供配電設(shè)計之某水泥廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計

1、學(xué) 號學(xué)校名稱 供配電技術(shù)課程設(shè)計 設(shè)計說明書 某水泥廠供電系統(tǒng)設(shè)計金機械廠供電系統(tǒng)設(shè)計01起止日期： 年 月 日 至 年 月 日學(xué)生姓名班級成績指導(dǎo)教師(簽字)控制與機械工程學(xué)院年 月 日課程設(shè)計任務(wù)書2014 2015 學(xué)年第 1 學(xué)期 自動化 系 電氣工程及其自動化 專業(yè) 班級課程設(shè)計名稱： 供配電技術(shù)課程設(shè)計 設(shè)計題目： 水泥廠供電系統(tǒng)設(shè)計 完成期限：自 年 月 日至 年 月 日共 周設(shè)計依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：一、設(shè)計題目某水泥廠供電系統(tǒng)設(shè)計二、主要內(nèi)容：1閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)，查找相關(guān)圖紙資料。2. 熟悉工業(yè)與民用建筑電氣設(shè)計的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。3. 熟悉建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計的方法、步驟和內(nèi)

2、容。4熟練掌握整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。5熟悉掌握如何查找設(shè)備手冊及相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。三、設(shè)計要求1、制定設(shè)計方案，確定電源電壓、負(fù)荷等級及供配電方式。2、確定方案后，繪制各用電設(shè)備等布置平面圖，繪制高、低壓系統(tǒng)圖。3、 進(jìn)行設(shè)計計算，選擇設(shè)備容量、整定值、型號、臺數(shù)等。4、編寫設(shè)計計算書。5、編制設(shè)計說明書。四、已知參數(shù)1.工廠總平面圖，詳見圖1。 圖1 某水泥廠廠區(qū)平面圖2.工廠負(fù)荷情況：本廠工作制為三班制，年最大負(fù)荷利用小時60007500小時，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為24小時，本廠低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。照明用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠負(fù)荷統(tǒng)計資料如下：全

3、廠共有低壓動力設(shè)備125臺，每臺設(shè)備為10KW，其中高壓10KV電動機為兩臺1250KW，動力設(shè)備總?cè)萘繛?500KW。全廠照明的容量為200KW，考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展需要，留有250KW容量。其中動力的需要系數(shù)為0.7，功率因數(shù)為0.60.7.照明用電器的需要系數(shù)為0.70.9，功率因數(shù)為1.03.供電電源情況：按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近兩條10KV高壓線的公共用電源干線去的工作電源。該干線走向參看工廠總平面圖。4.系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)：干線首端所裝設(shè)高壓斷路器斷流容量為400MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)正定的動作時間為3S。為滿

4、足工廠二級負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。5.電業(yè)部門對功率因數(shù)要求值：工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不低于0.90.6.當(dāng)?shù)貧庀蟮刭|(zhì)條件：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為40oC,年平均氣溫為20oC,年最低氣溫為-8 oC,年最熱月平均最高氣溫為30 oC,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 oC。年雷暴日數(shù)為32天，土壤性質(zhì)以砂質(zhì)粘土為主。5.本廠與供電部門達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費只繳納電費。五、主要參考資料1. 供配電工程設(shè)計指導(dǎo)，機械工業(yè)出版社，翁雙安，20042.現(xiàn)代建筑電氣供配電設(shè)計技術(shù)，中國電力出版社，李英姿等，20083.供配電

5、系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，GB50054-20094.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范，GBJGJ_T16-20085.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊 中國電力出版社 中國航空工業(yè)給畫設(shè)計院主編 2005 6. 工廠供電劉介才 7.供配電技術(shù)唐治平 指導(dǎo)教師（簽字）： 系 主 任（簽字）： 批準(zhǔn)日期： 年 月 日目錄第一章 緒論11.1 工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計的意義11.2 工廠供電設(shè)計的一般原則11.3 該設(shè)計的具體內(nèi)容11.3.1 該設(shè)計的主要目的11.3.2 該設(shè)計的主要內(nèi)容1第二章 水泥廠供配電的具體參數(shù)及概況22.1 該水泥廠的供電具體參數(shù)2第三章 負(fù)荷計算及無功補償33.1 水泥廠各個負(fù)荷計算33.2低壓側(cè)總負(fù)荷及變

6、壓器選型43.3 變壓器臺數(shù)、容量選擇及無功功率補償4第四章 短路電流計算54.1短路電流計算的目的54.2 短路電流的計算5第五章 供配電系統(tǒng)圖的擬定和繪制85.1 主接線圖的線路選擇8第六章 電氣設(shè)備、線纜型號、截面和長度選擇96.1電氣主接線的意義和重要性96.2供電線路的導(dǎo)線選擇96.2.1工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號及選擇96.2.2供電10kW線路的導(dǎo)線選擇9第七章 課程設(shè)計總結(jié)11第八章 參考文獻(xiàn)12第一章 緒論1.1 工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計的意義 眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)

7、實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間內(nèi)的停電，也會引起重大設(shè)備的損壞，或者引起大量的產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶來極大地經(jīng)濟損失。可見，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)自動化生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援

8、國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證要，并確實做好節(jié)能環(huán)保工作，就必須達(dá)到以下基本要求：（1） 安全：在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2） 可靠：應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4） 經(jīng)濟：供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。1.2 工廠供電設(shè)計的一般原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原

9、則：（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。（2）安全可靠、先進(jìn)合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。（3）近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴建的可能性。（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。 1.3 該設(shè)計的具體內(nèi)容

10、1.3.1 該設(shè)計的主要目的 本課題應(yīng)用供配電設(shè)計的基本原則和方法進(jìn)行水泥廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計。通過本課題的設(shè)計,能培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)的理論知識、基本技能和專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力,培養(yǎng)我們獨立獲取新知識、新技術(shù)和新信息的能力,使我們初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路,能夠理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的設(shè)計要求,掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計計算和運行維護(hù)所必須的基本理論和基本技能。 1.3.2 該設(shè)計的主要內(nèi)容 （1）負(fù)荷計算，短路電流計算。（2）供配電系統(tǒng)的設(shè)計方案技術(shù)和經(jīng)濟的比較。 （3）供配電系統(tǒng)圖的擬定和繪制。（4）變壓器的臺數(shù)，容量，型號的選擇；主要電氣設(shè)備。 （5）線纜的型號，截面

11、，長度選擇。第2章 水泥廠供配電的具體參數(shù)及概況2.1 該水泥廠的供電具體參數(shù)1.當(dāng)?shù)貧庀蟮刭|(zhì)條件本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為40oC,年平均氣溫為20oC,年最低氣溫為-8 oC,年最熱月平均最高氣溫為30 oC,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 oC。年雷暴日數(shù)為32天，土壤性質(zhì)以砂質(zhì)粘土為主。2.水泥廠供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近兩條10KV高壓線的公共用電源干線去的工作電源。該干線走向參看工廠總平面圖。3.水泥廠負(fù)荷情況本廠工作制為三班制，年最大負(fù)荷利用小時60007500小時，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為24小時，本廠低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為

12、380V。照明用電器均為單相，額定電壓為220V。全廠共有低壓動力設(shè)備125臺，每臺設(shè)備為10KW，其中高壓10KV電動機為兩臺1250KW，動力設(shè)備總?cè)萘繛?500KW。全廠照明的容量為200KW，考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展需要，留有250KW容量。其中動力的需要系數(shù)為0.7，功率因數(shù)為0.60.7.照明用電器的需要系數(shù)為0.70.9，功率因數(shù)為1.04 .供電局要求的功率因數(shù)電業(yè)部門對功率因數(shù)要求值：工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不低于0.90.第3章 負(fù)荷計算3.1 水泥廠各個負(fù)荷計算1 動力設(shè)備； 2預(yù)留容量250 KW3照明設(shè)備4低壓側(cè)5高壓側(cè)3.2低壓側(cè)總負(fù)荷及變壓器選型 總計算負(fù)荷：考慮一二

13、級負(fù)荷及預(yù)留容量，故變壓器為：3.3 變壓器臺數(shù)、容量選擇及無功功率補償1.各車間變壓器臺數(shù)、容量選擇及無功功率補償1) 無功功率補償（高壓側(cè)提高到0.9以上，計算時取0.95）低壓側(cè)的視在負(fù)荷主變壓器容量的選擇條件為:,因此未進(jìn)行無功補償時，主變壓器容量應(yīng)選為為1600KVA.這時低壓側(cè)的功率因數(shù)：2) 無功補償裝置的容量：按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的?？紤]到變壓器的無功功率損耗遠(yuǎn)大于其有功功率損耗，一般,因此在變壓器低壓側(cè)補償時，低壓側(cè)進(jìn)行功率補償時功率因數(shù)應(yīng)略大于0.9，故取。低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為故取。3） 補償后的變壓器容量和功率因數(shù)補償后低壓側(cè)的視在負(fù)荷：因此前主變壓器可選為100

14、0KVA比補償前容量減少600KVA.變壓器的功率損耗為：4） 變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷：故補償后工廠的功率因數(shù)：第4章 短路電流計算4.1短路電流計算的目的 計算短路電流的目的是正確的選擇和校驗電氣設(shè)備，避免在短路電流的作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流過大必須采取限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定。為了達(dá)到上述計算目的，需要計算下列短路參數(shù)：次暫態(tài)短路電流，為來作為繼電保護(hù)整定計算和校驗斷路器的額定容量。應(yīng)用繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護(hù)裝置的整定值。三相短路沖擊電流，用來檢驗電器和母線的動穩(wěn)定。三相短路電流的穩(wěn)態(tài)有效值，用來校驗電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定。次暫態(tài)三相短路容量

15、，用來校驗斷路器的遮斷容量和判斷母線短路的容量是否超過規(guī)定值，作為選擇電流電抗器的依據(jù)。4.2 短路電流的計算1.取基準(zhǔn)值 2. 計算短路電路中的各主要標(biāo)幺值：1） 電力系統(tǒng)(已知Soc=400MVA)2) 電力變壓器：（由手冊得Uk%=6）3.求K-1點短路時的各項短路參數(shù)1） 總電抗標(biāo)幺值：2） 三相短路電流周期分量有效值：3) 其他三相短路電流：4.求K-2點短路時的各項短路參數(shù)1）總電抗標(biāo)幺值：2)三相短路電流周期分量有效值：3） 其他三相短路電流：表1 短路電路各點參數(shù)短路點三相短路電流（KA）三相短路容量K-122222256.133.22400K-2104.7104.7104.7

16、192.65114.1272.7按無窮大系統(tǒng)計算短路電流。短路計算電路圖見下圖，標(biāo)幺值符號*全去掉。 系統(tǒng)等效圖如下圖所示，圖1 短路計算電路圖第五章 供配電系統(tǒng)圖的擬定和繪制5.1主接線圖的線路選擇 （1）35KV側(cè)接線的選擇為保證一二級負(fù)荷可靠性供電，在企業(yè)供電中采用兩回路供電和裝設(shè)兩臺變壓器的橋式供電，橋式接線分為內(nèi)橋，外橋和全橋，其接線形式如下圖所示的高壓側(cè)，向變電所送電，QF10猶如橋一樣將兩回進(jìn)線連在一起。由于橋可能位于路器QF1和QF2的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，故成為內(nèi)橋和外橋。全橋接線適應(yīng)性強，對線路、變壓器的操作均方便。運行靈活且易擴展成單母線分段式變電所(高壓有穿越負(fù)荷時)。缺點是設(shè)備

17、多，投資大，變電所占地面積大。外橋?qū)ψ儔浩鞯那袚Q方便比內(nèi)橋少兩組隔離開關(guān)，繼電保護(hù)簡單，易于過渡到全橋或單母線分段式的接線，且投資少，占地面積少。缺點是倒換線路時不方便，變電所一側(cè)不線路保護(hù)。所以這種線路適合于距離短而倒閘次數(shù)少的變電所，或變壓器采取經(jīng)濟運行需要經(jīng)常切換終端的變電所以及發(fā)展成為有穿越負(fù)荷的變電所。內(nèi)橋接線一次側(cè)可設(shè)保護(hù)線路，倒換線路時操作方便，設(shè)備投資和占地面積都較全橋少。缺點是操作變壓器或者擴建成全橋或單母線分段沒有外橋方便，所以適用于進(jìn)線距離較長，變壓器切換少的中斷變電所。（2）10KV側(cè)接線選擇單母線接線與雙母線接線相比較，單母線所用的設(shè)備少，系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、操作安全，但

18、其可靠性沒有雙母線的好。（3）總降壓變電所的選擇根據(jù)該水泥廠的參數(shù)，決定總降壓變電所的高壓側(cè)用外橋接法，低壓的用單母線分段接法。這種接法的主要特點是運行靈活性好，供電的可靠性較高，此種接法適合一、二級負(fù)荷工廠。第六章 電氣設(shè)備、線纜型號、截面和長度選擇6.1電氣主接線的意義和重要性電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預(yù)定的功率傳送和運行等要求而設(shè)計的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經(jīng)濟合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運行方式時,為了

19、清晰和方便,通常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全圖時,將互感器、避雷器、電容器、中性點設(shè)備以及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來。對一個電廠而言,電氣主接線在電廠設(shè)計時就根據(jù)機組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等,從供電的可靠性、運行的靈活性和方便性、經(jīng)濟性、發(fā)展和擴建的可能性等方面,經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。6.2供電線路的導(dǎo)線選擇6.2.1工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號及選擇鋁絞線（LJ）。戶外架空線路采用的鋁絞線導(dǎo)電性能好，重量輕，對風(fēng)雨作用的抵抗力強，但對化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差，多用在

20、10KV及以下線路上，其桿距不超過100125m。鋼芯鋁絞線（LGJ）。此種導(dǎo)線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機械強度差的缺點。由于交流點的趨膚效應(yīng)，電流實際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面積面積是指鋁線部分的面積。在機械強度要求較高的場所和35KV及以上的架空線路上多被選用。銅絞線（TJ）。銅絞線導(dǎo)電性能好，對風(fēng)雨及化學(xué)腐蝕作用的抵抗力強，但造價高，且密度過大，選用要根據(jù)實際需要而定。6.2.2供電10KV線路的導(dǎo)線選擇1. 供電給變電所I的10KV線路1. 供電給變電所I的10KV線路為保證供電可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路的計算負(fù)荷：變壓器的功率損耗為：先按經(jīng)濟電流