XX机械厂降压变电所的电气设计内容

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1、中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 1 页 共 25 页1 引言众所周知，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。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，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外） 。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

2、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。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，也具有重大的作用。1.1 工厂供电的要求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

3、） 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。 中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 2 页 共 25 页1.2 工厂供电设计的一般原则按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范 、GB50053-94 10kv 及以下设计规范 、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必

4、须遵循以下原则：（1） 遵守规程、执行政策；（2） 安全可靠、先进合理；（3） 近期为主、考虑发展；（4） 全局出发、统筹兼顾。2.负荷计算和无功功率补偿21 负荷计算的目的、意义及原则（1）供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。（2）计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的

5、浪费。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。（3）平均负荷为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班）的平均负荷，有时中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 3 页 共 25 页也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。（4）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

6、，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。（5）尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。22 负荷计算表1)单组用电设备计算负荷的计算式: 有功计算负荷 deKP30无功计算负荷 tan30PQ视在计算负荷 计算电流cosS NUSI302)单组用电设备计算负荷的计算式：有功计算负荷 max30)(iecPbP无功计算负荷 maxtntniQ视在计算负荷 计算电流23030S NUSI30各厂房和生活区的

7、负荷计算如表 2.1中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 4 页 共 25 页中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 5 页 共 25 页表 2.1 机械厂负荷计算表计 算 负 荷编号名称 类别设备容量 ePkW需要系数 dK功率因数costan30PkW30varQ30SkVA30I动力 360 0.36 0.70 1.05 79.2 83.16 114.8 174.42照明 8 0.8 1.0 0 5.9 0 5.9 26.91 铸造车间小计 368 85.1 83.16 120.7 201.32动力 320 0.2 0.63 1.33 84.

8、1 112.1 140.2 213.0照明 6 0.9 1.0 0 7.1 0.0 7.1 32.32 锻压车间小计 326 91.2 112.1 145.5 221.1动力 350 0.26 0.62 1.27 72.0 91.1 116.1 176.4照明 5 0.9 1.0 0 8.4 0.0 8.4 38.23 金工车间小计 355 80.4 91.1 121.5 184.6动力 200 0.35 0.63 1.17 62.4 73.01 96.0 145.8照明 5 0.7 1.0 0 7.9 0.0 7.9 35.94 工具车间小计 205 70.3 73.01 103.9 181

9、.7动力 270 0.49 0.74 0.99 96.9 96.1 136.5 207.4照明 6 0.9 1.0 0 5.7 0.0 5.7 25.85 电镀车间小计 276 102.6 96.1 140.6 213.6动力 160 0.45 0.76 0.75 56.4 42.3 70.5 107.1照明 7 0.8 1.0 0 5.4 0.0 5.4 24.56 热处理车间 小计 167 61.8 42.3 74.9 113.8动力 150 0.38 0.65 1.05 60.8 63.8 88.1 133.9照明 6 0.88 1.0 0 5.3 0.0 5.3 24.07 装配车间小

10、计 156 66.1 63.8 93.4 157.9动力 165 0.28 0.65 1.26 27.3 34.5 44.0 66.9照明 5 0.8 1.0 0 2.4 0.0 2.4 11.08 机修车间小计 170 29.7 34.5 45.5 69.2动力 85 0.66 0.80 0.99 44.9 44.4 63.2 96.0照明 2 0.8 1.0 0 0.8 0.0 0.8 3.69 锅炉房小计 87 45.7 44.4 64.0 99.6动力 20 0.34 0.90 0.62 5.3 3.3 6.2 9.4照明 2 0.9 1.0 0 1.5 0.0 1.5 6.810 仓

11、库小计 22 6.8 3.3 7.56 11.511 生活区照明 300 0.78 0.90 0.29 272.0 79.3 283.3 430.5动力 2380照明 352911.77 723.07 1200.86 1884.8总计（380V 侧）计入 =0.85pK=0.9q0.74 774.9 650.8 1020.73 1602.1中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 6 页 共 25 页2.3 无功功率补偿由表 2.1 可知，该厂 380V 侧最大负荷是的功率因数只有 0.74.而供电部门要求该厂 10KV 进线侧最大负荷是功率因数不应该低于 0.91。考虑到

12、主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷是功率因素应稍大于 0.91，暂取0.91 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量： var374)92.0arcostn74.0arcostn9.74)tan(t2130 kPQc （故选 PGJ1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 BW0.4-12-3 型，采用其方案1（主屏）1 台与方案 3（辅屏）4 台相组合，总共容量 72 5=360kvar。因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如表 2.2 所示。表 2.2 无功补偿后的负荷计算表计算负荷项 目 cos30PkW30varQk30SkVA30I380V

13、 侧补偿前负荷 0.74 774.9 650.8 1020.73 1602.1380V 侧无功补偿容量 -360380V 侧补偿后负荷 0.93 774.9 320.3 837.7 1314,9主变压器功率损耗 13.0 51.810kV 侧负荷总计 0.91 787.9 372.1 895.5 51.3中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 7 页 共 25 页2.3.1 无功补偿的主要作用无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功

14、补偿，可限制无功补偿在电网中传输，相应减小了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。集中补偿与分散补偿相结合，以分撒补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降压相结合；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。无功补偿的主要作用具体体现在： 提高电压质量； 降低电能损耗； 提高发供电设备运行效率；减少用户电费支出。2.3.2 无功功率补偿装置：一般用并联电容器的方法来进行功率补偿。3.变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算公式为式（3.1）和（3.2）

15、。变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的 X 轴和 Y 轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如 P1(x1,y1) 、P 2(x2,y2) 、P 3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在 P(x,y),P 为 P1+P2+P3+=P i.因此仿照力学中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:(3.1)i321P)x(Px (3.2)i321 )y(y 中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 8 页 共 25 页图 3.1 XX 机械厂总平面图按比例 K 在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负

16、荷点的坐标位置表 3.1 所示表 3.1 各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生活区横坐标X(cm)1.8 2.1 3.6 5.5 5.8 6.2 6.5 8.7 9.0 9.8 0.7纵坐标Y(cm)2.8 4.8 6.6 2.0 3.6 5.2 6.6 2.1 3.5 6.6 7.4由计算结果可知，x=9.6y=5.9 工厂的负荷中心在 10 号厂房的西南角。考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在 10 号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。中 北 大 学 电 力 系 统 课 程 设 计 说 明 书第 9 页 共 25 页4.变电所主变压器的选择和主接线方案的选择4.1 变电所主变压器的选择 根据工