标准件厂冷镦车间10千伏车间变电所及低压配电系统设计.docx
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1、车间变电所及低压配电系统设计The Design of Workshop Substation and Low-voltage Power Distribution System一、设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置与形式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案, 选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置,绘出设计图样。二、原始资料1.车间平面布置图2.车间生产任务及产品规格 本车间主要承担全国机械及电器制造工业的标准螺钉配件生
2、产。标准螺钉元件规格范围为 M3-M16。3.车间设备明细表如附录表1所示。4.车间变电所的供电范围1)本车间变电所设在冷辙车间东北角,除为冷镦车间供电外,尚需为工具、机修车间供电。2)工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。 3)机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。 4)工具、机修车间负荷计算表,如附录表2所示。5.车间负荷性质 车间为三班工作制,年最大有功负荷利用小时数为4500h,属于三级负荷。6.供电电源条件1)本车间变电所从本厂35/10kV总降压变电所用电缆线路引进10kV电源。电缆线路长200m。2)工厂总降压变电所10kV母线上的短路容量按200MVA计。3)工厂总降压
3、变电所10kV配电出线定时限过电流保护装置的整定时间Iop=1.5s。4)要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0.9。5)要求在车间变电所10kV侧计量。7.车间自然条件1)气象资料(1)车间内最热月的平均温度为30度。(2)地中的最热月的平均温度为20度。(3)车间环境,属正常干燥环境。2)地质水文资料 车间原址为耕地,地势平坦。地层以砂粘土为主。地下水位为2.8-5.3m。三、设计要求1.车间的负荷计算及无功补偿 (要求列表)。2.确定车间变电所的所址和型式。3.确定车间变电所主变压器型式、容量和数量。4.短路计算,并选择一次设备 (尽量列表)。5.选择车间变电所高低压进出线。6.选择
4、电源进线的二次回路方案及整定继电保护。7.车间变电所的防雷保护及接地装置的设计。8.确定车间低压配电系统布线方案。9.选择低压配电系统的导线及控制保护设备。10.绘制车间变电所主结线电路图 (A3图样)。四、设计进程安排1.第1周第2周: 熟悉设计任务书、调研、查找资料、写开题报告2.第3周第4周: 负荷计算和无功功率补偿3.第5周第7周: 变电所位置和形式的选择、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择、短路电流的计算4.第8周: 中期检查5.第9周第10周: 变电所一次设备的选择与校验,变电所高、低压线路的选择6.第11周第12周: 变电所电源进线的二次回路方案及整定继电保护7.第13周
5、第14周: 车间变电所的防雷保护及接地装置的设计、选择低压配电系统的导线及控制保护设备8.第15周第16周: 整理资料、绘图、答辩教研室主任签字 时间 年 月 日四、预期结果指导教师签字时 间 年 月 日摘要负荷计算短路电流继电保护AbstractThis design is about the standard cold heading workshop workshop of 10 kV substation and lv power distribution system.From the first workshop to consider the layout,reference t
6、o the many factories graphic design plans for the layout of the various parts of the economy and the availability of research.Next entered the factory premises of the power supply design.Start with the start of the calculation,including the computational load and short circuit current calculation of
7、 equipment and a stable of well-tested and low-voltage distribution screen choices.Next,a pair of high voltage substations and low-voltage lines into the choice of wit,workshops distribution line design. Substation in the secondary circuit design and relay setting which I consider various aspects of
8、 the protection and the protection of equipment choices.Substation design to the natural missed Lightning protection and grounding design.Taking into account the actual layout of the workshop of the grounding of mine equipment selection and design.Finally using CAD to draw the main wiring diagram an
9、d workshop floor-plan.Keywords:Load calculation Short circuit current Relay protection 目录第1章 绪论11.1课题研究的背景11.2国内外研究现状11.3课题研究的主要内容2第2章负荷计算和无功功率补偿32.1车间的负荷计算32.1.1冷镦车间设备组负荷计算32.1.2工具、机修车间设备组负荷计算62.1.3车间设备总负荷计算62.2无功功率补偿7第3章变电所位置和形式的选择103.1车间变电所类型选择103.2变电所的所址选择的一般原则10第章变电所主变压器型号、容量与台数的选择124.1车间变电所主变压
10、器型号的确定124.2主变压器容量确定124.3主变压器台数的选择13第5章 变电所主接线设计155.1变配电所主接线方案的设计原则与要求155.2主接线方案的拟定155.2.1一次侧主接线155.2.2二次侧主接线15第6章短路电流的计算166.1短路计算166.2点三相短路时的短路电流和容量的计算176.3点三相短路时的短路电流和容量的计算17第7章 变电所一次设备的选择校验197.110kV侧一次设备的选择和校验197.1.1高压开关柜的选择197.1.2高压断路器的选择和校验207.1.3高压隔离开关的选择和校验207.1.4高压熔断器的选择和校验227.1.5电压互感器的选择和校验2
11、27.1.6电流互感器的选择和校验237.1.710kV侧一次设备参数237.2380V侧一次设备的校验237.2.1配电屏的选择247.2.2低压刀开关及低压熔断器、低压断路器的选择和校验247.2.3电流互感器的选择247.2.4380V侧一次设备参数表257.3高低压母线的选择257.4母线的短路稳定度校验267.4.110kV侧母线的校验277.4.2380V侧母线的校验27第8章变电所进出线的选择与校验298.1高低压进出线选择原则298.1.1高压进线298.1.2高压出线298.1.3低压出线298.2 变配电所进出线方式的选择298.3 变配电所进出线导线和电缆型式的选择308
12、.3.1高压电缆线308.3.2低压电缆线308.3.3低压穿管绝缘导线308.3.410kV高压进线的选择和校验308.3.5380V低压出线的选择318.3.5.1冷镦车间各设备组线路选择校验318.3.5.2工具车间各回路线路选择校验318.3.5.3 机修车间的线路选择校验32第9章变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定339.1 高压断路器的操动机构控制与信号回路339.2 变电所的电能计量回路339.3 变电所的测量和绝缘监察回路349.4 备用电源349.5 整定继电保护359.6变压器的过负荷保护369.7 变压器的瓦斯保护37第10章变电所的防雷保护与接地装置的设计3810
13、.1 防雷保护3810.2 接地装置38第11章确定车间低压配电系统布线方案4011.1 车间配电级数的选择4011.2 车间配电电压的选择4011.3 车间配电系统接线方案的选择4011.3.1车间配电系统接线方案的选择原则4011.3.2车间低压配电系统主接线的选择4011.4 车间低压配电系统布线41第12章低压配电系统导线的选择4212.1 各导线和电缆的试用范围和选择原则4212.2导线和电缆截面的选择原则4212.3冷镦车间各设备供电导线的选择42第13章 控制保护设备的选择4413.1 高压开关柜4413.2 配电屏44第14章结论与展望4614.1结论4614.2展望46致谢4
14、7参考文献48附录49附录A外文翻译49附录B附表57表1冷镦车间设备明细表57表2 工具、机修车间负荷计算表58附录C车间低压配电系统布线图59附录D车间变电所电气主接线图60 第1章 绪论1.1课题研究的背景工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源,经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中的每一个用电设备上,随着工业电气自动化技术的发展,工厂用电量快速增长,对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高,供电设计是否完善,不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量,而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上,它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。本标准件厂主要承
15、担全国机械及电器制造工业的标准螺钉配件生产,建有现代化的冷镦车间、工具车间和机修车间,冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计要根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况以及工厂生产的发展前景,以安全、可靠、优质、经济为原则,考虑工厂规模、供电条件、技术要求、自然条件等设计变电所及配电系统。做好该工厂的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。1.2国内外研究现状在国内,变电所的设计中仍然存在很多问题,比如可靠性还欠提高。我国经济的发展给电力行业带来新问题:电力能源的需求持续增长,电网过负荷运行,减少线路的功率损耗,提高电力系统的稳定性等。变电所的设计需要既能保证安全可靠性
16、和灵活性,又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下,变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。与国外相比,我国主要是旧设备更换新型设备,有人控制变为无人控制。而在国外,高科技的技术和先进的设备已经在工厂配电中运用起来。安全,可靠,经济,优质的宗旨已经得到极度提高。低量的电能损耗和保护装置的高度灵敏性对工厂供电的稳定有了保障。1.3课题研究的主要内容本文共有14章。首先简要介绍本设计概况,接着系统地计算各个车间的电力负荷和无功功率补偿,选择变电所位置和形式、变电所主变压器的类型、台数和容量,设计变电所主接线方案,计算短路
17、电流,选择校验变电所的一次设备、变电所进出线,还进行了变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定,变电所的防雷保护与接地装置的设计,车间低压配电系统布线的实施方案,低压配电系统的导线及控制保护设备的选择。第2章负荷计算和无功功率补偿2.1车间的负荷计算2.1.1冷镦车间设备组负荷计算冷镦机Z47-12机组的负荷:由于该组设备为连续工作制,其设备功率为:=1631 kW=496kW查资料 Kd=0.170.2,取Kd=0.2=0.5=1.73= Kd =0.2496 kW=99.2kW = =99.21.73 =171kvar =kVAA本设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例。将冷镦车间分为五
18、个设备组,各个设备组的计算负荷如下列各表所示:表2-1冷镦车间设备组I计算负荷表I表2-2冷镦车间设备组II计算负荷表II表2-3冷镦车间设备组III计算负荷表III表2-4 冷镦车间设备组IV计算负荷表IV续表2-4 IV表2-5 冷镦车间设备组V计算负荷表V2.1.2工具、机修车间设备组负荷计算工具、机修车间的计算负荷如表2-6所示:表2-6 工具、机修车间的计算负荷表2.1.3车间设备总负荷计算在配电干线上或车间变电所低压母线上,常有多个用电设备组同时工作,但是各个用电设备组的最大负荷并非同时出现,因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时,应计入一个同时系数。由前面统计的结果,可
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