机械厂供配电专业系统设计.doc
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1、供配电设计论文题 目:某机械厂供配电系统设计姓 名:段石磊学 号:专 业:电气工程及其自动化指导老师:孟鹏设计时间:12月目录一、设计任务2二、变电所位置和型式选择4三、负荷计算和无功功率赔偿5四、变电所主变压器选择和主结线方案选择10五、短路电流计算14六、高、低压电气设备选择和校验18七、供配电线路及电缆线路选择22八、变电所二次回路方案选择和继电保护整定27九、防雷接地29十、电费计算30十一、参考文件30一、设计任务 1.1设计要求 要求依据本厂所能取得电源及本厂用电负荷实际情况,并合适考虑到工厂生产发展,根据安全可靠、技术优异、经济合理要求,确定变电所位置和型式,确定变电所主变压器台
2、数、容量和类型,选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护,确定防雷和接地装置。最终按要求写出设计说明书,绘出设计图纸。1.2设计原始资料.工厂总平面图 图1 工厂平面图 1.3工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为4600h,日最大负荷连续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其它均属三级负荷。本厂负荷统计资料如表1.1所表示。厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000307照明508102锻压车间动力35003065照明807107金工车间动力40002065照明1008106工具车间
3、动力3600306照明709104电镀车间动力2500508照明508103热处理车间动力1500608照明508109装配车间动力1800307照明6081010机修车间动力16002065照明408108锅炉车间动力500708照明108105仓库动力200408照明10810生活区照明3500709表1.1 工厂负荷统计资料1.4 供电电源情况 根据工厂和当地供电部门签定供用电协议要求,本厂可由周围一条10kV公用电源干线取得工作电源。该干线走向参看工厂总平面图。该干线导线牌号为LGJ-150,导线为等边三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设高压断路器断流容量为
4、500MVA。此断路器配置有定时限过流保护和电流速断保护,定时限过流保护整定动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求,可采取高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知和本厂高压侧有电气联络架空线路总长度为80km,电缆线路总长度为25km。1.5 气象资料 本厂所在地域年最高气温为38,年平均气温为23,年最低气温为-9,年最热月平均最高气温为33,年最热月平均气温为26,年最热月地下0.8米处平均气温为25。当地主导风向为东北风,年雷暴日数为20。1.6 地质水文资料 本厂所在地域平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位为2m。1.7电费制度 本厂和当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧
5、计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。每个月基础电费按主变压器容量为18元/kVA,动力电费为0.9元/Kw.h,照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9,另外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性向供电部门交纳供电贴费:610VA为800/kVA。二、变电所位置和型式选择变电所位置应尽可能靠近工厂负荷中心.工厂负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图下边和左侧,任作一直角坐标X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点坐标位置,比如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工厂负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+=Pi.
6、(3.1) (3.2)图2.1 机械厂总平面图按百分比K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点坐标位置表3.1所表示。表3.1各车间和宿舍区负荷点坐标位置坐标轴12345678910生活区X()8.357.305.656.223.313.313.311.401.401.409.65Y()1.653.506.10.60.63.84.320.62.54.326.34由计算结果可知,x=6.15, y=3.75由下图可知和其它车间相对位置三、负荷计算和无功功率赔偿3.1.负荷计算公式1单组用电设备计算负荷计算公式1.1有功计算负荷(单位为kW) P30=KdPe , Kd为同时系数1.2 无功计算负
7、荷(单位为kvar) Q30= P30tan1.3 视在计算负荷(单位为kvA)S30= P30/cos1.4 计算电流(单位为A)I=S30 /(3UN),UN为用电设备额定电压,单位为kV2 多组用电设备计算负荷计算公式2.1 有功计算负荷(单位为kW) P30=KpP30d , P30d是全部设备组有功计算负荷P30之和, Kp是有功负荷同时系数2.2 无功计算负荷(单位为kvar) Q30=KqQ30d , Q30d是全部设备组无功计算负荷P30之和, Kq是无功负荷同时系数2.3 视在计算负荷(单位为kvA)S30= 2.4 计算电流(单位为A)I=S30 /(3UN),UN为用电设
8、备额定电压,单位为kV3.2 负荷计算在负荷计算时,采取需要系数法对各个车间进行计算,并将照明和动力部分分开计算,照明部分最终和宿舍区照明一起计算。具体步骤以下。1、铸造车间:动力部分:P30=3000.4=90kW; Q30=901.02=91.8kvarS30= 90/0.7=128.57kVA; I30=128.57/(x0.38)=195.34A照明部分:P30=50.8=4kW; Q30=0kvarS30= 4/1=4kVA; I30=4/(30.22)=10.59A2、锻压车间:动力部分:P30=3500.3=105kW; Q30=1051.169=122.76kvarS30=10
9、5/0.65=161.54kVA; I30=161.54/(0.38)=245.43A照明部分:P30=80.7=5.6kW; Q30=0kvarS30= 5.6/1=5.6kVA; I30=5.6/(30.22)=14.69A3、金工车间:动力部分:P30=4000.2=80kW; Q30=801.169=93.54kvarS30=80/0.65=123.7kVA; I30=123.07 /(30.38)=187A照明部分:P30=100.8=8kW; Q30=0kvarS30= 8/1=8kVA; I30=8/(30.22)=20.99A4、工具车间:动力部分:P30=3600.3=108
10、kW; Q30=1081.33=143.64kvarS30=108/0.6=180kVA; I30=180/(30.38)=273.48A照明部分:P30=70.9=6.3kW; Q30=0kvarS30= 6.3/1=6.3kVA; I30=6.3/(30.22)=16.53A5、机修车间:动力部分:P30=1600.2=32kW; Q30=321.169=37.408kvarS30=32/0.65=49.23kVA; I30=49.23 /(30.38)=74.08A照明部分:P30=40.8=3.2kW; Q30=0kvarS30= 3.2/1=3.2kVA; I30=3.2/(30.2
11、2)=8.398A6、电镀车间:动力部分:P30=2500.5=125kW; Q30=1250.75=93.75kvarS30= 125/0.8=156.25kVA; I30=156.25/(30.38)=237.404A照明部分:P30=50.8=4kW; Q30=0kvarS30= 4/1=4kVA; I30=4/(30.22)=10.49A7、热处理车间:动力部分:P30=1500.6=90kW; Q30=900.75=67.5kvarS30=90/0.8=112.5kVA; I30=112.5 /(30.38)=170.91A照明部分:P30=50.8=4kW; Q30=0kvarS3
12、0= 4/1=4kVA; I30=4/(30.22)=10.49A8、锅炉房:动力部分:P30=500.7=35kW; Q30=350.75=26.25kvarS30=35/0.8=43.75kVA; I30=43.75 /(30.38)=66.73A照明部分:P30=10.8=0.8kW; Q30=0kvarS30=0.8/1=0.8kVA; I30=0.8/(30.22)=2.099A9、仓库:动力部分:P30=200.4=8kW; Q30=80.75=6kvarS30=8/0.8=10kVA; I30=3.8 /(30.38)=15.19A照明部分:P30=10.8=0.8kW; Q30
13、=0kvarS30=0.8/1=0.8kVA; I30=0.8/(30.22)=2.099A10、全部车间照明负荷: P30=55KW11、 取全厂同时系数为:Kp= Kq=0.9,则全厂计算负荷为:P30=0.9(1012.5)=912.15 KWP30=0.9855.58=770.64kvarS30=1194.15I30=1194.15/(30.38)=1814.37A 12、 经过计算,得到各车间负荷计算如表2所表示编号名称类别设备容量需要系数costan计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A1铸造车间动力3000.30.71.029091.8128.5714286
14、195.3498064照明50.81040410.49758556小计305-9491.8132.5714286205.84739192锻压车间动力3500.30.651.169105122.745161.5384615245.4395003照明80.7105.605.614.69661978小计358-110.6122.745167.1384615260.13612017金工车间动力4000.20.651.1698093.52123.0769231187.0015241照明100.81080820.99517111小计410-8893.52131.0769231207.99669526工具车
15、间动力3600.30.61.33108143.64180273.4897289照明70.9106.306.316.53369725小计367-114.3143.64186.3290.02342624电镀车间动力2500.50.80.7512593.75156.25237.4042786照明50.81040410.49758556小计255-12993.75160.25247.90186423热处理车间动力1500.60.80.759067.5112.5170.9310806照明50.81040410.49758556小计155-9467.5116.5181.42866619装配车间动力1800
16、.30.71.025455.0877.14285714117.2098838照明60.8104.804.87.小计18658.855.0881.94285714124.502943310机修车间动力1600.20.651.1693237.40849.2307692374.80060962照明40.8103.203.28.小计164-35.237.40852.4307692383.198678078锅炉房动力500.70.80.753526.2543.7566.47319801照明10.8100.800.82.小计51-35.826.2544.5568.572715125仓库动力200.40.8
17、0.75861015.19387383照明10.8100.800.82.小计21-8.8610.817.29339094生活区照明3500.70.90.484245118.58272.2222222413.6110098总计(380V侧)动力2220-727737.693照明402286.5118.58计入Kp=0.9 Kq=0.90.76387339-912.15770.64571194.11151814.3179473.3 无功功率赔偿 无功功率人工赔偿装置:关键有同时赔偿机和并联电抗器两种。因为并联电抗器含有安装简单,运行维护方便、有功损耗小及组装灵活、扩容方便等优点。所以并联电抗器在供
18、电系统中由以上计算可得变压器低压侧视在计算负荷为:S30=1194.1115kVA这时低压侧功率因数为:cos=0.76而依据设计要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。考虑到主变电器无功损耗远大于有功损耗,所以380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9,暂取0.93来计算380V侧所需无功功率赔偿容量:Qc=P30(tan1-tan2)=912.5tan(arccos0.76)-tan(arccos0.93)=419.3 kvar则赔偿后变电所低压侧视在计算负荷为:S30(2) =980.24kVA计算电流I30(2)=980.24/(30.38)=1489.36A变压器功率损耗为: Pr
19、0.015 S30(2)=0.015980.24=14.7KW Qr0.06 S30(2)=0.06980.24= 58.81kvar变电所高压侧计算负荷为:P30(1)=912.11+14.7=926.815KWQ30(1)=(770.64-419.3)+58.81=410.15kvarS30(1)=1013.5kVAI30(1)=1013.5/(310)=58.51A 赔偿后功率因数为:cos=926.815/1013.5=0.914满足(大于0.90)要求。表3 无功功率赔偿后工厂380V侧和10KV侧负荷计算如表所表示项目cos计算负荷P30/KWQ30/kvarS30/KVAI30/
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