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毕业设计电气
济南铁道职业技术学院
毕业设计
题目:
机械厂降压变电所的电气设计
系别:
电气工程系
专业:
电气自动化
班级:
学生姓名:
指导教师:
完成日期:
月
毕业设计任务书
班级
学生姓名
指导教师
设计题目
机械厂降压变电所的电气设计
主要
研究
内容
要求根据机械厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂的发展,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形式,确定变电所主要变压器的台数与容量,类型。
选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。
主要技
术指标
或研究
目标
(1)负荷计算和无功功率补偿
(2)变电所位置和形式的选择
(3)变电所主要变压器的台数与容量,类型的选择
(4)工厂配电系统的确定
(5)变电所主要接线方案的设计
(6)短路电流的计算
(7)变电所一次设备的选择与校验
(8)变电所进出线的选择与校验
(9)变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
(10)防雷保护和接地方案的设计
基本
要求
(1)变电所主接线图一张
(2)变电所平、剖面图一张
(3)设计说明书
(4)元器件明细表一份
(5)设计说明书
主要参
考资料
及文献
1.《工厂供电使用手册》刘介才主编中国电力出版社
2.《电气工程师手册》机械工业出版社
摘要
众所周知,电能是现代工业生产的要紧能源和动力。
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给用;电能的输送的分派既简单经济,又便于操纵、调剂和测量,有利于实现生产进程自动化。
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普遍。
在工厂里,电能尽管是工业生产的要紧能源和动力,可是它在产品本钱中所占的比重一样很小(除电化工业外)。
电能在工业生产中的重要性,并非在于它在产品本钱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能够大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产本钱,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产进程自动化。
从另一方面来讲,若是工厂的电能供给突然中断,那么对工业生产可能造成严峻的后果。
因此,做好工厂供电工作关于进展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约关于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,关于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。
工厂供电工作要专门好地为工业生产效劳,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必需达到以下大体要求:
(1)平安在电能的供给、分派和利用中,不该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。
另外,在供电工作中,应合理地处置局部和全局、当前和久远等关系,既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,能保全大局,适应进展。
关键词:
降压变电所变压器工厂负荷接线方案防雷及接地爱惜
摘要........................................................................................................................2
1设计任务………………………………………………………………………...5
设计要求………………………………………………………………………5
设计依据………………………………………………………………………5
1.2.1工厂总平面图……………………………………………………………….5
1.2.2工厂负荷情形………………………………………………………………5
1.2.3气象资料……………………………………………………………………6
1.2.4地质水文资料………………………………………………………………6
1.2.5供电电源情形………………………………………………………………6
1.2.6电费制度及要紧费用的计算………………………………………………7
第一章负荷和无功功率计算及补偿.....................................................................8
负荷计算的目的、意义及原那么......................................................................8
全厂负荷计算及方式…..................................................................................9
无功功率补偿...................................................................................................10
1.3.1无功补偿的作用………………....................................................................11
1.3.2无功补偿装置的选择...................................................................................11
第二章变电所位置和形式的选择……………....................................................12
变电所位置的选择.........................................................................................12
变电所形式的选择.........................................................................................13
第三章变电所主变压器台数、容量类型的选择.................................................15
变压器的选择方案.........................................................................................15
主变压器数量及容量类型的确信..................................................................15
第四章变电所主接线方案的选择........................................................................16
装设一台主变压器的主接线方案....................................................................16
装设两台主变压器的主接线方案..................................................................17
主接线方案的技术经济比较..........................................................................17
第五章短路电流计算............................................................................................18
短路电流计算的目的及几点说明....................................................................18
绘制计算电路及计算......................................................................................19
第六章变电所一次设备的选择与校验................................................................22
电气设备选择的一样原那么.............................................................................22
高低压电气设备的选择.................................................................................22
6.2.一高压侧一次设备的选择与校验...............................................................22
6.2.二低压侧一次设备的选择与校验...............................................................24
6.2.三高低压母线的选择………………………………………………………25
第七章变电所进出线与临时单位联络线的选择………………………………26
10kv高压进线和引入电缆的选择……………………………………….26
380v低压出线的选择……………………………………………………26
作为备用电源的高压联络线的选择校验…………………………………29
第八章变电所二次回路方案选择及继电爱惜的整定........................................30
变电所二次回路的选择...................................................................................30
变电所继电爱惜装置.......................................................................................31
装设电流速断爱惜...........................................................................................32
作为备用电源的高压联络线的继电爱惜装置...............................................32
第九章防雷和接地装置的确信...............................................................................33
变电所的防雷设计...........................................................................................33
变电所公共接地装置的设计.........................................................................34
元件明细表…………………………………………………………………...35
终止语...................................................................................................................36
本设计将分九章,第一章讲述负荷和无功功率计算及补偿,有了此基础,在第七章便讨论高、低压电力网导线型号及截面的选择,第二、三、四章即是变压器的选择,变电所主接线方案确信,变电所位置的确信,第五章为短路电流计算,并以此为基础,在第六章讨论变电所一次设备的选择与校验,然后第八章是变电所二次回路方案选择及继电爱惜的整定,第九章讲述防雷和接地装置的确信。
1.设计任务
设计要求:
要求依照本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情形,并适当考虑到工厂的进展,依照平安靠得住,技术先进,经济合理的要求,确信变电所的位置与形式,确信变电所要紧变压器的台数与容量,类型。
选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确信二次回路方案,选择整定继电爱惜装置,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。
设计依据:
1.2.1工厂总平面图:
1.2.2工厂负荷情形
本厂多数车间为两班制年最大负荷利用小时为4600h,日最大负荷持续时刻为6h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。
全厂负荷情形如工厂负荷统计资料表所示:
1.2.3气象资料
本场所在地域的年最高气温为38℃,年平均气温为23℃,年最低气温为-9℃,年最热月平均最高气温为33℃,年最热月平均气温为26℃,年最热月地下米处平均气温为25℃,本地主导风向为东北风,年雷暴日数为20天。
1.2.4地质水文资料
本厂所在地域平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位为1m。
1.2.5供电电源情形
依照工厂与本地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由周围一条10kv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-150,导线为等腰三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8km。
干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。
此断路器配备有按时限过流爱惜和电流速断爱惜,按时限过流爱惜整定的动作时刻为。
为知足工厂二级符合要求,可采纳高压联络线由临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为80km,电缆线路总长度为25km。
1.2.6电费制度
本厂与本地供电部门达到协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制缴纳电费。
每一个月大体电费按主变压器容量为18元/KVA,动力电费为元/,照明电费为元/。
工厂最大负荷时的功率因数不得低于,另外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性向供电部门缴纳供电贴费:
6~10VA为800/KVA。
由下面的经济指标表能够得知:
电力变压器的综合投资为万元,主变压器的折扣费=*=万元,高压开关柜的折旧费=24万元*=万元,变配电的维修治理费=(+24)万元*=万元(24万为高压开关柜的综合投资),因此计算主变压器和高压开关柜的折旧费和维修治理费=(++)=万元。
供电贴费:
主变压器容量每KVA为800元,供电贴费=1000KVA*万元/KVA=80万元。
月大体电费按主变压器容量计为18元/KVA,故每一年电费1000*18*12=万元;由前面可知年最大负荷利用小时为4600h,故可求得:
动力费用:
2220kw*4600h*元/kwh=万元;
照明费用:
406kw*4600h*元/kwh=万元。
年用电共计约:
++=万元(不含供电贴费)。
第一章负荷计算和无功功率补偿
、负荷计算的目的、意义及原那么
(1)供电系统要能平安靠得住地正常运行,其中各个元件(包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等)都必需选择适当,除知足工作电压和频率的要求外,最重要的确实是要知足负荷电流的要求。
因次,有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
(2)计算负荷是供电设计计算的大体依据。
计算负荷确信的是不是正确合理,直接阻碍到电器和导线电缆的选择是不是经济合理。
若是计算负荷确信的过大,将使电器和导线电缆选的过大,造成投资和有色金属的浪费。
若是计算负荷确信的过小,又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,致使绝缘过早老化乃至燃烧引发火灾,一样会造成更大损失。
由此可见,正确确信计算负荷意义重大。
(3)平均负荷为一段时刻内用电设备所消耗的电能与该段时刻之比。
常选用最大负荷班(即有代表性的一日夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷,有时也计算年平均负荷。
平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
(4)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续性的负荷,其热效应与同一时刻内实际变更负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中,通常采纳30分钟的最大平均负荷作为按发烧条件选择电器或导体的依据。
(5)尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。
一样取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降和选择电器和爱惜元件等的依据。
在校验瞬动元件时,还应考虑启动电流的非周期分量。
、全厂负荷计算表及方式
负荷计算的方式有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。
本设计采纳需要系数法确信。
要紧计算公式有:
有功功率:
P30=Pe·Kd
无功功率:
Q30=P30·tgφ
视在功率:
S3O=P30/cosφ
计算电流:
I30=S30/√3Un
机械厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量Pe/kw
需要系数Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kw
S30/kva
I30/A
1
铸造车间
动力
300
90
——
——
照明
6
0
0
——
——
小计
306
—
132
201
2
锻压车间
动力
350
105
123
——
——
照明
8
0
0
——
——
小计
358
—
123
165
251
3
热处理车间
动力
150
90
——
——
照明
5
0
4
0
——
——
小计
155
—
94
——
——
4
电镀车间
动力
250
125
——
——
照明
5
0
4
0
——
——
小计
255
—
129
160
244
5
仓库
动力
20
8
6
——
——
照明
1
0
0
——
——
小计
21
—
6
6
工具车间
动力
360
108
144
——
——
照明
7
0
0
——
——
367
—
144
184
280
7
金工车间
动力
400
80
——
——
照明
10
0
8
0
——
——
小计
—
88
128
194
8
锅炉房
动力
50
35
——
——
照明
1
0
0
——
——
小计
51
—
—
67
9
装配车间
动力
180
54
122
照明
6
0
——
——
小计
186
—
0
——
——
10
机修车间
动力
180
32
——
——
照明
4
0
0
——
——
小计
164
—
78
11
生活区
照明
350
245
272
413
总计(380V侧)
动力
2220
——
——
照明
403
计入Kep=
Keq=
1090
1656
、无功功率补偿
由上表可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数是,而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时因数不该低于.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时因数应稍大于,暂取来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=[tan-tan]kvar=370kvar
选PGJ1型低压自动补偿屏(如下图),并联电容器为BW0.4-14-3型,采纳其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)4台相组合,总共容量84kvar*5=420kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表所示:
项目
cosφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kvar
S30/kva
I30/A
380v侧补偿前负荷
1090
1656
380v侧无功补偿容量
-420
380v侧补偿后负荷
1320
主变压器功率损耗
=13
=52
10kv侧负荷计算
900
52
1.3.1无功补偿的要紧作用
无功补偿的要紧作用确实是提高功率因数以减少设备容量和功率花费、稳固电压和提高供电质量,在长距离输电中提高系统输电稳固性和输电能力和平稳三相负载的有功和无功功率。
安装并联电容器进行无功补偿,可限制无功补偿在电网中传输,相应减小了线路的电压损耗,提高了配电网的电压质量。
无功补偿应依照分级当场和便于调整电压的原那么进行配置。
集中补偿与分散补偿相结合,以分撒补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主;调压与降压相结合;而且与配电网建设改造工程同步计划、设计、施工、同步投运。
无功补偿的要紧作用具体体此刻:
①提高电压质量;②降低电能损耗;③提多发供电设备运行效率;④减少用户电费支出。
1.3.2无功功率补偿装置:
一样用并联电容器的方式来进行功率补偿。
第二章变电所位置和形式的选择
变电所位置的选择,应依照以下要求经技术、经济比较确信:
一、接近负荷中心;
二、进出线方便;
三、接近电源侧;
四、设备运输方便;
五、不该设在有猛烈振动或高温的场所;
六、不宜设在多尘或有侵蚀性气体的场所,当无法远离时,不该设在污染源盛行风向的下风侧;
七、不该设在茅厕、浴室或其他常常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻;
八、不该设在有爆炸危险环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方,当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时,应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准》的规定;
九、不该设在地形低洼和可能积水的场所。
一、装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所,不该设在三、四级耐火品级的建筑物内;当设在二级耐火品级的建筑物内时,建筑物应采取局部防火方法。
二、多层建筑中,装有可燃性油的电气设备的配电所、变电所应设置在底层靠外墙部位,且不该设在
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