机械厂变配电设计.docx
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1、机械厂变配电设计第一章设计的原始资料31.1 设计题目31.2 工厂的原始材料41.3 设计要求5第二章工厂的主接线52.1 工厂的主接线方案如下51.1 .1主接线方案的设计原则与通常要求51.2 .2主接线方案的初选择:62.2 主接线图的分析62.2.1 A图分析62.2.2 B图分析72.3 主接线图的确定7第三章全厂负荷计算73.1 关于负荷计算73.1.1 负荷计算的目的:73.1.2 要紧计算公式有错误!未定义书签。3.2 工厂的负荷计算83.2.1 金工车间的总负荷计算83.2.2 全厂有功负荷计算8第四章主变压器设备的选择94.1 主变压器台数的确定94.2 主变压器容量的确
2、定104.2.1 注意事项104.2.2 本厂容量的确定104.3 主变压器型式的选择104.4 联结组别选择104.5 变压器型号的选择104.6 工厂变压器的选择11第五章全厂主设备的选择115.1 电气设备选择的通常条件:115.2 高压设备的选择:125.2.1 电缆的选择:125.2.2 高压断路器、隔离开关的选择125.2.3 避雷器与高压熔断器的选择135.2.4 电流、电压互感器的选择135.3 400V低压侧设备选择145.3.1 低压设备选择的原则145.3.2 低压母线、中性线选择145.3.3 低压断路器的选择145.3.4 低压侧刀开关的选择155.3.5 柴油发电机
3、的选择155.3.6 补偿电容的选择165.3.7 400V低压刀熔开关的选择165.3.8 导线的选择175.3.9 低压配电箱的选择20第六章短路电流的计算226.1 短路电流计算的目的226.2 短路电流计算的方法226.3 工厂供电短路电流的计算23第七章电气设备的校验257.1 关于电气设备的校验257.1.1 电气校验的目的257.1.2 电气设备校验方法257.1.3 电气设备的校验项目257.1.4 设备动稳固度热稳固度的校验应符合的条件267.2 全厂电气设备的校验267.2.1 高电压设备的校验267.2.2 低压设备的校验277.2.3 各车间及补偿电容器低压侧刀熔的校验
4、校验287.2.4 母线及电缆的校验29致谢31参考文献32附录1全厂的主接线图33附录2金工车间平面布置图34附录3全厂简明主接线图351.1设计题目第一章设计的原始资料毕业设计:机械厂供配电系统设计1.2 工厂的原始材料1 .工厂厂区要紧的由四个区域构成:冷作车间金工车间装配车间及仓库,其中,金工车间面积:6024M22 .各车间负荷表及金工车间设备明细表见表1-1,表l-2o3,供电情况:在金工车间东侧1.02公里处,有一座IOKV配电所,先用IKM的架空线路,然后改为电缆线路至本厂变电所。4 .气象条件:本厂所在地年最热月平均气温为34.6C表1-1各车间负荷表车间冷作车间安装车间仓库
5、户外照明P3O/KW100802020Q30,KW110902015最大的电机/KW30227.5表1-2金工车间设备明细表序号设备名称设备容量/KM台数需要系数功率因数13,1316车床7.2140.250.523253632344铳床1310.250.552135摇臂钻730.250.5674142铳床1040.250.589铳床920.250.510砂轮机3.210.250.51112砂轮机120.250.51718磨床9.220.250.519车床14.310.250.5磨床13.220.250.520382237车床10.220.250.52627磨床15.720.250.52863
6、10.250.529立车3910.250.530天车20.110.250.531摇臂钻1010.250.53940龙门刨8520.250.5434445铳床7.230.250.546铳床9.310.250.547铳床9.810.250.548桥式起重机23.210.150.54950桥式起重机29.520150.5说明:1金工车间照明密度为:12W/,需要系数为1,照明功率因数为0.952全厂有功同时系数取0.95,无功同时系数取0.973全厂为三级负荷1.3 设计要求要求根据本厂供电电源情况,并合理考虑工厂生产进展的需要,按照安全技术先进、经济合理是要求,完成如下的内容:1 .确定供配电系统
7、的主接线方案,要求设计的主接线方案合理,可行,可靠,经济。主接线图作为附图打印。2 .主接线线确定后,进行负荷计算及主变压器的台数与容量,类型及一次设备初步选型。3 .全厂的功率因数要求达到0.90,使用电容器集中补偿提高功率因数,设计选配补偿电容器柜4 .本项只有一电源进线,为保证金工车间供电可靠,应考虑使用柴油发电机作为后备电,以提高供电的可靠性5 .正确计算工厂的计算负荷与短路电流:根据计算负荷与短路电流选择设备、校验设备4.作出金工车间设备分布图及配电系统图,附图打印。第二章工厂的主接线2.1 工厂的主接线方案如下2.1.1 主接线方案的设计原则与通常要求1、安全性:要求符合国家标准与
8、有关技术规程的要求,能充分保证人身与设备安全。2、可靠性:要满足各级电力负荷特别是其中三级负荷时对供电可靠性的要求与符合质量的电能。3、灵活性:能习惯各类不一致的方式,便于检修、切换操作简便。4、经济性:在满足以上要求的前提下,尽量使主接线简单,投资少,运行费用低,并节约电能与有色金属消耗量。此外,主接线还应适当考虑到进展,有扩充改建的可能性。合理处理局部与全局、当前与长远等关系。既照顾局部与当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,习惯进展。2.1 .2主接线方案的初选择:图2-1方案A主接线简图图2-2方案B主接线简图2.2 主接线图的分析2.2.1 A图分析A图使用的是单电源单母线的供电方
9、式供电来设计(1) A图优点:其接线方式简单清晰、设备少、经济、操作方便。供电可靠性不高,但是技术成熟、便于检修。单母线接线方式配电造价格也比较低适用于三级负荷同时对电能要求不是很高的工厂电力用户(2) A图缺点:单母线接线的方式可靠性能较差母线发生故障的时候须全厂停电检修。单母线接线的方式灵活性能较差只是适用于小型工厂用户2.2.2 B图分析B图使用的是双电源双母线的供电方式供电来设计(1) B图优点:供电可靠性能高,适用于对电能要求高的电力用户使用供电灵活性能高,在一台主变检修时候另一台能够正常的供电(2) B图缺点:这种主接线的建设费用较高。这种主接线的在运行的时候保护比不上单母线单电源
10、的方便。这种主接线由于开关过多操作的时候容易误操作。2.3 主接线图的确定(1)主接线图的确定根据:万通机器厂的实际的情况,该工厂为三级负荷供电。万通机器厂的容量是500KVA少于1250KVA对电能的要求不是很高。万通机器厂的用电要紧为,金工车间用电,装配车间,仓库,安装车间,户外照明用电。(2)根据工厂的实际的用电的情况:万通机器厂的实际的情况,该工厂为三级负荷供电。万通机器厂的容量是500KVA少于1250KVA对电能的要求不是很高。万通机器厂的用电要紧为,金工车间用电,装配车间,仓库,安装车间,户外照明用电。.因此该厂使用的是A图的接线方式来进行供电第三章全厂负荷计算3.1 关于负荷计
11、算3.1.1 负荷计算的目的:负荷计算及负荷分级计算负荷是确定供电设计,选择主变容量、电气设备、导线截面的根据.因此,正确进行负荷计算及负荷分类是设计的前题,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段.此阶段需要对原始资料分析。有功功率:P30=PeKd无功功率:Q30=P30tg视在功率:S3O=P30/Cos计算电流:130=S30GUN负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。3. 2工厂的负荷计算3.1.1 金工车间的总负荷计算需要系数Kd=0.25的设备Pd=7.214+13+73+104+92+3.2+12+9.22+14.3+13.22+10.22+l5.7263+39
12、+20.1+10+85x2+7.2x3+9.3+9.8=651.7KW由于COSe=O.5tan=1.73因此:P301=kd1pe1=0.25651.7=162.925KWQ3Oi=P3oJan=162.925x1.73=282KVAR(2)需要系数Kd=(M5的设备Pe2=23.21+29.52=82.2KWP307=k.2p02=0.15x82.2=12.33KWQ302=P302tan=12.331.73=21.331kvar(3)金工车间照明的负荷计算:P3=126024lOOO=17.28KW由于kd=lCos=0.95tan9=0.33因此:P303=kdPe3=117.28=1
13、7.28KWQ303=P303tan=17.280.33=5.702kvar(4)因此金工车间的总负荷为:P30金工=P30.+P三+PY=162.925+12.33+17.28=192.535KWQ30金工=Q3O1+Q302+Q303=282+21.331+5.702=309.033kart3.1.2 全厂有功负荷计算条件:有功同时系数为0.95,无功同时系数为0.97P30,=KP(P3。金工+P30冷作+P3。仓库+P3。安装+P3。户外)=0.95(192.535+100+80+20+20)=391.908KWQ30总=Kq(Q30金工+Q30合作+Q30仓麻+Q30安装+Q30户外
14、)=0.97(309.033+110+90+20+15)=527.712kvar323补偿前工厂总容量S1=Jp23o总+Q230总二(391.908)2+(527.712)2=657.322KVA如今,COSeI=P30总/S1=391.908657.322=0.596表3-1补偿前与后的功率因数表Cos1Ian0补偿前CGS(PI=0.596tan1=1.347补偿后Cos2=0.9tan2=0.4843.2.4 因此工厂需要补偿的无功容量为AQc补=P30总(tan夕-tan?2)=391.908(1.347-0.484)=338.217kvar补偿后工厂的总容量:S2=P2mVQm-Q
15、c)2=(391.908)2+527.712-38.217)2=435.319KVA如今,COSe=P30总/S2=391.908/435.319=0.9003功率因数为0.90030.9因此功率因数达到工厂所需要求。第四章主变压器设备的选择4.1 主变压器台数的确定选择一台主变压器方式运行,这种方式,变压器的主接线及继电保护都较简单,变压器的运行经济指标较易操纵,一次性投资最小,但可靠边性较差,一旦变压器出故障,就无法继续对用户供电,属于三类负荷的用户及容量较小的用户通常都使用单台变压器供电的方式(本厂供电总计算负荷不大于125OkVar的变电所,变电所另有低压联络性,或者有其备用电源,而总
16、计算负荷不大于1250KVA的含有部分一、二级负荷的变电所。),符合万通机械厂的要求。4.2 主变压器容量的确定4.2.1 注意事项选择容量时应考虑环境温度对变压器容量的影响,电动机起动或者其他负荷冲击条件对变压器容量选择的影响。单台容量通常不宜大于1000KVA4.2.2 本厂容量的确定(1)机械厂的容量是全厂所需要变压器的总与,因此,机械厂容量的确定实质上就是变压器容量的确定。变压器容量确定,不仅考虑负荷的现状与负荷的进展,而且还要考虑相当一段时间变压器运行的经济性(2)主变容量的选择应满足在运行有最大功率通过时而只是载的原则来选定,不然过大的容量不仅增加投资,而且还会加大有功与无功的损耗
17、。(3)主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式与配电装置的结构。输送功率大小、馈线回路数、电压等级与接入系统的紧密程度等因素进行综合分析与合理选择。4.3 主变压器型式的选择表4-1变压器型式的选择适用范围型号选择油浸式:通常正常环境的变电所。应优先选SL7、S7、S9等系统低损变压器干式:用于防火要求较高或者环境潮湿、多SCL等系列环氯树脂浇注变压器具有较好难燃、防尘场所。尘、防潮性能。综合考虑,选择使用油浸式变压器。4.4 联结组别选择选用Y,yn联结组,二次绕组可引出中性线,成为三相四线制,用作配电变压器时能够兼动力与照明负载。适用于三相负荷基本平衡,供电系统中谐波干扰严重时。4
18、.5 变压器型号的选择综述分析与计算结果,结合工厂供电简明设计手册所给资料可查得,S9系列是全国统一设计产品,其能耗与材耗比S7系列与SL7下列更低。表4-2变压器能耗表型号额定容量额定电压高压低压S9-500/10500KVAIOkv0.4kv空载电流空载损耗阻抗电压价格1.0%960kW4%39360元4.6 工厂变压器的选择考虑以后的扩容与安全性能选容量为500KVA的变压器,选Y,ynO联结方式,由于二次绕组要引出中性线,负载有电动机,照明,即选为S9系列。即:S9-500/10型号的变压器。第五章全厂主设备的选择5.1 电气设备选择的通常条件:(1)按工作条件选择电气设备的额定电压与
19、额定电流(2)按短路电流的热校验与电动机效应校验电器设备的热稳固与动稳固。(3)按装设点的三相短路容量校验开关电器的断流能力。(4)按装设地点与工作环境选择电气设备的形式。(5)工作环境设备的型号选择如:户内户外,海拔高度,环境温度防尘,防爆等5.2 高压设备的选择:5.2.1 电缆的选择:1 .选择时候的注意事项:(1)根据它们使用的环境敷设方式,工作电压等选择。(2)通过电缆的最大负荷电流不大于其同意载流量。(3)工厂用电力电缆型号及适用范围。油浸纸绝缘铝包或者铝包电力电缆。它具有耐压强度高,耐热能力好,使用年限长等,不宜用在有较大高差的场所。塑料绝缘电力电缆,具有重量轻抗酸碱,耐腐蚀,并
20、可敷设在有较大高差或者垂直,倾斜环境中,目前生产的有:聚氯乙烯绝缘,聚氯乙烯护套的全塑电力电缆(VLV,VV型),已生产至IOKV电压等级,另一种交联聚氯乙烯绝缘护套电力电缆(YJL与YJV型),已生产至35KV电压等级。综上,选择直接埋地敷设,按同意载流量选择2 .电缆的选择根据:高压侧3-10KV在通常环境与场所,宜使用铝芯电缆查表电缆直埋地敷设IOKV三芯铝芯电缆环境温度30C时(由于工厂环境温度为34.6度),49A主线芯线截面是3X16m2因此选择:型号为YJLV的电缆铝芯聚氯乙烯绝缘及护套铠装电力电缆同意载流量如下:表5T电力电缆同意载流量表主线芯数X截面mmIoKV三芯电缆工作温
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