供配电设计之某水泥厂供配电系统设计

学号

学校名称

供配电技术课程设计

设计说明书

某水泥厂供电系统设计

金机械厂供电系统设计01

起止日期：年月日至年月日

学生姓名

班级

成绩

指导教师(签字)

控制与机械工程学院

年月日

课程设计任务书

2014 —2015 学年第1 学期自动化系电气工程及其自动化专业班级

课程设计名称：供配电技术课程设计

设计题目：水泥厂供电系统设计

完成期限：自年月日至年月日共周设计依据、要求及主要内容：

一、设计题目

某水泥厂供电系统设计

二、主要内容：

1．阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。

2. 熟悉工业与民用建筑电气设计的相关规范和标准。

3. 熟悉建筑供配电系统设计的方法、步骤和内容。

4．熟练掌握整理和总结设计文档报告。

5．熟悉掌握如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。

三、设计要求

1、制定设计方案，确定电源电压、负荷等级及供配电方式。

2、确定方案后，绘制各用电设备等布置平面图，绘制高、低压系统图。

3、进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等。

4、编写设计计算书。

5、编制设计说明书。

四、已知参数

1.工厂总平面图，详见图1。

图1 某水泥厂厂区平面图

2.工厂负荷情况：本厂工作制为三班制，年最大负荷利用小时6000～7500小时，日最大负荷持续时间为24小时，本厂低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明用电器均为单相，额定电压为220V。

本厂负荷统计资料如下：

全厂共有低压动力设备125台，每台设备为10KW，其中高压10KV电动机为两台1250KW，动力设备总容量为2500KW。全厂照明的容量为200KW，考虑到工厂生产的发展需要，留有250KW容量。其中动力的需要系数为0.7，功率因数为0.6～0.7.照明用电器的需要系数为0.7～0.9，功率因数为1.0

3.供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，本厂可由附近两条10KV高压线的公共用电源干线去的工作电源。该干线走向参看工厂总平面图。

4.系统短路数据：干线首端所装设高压断路器断流容量为400MV A。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护正定的动作时间为3S。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。

5.电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90.

6.当地气象地质条件：本厂所在地区的年最高气温为40o C,年平均气温为20o C,年最低气温为-8 o C,年最热月平均最高气温为30 o C,年最热月地下0.8m处平均温度为25 o C。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。

5.本厂与供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费只缴纳电费。

五、主要参考资料

1.供配电工程设计指导，机械工业出版社，翁双安，2004

2.现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社，李英姿等，2008

3..供配电系统设计规范，GB50054-2009

4.民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2008

5.工业与民用配电设计手册中国电力出版社中国航空工业给画设计院主编2005

6. 《工厂供电》刘介才

7.《供配电技术》唐治平

指导教师（签字）：

系主任（签字）：

批准日期：年月日

目录

第一章绪论 (1)

1.1 工厂供配电系统设计的意义 (1)

1.2 工厂供电设计的一般原则 (1)

1.3 该设计的具体内容 (1)

1.3.1 该设计的主要目的 (1)

1.3.2 该设计的主要内容 (1)

第二章水泥厂供配电的具体参数及概况 (2)

2.1 该水泥厂的供电具体参数 (2)

第三章负荷计算及无功补偿 (3)

3.1 水泥厂各个负荷计算 (3)

3.2低压侧总负荷及变压器选型 (4)

3.3 变压器台数、容量选择及无功功率补偿 (4)

第四章短路电流计算 (5)

4.1短路电流计算的目的 (5)

4.2 短路电流的计算 (5)

第五章供配电系统图的拟定和绘制 (8)

5.1 主接线图的线路选择 (8)

第六章电气设备、线缆型号、截面和长度选择 (9)

6.1电气主接线的意义和重要性 (9)

6.2供电线路的导线选择 (9)

6.2.1工厂常用架空线路裸导线型号及选择 (9)

6.2.2供电10kW线路的导线选择 (9)

第七章课程设计总结 (11)

第八章参考文献 (12)

第一章绪论

1.1 工厂供配电系统设计的意义

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动。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，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间内的停电，也会引起重大设备的损坏，或者引起大量的产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来极大地经济损失。可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，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，切实保证要，并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求：

（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：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。

1.2 工厂供电设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

（2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。

1.3 该设计的具体内容

1.3.1 该设计的主要目的

本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行水泥厂供配电系统的设计。通过本课题的设计,能培养我们综合运用所学的理论知识、基本技能和专业知识分析和解决实际问题的能力,培养我们独立获取新知识、新技术和新信息的能力,使我们初步掌握科学研究的基本方法和思路,能够理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求,掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。

1.3.2 该设计的主要内容

（1）负荷计算，短路电流计算。

（2）供配电系统的设计方案技术和经济的比较。

（3）供配电系统图的拟定和绘制。

（4）变压器的台数，容量，型号的选择；主要电气设备。

（5）线缆的型号，截面，长度选择。

第二章水泥厂供配电的具体参数及概况

2.1 该水泥厂的供电具体参数

1.当地气象地质条件

本厂所在地区的年最高气温为40o C,年平均气温为20o C,年最低气温为-8o C,年最热月平均最高气温为30 o C,年最热月地下0.8m处平均温度为25 o C。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。

2.水泥厂供电电源情况

按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，本厂可由附近两条10KV高压线的公共用电源干线去的工作电源。该干线走向参看工厂总平面图。

3.水泥厂负荷情况

本厂工作制为三班制，年最大负荷利用小时6000～7500小时，日最大负荷持续时间为24小时，本厂低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明用电器均为单相，额定电压为220V。全厂共有低压动力设备125台，每台设备为10KW，其中高压10KV电动机为两台1250KW，动力设备总容量为2500KW。全厂照明的容量为200KW，考虑到工厂生产的发展需要，留有250KW容量。其中动力的需要系数为0.7，功率因数为0.6～0.7.照明用电器的需要系数为0.7～0.9，功率因数为1.0

4 .供电局要求的功率因数

电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90.

第三章 负荷计算

3.1 水泥厂各个负荷计算 1 动力设备

2500c p kW =0.7d K =cos ?=0.65； tan 1.17?= 3025000.71750d c P K P kW =∑=?=

3030tan 1750 1.172047.5var Q P k ?==?=

302693.46S kV A ===

2预留容量

250 KW 3照明设备

0.8d k =cos 1.0,tan 0θθ== 302000.8160d c P K P kW =∑=?= 3030tan 16000var Q P k ?==?=

30160S kV A ===

30524.86I kA =

=

4低压侧

3012500.7875d e P K P kW =∑=?= 3030tan 875 1.171023.75var Q P k ?==?=

301346.73S kV A ===

302046.14I kA =

=

5高压侧

300.71250875d c P K P kW =∑=?= 3030tan 875 1.171023.75var Q P k ?==?=

301346.73S kV A ===

3077.75I KA

=

=

3.2低压侧总负荷及变压器选型

0.95p k ∑= 0.96q k ∑=

300.95(875875160)1814.5p c p k p kW

∑=∑=?++= 300.96(1023.751023.75)1965.6var

q c Q k Q k ∑=∑=?+=

302675.07S kVA

=

=

总计算负荷：

302638.35S kvA

=

考虑一二级负荷及预留容量，

301846.85S kvA

≥，故变压器为：

92000/10(6)S -11Dyn

3.3 变压器台数、容量选择及无功功率补偿

1.各车间变压器台数、容量选择及无功功率补偿

1)无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.95） 低压侧的视在负荷

30840160900c p p kw =∑=+=

30982.8var

c Q Q k =∑=

301332.6S kvA

=

=

主变压器容量的选择条件为:

30

NT s s ≥,因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为为1600KVA.这时低

压侧的功率因数：

900cos 0.675

1332.6kw

kvA

θ== 2)无功补偿装置的容量：

按规定，变电所高压侧的cos 0.9θ≥。考虑到变压器的无功功率损耗T

Q ?远大于其有功功率损耗，一般

(4~5)T T

Q P ?=?,因此在变压器低压侧补偿时，低压侧进行功率补偿时功率因数应略大于0.9，故取

cos 0.95θ=。

低压侧需装设的并联电容容量为

1130(tan(cos 0.675)tan(cos 0.95))706.7var

C Q P k --=-=故取

710var

C Q K =。

3）补偿后的变压器容量和功率因数

补偿后低压侧的视在负荷：

''30883.2S kvA

=

=因此前主变压器可选为1000KVA 比补偿前容量减少600KVA.

变压器的功率损耗为：

''

300.01513.25T p S Kw

?≈= ''300.0652.9var

T Q S K ?≈=

4）变压器高压侧的计算负荷：

''3030853.25T p p p Kw

=+?= ''3030325.4var

T Q Q Q K =+?=

''30913.2S kvA

==

故补偿后工厂的功率因数：

853.25cos 0.934913.2kw

kvA

θ=

=