天启机械厂降压变电所的电气方案设计书.docx
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天启机械厂降压变电所的电气方案设计书
三峡电力职业学院
毕业设计(论文)
题目天启机械厂降压变电所的电气设计
学生姓名杨海滨
学号2008310341
专业电厂热能动力装置
班级20083102
指导教师魏平
评阅教师
完成日期2010年10月20日
毕业设计(论文)课题任务书
(2010----2011学年)
学院名称:
三峡电力职业学院
课题名称
天启机械厂降压变电所的电气设计
学生姓名
杨海滨
专业
电厂热能动力装置
学号
2008310341
指导教师
魏平
指导人数
课题概述:
一.设计题目
天启机械厂降压变电所的电气设计
二.设计任务
1:
高压供电设计
2:
总降压变电所的电气主接线设计
3:
确定主接线方案
4:
短路电流计算
5:
主要电气设备的选择与校验
三.设计目的
1、通过设计,加深对《低压配电》或《工厂供电》知识理解、巩固和提高学过的理论与专业知识,并予以适当的深化。
2、掌握低压配电设计的一般方法与程序,包括变压器的配置,高低压电器的选择,相关数据的计算,以及主结线图的画法等。
3、学会在项目开发时如何收集和查阅资料,使用开发工具,进行方案论证与设计,总结设计成果撰写学术论文等,为今后工作打下良好基础。
四、完成成果
1、开题报告一份
2、设计论文一份
a)前言
b)目录
c)设计依据
d)负荷计算
e)变电所位置和型式的选择
f)变电所主变压器台数和容量及主结线方案的选择
g)短路电流计算
h)变电所一次设备的选择与校验
i)变电所高低压线路选择
3、设计图样
a)主要设备级材料表明
b)变电所主结线图
c)变电所平剖图
d)变电所照明及接地平面图
e)变电所二次回路接线图
4、结论
五.设计依据:
工厂负荷情况:
本厂多数车间为两班倒,年最大负荷利用小时为4380h,月最大负荷持续时间6h,该厂没有二级以上负荷的车间均属三级负荷,低压动力设备均为三相额定电压380v,照明及家用电器均为单相,额定电压为220v,具体车间负荷统计资料见下表,
附表:
厂房编号
用电单位
负荷性质
设备容量
需用系数
功率因数
1
锻压车间
动力
300
0.2~0.3
0.6~0.65
照明
6
0.7~0.9
1.0
2
金工车间
动力
250
0.2~0.3
0.6~0.65
照明
5
0.7~0.9
1.0
3
工具车间
动力
200
0.2~0.3
0.6~0.65
照明
5
0.7~0.9
1.0
4
装备车间
动力
150
0.2~0.3
0.65~0.75
照明
6
0.7~0.9
1.0
5
机修车间
动力
150
0.2~0.3
0.6~0.7
照明
4
0.7~0.9
1.0
6
仓库
动力
10
0.2~0.3
0.6~0.7
照明
2
0.7~0.9
1.0
生活区
照明
300
0.6~0.8
1.0
六.任务进度
进度划安排计
起止日期
要求完成的内容
2010年9月1日-9月7日
完成开题报告
2010年9月8日-10月8日
完成毕业设计初稿交指导老师审阅
2010年10月9日-10月16日
完成毕业设计(论文),装订成册,连同电子文档一并上交指导老师
2010年10月17日-10月19日
指导老师完成毕业设计(论文)的批阅,评阅小组完成毕业设计(论文)的评阅。
2010年10月20日-11月1日
毕业答辩。
六.设计(论文)成果要求:
(包括开题报告、设计或论文正文的数量和质量等要求等)
质量要求:
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,确定变电所的位置和型式,确定变电所主变压器的台数与容量,选择变电所主结线方案及高低压设备与进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置,完成相关计算,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。
数量要求:
1、开题报告:
3页≥2500字
2、说明书:
16页≥15000字
3、图纸:
2页2张
4、任务书:
3页≤3000字
5、其它:
按要求提供小论文及论文全文电子文档
七.参考文献(包括指定给学生阅读的外文资料)
1.《工厂供电设计指导》
2.《工厂供电-第三版》
3.《工厂供电技术》
4.《工厂供电》
5.《10∕0.4kv供配电装置》
6.《供用电网络继电保护》
论文/设计/报告原创性声明
本人郑重后声明:
所呈交的论文/设计/报告是本人在导师的精心报导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了论文/设计中特别加以标注引用的内容外,本论文/设计不包括任何其他个人集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到声明的法律后果由本人承担.
作者签名:
____年月日
论文/设计/报告版权使用授权书
本论文/设计作者完全了解学校有关保障、使用论文的规定,同意学校保留并向有关论文管理部门或机构送交论文/设计的复印件和电子版,允许论文被修改和借读。
本人授权省级优秀论文评选机构将本论文/设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩写或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计。
本论文/设计属于
1.保密□,在____年解密后适用本授权书。
2.不保密□。
(请在以上相应方框打“√”)
作者签名:
____年月日
导师签名:
____年月日
目录
【摘要】…………………………………………………………1
【关键词】………………………………………………………….1
【前言】………………………………………………………….1
【选题背景】……………………………………………………….1
第一章高压供电设计……………………………………….….2
一、供电电压等级的选择………………………………...................2
二、对三种供电方案的优缺点比较…………………………………3
三、各供电方案的技术经济比较……………………………………4
1.详细计算前三个方案的技术经济指标…………………..4
第二章总降压变电所的电气主接线设计………………………6
一、确定主接线方案………………………………………………….7
二、短路电流计算…………………………………………………….7
1.产生短路的原因………………………………………………7
2.短路的种类…………………………………………………….8
3.短路电流的计算方法…………….............................................8
4.短路电流的计算步骤…………………………………….8
第三章主要电气设备的选择与校验……………….…………….9
一、主要电气设备的选择与校验………………………………………9
二、10KV侧电气设备的选择:
………………………………….……..9
1.10KV高压断路器的选择与校验:
……………………………..9
2.10KV高压隔离开关的选择与校验…………………………....10
3.电流互感器的选择………………………………………….….11
4.电压互感器的选择………………………………………….….12
5.高压熔断器的选择与校验…………………………………...…12
6.避雷器的选择………………………………………….…..13
设备一览表……………………………………………………………14
致谢……………………………………………………………….…...15
参考文献………………………………………………………………16
三峡电力职业学院
毕业设计(论文)开题报告
题目:
天启机械厂降压变电所的电气设计
学生姓名:
杨海滨
专业:
电厂热能动力装置
指导老师:
魏平老师
一、课题来源
此次设计课题的来源主要是由学校老师根据学生对自己专业的掌握情况,以及学校的教学范围,并结合当前电力部门和大型用电企业都需要涉及的问题而给出的设计内容和设计范围。
二、研究目的和意义
通过本本课程设计,熟悉供配电系统初步设计必须遵守的原则、基本内容、设计程序、设计规范等,锻炼工程设计、技术经济分析比较、工程计算、工具书使用等功能,并了解供电配电系统前沿技术及先进设备。
同时让我们能够把三年所学的知识串接起来,并用这些知识来解决实际问题,通过设计此课题综合自我学习的能力,增强同学间的合作能力,并为将来就业打下一定的基础。
三、本次研究的主攻方向及内容
设计天启机械厂降压变电所的电气部分以及一次回路、二次回路用电设备的确定。
1、变电所主变压器台数和容量的确定
2、变电所主接线方案及高低压设备与进出线,并完成相关计算。
3、变电所二次回路方案选择及继电保护装置整定计算。
四、发展趋势
电力已成为人类历史发展的主要动力资源,要科学合理地驾驭电力,必须从电力工程的设计原则和方法上来理解和掌握其精髓,提高电力系统和大型用电企业的安全可靠性和运行效率,从而达到降低生产成本、提高经济效益的目的。
综合国内变电所自动化技术的发展现状,总结各变电所自动化系统的设计原理,工作模式,提出了变电所自动化技术和运行模式的发展策略。
认为全分散式变电站自动化系统的今后发展趋势,这对我国一、二次设备设计、制造运行管理部门都是一个全新的课题,要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计,而随着各专业的相互渗透。
原理的专业分工将会重新调整、组合。
五、工作进度
起止时间
要求完成的内容
2010.9.1-9.7
完成开题报告
2010.9.8-10.8
完成毕业设计初稿交指导老师审阅
2010.10.9-10.16
完成毕业设计、装定成册连同电子文档一并上交指导老师
2010.10.17-10.19
指导老师完成毕业设计的批阅
2010.10.20-11.1
毕业答辩
六、阅读的主要文献有:
(1)《工厂供电设计》机械工业出版社
(2)《电力系统继电保护原理》重庆大学出版社
(3)《工厂常用电气设备手册》水利水电出版社
(4)《发电厂及变电所二次接线》水利水电出版社
(5)《发电厂变电站电气部分》重庆大学出版社
(6)《电力系统分析》重庆大学出版社
研究课题
名称
天启机械厂降压变电所的电气设计
起止年月
2010-9-1至2010-11-19
成果形式
毕业设计
申请者姓名
杨海滨
学号
2008310341
班级
20083102
指导教师姓名
魏平
指导人数
评分
课题组成员
学号
姓名
性别
班级
在本项目中的分工
2008310341
杨海滨
男
20083102
总降压变电所的电气主接线设计
2008310333
徐进锋
男
20083102
主要电气设备的选择与校验
三峡大学毕业论文(设计)
正文
题目:
天启机械厂降压变电所的电气设计学生姓名:
杨海滨
学号:
2008310341
指导教师:
魏平
专业年级:
电厂热能动力装置
所在学院和系:
动力工程系
完成日期:
2010-10-19
答辩日期:
2010-11-1
三峡电力职业学院
天启机械厂降压变电所的电气设计
学生:
杨海滨
指导老师:
魏平
指导单位:
三峡电力职业学院
【摘要】本设计是天启机械厂总降压变电所电气主接线的设计。
主要内容为:
高压供电系统的设计,总降压变电所电气主接线的设计,电气设备的选择与校验等。
并附有电气主接线单线图(A1图)。
本设计综合了电力系统及其相关专业知识,可供相关专业大中专院校学生及设计人员参考。
【关键词】母线负荷变压器断路器隔离开关互感器
【前言】本课题的名称是天启机械厂降压变电所的电气设计。
变电所是电力系统中重要的环节,其作用是分配电能。
近年来,随着电力系统的发展极高以及电压电力网的出现,变电所在系统中的地位和作用也会发生变化。
通过对变电所的电压等级的确定,电气主接线力求简单,合理的选择电气设备以达到经济、可靠、稳定运行,从而使该变电所发挥更大的作用。
在本设计过程中,总结和吸收了各参考文献的有关知识和相关内容的经验,着重对于供电电压确定及主接线的选择、短路电流计算、电气设备选择等的分析。
主要参考了《工厂供电设计》、《电力系统继电保护原理》、《工厂常用电气设备手册》、《发电厂变电站电气部分》、《电力系统分析》等书籍。
由于水平所限,设计过程中疏漏和不足之处在所难免,敬请各位老师和同学批评纠正!
【选题背景】电能是工业生产的主要动力能源。
机械厂的变电所的任务是从电力系统取得电源,经过合理的传输、变换,分配到车间的每一个用电设备上。
随着工业电气自动化技术的发展,工业用电的迅速增长,对电能质量、供电可靠性及技术经济指标等的要求也日益提高。
变电所的主接线是否完善,不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量,而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上,它与企业的经济效益、设备和人身安全等密切相关的。
现在除个别大型工业联合企业有备用电厂外,绝打多数工厂都是从国家电力系统取得电能的。
因此,工厂工业负荷是电力系统的主要用户,工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分,保证企业安全供电和经济运行,不仅关系到企业的利益,也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。
降压变电所的电气主接线设计必须遵循国家的方针政策,设计方案必须符合国家标准中的有关规定,同时必须满足以下几项基本要求:
1、保证机械厂生产工艺所要求的供电可靠性
2、保证电能质量
3、在必须的供电可靠行基础上,力求经济,使供电系统的投资少、运行费用低,并且尽可能的减少有色金属消耗量
4、设计中应合理的处理局部与全局、当局与长远的关系,并能适应发展的需要
第一章高压供电系统的设计
一、供电电压等级的选择
在高压供电系统的设计中,确定电压等级时要选择合适的主要变压器的台数和容量。
原则上可参考负荷容量。
对供电可靠性的要求、工厂发展规划等因素综合考虑。
选用一台主变压器,其容量较全厂计算负荷留15%裕度,以提高运行效率,选用两台变压器其容量应满足一台主变压器停止工作时另一台仍能保证对Ⅰ、Ⅱ类负荷正常供电。
对Ⅰ、Ⅱ类负荷数量较大、可靠性要求教高的情况,一般考虑两台或两台以上的变压器,但变压器的台数对投资影响很大,使高压断路器、隔离开关以及辅助材料消耗增多,而且线路复杂,增加运行和维护的工作量。
一般情况下,满足低压备用电源的三级负荷供电时,常选用两台主变压器。
◆方案Ⅰ、工作电源A与备用电源B均用35KV电压,在这个方案中,工厂总降压变电所的高压侧结线方式可用的有两种:
(1)单母线分段结线
(2)内桥型结线
经技术经济比较,显然内桥型结线优于单母线分段,因此采用内桥结线作为本方案的结线方式,总降压变电所内装两台主变压器。
◆方案Ⅱ、工作电源和备用电源均采用10KV电压,总降压变电站内的10KV母线采用单母线分段,电源进线均用断路器控制。
◆方案Ⅲ、工作电源采用35KV,用架空线路引入,厂内总降压变电所中装设一台变压器,变压器高压侧设断路器,备用电源为10KV,接在总降压变电所内的10KV母线的一个分段上。
二、对三种供电方案的优缺点比较
首先对以上三个方案的优缺点扼要分析如下:
◆方案Ⅰ、工作电源与备用电源均为35KV。
优点:
(1)供电电压高,线路功率损耗及电能损耗少
(2)电压损失小,调压问题易解决
(3)要求COS&值低补偿容量小,可减少补偿设备及其投资
(4)要建总降压变电所,对供电设备便于集中管理,易于实现自动化
(5)根据运行经验的统计数据,35KV的架空线路的故障率比10KV的架空线路的故障率低一半,因而供电可靠性高
缺点:
(1)厂内要设总降压变电所,需占一定的土地面积
(2)要装设两台主变压器,投资及运行费均增加
◆方案Ⅱ、工作电源与备用电源均为10KV。
优点:
(1)工厂内不装主变压器,可简化结线,降低投资及运行费用
(2)厂内不设总降压变电所,可少占土地面积,减少管理人员及维护工作量
缺点:
(1)供电电压低,会增加路线的功率损耗和电能损耗,路线的电压损失也大
(2)要求COS&值高,要增加补偿容量及投资
(3)要设总赔电所
(4)路线的故障率要比35KV高,所以供电可靠性不如35KV
◆方案Ⅲ、工作电源是35KV,备用电源为10KV,这个方案的技术经济指标介于上述二个方案之间。
优点:
结合方案Ⅰ和方案Ⅱ的优点,线路损耗和电压损失低,不需要增设无功补偿装置来提高功率因素,可靠性高,只选用一台主变压器,大大减小了投资和年运行费用。
缺点:
占地面积大,变压器的容量增大,增加了设备投资
三、各供电方案的技术经济比较
1、详细计算前三个方案的技术经济指标
◆方案Ⅰ
根据全厂计算负荷为492KVA,考虑一台变压器故障,另一台变压器可以短期过负荷运行,本方案考虑选用630KVA变压器两台。
由《工厂供电设计》P336查得SJL1—630/10型变压器的主要技术数据如下,ΔP0=1.3KW,ΔPK=8.4KW,UK%=4,I0%=2.0
变压器功率损耗为:
/100+/100n
ΔPT=nΔP0+ΔPK/n×(S30/Sn)2
=2×1.3+0.5×8.4×(492/630)2
=5.16KW
ΔQT=nI0%Sn/100+UK%Sn/100n(S30/Sn)2
=2×1.3/100×630+0.5×4×630/100×(492/630)2
=24(Kvar)
10KV线路功率等于计算负荷与变压器损耗之和
P’=487+5.16=492.16KW
Q’=353+24=377KW
S’=〔(492.16)2+(377)2〕1/2=620KVA
I‘=S’/1.732×10=620/17.32=35.8KA
按发热条件选择导线LGJ-16,由《工厂供电设计》附表3查得其允许电流为105A>35.8A,满足要求
查表1-3得LGJ-16导线之r0=2.04Ω/KM,x0=0.387Ω/KM。
因此10KV线路电压损耗为:
U%=1/10Un2(r0p’L1+X0Q’L2)%
=1/10×102×(2.04×492.16×5+0.387×377×5)
=5.7%﹥5%
10KV线路功率因素
COS&=492.16/620=0.79﹥0.7满足要求
◆方案Ⅱ
用10KV电压供电,厂内不设主变压器,无变压器损耗。
计算负荷S‘=﹙492.162+3772﹚1/2=620KVA
线路电流IMAX=620/1.732*10=35.8A
由《工厂供电设计》附表3查得其允许电流为105A>35.8A,满足要求
查表1-3得LGJ-16导线之r0=2.04Ω/KM,x0=0.387Ω/KM。
因此10KV线路电压损耗为:
U%=1/10Un2(r0p’L1+X0Q’L2)%
=1/10×102×(2.04×492.16×5+0.387×377×5)
=5.7%
10KV线路功率因素:
COS&=492.16/620=0.79﹥0.7满足要求
◆方案Ⅲ
正常运行时以10KV单回路供电,另设一条0.4KV线路作为备用电源,根据计算负荷情况,厂内总降压变电所设一台容量为1000KVA的变压器,型号为SJL1-1000/10型,电压为10/0.4KV,ΔP0=2.0KW,ΔPK=13.7KW,UK%=4.5,I0%=1.7
变压器功率损耗:
ΔPT=ΔP0+ΔPK×(S30/Sn)2
=2.0+13.7×(492/1000)2
=5.3KW
ΔQT=I0%Sn/100+UK%Sn/100(S30/Sn)2
=1.7×1000/100+4.5×1000/100×(492/1000)2
=28Kvar
10KV线路功率
P’=487+5.3=492.3KW
Q’=353+28=381Kvar
S’=(492.32+3812)1/2=623KVA
I’=623/√3×10=36A
COS&=492.3/623=0.79
按条件选用导线LGJ-16,允许电流105A>364A满足要求.
线路电压损耗
U%=1/10Un2(r0p’L1+X0Q’L2)%
=1/10×102×(2.04×492.3×5+0.387×381×5)%=5.8%
由上述分析计算可知,方案Ⅰ,供电可靠,运用灵活,10KV损失和能量较低。
方案Ⅱ,投资虽少,但电压损失严重,无法满足一级负荷长期正常运行的要求,故不予考虑.方案Ⅲ介于上述两方案之间,正常运行时,电压损失不大,能满足要求。
35KV备用线路运行期间,电压降太大,但这种情况较少且时间不长。
综上所述,选择方案Ⅰ。
第二章总降压变电所的电气主接线设计
总降压变电所的电气主接线是变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线等设备,按一定的顺序连接组成的,用以表示接受、汇集和分配电能的电路.
电气主接线是变电所的主要电路,它表示了变电所电能的接受与分配的主要关系,是变电所运行、操作的主要依据.在设计中,主接线的确定对电气设备的选择、建设投资以及变电所运行的可靠性、灵活性及经济性等有密切的关系,所以主接线的选择是供电系统设计中的一项综合性的重要环节.
在三相对称情况下,电气主接线图通常以单线图表示,图上所有的电气元件均用国际图标表示.
一、对电气主接线的基本要求
1.根据用电负荷的要求,保证供电的可靠性.
2.电气主接线应该具有一定的运行灵活性.
3.接线简单,运行方便
4.在保证安全可靠供电的基础上,力求投资少,年运行费用低
5.结合厂发展规划,留有扩建余地
一、确定主接线方案
根据上章确定的供电方案,可决定总降压变电所采用图(附图A3)所示的电气主接线.该接线的主要特点如下:
1.总降压变电所设一台SJL1-630/10的降压变压器,变压器与10KV架空线路接成线路变压器组.在变压器高压侧设少油式断路器.这便于变电所的控制、运行和维修.
2.总降压变电所的10KV侧采用单母线分段接线,用10KV少油式断路器将母线分成两段。
3.主变压器低压侧经少油式断路器接在10KV母线的一个分段上,而10KV备用线路也经少油式断路器接在另一个分段上。
4.各车间的三级负荷都应由两个电源供电,以保证供电可靠性。
5.根据规定、备用电源只有在主电源停止运行及主变压器故障或检修时才能投入,因此备用电源进线开关在正常时是断开的,而10KV母线的分段断路器在正常时是闭合的。
6.在10KV母线侧,工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置(BZT),当工作电源因故障而断开时,备用电源会立即投入。
7.当主电源发生故障时,变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。
二、短路电流计算
1.产生短路的原因
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 天启 机械厂 降压 变电所 电气 方案设计