机床厂供配电系统电气部分.docx
- 文档编号:24375506
- 上传时间:2023-05-26
- 格式:DOCX
- 页数:39
- 大小:129.29KB
机床厂供配电系统电气部分.docx
《机床厂供配电系统电气部分.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机床厂供配电系统电气部分.docx(39页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机床厂供配电系统电气部分
机床厂供配电系统电气部分
湖北理工学院
电气与电子信息工程学院
供配电工程课程设计报告
名称:
供配电工程课程设计
专业班级:
电气工程及其自动化
2016专升本
(2)班
学
号:
201620210211
姓
名:
周子寒
指导教师:
杨毅
陈学珍
设计时间:
2017年5月8日一一
2017年5月19日
设计地点:
K2—
——414
供配电工程课程设计成绩评定表
姓名
学号
专业班级
课程设计题目:
课程设计答辩记录:
成绩评定及依据:
1.课程设计考勤情况(20%):
2.课程设计答辩情况(30%):
3.元成设计任务报告规氾性(50%):
最终评定成绩:
指导教师签字:
供配电工程课程设计任务书
(2)
亠、设计题目
某机床厂供配电系统电气部分初步设计
二、设计目的及要求一一一
要求根据用户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,选择配变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确定车间变电所主变压器的台数与容量、类型最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样
通过本课程设计,熟悉现行国家标准和设计规范,树立起技术与工程经济相统一的辨证观点;培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际冋题的能力;掌握电气工程设计计算的方法,为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作,打下必要的基础
三、设计依据
1、工厂负荷情况
该厂占地面积13800平米,建筑面积10000平米。
下设金工车间、装配车间、卧式装配车间、锯条车间、钣金车间、喷漆车间,主要产品:
卧、立式及卧、立旋转式四大类,另承接各种非标专机,30多种规格70余种机型,年生产能力3000台套以上,锯条200万米以上。
本厂多数车可为三班制,年最大负荷利用小时数为5000小时,日最大负荷持续时间6小时,本厂属于三级负荷。
本厂的负荷统计资料如下表所示。
表负荷统计资料表
车间名称
设备容量kW
需要系数
功率因数
金工车间
645
0.35
0.65
装配车间
760
0.45
0.70
卧式装配车间
540
0.45
0.65
锯条车间
356
0.50
0.70
钣金车间
425
0.35
0.65
喷漆车间
215
0.45
0.75
办公楼
220
0.75
0.90
2、供电电源情况
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定,本厂可由附近某110/10kV变电站用一条10kV架空线向本厂供电。
该站距离本厂约为5km。
该站10kV母线短路数据:
Mmax300MVA、Sk3min120MVA,其出口断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。
3•气象资料
本厂所在地区的年最高气温为39°c,年平均气温为25C,年最低气温为-1C,年最热月平均最高气温为33C,年最热月平均气温为26C,年最热月地下0.8m处平均温度为25C。
当地主导风向为东南风,年雷暴日数为52.2天。
4•地质水文资料
本厂所在地区平均海拔20m,地层以砂粘土为主,地下水位为2m
5•电费制度
本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电价制交纳电费。
基本电价20元/千伏•安/月,电度电价0.5元/度。
四、设计任务
设计内容包括:
配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算,车间变压器台数和容量、型式的确定,变配电所主接线方案的选择与绘制,高
低压配电线路及导线截面选择,短路计算和开关
*
设备的选择,继电保护的整定计算,防雷保护
*
与接地装置设计等。
摘要
众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。
电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配
既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。
因此,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。
负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,这是技术人员熟知的事实。
通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值,称为计算负荷(calculatedload)。
在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种;一种是有功功率,一种是无功功率。
无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备,以及进行继电保护装置的整定计算。
对于工厂供电系统来说,由于将电力系统当作无限大容量电源,而且短路电路也比较简单,因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简,求出其等效总阻抗。
最后计算短路电流和短路容量。
电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。
电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。
它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。
供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。
电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求,同时设备应工作安全可靠,运行方便,投资经济合理。
导线和电缆截面的选择与校验。
对10kV及以下的高压线路和低压动力线路,通常先按发热条件来选择导线和电缆截面,再校验其电压损失、机械强度、短路热稳定等条件
关键词
负荷计算无功补偿短路电流计算供配电线路电气设备选择
摘要
1.前言1
1.1工厂供电1
1.2选题的背景和意义1
2.负荷计算的意义及相关参数的计算2
2.1负荷计算的意义2
2.2用电设备组计算负荷的确定2
2.3车间负荷计算结果3
2.4变压器选择4
3.无功补偿的计算5
4.变配电所主接线方案的设计8
4.1变配电所主接线方案8
5.供配电线路方案设计10
5.1配电线路的接线方式选择10
5.2导线和电缆截面的选择11
6.短路电流的计算13
6.1产生短路电流的原因、危害及计算方法12
6.2短路计算的简化说明13
6.3短路电流点的计算13
7.高、低压电气设备的选择18
7.1高低压开关柜选型18
7.2高压一次设备选择18
7.3低压一次设备选择19
8.防雷与接地20
8.1防雷接地的理论基础20
8.2防雷接地的保护措施21
9.小结20
参考文献22
附录23
/、八
1前言
1.1工厂供电的意义和要求
工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。
众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。
电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。
因此,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的比重一般很小(除电化工业外)。
电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。
因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求:
(1)安全在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。
(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)经济供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
1.2选题的背景和意义
本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行机床厂供配电系统电气部分设计。
通过本课程设计,培养学生综合运用所学的理论知识、基本技能和专业知识分析和解决实际问题的能力,培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路,学生能够理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求,掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。
2负荷计算的意义及相关参数的计算
2.1负荷计算的意义
负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,这是技术人员熟知的事实。
但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算,给制定方案、工程审核造成一定的困难。
通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负
荷值,称为计算负荷(calculatedload)
2.2用电设备组计算负荷的确定
目前,对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法:
单位容量法、需要系数法、用系数法。
在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。
(一)一组用电设备的计算负荷
主要计算公式有:
有功计算负荷:
Pc=KdFe
(2-1)
无功计算负荷:
Qc=Fctan
(2-2)
视在计算负荷:
Sc=Fc/cos
(2-3)
计算电流:
lc=Sc/、3Un
(2-4)
式中Kd为用电设备组的需要系数值;cos为用电设备组的平均功率因数;
tan为功率因数cos的正切值;Un为用电设备组的额定电压。
(二)多组用电设备的计算负荷
在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时,可结合具体情况对其有功和
图2-1多组用电
设备的计算负荷
对于干线,可取P=0.85-0.95;K刀Q=0.90-0.97对于低压母线,由用电
设备计算负荷直接相加来计算时,可取kXP=0.8-0.9,K刀Q=0.85-0.95。
由干线负荷直接相加来计算时,可取kXP=0.95,K刀Q=0.97。
其计算公式如下:
(2-5)
Sc,FC2Qc
QcKqQ.i
RKpFC.i
Sc
•3Un
(2-6)
由此确定五金厂各车间变电所总的电力负荷。
2.3车间负荷计算结果
由该工厂车间负荷表可确定机床厂各车间变电所电力负荷计算表,分别如下表:
表2-1工厂的
负荷情况
编号
厂房名称
设备容量
/kW
需要系数kd
功率因数
1
金工车间
645
0.35
0.65
2
装配车间
760
0.45
0.70
3
卧式装配车间
540
0.45
0.65
4
锯条车间
356
0.50
0.70
5
钣金车间
425
0.35
0.65
6
喷漆车间
215
0.45
0.75
7
办公楼间
220
0.75
0.90
表2-2:
各车间变电所负荷计算情况
某机床厂车间变电所电力负荷计算表
厂房名称
Pe(kW)
Kd
cosa
tana1
Pc(kw)Q
c(kvar)Sc(
kVA)
金工车间
645
0.35
0.65
1.33
75.6
100.55
125.8
装配车间
760
0.45
0.70
1.73
82.8
143.24
165.45
卧式装配车间
540
0.45
0.65
0.75
8
6
10
锯条车间
356
0.50
0.70
1.17
25
29.25
38.48
钣金车间
425
0.35
0.65
1.02
90
91.8
128.56
喷漆车间
215
0.45
0.75
1.73
54
93.42
107.9
办公楼间
220
0.75(
0.90
0
16
0
16
总计
/
/
/
/
355.9
472.05
/
KEP=0.95;
KEQ=0.97
0.59
/
338.11
458.52
569.70
2.4变压器选择
(1)变电所主变压器台数的选择
选择主变压器台数时应考虑下列原则:
1一般情况下应首先考虑选择一台变压器。
2下列情况可考虑选择两台或两台以上变压器
应满足用电负荷对供电可靠性的要求。
对季节性负荷或昼夜负荷变动较大
而宜于采用经济运行方式的变电所。
除上述两种情况外,一般车间变电所宜采用一台变压器。
确定变电所主变压器台数时,应当考虑负荷的发展,留有一定的余量。
(2)变电所主变压器容量的选择
1)只装一台主变压器的变电所
主变压器的容量Sr.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要,即
SrT>S30
2)装有两台主变压器的变电所
每台变压器的容量Sr.T应同时满足以下两个条件:
1任一台单独运行时,Sr.T>(0.6〜0.7)S30
2任一台单独运行时,Sr.T>S30(I+n)
(3)变压器型号选择
选用新型电力变压器,如S11型。
例如新型的S11-M.R三相卷铁芯全密封配电变压器在结构和材料上有较大改进,其主要特点是其铁心是由晶态取向优质冷轧硅钢片卷制经退火而成,减少了传统铁心的接缝气隙,噪音明显下降,其空载损耗比S9型产品平均下降30%
表2-3车间变电所变压器的
台数、容量和型号
厂房名称
Sc/kV•A
变压器台数及容量
变压器型号
金工车间
347.31
1*400
S11-M-400/10
装配车间
488.57
1*500
S11-M-500/10
卧式装配车间
373.85
1*400
S11-M-400/10
锯条车间
254.29
1*315
S11-M-315/10
钣金车间
228.85
1*250
S11-M-250/10
喷漆车间
129.00
1*160
S11-M-160/10
办公楼
183.33
1*200
S11-M-200/10
3无功功率补偿计算
我国《供电营业规则》规定,除电网有特殊要求的用户外,用户在当地供
电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列要求:
100千伏安及以上高
压供电的用户功率因数为0.90以上。
其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业,功率因数为0.85以上。
农业用电,功率因数为0.80。
用户普遍采用并联电容器作为无功补偿装置。
并联电容器无功补偿方式有三种:
(1)高压集中补偿。
并联电容器装设在变配电所的高压电容器室内,与高
压母线相联。
(2)低压集中补偿。
并联电容器装设在变配电所的低压配电室或低压电容器室内。
(3)低压分散补偿。
并联电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。
根据电容器在工厂供电系统中的装设位置,有高压集中补偿,低压成组补
偿和低压补偿三种方式。
由于本设计中要求该机床厂供配电最大负荷时的功率因数不得低于0.92,而由上面计算可知低压侧的功率因素cos0.9,因此需要进行无功补偿。
综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。
以金工车间变电所为例,计算它的功率补偿
初选BSMJ0.4-25-3查资料得qr.c=25
qr.c=225.75*(tanarccos0.65-tanarccos0.92)kvar=167.96Kvar
n=qr.c/qr.c
根据补偿柜的规格计算n=7,
无功补偿后,变电所低压侧的视在计算负荷为:
Sc一巳厂Q:
Pc=225.75Qc=264.13-25X7=89.7kvar
Sc=242.71kV.Acos①=Pc/Sc=0.93>0.92满足要求又考虑到变压器的功率损耗为:
PtPFe
c
p°
Pk
Qkc2([I。
%.100(Uk%100):
]Sr.T
(3-1)
(3-2)
简化公式有:
PT0.01Sc
Qt0.05Sc
(3-3)
即:
Qt0.05Sc=12.1KV.A
-Pt0.01Sc=2.4KV.AA
变电所高压侧计算负荷为:
Pc.1巳2PT=228kW
Qc.1(Qc.2Qr.c)Qt=101.8kvar
Sc.1Jp21Q21=249.69
kVA
补偿后的功率因数为:
cosPc.JScjH°・91
表3-1功率补偿
结果计算(低压侧)
车间
无功功率补偿前
电
无功功率补偿后
变
功
变
补偿
容
电
Qc
Sc
率
压
个
Qc
Sc
功率
计算电
所
(kva
(kV.A
十
因
器
(kvar
数
(kva
(kV.A
占J—
因素
流
代
r)
)
素
容
)
组
r)
)
(A)
号
量
金
工
264.
347.3
0.6
89.1
242.7
500
250
7
0.92
661.43
车
13
1
5
3
1
间
装
配
348.
488.5
0.7
123.
363.7
630
200
9
0.92
407.7
车
84
7
0
84
3
间
卧
=式
工J装
284.
373.8
0.6
84.3
257.2
500
90
8
0.93
295.57
配
31
5
5
1
1
车
间
锯
条
181.
254.2
0.7
56.5
186.7
400
180
5
0.93
365.71
车
56
9
0
6
7
间
钣
金
174.
228.8
0.6
49.0
156.6
315
130
5
0.93
259.34
车
04
5
5
4
2
间
喷
漆
85.1
129.0
0.7
35.1
102.9
200
90
2
0.93
266.39
车
4
0
5
4
3
间
办
79.2
183.3
0.9
54.2
173.6
公
250
15
1
0.92
300.54
0
3
0
0
7
楼
表3-2功率补偿后
结果(高压侧)
车间变电所代号
△Pt
(kW)
△Qt(kvar
)
Pc
(kW)
Qc(kvar
)
Sc(kV.A)
cosa
Ic
(A)
金工车间
2.4
12.1
101.2
6
249.6
4
228.18
0.93
379.29
装配车间
3.6
18.2
142.0
3
373.6
8
345.64
0.92
567.75
卧式装配车间
2.6
12.9
97.17
264.1
0
245.57
0.93
401.26
锯条车间
1.9
9.3
65.90
191.5
6
179.87
0.94
291.04
钣金车间
1.6
7.8
56.87
160.7
1
150.32
0.94
244.18
喷漆车间
1.0
5.1
40.29
105.7
5
97.78
0.92
160.68
考虑到低压母线的同时系数:
由式(2-5)(2-6)式及表3-2可确定补偿后:
总的有功计算负荷:
fc
K
pP.i
1343.38kW
总的无功计算负荷:
Qc
K
qQc.i
549.41kvar
总的视在计算负荷:
&.
P2
c
q|
1451.39kV.A
功率因数:
COS
Pc.VSc.1
0,93
由表和计算可得各变电所折算到高压侧的功率因数均大于0.92,整某机床厂公司供配电的功率因数为0.93即功率补偿的电容选择合理,符合本设计的要求。
按两部电价制交纳电费,基本电价20元/千伏•安/月,电度电价0.5元/度,该机床厂供配电采取补偿可节约能量为△S1+AS2+AS3+AS4+AS5+AS6+A
S7=[(500-400)+(630-500)+(500-400)+(400-315)+(315-250)
+(200-160)+(250-200)]=600KV•A,采取无功补偿后该工厂每月可节约
600*20=12000元。
我国《供电营业规则》规定:
容量在100kVA及以上高压供电用户,最大负荷使得功率因数不得低于0.9,如果达不到要求,则必须进行无功补偿。
因此,在设计时,可用此功率因数来确定需要采用无功补偿得最大容量。
由两部电费制度可知采用无功补偿为机床厂供配电节约了资金。
4变配电所主接线方案的设计
4.1变配电所主接线方案
变配电所主接线由高低压成套配电装置组合而成,而且方案的设计应考虑到变配电所可能的增容,特别是出线柜要便于添置。
1•高压主接线(10kV)
(1)一路供电电源
本设计采用XGN66-12箱
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机床厂 配电 系统 电气 部分
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)