机修厂供配电系统设计方案.docx
《机修厂供配电系统设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机修厂供配电系统设计方案.docx（54页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机修厂供配电系统设计方案
第一章电力工程课程设计任务书
1.1原始资料
本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。
年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW；制造电机总容量为6万kW，制造单机最大容量为5000kW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。
本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。
（1）工厂总平面布置图如下：
图1.1工厂总平面布置图
（2）工厂的生产任务、规模及产品规格：
本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。
年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW；制造电机总容量为6万kW，制造单机最大容量为5000kW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。
本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。
（3）工厂各车间的负荷情况及各车间预计配置变压器台数如表1.1所示。
表1.1工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量
序
号
车间名称
设备容量（kW）
需要系数
车间变电所代号
变压器台数
1
电机修造车间
2505
0.24
0.82
No.1
1
2
机械加工车间
886
0.18
1.58
No.2
1
3
新品试制车间
634
0.35
1.51
No.3
1
4
原料车间
514
0.6
0.59
No.4
1
5
备件车间
562
0.35
0.79
No.5
1
6
锻造车间
150
0.24
1.6
No.6
1
7
锅炉房
269
0.73
0.87
No.7
1
8
空压站
322
0.56
0.88
No.8
1
9
汽车库
53
0.57
0.9
No.9
1
10
大线圈车间
335
0.56
0.63
No.10
1
11
半成品试验站
1217
0.3
0.79
No.11
1
12
成品试验站
2290
0.28
0.75
No.12
1
13
加压站（10kV专供负荷）
256
0.64
0.85
——
1
14
设备处仓库（10kV专供负荷）
560
0.6
0.85
——
1
15
成品试验站内大型集中负荷
3600
0.8
0.8
主要为35kV高压整流装置，要求专线供电。
（4）供电协议：
1.当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：
1）从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.5km。
2）从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。
2.电力系统的短路数据，如表1.2，其供电系统图，如图1.2。
表1.2区域变电站35kV母线短路数据
系统运行方式
系统短路数据
最大运行方式
最小运行方式
图1.2供电系统图
3.供电部门对工厂提出的技术要求：
1）区域变电站35kV馈电线的过电流保护整定时间，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。
2）在工厂35kV电源侧进行电能计量。
3）工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。
4.电费制度：
每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。
此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：
6～10kV为800元/kVA。
（5）工厂负荷性质：
本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作制，工厂的年最大有功负荷利用小时数为2300h。
锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。
又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。
因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。
（6）工厂自然条件：
1.气象资料：
本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为－8oC，年最热月平均最高气温为33oC，年最热月平均气温为26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。
当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
2.地质水文资料：
本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。
1.2设计任务
1．高压供电系统设计
主要任务是工厂内部高压供电等级选择，需考虑供电的经济性（设备及损耗费用）和技术要求（线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等）。
2．总降压变电站设计
（1）主结线设计：
根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。
（2）短路电流计算：
根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。
（3）主要电气设备选择：
主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的选择及校验。
选用设备型号、数量、汇成设备一览表。
（4）主要设备继电保护设计：
包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。
（5）配电装置设计：
包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。
（6）防雷、接地设计：
包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。
3．车间变电所设计
根据车间负荷情况，选择车间变压器的型号。
4．厂区10KV配电系统设计
根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。
1.3设计内容及步骤
全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。
解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。
其基本内容有以下几方面。
1.负荷计算
全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。
考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。
列出负荷计算表、表达计算成果。
2.工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择
参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。
3.工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。
对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。
4.厂区高压配电系统设计
根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。
参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。
按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。
用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。
5.工厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。
由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。
6.改善功率因数装置设计
按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。
由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。
如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。
7.变电所高、低压侧设备选择
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。
并根据需要进行热稳定和力稳定检验。
用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。
8.继电保护及二次结线设计
为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。
并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。
设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。
35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。
9.变电所防雷装置设计
参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。
进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。
进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。
总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。
第二章负荷计算
2.1负荷计算的目的和意义
负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。
它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。
如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。
特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。
但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。
（1）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，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
（2）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。
一般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以及选择电器和保护元件等的依据。
在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。
（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。
常选用最大负荷班（即有代表性的一昼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。
2.2各车间负荷计算
①计算各车间负荷：
按需要系数法公式,，计算各车间的有功计算负荷，无功计算负荷，视在计算负荷。
②计算总的负荷：
由公式，，计算总的有功计算负荷，无功计算负荷，视在计算负荷。
负荷计算表格汇总如下表2.1所示：
表2.1计算负荷汇总表
序
号
车间名称
计算负荷
车间变电所代号
变压器台数
（KW）
（Kvar）
（KVA）
1
电机修造车间
601.2
492.98
777.48
No.1
1
2
机械加工车间
159.48
251.98
298.21
No.2
1
3
新品试制车间
221.9
335.07
401.88
No.3
1
4
原料车间
308.4
181.96
358.08
No.4
1
5
备件车间
196.7
155.39
250.67
No.5
1
6
锻造车间
36
57.6
67.92
No.6
1
7
锅炉房
196.37
170.84
260.28
No.7
1
8
空压站
180.32
158.68
240.20
No.8
1
9
汽车库
30.21
27.19
40.64
No.9
1
10
大线圈车间
187.6
118.19
221.73
升级会员 