某機(jī)械廠全廠總壓降變電所設(shè)計

1、 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）題目：某機(jī)械廠全廠總壓降變電所設(shè)計 TITLE：The design of step-down substation in the whole machinery factory學(xué) 院 年級專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 完 成 日 期 2011年 3月本科畢業(yè)論文（設(shè)計）選題登記表學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)學(xué) 院指導(dǎo)教師姓名/職稱題 目某機(jī)械廠全廠總壓降變電所設(shè)計本選題的意義及國內(nèi)外發(fā)展簡況： 電能是生產(chǎn)的主要能源和動力，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，減輕工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。如果工廠供電突然

2、中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果，甚至給國家和人民帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。工廠供電系統(tǒng)設(shè)計的是否完善，不僅會影響工廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，還會影響電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，做好工廠供電工作不僅對于發(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(jì)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(jì)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

3、 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(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)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。研究內(nèi)容：本設(shè)計在分析給定的系統(tǒng)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)所取得的電源情況，電負(fù)荷數(shù)據(jù)、氣象資料等，已實現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的供電系統(tǒng)為設(shè)計目標(biāo)，完成對某機(jī)械廠全廠總壓降變電所設(shè)計1、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(jìn)行的。考慮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。2、UPS容量與設(shè)備選擇3、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺

4、數(shù)及容量選擇參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。4、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計5、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算6、繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計研究方法、手段及步驟：（1）計算各車間負(fù)荷和無功補(bǔ)償（2）UPS容量與設(shè)備選擇（2）確定變電所的位置。選擇變電所變壓器臺數(shù)、容量及型號（3）設(shè)計工廠總的降壓變電所及接入系統(tǒng)（4）計算短路電流（5）選擇變電所高低壓設(shè)備（6）確定繼電保護(hù)裝置主要參考文獻(xiàn)：1 楊岳 供配電系統(tǒng) 科學(xué)出版社 20072 孟祥忠 現(xiàn)代供電技術(shù) 清華大學(xué)出版社 20063 劉介才 工廠供電 機(jī)械工業(yè)出版社 2

5、0094 隋振有 宋立新 配電實用技術(shù) 中國電力出版社 20065 劉介才 工廠供電設(shè)計指導(dǎo)書 機(jī)械工業(yè)出版社 19996 張乃國 UPS供電系統(tǒng)應(yīng)用手冊 電子工業(yè)出版社 20047 張道民 短路電流計算 水利電力出版社 19598 蘇文成 工廠供電 機(jī)械工業(yè)出版社 2002時間進(jìn)度：12月 查找相關(guān)資料，學(xué)習(xí)相關(guān)文獻(xiàn)、規(guī)程、手冊、復(fù)習(xí)有關(guān)知識點 寫開題報告，提出總體方案1-2月 進(jìn)行負(fù)荷計算和無功補(bǔ)償方面的設(shè)計，UPS容量與設(shè)備選擇 確定各車間變電所的位置、變壓器臺數(shù)、容量及型號3月 變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計，進(jìn)行短路電流的設(shè)計， 選擇變電所高低壓設(shè)備和繼電保護(hù)裝置4月 畫設(shè)計圖紙，撰寫和整理設(shè)

6、計說明書，預(yù)答辯、答辯學(xué)生 （簽名） 年 月 日指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師 （簽名） 年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人意見：專業(yè)負(fù)責(zé)人 （簽名） 年 月 日摘要 電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，做好工廠供電設(shè)計對于發(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。工廠供電系統(tǒng)首先要能滿足工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，其次要確保安全，供電可靠，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，并做好節(jié)能。本設(shè)計根據(jù)某機(jī)械廠所取得的供電電源和該廠用電負(fù)荷的實際情況，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按工廠供電的基本要求，對各車間進(jìn)行了負(fù)荷計算和無功補(bǔ)償；確定出了各變電所的位置及各變電所變壓器臺數(shù)、容量和型式；確定UPS系統(tǒng)組成及位置；計算了短路電流；選擇了

7、變電所高低壓設(shè)備；配置了繼電保護(hù)裝置、防雷和接地裝置；繪制設(shè)計圖樣，完成了機(jī)械廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計。關(guān)鍵字：計算負(fù)荷，無功補(bǔ)償，UPS，變壓器，短路電流ABSTRACTElectric energy is the main energy and power for the production of industry. A goodpower supply design scheme is very important for enlarging the production of industry andrealizing indpstry modernization. The power s

8、upply system of factory should meet theneeds of the production and living firstly, and then ensure the safety of person and equipment, the reliability of power supply, the advancement of technology, the reasonablenessof economy, and at the same time economize on energy. Based on the electrical sourc

9、ewhich is achieved by the chemical fiber factory and loads in the factory, considered the de-velopment of the production, design is put up according for the basic demands of the powersupply. The loads and reactive power compensation are all calculated. The location of thesubstation and the number, t

10、he capacity and the type of the transformer are confirmed, determine UPS system composition and location ,the short-circuit current is calculated, and thelow-voltage and high-voltage electrical equipments are chosen. Relaying protection equipment lighting protection and earth-termination systems are

11、 confirmed. Design drawingpapers are finished. The power supply system' s design for chemical fiber factory isaccomplished. KEY WORDS: calculated load, reactive power compensation, UPS, transformer, shortcmcutt current目錄本科畢業(yè)論文（設(shè)計）選題登記表II摘要VABSTRACTVI1.緒論12.設(shè)計任務(wù)書32.1 設(shè)計要求32.2 設(shè)計依據(jù)32.2.1工程總平面圖32.2

12、.2 工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)32.2.3 供電電源情況43.設(shè)計說明計算書53.1 負(fù)荷計算53.1.1單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式53.1.2多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式53.2 無功功率補(bǔ)償63.3 變電間的所址選擇及負(fù)荷中心的確定73.4 變電間主變壓器及主接線方案的選擇73.5 UPS容量與設(shè)備選擇103.5.1 UPS總體概述103.5.2 UPS的容量選擇103.5.3 UPS的性能要求113.5.4 UPS供電方案113.6 短路電流計算143.6.1 短路的原因143.6.2 短路的后果143.6.3 短路的危害143.6.4 短路電流計算143.7 變電所一次設(shè)備的選擇校驗163.

13、8 主變壓器繼電保護(hù)183.8.1 保護(hù)要求183.8.2 整定計算193.9 變電間的防雷保護(hù)20參考文獻(xiàn)211 劉介才 工廠供電 機(jī)械工業(yè)出版社 200921結(jié)束語22眾所周知，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，也易于轉(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(jì)，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，而且現(xiàn)代社會的信息技術(shù)和其它高新技術(shù)無一不是建立在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)之上的。因此電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。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。例如在機(jī)械工業(yè)中，電

14、費開支僅占成本的5%左右。從投資額來看，一般機(jī)械工廣在供電設(shè)備上的投資也僅占總投資的5%左右。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性并不在于它在成本中或投資總額中所占比重的多少，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)效率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)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，如果工業(yè)供電突然中斷，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，即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，做好工廠供電設(shè)計對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)、實現(xiàn)工業(yè)

15、現(xiàn)代化具有十分重要的意義。所以在本設(shè)計中采用UPS與旁路并路給設(shè)備供電，平時采用UPS供電，當(dāng)突然停電或電源端故障時，可由蓄電池通過逆變器將直流轉(zhuǎn)換成交流電給設(shè)備供電，給線路搶修提供寶貴時間，也防止設(shè)備造成損失或停產(chǎn)，另外UPS所提供的是優(yōu)質(zhì)電源，保障了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)UPS故障、檢修或保養(yǎng)時，由STS切換到旁路，實現(xiàn)毫秒級切換，從而使設(shè)備正常運(yùn)行。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)生人生事故和設(shè)備事故。（2） 可靠。應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。（3）

16、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(jì)。供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。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，既要照顧局部和當(dāng)前利益，又要有全局觀點，顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。例如計劃用電問題，就不能只考慮一個單位的局部利益，更要有全局觀點。2.設(shè)計任務(wù)書2.1 設(shè)計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所得位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇UPS的容量與設(shè)備選擇，確定變電所主接線方案及高低壓設(shè)備，確定

17、二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。2.2 設(shè)計依據(jù) 2.2.1工程總平面圖圖1工程總平面圖2.2.2 工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為6小時。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余均屬三級負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計資料如表1所示。表1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量/KW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力4000.30.7照明100.81.02鍛壓車間動力4500.30.65照明160.713金工車間動力5000.20.65照明200.81.04工具車間動力4300.30.6照明100.91.05電鍍車

18、間動力3200.50.8照明100.81.06熱處理車間動力2000.60.8照明100.81.07裝配車間動力2000.30.7照明120.81.08機(jī)修車間動力2200.20.65照明80.81.09鍋爐房動力600.70.8照明20.81.010倉庫動力200.40.8照明10.81.02.2.3 供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可有附近一條10kv的公用電源干線取得工作電源。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)

19、，定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠負(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。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。3.設(shè)計說明計算書3.1 負(fù)荷計算電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載，有以下兩種含義:1)電力負(fù)荷指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。2）電力負(fù)荷指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小。3.1.1單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式有功計算負(fù)荷（kw） = 無功計算負(fù)荷（kvar） = 視在計算負(fù)荷（KV·A）= 計算電流（A）= 3.1.2多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計

20、算公式有功計算負(fù)荷（kw）= 無功計算負(fù)荷（kvar）= 視在計算負(fù)荷（K·VA）= 計算電流（A）=表2 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計算表編號名稱計算負(fù)荷1鑄造車間128122.4177.1269.12鍛壓車間146.2158215.3327.13金工車間116117164.8250.34工具車間138171.6220.2334.55電鍍車間168120206.5313.76熱處理車間12896160243.17裝配車間69.661.292.7140.88機(jī)修車間50.451.572.1109.59鍋爐車間43.631.553.881.710倉庫8.8610.716.2總計996.693

21、5.2=0.8，=0.85797.3794.91125.91710.63.2 無功功率補(bǔ)償無功功率在電網(wǎng)中會造成電壓降落（感性電抗時）或電壓升高（容性電抗時）和焦耳（電阻發(fā)熱）損失，卻不能做出有效的功。因而需要對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。合理配置無功補(bǔ)償（包括在什么地點、用多大容量和采用何種型式）是電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計工作中一項重要內(nèi)容。在運(yùn)行中,合理使用無功補(bǔ)償容量，控制無功功率的流動是電力系統(tǒng)調(diào)度的主要工作之一。在電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設(shè)無功功率電源,以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動,從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，這種技術(shù)措施稱為無功功率補(bǔ)償。本

22、設(shè)計中UPS內(nèi)置電容裝置和系統(tǒng)中的有源濾波器起到補(bǔ)償無功功率的作用，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)為0.75.而供電部門要求的最大負(fù)荷功率因數(shù)因稍大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：Qc=P30(tan1-tan2)=797.3tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)kvar=363.6kvar取所需補(bǔ)償?shù)娜萘繛?00kvar，則補(bǔ)償后的380v側(cè)負(fù)荷為890kVA。3.3 變電間的所址選擇及負(fù)荷中心的確定變配電間地址選擇的一般原則變配電間地址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求并經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析比較確定：1） 盡量靠近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、

23、電壓損耗和有色金屬消耗量。2） 進(jìn)出線方便，特別是要考慮便于架空進(jìn)出線。3） 靠近電源側(cè)，特別是在選擇工廠總變配電間時要考慮這一點。4） 設(shè)備運(yùn)輸方便，以便運(yùn)輸電力變壓器和高低壓開關(guān)柜等大型設(shè)備。5） 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所。6） 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所；當(dāng)無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。7） 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。8） 不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方。當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 500581992爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。9） 不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。本設(shè)計負(fù)荷中心在6號車間附近?？紤]到周圍環(huán)境及進(jìn)出線方便，決定在6號車間的西側(cè)緊靠車間建造變電間，型式為獨立式。3.4 變電間主變壓器及主接線方案的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮可