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纺织厂供配电设计

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毕业（设计）论文诚信承诺书

为确保毕业（设计）论文写作质量和答辩工作的顺利开展，达到按期圆满毕业的目标。

本人郑重承诺：

1.本人所呈交的毕业设计（论文），是在指导教师的指导下，严格按照学院、系部有关规定完成的。

2.本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。

3.本人承诺在毕业设计（论文）选题和研究内容过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。

4.在毕业设计（论文）（设计）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。

毕业设计（论文）作者签名：

年月日

摘要 1

Abstract 2

前言 3

第1章绪论 4

1.1课题来源及研究的目的和意义 4

1.2工厂供电的意义和要求 4

1.3工厂供电设计的一般原则 5

1.4纺织厂平面图 6

1.5工厂供电电源 6

1.6工厂负荷情况 6

第2章全厂负荷计算 8

2.1负荷计算 8

第3章无功功率补偿 12

3.1无功功率补偿 12

3.1.1提高功率因数的意义 12

3.1.2补偿装置的确定 12

第4章变电所高压电器设备选型 14

4.1主变压器的选择 14

4.2各个车间变压器的选择 14

4.310KV架空线的选择 15

第5章短路电流的计算 16

5.1短路的基本概念 16

5.2短路电流计算的目的 16

5.3短路的原因 16

5.4短路的后果 16

5.5短路的形成 17

5.6三相短路电流计算的目的 17

5.7短路电流的计算 18

5.8电费计算 20

第6章变电所的设备选择与校验 22

6．1一次设备的选择 22

6．2二次设备的选择 23

6.３10kv侧的设备选择和校验 24

第7章主变压器继电保护 27

7.1继电保护装置 27

7.2保护作用 27

7.3保护装置及整定计算 27

第8章防雷保护和接地装置设计 29

8.1防雷保护 29

8.1.1直击雷的过压保护 29

8.1.2雷电侵入波的防护 29

8.2接地装置 29

结论 31

总结与体会 32

致谢 33

参考文献 34

附录 35

附录1 35

附录2 36

第页

纺织厂供配电设计

摘要

电能是现代化工业生产的主要能源和动力，它对我们日常生活以及对社会的工业都起着重要的作用。

随着社会的发展，电力系统的规模越来越大，结构越来越复杂。

变电所作为电力系统中变化电压、交换功率和汇集分配电能的枢纽，随着电力系统电压等级的不断提高，网络日益复杂。

它的作用尤为重要。

因此，做好工厂供配电系统的设计对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

本论文设计首先计算电力负荷和变压器的台数、容量；利用所学的知识确定变电所的位置。

计算出短路电流的大小，选出不同型号的变压器，进而确定变压器的连接组别，画出必要的变电所主接线图。

关键词主接线图,短路电流,电力负荷,变压器

Textilemillpowersupplyanddistributiondesign

Abstract

Theelectricalenergyistheenergyandpowerofmodernindustrialproduction，itplaysanimportantroleinourdailylifeandsocietyindustrial.Withthedevelopmentofsocial,thescaleofthepowersystemisincreasing;thestructureismoreandmorecomplex.Substationtotransformvoltagepowersystem,exchangeofpowerandbringstogetherahubfordistributionofelectricenergy.Withthecontinuousimprovementofpowersystemvoltagelevel,theincreasingcomplexityofnetwork,Itsroleisparticularlyimportant.Therefore,todoafactorytosupplyanddistributionsystemdesignforthedevelopmentofindustrialproduction,industrialmodernization,andhasaveryimportantsignificance.

Thisthesisdesignfirstcalculatedpowerloadandtransformersets,capacity;Useknowledgetodeterminethepositionofthesubstation.Tocalculatetheshortcircuitcurrentsize,choosedifferenttypesoftransformer,andthendeterminethetransformerconnectioncategories,drawthenecessarysubstationmainwiringdiagram。

Keyword:

mainwiringdiagram,shortcircuitcurrent,powerload,transformer

前言

本设计为电气工程及其自动化专业的毕业设计，以供电技术为主线，综合考查学生对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时也检验了本专业学习四年以来的成果。

除某些特殊的大型工业企业带有自备发电站以外，工厂都是由电力系统的终端降压变配电所，即总降（配）变电所提供电能。

总降（配）变电所、供电线路和用电设备构成了一个完整的工厂供电系统。

供电系统一旦确定，就决定了用户内部用电负荷的供电可靠性和供电质量。

电能易于转换，易于传输，分配简单经济，便于调节、控制和测量等特点，使得电能成为了工业生产的主要能源。

能否保证供电的可靠性和电能质量直接影响到工业生产能否正常进行，能否做到合理用电、节约用电、高质量用电成为决定工厂生产力和企业效益的重要因素。

因此，设计符合工厂具体负荷情况的供电系统是工业生产的必备条件。

第1章绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

电能是现代工业生产的主要能源和动力，电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

随着工业生产化的发展，电能在工业也是不可缺乏的能源。

因此，做好工厂企业供配电的设计，可以有效的利用电能为经济的发展而服务，所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计、保护措施等方面进行设计分析，把最好的供配电设计应用到现实生产中来，为经济的发展做出最好的服务。

1.2工厂供电的意义和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。

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。

因此，做好工厂供配电系统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。

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，因此做好工厂供配电工作，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，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，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。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1.3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，技术先进和经济合理，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。

作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

1.4纺织厂平面图

纺织厂平面图

1.5工厂供电电源

按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条110KV的功用电源干线取得电源。

该干线走向参看工厂总平面图。

为满足工厂耳机负荷的要求，可采用高压联络线有邻近的单位取得备用电源。

已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80KM，电缆线路总长度为25KM；工厂要求的功率因数在0.9以上。

关于电费的收取，因与当地供电部门达成协议，在本厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费交电费。

每月基本电费按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.20元/K，照明电费为0.50元/K。

电气主接线图见附录一。

1.6工厂负荷情况

本厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时数4600小时，日最大负荷持续时间为6小时。

该厂处铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。

全厂的负荷表如下：

表1-1全厂的负荷表

厂房编号

厂房名称

负荷类别

设备容量/KW

需要系数

功率因数

铸造车间

动力

300

0.3

0.70

照明

0.8

1.0

锻压车间

动力

350

0.3

0.65

照明

0.7

1.0

热处理车间

动力

150

0.6

0.80

照明

0.8

1.0

电镀车间

动力

250

0.5

0.8

照明

0.8

1.0

仓库

动力

0.4

0.8

照明

0.8

1.0

工具车间

动力

360

0.3

0.60

照明

0.9

1.0

金工车间

动力

400

0.2

0.65

照明

0.8

1.0

锅炉房

动力

0.7

0.80

照明

0.8

1.0

装配车间

动力

180

0.3

0.70

照明

0.8

1.0

机修车间

动力

160

0.2

0.65

照明

0.8

1.0

生活区

照明

350

0.7

0.9

第2章全厂负荷计算

2.1负荷计算

我们在计算全厂负荷时，由于热处理车间、装配车间、机修车间、锅炉房、仓库动力、照明容量小，从每个车间的变压器和全厂的平面图可以把这五个地方看成一个地方，其余都是两个车间看成一个车间，则我们可以把全厂的平面简化如图2-1所示：

变压器

图2-1工厂简化图

采用需要系数法对各个车间进行计算，应该将照明的和动力部分分开算集体的情况如下：

（1）、铸造车间、锻压车间

A、动力电路：

P（30）=P1（e）K1（d）+P2（e）K2（d）=300X0.3+350X0.3kw=195kw

Q（30）==947.17kar

S1（30）=P1/+P2/=（300/0.70）+（350/0.65）=967.03kvA

I（30）=S（30）/=967.03/X0.38=1469.65A

B、照明电路：

P（30）=P3（e）K3（d）+P4（e）K4（d）=6X0.8+8X0.7=10.4KW

Q（30）==9.8kar

S2（30）=P3/+P4/=（6/1.0）+（8/1.0）=14KVA

I（30）=S（30）/=14/X0.38=24.13A

则铸造车间、锻压车间:

S（30）=S1（30）+S2（30）=14+967.03=981.03KVA

（2）、金工车间、工具车间

A、动力电路：

P（30）=P5（e）K5（d）+P6（e）K6（d）=400X0.2+360X0.3=188KW

Q（30）==1200.75kar

S3（30）=P5/+P6/=（400/0.65）+（360/0.6）=1215.38KVA

I（30）=S（30）/=1215.38/X0.38=1847.08A

B、照明电路：

P（30）=P7（e）K7（d）+P8（e）K8（d）=10X0.8+7X0.9=14.3KW

Q（30）==10.57kar

S4（30）=P7/+P8/=（10/1.0）+（7/0.9）=17.78KVA

I（30）=S（30）/=17.78/X0.38=27.02A

则金工车间、工具车间：

S（30）=S3（30）+S4（30）=17.78+1215.38=1233.16KVA

（3）、生活区、电镀车间

A、动力电路：

P（30）=P9（e）K9（d）=250X0.5=125KW

Q（30）==286.4kar

S（30）=P9/=250/0.8=312.5KVA

I（30）=S（30）/=312.5/X0.38=474.92A

B、照明电路：

P（30）=P10（e）K10（d）+P11（e）K11（d）=5X0.8+350X0.7=249KW

Q（30）==298.72kar

S（30）=P10/+P11/=（5/1.0）+（350/0.9）=388.89KVA

I（30）=S（30）/=388.89/X0.38=591.02A

则电镀车间、生活区：

S（30）=312.5+388.89=701.39KVA

（4）、热处理车间、装配车间、机修车间、锅炉房、仓库

A、动力电路：

P（30）=P12（e）K12（d）+P13（e）K13（d）+P14（e）K14（d）+P15（e）K15（d）+P16（e）K16（d）=150X0.6+180X0.3+160X0.2+50X0.7+20X0.4=219KW

Q（30）==759.55kar

S（30）=P12/+P13/+P14/+P15/+P16/=（160/0.80）+（180/0.70）+（160/0.65）+（50/0.80）+（20/0.8）=790.79KVA

I（30）=S（30）/=790.79/X0.38=1201.8A

B、照明电路：

P（30）=P12（e）K12（d）+P13（e）K13（d）+P14（e）K14（d）+P15（e）K15（d）+P16（e）K16（d）=5X0.8+6X0.8+4X0.8+1X0.8+1X0.8=15.6KW

Q（30）==6.76kar

S（30）=P12/+P13/+P14/+P15/+P16/=（5/1.0）+6/1.0）+（4/1.0）+（1/1.0）+（1/1.0）=17KVA

I（30）=S（30）/=17/X0.38=25.83A

则热处理车间、装配车间、机修车间、锅炉房、仓库：

S（30）=17+790.79=817.79KVA

取全厂的系数同时为K（p）=0.9K（q）=0.95则全厂计算负荷为：

P（30）=195+10.4+188+14.3+125+249+219+15.6=1016.3KW

Q（30）=947.17+9.8+1200.75+1.57+286.4+298.72+759.55+6.76=3510.72kar

S（30）==3654.86KVA

I（30）=3654.86/X0.38=5554.5A

第3章无功功率补偿

3.1无功功率补偿

3.1.1提高功率因数的意义

工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。

如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求。

为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发配电设备的容量，减小供电线路的截面，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数，则需考虑增设无功功率补偿装置。

3.1.2补偿装置的确定

无功补偿装置包括系统中的并联电容器，串联电容器，并联电抗器，同步调相机和静止无功补偿装置等。

其中并联电容器补偿装置时无功负荷的主要电源之一。

它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点。

故一般首先考虑装设并联电容器。

由于它没有旋转部件，维护较为方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷变化，分组投入或切除。

以上结果可得变压器低压侧的视在计算负荷为：

S（30）=3654.86KVA这时的功率因素为：

cos=P（30）/Q（30）=1016.3/3654.86=0.27远小于0.9，因此要进行无功功率补偿。

由于电压器的无功消耗大于有功消耗，所以在计算无功功率补偿时候取=0.92，这样我们无功补偿的Q（c）为：

Q（c）=1016.3[tan（arccos0.27）-tan（arccos0.92）]=3201.3Kvar则取Q（c）=3300Kvar，采用33个BWF10.5/100/1并联电容器进行补偿，总共容量：

100KvarX33=3300Kvar

（1）、补偿后的变压所的低压侧视在计算负荷为：

S（30）=1016.3X1016.3+（3510.72-3300）X=1037.9KVA

电流：

I（30）=1037.9/X0.38=1577.36A

（2）、变压所的功率损耗为：

△P（r）=0.015S（30）=0.015X1037.9=15.57Kvar

△Q（r）=0.06S（30）=0.06X1037.9=62.274Kvar

（3）、变电所的高压侧的计算负荷为：

P（30）=195+10.4+188+14.3+125+249+219+15.6=1016.3KW

Q（30）=3510.72-3300=210.72kar

S（30）=1038.33KVA

I（30）=1038.33/X0.38=1578A

（4）、补偿后的功率因素：

=P（30）/S（30）=1016.3/1038.33=0.979（大于0.9）符合要求

第4章变电所高压电器设备选型

4.1主变压器的选择

年损耗的电量的计算

年有功电能消耗量及年无功电能消耗量可由下计算得到

（1）年有功电能消耗量：

W（pa）=（30）T（a）

（2）年无功电能消耗量：

W（pa）=（30）T（a）

结合本工厂的情况，年负荷利用小时数T（a）=4600小时，取年平均用功负荷系数α=0.72年平均无功负荷系数β=0.78由此可得本厂：

（1）年有功电能消耗量：

W（pa）=0.72X1016.3X4600=3365985.6KW/h

（2）年无功电能消耗量：

W（pa）=0.78X1038.33X4600=3725528.04KW/h

全工厂的实在计算负荷和全工厂要求上看，该厂负荷属于二级负荷，故该工厂变压器的容量：

S（nt）≥0.7X1037.9=756.53KVA

所以我们选用SFZ11-1000/110型配电变压器，容量为1000KVA，连接组别采用Yyn0.

4.2各个车间变压器的选择

（1）铸造车间、锻压车间变压器容量：

S（）≥0.7X981.03=686.72KVA

选择S9/800/10型号低损耗配电变压器，连接组别采用Yyn0

（2）金工车间、工具车间变压器容量：

S（）≥0.7X1233.16=863.212KVA

选择S9/1000/10型号低损耗配电变压器，连接组别采用Yyn0

（3）电镀车间、生活区变压器容量：

S（）≥0.7X701.39=490.97KVA

选择S9/600/10型号低损耗配电变压器，连接组别采用Yyn0

（4）热处理车间、装配车间、机修车间、锅炉房、仓库变压器容量：

S（）≥0.7X817.79=572.KVA.

选择S9/600/10型号低损耗配电变压器，连接组别采用Yyn0

4.3110KV架空线的选择

本厂有附近一条110KV公用电源干线取得电源，所以按照寂静电流密度选择导线截面积，线路在正常工作时的最大电流为：

I=3654.86/X110=19.18kA

该工厂为三班制，全年最大负荷利用小时数位4600小时，属于三级负荷。

其钢芯铝线电流密度J=0.9所以导线截面面积：

S=I/J=19.18/0.9=21.31mm2

由于线路长久使用，应该选择截面面积为70mm2的刚芯铝线，所以110KV架空线为LGJ

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