毕业设计厂区总降压(中央)(主)变电所设计.doc
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1、摘 要 厂总降压变电所是工厂供配电的重要组成部分,它直接影响整个工厂供电的可靠运行,起着接受和分配电能的作用。其中电气主接线是总降压变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。 本设计根据降压变电所及高压配电系统的设计线路,首先进行车间负荷计算和无功功率补偿,确定主变压器容量台数及各车间变压器;其次从技术和经济方面,根据经济、可靠、运行灵活的原则通过了三种方案的比较,确定了单母线分段供电方式;又进行了厂区10KV配电系统设计。再次,进行短路计算;然后,根据计算结果进行电气设备的选择。最后,
2、进行了整定继电保护、防雷保护和接地装置的设计。设计结果可以满足精密机械厂供电的可靠性,并保证各车间电气设备的稳定运行。关键词:负荷计算, 主接线设计,短路计算,配电装置Abstract The total step-down substation plant is an important part of power system.It has a direct impact to reliable operation of the ertire power system of factrory,which is also relates the power plant and users m
3、iddle link, plays the role of shifting and assigning electric energy. The host connection directly related to the choice of electrical equipment the layout of power distribution equipment ,and outmatic protection devices identified of the whole plan,which is the key factor deciding substation electr
4、ical part technical economy directly. This design is about step-down high-voltage substation and distribution system. First, it carries on the workshop load statistics and the reactive power compensation, definite main transformer and various workshops transformer; From aspects and so on technology
5、and economy, adopted two kind of plan comparisons, the choice economically, reliable, the movement nimble main wiring first power document. Next, it carries on the short circuit computation and equipments choice, the verification; Then determines the factory power source coil, the bus bar and the hi
6、gh pressure distribution line. Finally, it carries on the secondary circuit plan, the installation relay protection, the anti-radar protection and the grounding design.The design result may satisfy the jingyi mechanical repair shop power supply the reliability, and guarantees the various workshops e
7、lectrical equipments steady operation.Key words:Load calculation, Main wiring design, Short-circuit calculation, Distribution Device目 录 第一章 绪 论1 1.1 工厂供电的意义和要求11.2 工厂供电设计的一般原则11.3 本次供电设计的主要内容2 第二章 负荷计算与变压器选择72.1 负荷计算72.2 无功功率补偿72.3 变压器选择10 第三章 35KV主接线设计与厂区10KV配电系统设计123.1 主接线的设计123.2 厂区10KV配电系统设计17 第
8、四章 短路计算214.1 短路电流计算的一般概述224.2 短路计算过程23 第五章 变电所电气设备的选择295.1 断路器的选择295.2 隔离开关的选择与校验315.3 互感器的选择325.4 熔断器的选择345.5 母线的选择345.6 绝缘子的选择35 第六章 继电保护配置及防雷接地设计366.1 继电保护的要求366.2 主变压器的保护366.3 线路保护386.4 防雷装置配置386.5 接地装置配置39 总 结40 参考文献41 致 谢42第一章 绪 论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应和分配,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
9、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应用;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,但是它在产品成本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,并不在于它在产品成本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,降低生产成本,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,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生
10、产可能造成严重的后果。 因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,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服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求: (1) 安全 在电能的供应、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
11、,并尽可能地节约电能和减少消耗量。 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,适应发展。1.2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及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定,进行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
12、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。1.3本次供电设计的主要内容 供电系统的设计是根据电力用户所处地理环境、地区供电条件、工程设计所提的用电负荷资料进行的。供电设计一般分两个阶段,初步设计阶段和
13、施工图设计阶段。初步设计主要落实供电电源及供电方式,确定供电系统的方案;施工图设计阶段一句初步设计的方案具体绘制主接线图。1.3.1 原始基础资料 全厂用电设备情况负载大小用电设备总安装容量:6630 KW计算负荷(10 KV侧)有功:4522 KW 无功:1045 KVAR各车间负荷统计表见表1-1负荷类型 本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷,要求不间断供电。停电时间超过两分钟将造成产品报废;停电时间超过半小时,主要设备池炉将会损坏;全厂停电将造成严重经济损失,故主要车间及辅助设施均为类负荷。本厂为三班工作制,全年工作时数8760小时,最大负荷利用小时数5600小时。 表1-1 全厂各车间
14、负荷统计表序 号车间名称负 荷 类 型计算负荷P(KW)Q (KVAR)S (KVA)1空气压缩车间7801808002熔制成型(模具)车间5601505803熔制成型(熔制)车间5901706144后加工(磨抛)车间6502206865后加工(封接)车间5601505806配料车间3601003747锅炉房4201104348厂区其他负荷(一)4001684349厂区其他负荷(二)440200483共计47601448同时系数0.960.97全场计算负荷452214054985.24图1-1 电力系统与本厂连接示意图厂区平面布置图534289761工厂总变压变电所 图1-2 厂区平面布置示意
15、图1.空气压缩车间 2.熔制成型(模具)车间 3. 熔制成型(熔制)车间 4.后加工(磨抛)车间5. 后加工(封接)车间 6.配料车间7.锅炉房 8.其他负荷I 9.其他负荷II电源情况 工作电源:本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电,A变电站110KV母线短路容量为1918MVA,基准容量为1000KV,A变电站安装两台SFSLZ31500KVA/110KV三卷变压器,其短路电压U高低=17%,U低-中=6%。供电电压等级:由用户选用35KV或10KV的一种电压供电。最大运行方式:按A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式:按A变电站两台变压器分列运行考虑。 备用电源:拟由B
16、变电站接一架空回路作为备用电源。系统要求,只有在工作电源停电时,才允许备用电源供电。 功率因数:供电部门对本厂功率因数要求值为:当以35KV供电时,当以10KV供电时, 电价:供电局实行两部电价。基本电价:按变压器安装容量每一千伏安每月4元计算。电度电价:35KV =0.05元/KWh 10KV =0.06元/KWh线路的功率损失在发电厂引起的附加投资安每千瓦时1000元。1.3.2 设计任务及设计大纲高压供电系统设计根据供电部门提供的资料,选择本厂最优供电电压等级总降压变电站设计(1)主结线设计:根据设计任务书,分析原始资料与数据,列出技术上可能实现的多种方案,经过概略分析比较,留下2-3个
17、较优方案,对较优方案进行详细计算和分析比较,确定最优方案。(2)短路电流计算:根据电气设备选择和继电保护的需要,确定短路计算点,计算三相短路电流,计算结果列出汇总表。(3)主要电气设备选择:主要电气设备的选择,包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择和校验。(4)主要设备继电保护:包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和鉴定计算。(5)配电装置设计:包括配电装置布置形式的选择、设备布置图。(6)防雷、接地设计:包括直击雷保护、进行波保护和接地网保护。车间变电所设计根据车间负荷情况,选择车间变压器的台数、容量,以及变电所位置的考虑。厂区10KV配电系统设计根据所给资料,列
18、出配电系统接线方案,经过详细计算和分析比较,确定最优方案。1.3.3 设计基本内容1、负荷计算和无功功率补偿 变电所的负荷计算,是在用电设备负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗,从而求出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、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,综合考虑设置变电所的有关因素,结合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、变电所主结线设计 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。对它的基本要求,即要安全可靠有要灵活经济,安装容易维修方便。 4
19、、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。5、变电所高、低压侧电气设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值,选择变电所高、低压侧电器设备。用变电所主结线图,设备材料表和投资概算表达设计成果。 第二章 负荷计算与变压器选择2.1负荷计算2.1.1 负荷计算的意义计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。由于载流导体一般通电半小时后即可达到稳定的温升值,因此通常取“半小时最大负荷”作为发热条件选择电器元件的
20、计算负荷。有功负荷表示为P30,无功计算负荷表示为Q30,计算电流表示为I30。用电设备组计算负荷的确定,在工程中常用的有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各个普遍应用的确定计算负荷的基本方法,而二项式法应用的局限性较大,主要应用于机械加工企业。关于以概率轮为理论基础而提出的用以取代二项式发达利用系数法,由于其计算比较繁复而未能得到普遍应用,所以只介绍需要系数法与二项式法。当用电设备台数多、各台设备容量相差不甚悬殊时,宜采用需要系数法来计算。当用电设备台数少而容量又相差悬殊时,则宜采用二项式法计算。根据原始资料,用电设备台数较多且各台容量相差不远,所以选择需要系数法来进行负荷计算。2.1.
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