某大型工廠供電系統(tǒng)設計

1、摘 要本文從工程應用實際要求出發(fā)，對某大型工廠供電系統(tǒng)進行設計。對工廠的鑄造車間、鍛壓車間、金工車間、機修車間、裝配車間、熱處理車間、倉庫、辦公樓和生活區(qū)等九個用電單位進行負荷計算。對在工廠變電所設計中的若干問題：三相短路分析、短路電流計算、一次設備的選擇與校驗、變壓器的繼電保護、防雷與接地，變電所的過電壓保護等方面的設計進行了陳述，并對供電主接線的拓撲結(jié)構(gòu)進行了闡述。該工廠變電所采用距工廠6km的10kv單電源進線，選用一臺2000kva的主變壓器，對變壓器進行了過電流、電流速斷、瓦斯保護。按三類防雷建筑物設防，對防雷與接地保護進行了設計。在對供電系統(tǒng)短路計算的基礎(chǔ)上，進行了一次設備的選擇設

2、計，同時也對室內(nèi)平面布置進行了初步的設計。關(guān)鍵字：工廠供配電；負荷計算；短路電流；繼電保護；防雷與接地abstractthis paper from the actual requirement of engineering application to a large factory power supply system design. casting of factory workshop, forging workshop, metalworking workshop, machine shop, assembly shop, heat treatment workshop, ware

3、house, office and living areas, etc. nine power unit load calculation. on several issues in the design of substation in the factory: the three-phase short circuit analysis, short-circuit current calculation, an equipment selection and calibration, the transformer relay protection, lightning protecti

4、on and grounding, substation over-voltage protection design for the presentation, and explains the main power supply wiring topology.the factory substation adopts 6 km of the plant of 10 kv power supply into line, choose a main transformer of 2000 kva, over current of transformer, electric velocity,

5、 gas protection. according to the three kinds of lightning protection building fortification, lightning protection and grounding protection for the design.on the power supply system short circuit calculation, on the basis of conducted an equipment selection design, at the same time also on indoor la

6、yout has carried on the preliminary design.keywords：the factory power supply；load calculation；short-circuit current；relay protection；lightning protection and grounding目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 工廠供電的目的和意義11.2 工廠供電設計的一般原則21.3 工廠供配電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.4 主要研究內(nèi)容3第2章 負荷計算62.1 負荷計算的內(nèi)容和目的62.2 各車間的負荷計算62.2.1 鑄造車間負荷

7、計算62.2.2 鍛壓車間負荷計算72.2.3 金工車間負荷計算82.2.4 機修車間負荷計算82.2.5 裝配車間負荷計算92.2.6 熱處理車間負荷計算102.2.7 倉庫負荷計算112.2.8 辦公樓負荷計算112.2.9 生活區(qū)負荷計算122.3 變壓器低壓側(cè)的總計算負荷132.4 無功功率補償15第3章 一次接線的設計163.1 對變電所主接線的一般要求163.2 變電所主接線方案16第4章 短路電流的計算184.1 繪制計算電路184.2 求k-1點的短路電流和短路容量184.2.1 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗184.2.2 繪k-1點短路的等效電路184.2.3 計算三相

8、短路電流和短路容量194.3 求k-2點的短路電流和短路容量194.3.1 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗194.3.2 繪k-2點短路的等效電路204.3.3 計算三相短路電流和短路容量204.4 短路計算結(jié)果20第5章 一次設備的選擇215.1 一次設備選擇的一般原則215.2 高壓設備的選擇225.2.1 高壓熔斷器的選擇225.2.2 高壓斷路器的選擇225.2.3 高壓隔離開關(guān)的選擇235.2.4 高壓電流互感器的選擇235.2.5 高壓電壓互感器的選擇245.2.6 高壓母線的選擇24第6章 防雷保護與接地裝置256.1 過電壓及雷電概述256.2 防雷設備256.3 防雷保護

9、措施256.3.1 架空線路的防雷保護256.3.2 變配電所的防雷保護266.4 電氣裝置的接地276.4.1接地概述276.4.2接地電阻27第7章 重要的保護設計297.1 概述297.2 變壓器的保護297.2.1 變壓器的瓦斯保護297.2.2 變壓器的過電流保護307.3 電流速斷保護317.4 電力線路的過電流保護32結(jié)論33參考文獻35致謝36第1章 緒論1.1 工廠供電的目的和意義電能是電力工業(yè)的基本形態(tài)，它是發(fā)、送、變、配、用電各個環(huán)節(jié)電氣設備連成的整體。是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，是人類現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，電能與國民經(jīng)濟各部門及人民日常生活關(guān)系密切。隨著經(jīng)濟的發(fā)展

10、和現(xiàn)代工業(yè)建設的迅速崛起，對工廠供電進行系統(tǒng)的設計越來越重要。所謂工廠供電，就是指工廠所需電的供應和分配，亦稱工廠配電?？偟膩碚f，工廠供配電系統(tǒng)由降壓變電所、高壓配電線路、低壓配電線路以及用電設備等組成。工廠供配電系統(tǒng)先將電力系統(tǒng)的電能降壓之后，再將其分配到各個車間或廠房中去1。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。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。從另

11、一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 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，也具有重大的作用2-4。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，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，就必須達到以下基本要求： （1）安全：在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。 （2）可靠：應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3）優(yōu)質(zhì)：應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要

12、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，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。 1.2 工廠供電設計的一般原則按照國家標準gb50052-95供配電系統(tǒng)設計規(guī)范、gb50053-9410kv及以下設計規(guī)范、gb50054-95低壓配電設計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則3-6： （1）工廠供電設計必須要遵守國家的有關(guān)法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源和有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。 （2）工廠供電設計應做到保證人身和設備安

13、全，供電可靠，電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。設計中應采用負荷國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。 （3）工廠供電設計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等合理確定設計方案。 （4）工廠供電設計應根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近期結(jié)合，以近期為主，適當?shù)目紤]擴建可能性。1.3 工廠供配電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在國外近年來一些國家的能源不是很豐富，進而導致電力資源不充足。為了滿足國內(nèi)的需求，減少在網(wǎng)路中的損耗，這些發(fā)達國家已經(jīng)形成了完善的供電設計理論，如變電站電壓無功控制理論和基于模糊控制理論的變電站電壓無

14、功綜合控制等理論。發(fā)達國家通過新的設計理論改善和優(yōu)化變電結(jié)構(gòu)，降低變電的功率損耗，使供電運行更加節(jié)約集約高效。設備方面實現(xiàn)了測控設備和一次設備的完全融合，即實現(xiàn)所謂的智能一次設備，每個對象均含有保護、監(jiān)控、計費、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫。戶外插接式智能型組合電器pass（plug and switch system），已經(jīng)開始采用7。我國傳統(tǒng)的工廠供電設計存在很多明顯的不足之處：設計標準規(guī)范不統(tǒng)一；設備型號多、產(chǎn)品通用性差；存在著大量重復性的設計工作；設計評審、批復爭議多、耗時長；建設和運行維護成本高等。根據(jù)具體工程環(huán)境、建設要求和運行方式來進行針對性的設計，是一種“量體裁衣”式的設計。

15、近年來，隨著國內(nèi)制造廠生產(chǎn)的電氣設備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，供配電接線日趨簡化。大量高性能的新型一次設備不斷出現(xiàn)。一次電氣設備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式向無油化、真空開關(guān)、sf6開關(guān)和機、電組合一體化的小型設備發(fā)展。但是工廠供電的設計中仍然存在一些問題，比如供電線路的數(shù)字化水平還比較低。還有企業(yè)對電力能源的需求持續(xù)增長，需要建立更多的變電站以提高電力系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，然而這些變電站占地面積大。而現(xiàn)在土地資源緊張，環(huán)境要求嚴格，使得選擇變電站址相當困難8-10。此外計算機的滲透已經(jīng)達到每一個角落，企業(yè)供電系統(tǒng)也不可避免地進入了微機控制，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電

16、站二次系統(tǒng)，已成為當前工廠供電發(fā)展的趨勢。無論國內(nèi)國外，還是從管理方、運行方及設計單位對于工廠供電實現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。伴隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工廠供電綜合自動化也采用了新的技術(shù)如全分散式變電站自動化系統(tǒng)和先進的網(wǎng)絡技術(shù)。我國工廠供電綜合自動化技術(shù)應用的越來越成熟。綜合自動化系統(tǒng)以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內(nèi)用戶所接受，并在一些大型工廠供電項目中獲得成功的應用?，F(xiàn)在世界各地的研究和開發(fā)工作主要集中在以下幾個方面來使得供配電自動化更智能、更符合成本效益，以實現(xiàn)全面大規(guī)模電力系統(tǒng)的目標9。（1）電力系統(tǒng)通信協(xié)議，實現(xiàn)互聯(lián)互通；（2）通信系統(tǒng)使其在商業(yè)上

17、可行；（3）通過儀表電氣圖，開關(guān)設備和變壓器使得他們自身智能化；（4）智能遠程終端單元；（5）智能儀表系統(tǒng)；（6）電力系統(tǒng)算法提供快速、準確的控制決策略。1.4 主要研究內(nèi)容本工廠供電系統(tǒng)的設計是根據(jù)廠區(qū)每個車間的負荷情況和分布情況，以及生產(chǎn)對負荷的要求并結(jié)合國家供電標準確定的。電源采用距工廠10km的10kv電源，通過在工廠內(nèi)設變電站將電壓降為380v實現(xiàn)工廠供電。工廠內(nèi)負荷概況如表11所示。表11 工廠負荷概況表 廠房名稱 負荷類別 設備容量（kw） 需要系數(shù)鑄造車間動力 6000.30.4照明 200.7.09鍛壓車間動力 4000.3照明 100.70.9金工車間動力 4000.3照明 100.70.9機修車間動力 6000.2照明 100.70.9