1、洛阳理工学院毕业设计（论文） I 某水泥厂 35/0.4kV 变配电所供电设计 摘 要 依据我国电力资源使用的实际情况，工业工厂供配电设计的基本要求，按照指导老师布置的任务书要求的基础上，对该水泥厂供配电情况进行综合分析，而后着手对该水泥厂高低压供配电系统进行设计。在老师的指导下，同时借助参考资料，实现本次毕业设计。 首先，对全厂负荷进行归类，确定一级负荷、二级负荷及三级负荷。然后进行负荷计算，为确定供配电系统的无功补偿容量、电力变压器的型号和容量、导线选型、各种开关器件的容量和变电所的选址等提供依据。 其次，对系统进行无功 补偿，目的是减小电力变压器、线路、开关设配的功率亏损，进而减小电气设
2、备的规格，减少设备的功率损耗和电压降，降低成本。按照该水泥厂的具体情况选择变电所的变压器，通过负荷距法计算出变电所的具体位置，选择变压器的型号及该水泥厂电气主接线，在电气接线中要包含电力变压器的数量和容量，最后确定全厂供配电系统。为了使满足一次设备的稳定性、保护装置的灵敏度、断路器的断流能力，必须进行短路电流计算，进而可以选择高低压设备和线路。在毕业设计的最后，对全水泥厂配电系统的防雷接地系统进行设计。 关键词： 负荷计算 ，无功补偿，主接线 ，短路电流计算，接地与防雷 洛阳理工学院毕业设计（论文） II A Cement Factory 35/0.4 kV Distribution Powe
3、r Supply Design ABSTRACT Requirements of power supply design, in accordance with requirements of the guiding teacher assigned task, on the basis of comprehensive analysis of the cement plant power supply situation, and then to the cement plant high and low voltage power supply system is designed.Und
4、er the guidance of the teacher, at the same time, with the aid of resources, realize the graduation design. First of all, to classify the factory load level load, secondary load and tertiary load is determined.And then to carry on the load calculation, to determine the reactive power compensation ca
5、pacity of power supply and distribution system, power transformer model and capacity, the capacity of the cable type, all kinds of switching devices and provide basis for substation site selection, etc. Then, on the system for reactive power compensation, the purpose is to reduce power transformer,
6、circuit, switch with power losses., thus reducing the specifications of the electric equipment, reduce the power loss and voltage drop device, reduce the cost.Choose according to the cement plant and the circumstances of transformer substation, by load distance method to calculate out the location o
7、f the substation, transformer model and the cement plant, the main electrical wiring in the electrical wiring to include the number and capacity of the power transformer, finally determine the power supply and distribution system.In order to satisfy a equipment stability, sensitivity and ability of
8、the circuit breaker protection, must carry out short-circuit current calculation, and can choose the high and low voltage equipment and lines. Finally, determine the power distribution system of lightning protection grounding system design. KEY WORDS: Load calculation, Reactive power compensation, T
9、he main connection, Short circuit current calculation, Earthing and lightning protection 洛阳理工学院毕业设计（论文） III 目 录 前 言 .5 第 1 章 绪论 .6 1.1 本课题的来源及背景 .6 1.1.1 水泥工业的发展状况 .6 1.1.2 主要存在的问题 .6 1.2 供配电设计的基本要求及原则 .7 1.2.1 供配电设计的基本要求 .7 1.2.2 供电设计必须遵守的基本原则 .7 第 2 章 水泥厂原始资料 .8 2.1 水泥厂供电的具体参数 .8 2.1.1 水泥厂总平面图 .8
10、2.1.2 工厂负荷情况 .8 2.1.3 该厂供电电源情况 .8 2.1.4 供电局要求的功率因数 .9 2.1.5 电源短路容量 .9 2.1.6 电费制度 .9 2.1.7 气象资料 .9 第 3 章 负荷计算 . 10 3.1 负荷计算 . 10 3.1.1 负荷计算的意义 . 10 3.1.2 用电设备计算负荷的计算式 . 10 3.1.3 水泥厂各个车间负荷计算 . 11 3.1.4 水泥厂总计算负荷 . 11 第 4 章 电气主接线的选择 . 17 4.1 各个车间变电所的设计以及无功补偿 . 17 4.1.1 变配电所选择的一般原则 . 17 4.1.2 各个车间变电所的位置以
11、及全厂供电草图 . 17 4.1.3 各个车间变压器容量、台数的选择 及无功功率补偿 . 21 洛阳理工学院毕业设计（论文） IV 4.2 工厂变电所的电气设计 . 29 4.2.1 电气主接线的意义和重要性 . 29 4.2.2 水泥厂变电所主接线的说明 . 29 4.2.3 工厂变电所主接线的选择 . 30 4.3 供电线路的导线选择 . 31 4.3.1 10kV 线路的导线选型 . 31 4.3.2 其他变电所的导线选型 . 32 第 5 章 短路电流计算 . 33 5.1 短路电流计算的目的 . 34 5.2 短路电流的计算 . 34 5.2.1 水泥厂总降压 35kV 短路电流的计
12、算 . 34 5.2.2 10kV 母线短路电流 . 35 5.2.3 0.4kV 车间低压母线短路电流 . 36 5.2.4 三相短路电流和短路容量统计表 . 37 第 6 章 主要电气设 备的选择 . 38 6.1 开关柜的选择与简介 . 38 6.2 电气设备的选择与校验 . 38 6.3 变电所设备的选择与校验 . 40 6.3.1 35kV 侧设备的选择与校验 . 40 6.3.2 10kV 侧设备的选择与校验 . 40 6.3.3 0.4kV 侧设备的选择与校验 . 41 第 7 章 防雷与接地 . 43 7.1 防雷 . 43 7.2 接地 . 44 谢 辞 . 47 参考文献
13、. 48 附 录 1 . 49 附 录 2 . 50 外文资料翻译 . 51 洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 前 言 随着工业的发展，电能对于支持国民经济的快速发展起了不可估量的作用。电能的生产、传输高效洁净。它在当代工业生产、人类日常生活及社会各个重要领域中已得到了广泛应用。工厂安全生产非常重要，因此必须非常重视工厂 供配电系统的安全，因为它的安全会直接影响全厂的生产。当今大工场供配电体系设计的非常复杂，对运行方式和主接线必须充分重视，各类电气设备的数目和种类众多，国民经济的快速发展和工业建设的快速崛起，供配电体系的设计也愈来愈注重安全效益，大型厂矿对电力资源的需求也迅速增加，对电力的品质
14、、经济状况、可靠供电得要求也日趋提高，因而对用电系统的设计也有了更高层次、更完美的要求。 水泥是建筑行业三大基本材料之一，在国民经济的重要性不言而喻，因此实现水泥厂供电的可靠性和经济性也是非常重要的。本课题来源于生产实践。因为水 泥厂是大型生产企业，供电电压要求在 35kV 左右。因此需要设计一个总降压变电所，总降压变电所要设计 12 台变压器。 本次设计要完成水泥厂 35/0.4kV 变配电所供电设计。变电所的一次设备选型和校验、短路点短路电流的计算和用作图软件绘制电气接线图。将发电站输送的高压电变为低压电，而且遵循可靠供电和安全性、技术先进、合理的要求，为该厂供给可靠的电能，使该厂安全经济
15、可靠运转。 该设计主要解决的问题有： （） 各个变电所电力变压器的台数、容量与类型的选择； （）结合电力系统水泥厂的具体情 况设计本厂电气主接线方案； （）短路电流计算； （）电气设备的选择：隔离开关、高低压断路器、电压互感器 TV、电流互感器 TA 等； （）防雷接地设计。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 第 1 章 绪论 1.1 本课题 的 来源及背景 随着中国社会经济的快速发展，建筑行业生机勃勃，社会对水泥的需求也大大增加。全国大大小小的水泥厂也不断涌现，如海螺水泥、天瑞水泥，年产量可达到 20.6 亿吨，建筑行业推动水泥行业快速发展。众所周知，电能是社会发展的主要能源，是国民经济快速
16、发展的基础，必须科学合理使用电能才能创造最大效益。电 能也是水泥厂主要的动力资源，设计一个经济合理的水泥厂供配电系统对水泥厂的意义重大。 1.1.1 水泥工业的发展状况 由于我国经济连续不断稳定增长，对水泥的要求从数量上和质量数都在提高，小型水泥厂不断在竞争者淘汰，而大型干法水泥则保留下来，其显著特点是：高产优质低消耗。大型干法水泥是绿色发展可持续之路。随着科技的进步，各个国家的环保意识，水泥行业开始走生态化之路。当代水泥的管理信息化主要体现在：水泥生产过程中的智能化、自动化发展。 1.1.2 主要存在的问题 如今，新型干法水泥具有许多优点，但水泥产业结构 混乱，仍有很长路要走，新型干法水泥仅
17、占总产量的 11%，在水泥生产中的许多问题。生产效率低，技术水平有待提高，资源消耗量大，环境污染问题都成为制约水泥行业快速发展的瓶颈。水泥生产废物、废水的排放带来了严重的环境问题。我国大部分水泥厂都是中小型水泥厂，水泥生产的技术与国外相比还有很大差距，不仅浪费了大量资源而且质量不稳定。因此在水泥生产中提高资源利用率、减少环境污染刻不容缓。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 1.2 供配电设计的基本要求及原则 1.2.1 供配电设计的基本要求 工厂供配电要想很好的的为工业生产服务，确保工业生产正常 有序进行及做到能源的合理利用就必须满足下列所说的基本要求： （ 1）安全 在电力能源的输送、转换、
18、控制、分配和使用中应该避免发生不必的事故和用电设备由于各种原因的损坏。 （ 2）可靠 整个电力系统的运转必须满足连续可靠供电，应避免出现供电中断。 （ 3)优质 就是让电压、频率及波形这三个量的变化不能超过允许的范围。 （ 4）经济 尽量实现电力系统的经济运行，减少资源能源浪费。 1.2.2 供电设计必须遵守的基本原则 （ 1）必须遵守国家的有关法令、规范和标准，执行国家相关的方针 和政策。包括节约能源，节约有色金属和其他政策。 （ 2）必须从整体出发，统筹兼顾，结合各个地区供电的特点，设计一个科学合理的供电方案。 （ 3）正确处理近期建设和长远发展的关系，使之相互结合，目前以近期为主适当考虑
19、长远规划。洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 第 2 章 水泥厂原始资料 2.1 水泥厂供电的 具体参数 2.1.1 水泥厂总平面图 工厂总平面图如图 2-1 所示 生料车间煤磨车间烧成车间水泥车间堆料场生活区锅炉房图 2-1 工厂总平面图 2.1.2 工厂负荷情况 该水 泥厂多半生产车间为 3 班倒，其中该水泥厂年最大负荷利用小时数为 6500。二级负荷为水泥库，三级负荷为生活区，其它皆为一级负荷。由于破碎车间和磨机车间为大电机，其额定电压为 10kV。其它车间能源动力设备均为三相电，额定电压均为 380V。生活区的用电皆为单相电，额定电压为 220V。该厂负荷统计如附录一所示。 2.1.3
20、该厂供电电源情况 依据该水泥厂与供电局签的协议，水泥厂的供电可有场外距离厂区6km 的变电站 110/38.5/11kV,50 兆伏安的变电站电力变压器供电，供电电压可以任意选。除此之外，可从距离厂区 2km 的临近机械厂引进 10kV 的供洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 电线路作为水泥厂的联络电源。 2.1.4 供电局要求的功率因数 当 35kV 线路供电时，根据供电协议水泥厂总降压变电所高压侧的功率因数不得低于 0.85，如果 10kV 线路供电时，规定水泥厂高压侧功率因数不得低于 0.9。 2.1.5 电源短路容量 当 35kV 母线出线时，断路器的最大可关断容量为 1600MVA;当
21、 10kV 母线出线时，断路器的最大可关断容量为 360MVA。 2.1.6 电费制度 根据水泥厂与供电局协议规定：厂区动力费用为 0.33 元 /KW h，生活区照明费用为 0.56 元 /KW h。 2.1.7 气象资料 水泥厂所在地区最高气温为 33 度，一年中最热月的平均气温为 29 度，最热月地下 0.75m 处的平均温度为 20 度，年主导风为东北风。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 第 3 章 负荷计算 3.1 负荷计算 3.1.1 负荷计算的意义 负荷计算是确定供配电系统方案、选择变压器型号容量、导线截面积及电气设备的依据。负荷计算同时也是整定继电保护的重要数据。负荷计算的
22、正确与否，对变压器线选择达到经济合理的要求影响很大。对该水泥厂低压侧无功功率的补偿，提升了功率因数，不仅 可以节能，减少功率损耗，降低线路压降，提升供电质量，还能显著提升电力系统的供电裕度。需要系数法和二项式法，广泛应用于工厂，当前各国广泛选用的还是需要系数法，由于简单方便。适合于负荷计算的需要系数法适合用于用电设备容量相差不大，台数较多的情况。二项式法适用在电设备台数很少、容量相差很大的情况。在此次设计中我采用了需要系数对水泥厂的各种负荷进行计算。 3.1.2 用电设备计算负荷的计算式 有功功率 P30= PeKd （ 3-1） 无功功率 Q30 = P 30tg （ 3-2） 视在功率 S30 = P30/cos （ 3-3） 其中式中 Pe 用电设备的安装容量 tg 用户电气设备名牌给出的功率因数角的正切值 NU 设备的额定电压
