1、 本 科 畢 業 論 文（設 計）題目：某機械廠全廠總壓降變電所設計 TITLE：The design of step-down substation in the whole machinery factory學 院 年級專業 學生姓名 學 號 指導教師 完 成 日 期 2011年 3月本科畢業論文（設計）選題登記表學生姓名學號專業學 院指導教師姓名/職稱題 目某機械廠全廠總壓降變電所設計本選題的意義及國內外發展簡況： 電能是生產的主要能源和動力，工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。如果工廠供電突然

2、中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果，甚至給國家和人民帶來重大經濟損失。工廠供電系統設計的是否完善，不僅會影響工廠的安全生產和經濟效益，還會影響電力系統的安全、經濟運行。因此，做好工廠供電工作不僅對于發展工業生產、實現工業現代化具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。（2）可靠

3、 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求（4）經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。研究內容：本設計在分析給定的系統資料的基礎上，根據所取得的電源情況，電負荷數據、氣象資料等，已實現安全、可靠、優質、經濟的供電系統為設計目標，完成對某機械廠全廠總壓降變電所設計1、負荷計算全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因數。列出負荷計算表、表達計算成果。2、UPS容量與設備選擇3、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺

4、數及容量選擇參考電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數和容量。4、工廠總降壓變電所主結線設計5、工廠供、配電系統短路電流計算6、繼電保護及二次結線設計研究方法、手段及步驟：（1）計算各車間負荷和無功補償（2）UPS容量與設備選擇（2）確定變電所的位置。選擇變電所變壓器臺數、容量及型號（3）設計工廠總的降壓變電所及接入系統（4）計算短路電流（5）選擇變電所高低壓設備（6）確定繼電保護裝置主要參考文獻：1 楊岳 供配電系統 科學出版社 20072 孟祥忠 現代供電技術 清華大學出版社 20063 劉介才 工廠供電 機械工業出版社 2

5、0094 隋振有 宋立新 配電實用技術 中國電力出版社 20065 劉介才 工廠供電設計指導書 機械工業出版社 19996 張乃國 UPS供電系統應用手冊 電子工業出版社 20047 張道民 短路電流計算 水利電力出版社 19598 蘇文成 工廠供電 機械工業出版社 2002時間進度：12月 查找相關資料，學習相關文獻、規程、手冊、復習有關知識點 寫開題報告，提出總體方案1-2月 進行負荷計算和無功補償方面的設計，UPS容量與設備選擇 確定各車間變電所的位置、變壓器臺數、容量及型號3月 變電所及接入系統設計，進行短路電流的設計， 選擇變電所高低壓設備和繼電保護裝置4月 畫設計圖紙，撰寫和整理設

6、計說明書，預答辯、答辯學生 （簽名） 年 月 日指導教師意見： 指導教師 （簽名） 年 月 日專業負責人意見：專業負責人 （簽名） 年 月 日摘要 電能是工業生產的主要能源和動力，做好工廠供電設計對于發展工業生產、實現工業現代化，具有十分重要的意義。工廠供電系統首先要能滿足工廠生產和生活用電的需要，其次要確保安全，供電可靠，技術先進和經濟合理，并做好節能。本設計根據某機械廠所取得的供電電源和該廠用電負荷的實際情況，并適當考慮生產的發展，按工廠供電的基本要求，對各車間進行了負荷計算和無功補償；確定出了各變電所的位置及各變電所變壓器臺數、容量和型式；確定UPS系統組成及位置；計算了短路電流；選擇了

7、變電所高低壓設備；配置了繼電保護裝置、防雷和接地裝置；繪制設計圖樣，完成了機械廠的供配電系統設計。關鍵字：計算負荷，無功補償，UPS，變壓器，短路電流ABSTRACTElectric energy is the main energy and power for the production of industry. A goodpower supply design scheme is very important for enlarging the production of industry andrealizing indpstry modernization. The power s

8、upply system of factory should meet theneeds of the production and living firstly, and then ensure the safety of person and equipment, the reliability of power supply, the advancement of technology, the reasonablenessof economy, and at the same time economize on energy. Based on the electrical sourc

9、ewhich is achieved by the chemical fiber factory and loads in the factory, considered the de-velopment of the production, design is put up according for the basic demands of the powersupply. The loads and reactive power compensation are all calculated. The location of thesubstation and the number, t

10、he capacity and the type of the transformer are confirmed, determine UPS system composition and location ,the short-circuit current is calculated, and thelow-voltage and high-voltage electrical equipments are chosen. Relaying protection equipment lighting protection and earth-termination systems are

11、 confirmed. Design drawingpapers are finished. The power supply system' s design for chemical fiber factory isaccomplished. KEY WORDS: calculated load, reactive power compensation, UPS, transformer, shortcmcutt current目錄本科畢業論文（設計）選題登記表II摘要VABSTRACTVI1.緒論12.設計任務書32.1 設計要求32.2 設計依據32.2.1工程總平面圖32.2

12、.2 工廠負荷數據32.2.3 供電電源情況43.設計說明計算書53.1 負荷計算53.1.1單組用電設備計算負荷的計算公式53.1.2多組用電設備計算負荷的計算公式53.2 無功功率補償63.3 變電間的所址選擇及負荷中心的確定73.4 變電間主變壓器及主接線方案的選擇73.5 UPS容量與設備選擇103.5.1 UPS總體概述103.5.2 UPS的容量選擇103.5.3 UPS的性能要求113.5.4 UPS供電方案113.6 短路電流計算143.6.1 短路的原因143.6.2 短路的后果143.6.3 短路的危害143.6.4 短路電流計算143.7 變電所一次設備的選擇校驗163.

13、8 主變壓器繼電保護183.8.1 保護要求183.8.2 整定計算193.9 變電間的防雷保護20參考文獻211 劉介才 工廠供電 機械工業出版社 200921結束語22眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，也易于轉換為其它形式的能量以供應用。電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化，而且現代社會的信息技術和其它高新技術無一不是建立在電能應用的基礎之上的。因此電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小。例如在機械工業中，電

14、費開支僅占成本的5%左右。從投資額來看，一般機械工廣在供電設備上的投資也僅占總投資的5%左右。電能在工業生產中的重要性并不在于它在成本中或投資總額中所占比重的多少，而在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產效率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工業供電突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大設備損壞，或引起大量產品報廢，甚至可能發生重大的人身事故，給國家和人民帶來重大的經濟損失。因此，做好工廠供電設計對于發展工業生產、實現工業

15、現代化具有十分重要的意義。所以在本設計中采用UPS與旁路并路給設備供電，平時采用UPS供電，當突然停電或電源端故障時，可由蓄電池通過逆變器將直流轉換成交流電給設備供電，給線路搶修提供寶貴時間，也防止設備造成損失或停產，另外UPS所提供的是優質電源，保障了設備的穩定運行。當UPS故障、檢修或保養時，由STS切換到旁路，實現毫秒級切換，從而使設備正常運行。工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，就必須達到以下基本要求：（1） 安全。在電能的供應、分配和使用中，不應發生人生事故和設備事故。（2） 可靠。應滿足電能用戶對供電可靠性即連續供電的要求。（3）

16、優質。應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求。（4） 經濟。供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部和當前利益，又要有全局觀點，顧全大局，適應發展。例如計劃用電問題，就不能只考慮一個單位的局部利益，更要有全局觀點。2.設計任務書2.1 設計要求要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產的發展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所得位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數、容量與類型，選擇UPS的容量與設備選擇，確定變電所主接線方案及高低壓設備，確定

17、二次回路方案，選擇整定繼電保護，確定防雷和接地裝置。2.2 設計依據 2.2.1工程總平面圖圖1工程總平面圖2.2.2 工廠負荷數據本廠多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4600h，日最大負荷持續時間為6小時。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統計資料如表1所示。表1 工廠負荷統計資料廠房編號廠房名稱負荷類別設備容量/KW需要系數功率因數1鑄造車間動力4000.30.7照明100.81.02鍛壓車間動力4500.30.65照明160.713金工車間動力5000.20.65照明200.81.04工具車間動力4300.30.6照明100.91.05電鍍車

18、間動力3200.50.8照明100.81.06熱處理車間動力2000.60.8照明100.81.07裝配車間動力2000.30.7照明120.81.08機修車間動力2200.20.65照明80.81.09鍋爐房動力600.70.8照明20.81.010倉庫動力200.40.8照明10.81.02.2.3 供電電源情況按照工廠與當地供電部門簽訂的供用電協議規定，本廠可有附近一條10kv的公用電源干線取得工作電源。該干線的導線牌號為LGJ-150，導線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過流保護和電流速斷保護

19、，定時限過電流保護整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠負荷要求，可采用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側有電氣聯系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。3.設計說明計算書3.1 負荷計算電力負荷又稱電力負載，有以下兩種含義:1)電力負荷指耗用電能的用電設備或用電單位（用戶），如重要負荷、不重要負荷、動力負荷、照明負荷等。2）電力負荷指用電設備或用電單位所耗用的電功率或電流大小。3.1.1單組用電設備計算負荷的計算公式有功計算負荷（kw） = 無功計算負荷（kvar） = 視在計算負荷（KV·A）= 計算電流（A）= 3.1.2多組用電設備計算負荷的計

20、算公式有功計算負荷（kw）= 無功計算負荷（kvar）= 視在計算負荷（K·VA）= 計算電流（A）=表2 各廠房和生活區的負荷計算表編號名稱計算負荷1鑄造車間128122.4177.1269.12鍛壓車間146.2158215.3327.13金工車間116117164.8250.34工具車間138171.6220.2334.55電鍍車間168120206.5313.76熱處理車間12896160243.17裝配車間69.661.292.7140.88機修車間50.451.572.1109.59鍋爐車間43.631.553.881.710倉庫8.8610.716.2總計996.693

21、5.2=0.8，=0.85797.3794.91125.91710.63.2 無功功率補償無功功率在電網中會造成電壓降落（感性電抗時）或電壓升高（容性電抗時）和焦耳（電阻發熱）損失，卻不能做出有效的功。因而需要對無功功率進行補償。合理配置無功補償（包括在什么地點、用多大容量和采用何種型式）是電力系統規劃和設計工作中一項重要內容。在運行中,合理使用無功補償容量，控制無功功率的流動是電力系統調度的主要工作之一。在電力系統中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設無功功率電源,以改變電力系統中無功功率的流動,從而提高電力系統的電壓水平，減小網絡損耗和改善電力系統的動態性能，這種技術措施稱為無功功率補償。本

22、設計中UPS內置電容裝置和系統中的有源濾波器起到補償無功功率的作用，該廠380V側最大負荷時的功率因數為0.75.而供電部門要求的最大負荷功率因數因稍大于0.9，暫取0.92來計算380V側所需無功功率補償容量：Qc=P30(tan1-tan2)=797.3tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)kvar=363.6kvar取所需補償的容量為400kvar，則補償后的380v側負荷為890kVA。3.3 變電間的所址選擇及負荷中心的確定變配電間地址選擇的一般原則變配電間地址的選擇，應根據下列要求并經技術、經濟分析比較確定：1） 盡量靠近負荷中心，以降低配電系統的電能損耗、

23、電壓損耗和有色金屬消耗量。2） 進出線方便，特別是要考慮便于架空進出線。3） 靠近電源側，特別是在選擇工廠總變配電間時要考慮這一點。4） 設備運輸方便，以便運輸電力變壓器和高低壓開關柜等大型設備。5） 不應設在有劇烈振動或高溫的場所。6） 不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所；當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向的下風側。7） 不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。8） 不應設在有爆炸危險環境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環境的正上方或正下方。當與有爆炸或火災危險環境的建筑物毗連時，應符合現行國家標準GB 500581992爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范的規定。9） 不應設在地勢低洼和可能積水的場所。本設計負荷中心在6號車間附近。考慮到周圍環境及進出線方便，決定在6號車間的西側緊靠車間建造變電間，型式為獨立式。3.4 變電間主變壓器及主接線方案的選擇根據工廠的負荷性質和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮可