南阳防爆厂降压变电所的电气设计.docx

南阳防爆厂降压变电所的电气设计.docx

《南阳防爆厂降压变电所的电气设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南阳防爆厂降压变电所的电气设计.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

南阳防爆厂降压变电所的电气设计

华侨大学

课程：

工厂供电课程设计

任务：

南阳防爆厂降压变电所的电气设计

专业：

电气工程及其自动化班别：

10电气1班

学生：

时间：

2013年05月

绪论

本课程设计检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定。

电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占比例一般很小（除电化工业）。

电能在工业生产中的重要性，并不在于在产品成本或投资总额所占比重多少，而在于工业生产实现电气化后可以大大增加产量，减轻工人劳动强度，降低生产成本，提高产品质量，提高劳动生产率，改善工作条件，有利于实现生产过程自动化。

另一方面，如果工厂电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重后果。

因此做好工厂供电工作对发展工业生、实现工业现代化都具有极其重要的意义，对于节约能源、支援国家经济建设同样也具有重大意义。

本设计为工厂变电所设计，对在工厂变电所设计中的若干问题如负荷计算，三相短路分析，短路电流计算，高低压设备的选择与校验，防雷与接地，变电所的过电压保护，计量无功补偿等几方面的设计进行了阐述。

工厂供电工作要很好为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，同时做好节能工作，要从以下基本要求做起:

（1）安全在电能的供应、分配和利用过程中，不应发生人生事故及设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

（4）经济供电系统投资要尽量少，运行费要低，尽可能节约电能和减少有色金属消耗。

此外，在供电工作中，要合理处理局部和全局、当前和长远等关系，要做到局部与全局协调，顾全大局，适应可持续发展要求。

第一章设计任务

第二章负荷计算和无功功率补偿

第三章变电所位置与型式的选择

第四章变电所主变压器及主接线方案的选择

第五章短路电流的计算

第六章变电所一次设备的选择校验

第七章变压所进出线与邻近单位联络线的选择

第八章变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定

第九章降压变电所防雷与接地装置的设计

第十章机械厂变电所主接线电气原理图

第十一章课程设计总结心得体会

参考文献

（一）设计题目

南阳防爆厂降压变电所的电气设计

（二）设计要求

要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定一次回路方案，最后定出设计说明书。

（三）设计依据

1．工厂总平面图，如图

（1）所示。

2．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4000h，日最大负荷持续时间为10h。

该厂除铸造车间、锻压车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。

低压动力设备均为三相，额定电压为380V。

照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。

本厂的负荷统计资料如表

（1）所示。

3．供电电源情况：

按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定，本厂可由附近一条35kV的公用电源干线取得工作电源。

该干线的走向参看工厂总平面图。

该干线的导线牌号为LGJ—120导线为等边三角形排列，线距为1m；干线首端（即电力系统的馈电变电电站）距离本厂约20km，该干线首端所装高压断路器300MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。

为满足工厂二级负荷的要求，可采用联络线由邻近的单位取得备用电源。

已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度达100km，电缆线路总长度达80km。

4.气象资料本厂所在地区的年最高气温为37  ℃，年平均气温为24℃，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0.8处平均温度为25℃。

当地主导风向为东北风，年雷暴是数为20。

5.工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92。

主要参考资料

1刘介才主编供配电技术北京：

机械工业出版社

2张华主编电类专业毕业设计指导北京：

机械工业出版社

3王荣藩编著工厂供电设计与指导天津：

天津大学出版社

工厂负荷统计资料表

（1）

厂房编号

用电单位名称

负荷性质

设备容量kW

需要系数

功率因数

1

铸造车间

动力

300

0.4

0.7

照明

6

0.7

1.0

2

锻压车间

动力

500

0.3

0.65

照明

8

0.7

1.0

3

金工车间

动力

500

0.3

0.65

照明

9

0.7

1.0

4

工具车间

动力

300

0.3

0.6

照明

7

0.7

1.0

5

电镀车间

动力

300

0.6

0.8

照明

7

0.7

1.0

6

热处理车间

动力

200

0.6

0.8

照明

8

0.7

1.0

7

装配车间

动力

100

0.4

0.7

照明

7

0.7

1.0

8

焊接车间

动力

200

0.3

0.65

照明

4

0.7

1.0

9

锅炉房

动力

80

0.6

0.65

照明

2

0.7

1.0

生活区

照明

200

0.7

1.0

第二章负荷计算和无功功率补偿

2.1负荷计算

2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式

a）有功计算负荷（单位为KW）

=，为系数

b）无功计算负荷（单位为kvar）

=tan

c）视在计算负荷（单位为kvA）

=

d）计算电流（单位为A）

=,为用电设备的额定电压（单位为KV）

2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式

a）有功计算负荷（单位为KW）=

式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95

b）无功计算负荷（单位为kvar）

=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97

c）视在计算负荷（单位为kvA）=

d）计算电流（单位为A）=

经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）

表2.1各厂房和生活区的负荷计算表

编号

名称

类别

设备容量/kW

需要系数

cos

tan

计算负荷

/kW

/kvar

/kVA

/A

1

铸造

车间

动力

300

0．4

0．7

1.02

120

122.4

——

——

照明

6

0．7

1．0

0

4.2

0

——

——

小计

306

——

124.2

122.4

174.4

264.9

2

锻压

车间

动力

500

0．3

0．65

1.17

150

175.5

——

——

照明

8

0．7

1．0

0

5.6

0

——

——

小计

508

——

155.6

175.5

234.5

356.4

3

金工

车间

动力

500

0．3

0．65

1.17

150

175.5

——

——

照明

9

0．7

1．0

0

6.3

0

——

——

小计

509

——

156.3

175.5

235

357

4

工具

车间

动力

300

0．3

0．6

1.33

90

119.7

——

——

照明

7

0．7

1．0

0

4.9

0

——

——

小计

307

——

94.9

119.7

152.8

232.1

5

电镀

车间

动力

300

0．6

0．8

0.75

180

135

——

——

照明

7

0．7

1．0

0

4.9

0

——

——

小计

307

——

184.9

135

228.9

347.8

6

热处理车间

动力

200

0．6

0．8

0.75

120

90

——

——

照明

8

0．7

1．0

0

5.6

0

——

——

小计

208

——

125.6

90

154.5

234.8

7

装配

车间

动力

100

0．4

0．7

1.02

40

40.8

——

——

照明

4

0．7

1．0

0

2.8

0

——

——

小计

104

——

42.8

40.8

59.1

89.8

8

焊接车间

动力

200

0．3

0．65

1.17

60

70.2

——

——

照明

4

0．7

1．0

0

2.8

0

——

——

小计

204

——

62.8

70.2

94.2

143.1

9

锅炉

车间

动力

80

0．6

0.65

1.17

48

56.2

——

——

照明

2

0．7

1．0

0

1.4

0

——

——

小计

51

——

49.4

56.2

74.8

113.7

10

生活区

照明

200

0.7

1.0

0

140

0

140

212.7

总计

动力

2480

1138.6

985.3

——

——

照明

255

计入=0.95,=0.97

0.75

1081.7

955.7

1443.4

2193

2.2无功功率补偿

无功功率的人工补偿装置：

主要有同步补偿机和并联电抗器两种。

由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。

而要求该厂进线侧最大负荷时功率因数不低于0.90。

考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

=（tan-tan）=1081.7[tan（arccos0.75）-tan（arccos0.92）]=493.3kvar

参照图2，选PGJ1型低压自动补偿评屏，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）4台相结合，总共容量为84kvar5=420kvar。

补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（955.7-493.3）kvar=462.4kvar，视在功率=1176.4kVA，功率因数提高为cos==0.92。

在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。

同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。

因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。

图2.1PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案

表2.2无功补偿后工厂的计算负荷

项目

cos

计算负荷

/KW

/kvar

/kVA

/A

380V侧补偿前负荷