某機械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書

某機械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書'ITI班級姓名學(xué)號指導(dǎo)老師：摘要:電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力；電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化；電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)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。因此，所以工廠企業(yè)供配電的電路設(shè)計要聯(lián)系到各個方面，負(fù)荷計算及無功補償，變壓器的型號、容量和數(shù)量的分配；短路的計算、設(shè)備的選擇、線路的分配和設(shè)計等方面進行設(shè)計分析，把最好的供配電設(shè)計應(yīng)用到現(xiàn)實生產(chǎn)中來，為經(jīng)濟的發(fā)展做出最好的服務(wù)。關(guān)鍵詞：變配電計算負(fù)荷短路電流線路設(shè)計1工廠供電系統(tǒng)概敘1.1工廠供電的意義和要求電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。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)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。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)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)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，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。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。1.2設(shè)計內(nèi)容及步驟全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，接合國家供電情況，解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題，以本次設(shè)計為例，其基本內(nèi)容有以下幾方面。負(fù)荷計算全廠總降壓變電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、表達(dá)計算成果。工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇參考電源進線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，接合全廠計算負(fù)荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。工廠總降壓變電所主接線設(shè)計根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)荷綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟、安裝容易、維修方便。廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置方案，由不同方案的可靠性、電壓損失、基建投資、年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路接構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位。工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、開關(guān)柜等設(shè)備。備用電源與自動投入裝置的引入2全廠負(fù)荷計算及功率補償2.1計算負(fù)荷的內(nèi)容計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。2.2負(fù)荷計算的方法負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項式等幾種。本設(shè)計由于設(shè)備臺數(shù)比較多，而單臺設(shè)備容量相差不大所以采用需要系數(shù)法確定。

下表為該機械廠各車間的負(fù)荷情況:序號車間名稱負(fù)荷類型計算負(fù)荷P(kW)Q(kvar)S(KVA)1空氣壓縮車間I780180800.52熔制成型（模具）車間I580150599.13熔制成型（熔制）車間I5901706144后加工（磨刨）車間I650220686.25后加工（封接）車間I680180703.46配料車間I360100373.67鍋爐房I420110434.28廠區(qū)其他負(fù)荷（一）II?III600268657.19廠區(qū)其他負(fù)荷（一）II?III550200585.2共計521015785453.3同時系數(shù)0.950.97全場計算負(fù)荷4949.51530.75180.8*公式及計算過程見附12.3功率因數(shù)的內(nèi)容及計算功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟運行的一個重要指標(biāo)。工廠中由于有大量的感應(yīng)電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需考慮增設(shè)無功功率補償裝置。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3485-1998《評價企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定：“在企業(yè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)應(yīng)不低于0.9，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)在負(fù)荷側(cè)合理裝置集中與就地?zé)o功補償設(shè)備?！北驹O(shè)計中，經(jīng)計算該工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)cos%=0.96,,滿足供電部門對本場功率因數(shù)的要求。因此，無需加裝無功功率補償裝置。*公式及計算過程見附23變配電所選型及總體布置3.1供電電壓的確定供電電壓是指供配電系統(tǒng)從電力系統(tǒng)所取得的電源電壓。供電電壓的選取，主要決定于以下3個方面的因素。電力部分所能提供的電源電壓；企業(yè)負(fù)荷大小及距離電源線路遠(yuǎn)近；企業(yè)大型設(shè)備的額定電壓。在本設(shè)計中，已知該機械廠由距其5公里處的A變電站接一回架空線路供電；供電電壓等級可選擇10kV或35kV;機械廠內(nèi)大型設(shè)備額定電壓不詳。通過計算得知，該廠計算負(fù)荷為5180.8kVA。因此，選擇35kV作為供電電壓較合適。3.2總降壓變電所的設(shè)計大中型企業(yè)，由于負(fù)荷較大往往采用35-110kV電源進線，降壓至10kV或6kV,再向各車間變電所和高壓用電設(shè)備配電，這種降壓變電所稱為總降壓變電所。本設(shè)計中，車間比較集中可設(shè)一個總降壓變電所，這樣既節(jié)省投資，又便于運行維護。3.3配電電壓的確定配電電壓是指用戶內(nèi)部向用電設(shè)備配電的電壓等級。由用戶總降壓變電所向高壓用電設(shè)備配電的電壓稱為高壓配電電壓，由用戶車間變電所或建筑物變電所向低壓用電設(shè)備配電的電壓稱為低壓配電電壓。本設(shè)計中，對各車間需要的電壓等級不詳，擬采用低壓配電，配電電壓為0.4kV。3.4車間變電所的設(shè)計車間變電所是指設(shè)在車間的10/0.4kV變電所。車間負(fù)荷較大時，一般應(yīng)設(shè)車間變電所，還可以向鄰近負(fù)荷較小的車間供電。車間變電所分為車間附設(shè)變電所和車間內(nèi)變電所。由于需要給多個車間供電及車間內(nèi)變電所安全性較差，故本設(shè)計采用的類型為車間附設(shè)變電所。通過分析廠區(qū)平面布置圖和廠區(qū)各車間負(fù)荷大小及負(fù)荷要求，本配電系統(tǒng)將建設(shè)3間車間變電所，用以滿足各車間的負(fù)荷需求。3.5變配電所的位置的選擇通常，變配電所所址選擇遵循以下原則：盡量靠近負(fù)荷中心；盡量靠近電源側(cè)；進出線方便；盡量避開污染源，或者在污染源上方口；盡量避開振動、潮濕、高溫及有易燃易爆物品的場所；設(shè)備運輸方便；有擴建和發(fā)展的余地；高壓配電所與鄰近車間的變電所合建。根據(jù)上述原則及本廠各車間負(fù)荷分布情況，設(shè)計了相應(yīng)的供配電平面布置簡圖。*具體簡圖見附54變壓器、主接線方案的選擇4.1總降壓變電所主變壓器臺數(shù)的選擇本廠I、II級負(fù)荷較多，為滿足用電負(fù)荷對可靠性的要求，選擇兩臺主變壓器。同時，當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。4.2總降壓變電所主變壓器容量的選擇裝有兩臺主變壓器時，其中任意一臺主變壓器容量^應(yīng)同時滿足下列兩個條件：任一臺主變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足總計算負(fù)荷的60%~70%的要求，即SN=（0.6~0.7）Sc任一臺主變壓器單獨運行時，應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷SC（I+II）的需要，即SnNSc（I+II）經(jīng)計算，本設(shè)計選用5000kVA的變壓器二臺。*公式及計算過程見附34.3總降壓變電所主變壓器型式的選擇油浸式：一般正常環(huán)境的變電所；干式：用于防火要求較高或環(huán)境潮濕，多塵的場所；密閉式：用于具有化學(xué)腐蝕性氣體、蒸汽或具有導(dǎo)電、可燃粉塵、纖維會嚴(yán)重影響變壓器安全運行場所；防雷式：用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)；有載調(diào)壓式：用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動嚴(yán)重且用電設(shè)備對電壓質(zhì)量又要求較高的場所。由于本設(shè)計的變電所為獨立式、封閉建筑，故采用油浸式變壓器。4.4總降壓變電所主接線的選擇對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。總降壓變電所主接線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主接線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。其中，有幾種可供參考的方法如下：一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式接線適用的場合有所不同。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行接線時，也宜于采用這種接線。一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接線方式兼有上述兩種橋式接線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所。一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所，采用雙母線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用于電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本設(shè)計中，機械廠連續(xù)運行，負(fù)荷變動較小，電源進線較長(5km),主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外考慮到今后的長遠(yuǎn)發(fā)展，因此采用主接線一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓主接線方式。該接線法供電可靠性高，操作靈活，適用于企業(yè)一、二級負(fù)荷供電。*具體接線圖見附44.5車間變電所變壓器的選擇車間變電所變壓器臺數(shù)和容量確定原則和總降壓變電所基本相同，這里就不再贅述。根據(jù)廠區(qū)各車間分布和負(fù)荷要求，本配電系統(tǒng)將建設(shè)3間車間變電所，每個變電所采用兩回獨立進線，設(shè)置兩臺變壓器，每臺變壓器的容量為1000kVA。5短路電流的計算5.1短路電流計算的目的及方法短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺值法（又稱相對單位制法）。5.2短路電流計算本設(shè)計采用標(biāo)幺值法進行短路計算。經(jīng)計算，得出基于短路點的短路電流和容量匯總表。下表為短路點k1、k2分別在在最大/最小運行方式下的短路電流和容量匯總表:1.最大運行方式三相短路電流三相短路容量仲）ish.k1(kA)SjkVA)k10.467.1218.16460k20.094.9312.58902.最小運行方式三相短路電流三相短路容量Ik1*Ik1(kA)ish.k1(kA)Sk1(kVA)k10.264.0610.3260k20.084.2910.9480*公式及計算過程見附67主要電氣設(shè)備選擇7.1電氣設(shè)備選擇的條件為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，選擇導(dǎo)線和電纜截面計算時必須滿足下列條件：發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。經(jīng)濟電流密度35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。工廠內(nèi)的10KV及以下線路，通常不按此原則選擇。機械強度導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕