂供电。二、由正北方向5公里处的其它工厂引入10kV电缆作为备用电源,一般不投入,在该厂的主电源发生故障或检修时,提供照明及部分重要负荷用电。输电容量不得超过全厂计算负荷的20%。1.3.4 电源短路容量35kV侧系统最大三相短路容量1000MVA35kV侧系统最小三相短路容量500MVA 1.3.5 供电部门对功
6、率因数要求值:35kV供电时0.910kV供电时0.951.3.6 电价两部电价制:变压器安装容量每1kVA 20元/月电度电价:供电电压为35kV时,0.55元/kWh 供电电压为10kV时,0.58元/kWh工厂为二班制,全年工作时数4500小时,最大负荷利用时数4000小时。线路的功率损失在发电厂引起的附加投资:元/kW1.3.7 气象、地质、水文资料本厂地处江苏平原地区,平均海拔8.5米,地质以砂粘土为主,地下水位2米,最热月平均最高温度26,最热月地下0.8米处平均温度20,极端最高温度40,极端最低温度-10。第2章 负荷计算及无功功率补偿计算2.1 负荷计算2.1.1负荷计算的目
7、的负荷计算的目的是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。计算负荷确定得是否正确合理,直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大,将使电器和导线电缆选得过大,造成投资和有色金属的浪费。如计算负荷确定过小,又将使电气设备和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘过早老化甚至烧毁,同样要造成损失。由此可见,正确确定计算负荷意义重大。在进行负荷计算时,要考虑环境及社会因素的影响,并应为将来的发展留有适当余量。2.1.2负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用
8、需要系数法确定。主要计算公式有:有功功率: (2-1)无功功率: (2-2)视在功率: (2-3)计算电流: (2-4)2.1.3 各车间用电负荷计算各车间用电情况详见电力负荷计算表(表2)。取,根据表2可算出:kW , kVar则kW kVar kVA 表2:电 力 负 荷 计 算 表序号车间设备名称容 量Pe(kW)Kdcostg计 算 负 荷P(kW)Q(kVar)S(kVA)1铸钢车间动 力18000.50.61.3390011971500照 明300.824合 计1830924119715122热处理车间动 力21000.50.80.751050787.51313照 明300.824
9、合 计21301074787.513323锻工车间动 力16000.250.601.33400532666照 明300.824合 计16304245326804焊接车间动 力2000.50.71.02100102143照 明300.824合 计2301241021615金工车间动 力4000.250.61.33100133166照 明400.832合 计4401321331876总装车间动 力2000.150.51.733051.960照 明400.832合 计2406251.9817空压站动 力8000.80.80.75640480800照 明300.824合 计8306644808198煤
10、气站动 力5000.50.80.75250187.5313照 明400.832合 计540282187.53399总 计78700.7136863471519210乘以同时系数Kp=0.9,Kq=0.95全厂计算负荷3317.43297.5467711无功补偿容量-200012Cos补偿到0.9后全厂计算负荷合计0.943317.41297.5362713变压器损耗54.4217.614全厂计算负荷总计78700.420.9123371.81515.136962.2 无功功率补偿计算无功补偿是用来提高电压质量、降低网损的有效措施之一,方法是给感性电路中的电感并联电容器,使感性负荷所吸收的无功功
11、率大部分有电容器提供。由于本设计基础资料中规定35kV供电时要求,而由上面计算可知,因此需要进行无功补偿。各车间低压计算负荷合计kW补偿前 补偿后 (2-5)kVar选择补偿2000kVar电容器.无功补偿后,变电所低压侧的计算负荷为:kVA变压器的功率损耗为:kVarkW变电所高压侧计算负荷为:kW kVar kVA 则无功补偿后,工厂的功率因数为: 符合本设计要求2.3 工厂年电能消耗量计算kW h年有功电能损耗:kWh2.4 负荷分配按对供电可靠性的要求将负荷分为三级:级负荷:指短时(手动切换恢复供电所需的时间)对负荷中断供电,将造成人身事故、设备损坏,将发生废品,使生产秩序长期不能恢复
12、,人民生活发生混乱的负荷。接有级负荷的高、低压厂用母线,应设置备用电源,当备用电源采用明备用方式时,应装设备用电源自动投入装置。级负荷:指允许短时停电,但较长时间停电将造成大量减产,将使人民生活受到影响的负荷。对接有级负荷的厂用母线,应由两路独立电源供电,一般采用手动切换。级负荷:指长时间停电不会直接影响生产者,如工厂的附属车间,小城镇等。根据所提供的负荷情况对本厂负荷分配原则如下表(表3)。表3:负荷分配表工厂变电所380V母线本工厂380V负荷(需要容量)段级负荷:1#、2#车间部分负荷及4#、5#车间负荷(1070kW)段级负荷:3#、6#车间负荷及7#、8#车间部分负荷(1246kW)
13、段级负荷:1#、2#、7#、8#车间部分负荷及照明(1400kW)第3章 电压等级的确定电能质量 供电电压允许偏差(GB123252003)规定供电电压允许偏差如下: (1)35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。 (2)10kV及以下三相供电电压允許偏差为額定电压的7%。 (3)220V单相供电电压允許偏差为額定电压的+7%、-10%。 对本厂计算电压偏差值如下:10kV供电:120mm2架空线/MWkm35kV供电:50mm2架空线 /MWkm可见,采用35kV电压以一回架空线向工厂供电,符合国家规范要求。第4章 主变压器台数及容量的选择根据电力负荷计算表,在变
14、电所装设一台35/10.5kV 5000kVA主变压器供电,变压器负载率=72%,符合经济运行要求,并留有二期建设余量。第5章 变电所主接线方案的选择5.1 主接线方案主电源35kV一回架空引入,通过受电、计量、进线柜为一台35/10.5kV 5000kVA主变压器供电。10kV侧采用带母联断路器的分段单母线接线,通过一台10/0.4kV 1600kVA和二台10/0.4kV 2000kVA配电变压器以放射式方式为各低压用电设备供电。正常时10kV侧两段母线同时投运,母联断路器投入运行;低压侧三台变压器所带三段母线分别运行。当主电源发生故障或检修时,另一路10kV备用电源投入供电,断开10kV
15、侧母联断路器,这时由一台2000kVA变压器向厂区二级负荷供电,满足供电要求。当10kV段母线或进线回路(3TM)发生故障或检修时低压母联开关投入供电,切断0.4kV段母线上不重要负荷,给0.4kV段母线上的重要负荷供电。供电系统主接线详见“变电所电气主接线图”。5.2 计量点设置35kV计量柜作为本工厂用电总计量。10kV备用回路进线处设置有功及无功电能表。为各车间供电的低压馈出回路设置有功电能计量,作内部经济核算用。第6章 变电所位置、型式的选择6.1 变电所位置变电所所址选择应满足下列几条要求:1) 接近负荷中心;2) 接近电源侧;3) 进出线方便;4) 运输设备方便;5) 不应设在容易
16、积水、剧烈震动或高温的场所;6) 不应设在有爆炸危险的区域内;7) 其他等等从上面几条综合确定,总平面图序号F设为35/10kV变电所,靠近负荷中心。由于煤气站属于危险区域,故不应与变电所相邻,整个变电所的室内地面,应高于室外地坪0.6米。6.2 变电所型式的选择35/10kV变电所采用屋内式变电所,运行维修方便,占地面积少。变电所布置紧凑合理,内设35kV、10kV和低压配电室,低压配电室应靠近10/0.4kV变压器室,35/10.5kV主变压器室应靠近10kV配电室,并设控制室、值班室和辅助房间等,便于运行人员工作和管理。变电所的总体布置详见“变电所平面布置图”。第7章 短路及短路电流计算
17、7.1 短路7.1.1故障发生原因:电力系统在正常运行时,除中性点以外,相与相、相与地之间是绝缘的,所谓短路是指相与相或相与地之间发生短路。7.1.2短路类型:简单短路故障共有四种类型:三相短路,两相短路,单相短路接地和两相短路接地. 三相短路是对称的,其他三种短路都是不对称的.在四种短路类型中,单相短路接地故障发生的概率最高,可达65%,两相短路约占10%,两相短路接地约占20%,三相短路约占5%.虽然三相短路发生的概率最小,但他对电力系统的影响最严重。7.1.3短路发生的原因:电力系统在运行过程中常常会受到各种扰动,其中,对电力系统影响较大的是系统中发生的各种故障。常见的故障有短路、断线和
18、各种复杂故障(即在不同地点同时发生短路或断线),而最为常见和对电力系统影响最大的是短路故障。因此,故障分析重点是对短路故障的分析。电力系统短路故障发生的原因很多,既有客观的,也有主观的,而且由于设备的结构和安装地点的不同,引发短路故障的原因也不同。但是,根本原因是电气设备载流部分相与相之间或相与地之间的绝缘遭到破坏。例如,架空线路的绝缘子可能由于受到雷电过电压而发生闪络,或者由于绝缘子表面的污秽而正常工作电压下放电。再如发电机、变压器、电缆等设备中载流部分的绝缘材料在运行中损坏。有时因鸟兽跨接在裸露的载流部分,或者因为大风或在导线上覆冰,引起架空线路杆塔倒塌而造成短路。此外,线路检修后,在未拆
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