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1、精选优质文档-倾情为你奉上绪论1第一章设计任务31.1、设计要求31.2、设计依据31.2.1、工厂总平面图31.2.2、工厂负荷情况31.2.3、供电电源情况31.2.4、气象资料41.2.5、地质水文资料41.2.6、电费制度5第二章负荷计算和无功功率补偿62.1、负荷计算62.1.1、单组用电设备计算负荷的计算公式62.1.2、多组用电设备计算负荷的计算公式62.1.3、各车间负荷统计计算72.1.4、总的计算负荷计算92.2、无功功率补偿11第三章变电所位置与型式的选择143.1、变配电所的任务143.2、变配电所的类型14第四章变电所主变压器及主接线方案的选择154.1、变电所主变压
2、器的选择154.1.1、变压器型号的选择15专心-专注-专业5.3.1、电力系统175.3.2、架空线路175.3.3、电力变压器175.4.1、总电抗标幺值185.4.2、三相短路电流周期分量有效值185.4.3、其他短路电流185.4.4、三相短路容量185.5.1、总电抗标幺值185.5.3、其他短路电流185.5.4、三相短路容量187.1.1、直接防雷保护217.1.2、雷电侵入波的防护217.2.1、接地电阻的要求217.2.2、接地装置的设计21毕业论文（设计）任务书学生姓名刘建专业班级电气大专 092指导教师周启华论文题目某机械厂降压变电所电气设计研 究 的 目 标、 内 容
3、及 方 法（一）研究目标 基于工厂供电的理论知识对机械厂总降压变电所进行电气设计，实现对工厂供电 的更深入理解，为以后从事此项工作做准备。（二）研究意义 电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是放在产品成本中所占的比重一般很小。因此电能在工业生产中的重要性并不在于它在产品成本中或投资总额中 所占的比重多少，而是在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产 品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳 动条件，有利于实现生产过程自动化。某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使 是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品的报废，甚至可能 发生重大的人身事故，
4、给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。因此， 做好工厂供电工作对于工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。分 阶 段 完 成 的 工 作第一阶段：（2011/10/12011/10/5）：完成资料收集，完成开题报告。 第二阶段：（2011/10/62011/10/16）：完成负荷统计及相关计算。 第三阶段：（2011/10/172011/10/20）：选择适当的变压器，确定变压器主接线方 案。第四阶段：（2011/10/212011/11/1）：完成短路电流的计算。 第五阶段：（2011/11/22011/11/11）：一次设备的选择。 第六阶段：（2011/11/122011/1
5、1/21）：变电所防雷及接地选择。第七阶段（2011/11/222011/11/30）：编写论文，准备答辩。系（部） 主任意见开题报告一、课题名称某机械厂降压变电所电气设计 二、设计目的和意义（1）、设计目的 为促进电能在工业领域的快速发展，实现电能在工业生产中最大利用率，保障工业生产安全及有效利用。根据工厂供电计划，确保供电在工业生产中的可控、在控，搞好 输配电设备的质量，提高对工厂生产和生活供电的可靠性及供电能力，能够灵活的调整 电网的运行方式，使工厂的生产始终处于健康、稳定、经济的运行状态，提高电网的负 载能力，最大限度的满足工厂生产与生活的需求 ，保障变配电所的安全运行。（二）、设计意
6、义 虽然电能在工业生产成本中所占比例很小，但是优良的供电可靠性、安全性对于工业生产有着重要的作用。例如增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成 本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化等等。作 此设计有利于我对工厂供电理论的进一步巩固和完善。也对我今后从事此项工作奠定了 一定基础。三、设计内容及设计过程（一）、设计内容（1）统计机械厂负荷并进行负荷计算以及无功功率的补偿确定。（2）变电所的所址和型式的选择。（3）选择变压器类型记住接线方案。（4）短路电流计算。（5）一次设备的选择。（6）降压变电所防雷与接地装置的选择。（二）、设计过程 第一阶段：（2011
7、/10/12011/10/5）：完成资料收集，完成开题报告。 第二阶段：（2011/10/62011/10/16）：完成负荷统计及相关计算。第三阶段：（2011/10/172011/10/20）：选择适当的变压器，确定变压器主接线方案。第四阶段：（2011/10/212011/11/1）：完成短路电流的计算。 第五阶段：（2011/11/22011/11/11）：一次设备的选择。 第六阶段：（2011/11/122011/11/21）：变电所防雷及接地选择。 第七阶段（2011/11/222011/11/30）：编写论文，准备答辩。摘要为保障工业生产安全进行，保证电能合理分配、输送，灵活改变运
8、行方式。特进行 本次设计。本设计主要阐述了对机械厂总降压变电所的电气设计方案。在设计中进行了对工厂 负荷的统计计算；变电所位置与型式的选择；变电所主变压器及主接线方案的选择；短 路电流的计算；变电所一次设备的选择校验；变电所进出线与邻近单位联络线的选择； 降压变电所防雷与接地装置的设计等。AbstractTo protect the safety of industrial production, to ensure reasonable distribution of electric energy, transmission, flexible operation mode changes
9、. Special for this design.Elaborated on the design of the main mechanical plant a total step-down substation electrical design. Carried out in the design of the statistical calculation of the load on the plant; substation location and type of choice; substation main transformer and main line scheme
10、of choice; short-circuit current calculation; substation equipment selection of a check; substation into the outlet and adjacent units of the contact line of choice; step-down substation lightning protection and grounding equipment design.关键词工厂供电，变电所，无功功率补偿，变压器，短路电流计算，一次设备，避雷器KeywordsPower plants,su
11、bstations,reactive pover compensation,transformer,short circuit current calculation,a device,surge arresters.绪论工厂供电（plant power supply），就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂供电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于其他形式的能量转 换而来，又易于转换为其他形式的能量用以应用；电能的输送和分配既简单经济，又便 于控制，调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个 国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业
12、生产的主要能源和动力，但它在产品成本中所占的比重 一般很小，电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资额中所占的比 重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动 生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产 过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成 严重的后果。做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由 于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重 要的战略意义。工厂供电工作要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用
13、电的需要，并 做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全在电能的供应，分配和使用中，不应发生人身和设备事故（2） 可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求（3） 优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济 供电系统的投资要少，运费要低，并尽可能的节约电能和减少有色金 属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局 部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。本设计的任务，主要是对某机械制造厂减压变电所的电气设计，其中包括工厂负荷 的统计计算，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，进 行短路计算，选择变电所主接
14、线方案，一次设备的选择，高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置。并通过设计对中小型工厂的供配电系统和电气照明运行维护和设计计算 对工厂供电理论知识有了更加深刻的巩固和复习，为今后从事工厂供电技术工作奠定一 定的基础。第一章设计任务1.1、设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑工厂生产的发展， 按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主 变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案、一次设备的选择、高低压设备和 进出线，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 1.2、设计依据1 )( 2 )( 5 )( 8 )(
15、 6 )( 7 )( 1 0 )( 4 )( 9 )1.2.1、工厂总平面图( 3 )图 1.1工厂平面图1.2.2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 5000h，日最大负荷持续时间为 8h。 该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统 计资料如表 1.1 所示。1.2.3、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条 10kV 的公用电 源 干 线 取 得 工 作 电 源 。 该干 线的 走 向 参 看 工 厂 总 平 面 图 。 该 干线 的 导 线 牌 号 为 LGJ-185，导线为等边三角形排列，线距
16、为 1.5m；干线首端距离本厂约 10km。干线首 端所装设的高压断路器断流容量为 500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为 2.0s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高 压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度 为 100km，电缆线路总长度为 30km。1.2.4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为 40，年平均气温为 30，年最低气温为-5，年 最热月平均最高气温为 35，年最热月平均气温为 30，年最热月地下 0.8 米处平均 气温为 30。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 50。1.2.5、地质水文资
17、料厂房 编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力2000.40.65照明509102锻压车间动力20003060照明509103热处理车间动力10006070照明509104电镀车间动力15006070照明509105仓库动力1004080照明10.9106工具车间动力200035060照明509107金工车间动力20003060照明509108锅炉车间动力50080.70照明10910本厂所在地区平均海拔 1000m，地层以砂粘土为主，地下水位为 4m。 表 1.1工厂负荷统计资料9装配车间动力10004065照明5091010机修车间动力10003060照明2091
18、0生活区照明20008091.2.6、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。每月基本电费按主变压器容量为 18 元/kVA，动力电费为 0.9 元/Kw.h，照明电费为 0.5 元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.95，此外，电 力 用 户 需 按 新 装 变 压 器 容 量 计 算 ， 一 次 性 向 供 电 部 门 交 纳 供 电 贴 费 ： 610VA 为 800/kVA。第二章负荷计算和无功功率补偿2.1、负荷计算在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线 路中，应尽可能均衡分
19、配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的总容量 不超过三相设备总容量的 15%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按 三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的 15%时，则应将单相设备容量 换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。综上所述，由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的 15%，所以可 以按三相负荷平衡计算。3 0即：PP3 0 三 相P3 0 单 相Kd 三 相Pe 三 相Kd 单 相Pe 单 相2.1.1、单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为 KW）P = K P，K 为系数3 0edQ =3 0d3 0b)无功计算负荷
20、（单位为 kvar）P tanc)视在计算负荷（单位为 kvA）S=P 3 030c osd)计算电流（单位为 A）S3U3 0I = 3 0,U为用电设备的额定电压（单位为 KV）NN2.1.2、多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为 KW）P = KP3 0 i3 0Pp式中3 0 i是所有设备组有 功计算负荷之和， K是有功负荷同时系数， 可取p0.80.95b)无功计算负荷（单位为 kvar）3 0qQ = KQ3 0 iQ式 中3 0 i是 所 有 设 备 无 功 计 算 负 荷 之 和 ； K是 无 功 负 荷 同 时 系 数 ， 可 取q0.850.97P 230
21、Q 230S=30c)视在计算负荷（单位为 kvA）d)计算电流（单位为 A）I =S 3 03U3 0N2.1.3、各车间负荷统计计算1）、铸造车间计算负荷：P3 0 1P3 0 三 相P3 0 单 相0 . 42 0 00 . 95 kW8 4 . 5 k W无功计算负荷： Q3 0 1P3 0 三 相ta n8 0 1 . 6 71 3 3 . 6 k v a r三 相PP804.5单 相视在计算负荷： S3 0 1 3 0 三 相 3 0 单 相 127.5KVAS三 相coscos0.651.0计算电流：3 0 13 0 11 2 7 . 51 9 3 . 1 8 A3UN30 .
22、3 8I2)、锻压车间计算负荷：3 0 23 0 三 相3 0 单 相2 0 00 . 350 . 9 k W6 4 . 5 k WPPP无功计算负荷： Q3 0 23 0 三 相ta n6 0 1 . 3 37 9 . 8 k v a rP三 相PP604.5单 相视在计算负荷： S3 0 2 3 0 三 相 3 0 单 相 104.5KVAS三 相coscos0.601.0计算电流：3 0 23 0 21 0 4 . 51 5 8 . 3 3 A3UN30 . 3 8I3）、热处理车间 计算负荷：3 0 33 0 三 相3 0 单 相0 . 61 0 050 . 96 4 . 5 k WP
23、PP无功计算负荷： Q3 0 33 0 三 相ta n6 0 1 . 0 26 1 . 2 k v a rP三 相PP604.5单 相视在计算负荷： S3 0 3 3 0 三 相 3 0 单 相 90.2 KVAS三 相coscos0.71.0计算电流：3 0 33 0 39 0 . 21 3 6 . 7 A3UN30 . 3 8I4）、电镀车间 计算负荷：3 0 43 0 三 相3 0 单 相0 . 61 5 00 . 95 k W9 4 . 5 kWPPP无功计算负荷： Q3 0 43 0 三 相ta n9 0 1 . 0 29 1 . 8 k v a rP三 相PP904.5单 相视在计
24、算负荷： S3 0 4 3 0 三 相 3 0 单 相 133.07 KVAS三 相coscos0.71.0PP计算电流：3 0 43 0 41 3 3 . 0 72 0 1 . 6 2 A3UN30 . 3 8IP5）、仓库 计算负荷：3 0 53 0 三 相3 0 单 相0 . 4 1 00 . 91kW4 . 9 k W无功计算负荷： Q3 0 5P3 0 三 相ta n40 . 7 53 k v a r三 相PP40.9单 相视在计算负荷： S3 0 5 3 0 三 相 3 0 单 相 5.9 KVAS三 相coscos0.81.0计算电流：3 0 53 0 55 . 98 . 9 4
25、 A3UN30 . 3 8I6）、工具车间计算负荷：3 0 63 0 三 相3 0 单 相0 . 3 52 0 00 . 95 k W7 4 . 5 kWPPP无功计算负荷： Q3 0 63 0 三 相ta n1 0 81 . 3 31 4 4 k v a rP三 相PP704.5单 相视在计算负荷： S3 0 6 3 0 三 相 3 0 单 相 116.67 KVAS三 相coscos0.61.0计算电流：3 0 63 0 61 1 6 . 6 71 7 6 . 7 7 A3UN30 . 3 8I7）、金工车间 计算负荷：3 0 73 0 三 相3 0 单 相0 . 32 0 00 . 95
26、 k W6 4 . 5 k WPPP无功计算负荷： Q3 0 73 0 三 相ta n6 0 1 . 3 37 9 . 8 k v a rP三 相PP604.5单 相视在计算负荷： S3 0 7 3 0 三 相 3 0 单 相 104.5KVAS三 相coscos0.601.0计算电流：3 0 73 0 71 0 4 . 51 5 8 . 3 3 A3UN30 . 3 8I8）、锅炉房 计算负荷：3 0 83 0 三 相3 0 单 相0 . 85 00 . 91kW4 0 . 9 kWPPP无功计算负荷： Q3 0 83 0 三 相ta n4 0 1 . 0 24 0 . 8 k v a rP
27、三 相PP400.9单 相视在计算负荷： S3 0 8 3 0 三 相 3 0 单 相 58.04 KVAS三 相coscos0.71.0计算电流：3 0 83 0 85 8 . 0 48 6 . 5 8 A3UN30 . 3 8I9）、装配车间 计算负荷：3 0 93 0 三 相3 0 单 相0 . 41 0 00 . 95 k W4 4 . 5 k WPPP无功计算负荷： Q3 0 93 0 三 相ta n4 0 1 . 1 74 6 . 8 k v a rP三 相PP404.5单 相视在计算负荷： S3 0 9 3 0 三 相 3 0 单 相 66.03KVA三 相coscos0.651
28、.0计算电流：I3 0 93UNS3 0 96 6 . 0 330 . 3 81 0 0 . 0 5 A10）、机修车间 计算负荷：P3 0 1 0P3 0 三 相P3 0 单 相0 . 31 0 00 . 92 k W3 1 . 8 kW无功计算负荷： Q3 0 1 0P3 0 三 相ta n3 0 1 . 3 33 9 . 9 k v a r三 相PP301.8单 相视在计算负荷： S3 0 1 0 3 0 三 相 3 0 单 相 51.8KVAS三 相coscos0.601.0计算电流：3 0 1 03 0 1 05 1 . 87 8 . 4 8 A3UN30 . 3 8I11）、生活区
29、 计算负荷：3 0 1 10 . 82 0 0 k W1 6 0 k WPPKed无功计算负荷： Q3 0 1 13 0 ( 1 1 )PPta n1601 9 80 . 4 89 5 . 0 4 k v a r视在计算负荷： S30 1130 (11)cos0.9177.78KVA计算电流：I 30 11S 30 111 7 7 . 7 82 6 9 . 3 6 A3UN30 . 3 82.1.4、总的计算负荷计算 a)、总的计算负荷P30 = KpP30 i0 . 86 4 1 . 15 1 2 . 8 8 k Wb)、总的无功计算负荷Q30 = K qQ 30 i0 . 8 58 1 5
30、 . 7 46 9 3 . 4 k v a rc)、总的视在计算负荷P302Q 3025 1 2 . 8 8 26 9 3 . 4 2S 30 =d)、总的计算电流8 6 2 . 5 KVASI =3 03UN308 6 2 . 530 . 3 81 3 0 6 . 8 A经过计算，得到各厂房和生活区的负荷统计表，如表 2.1 所示（额定电压取 380V）表 2.1 各厂房和生活区的负荷统计表编 号名称类别设 备 容 量P /kWe需 要 系 数KdCostan计算负荷P/k3 0WQ/kva3 0rS/kVA3 0I/3 0A1铸造 车间动力200040651.6780133.6照明5091
31、004.50小计20584.5133.6127.5193.182锻压 车间动力200030601.336079.8照明5091004.50小计20564.579.8104.5158.333热 处 理 车 间动力100060701.026061.2照明5091004.50小计10564.561.290.2136.74电镀 车间动力15006071.029091.8照明5091004.50小计15594.591.8133.07201.625仓库动力1004080.7543照明1091000.90小计114.935.98.946工具 车间动力200035061.3370144照明5091004.50
32、小计20574.5144116.67176.777金工动力200030601.336079.8车间照明5091004.50小计20564.579.8104.5158.338锅炉 房动力5008071.024040.8照明1091000.90小计5140.940.858.0486.589装配 车间动力100040651.174046.8照明5091004.50小计10544.546.866.03100.0510机修 车间动力100030601.333039.9照明2091001.80小计10231.839.951.878.4811生活区照明2000.80.90.4816095.04177.782
33、69.36总计动力1310641.1815.74照明239计入 K=0.8, K=0.85pq0.5512.88693.41035.991568.342.2、无功功率补偿无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具 有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电 容器在供电系统中应用最为普遍。由于本厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.5。而供电部门要求该厂 10KV 进 线侧最大负荷时功率因数不低于 0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因 此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 0.9，这里取 0.92 来计算
34、 380V 侧所需无功功率补偿容量：Q = P (tan- tan)=512.88tan(arccos0.5) - tan(arccos0.92) = 682.13 kvarC3 012选择 PGJ1 型低压自动补偿评屏，并联电容器为 BW 0.4-14-3 型，采用其 1 台主屏 与 4 台辅屏相结合。总共容量为：84kvar 5=420kvar。 补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，但是无功计算负荷、视在功率、计算电流都有变化，以下对补偿后的无功计算负荷、视在功率、计算电流进行计算。 1）无功计算负荷30Q =（693.4-690）+25.65kvar=30 kvar 2）视在功
35、率P 230Q230S 303）计算电流S =519 kVAI 303U30=786.36ANS功率因数提高为 cos = P3030=0.99。在无功补偿前，该变电所主变压器 T 的容量为应选为 1250kVA,才能满足负荷用电 的需要；而采取无功补偿后，主变压器 T 的容量选为 1000kVA 的就足够了。同时由于 计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补 偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10kV 侧的负荷计算如表 2.1、 所示。表 2.1无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷P30 /KWQ30 /kvarS 30 /kVAI30 /A380V 侧补偿前负荷0.5512.88693.41035.991568.34380V 侧无功补偿容量-420380V 侧补偿后负荷0.99512.8830519786.36主变压器功率损耗0.01 S 30 =5.130.05 S 30 =25.610KV 侧负荷计算0.9951855.6898