工厂供配电系统设计.docx

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1、工厂供配电系统设计XX大学本科毕业设计 摘 要 工厂供配电系统的设计其实就是为电力系统的发展提出实施方案，主要根据电力部门提供的资料和向电力部门索取得到的资料来为用户供配电系统制定出具体的方案。工厂的供配电系统就是将电力系统的电能分配并供应到工厂的各个车间及厂房中去，由工厂降压变电所，车间变电所，高低压配电线路及用电设备所组成。工厂总降压变电所和配电系统的设计基本内容主要有：电力系统负荷计算和功率补偿、短路电流计算、变配电所主接线的选择、主变压器的选择、高低压侧一次设备的选择和校验、进出线规格型号的选择和校验、防雷接地装置设计等等。 本设计设计依据的负荷资料和电源资料均为参照实际合理假定出来的

2、，根据这些资料按照安全可靠、优质经济的原则设计出本厂的变电所主接线电路系统图并绘制出来。 关键词：供配电系统；电能；变电所；主接线 I XX大学本科毕业设计 Abstract Factory supply and distribution system is actually designed for the development of power systems proposed the implementation of programs, mainly based on the information obtained from the power sector and power s

3、ector to get information for the user to develop a distribution system for specific programs. Factory supply and distribution system that will power the power distribution system and supplied to the plants various workshops and factories go, step-down substation from the factory, workshop substation

4、, high and low voltage distribution lines and electrical equipment components. Design elements of the plant total step-down substation and distribution systems are: power system load calculation and power compensation, short-circuit current calculation, substation main connection options, select the

5、 main transformers, high and low voltage side of the primary equipment selection and validation, inlet and outlet specification model selection and validation, lightning protection and grounding equipment design and so on. Load data and power supply data are based on the design of the design refer t

6、o the actual reasonable to assume that out, based on this information in accordance with the safe, reliable, high-quality economic principles to design main wiring circuit system diagram and draw it out for the substation. Key words：supply and distribution system energy substation main Connection II

7、 XX大学本科毕业设计 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第1章 绪论 . 1 1.1工厂供电的意义 . 1 1.2设计的主要内容 . 1 第2章 负荷计算和无功功率补偿 . 2 2.1电力负荷的分级及对供电的要求 . 2 2.1.1电力负荷的概念 . 2 2.1.2电力负荷的分级及要求 . 2 2.2用户负荷计算 . 2 2.2.1负荷计算的目的和内容 . 2 2.2.2负荷计算的方法 . 2 2.3无功功率补偿 . 4 2.4 本章小结 . 6 第3章 变配电所的位置选址和类型的选择 . 7 3.1变配电所的任务和类型 . 7 3.2变配电所的所址选择 . 7 3.2.1

8、变配电所所址选择一般原则 . 7 3.2.2变配电所所址的确定 . 7 3.3本章小结 . 7 第4章 主变压器和主接线方案的选择 . 8 4.1主变压器的选择 . 8 4.2主接线方案的选择 . 9 4.3本章小结 . 10 第5章 短路电流的计算 . 11 5.1计算短路电流的目的 . 11 5.2三相短路电流的计算 . 11 5.2.1绘制计算电路图 . 11 5.2.2确定基准值 . 11 5.2.3各元件电抗标幺值的计算及等效电路图的绘制 . 12 5.2.4点的短路计算 . 12 5.2.5 (k-2)点的短路计算 . 13 5.3本章小结 . 14 第6章 电气设备的选择 . 1

9、5 6.1高压侧一次设备及其选择 . 15 6.1.1一次设备的介绍 . 15 6.1.2一次设备的选择校验 . 17 6.2低压侧一次设备及其选择 . 19 6.2.1一次设备的介绍 . 19 6.2.2一次设备的选择校验 . 20 6.3高低压母线 . 20 6.4本章小结 . 20 III XX大学本科毕业设计 第7章 导线和电缆的选择 . 21 7.1导线和电缆选择和校验相关条件 . 21 7.1.1发热条件校验 . 21 7.1.2电压损耗校验 . 21 7.1.3机械强度校验 . 22 7.2高压侧进线和引进电缆 . 22 7.3高压联络线 . 22 7.4低压侧出线 . 23 7

10、.5本章小结 . 24 第8章 防雷和接地 . 25 8.1防雷设备 . 25 8.2接地装置 . 25 8.3本章小结 . 26 结 论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 附录1 高压电气设备校验项目及条件 . 30 附录2 低压电气设备校验项目及条件 . 30 附录3 LMY型硬铝母线常用尺寸表 . 30 附录4 有关电气图的国家标准 . 30 附录5 工厂10kV降压总变电所主接线电路图 . 31 附录6 工厂10kV一次设备接线装置图 . 31 附录6 工厂10kV一次设备接线装置图 . 32 附录7 工厂0.4kV一次设备接线装置图 . 33 IV XX大学本科毕业设计

11、 第1章 绪论 1.1工厂供电的意义 电能在现代的工业的生产中占有主要地位，它既是可以由其他形式的能量转化过来，也极其容易转化成其他形式的能量为我们所用，而且因为它输送和分配显得简单又经济，并且方便控制、调节和测量，这便在实现生产过程自动化中形成了极大的优势，从而进一步提高了工业生产力，降低人力和时间成本，又由于现代社会的信息技术和很多高新技术都是建立在电能基础之上，使得电能在现代的工业生产中成了必不可少的部分1。 据有关资料所知，电能在工厂里的成本所占比重往往是百分之五左右，但是我们所说的电能的重要性并不在于它成本低，而在于它给工业生产所带来的利益。当工业生产实现电气化后，劳动力需求降低则人

12、力成本降低，工人工作条件改善，效率提高，产量也因此得到提高，产品质量得到改善，工业生产得到的利润进而提高。但是一旦突然中断工厂的供电，那就会给工厂带来极大的损失。譬如一些对供电要求高的工厂突然被停电，不仅仅会损坏用电设备或者是报废产品，还更有可能造成人员伤害，若是出现在涉及到军事工业生产之类的工厂，不仅仅给国家带来经济损失，还会带来政治上的损失。 1.2设计的主要内容 在做工厂供配电系统设计前，需要从电力部门处得到工厂的原始资料，类似于工厂供电区域平面图，供电区域各个厂房或车间的用电负荷情况，供电区域的气象及地质资料等等。当然，整个设计还需要达到四个基本的要求：安全、可靠、优质、经济。安全则是

13、指在供应及分配电能的时候，不应该出现人身和设备的事故的情况；可靠则是说可以给用户连续供电；优质指的是电压和频率的质量不出现问题；经济指的是在设备和人力的投资上耗资要低，节约电能并且能够达到减少有色金属消耗量的目的2。 在此次工厂供配电系统设计中，根据本厂已确定可取得电源10KV和用电负荷的情况按照安全可靠、优质经济的要求，通过计算用电负荷情况确定功率补偿，确定变电所在工厂里的位置和它的型式、主变压器的数量及规格型号，为变电所选择主接线方案，根据短路的电流计算结果来选择并且校验用电设备和进出线，除此之外，我们还需要适当地选择防雷和接地的装置。 1 XX大学本科毕业设计 第2章 负荷计算和无功功率

14、补偿 2.1电力负荷的分级及对供电的要求 2.1.1电力负荷的概念 可以从两个情况来理解电力负荷：一指耗用电能的用电用户或用电设备，如动力负荷或照明负荷；二指耗用电能的用电用户或用电设备用电时产生的电流大小或者是电功率，如重负荷或空负荷。 2.1.2电力负荷的分级及要求 根据要求，为了达到供电的可靠性和防止中断供电对工厂造成的影响和损失，可以将电力负荷一共分为三级。在本次工厂供配电系统设计中，可以要求由两路独立电源对工厂供电，主变压器也应该有两台，对是否在同一个变电所没有具体要求。当其中一个回路或者是其中一台变压器出现故障时，也就是说工作电源失去时，由操作人员手动投入备用电源，避免在政治、经济

15、上造成较大的损失。 2.2用户负荷计算 2.2.1负荷计算的目的和内容 供电系统如果想要在正常运行中达到可靠性这个要求的话，那么正确选择系统中所有的元件是必须的，而元件的选择除了需要满足工作电压和频率的要求，还需要满足的就是负荷电流的要求，所以对系统中各环节的负荷进行计算就成了很关键的一环3。在此次设设计中，我们需要做的就是根据得到的工厂负荷统计资料来计算出有功计算负荷p30、无功计算负荷Q30，视在计算负荷S30和计算电流I30这四个计算负荷4。为了实现供电系统的安全以及经济实用的理念，在设计中就必须正确地进行负荷计算。 2.2.2负荷计算的方法 在工程中用到的负荷计算的方法主要有两种，因为

16、此次用电设备组的数量相对较多，而各组设备容量相差也不是特别大，所以为了方便计算，此次设计中采用需要系数法进行负荷计算。 2.2.2.1单组用电设备 有功计算负荷： P30=KdPe 无功计算负荷： Q30=P30tanj 视在计算负荷： 2 XX大学本科毕业设计 S30=P30 cosj计算电流： I30=2.2.2.2多组用电设备 有功计算负荷： S303UN P30=KpP30 KP在此次设计中取值为0.85。 无功计算负荷： Q30=KqQ30 Kq在此次设计中取值为0.9。 视在计算负荷： 22S30=P30+Q30 此次设计中，因除生活区外，每个车间各有动力和照明两组用电设备，则每个

17、车间的视在计算负荷用多组用电设备的计算公式进行计算。 计算电流： I30=S303UN根据以上几个公式，进行负荷计算得出各车间的计算负荷如表2-1所示。 表2-1 工厂各车间计算负荷资料表 序 号 车间名称 类别 动力 1 铸造车间 照明 小计 动力 2 锻压车间 照明 小计 动力 3 4 Pe/kW 380.5 8.7 389.2 367.8 8.6 376.4 371.3 8.5 379.8 350.3 Kd cosj 0.70 1.0 0.65 1.0 0.65 1.0 0.65 3 tanj 1.02 0 1.17 0 1.17 0 1.17 P30/kW Q30/kvar S30/k

18、VA I30/A 338.75 264.94 268.18 0.4 0.9 0.3 0.8 0.3 0.9 0.3 152.20 7.83 160.03 110.34 6.88 117.22 111.39 7.65 119.04 105.09 155.24 0 155.24 129.10 0 129.10 130.33 0 130.33 122.96 222.96 174.38 176.51 金工车间 工具车间 照明 小计 动力 XX大学本科毕业设计 照明 小计 动力 5 电镀车间 照明 小计 热处理车间 动力 照明 小计 动力 7 装配车间 照明 小计 动力 8 机修车间 照明 小计 动力

19、9 锅炉房 照明 小计 动力 10 仓 库 生活区 总计 照明 小计 照明 动力 照明 7.8 358.1 272.3 8.1 280.4 138.7 6.7 145.4 103.8 8.2 112 153.3 3.0 156.3 73.9 1.6 75.5 20.7 1.7 22.4 380.2 2232.6 443.1 0.8 0.5 0.8 0.4 0.7 0.3 0.8 0.3 0.7 0.6 0.8 0.3 0.8 0.8 1.0 0.75 1.0 0.70 1.0 0.65 1.0 0.65 1.0 0.70 1.0 0.85 1.0 1.0 0.79 0 0.88 0 1.02

20、0 1.17 0 1.17 0 1.02 0 0.62 0 0 6.24 111.33 136.15 6.48 142.63 55.48 4.69 60.17 31.14 6.56 37.7 45.99 2.10 48.09 44.34 1.28 45.62 6.21 1.36 7.57 304.16 1153.56 980.53 0 122.96 119.81 0 119.81 56.59 0 56.96 36.43 0 36.43 53.81 0 53.81 45.23 0 45.23 3.85 0 3.85 0 853.35 768.02 165.87 186.27 82.85 52.4

21、3 72.17 64.24 8.49 304.16 1245.51 252.01 283.01 125.88 79.66 109.65 97.60 12.90 462.12 1892.36 6 Kp=0.85,Kq=0.9 2.3无功功率补偿 无功功率指电源能量在三相之间流动，往复交换于负荷和电源之间，在实际中的电力负荷还会存在电阻负载，而且也没有纯电感和纯电容的说法。这样就会使得负载电压和电流相量两者之间存在一定相位差，这个相位角余弦cosj叫做功率因数5。 图2-1 功率因数提高时各功率变化情况 4 XX大学本科毕业设计 由图2-1可看出，当我们保持有功功率不变的时候，当相位角变小的时候，

22、功率因数即相位角余弦cosj变大，它的视在功率S30变小，无功功率Q30也跟着变小，负荷电流I30也会因为S30的变小而变小，相对应地，电能和电压的损耗也跟着降低了，因此我们可以把功率因数当做一个用来衡量我们所设计的供配电系统的经济性的重要指标6。在此次设计计中的要求cosj不小于0.9。 从表2-1中得出的数据可以知道，380V侧的功率因数cosj=0.79，为了使10kV侧的功率因数能够达到0.9，这就需要我们想办法提高功率因数。在此次设计中，采用人工补偿无功功率的方法来对整个系统进行无功补偿。 则在此选择进行装用无功功率补偿装置的容量为 QC=Q30-Q30=P30(tanj-tanj）

23、因为高低压侧之间的主变压器的损耗无功更甚于有功，则设380V低压侧的最大负荷时的功率因数应该比0.9大，那么在此设它的值为0.92。 代入式得： QC=P30(tanj-tanj）=980.53tan(arccos0.79)-tan(arccos0.92)kvar=343.18 图2-2 PGJ1补偿屏方案 无功补偿设备选择PGJ1低压自动补偿屏，如图2-2所示，并联电容器选择BW-0.4-14-3，主屏选用方案2#，辅屏选用方案4#。计算可得，每屏为112kvar，则方案2#用一台，方案4#用3台，总容量为1124=448kvar。 5 XX大学本科毕业设计 表2-2 负荷计算表 计算负荷

24、项目 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后负荷 主变压器功率损耗 10kV侧负荷总计 cosj 0.79 P30/kW980.53 Q30/kvar 768.02 -448 320.02 61.89 381.91 S30/kVA 1245.51 I30/A 1892.36 0.95 980.53 15.47 996 1031.43 1567.10 0.93 1066.71 61.59 由表2-2可知，补偿后低压侧视在计算负荷由1245.51减少为1031.43，变压器依旧选用容量为1250kvar的变压器。 变压器的功率损耗为： DPT0.015S30.43=15.47 (2)=0.0151031 DQT0.06S30.43=61.89 (2)=0.061031无功补偿后， cosj=0.930.9，满足设计要求。 2.4 本章小结 本章节主要是通过计算负荷来设定补偿容量的值，