汽車配件廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

12負荷計算及功率補償 22。1負荷計算原始數(shù)據(jù) 22.2負荷計算的方法 2.3各車間負荷分布及其計算負荷 5 7 8 83.2總降壓變電所變壓器選擇 3.4變電所的平面布置設(shè)計 13 4。2在最小運行方式下 74。3在最大運行方式下 4.4短路電流計算結(jié)果 5.235kV架空線路繼電保護的整定與計算 5.310kV饋電線路保護的整定與計算 5。4其他保護 I 6.3母線的選擇 7.1防雷與接地的意義 7。235kV架空線路進線端的防雷保護 01概述1.1課題研究背景和意義國民經(jīng)濟的發(fā)展已經(jīng)越來越離不開電力資源的輔助，相對其他能源來講、傳輸和儲存比較高效、潔凈。電能的運用已經(jīng)廣泛深入到人們?nèi)粘５膶W習、生產(chǎn)、生活當中。在日常的工廠生產(chǎn)活動當中，廠區(qū)的供配電系統(tǒng)在整個工廠中是舉足輕重的地位。電能是工廠生產(chǎn)的命脈所在，全廠所有的生產(chǎn)活動以及生產(chǎn)安全與供電系統(tǒng)的正常運行息息相關(guān).隨著人們生產(chǎn)活動的日漸增多，工廠對電能的需求也在日益增加，作為評估電能質(zhì)量的相關(guān)指標，例如電能的可靠性、電能的經(jīng)濟狀況、電能的質(zhì)量等指標也隨之有待提高。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供配電系統(tǒng)的設(shè)計將高效、靈敏.由于電能在工廠的廣泛應(yīng)用，使其產(chǎn)量大大增加，生產(chǎn)成本降低不少，產(chǎn)品質(zhì)量提高很多，勞動生產(chǎn)率同樣也提高了很多，勞動條件改善許多，勞動強度沒有以前那樣繁重，這些地方方的改善有利于將生產(chǎn)過程自動化，工人們從體力勞動中解放出來。隨著改革開放的到來我國電力能源得到了迅猛的發(fā)展，在當今時代里我國電力發(fā)展已經(jīng)躋身于世界前列。當今競爭日益激烈的社會當中，一個工廠的生產(chǎn)效率要想提高，沒有相應(yīng)完善的供配電系統(tǒng)是辦不到的。電力系統(tǒng)中的電能由廠區(qū)總降壓變電所降壓后經(jīng)由配電線路分配到不同的車間就構(gòu)成了工廠的供配電系統(tǒng)，它由以下幾部分組成，工廠總降壓變電所，,,低壓配電線路。供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的電能用戶，也是電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它由地方變電所、輸電線路、總降壓變電所、輸電線路、車間變電所以及用電設(shè)備組成。輸電線路分為380/220V低壓輸電線路和6~10KV高壓輸電線.總降壓變電所與車間變電所由高壓輸電線連接起來.低壓配電線路將車間變電所的電能送到各低壓用電設(shè)備。用電設(shè)備按用途為可分為動力、工藝、電熱、試驗和照明等。圖1-1是地區(qū)降壓變電所到工廠供配電的是示意圖。本文所要研究的是某汽車配件廠供配電系統(tǒng)是設(shè)計，從老師那里獲得原始資料開始著手相關(guān)資料的查詢以及分析計算，主要完成了以下幾個模塊：負荷計算及無功1補償、確定變電所的所址和型式、確定變電所的主接線方案、進行短路計算、并選擇一次設(shè)備、完成變電所防雷保護及接地裝置的設(shè)計以及完成電氣原理圖和設(shè)計說明書等內(nèi)容。根據(jù)高老師任務(wù)書要求本汽車配件廠的工作電源與備用電源均采用等到0.9以上，所以計算負荷過后，總降壓變電所采用并聯(lián)電容器進行了無功功率補的供配電系統(tǒng)裝設(shè)了過電流保護、電流速斷保護、帶時限電流速斷保護、距離保護以及接地保護等裝置。并根據(jù)以上的計算數(shù)據(jù)與電氣設(shè)備選型的原則，對本廠電氣設(shè)備進行了選擇。最后對本廠主要的供配電場所進行了防雷與接地的保護，以及對2負荷計算及功率補償(1)負荷的類型本文所設(shè)計的汽車配件廠的供配電系統(tǒng)所涉及的負荷，大多是工廠正常生產(chǎn)過程中不可以中斷的負荷屬于I類負荷，若是對I類負荷供電中斷，將造成產(chǎn)品瑕疵(2)負荷的情況個月正常生產(chǎn)，最大負荷時生產(chǎn)的小時為3000小時，年耗電量約為2800在本文所設(shè)計汽車配件廠的正北方向處建有地區(qū)降壓變電所處，此地區(qū)降壓變電所為等級，按照設(shè)計任務(wù)書所要求的35KV電壓2量。本文所設(shè)計的供配電系統(tǒng)當中所用電纜距離，架空線路距離為.地區(qū)降壓變電所與廠區(qū)總降壓變電所的聯(lián)接示意圖如下圖2-1所示。(4)功率因數(shù)要求以的電壓等級對工廠配供電，則根據(jù)有關(guān)部門的要求功率因數(shù)。(5)廠區(qū)所在地的自然條件本廠所在地14。2攝氏度，一年當中最熱月份的32。1攝氏度，一年當中最冷的月份-4。6攝氏度，一年當中平均雷暴日是22.6天，雷電多以直擊雷為主，西北風是當?shù)亟?jīng)常的風向。該地區(qū)高出水平面，且本地區(qū)屬于平原地帶。2。2負荷計算的方法(1)單個用電設(shè)備)主要計算公式有：有功功率：無功功率：視在功率：計算電流：(2)多組用電設(shè)備主要計算公式有：總的有功計算負荷為：總的無功計算負荷為：總的視在計算負荷為：總的計算電流為：式中，為同時系數(shù)，為用電設(shè)備組的組數(shù)，見下表2—3.表2—2同時系數(shù)應(yīng)用范圍車間干線用電設(shè)備組合并直合并本廠計算負荷中，有功負荷同時系數(shù)，無功負荷同時系數(shù)對于干線來說直接相加計算，分別取。3在計算本汽車配件廠總功率前，要首先分析包括鍛工、配料、焊接、機加工、裝配、模具等各車間的用電情況，部分車間設(shè)備、功率等詳細情況如下表2—3:設(shè)備名稱型號規(guī)格功率(KW)臺數(shù)重型落地鏜床1重型落地鏜床4重型落地鏜床2旋轉(zhuǎn)工作臺2固定工作臺24旋轉(zhuǎn)工作臺2數(shù)控落地鏜銑床2車床立銑床84外圓磨床6搖臂鉆床67CO2氣體保護焊機晶閘管弧焊機2直流弧焊機3交流弧焊機氬弧焊機1遠紅外焊條烘箱31直線切割機51等離子切割機1仿型切割機42數(shù)控火焰切割機64半自動切割機36臥式帶鋸床2立式帶鋸床21帶鋸床24各車間負荷的計算結(jié)果如下表2-4車間變電所編號車間變電所名稱負荷類型設(shè)備容需要系數(shù)功率因數(shù)Cosφ10kv側(cè)計算負荷AA1機加工車間IB2鍛工車間I3配料車間IC4冷加工車間I5模具車間ID6裝配車間ⅢE7熱處理車間I8高壓泵房IF9空壓站煤氣站I廠區(qū)其他負荷Ⅲ共計同時系數(shù)全廠計算負荷452。4功率補償根據(jù)供電部門對本廠用電的要求，功率因數(shù)，由負荷計算表可得出，因此必須對總降壓變電所進行無功補償。按照供電部門的要求功率因數(shù)來計算所需的無功功率補償容量，總降壓變電所通過并聯(lián)電容器的方法進行高壓集中補償。取，因此采用型號為的電容器型，將電容器并聯(lián)其個數(shù)為：因為高壓配電網(wǎng)都是三相的，且電容器并聯(lián)到單相電路上，因而電容器的取值應(yīng)當是3的整數(shù)倍，個滿足要求。進行無功補償后，計算負荷(變電所低壓側(cè))為：變電所變壓器的功率損耗為：變電所高壓側(cè)計算負荷為：則工廠的功率因數(shù)為：符合當供電電壓為時供電部門對功率因數(shù)的要求。3變電所設(shè)計方案經(jīng)過對本廠原始資料的分析，本文設(shè)計的總降壓變電所的主接線方案主要有以下兩種.方案一“一次側(cè)選取內(nèi)橋型接線方式，二次側(cè)總降壓變電所選取單母線分段的主接線方式如下圖3—1—1所示，,適用于IⅡ級負荷工廠。這種內(nèi)橋式接線常用在電源線路較長(發(fā)生故障和停電檢修的幾率大)、并且變壓器不必頻繁轉(zhuǎn)換的總降壓變電所.方案二一次側(cè)選取外橋型接線方式、二次側(cè)總降壓變電所選取單母線分段的主接線形式，如下圖3—1—2,,有著較高的供電可靠性同，常用在IⅡ級負荷的工廠。,外橋型型接線適用于電源線路較短”(熊信銀，發(fā)電廠電氣部分，2009)本文汽車配件廠內(nèi)的負荷大多是I類負荷，負荷的大小比較固定，架空線路較長，主變壓器不必頻繁變換，而且應(yīng)留有充足余量供廠區(qū)以后的發(fā)展需要。因此，本汽車配件廠主變壓器的接線形式采用方案一.以架空線路的形式獲取備用電源與6工作電源，且均采用電壓，電氣原理接線圖如3—1所示。由于本汽車配件廠供配電系統(tǒng)設(shè)計中有大量一級負荷，故采用兩臺主變壓器。在總降壓變電所內(nèi)工作電源側(cè)的主變壓器檢修或者故障時，備用電源側(cè)的主變壓器可以立即投入，確保負荷的正常供電?！皢闻_主變壓器運行時其容量必須達到以下兩個要求：(1)單臺變壓器運行時，的60%～70%,即即”(唐志平，供配電技術(shù)，2012)本廠中主每臺變壓器容量的因此可以確定單臺主變壓器容量為8000。查附錄表5,可選擇型號為的三相干式變壓器。3。3車間變壓器綜合考慮每個車間負荷的性質(zhì)，再根據(jù)每個車間在廠區(qū)內(nèi)的位置，可以選擇外附形式的車間變電所.本廠主要的負荷大都為I類負荷，為了確工作期間負荷的不間斷供電，每個車間變電所都應(yīng)裝設(shè)兩臺變壓器(裝配車間例外)具體如下表見3—4。變電所名稱變電所位置變壓器型號及臺數(shù)A機加工車間1外附B配料車間3外附C模具車間5外附D裝配車間6外附E熱處理車間7外附F空壓站煤氣站9內(nèi)附本文所設(shè)計的汽車配件廠屬于大中型負荷工廠，廠區(qū)總降壓變電所設(shè)備比較大，7因此選用兩層樓房作為總降壓較好的通風散熱效果，兩臺主變壓器裝設(shè)在上下兩層電纜槽出線，如圖3—5;所有車間變電所均設(shè)置在各車間的外側(cè)如圖3-6.并聯(lián)就可將電路簡化，換算出等效阻抗，就可算出。由于廠區(qū)內(nèi)的配電線路相對于進線端配電線路的長度來說較小，因此廠區(qū)內(nèi)線路上的短路電流相差不大，故可以只計算廠區(qū)內(nèi)總降壓變電所中主變壓器進線端和出線端兩點的短路電流。本廠供配電系統(tǒng)的短路計算用標幺值法計算，短路電流的計算電路以及其等效電路如圖4—1、4-2所示。簡化短路電流計算電路的等值電路如圖所示，各短路計算點在圖上標出，并標取=1000MV·A,,而2、計算各電抗的標幺值1)電力系統(tǒng)()2)架空線路(Xo=0。355Q/km)3)電力變壓器(=9)81)總電抗標幺值 4)三相短路容量3)其他三相短路電流4)三相短路容量4。3在最大運行方式下而93)電力變壓器(=9)4)地區(qū)降壓變電所三繞組中的1)總電抗標幺值4)三相短路容量3)其他三相短路電流Ish(3)=1.51×4.40KA=5。69KA(沖擊電流有效值)4。4短路電流計算結(jié)果1、最大運行方式d-1點d-2點2、最小運行方式d-1點d-2點5繼電保護整定計算5。1總降壓變電所一般情況下，干式變壓器的容量比較大，本廠負荷比較，所以總降壓變電所選擇干式變壓器，對其裝設(shè)保護的有以下幾項：電流差動保護的整定：電流互感器的同型系數(shù)。(2)即上式，,為勵磁涌流.(3)即則動作電流靈敏度校驗：(主變壓器高壓側(cè))符合要求。靈敏度校驗：(主變壓器低壓側(cè)母線)上式校驗滿足不了靈敏度的要求，電流差動保護帶有制動性能則可以。(1)過電流保護的整定為了增大保護動作的靈敏度，選取型的繼電器按照全星型來聯(lián)接三個電流互感器。上式，(接線系數(shù)),(電流互感器變比)。靈敏度符合要求。靈敏度(主變壓器低壓側(cè)母線)由上式可知，靈敏度校驗滿足不了要求，因此過電流保護應(yīng)帶上低壓閉鎖。過電流保護(帶有低壓閉鎖):即(躲過線路計算電流)靈敏度校驗：即(變壓器低壓側(cè)母線)滿足要求。動作電壓(欠電壓繼電器):上式，。(2)距離保護距離保護可以滿足三段式保護無法滿足配電線路對靈敏性和速動性的要求。對配電線路進行I、Ⅱ段的整定：式中，為單位長度保護線路的正序阻抗，為距離I段的整定阻抗，為可靠系數(shù)。即(Ⅱ段)對本線路末端進行校驗：靈敏度廠區(qū)內(nèi)配電線路裝設(shè)有電流速斷保護裝置，如果滿足不了要求，可以對電流速斷保護加設(shè)時限裝置，除此之外還可加設(shè)單相接地保護以及過電流保護。其配電線路短路電流計算的等效電路如圖5-3所示.(1)電流速斷保護選取型號為繼電器，按照兩相不完全星型的接法構(gòu)成電流速斷保護.即上式為K-1點最大運行方式下的短路電流即(最小運行方式下線路首端發(fā)生短路)若不符合要求，電流速斷保護應(yīng)加設(shè)短時限裝置。即(變壓器二次側(cè)最大三相短路電流)即(最小運行方式下線路首端發(fā)生短路)檢查是否滿足要求。(3)過電流保護：線路的過電流保護原理適用。(4)單相接地保護即上式，為電容電流(保護線路單相短路時的電流)。即(滿足最小靈敏條件)上式，為總的電容電流.為了滿足靈敏性的要求動作電流必須同時滿足以上兩個條件。繼電保護整定與計算的原理都相似，廠區(qū)內(nèi)所有的車間變電所都裝設(shè)有過電流保護、速斷保護而且若變壓器容量超過則在低壓側(cè)裝設(shè)單相接地保護。過電流保和速斷保護在分段母線繼電保護中也含有.6電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下四項原則：(1)按照環(huán)境條件和工作要求選擇電氣設(shè)備型號.(2)按正常工作條氣設(shè)備的額定電流和額定電壓。(3)按短路條件校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。(4)快關(guān)電器斷流能力校驗.本廠所用電氣設(shè)備的校驗項目如下見表6—1。設(shè)備名稱額定電壓額定電流動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷流能力斷路器+++++隔離開關(guān)++++一熔斷器++一+電流互感器++++電壓互感器+一一一一硬母線—+十+—架空導(dǎo)線—++電力電纜++一+注：表中“+”表示必須選擇或校驗，“-”表示無需選擇或校驗。總降壓變電所高低壓側(cè)的電氣設(shè)備按照上面所述的原則和電氣設(shè)備校驗的項目，依據(jù)短路電流計算表來選擇本廠所需的高壓電氣設(shè)備，35kV側(cè)電氣設(shè)備如下表6-2所示：表6—235kV側(cè)電氣設(shè)備計算數(shù)據(jù)設(shè)備名稱高壓斷路器/1000隔離開關(guān)電壓互感器JDZJ9—電流互感器避雷器備注選用KYN10—28B高壓開關(guān)柜主變壓器二次側(cè)電氣設(shè)備的選擇如下表6-3。計算數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關(guān)電流互感器備注設(shè)備名稱—1A(F)高壓開關(guān)柜同樣的設(shè)備選擇方法與校驗項目，備用電源進線側(cè)避雷器選用FZ-35、隔離開關(guān)也選用SW2-35GD/600。母線分段斷路器也選用SN10-10I。車間變電所進線側(cè)電氣設(shè)備的選擇見下表6-4。計算數(shù)據(jù)設(shè)備名稱高壓斷路器/1000隔離開關(guān)GD/600電流互感器避雷器備注—1A(F)高壓開關(guān)柜配電電纜的選擇(直埋)見下表6-5.車間變電所ABCDEF饋電線路電纜型號6.3母線的選擇總降壓變電所內(nèi)主變壓器二次側(cè)引出]的選?。哼x擇矩形硬鋁母線，其允許電流為。其熱穩(wěn)定校驗：符合要求，上式(母線熱穩(wěn)定系數(shù)),(假想時間)。動穩(wěn)定校驗：的形狀系數(shù)，為母線截面積]當),為母線中心距，,。矩形硬鋁母線的，因此動穩(wěn)定性要求得到滿足。(2)母線選擇：矩形硬鋁母線同樣滿足母線的選擇要求.7防雷接地及照明設(shè)計7。1防雷與接地的意義內(nèi)工作人員的安全以及用電設(shè)備的安全至關(guān)重要走。因此，應(yīng)結(jié)合本廠所在地區(qū)的氣候以及年均雷暴日，廠區(qū)內(nèi)的綜合因素來確定本汽車配件廠內(nèi)防雷與接地方案。廠內(nèi)變電所防雷保護和架空線路進線端的防雷保護比較重要，接地裝置只需對總降壓變電所設(shè)置。7.235kV架空線路進線端的避雷保護所以應(yīng)在架空線路進線端處開始裝設(shè)避雷線(避雷線的保護角度不應(yīng)超過),除此之入母線和饋電線路其也應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器FZ-10.總降壓變電所的避雷保護裝置選取避雷針，在變電所附近建筑物上裝設(shè)避雷針，為即上式為空氣間距，應(yīng)不小于，為(避雷針與變電所)接地裝置間的距離，大于3m,是沖擊接地電],為附近建筑高度。因此對照總降壓變電所的平面布局圖，其避雷針應(yīng)裝設(shè)在其邊正中側(cè)處，由單支避雷針的保護范圍可知，當時，即上式，P是高度影響系數(shù)，當時，是避雷針在水平面上的保護半徑，經(jīng)現(xiàn)場測經(jīng)過上面的計算h=29.34所以為總降壓變電所避雷針的高度，此外避雷針的接閃器選為.查閱相關(guān)資料可知土壤](工廠所在地區(qū)),選取電阻的自然接地體，總降壓變電即只對針對高壓側(cè)電氣設(shè)備采用則人工接地所需的總電阻各接地體之間用的扁鋼以接線形式組成一個接地網(wǎng)。,a為管間距1為管長，查有關(guān)材料，當鋼管取時，則(利用系數(shù))。(單個鋼管接地電阻的阻值)上式(為季節(jié)系數(shù))。為了同時滿足接地均勻與鋼管數(shù)的要求，鋼管數(shù)應(yīng)取14根.本汽車配件工廠照明采用]由車間變電所內(nèi)380V/220V提供，車間內(nèi)照明燈具的配置均按相關(guān)照度計算，照明線路的敷設(shè)應(yīng)與車間內(nèi)工作設(shè)備用電線路敷設(shè)分開，照明燈具的開關(guān)應(yīng)布局合理，易于開關(guān)，除此之外，還應(yīng)設(shè)置單獨的照明線路與照明線路相連的蓄電池主要作為應(yīng)急照明的電源?？偨Y(jié)本論文對汽車配件廠的供配電系統(tǒng)進行了設(shè)計，主要包括以下幾項內(nèi)容：負荷計算及無功補償、確定變電所的所址和型式、進行短路計算、并選擇一次設(shè)備、完成變電所防雷保護及接地裝置的設(shè)計以及完成電氣原理圖和設(shè)計說明書等內(nèi)容；]的幾個月的畢業(yè)設(shè)計時間內(nèi)，我對自己四年來所學過的專業(yè)知識有了更深一步的了解，經(jīng)過此次的設(shè)計過程更是發(fā)現(xiàn)了自己那些方面還不足，時刻提醒自己去彌補。通過本此畢業(yè)設(shè)計，學會了如何將理論知識應(yīng)用到具體的實踐當中，這樣不僅自己的職業(yè)生涯發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ).雖然花費了不少精力以及時間來完成此次以下幾個方面：(1)負荷計算不夠詳細：因為實際原因，只是在網(wǎng)上找了一些汽車配件廠的主要工作設(shè)備，并加上自己的一部分估算，沒能夠找到一家具體相關(guān)工廠深入其中研究調(diào)查。(2)系統(tǒng)功能需要完善。由于時間的原因，本汽車配件廠主要對廠區(qū)的總降壓變電所進行了設(shè)計，為了進一步完善供配電系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)該增加車間變電所以面給予我的指導(dǎo)，在日常生活當中也給了我很多的關(guān)心和照顧。這幾個月來，在高影響。我還要衷心地感謝李攀峰教授，感謝他每周都會按時組織例會，讓我們有了一個很好的交流平臺，對我們畢業(yè)設(shè)計的順利完成起到了很大的促進作用。在每次例會上，]老師都耐心的聽]上周工作的總結(jié)以及對本周進度的安排，而且給出了大量寶貴的指導(dǎo)意見.在這里再次對他們表示衷心感謝。[1]張瑩。工廠供配電技術(shù)。電子工業(yè)出版社第二版.2006。[2]芮靜康。供配電技術(shù).中國電力出版社第二版.2005.[3]實用電氣工程設(shè)計手冊第1版上?？茖W技術(shù)