机械工厂变配电所的设计_毕业设计(编辑修改稿)

机械工厂变配电所的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

② 短路计算：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 无功补偿：求出工厂平均 功率因数，确定补偿方式，选出相应的补偿设备。 ④ 主要电气设备的选择：包括断路器 、隔离开关、互感器、导线等设备的选择及校验。 选用设备型号、数量并 汇成设备一览表。 ⑤ 主要设备继电保护设计：主要为主变压器 的 保护方式 进行 选择和整定计算。 ⑥ 总降压变电所二次回路的设计：主要包括对操作电源及电测量仪表的设计。 （ 3） 厂区 10kV 配电系统的设计 配电装置的选择：包括配电装 置如高压开关柜、线路的选择。 （ 4） 车间变电所的设计 ① 主接线设计：根据所给资料，选择车间变电所的台数、容量并设计主接线。 ② 配电装置的选择：包括配电装置如低压配电屏、线路的选择。 兰州交通大学毕业设计（论文） 4 2 负荷计算及功率补偿 负荷调查 工厂总平面图 厂门生活区1 号 车 间2 号 车 间4 号 车 间1 0 号 车 间3 5 k V 电 源 进 线1 1 号 车 间3号车间6号车间5 号 车 间7号车间8号车间9 号车 间邻 厂 1 0 k V 备 用 电 源1 0 k V 电源 进 线车 间 变 电 所总 降 压 变 电 所高 压 配 电 线高 压 配 电 所高 压 电 源 进 线 低 压 配 电 线 总 降 压 变 电 所 某机械工厂总平面图 兰州交通大学毕业设计（论文） 5 工厂负荷情况 本厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时数为 5600h ，全年实际工作小时数为 6900h。 该厂除铸造车间、电镀车间、空气压缩车间、锅炉房属于二级负荷外，其余均属三级负荷。 本厂的负荷统计资料如表 所示： 表 工厂负荷统计资料 车间编号 车间名称 设备容量 （ kW） 需要系数 功率因数 1 铸造车间 500 2 空气压缩车间 740 3 锻压车间 550 4 金工车间 580 5 工具车间 570 6 电镀车间 420 7 热处理车间 260 8 装配车间 300 9 机修车间 280 10 锅炉车间 220 11 配料车间 310 12 生活区 480 供电电源情况 当地供电部门提供两个供电电源，供设计者选用。 从某 110 35kV 区域变电所提供电源，该变电所距厂南 10km。 从某 11010kV 区域变电所提供电源，该变电所距厂西南侧 10km。 该厂可通过高压联络线由 距该厂 2km 的邻近 单位取得 10kV 备用电源。 工厂自然条件 （ 1） 气象资料：年最高气温 35C ，年平均气温 24C ，年 最低气温 30C，年最热月平均最高气温 30C。 年最热月地下土壤中 ~1m 处平均温度为 20C ，常年主导风向为南风。 年雷暴日 31天。 （ 2） 地质水文资料：平均海拔 146m ，地层 以沙质黏土为主，地下水位 ~5m ，地耐压力为 20 2tm。 兰州交通大学毕业设计（论文） 6 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，按两部电费制交纳电费。 每月基本电费为 18元 /kVA ，动力电费为 元 /kVA。 此外，电 力用户需按新装变压器的容量，一次性向供电部门交纳供电贴费为 700 元 /kVA。 按需要系数法确定计算负荷 基本公式 用电设备 组 的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷 30P。 用电设备组的设备容量 eP ， 是指用电设备 组所有设备 （不含备用设备）的额定容量 NP 之和，即 eNP= P。 而设备的 额定容量 NP ，是 设备在额定条件下的最大输出功率。 但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功率损耗， 配电线路也有功率损耗， 因此用电设备组的有功计算负荷 应为 XL30 ee wLKKPP （ ） 式中， XK 为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部容量之比； LK 为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比； e 为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比； wL 为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即设备组的取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。 令上式中的 X L e wL d=K K K ，这里的 dK 称为需要系数。 由上式可知需要系数的定义式为 30d ePK P （ ） 即用电设备组的需要系数，是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。 由此可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为 30 d eP K P （ ） 实际上，需要系数 dK 不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际。 兰州交通大学毕业设计（论文） 7 在求出有功计算负荷 30P 后，可按下列各式分别求出其余的计算负荷。 无功计算负荷为 30 30 tanQP  （ ） 式中， tan 为对应于用电设备组 cos 的正切值。 视在计算负荷 为 3030 cosPS  （ ） 式中， cos 为用电设备组的平均功率因数。 计算电流为 30 30 N3I S U （ ） 式中， NU 为用电设备组的额定电压 [45]。 负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦” KW ，无功功率为“千乏” kvar ，视在功率为“千伏 安” kVA ，电流为“安” A ，电压为“千伏” kV [1]。 多组用电设备计算负荷的确定 确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因 素。 因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数） pK 和 qK ： 对车间干线取 pK  ~ qK  ~ 对低压母线 （ 1） 由用电设备组计算负荷 直接相加来计算时取 pK  ~ qK  ~ （ 2） 由车间干线计算负荷直接相加来计算时取 pK  ~ qK  ~ 总的有功计算负荷为 兰州交通大学毕业设计（论文） 8 30 P 30,iP K P  （ ） 总的无功计算负荷为 30 q 30,iQ K Q  （ ） 以上两式中的 30,iP 和 30,iQ 分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。 总的视在计算负荷为 2230 30 30S P Q （ ） 总的计算电流为 30 30 N3I S U （ ） 注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式（ ） 计算 [13]。 根据 式 （ ） ~（ ）， 可以得到各车间的负荷计算表，如表 所示。 表 各车间的负荷计算表 序号 车间名称 30/kWP 30/kvarQ 30/kVAS 30/AI 1 铸造车间 150 153 2 空气压缩车间 518 3 锻压车间 165 193 4 金工车间 116 5 工具车间 171 285 433 6 电镀车间 210 7 热处理车间 156 117 195 8 装配车间 90 9 机修车间 56 131 10 锅炉车间 154 11 配料车间 124 93 155 12 生活区 336 420 总计 2246 3019 取 p  ， q  ， 根据式（ ） ~（ ）可得 总有功计算负荷 3 0 P 3 0 , i 0 . 8 2 2 4 6 1 7 9 6 . 8 (k W )P K P    兰州交通大学毕业设计（论文） 9 总无功计算负荷 3 0 q 3 0 , i 0 . 8 5 1 8 9 9 . 2 1 6 1 4 . 3 2 ( k v a r )Q K Q    总的视在计算负荷 2 2 2 23 0 3 0 3 0 1 7 9 6 . 8 1 6 1 4 . 3 2 2 4 1 5 . 4 7( k V A )S P Q     总的计算电流 3 0 3 0 N3 2 4 1 5 . 4 7 ( 3 0 . 3 8 ) 3 6 7 0 ( A )I S U    无功功率补偿 无功功率补偿的意义 许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。 为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功”并不是 “无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已。 因此在供电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。 对广大供电企业来说，用户功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量。 在电网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望功率因数越大越好。 这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。 因此，提高电力系统的功率因数，已成为电力 工业中的一个重要内容，而提高电力系统功率因数，首先就要提高各用户的功率因数。 用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。 适当提高用户的功率因数，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力，减少线路损失，改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。 因此，对于全国广大供电企业，若能有效的搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效降低电能损失，减少用户电费，其社会经济效益是非常显著的。 我国电力工业部于 1996年制定的 171。 供电营业规则 187。 规定“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规定”： 100kVA 及以上高压供电的用户功率因数为 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 以上。 并规定，凡功率因数未达到上述规定的，应添加无功补偿装置 [13]。 兰州交通大学毕业设计（论文） 10 无功功率的补偿方式 （ 1） 高压集中补偿 高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的 6 ~10kV 母线上。 这种补偿方式只能补偿 6 ~10kV 母线前所有线路上的无功功率，而此母线后 的厂内线路的无功功率得不到补偿，所以这种补偿方式的经济效果较后两 种补偿方式差。 但这种补偿方式的初 投资较少，便于集中运行维护，而且能对工厂高压侧的无功功率进行有效的无功补偿，以满足工厂总功率因数的要求，所以这种补偿方式在一些大中型工厂中应用相当普遍。 按 GB5005394 规定：室内高压电容器装置宜设置在单独房间内。 当电容器组容量较小时，可设置在高压配电室内，但与高压配电装置的距离不应小于。 （ 2） 低压集中补偿 低压集中补偿是将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。 这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前车间变电所和前面高压配电线路及电力系统的无功功率。 由于 这种补偿能使车间主变压器的视在功率减小从而可使主变压器容量选得较小，因此比较经济，而且这种补偿的低压电容器一般可安装在低压配电室内（只在电容器柜比较多时才考虑单设一房间），运行维护安全方便，因此这种补偿方式在工厂中相当普遍。 （ 3） 单独就地补 偿 单独就地补偿，又称个别补偿或分散补偿，是将并联补偿电容器组装设在需进行无功补偿的各个用电设备旁边。 这种补偿方式能够补偿安装部位以前的所有高低压线路和 电力变压器的无功功率，因此其补偿范围最大，补偿效果最好，应予优先采用。 但这种补偿方式的总投资较大，且电容器组在被补偿 的用电设备停止工作时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。 对于供电系统中高压侧和低压侧的基本无功功率 的补偿，仍宜采用高压集中补偿和低压集中补偿的方式 [1]。 无功功率补偿计算 （ 1）功率因数补偿计算公式 补偿前平均负 荷功率因数为 3 0 a223 0 a 3 0 ac o s ( ) ( )PTP T Q T   （ ） 式中，  为年平均有功负荷系数，一般取 ~；  为年平均无功负荷系数，一般取~； aT 为。