汽车配件厂供配电系统设计资料讲解.doc
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1、届毕业生毕业论文题 目: 汽车配件厂供配电系统设计 目录1 概述12 负荷计算及功率补偿22.1负荷计算原始数据22.2负荷计算的方法 32.3各车间负荷分布及其计算负荷52.4 功率补偿73 主接线方案及变电所设计方案的确定83.1主接线方案的比较83.2总降压变电所变压器选择113.3车间变电所变压器及其类型的选择113.4变电所的平面布置设计124 短路电流计算.134.1 短路电流计算的目及方法134.2在最小运行方式下144.3在最大运行方式下154.4短路电流计算结果175 继电保护的整定与计算185.1总降压变电所的继电保护及整定计算185.2 35kV架空线路继电保护的整定与计
2、算195.3 10kV馈电线路保护的整定与计算205.4其他保护226 电气设备的选择226.1工厂电气设备选择的准则226.2高压电气设的选择236.3 母线的选择257 防雷接地及照明设计267.1 防雷与接地的意义267.2 35kV架空线路进线端的防雷保护267.3 总降压变电所的防雷保护277.4变电所接地装置设计277.5照明配电系统设计28总结28致 谢29参考文献291 概述1.1课题研究背景和意义国民经济的发展已经越来越离不开电力资源的辅助,相对其他能源来讲、传输和储存比较高效、洁净。电能的运用已经广泛深入到人们日常的学习、生产、生活当中。在日常的工厂生产活动当中,厂区的供配
3、电系统在整个工厂中是举足轻重的地位。电能是工厂生产的命脉所在,全厂所有的生产活动以及生产安全与供电系统的正常运行息息相关。随着人们生产活动的日渐增多,工厂对电能的需求也在日益增加,作为评估电能质量的相关指标,例如电能的可靠性、电能的经济状况、电能的质量等指标也随之有待提高。随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起,供配电系统的设计将高效、灵敏。由于电能在工厂的广泛应用,使其产量大大增加,生产成本降低不少,产品质量提高很多,劳动生产率同样也提高了很多,劳动条件改善许多,劳动强度没有以前那样繁重,这些地方方的改善有利于将生产过程自动化,工人们从体力劳动中解放出来。1.2国内外供配电系统研究现状随着改
4、革开放的到来我国电力能源得到了迅猛的发展,在当今时代里我国电力发展已经跻身于世界前列。当今竞争日益激烈的社会当中,一个工厂的生产效率要想提高,没有相应完善的供配电系统是办不到的。电力系统中的电能由厂区总降压变电所降压后经由配电线路分配到不同的车间就构成了工厂的供配电系统,它由以下几部分组成,工厂总降压变电所,低压配电线路。供配电系统是电力系统的电能用户,也是电力系统的重要环节。它由地方变电所、输电线路、总降压变电所、输电线路、车间变电所以及用电设备组成。输电线路分为380/220V低压输电线路和610KV高压输电线。总降压变电所与车间变电所由高压输电线连接起来。低压配电线路将车间变电所的电能送
5、到各低压用电设备。用电设备按用途为可分为动力、工艺、电热、试验和照明等。图1-1是地区降压变电所到工厂供配电的是示意图。1.3本设计的主要研究内容本文所要研究的是某汽车配件厂供配电系统是设计,从老师那里获得原始资料开始着手相关资料的查询以及分析计算,主要完成了以下几个模块:负荷计算及无功补偿、确定变电所的所址和型式、确定变电所的主接线方案、进行短路计算、并选择一次设备、完成变电所防雷保护及接地装置的设计以及完成电气原理图和设计说明书等内容。根据高老师任务书要求本汽车配件厂的工作电源与备用电源均采用等级电压,各自以架空线路引入厂内(因本文所设计的汽车配件厂在郊区工业园内,架空线路即可满足所有要求
6、)。由于供电部门对厂区用电有功率因数方面的要求必须达到0.9以上,所以计算负荷过后,总降压变电所采用并联电容器进行了无功功率补偿。综合各方面因素,总降压变电所一次侧采用内桥型接线二次侧采用单母线分段的接线型形式。通过短电流的计算,进而对供配电系统的继电保护整定与计算,对本场的供配电系统装设了过电流保护、电流速断保护、带时限电流速断保护、距离保护以及接地保护等装置。并根据以上的计算数据与电气设备选型的原则,对本厂电气设备进行了选择。最后对本厂主要的供配电场所进行了防雷与接地的保护,以及对本场照明系统做了简单的介绍。 2 负荷计算及功率补偿2.1负荷计算原始数据(1)负荷的类型本文所设计的汽车配件
7、厂的供配电系统所涉及的负荷,大多是工厂正常生产过程中不可以中断的负荷属于类负荷,若是对类负荷供电中断,将造成产品瑕疵严重的将直接损坏。其他均为类负荷。(2) 负荷的情况本论文所设计的汽车配件厂,该厂每天的工作时间为十小时制,一年当中有十一个月正常生产,最大负荷时生产的小时为3000小时,年耗电量约为2800(3)电源供电情况在本文所设计汽车配件厂的正北方向处建有地区降压变电所处,此地区降压变电所为等级,按照设计任务书所要求的35KV电压等级,选择架空线路的形式向厂区供电,此地区降压变电所110kV进线端母线的最大三相短路容量,最小三相短路容量为。距离工厂有一中小型降压变电所所以备用电源由此引入
8、,该工厂发生检修或故障时一些重要负荷及照明的用电由备用电源提供,备用电源容量大于场内I类负荷容量。本文所设计的供配电系统当中所用电缆距离,架空线路距离为。地区降压变电所与厂区总降压变电所的联接示意图如下图2-1所示。(4)功率因数要求以的电压等级对工厂配供电,则根据有关部门的要求功率因数。(5)厂区所在地的自然条件本厂所在地14.2摄氏度,一年当中最热月份的32.1摄氏度,一年当中最冷的月份-4.6摄氏度,一年当中平均雷暴日是22.6天,雷电多以直击雷为主,西北风是当地经常的风向。该地区高出水平面,且本地区属于平原地带。2.2负荷计算的方法 (1)单个用电设备)主要计算公式有: 有功功率: 无
9、功功率: 视在功率: 计算电流: (2)多组用电设备主要计算公式有: 总的有功计算负荷为: 总的无功计算负荷为 : 总的视在计算负荷为: 总的计算电流为: 式中,为同时系数,为用电设备组的组数,见下表2-3。表2-2 同时系数应用范围车间干线用电设备组合并直合并本厂计算负荷中 ,有功负荷同时系数,无功负荷同时系数对于干线来说直接相加计算,分别取。2.3各车间计算负荷在计算本汽车配件厂总功率前,要首先分析包括 锻工、配料、焊接、机加工、装配、模具等各车间的用电情况,部分车间设备、功率等详细情况如下表2-3:表2-3本厂部分工作设备概况设备名称型号规格功率(KW)台数重型落地镗床TX16-1100
10、1重型落地镗床TX13-1404重型落地镗床TX16-2452旋转工作台HZT-405.52固定工作台24旋转工作台HZT-20.52数控落地镗铣床TK160402车床CD6140A*1m7.513立铣床XW503284外圆磨床M131W7.56摇臂钻床Z3035*1067CO2气体保护焊机NBC-3502320晶闸管弧焊机YD350-KR182直流弧焊机ZX5-500203交流弧焊机BX3-5002315氩弧焊机WSES-315181远红外焊条烘箱ZYH-10031直线切割机G/S/2-40D51等离子切割机LGK8-100F3.51仿型切割机CG-15042数控火焰切割机CNC-40006
11、4半自动切割机CG1-3036卧式带锯床GD40281.52立式带锯床GD6550/24021带锯床GB424024 各车间负荷的计算结果如下表2-4表2-4负荷计算表车间变电所编号车间变电所名称负荷类型设备容量()需要系数功率因数Cos10kv侧计 算 负 荷P30Q30S30I30kw kvar kVA AA1机加工车间 2400 0.8 0.85 1920 1190.42259.08130.43B2锻工车间 17000.30.6 864.5 1149.79 1140.83 83.193配料车间16000.25C4冷加工车间 11000.2 0.5304 429.32 526.05 30.
12、375模具车间 4000.25 0.85D6装配车间 21000.85 0.8 17851338.752231.25128.82E7热处理车间 1300 0.6 0.71382.25 1347.91 1930.67 111.478高压泵房 1500 0.45 0.75F9空压站煤气站 1600 0.7 0.7 11201142.4140092.38厂区其他负荷 500 0.8 0.85 400248470.59共计7775.756846.57同时系数 0.950.97全厂计算负荷7386.966641.179933.4573.512.4 功率补偿根据供电部门对本厂用电的要求,功率因数,由负荷计
13、算表可得出,因此必须对总降压变电所进行无功补偿。按照供电部门的要求功率因数来计算所需的无功功率补偿容量,总降压变电所通过并联电容器的方法进行高压集中补偿。取,因此采用型号为的电容器型,将电容器并联其个数为: 因为高压配电网都是三相的,且电容器并联到单相电路上,因而电容器的取值应当是3的整数倍,个满足要求。 进行无功补偿后,计算负荷(变电所低压侧)为: 变电所变压器的功率损耗为: 变电所高压侧计算负荷为:并联电容器补偿过后,工厂计算负荷新的功率因数:则工厂的功率因数为: 符合当供电电压为时供电部门对功率因数的要求。 3变电所设计方案3.1主接线方案的比较经过对本厂原始资料的分析,本文设计的总降压
14、变电所的主接线方案主要有以下两种。方案一“一次侧选取内桥型接线方式,二次侧总降压变电所选取单母线分段的主接线方式如下图3-1-1所示,适用于级负荷工厂。这种内桥式接线常用在电源线路较长(发生故障和停电检修的几率大)、并且变压器不必频繁转换的总降压变电所。方案二一次侧选取外桥型接线方式、二次侧总降压变电所选取单母线分段的主接线形式,如下图3-1-2,有着较高的供电可靠性同,常用在级负荷的工厂。,外桥型型接线适用于电源线路较短”(熊信银, 发电厂电气部分, 2009) 本文汽车配件厂内的负荷大多是类负荷,负荷的大小比较固定,架空线路较长,主变压器不必频繁变换,而且应留有充足余量供厂区以后的发展需要
15、。因此,本汽车配件厂主变压器的接线形式采用方案一。以架空线路的形式获取备用电源与工作电源,且均采用电压,电气原理接线图如3-1所示。 3.2主变压器选择由于本汽车配件厂供配电系统设计中有大量一级负荷,故采用两台主变压器。在总降压变电所内工作电源侧的主变压器检修或者故障时,备用电源侧的主变压器可以立即投入,确保负荷的正常供电。“单台主变压器运行时其容量必须达到以下两个要求:(1)单台变压器运行时,的60%70%, 即 (2)全部一、二级负荷的需要, 即 ”(唐志平, 供配电技术,2012) 本厂中主每台变压器容量的 因此可以确定单台主变压器容量为8000 。查附录表5,可选择型号为的三相干式变
16、压器。3.3车间变压器综合考虑每个车间负荷的性质,再根据每个车间在厂区内的位置,可以选择外附形式的车间变电所。本厂主要的负荷大都为类负荷,为了确工作期间负荷的不间断供电,每个车间变电所都应装设两台变压器(装配车间例外)具体如下表见3-4。表3-4车间变压器型号变电所名称变电所位置变压器型号及台数A机加工车间1外附2SC(B)10-2500/10B配料车间3外附2SC(B)10-1600/10C模具车间5外附2SC(B)10-630/10D装配车间6外附1SC(B)10-2500/10E热处理车间7外附2SC(B)10-2000/10F空压站煤气站9内附2SC(B)10-1600/103.4变电
17、所的平面布置设计本文所设计的汽车配件厂属于大中型负荷工厂,厂区总降压变电所设备比较大,因此选用两层楼房作为总降压较好的通风散热效果,两台主变压器装设在上下两层之间,进线端装设在二楼,利于进线配电开关柜装设楼房的一层,利于出线,且电缆由电缆槽出线,如图3-5;所有车间变电所均设置在各车间的外侧如图3-6。4短路电流计算4.1 短路电流计算的目及方法计算短路电流可以确保保护装置的整定计算的正确性以及可以更好地对。对工厂供配电系统而言,无限大容量电源来看待,而且系统出现的短路情况,将阻抗串或者并联就可将电路简化,换算出等效阻抗,就可算出。由于厂区内的配电线路相对于进线端配电线路的长度来说较小,因此厂
18、区内线路上的短路电流相差不大,故可以只计算厂区内总降压变电所中主变压器进线端和出线端两点的短路电流。本厂供配电系统的短路计算用标幺值法计算,短路电流的计算电路以及其等效电路如图4-1、4-2所示。 4.2在最小运行方式下简化短路电流计算电路的等值电路如图所示,各短路计算点在图上标出,并标出各元件的电抗标幺值和序号。 1、确定基准值取=1000MVA,而 2、计算各电抗的标幺值1)电力系统() = 1000/1000=12)架空线路(XO = 0.355/km) = =0.35551000/=1.3 3)电力变压器( = 9) = = 91000/(10010) =94) 地区降压变电所三绕组中
19、的=10.51000/(10031.5) =3.33、 求短路等效电路中点短路数据1)总电抗标幺值)= = 1+1.33.3=5.62) = /= 15.6/5.6 =2.79kA3)其他三相短路电流 = = = 2.79KAish(3) = 2.552.79KA = 7.11KA(冲击电流最大瞬时值)Ish(3) = 1.512.79KA = 4.21KA(冲击电流有效值)4)三相短路容量 = / =1000MVA/5.6=178.57MVA4、 求短路等效电路中点短路数据1)总电抗标幺值 = =1+1.3+9+3.3=14.62) = /= 55/14.6 =3.77kA3)其他三相短路电
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