工厂供电课程设计南阳防爆厂降压变电所的电气设计.docx
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工厂供电课程设计南阳防爆厂降压变电所的电气设计
本科课程设计
题目：
院（系） 信息科学与工程学院
专业 电气工程及其自动化
届别
学号
姓名
指导老师
华侨大学教务处印制
2013年4月21号
第1章概述
通过这个供配电系统的设计，能对工厂供电的知识有一个系统的认识和更深入的了解，对书中的很多理论知识能更深入了解，能将书中的知识都系统化。
本次课程设计是对南阳防爆厂降压变电所的电气设计，设计的主要内容包括：
（1）负荷计算与负荷等级确定；
（2）变压器选择与主接线设计；
（3）短路电流计算；
（4）电气设备选择；
后有此次课程设计的体会及总结和参考文献.
由于设计者知识掌握的深度和广度有限，很多知识都只能参考网上知识，所以本设计尚有不完善的地方，敬请老师批评指正！
设计任务如下：
（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。
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2章负荷计算与负荷等级确定
2.1各车间负荷计算
在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明计算，主要涉及的计算公式如下：
有功功率计算：
无功功率计算:
视在功率计算:
计算电流：
下面以铸造车间为例计算：
动力部分的计算：
kvar
照明部分的计算：
小计：
计算各车间的动力和照明计算负荷如表2-1所示。
表2-1各车间参数和计算负荷
厂房编号
编号
名称
负荷性质
设备容量kW
需要系数
功率因数
Tan
计算负荷
P30（kw）
Q30（kvar）
S30（KVA）
I30（A）
1
铸造车间
动力
300
0.4
0.7
1.02
120
122.4
171.4
260.4
照明
6
0.7
1.0
0
4.2
0
4.2
6.381
2
车间
锻压
动力
500
0.3
0.65
1.17
150
175.4
230.8
350.7
照明
8
0.7
1.0
0
5.6
0
5.6
8.508
3
金工车间
动力
500
0.3
0.65
1.17
150
175.4
230.8
350.7
照明
9
0.7
1.0
0
6.3
0
6.3
9.572
4
工具车间
动力
300
0.3
0.6
1.33
90
120
150
227.9
照明
7
0.7
1.0
0
4.9
0
4.9
7.445
5
电镀车间
动力
300
0.6
0.8
0.75
180
135
225
341.9
照明
7
0.7
1.0
0
4.9
0
4.9
7.445
6
热处理车间
动力
200
0.6
0.8
0.75
120
90
150
227.9
照明
8
0.7
1.0
0
6.4
0
6.4
9.724
7
装配车间
动力
100
0.4
0.7
1.02
40
40.81
57.14
86.82
照明
7
0.7
1.0
0
4.9
0
4.9
7.445
8
焊接车间
动力
200
0.3
0.65
1.17
60
70.15
92.31
140.3
照明
4
0.7
1.0
0
2.8
0
2.8
4.254
9
锅炉房
动力
80
0.6
0.65
1.17
48
56.12
73.85
112.2
照明
2
0.7
1.0
0
1.4
0
1.4
2.127
生活区
照明
200
0.7
1.0
0
140
0
140
212.7
2.2全厂负荷计算
用需要系数法计算全厂负荷。
取同时系数=0.90。
动力部分：
120+150+150+90+180+120+40+60+48=958KW
照明部分：
4.2+5.6+6.3+4.9+4.9+5.6+4.9+2.8+1.4+140=180.6KW
全厂有功功率：
0.9×（958+180.6）=1024.74KW
全厂无功功率：
=0.95x（122.4+175.4+175.4+120+135+90+40.81+70.15+56.12）
=936.02KVAR
无功补偿计算：
由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：
这时低压侧的功率因数为:
为使高压侧的功率因数，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.92，
取：
取:
=600则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：
变压器的功率损耗为：
补偿后高压侧的计算负荷为：
补偿后高压侧的功率因数为
，满足要求。
2.3年耗电量的估算
年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：
年有功电能消耗量：
年无功电能耗电量：
结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4000h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。
由此可得本厂：
年有功耗电量：
年无功耗电量：
2.4负荷等级确定
根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级：
一级负荷：
为中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失者。
一级负荷要求有两个独立电源供电。
本矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。
二级负荷：
为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复或大量产品报废，重要产品大量减产造成较大经济损失者。
二级负荷应由两回线路供电，但当两回线路有困难时（如边远地区）允许由一回架空线路供电。
三级负荷：
不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电。
该厂的铸造车间、锻压车间和锅炉房属于二级负荷，其余的均为三级负荷。
二级负荷的计算：
可见二级负荷所占的比例较大。
第3章变压器选择及主接线设计
3.1变电所主变压器台数的选择
变压器台数的选择应考虑一下原则：
1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。
对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器法伤故障或者检修时，另一台变压器能对一二级负荷继续供电。
对职业二级而无一级负荷的变电所，也可以采用一台别有情趣，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。
2）对季节货昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可以考虑采用两台变压器。
3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。
但是负荷集中且容量相对较大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。
4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。
结合本厂的情况，经过上面的计算可知，二级负荷所占的比例较大，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。
3.2变电所主变压器容量选择
每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：
（1）任一台变压器单独运行时，宜满足：
（2）任一台变压器单独运行时，应满足：
，即满足全部一、二级负荷需求。
所以，
该厂的铸造车间、锻压车间和锅炉房属于二级负荷，其余的均为三级负荷，经计算，该厂的二级负荷为447.5KVA
故，满足全部一、二级负荷。
所以变压器的时机容量取最大，为满足使用要求，同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC9系列树脂浇注干式变压器。
型号：
S9-1000/35，其主要技术指标如下表所示：
变压器
型号
额定容量/
额定电压/kV
联结组型号
损耗/kW
空载
电流I%
短路阻抗U%
高压
低压
空载
负载
S9-1000/35
1000
35
0.4
Yyn0
1.45
12.15
1.4
6.5
3.3变电所主接线设计
方案一单母线不分段接线如图3-1所示。
图3-1电气主接线方案一
方案二单母线分段接线如图3-2所示
图3-
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