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1、毕业设计 论文 开开 题题 报报 告告 题 目 某电力设备制造公司 供配电系统设计 专 业 电气工程及自动化 班 级 12 级 学 生 刘伟玉 指导教师 张俊芳 南京理工大学继续教育学院南京理工大学继续教育学院 2014 年 摘要 摘要 电能是现代工业生产的主要能源和动力 电能既易于由其它形式的 能量转换而来 又易于转换为其它形式的能量以供应用 电能的输送的 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 电能在工业生产中的重要性 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
2、产过程自动化 因 此 所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面 负荷计算及无 功补偿 变压器的型号 容量和数量的分配 短路的计算 设备的选择 线路的分配和设计等方面进行设计分析 把最好的供配电设计应用到现 实生产中来 为经济的发展做出最好的服务 关键词 关键词 配电所 电力负荷 功率补偿 短路电流 目 录 1 1 工厂供电概述工厂供电概述 2 2 1 1 工厂供电的意义和要求 2 1 2 设计内容及步骤 3 2 2 负荷计算及功率补偿负荷计算及功率补偿 5 5 2 1 负荷计算的内容和目的 5 2 2 负荷计算的方法 5 2 3 功率补偿 7 3 3 变配电所选型及总体布置变配电所选型及总
3、体布置 9 9 3 1 变配电所位置的选择 9 3 2 变电所总体布置要求 9 4 4 变压器 主接线方案的选择变压器 主接线方案的选择 1111 4 1 主变压器台数的选择 11 4 2 变电所主变压器容量的选择 12 4 3 变电所主变压器型式 主接线的选择 12 4 4 主接线方案选择 14 5 5 电力线路接线及敷设方式电力线路接线及敷设方式 1515 5 1 电力线路的接线方式 15 5 2 线路敷设 17 6 6 短路计算短路计算 1818 6 1 短路电流计算的目的及方法 18 6 2 短路电流计算 19 7 7 主要电气设备选择主要电气设备选择 2323 7 1 电气设备选择的
4、条件 23 7 2 高压设备的选择要求 24 7 3 配电所高压开关柜的选择 25 8 8 电测量仪表与绝缘监视装置电测量仪表与绝缘监视装置 2525 8 1 电测量仪表 25 8 2 绝缘监视装置 26 9 9 防雷与接地防雷与接地 2626 1010 供电系统电气原理图及说明供电系统电气原理图及说明 2727 1111 谢辞谢辞 2929 1212 参考文献参考文献 3030 1 1 工厂供电概述工厂供电概述 1 11 1 工厂供电的意义和要求工厂供电的意义和要求 电能是现代工业生产的主要能源和动力 电能既易于由其它形式的 能量转换而来 又易于转换为其它形式的能量以供应用 电能的输送和 分
5、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 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 因此 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 因此做好工厂供 电工作 对于节约能源 支援国家经济建设 也具有重大的作
6、用 工厂供电工作要很好地为工业生产服务 切实保证工厂生产和生活 用电的需要 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 不应发生人身事故和设备事故 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 运行费用要低 并尽可能地节约电能和 减少有色金属的消耗量 此外 在供电工作中 应合理地处理局部和全局 当前和长远等关 系 既要照顾局部的当前的利益 又要有全局观点 能顾全大局 适应 发展 1 21 2 设计设计内容内容及步骤及步骤 全厂总降压变电所及配电系统设计 是根据各个车间的负荷数量和 性
7、质 生产工艺对负荷的要求 以及负荷布局 接合国家供电情况 解 决对各部门的安全可靠 经济的分配电能问题 以电子厂为例 其基本 内容有以下几方面 1 2 1 负荷计算 全厂总降压变电所的负荷计算 是在车间负荷计算的基础上进行的 考虑车间变电所变压器的功率损耗 从而求出全厂总降压变电所高压侧 计算负荷及总功率因数 列出负荷计算表 表达计算成果 1 2 2 工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 参考电源进线方向 综合考虑设置总降压变电所的有关因素 接合 全厂计算负荷以及扩建和备用的需要 确定变压器的台数和容量 1 2 3 工厂总降压变电所主接线设计 根据变电所配电回路数 负荷要求的可靠性
8、级别和计算负荷综合主 变压器台数 确定变电所高 低接线方式 对它的基本要求 即要安全 可靠又要灵活经济 安装容易 维修方便 1 2 4 厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况 从技术和经济合理性确定厂区配电电压 参考 负荷布局及总降压变电所位置 比较几种可行的高压配电网布置方案 由不同方案的可靠性 电压损失 基建投资 年运行费用 有色金属消 耗量等综合技术经济条件列表比值 择优选用 按选定配电系统作线路 接构与敷设方式设计 用厂区高压线路平面布置图 敷设要求和架空 线路杆位 1 2 5 工厂供 配电系统短路电流计算 工厂用电 通常为国家电网的末端负荷 其容量运行小于电网容量 皆可按无限容量系统
9、供电进行短路计算 由系统不同运行方式下的短路 参数 求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流 1 2 6 改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数 通过查表或计算求出达 到供电部门要求数值所需补偿的无功率 由手册或产品样本选用所需移 相电容器的规格和数量 并选用合适的电容器柜或放电装置 1 2 7 变电所高 低压侧设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值 选择 变电所高 低压侧电器设备 如隔离开关 断路器 母线 电缆 绝缘 子 避雷器 开关柜等设备 1 2 8 变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料 设计防雷接地装置 进行防直击的避雷 针保护范围计
10、算 避免产生反击现象的空间距离计算 按避雷器的基本 参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号 并确定其接线部位 对接 地和接地体做具体的理解 2 2 负荷计算及功率补偿负荷计算及功率补偿 2 12 1 负荷计算的内容负荷计算的内容 2 1 1 计算负荷 计算负荷又称需要负荷或最大负荷 计算负荷是一个假想的持续性 的负荷 其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等 在配电设计中 通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择 电器或导体的依据 2 1 2 平均负荷 平均负荷指一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比 常 选用最大负荷班 即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个
11、班 的 平均负荷 有时也计算年平均负荷 平均负荷用来计算最大负荷和电能 消耗量 2 22 2 负荷计算的负荷计算的方法方法 负荷计算的方法有需要系数法 二项式等几种 本设计由于设备台 数比较多 而单台设备容量相差不大所以采用需要系数法确定 主要计算公式有 有功功率 P30 Pe Kd 无功功率 Q30 P30 tg 视在功率 S30 P30 Cos 计算电流 I30 S30 UN 3 下表是该电子厂的各个车间负荷的情况 2 2 1 全厂负荷计算 取 K p 0 95 K q 0 97 根据上表可算出 P30i 7485 7kW Q30i 4798kvar 则 P30 K P P30i 0 95
12、 7485 7kW 7111kW Q30 K q Q30i 0 97 4798 4kvar 4654kvar 计算负荷 序号车间名称 设备用量 KW P30 KW Q30 Kvar S30 KV A 变压器容量 1 空调机房 一 246 5172 6129 4215 8 2 厂务公用站房 338 2236 8177 6296 3 TG 车间 3704 62963 71837 53486 7 1 400 4 锅炉房 142 610780 2133 8 5 水泵房 320 9208 6156 5278 1 6 污水处理厂 6753 647 268 7 7 TA 车间 2377 4951190 29
13、70 1 400 8 空压站 607534 2470 1712 3 9 空调机房 二 368257 6193 2322 10 冷冻机 1 561392 7345 6523 6 1 400 11 冷冻机 2 3 1122785 4691 11047 2 12 制冷站 450315236 2393 8 13 照明用电 634 4507 5243 6243 6 1 400 S30 8499KV A 22 3030 pQ I30 S30 UN 140 A3 Cos P30 S30 7111 8499 0 84 2 32 3 功率补偿功率补偿 工厂中由于有大量的感应电动机 电焊机 电弧炉及气体放电灯等
14、感性负荷 还有感性的电力变压器 从而使功率因数降低 如在充分发 挥设备潜力 改善设备运行性能 提高其自然功率因数的情况下 尚达 不到规定的工厂功率因数要求时 则需考虑增设无功功率补偿装置 上图表示功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系 假设功 率因数有 cos 提高到 cos 这时在用户需用的有功功率 30 P 不变的条件 下 无功功率将由 30 Q 减小到 30 Q 视在功率将由 30 S 减小到 30 S 相应 地负荷电流 30 I 也得以减小 这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低 既节约了电能 又提高了电压质量 而且可选较小容量的供电设备和导 线电缆 因此提高功率因数对供电系统大有
15、好处 由上图可知 要使功率因数由 cos 提高到 cos 必须装设无功补 偿装置 并联电容器 其容量为 3030 QQQc tan tan 30 P 30 pqQ cc Qc 在确定了总的补偿容量后 即可根据所选并联电容器的单个容量 c q 来确 定电容器的个数 即 c c q Q n 由于本设计中要求 Cos 0 9 而由上面计算可知 Cos 0 84 0 9 因此需要进行无功补偿 综合考虑在这里采用并联电 容器进行高压集中补偿 Qc 7111 tanarcCos0 84 tanarcCos0 95 Kvar 2275Kvar 取 Qc 2300 Kvar 因此 其电容器的个数为 n Qc
16、qC 2300 150 15 而由于电容器是单相的 所以应为 3 的倍数 取 15 个正好 无功补偿后 变电所低压侧的计算负荷为 S30 2 7538KV A 22 7111 47982300 变压器的功率损耗为 QT 0 06 S30 0 06 7538 452Kvar PT 0 015 S30 0 015 7538 113 Kw 变电所高压侧计算负荷为 P30 7111 113 7224 Kw Q30 4798 2300 452 2950 Kvar S30 7803 KV A 22 72242950 无功率补偿后 工厂的功率因数为 Cos P30 S30 7224 7803 0 9 则工厂的功率因数为 cos P30 S30 0 9 0 9 因此 符合本 设计的要求 3 3 变配电所选型及总体布置变配电所选型及总体布置 3 13 1 变配电所位置的选择变配电所位置的选择 变配电所所址选择的一般原则 1 尽量靠近负荷中心 2 尽量靠近电源侧 3 进出线方便 4 尽量避开污染源 或者在污染源上方口 5 尽量避开振动 潮湿 高温及有易燃易爆物品的场所 6 设备运输方便 7 有扩建和发展的
