1、宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 1 金力电机修造厂供电系统设计 摘要 ： 本论文主要依照工厂供电设计必须遵循的一般原则、基本内容和设计流程，对某电机修造厂变电所进行了设计说明，本文按照设计要求，在查阅大量参考资料、手册后，对负荷计算及无功功率补偿计算，变配电所所址和型式的选择，变电所主变压器台数、容量及类型的选择，变配电所主结线方案的设计，短路电流的计算，变配电所一次设备的选择，变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定，变配电所防雷保护与接地装置的设计等进行了详细的设计说明。并附有相应的图表、公式和计算结果。 这次设计的变配电所完全 满足设计要求。 本设计通过对计算负
2、荷，选出变压器；通过计算三相短路电流，选出其他保护器件；通过三相短路电流，选择过电流保护设备；然后选择二次回路的设备，对一次侧设备进行控制、检测；最后注意安全、接地和防雷的设置。 关键字： 有功功率 ； 电力变压器 ； 三相短路电流 ； 过电流 ； 接地 Jin li motor plants power supply system design ABSTRACT： This thesis mainly according to the factory power supply design must follow the general principles, basic content a
3、nd the design process, and has carried on the design to a motor plants substation, this paper according to the design requirements, after consult a largenumber of references, manuals, the load calculation and reactive power compensation 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 2 calculation, distribution of the site
4、and type selection, main transformer substation sets, capacity and type choice, as a main connection scheme of power distribution design, short-circuit current calculation, the choice of distribution by a device, the distribution of the secondary loop scheme selection and the choice of relay protect
5、ion device and setting, distribution of the lightning protection and grounding device design and so on has carried on the detailed design specifications. With the results and corresponding charts, formulas. The design of the distribution of fully meet the design requirements. This design based on th
6、e computational load, select the transformer; Through the three-phase short-circuit current calculation, choose the other protective devices; Through the three-phase short-circuit current, choice over current protection devices; Then select the secondary loop of equipment, to control a side equipmen
7、t, testing; Finally pay attention to safety, grounding and lightning protection Settings. KEY WORDS: active power； power transformer； three-phase short-circuit current； over current； grounding 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 3 目 录 第一章 绪 论 . 5 1.1 课题背景、目的及意义 .5 1.1.1 课题的背景 . 5 1.1.2 课题的目的及意义 . 5 1.2 设计的主要内容、设
8、计图样 .6 1.2.1 设计的主要包括 . 6 1.2.2 设计图样 . 6 第二章 设计依据 . 7 2.1 电机修造厂 .7 第三章 设计说明 . 9 3.1负荷计算及功率补偿 .9 3.1.1负荷计算的内容和目的 . 9 3.1.2负荷计算的方法 . 9 3.1.3各用电车间负荷情况及各车间变电所容量。 . 9 3.1.4 全厂负荷计算 . 15 3.1.5 功率补偿 . 15 3.2 变电所、配电所位置和型式的选择 .16 3.2.1 电机修造厂总变电所位置和型式的选择 . 17 3.3 电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择 .17 3.3.1 变压器容量及台数的选择 .
9、 17 3.3.2变配电所主结线的选择 原则 . 17 3.3.3变配电所主结线的确定 . 18 3.4 短路电流的计算 .19 3.4.1 绘制计算电路 . 19 3.4.2 求 K -1， K-2 点的三相短路电流和短路容量 .19 3.5变电所一次设备的选择校验 .22 3.5.1 10KV 侧一次设备的选择校验 .22 3.5.2变电所高压母线的选择 . 23 3.6变电所进出线选择。 .24 3.6.1 10kV 高压进线的选择校验 . 24 3.6.2 10kV 高压出线的选择 . 24 3.6.3作为备用电源的高压线的选择校验 . 27 3.7变电所的防雷保护与接地装置的设计 .
10、28 3.7.1变电所的防雷保护 . 28 3.7.2变电所公共接地装置的设计 . 28 第四章结论 . 30 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 4 参考文献 . 31 致 谢 . 32 外文翻译 . 33 附 件 . 52 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 5 第一 章 绪 论 1.1 课题背景、目的及意义 1.1.1 课题的背景 本课题是根据刘介才主编的工厂供电设计指导上两个题目为原型，根据指导老师的要求 设计 。 变电所是电力系统中的一个重要环节 ,它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。在 35KV 10KV 配电变电所设计研究方面，最近几十年发展更是迅
11、猛。尤其是对变电站综合自动化的研究，已经进行了多年 ,并取得了令人瞩目的进展。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。 例如美国、德国、法国、意大利等国家 ,在他们所属的某些电力公司里 ,大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。 在我国，现在变电所的基本也是向着变电站综合自动化这个方向发展的，但是根据我国的国情，现在大多数变电站还是没有完全实现保护和控制综合自动化。传统的变电站的设计发展到现在已经十分的成熟了。根据供电的设计内容和流程，可以十分的方便的按照步骤设计。 1.1.2 课题的目的及意义 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 众所周知，电能是现代工业
12、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
13、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。 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： 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 6 （ 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
14、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。 1.2 设计 的主要内容、设计图样 1.2.1 设计 的主要包括 （ 1）设计的基本依据和资料。 （ 2）区域变电所和车间变电所负荷计算。 （ 3）无功功率补偿计算及补偿电容器选择。 （ 4）短路电流的计算和动稳定度，热稳定度的计算机。 （ 5）变压器容量及台数的选择。 （ 6）变电所进出线的选择。 （ 7）变电所的电缆，电线，高压
15、开关柜，低压配电电屏，动力配电箱，电流互感器，避雷器，母线等主要设备的选择。 （ 8）区域变电所进线侧线路的继电保护，（采用定时限过电流保护）。主变压器的差动保护，瓦斯继电器保护，工厂变电所进线侧 单相接地保护。 （ 9）防雷装置与保护接地装置的设计。 （ 10）、域变电所的主接线图、工厂变电所主接线图、各种保护装置接线原理图。 （ 11）画出工厂变电所的平面图。 1.2.2 设计图样 （ 1）变电所主结线电路图 （ 2）各种保护装置接线原理图 ： 变电所进线侧线路的继电保护图， 中央复归能重复动作的事故与预告信号回路控制原理图 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 7 第二章 设计依
16、据 2.1 电机修造厂 （ 1） 本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机 7500 台，总容量为 45 万 KW；制造电机总容量为 6 万 KW，制造单机最大容量为 5520KW；修理变压器 500 台；生产电气备件为 60 万件。本厂为某大型钢铁联合企业重要组成部分。 （ 2） 工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量 如表 2-1所示。本表系进行车间供电 系统设计后的资料 表 2-1 工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量 序号 车间名称 设备容量（千瓦） 计算负荷 车间变电所代号 P30 （千瓦） Q30 （千乏） S30 （千伏安） 1 电机修造
17、车间 2505 609 500 788 No 1车变 2 加工车间 886 163 258 305 No 2车变 3 新制车间 634 222 336 403 No 3车变 4 原料车间 514 310 183 360 No 4车变 5 备件车间 562 199 158 254 No 5车变 6 锻造车间 150 36 58 68 No 6车变 7 锅炉房 269 197 172 262 No 7车变 8 空压站 322 181 159 241 No 8车变 9 汽车库 53 30 27 40 No 9车变 10 大线圈车间 335 187 118 221 No 10 车变 11 半成品试验站
18、 1730 365 287 464 No 11 车变 12 成品试验站 2290 640 480 800 No 12 车变 13 加压站 256 163 139 214 No 13 车变 14 设备处仓库（转供负荷） 1508 338 288 444 No 14 车变 15 成品试验站内大型集中负荷 360 288 230 368 No 15 车变 （ 3） 供用电协议 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 8 当地供电部门可提供两为满足二级负荷的需求，从某 35/10kV 变电所，提供 10kV电源，此所距厂南侧 4km。 电力系统短路数据，如表 2-1 所示。其 供电系统图，如 图
19、 2-1所示。 表 2-1 区域变电站 10kV 母线短路数据 系统运行方式 系统短路数据 系统最大运行方式 )3(max.kS 500MVA 图 2-1 供电系统图 供电部门对工厂提出的技术要求： 区域变电所 10kV 馈电线的过电流保护整定时间 opt 1.8s，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于 1.3s。 在工厂10kV 电源侧进行电能计量。 工厂最大负荷时功率因数应不低于 0.9。 供电贴费为 700 元 / AkV 。每月电费按两部电费制：基本电费为 18 元 / AkV ，动力电费为 0.4 元 / hkW ，照明电费为 0.5 元 / hkW （ 4） 工厂负荷性质
20、 本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大有功负荷利用小时数为 2300h。锅炉房和空压站是二级负荷。其余为三级负荷。 锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。又由于该厂距离市区较远，消防用水需厂 方自备。因此，锅炉房供电要求具有较高的可靠性。 （ 5） 工厂自然条件 气象资料 年最高气温 38，年平均气温 23，年最低气温 -8，年最热月平均最高气温 33，年最热月地下 0.8m 处平均温度 25，常年主导风向为南风，年雷暴日数为 20 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 9 第三章 设计说明 3.1 负荷计算及功率补偿 3.1.1负荷计算的内容和目的 （ 1）
21、 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） 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。 （ 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，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算
22、最大负荷和电能消耗量。 3.1.2 负荷计算的方法 有功计算负荷 为 edPKP 30 (3-1) 式中， eP 为设备容量。 无功计算负荷 为 tan3030 PQ (3-2) 式中， tan 为对应于用电设备组 cos 的正切值。 视在计算负荷 为 23023030 QPS (3-3) 总的计算电流 为 NUSI 33030 (3-4) 式中， NU 为额定电压 380V。 3.1.3 各用电车间负荷 情况及各车间变电所容量。 (1)电机修造车间 查 工厂供电 附录表一表得 dK =0.24, cos =0.8, tan =0.82 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 10 kW
23、PKP e 6 0 92 5 0 524.0d30 v a r50082.0609t a n3030 kPQ AkVQPS 7 8 823023030 AUSI N 28.119738.0732.1 7883 3030 (2) 加工车间 查工厂供电附录表一表得 dK =0.18, cos =0.62, tan =1.58 kWPKP e 1 6 38 8 61 8 4.0d30 v a r2 5 85 8 3.11 6 3t a n3030 kPQ AkVQPS 3 0 523023030 AUSI N 41.4 6 338.07 3 2.1 3 0 53 3030 (3) 新制车间 查工厂供电附录表一表得 dK =0.35, cos =0.55, tan =1.51 222kW63435.0d30 ePKP v a r3 3 65 1 4.12 2 2t a n3030 kPQ AkVQPS 4 0 323023030 AUSI N 31.6 1 238.07 3 2.1 4 0 33 3030 (4) 原料车间 查工厂供电附录表一表得 dK =0.6, cos =0.74, tan =0.59 kW3 1 05 1 46.0d30 ePKP v a r18333.0310t a n3030 kPQ AkVQPS 3 6 023023030
