工廠供電課程設(shè)計--鍛造廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　鍛造廠供配電系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　1、設(shè)計背景： </b></p><p>　　電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力；電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化；電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以

2、大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，所以工廠企業(yè)供配電的電路設(shè)計要聯(lián)系到各個方面，負荷計算及無功補償，變壓器的型號、容量和數(shù)量的分配；短路的計算、設(shè)備的選擇、線路的分配和設(shè)計等方面進行設(shè)計分析，把最好的供配電設(shè)計應用到現(xiàn)實生產(chǎn)中來，為經(jīng)濟的發(fā)展做出最好的服務。 </p><p>　　工廠供電工作要很好地為工業(yè)生

3、產(chǎn)服務，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：</p><p>　?、?安全  在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設(shè)備事故； </p><p>　?、?可靠  應滿足電能用戶對供電可靠性的要求； </p><p>　?、?優(yōu)質(zhì)  應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求；

4、 </p><p>　?、?經(jīng)濟  供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 </p><p>　　此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。 </p><p><b>　　2、設(shè)計目的：</b>

5、</p><p>　　通過本課程設(shè)計，熟悉電氣系統(tǒng)的相關(guān)知識，并由設(shè)計要求進行相關(guān)計算來掌握供配電系統(tǒng)的內(nèi)部機理，利用此次設(shè)計來提升自己的分析和設(shè)計能力，為今后的設(shè)計工作奠定良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　設(shè)計原理及要求：</b></p><p>　　3.1 廠區(qū)平面布置圖：</p><p><b>

6、　　3.2 負荷：</b></p><p>　　負荷類型及負荷量見上表，負荷電壓等級為380V。除空壓站，煤氣站部分設(shè)備為二級負荷，其余均為三級負荷。</p><p><b>　　3.3 年耗電量：</b></p><p>　　工廠為二班制，全年工廠工作小時數(shù)為4500小時，最大負荷利用小時數(shù)：Tmax=4000小時。年耗電量約為2

7、015萬kW·h（有效生產(chǎn)時間為10個月）。</p><p><b>　　3.4 電源：</b></p><p>　　工廠東北方向6公里處有新建地區(qū)降壓變電所，110/35/10kV，25MVA變壓器一臺作為工廠的主電源，允許用35kV或10kV中的一種電壓，以一回架空線向工廠供電。35kV側(cè)系統(tǒng)的最大三相短路容量為1000MV·A，最小三相短路容

8、量為500MV·A。10kV側(cè)系統(tǒng)的最大三相短路容量為800MV·A，最小三相短路容量為400MV·A。</p><p>　　備用電源：此外，由正北方向其他工廠引入10kV電纜作為備用電源，平時不準投入，只在該工廠主電源發(fā)生故障或檢修時提供照明及部分重要負荷用電，輸送容量不得超過全廠計算負荷的20%。</p><p><b>　　3.5 功率因數(shù)：&

9、lt;/b></p><p>　　要求cos≥0.85。</p><p><b>　　3.6 電價計算：</b></p><p>　　供電部門實行兩部電價制。</p><p>　　3.6.1基本電價：</p><p>　　按變壓器安裝容量每1kV·A，6元/月計費；</p&g

10、t;<p>　　3.6.2電度電價：</p><p>　　供電電壓為35kV時，β=0.5元/（kW·h）；供電電壓為10kV時，β=0.55元（kW·h）。附加投資：線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按1000元/kW計算。</p><p>　　3.7 工廠的自然條件：</p><p>　　本廠所在地區(qū)年最高氣溫為38℃，年平均

11、溫度為23℃，年最低氣溫為-8℃ ，年最熱月最高氣溫為33℃，年最熱月平均氣溫為36℃，年最熱月地下0.8m處平均溫度為35℃ 。當?shù)刂鲗эL向為東北風，年雷暴日數(shù)為20。本廠所在地區(qū)平均海拔高度為500m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。</p><p><b>　　4、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　4.1 總降壓變電站設(shè)計</p><p

12、>　　4.1.1 負荷計算</p><p>　　4.1.2 主結(jié)線設(shè)計：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實現(xiàn)的多個方案，根據(jù)改方案初選主變壓器及高壓開關(guān)等設(shè)備，經(jīng)過概略分析比較，留下2～3個較優(yōu)方案，對較優(yōu)方案進行詳細計算和分析比較，（經(jīng)濟計算分析時，設(shè)備價格、使用綜合投資指標），確定最優(yōu)方案。</p><p>　　4.

13、1.3 短路電流計算：</p><p>　　根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護的需要，確定短路計算點，計算三相短路電流，計算結(jié)果列出匯總表。</p><p>　　4.1.4 主要電氣設(shè)備選擇：</p><p>　　主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導線截面和型號、絕緣子等設(shè)備的選擇及校驗。選用設(shè)備型號、數(shù)量、匯成設(shè)備一覽表。</p><p

14、>　　4.1.5 主要設(shè)備繼電保護設(shè)計：</p><p>　　包括主變壓器、線路等元件的保護方式選擇和整定計算。</p><p>　　4.1.6 配電裝置設(shè)計：</p><p>　　包括配電裝置布置型式的選擇、設(shè)備布置圖。</p><p>　　4.2 車間變電所設(shè)計：</p><p>　　根據(jù)車間負荷情況，選擇車

15、間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。</p><p>　　4.3 廠區(qū)380V配電系統(tǒng)設(shè)計：</p><p>　　根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細計算和分析比較，確定最優(yōu)方案。</p><p><b>　　設(shè)計相關(guān)計算：</b></p><p><b>　　5.1 負荷計算</b&

16、gt;</p><p>　　本設(shè)計各車間計算負荷采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有：</p><p>　　有功計算負荷（kW) </p><p>　　無功計算負荷（kvar）: </p><p>　　視在計算負荷（KVA）：</p><p><b>　　計算電流（A）: </b></p>

17、;<p>　　第一車間、鍛工車間的負荷計算：</p><p><b>　　有功功率：</b></p><p><b>　　無功功率：</b></p><p><b>　　視在功率：</b></p><p>　　查表選擇型號為S9—630/10型、電壓為10/0.4

18、KV、Yyn0聯(lián)接的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：變壓器的負荷率，則變壓器的功率損耗為：</p><p>　　第二車間的負荷計算：</p><p><b>　　有功功率：</b></p><p><b>　　無功功率：</b></p><p><b>　　視在功率：</b></

19、p><p>　　查表選擇型號為S9—1000/10型、電壓為10/0.4KV、Yyn0聯(lián)接的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：變壓器的負荷率，則變壓器的功率損耗為：</p><p>　　第三車間的負荷計算：</p><p><b>　　有功功率：</b></p><p><b>　　無功功率：</b></p

20、><p><b>　　視在功率：</b></p><p>　　查表選擇型號為S9—1000/10型、電壓為10/0.4KV、Yyn0聯(lián)接的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：變壓器的負荷率，則變壓器的功率損耗為：</p><p><b>　　工具、機修車間：</b></p><p><b>　　有功功率：

21、</b></p><p><b>　　無功功率：</b></p><p><b>　　視在功率：</b></p><p>　　查表選擇型號為S9—630/10型、電壓為10/0.4KV、Yyn0聯(lián)接的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：變壓器的負荷率，則變壓器的功率損耗為：</p><p>　　空氣

22、站、煤氣站、鍋爐房的負荷計算：</p><p><b>　　有功功率：</b></p><p><b>　　無功功率：</b></p><p><b>　　視在功率：</b></p><p>　　查表選擇型號為S9—1000/10型、電壓為10/0.4KV、Yyn0聯(lián)接的變壓器

23、，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：變壓器的負荷率，則變壓器的功率損耗為：</p><p><b>　　倉庫負荷計算：</b></p><p><b>　　有功功率：</b></p><p><b>　　無功功率：</b></p><p><b>　　視在功率：</b>&l

24、t;/p><p>　　查表選擇型號為S9—250/10型、電壓為10/0.4KV、Yyn0聯(lián)接的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：變壓器的負荷率，則變壓器的功率損耗為：</p><p>　　將各車間計算負荷的結(jié)果匯總于表2.1</p><p>　　表5.1 工廠各車間計算負荷匯總</p><p>　　5.2總變壓變電所變壓器容量選擇</p>

25、<p>　　由于工廠廠區(qū)范圍不大，高壓配電線路上的功率損耗可忽略不計，因此表5.1所示車間變壓器高壓側(cè)的計算負荷可認為就是總降壓變電所出線上的計算負荷。取,則總降壓變電所低壓母線上的計算負荷為</p><p>　　因為大多數(shù)為三級負荷，只有少數(shù)為二級負荷，故總降壓變電所可裝設(shè)一臺容量為5000KV.A的變壓器?？偨祲鹤冸娝蛪簜?cè)的功率因數(shù)為</p><p>　　滿足工廠供配電的

26、要求，不需要無功功率補償。查表選擇S9—4000/35型、35/10.5KV的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下</p><p>　　變壓器的負荷率為，則變壓器損耗為</p><p>　　變壓器高壓側(cè)計算負荷為</p><p>　　則工廠進線處的功率因數(shù)為</p><p>　　滿足工廠供配電要求。</p><p>　　5.3 總

27、降壓變電所和車間變電所位置選擇</p><p>　　5.3.1 總降壓電所位置選擇 </p><p>　　根據(jù)供電電源的情況，考慮盡量將總降壓變電所設(shè)置在靠近負荷中心且遠離人員集中區(qū)，結(jié)合廠區(qū)供電平面圖，將總降壓變電所設(shè)置在廠區(qū)東北部，如圖2.1所示。</p><p>　　5.3.2 車間變電所位置選擇 </p><p>　　根據(jù)車間

28、負荷情況，本廠擬設(shè)置六個車間變電所，每個車間變電所裝設(shè)一臺變壓器，根據(jù)廠區(qū)平面圖所提供的車間分布情況及車間負荷的情況，結(jié)合其他各項選擇原則，并與工藝、土建等相關(guān)方面協(xié)商確定變電所位置，如下圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1 廠區(qū)供電平面圖</p><p>　　5.4 總降壓變電所電氣主接線設(shè)計</p><p>　　總降變電所的電氣主接線如圖5.2所示。

29、</p><p>　　圖5.2 某鍛造廠總降壓變電所的電氣主接線</p><p>　　5.5 短路電流計算</p><p>　　為了選擇高壓電氣設(shè)備，速寫繼電保護，必須進行短路電流計算。短路電流按系統(tǒng)正常運行方式進行計算。短路電流計算電路及短路點的設(shè)置如圖5.3所示（以一車間為例）</p><p>　　圖5.3 短路電流計算電路及短路點

30、的設(shè)置</p><p>　　因工廠廠區(qū)面積不大，總降壓變電所到各車間的距離不過數(shù)百米，因此總降壓變電所10KV母線（K2點）與廠區(qū)高壓配電線路末端處（K3點）的短路電流差別極小，故只計算主變壓器兩側(cè)K1，K2和車間變壓器低壓側(cè)K4點的短路電流。</p><p>　　根據(jù)計算電路圖作出計算短路電流的等效電路如圖5.4所示。</p><p>　　圖5.4 短路電流的等

31、效電路</p><p>　　5.5.1 求各元件電抗標幺值</p><p>　　設(shè)基準容量=100MVA，基準電壓==1.05，為短路計算電壓，即=37kV,=10.5kV，=0.4kv則</p><p>　　5.5.1.1電力系統(tǒng)</p><p><b>　　當時，</b></p><p>&l

32、t;b>　　當時， </b></p><p>　　5.5.1.2 架空線路WL </p><p>　　5.5.1.3 主變壓器T1</p><p>　　5.5.1.4 車間變壓器</p><p>　　5.5.2 系統(tǒng)最大運行方式下三相短路電流及短路容量計算</p><p>　　5.5.2.1

33、k1點短路 總電抗標幺值為</p><p>　　因此，k1點短路時的三相短路電流及短路容量分別為：</p><p>　　5.5.2.2 k2點短路 總電抗標幺值為</p><p>　　因此，k2點短路時的三相短路電流及短路容量分別為</p><p>　　5.5.2.3 k4點短路 總電抗的標幺值為</p><p>

34、　　因此，K4點短路時的三相短路電流及短路容量分別為</p><p>　　5.5.3 系統(tǒng)最小運行方式下三相短路電流及短路容量計算:</p><p>　　5.5.3.1 k1點短路 總電抗標幺值為</p><p>　　因此，k1點短路時的三相短路電流及短路容量分別為：</p><p>　　5.5.3.2 k2點短路 總電抗標幺值為<

35、;/p><p>　　因此，k2點短路時的三相短路電流及短路容量分別為</p><p>　　5.5.3.3 k4點短路 總電抗的標幺值為</p><p>　　因此，K4點短路時的三相短路電流及短路容量分別為</p><p>　　將計算結(jié)果匯于表5.2。</p><p>　　表5.2 短路電流計算結(jié)果匯總</p>

36、;<p>　　5.6 主要電氣設(shè)備選擇</p><p>　　5.6.1 主變壓器35KV側(cè)設(shè)備</p><p>　　主變壓器35KV側(cè)計算電流，35KV配電裝置采用戶外布置，務設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表5.3</p><p>　　表5.3 35KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)</p><p>　　5.6.2 主變壓器10KV側(cè)設(shè)備</

37、p><p>　　主變壓器10KV側(cè)計算，選用GG-1A-04型高壓開關(guān)柜，各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表5.4。</p><p>　　表5.4 10KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)</p><p>　　5.6.3 10KV饋電線路設(shè)備</p><p>　　以去第一車間的饋電線路為例，由表2.1知，一車間線路和計算負荷為504.34KV.A，其計算電流為，選用GG-

38、1A-03型高壓開關(guān)柜，計算從略。</p><p>　　10KV母線電壓互感器及避雷器選用GG-1A-54型高壓開關(guān)柜，備用電源進線選用GG-1A-18型高壓開關(guān)柜。</p><p>　　5.7 母線及廠區(qū)高壓配電線路選擇</p><p>　　5.7.1主變壓器35KV側(cè)引出線</p><p>　　5.7.1.1 按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面

39、積。</p><p>　　線路最大持續(xù)工作電流為</p><p>　　根據(jù)年最大負荷利用小時Tmax=4000h，查表知，經(jīng)濟電流密度A/mm，則導線的經(jīng)濟截面積為</p><p>　　選LGJ-50型鋼芯鋁絞線。</p><p>　　5.7.1.2 按發(fā)熱條件校驗。</p><p>　　查表知，35KV以上鋼芯鋁絞線

40、最小允許截面積為35，因此LGJ-50滿足機械強度要求。</p><p>　　5.7.1.3 校驗機械強度。 </p><p>　　查表知，35KV以上鋼芯鋁絞線最小允許截面積為35，因此LGJ-50滿足機械強度要求。</p><p>　　5.7.1.4 熱穩(wěn)定度校驗。 </p><p>　　滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面積為</p>

41、;<p>　　實際選用的導線截面積50<83.7，熱穩(wěn)定度不滿足要求，故重選為LGJ-95鋼芯鋁絞線。</p><p>　　5.7.2 10KV匯流母線</p><p>　　5.7.2.1 按發(fā)熱條件選擇截面。</p><p>　　10KV母線的最大持續(xù)工作電流為220A，查表得，時，雙條水平LMY-504型矩形鋁母線的的允許載流量>22

42、0A，故10KV匯流母線選用LMY-504型矩形鋁母線。</p><p>　　5.7.2.2 熱穩(wěn)定度校驗。</p><p>　　滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面積為</p><p>　　實際選用的母線截面積A=2（504）=400>315.4，所以熱穩(wěn)定度滿足要求。</p><p>　　5.7.2.3 動穩(wěn)定校驗。</p>&

43、lt;p>　　取母線檔距L為1.2m，相間中心線距S為0.25 m，因，故K=1.</p><p>　　三相短路沖擊電流在蹭相產(chǎn)生的電動力</p><p>　　母線在作用時的彎曲力矩為</p><p><b>　　母線的截面系數(shù)為</b></p><p>　　故母線在三相短路時所受到的計算應力為</p>

44、<p>　　<2MP。滿足要求。</p><p>　　而硬鋁母線（LMY-50 4）的允許應力為，由此可見該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。</p><p>　　5.7.3 10KV側(cè)引出線</p><p>　　5.7.3.1 按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面積:</p><p>　　線路最大持續(xù)工作電流為:</p>

45、<p>　　根據(jù)年最大負荷利用小時Tmax=4000h，查表知，經(jīng)濟電流密度A/mm，則導線的經(jīng)濟截面積為</p><p>　　選LGM-504型鋼芯鋁絞線。</p><p>　　5.7.3.2 按發(fā)熱條件校驗: </p><p>　　查表知，35KV以上鋼芯鋁絞線最小允許截面積為35，因此LGM-504滿足機械強度要求。</p>

46、<p>　　5.7.3.3 校驗機械強度:</p><p>　　查表10KV以上鋼芯鋁絞線最小允許截面積為16，因此LGM-504滿足機械強度要求。</p><p>　　5.7.3.4 熱穩(wěn)定度校驗: </p><p>　　滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面積為</p><p>　　實際選用的導線截面積50>35.6，熱穩(wěn)定度不滿足

47、要求，故重選為LGM-504鋼芯鋁絞線。</p><p>　　5.7.4 10KV配電線路</p><p>　　由于廠區(qū)面積不大，各車間變電所距離總降壓變電所較近，廠區(qū)高壓配電線路采用電纜線路，直埋敷設(shè)。由于廠區(qū)線路較短，因此按發(fā)熱條件選擇截面，然后進行熱穩(wěn)定度校驗。</p><p>　　以一車間變電所為例，10KV側(cè)計算電流為查表選ZLQ2-316</p

48、><p>　　油浸紙絕緣電力電纜，20時其允許截流量，滿足要求。</p><p>　　因為廠區(qū)高壓配電線路很短，線路始末兩端短路電流相關(guān)不大，故以10KV母線上短路時的短路電流進行校驗:</p><p>　　熱穩(wěn)定不滿足要求，故選擇ZLQ2-335型電力電纜。其它車間的電纜截面選擇過程相似，計算結(jié)果見表5.5。</p><p><b>

49、　　表5.5</b></p><p>　　5.8 繼電保護配置與整定計算</p><p>　　5.8.1 主變壓器保護配置</p><p>　　總降壓變電所主變壓器容量為4000KV.A，根據(jù)規(guī)程要求，應裝設(shè)瓦斯保護、電流速斷保護、過電流保護以及過負荷保護。</p><p>　　5.8.1.1 電流速斷保護 </p>

50、<p>　　保護采用兩相兩繼電器式接線，繼電器為DL—11型，電流互感器變比，保護裝置的動作電流應躲過變壓器二次側(cè)母線的最大三相短路穿越電流，即</p><p><b>　　A</b></p><p>　　靈敏度應按變壓器一次側(cè)的最小兩相短路電流來校驗，即</p><p>　　5.8.1.2 過電流保護</p>&

51、lt;p>　　采用三個電流互感器接成完全星形接線方式，繼電器DL—11型，電流互感器變比，，保護裝置的動作電流應躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流，即</p><p><b>　　A</b></p><p><b>　　A</b></p><p>　　動作時間取1.5S。</p><p>　　靈

52、敏試度應按變壓器二次側(cè)母線的最小兩相短路穿越電流來校驗，即</p><p>　　5.8.1.3 過負荷保護 </p><p>　　用一個DL—11型繼電器構(gòu)成，保護裝置動作電流應躲過變壓器額定電流，即</p><p><b>　　A</b></p><p>　　動作時間取10—15S。</p><

53、p><b>　　分析與結(jié)論：</b></p><p>　　本次課程設(shè)計主要研究電力系統(tǒng)的相關(guān)知識和計算，包括容量的計算，負荷的計算，變壓器臺數(shù)的計算，短路電流的計算，負載阻抗的計算等等，這在上課中只是學到了理論知識，而沒有親自主動進行相關(guān)計算，這次課設(shè)也是給我提供了一個很好地機會，也加強了自己的實踐能力。</p><p><b>　　參 考 文 獻&l