電氣工程設計與綜合實驗報告

題目名稱：某冶金機械廠全廠供電系統的電氣設計

學院：

專業：

班級：

學號：

學生姓名：

指導老師：

2015年01月20日

前百

關鍵詞：供電系統；供電容量；企業

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，又易于轉換為其它形式的能量以供給用；電能的輸送的分配既簡單經濟，

又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。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，電能雖然是二業生產的主要能源和動力，但是它在產品本錢中所占

的比重一般很小（除電化工業外）。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在

產品本錢中或投資總額中所占的比重多少，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，提高勞動生產率，降低生產本錢，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，

如果工廠的電能供給突然中斷，那么對工業生產可能造成嚴重的后果。

因此，做好工廠供電工作對于開展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要

的意義。由于能源節約是二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效勞，切實保證工廠生產和生活用電的需

要，并做好節能工作，就必須到達以下根本要求：

I.平安：在電能的供給、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。

2.可靠：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。

此外，在供配電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要

照顧局部的當前利益,又要有全局觀點,能顧全大局,適應開展

目錄

一、概述1

1設計背景........................................................1

2設計要求........................................................1

二、設計原始資料...................................................2

三、系統負荷計算....................................................4

3-1三相用電設備組負荷計算的方法.................................4

3-2計算負荷......................................................4

3-3全廠負荷功率..................................................6

3-4年耗電量的估算................................................7

3-5負荷中心估算..................................................7

四、主變壓器臺數、容量和類型的選擇................................8

4-1主變壓器臺數的選擇............................................R

4-2主變壓器容量的選擇............................................8

4-3主變壓器類型的選擇............................................9

五、高、低壓電力網的導線選擇........................................9

5-1導線截面選擇原那么.............................................

9

5-2高壓線路導線的選擇............................................10

5-3低壓線路導線的選擇............................................11

5-4低壓出線導線選擇..............................................11

六、改善功率因數裝置設計............................................13

七、變電所主結線方案的設計..........................................14

7-1變配電所主結線的選擇原那么.....................................

14

7-2主結線方案選擇及比擬........................................15

八、短路電流的計算..................................................18

8-1短路電流計算的目的及方法......................................18

8-2本設計采用標幺制法進行短路計算..............................18

九、變電所一次設備的選擇與校驗......................................20

9-1變電所高壓一次設備的選擇.......................................20

9-2變電所高壓一次設備的校驗......................................21

9.2.1設備的動穩定校驗........................................21

高壓設備的熱穩定性校驗..................................22

9-3變電所低壓一次設備的選擇......................................23

9-4變電所低壓一次設備的校驗......................................24

十、繼電保護裝置的設計..............................................25

10-1繼電保護的整定...............................................25

10-2變壓器繼電保護................................................25

10-310KV側繼電保護...............................................26

10-40.38KV側低壓斷路器保護.......................................27

十一、變電所防雷裝置設計............................................28

11-1防雷設備......................................................28

11-2防雷措施......................................................28

11-3接地裝置的設計................................................30

11-4確定接地電阻..................................................30

十二、心得體會......................................................32

參考文獻............................................................33

附錄

次接線圖

一、概述

1、設計背景

隨著我國經濟的快速增長，用電已成為制約我國經濟開展的重要因素。為保證

正常的供配電要求，各地都在興建?系列的供配電裝置。工廠的飛速開展給國家

帶來了具大的收益同時用電負荷也越來越大,特點是負荷容量大、用電設備多，

在這選用10kV。所以本文針對變電所的特點，闡述了10kV變電所的設計思路、

設計步驟，并進行了相關設備的計算和校驗。并關鍵介紹了主接線是變電所的最

重要組成局部。它決定著變電所的功能、建設投資、運行質量、維護條件和供電

可靠性。所以在此熟悉變電所的設計要求和設計過程，對從事電力工程設計，故

障分析和判斷是非常有益的。

設計的意義：通過設計，系統地復習、穩固工廠供電的根本知識，提高設計計

算能力和綜合分析能力，為今后的工作奠定根底。

2、設計要求

要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，并適當考慮到工廠生產

的開展，按照平安可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的位置與型式,

確定變電所主變壓器的臺數與容量，選擇變電所主接線方案及上下壓設備與進出

線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按

要求提交設計計算書及說明書，繪出設計圖紙。

二、設計原始資料

1設計總平面布置圖如以下圖所示

2全廠各車間負荷計算如下表所示

廠房用電單位負荷性

設備容量/kW需要系數功率因數

編號名稱質

動力720.250.60

1倉庫

照明40.751.0

動力3200.40.65

2鑄造車間

照明100.751.0

動力2500.250.65

3鍛壓車間

照明100.751.0

動力2400.250.65

4金工車間

照明80.751.0

動力3500.250.60

5工具車間

照明100.751.0

動力2200.50.75

6電鍍車間

照明100.751.0

熱處理車動力2000.50.75

7

間照明80.751.0

動力2000.40.70

8裝配車間

照明100.751.0

動力1500.250.65

9機修車間

照明60.751.0

動力1600.50.65

10鍋爐房

照明30.751.0

宿舍區照明2500.81.0

3供用電協議

按照工廠與當地供電部門簽訂的供用電協議規定，本廠可由附近一條lOKv

的公用電源線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌

號為LGJ—185,導線為等邊三角形排列，線距為1.2米；電力系統饋電變電站距

本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA,此斷路器配備有定

時限過電流保護和也流速斷保護，其定時限過電流保護整定的動作時間為1.5

秒。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓或低壓聯絡線由鄰近的單位取得備

用電源。

4負荷情況

本廠多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4800h,R最大負荷持續時

間8h。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。

低壓動力設備均為三相，額定電壓為380Vo照明及家用電器均為單相，額定電

壓為220Vo

5自然條件

氣象條件

(1)最熱月平均最高氣溫為31.5。。；

⑵年最高氣溫為40。。；

(3)土壤中0.8米深處一年中最熱月平均溫度為28.7°C；

(4)年雷暴日為31.3天；

(5)土壤凍結深度為1.1米：

(6)夏季主導風向為東風。

地質及水文條件

本廠所在地區平均海拔130nb地層以沙粘土為主，地下水位為3m。

6設計內容及步驟

1負荷計算；

2電力變壓器的臺數、容量及類型；3選擇高、低壓電力網的導線型號及截面；

4改善功率因數裝置設計（高壓側最大負荷時功率因數不應低于0.9,低壓側不

應低于0.85）；

5變電所主結線方案的設計；

6短路電流的計算；

7變電所一次設備的選擇與校驗；

8繼電保護裝置的設計；

9變電所防雷裝置設計（選做）。

三、系統負荷計算

3-1三相用電設備組負荷計算的方法

有功計算負荷（kW）戌

無功計算負荷（kvar）2

2=2

視在負荷計算（kV?A）cos*

計算電流（A）

3-2計算負荷

確定負荷計算的方法有多種，包括估算法、需要系數法、二項式法和單相復合的

計算，在這里我們采用需要系數法。

對于單組用電設備的計算負荷公式如下：

有功功率：Pc=K（l^Pf無功功率：Q.=^tan^

視在功率：工=/[計算電流:

式中：K（l一一該用電設備組的需要系數

tan。——功率因數角的正切值

UN一一該用電設備組的額定電壓，單位是kV

以鑄造車間的計算過程為例：

動力局部

P(30)=320kwX0.4=128kw

S(30)=128kw/0.65=196.9kvA

Q(30)=128kwXl.17=149.76kvar

照明局部

P(30)=10kwX0.75=7.5kw

S(30)=7.5kw/l=7.5kvA

Q(30)=0

由上式方法可算出個廠房的計算負荷，整理成表格如下:

用

電

廠

負計算負荷

單

荷

房設備

需要系按廠房計

性

位

編容量功率因數

數算

質P30

號

名P30/kQ30/kS30/k

/kW

稱

WarA

倉720.250.60182430

1庫21

,昭、、、

40.751.0303

明

鑄

造3200.40.65128149.6196.9

2車135.5

照

間100.751.07.507.5

明

鍛

壓2500.250.6562.573.196.2

3車70

照

間100.751.07.507.5

明0

金

2400.250.656U70.192.3

工

466

車八n、s、

80.751.0606

間明

工動

53500.250.6087.5116.7145.895

具力

一

車

照

0.75

7.5

0

7.5

1.0

間10

明動

電力

146.7

96.8

110

0.75

0.5

220

鍍

117.5

6

ns

車

八、、

0

1.0

0.75

10

7.5

7.5

間

明

執

動

、

J?、

3

133.

88.2

100

0.75

0.5

200

力

處

106

理

7

照

6

0

6

1.0

0.75

8

車

明

間

裝

114.3

81.6

80

0.70

0.4

200

配

87.5

8

昭

車

八、、

7.5

0

7.5

1.0

0.75

10

間

明

機m

修

57.7

43.8

37.5

0.65

0.25

150

車

42

9

間照

4.5

0

4.5

1.0

0.75

6

明

鍋

123.1

93.5

80

0.65

0.5

爐160