工厂供配电关键技术专业课程设计.doc
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1、山西工程技术学院信息工程与自动化系工业供配电技术课程设计报告 题目名称:合肥 机械厂降压变电所设计 姓 名: 郭晨宇 学 号: 班 级: 电气自动化1班 指引教师: 刘辉 成 绩: 课程设计任务书学生姓名郭晨宇专业电气自动化技术指引教师姓名刘辉类别学号班级1班职称讲师本校一、设计题目 合肥械厂降压变电所设计二、课程设计原始数据资料 工厂总平面图 合肥机械厂总平面图 供电电源状况按照工厂与本地供电部门签定供用电合同规定,本厂可由附近一条10kV公用电源干线获得工作电源。该干线走向参看工厂总平面图。该干线导线牌号为LGJ-120,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
2、所装设高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定期限过电流保护和电流速断保护,定期限过电流保护动作时间为1.7s。为满足贯彻二级负荷规定,可采用高压联系线由邻近单位获得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系架空线路总长度为80km,电缆线路总长度为25km。 工厂负荷状况本厂多数车间为两班制,年最大运用负荷小时为4600h,日最大负荷持续时间为6h,该厂除锻造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,别的均属三级负荷。低压动力设备均为三相,额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相,额定电压为220V。本厂负荷记录资料如下表所示。工厂负荷记录资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系
3、数功率因数1锻造车间动力3000.30.70照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.07金工车间动力4000.20.65照明100.81.06工具车间动力3600.30.60照明70.91.04电镀车间动力2500.50.80照明50.81.03热解决车间动力1500.60.80照明50.81.09装配车间动力1800.30.70照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.08锅炉房动力500.70.80照明10.81.05仓库动力200.40.80照明10.81.0生活区照明3500.70.90 气象资料本厂所在地区年最高气温为38,年平
4、均气温为23,年最低气温为-8,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0.8m处平均温度为25。本地主导风向为东北风,年雷暴日数为20。 地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m,地层以黄土为主,地下水位为2m电费制度本厂与本地供电部门达到合同,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA,动力电费为0.20元/kWh,照明电费为0.50元/kWh。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.90。此外,电力顾客需按新装变压器容量计算,一次性地向供电部门交纳供电贴费:610kV为800元/kVA。三、设计任务: 负
5、荷计算和无功功率补偿 总降压变电所所址和型式 总降压变电所主结线方案(规定从两个比较合理方案中优选),总降压变电所要结合主结线方案拟定,拟定主变压器型式、容量和数量 短路电流计算,并选取变电所一次设备 选取工厂电源进线及工厂高压配电线路 选取电源进线二次回路方案及整定继电保护 总降压变电所防雷保护和接地装置设计四、设计报告: 1、格式规定 页面:A4,上下左右页边距2.0厘米。 题目:小二黑体加粗;大标题:三号黑体加粗;小标题:小四黑体加粗;正文:五号宋体。 页码:底部居中。 2、报告内容:设计目的设计任务设计过程与内容结论与心得五、进度安排第十七周周一.6.12下达课程设计任务书: 明确课程
6、设计详细规定和应完毕设计任务,学生对课程设计所需各个环节有个总体把握。收集、整顿和研究资料:针对题目自身涉及内容,通过书籍、文献、网络等手段查阅有关资料。在学习借鉴类似课题研究成果同步,提出自己设计思路和办法。周二. 6.13负荷计算和无功功率补偿。运用需要系数法进行负荷计算,经无功功率补偿后功率因数不得低于0.90。周三. 6.14短路电流计算。合理选取短路点,欧姆法计算各短路点参数并绘制成格。周四. 6.15总降压变电所所址和型式、主变压器选取以及总降压变电所主结线方案。满足安全、可靠、优质、经济规定。周五. 6.16总降压变电所一次设备、工厂电源进线及工厂高压配电线路选取与校验。必要按照
7、变电所一次设备及进出线选取与校验相应条件与项目进行此项工作,以保证运营安全可靠。第十八周周一. 6.19周二. 6.20 电源进线二次回路方案、继电保护、防雷保护和接地装置。周三.6.21 电源进线二次回路应包括高压断路器操动机构控制与信号回路、变电所电能计量回路、变电所测量与绝缘监察回路。周四.6.22 继电保护装置设计:应满足对可靠性、选取性、敏捷性、速动性规定,防雷保护应具备直击雷和雷电入侵波防护功能,接地装置设计应经济合理。周五.6. 23课程设计报告撰写。六、参照资料1 刘介才编.工厂供电课程设计指引M.北京:机械工业出版社,. 221692 王荣潘编.工厂供电设计与实验M.天津:天
8、津大学出版社,1989.241483 成兵.220kV变电站站用电设计与应用J. 安徽电力, ,(01)4 laofan7835. 35KV变电站继电保护设计EB/OL. ,,12,17 5 l732613. 35KV变电所设计EB/OL.,,06,19签 字 栏设计工作起止日期: 6月12日至6月23日教师审核指引教师(签字)日期 年 月 日山西工程技术学院信息工程与自动化系合肥机械厂降压变电所设计一、设计目的:本设计是电气类课程重要实践教学环节。通过设计,巩固工厂供配电理论知识,理解实际工程中供电设计办法、内容、环节。达到运用原始资料、设计任务书及所学理论知识进行供电设计,提高应用规范、手
9、册和绘制图纸能力。二、设计任务:由指引教师下达课程设计任务书内容完毕如下任务: 负荷计算和无功功率补偿 总降压变电所所址和型式 总降压变电所主结线方案(规定从两个比较合理方案中优选),总降压变电所要结合主结线方案拟定,拟定主变压器型式、容量和数量 短路电流计算,并选取变电所一次设备 选取工厂电源进线及工厂高压配电线路 选取电源进线二次回路方案及整定继电保护 总降压变电所防雷保护和接地装置设计三、设计过程与内容:(一)负荷计算和无功功率补偿1、车间用电设备组和工厂计算负荷拟定由于本设计需要选取设备,应当采用比较详细计算办法,这里选取逐级计算法。逐级计算办法是指依照顾客供配电系统图,从用电设备开始
10、,朝电源方向逐级计算,最后求出顾客总计算负荷办法。容量大小是拟定供电系统,选取变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程根据,也是整定继电器保护重要根据。负荷登记表中数据已给出,根据这些数据,计算出,填入相应表中。1)依照表提供参数值,计算并填入表2-1中。计算公式如下: 2)对于成组低压顾客高压计算负荷,还应计入变压器和高压线路功率损耗。各厂房和生活区负荷计算如表1-1所示。表1-1 汾洲机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量需要系数costan计算负荷P30/KwQ30/KwS30/KVAI30/A1锻造 车间动力3000.30.701.029091.8-照明60.81.004.80-小计30
11、6-94.891.8132201 2锻压车间动力3500.30.651.17105123-照明80.71.005.60-小计358-110.61231652516热解决车间动力1500.60.80.759067.5-照明50.81.0040-小计1559467.51161765电镀 车间动力2500.50.80.7512593.8-照明50.81.0040-小计255-12993.816024410仓库动力200.40.80.7586-照明10.81.000.80-小计218.8610.716.2编号名称类别设备容量需要系数costan计算负荷P30/KwQ30/KwS30/KVAI30/A4
12、工具 车间动力360108144-照明70.91.006.30-小计367-144.31441842803金工 车间动力4000.20.651.178093.6-照明100.81.0080-小计4108893.61281949锅炉房动力500.70.80.753526.3-照明10.81.000.80-小计51-35.826.344.4677装配 车间动力1800.30.71.025455.1-照明60.81.004.80-小计18658.855.180.61228机修 车间动力1600.20.651.173237.4-照明40.81.003.20-小计16435.237.451.47811生
13、活区照明3500.70.90.4824517.6272413总计(380V侧)动力22201015.3856.1-照明403计入Kp=0.8 Kq=0.850.75812.2727.6109016562、无功功率补偿 而按照国内原电力工业部规定100kvA供电顾客,功率因素为0.9以上。由表2-1可知该厂380侧最大负荷是功率因数只有0.75,规定该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.94。考虑到主变电器无功损耗远不不大于有功损耗,因而380V侧最大负荷时功率因数应稍不不大于0.94,暂取0.96来计算380V侧所需无功功率补偿容量:Qc=P30(tan1-tan2)=812.2ta
14、n(arccos0.75)-tan(arccos0.96)=479 kvar 选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)5台相组合,总共容量84kvar6=504kvar。因而无功功率补偿后工厂380V侧和10KV侧负荷计算如表1-2所示。PGJ1型低压无功功率自动补偿屏接线方案因没有选出变压器,因此低损耗变压器功率损耗可按下列估算法: 表1-2 无功功率补偿后工厂计算负荷项目cos计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380V侧无功补偿容量-50
15、4380V侧补偿后负荷0.964812.2223684241280主变压器功率损耗0015S30=12.640.06S30=5110KV侧负荷总计0.949824.8274.686957.7(二)变电所位置和型式选取 负荷中心拟定在工厂平面图下面和左侧,任作始终角坐标x轴和y轴,测出各车间和生活区负荷中心点坐标位置,例如:、。而工厂负荷中心设在,=按负荷功率矩法拟定负荷中心 (2-1) (2-2)变电所位置应尽量接近工厂负荷中心。工厂负荷中心按功率矩法来拟定,由与计算公式得: 5.4 5.0计算:x=5.4,y=5.0(注:选取坐标原点是以平面图左下角)由计算成果可知,工厂负荷中心在2,3,5
16、,6号车间之间。考虑到以便进出线,周边环境及交通状况,决定在5号车间西侧仅靠车间修建工厂变电所,其形式为附设式。如图2-1(注:图中距离在留10裕量)所示。(三)车间变电所主变压器台数、容量与类型与主接线方案1、主变压器台数和容量选取 依照工厂负荷性质和电源状况,工厂变电所主变压器可有下列两种方案:1)装设一台主变压器 型号采用S9,而容量依照式,选,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷备用电源,由与邻近单位相联高压联系线来承担。2)装设两台主变压器 型号亦采用S9,二每台容量按式,即且 因而选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷备用电源亦与邻近单
17、位相联高压联系线来承担。2、拟定车间变电所主变压器型式在普通正常环境变电所,可选用油浸式变压器,且应优先选用如S9系列或S11系列。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全场合,应选取S9-M、S11-M.R等密闭式变压器或防腐型变压器;对于高层建筑内变电所宜选用SC9等系列环氧树脂浇柱式干式变压器和SF6充气型变压器,对消防规定较高场合,宜采用干式电力变压器(SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等);对于多雷区及土壤电阻率较高山区,宜选用放电类型变压器,如SZ等型变压器,其二次绕组采用曲折线(Z形)联结。由于二次绕组三个相均提成两半,并且错相联接。在雷电过电压波入侵时,其二次侧同一铁心柱上两
18、半绕组两某些感应电动势正好抵消,因而不会在变压器低压侧配电线路上感应出危险过电压,从而有助于防雷;对电网电压波动较大,为改进电能质量应采用有载调压电力变压器(SZ7、SFSZ、SGZ3等)。本设计选取S9系列三相油浸自冷电力变压器。3、变电所主接线方案设计变电所主结线方案选取 按上面考虑两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案: (1)装设一台主变压器主接线方案 如图所示(见图3-1) (2)装设两台主变压器主接线方案 如图所示(见图3-2) 图3-1:装设一台主变变电所主接线方案(附高压柜列图)Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-6
19、3010/0.4kV联系线(备用电源)GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联系(备用)高压柜列-96图3-2:装设两台主变变电所主接线方案(附高压柜列图)(3)两种主接线方案计算经济比较 如表3-3表3-3 两种主接线方案比较 技术指标供电安全性满足规定满足规定供电可靠性基本满足规定满足规定比较项目装设一台主变方案(图4-1)装设两台主变方案(图4-2)灵活以便性只一台主变,灵活性稍差
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