毕业设计-某化工厂降压变电所电气设计Word文档下载推荐.doc
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840
传送机
40
2
原液车间照明
1040
3
酸站照明
260
4
锅炉房照明
320
5
排毒车间照明
160
其他车间照明
240
Ⅱ.供电电源请况：
按与供电局协议，本人可由16公里处的城北变电所，变压器供电，供电电压可任选。
另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%（重要负荷），平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。
Ⅲ.电源的短路容量（城北变电所）：
母线的出线断路器断流容量为；
母线的出线断路器断流容量为。
Ⅳ.电费制度：
按两部制电费计算。
变压安装容量每为15元/月，动力电费为0.3元/,照明电费为0.155元/。
Ⅴ.气象资料：
本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。
Ⅵ.地质水文资料：
本厂地区海拔，底层以杀粘土为主，地下水位为。
第二章接入系统设计
一、负荷分级及供电要求
Ⅰ.负荷分级
电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。
1.一级负荷
a.中断供电将造成人身伤亡者。
b.中断供电将造成重大政治影响者。
c.中断供电将造成重大经济损失者。
d.中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。
（1）.一级负荷中特别重要的负荷是指：
a.中断供电将发生中毒，爆炸和火灾等情况的负荷；
b.特别重要场所的不允许中断供电的负荷；
c.如正常电源中断时，必须设有处理安全停产所必须的应急照明，通信系统，火灾报警系统，保证安全停产的自动控制装置等。
d.民用建筑中大型金属中心的关键电子计算机系统和防盗报警系统，大型国际比赛场的记分系统及监控系统等。
2.二级负荷
a.中断供电将造成较大政治经济损失的负荷。
所谓较大损失指主要设备损坏，大量产品报废，连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复，重点企业大量减产等。
b.中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷。
如交通枢纽，通信枢纽用点单位中的重要电力负荷。
c.中断供电造成大型影剧院，商场等较多人员集中的公共场所秩序混乱的负荷。
如商业住宅建筑属于二级负荷。
不属于一级，二级负荷的均属于三级负荷。
对一些非连续生产的中小企业，停业仅影响产量或导致少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属于三级负荷。
3.三级负荷
Ⅱ.各级负荷对电源的要求
一级负荷应有两个回路（或两个回路以上）的独立电源供电。
两路电源应来自不同电源点或同一变电站的不同变压器供电的不同母线段。
当其中一个电源发生故障时，另一路电源不受影响，且能承担全部负载。
负荷容量较大或有高雅用电设备应采用两路高压电源。
如一级容量不大，可从电力系统或邻近单位取得第二低压电源。
一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。
为确保对特别重要负荷的.供电，严禁将其他负荷介入应急供电系统。
根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源：
a.蓄电池静止型不间断供电装置，蓄电池及写出能带年级型不间断供电装置或柴油机电磁储能电机型不间断供电装置。
适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。
b.带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路。
适用于自动装置的动作时间能满足允许中断供电以上的供电系统。
a.二级负荷应有两个电源供电，供电变压器也应由两台（两台变压器不一定在同一变电所）。
做到当发生贷能力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电或中断后能迅速恢复。
b.在负荷较小或地区供电条件困难时，可有一路及以上专用架空线路供电；
当采用电缆线路时，采用两根电缆组成的电缆段供电，每根电缆应能承受百分之百的二级负荷；
为了解决线路和变配电设备的检修以及突然停电后，设备能安全停产的问题，可采用小容量的柴油发电站，其容量可有实际需要确定。
三级负荷对供电电源的要求。
对松散级负荷供电无特殊要求。
二、计算厂总降压变负荷
Ⅰ.计算负荷概念
供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。
因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
通过负荷的统计计算求出的，来选择供电系统中设备。
Ⅱ.用电负荷
所谓电负荷是指用电客户的用电设备在某一时刻实际取用的功率总和。
从电力系统来讲，则是指为了满足用户用电所需具备的发电出力。
用电负荷是一个不断变动的量，对一个地区而言，负荷变化的特性主要取决于用电行业结构、地域、季节变化、经济发展和生活水平。
用电负荷在时间上的不均衡性使得某一时段用电较多，某一时段用电较少，这就形成了用电高峰负荷与低谷负荷。
由于用户的用电性质不同，各类用户最大负荷出现的时间也不相同。
当用电负荷增加时，电力系统的出力也随之增加；
当用电负荷减少时，电力系统的出力也须相应减少。
如果各类用户的用电最大负荷出现的时间过分集中，电力系统就得有足够的出力来满足用户需要，否则电力系统的出力和负荷就不能平衡，出现供小于求的状况造成拉闸限电。
当用电高峰时段一过，电力供大于求，造成发电设备的压机运行或停机。
电网的大峰谷差运行方式会带来危害，一方面浪费了大量的电力投资，增加了发、供电成本，另一方面发电机组的频繁启停或压负荷运行造成能源和电力资源的浪费，并对电网的安全稳定运行带来威胁。
因此实施电力需求侧管理，合理调整负荷，优化用电方式，避峰、错峰用电，移峰填谷是一项成本低、收效快的有效措施。
Ⅲ.计算负荷目的
计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。
如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。
Ⅳ.计算负荷定义
所谓计算负荷，是指与实际用电负荷较接近的假想负荷，按计算负荷选择的电气设备既能满足生产和生活、工作需要又不会使设备选得过大造成浪费和运行不经济。
它也是指一组用电负载实际运行时，在线路中形成的或负载自身消耗的最大平均功率。
如果某一不变的假想负荷在线路中产生的最大热效应（使导线产生的平均最高温升）相等，则把这一不变的假想负荷叫做该组实际负载的计算负荷。
所谓负荷计算，是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。
负荷计算与计算负荷，是两个不同的概念，不可混淆。
在现行的设计规范中，负荷计算的内容不仅包括确定计算负荷，还包括确定尖峰电流和确定一极、二级负荷的容量已及季节性负荷的容量。
Ⅴ.计算负荷方法
目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。
此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等.常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照表一给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。
此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。
因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。
这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。
而单位面积功率法和单位指标法主要多用于民用建筑；
单位产品耗电量法主要适用于某些工业。
需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。
需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。
当用电设备台数较多，各种设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要技术法。
需要技术时一个综合性系数，它是指用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组的设备功率之比。
需要系数与用电设备组的运行规律、负荷率、运行效率、线路的供电效率等因数有关，工程上很难准确确定，只能靠测量确定。
一般工业与民用建筑中的用电负荷主要有单位负荷（如照明负荷）以及三相负荷（如动力负荷），其供电系统一般分为照明支路及动力支路进行供电。
照明支路主要供照明灯具、一般单相插座以及其他额定电压为的电气设备。
器特点为用电负荷的额定电压均为单相求分布在A、B、C三相。
这类负荷也叫做相负荷。
动力支路主要供电梯、水泵、服务行业的厨房饮食设备、电热开水器、工业生产中的各种加工设备以及其他额定电压为的三相用电器等用电。
器特点为用电负荷的额定电压均为且都是三相对称负荷
在工业生产中还有一些额定电压为的单项负荷，接在两条相线之间，我们称之为间负荷，线间负荷可用照明支路供电，也可用动力支路供电。
各种负荷的供电线路组成如图所示，如果从供电形式的角度来讲：
负荷计算可以分为单相和三相用电设备的负荷计算两种形式。
从供电系统中所在的位置角度来讲：
负荷计算可分为一组用电设备、多组用电设备的负荷计算。
但无论是那种形式，用需要系数法确定计算负荷都有如表2的通用公式：
表2：
公式表
名称
公式
备注
用电设备组的容量
—设备的额定容量－设备组的同时系数
－设备组的负荷系数
－设备组的平均效率
－配电线路的平均效率
－对应用电设备组的正切值
－用电设备组的平均功率因数
－用电设备组的额定电压
以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。
用电设备组有功计算负荷
需要系数
无功计算负荷
视在计算负荷
计算电流
有功负荷的同时系数
无功负荷的同时系数
总的有功计算负荷
总的无功计算负荷
总的视在计算负荷
Ⅵ.负荷系数
所谓负荷系数是指实际计算负荷容量与额定负荷容量的比值，应用负荷系数是为了更真实地统计实际的直流负荷，进而更确切地计算设备的容量。
机械工业需要系数见表3。
表3：
机械工业需要系数表
用电设备组名称
一般工作制的小批生产金属冷加工机床
0.5
1.73
大批生产金属冷加工机床
小批生产金属热加工机床
大批生产金属热加工机床
0.27
0.65
1.17
生产用通风机
卫生用通风机
0.8
0.75
泵、空气压缩机
不联锁运行的提升机，皮带运输等连续运输机械
0.88
带联锁的运输机械
ε=25%的吊车及电动葫芦
铸铁及铸钢车间起重机
轧钢及锐锭车间起重机
锅炉房、修理、金工、装配车间起重机
加热器、干燥箱
高频感应电炉
低频感应电炉
0.35
2.67
电阻炉
电炉变压器
自动弧焊变压器
点焊机、缝焊机
0.6
1.33
对焊机、铆钉加热器
0.7
1.02
单头焊接变压器
多头焊接变压器
0.4
0.5
点焊机
高频电阻炉
自动装料电阻炉
0.98
0.2
非自动装料电阻炉
三、设备容量的确定
由于各用电设备的额定工作制不同，在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一的设备功率。
Ⅰ.对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般电动机组和电热设备等，其铭牌上的额定功率（额定容量）就等于设备功率。
式中——设备功率，；
——用电设备铭牌上的额定功率，。
Ⅱ.对于断续或反复短时工作的用电设备，如吊车用电动机，电焊用变压器等，它们的设备功率时将其铭牌上标称下某一分与合持续率时的额定功率统一换算到一个新规定负荷持续率下的额定功率。
负荷持续率优势也称负载持续率或赞载率，是用电设备在一个工作周期内工作时间和工作周期的百分比值，用表示：
式中——工作周期；
——工作周期内的工作时间；
——工作周期内的停歇时间。
Ⅲ.对于电焊机及各类电焊装置的设备功率，是指将额定功率换算到负荷持续率为时的有功功率。
当不等时，用下式换算：
式中——换算到时的设备功率，；
——换算前铭牌上的负荷持续率，应和、、相对应（计算中用小数值）；
、、——分别为换算前与对应的铭牌上的额定有功功率、额定视在功率，额定功率因数；
——其值为的负荷持续率（计算用）。
Ⅳ.对于断续或短时工作制电动机的设备功率，是指将额定功率换算到负载持续率为时的有功功率。
当不等于时，用如下公式换算：
式中——换算到时的设备功率，；
、——分别为对应换算前电动机铭牌标称的额定功率，；
额定负荷持续率（计算时用小数值）；
——换算到时的负荷持续率（计算时用小数值）。
Ⅴ.整流器的设备功率是指额定的输入功率。
Ⅵ.电热设备的设备功率是指电能的输入功率。
Ⅶ.成组用电设备的设备功率，不包括备用设备的设备功率。
Ⅷ.当消防用电的计算有功功率大于或在时可能同时切断的一般电力及照明负荷的计算有功功率时，应按未切断的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总负荷的设备功率。
否则计算低压总负荷时，不应考虑消防负荷。
Ⅸ.单台电动机设备功率指用电网供应的电功率。
四、设备的功率因素
建筑供电系统中的变配电设备及建筑物内的用电设备，如电力变压器、电抗器、电动机、日光灯、电焊机、高频炉等大部分都为电感性负载，其功率因数较低，工作时需要较大的无功功率，在线路中生产较大的无功电流，不利于供电系统的高效率运行，因此，在设计建筑供电系统时，要根据实际情况进行合理的无功补偿，提高供电系统的功率因数。
按照我国供电部门的规定，高压供电的用户必须保证功率因数在以上，低压供电的用户必须在以上。
为了使用户注意提高功率因数，供电部门还对大宗用电单位实行按户月平均功率因数调整电费的办法。
调整功率因数标准一般为，大于时给以奖励，低于时便要增收电费甚至罚款，功率因数很低时供电部门要停止供电。
Ⅰ.有关有关功率的名词解释
输入功率=输入电流×
（乘）输入电压;
也就决定是我们要用的电量.
输出功率=输入功率-无用功部分;
就是我们实际上的到的功率.
输出功率是各类能源或能源转换设备（如动力、照明设备）向外输出的能量与时间的比值，即单位时间内能源或设备向外界提供的能量。
其单位一般为瓦特、千瓦，在电力系统中也常用伏安、千伏安来表示。
无功功率:
电网中的感性负载（如电机，扼流圈，变压器，感应式加热器及电焊机等）都会产生不同程度的电滞，即所谓的电感。
感性负载具有这样一种特性-----即使所加电压改变方向，感性负载的这种滞后仍能将电流的方向（如正向）保持一段时间。
一旦存在了这种电流与电压之间的相位差，就会产生负功率，并被反馈到电网中。
电流电压再次相位相同时，又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场，这种磁场反向电能就被称作无功功率。
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
它不对外做功，而是转变为其他形式的能量。
凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。
无功功率过高：
a.无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致系统容量下降；
b.无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加；
c.使线路的压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。
在交流电路中，由于有感性或容性储能设备，电压与电流有相位差，通俗讲就是电压与电流不在同一时间到达；
因此，表面看电压有多大、电流有多大，实际并没有做那么大的功，有电源与储能设备的能量转换:
视在功率=有功功率+无功功率。
电力变压器就用视在功率表示容量，单位为伏安。
意思是不管有功功率与无功功率是多少，只能输出这么大的电压与电流。
功率因数=有功功率/视在功率即功率因数是在之间，它表示负载电流做的有用功率的百分比。
Ⅱ.提高功率因数的意义
1.提高功率因数，可以降低线路上的损耗，提高输出功率。
在建筑供电系统中，供电线路，其电阻不可忽略。
2.提高功率因数，可以减少线路上电压降，提高末端电压，有利于用电提高供电可靠性。
可减少对供配电设施的投资，增加供配电系统的功率储备，使用户获得直接的经济利益。
在同样的有功功率下，功率因数提高，负荷电流就减少，而向符合传输功率所经过的变压器、开关、导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要，亦即可以增大原有设备的供电能力。
对尚处于设计阶段的新建筑来说，提高功率因数则能降低配电设备的设备容量，从而减少投资费用。
3.充分发挥电源设备潜力。
Ⅲ.提高功率因数方法
1.通过适当措施提高自然功率因数。
据统计，在建筑供电系统的总无功功率中，电动机和变压器约占左右，其余则消耗在输电线路及其他感应设备中，因此，提高自然功率因数可以通过合理选择感应电动机的容量、使用中减少感应电动机的空载运行、条件许可时尽量使用同步电动机、以最佳负荷率选择变压器等方法达到目的。
2.并联同步调相机。
同步调相机是一种专用于补偿无功功率的同步电动机，通过调节同步调相机的励磁电流可补偿供电系统的无功功率，从而提高系统的功率因数。
同步调相机输出无功功率为无极调节方式，调节的范围较大，并且在端电压下降以内时，无功输出基本不变，当端电压下降以上时，可强行励磁增加无功输出。
但是，同步调相机补偿单位无功功率造价高。
每输出的无功功率要损耗的有功功率，基建安装要求高、不易扩建、运行维护复杂，所以一般用于电力系统中的枢纽变电站及地区降压变电站。
3.并联适当的静电电容器。
我们知道，电感性负载并联适当的电容器可以提高功率因数，所以在建筑供电系统中，同样可以并联适当的静电电容器以提高系统的功率因数。
并联电容安装简单、容易扩建、运行维护方便，补偿单位无功功率的造价低、有功损耗小（小于），因此广泛用于工厂企业及民用建筑供电系统中。
无功补偿使用专用的电力电容器，其规格品种很多，按安装方式分为户内式和户外式，按相数分为单相和三相，按额定电压分为高压和低压电容器等等。
a.电容器的选择
电容器无功容量的计算
b.电容器（柜）台数的确定
需电容器台数：
每相所需电容器台数：
取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。
c.电容器的补偿方式和联接方式
1）电容器的补偿方式
①单独就地补偿方式：
接线、优缺点、适用对象。
②分散补偿方式：
③集中补偿方式：
接线、优缺点、适用对象：
大中型煤矿主要补偿方式，如：
平煤各矿
2）电容器的联接方式
①三角形接法：
优缺点
②星形接法：
△或Y（双Y）优选△，因为容量为Y的1/3 且电压低，放电1分钟，残压以下。
以上的电容器应采用电压互感器放电。
电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。
五、动力支路负荷计算
在采用需要系数法进行动力支路负荷计算时，应将计算范围内的用电设备分组，分别进行各个组内的负荷计算并将计算结果相加得到总的计算负荷，然后根据用电设备的台数和容量的大小以及用电设备的性质乘以一个同时系数，得到计算结果。
每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行：
式中——支路上有功计算负荷，；
——支路上无功计算负荷，；
——支路上视在计算负荷，；
、——分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；
——支路上计算电流；
——支路的额定电压。
在使用上述公式时要注意：
1.分组的原则：
用电设备的性质相同、功率因数相同、需要系数相同的分一组。
2.有功、无功同时系数的概念和数值是不同的，通常对于同一组用电设备组无功同时系数的值比有功同时系数要大。
通常情况下有功同时系数的范围、无功同时系数范围。
六、各车间的负荷计算
Ⅰ.各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）
1.纺练车间
单台机械负荷计算
a.纺丝机
已知：
，，。
故：
b.筒丝机
c.烘干机
d.脱水机
e.通风机
f.淋洗机
g.变频机
h.传送机
纺练车间单台机械负荷统计见表4。
表4：
纺练车间负荷统计列表
安装容
计算负荷
1
0.78
124.8
22.5
18.88
63.75
65.03
10.8
8.4
126
94.5
4.5
3.57
7
672
470.4
8
32
22.4
9
小计
1393
1091.55
870.18
2.车间计算负荷统计（计及同时系数）
取同时系数：
，
3.其余各车间负荷计算
a.原液车间
b.酸站
升级会员 