35kv水泥厂供配电设计Word格式文档下载.docx

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工厂安全生产非常重要，因此必须非常重视工厂供配电系统的安全，因为它的安全会直接影响全厂的生产。

当今大工场供配电体系设计的非常复杂，对运行方式和主接线必须充分重视，各类电气设备的数目和种类众多，国民经济的快速发展和工业建设的快速崛起，供配电体系的设计也愈来愈注重安全效益，大型厂矿对电力资源的需求也迅速增加，对电力的品质、经济状况、可靠供电得要求也日趋提高，因而对用电系统的设计也有了更高层次、更完美的要求。

水泥是建筑行业三大基本材料之一，在国民经济的重要性不言而喻，因此实现水泥厂供电的可靠性和经济性也是非常重要的。

本课题来源于生产实践。

因为水泥厂是大型生产企业，供电电压要求在35kV左右。

因此需要设计一个总降压变电所，总降压变电所要设计1~2台变压器。

本次设计要完成水泥厂35/0.4kV变配电所供电设计。

变电所的一次设备选型和校验、短路点短路电流的计算和用作图软件绘制电气接线图。

将发电站输送的高压电变为低压电，而且遵循可靠供电和安全性、技术先进、合理的要求，为该厂供给可靠的电能，使该厂安全经济可靠运转。

该设计主要解决的问题有：

（１）各个变电所电力变压器的台数、容量与类型的选择；

（２）结合电力系统水泥厂的具体情况设计本厂电气主接线方案；

（３）短路电流计算；

（４）电气设备的选择：

隔离开关、高低压断路器、电压互感器TV、电流互感器TA等；

（５）防雷接地设计。

第1章绪论1.1本课题的来源及背景随着中国社会经济的快速发展，建筑行业生机勃勃，社会对水泥的需求也大大增加。

全国大大小小的水泥厂也不断涌现，如海螺水泥、天瑞水泥，年产量可达到20.6亿吨，建筑行业推动水泥行业快速发展。

众所周知，电能是社会发展的主要能源，是国民经济快速发展的基础，必须科学合理使用电能才能创造最大效益。

电能也是水泥厂主要的动力资源，设计一个经济合理的水泥厂供配电系统对水泥厂的意义重大。

1.1.1水泥工业的发展状况由于我国经济连续不断稳定增长，对水泥的要求从数量上和质量数都在提高，小型水泥厂不断在竞争者淘汰，而大型干法水泥则保留下来，其显著特点是：

高产优质低消耗。

大型干法水泥是绿色发展可持续之路。

随着科技的进步，各个国家的环保意识，水泥行业开始走生态化之路。

当代水泥的管理信息化主要体现在：

水泥生产过程中的智能化、自动化发展。

1.1.2主要存在的问题如今，新型干法水泥具有许多优点，但水泥产业结构混乱，仍有很长路要走，新型干法水泥仅占总产量的11%，在水泥生产中的许多问题。

生产效率低，技术水平有待提高，资源消耗量大，环境污染问题都成为制约水泥行业快速发展的瓶颈。

水泥生产废物、废水的排放带来了严重的环境问题。

我国大部分水泥厂都是中小型水泥厂，水泥生产的技术与国外相比还有很大差距，不仅浪费了大量资源而且质量不稳定。

因此在水泥生产中提高资源利用率、减少环境污染刻不容缓。

1.2供配电设计的基本要求及原则1.2.1供配电设计的基本要求工厂供配电要想很好的的为工业生产服务，确保工业生产正常有序进行及做到能源的合理利用就必须满足下列所说的基本要求：

（1）安全在电力能源的输送、转换、控制、分配和使用中应该避免发生不必的事故和用电设备由于各种原因的损坏。

（2）可靠整个电力系统的运转必须满足连续可靠供电，应避免出现供电中断。

（3）优质就是让电压、频率及波形这三个量的变化不能超过允许的范围。

（4）经济尽量实现电力系统的经济运行，减少资源能源浪费。

1.2.2供电设计必须遵守的基本原则

（1）必须遵守国家的有关法令、规范和标准，执行国家相关的方针和政策。

包括节约能源，节约有色金属和其他政策。

（2）必须从整体出发，统筹兼顾，结合各个地区供电的特点，设计一个科学合理的供电方案。

（3）正确处理近期建设和长远发展的关系，使之相互结合，目前以近期为主适当考虑长远规划。

第2章水泥厂原始资料2.1水泥厂供电的具体参数2.1.1水泥厂总平面图工厂总平面图如图2-1所示图2-1工厂总平面图2.1.2工厂负荷情况该水泥厂多半生产车间为3班倒，其中该水泥厂年最大负荷利用小时数为6500。

二级负荷为水泥库，三级负荷为生活区，其它皆为一级负荷。

由于破碎车间和磨机车间为大电机，其额定电压为10kV。

其它车间能源动力设备均为三相电，额定电压均为380V。

生活区的用电皆为单相电，额定电压为220V。

该厂负荷统计如附录一所示。

2.1.3该厂供电电源情况依据该水泥厂与供电局签的协议，水泥厂的供电可有场外距离厂区6km的变电站110/38.5/11kV,50兆伏安的变电站电力变压器供电，供电电压可以任意选。

除此之外，可从距离厂区2km的临近机械厂引进10kV的供电线路作为水泥厂的联络电源。

2.1.4供电局要求的功率因数当35kV线路供电时，根据供电协议水泥厂总降压变电所高压侧的功率因数不得低于0.85，如果10kV线路供电时，规定水泥厂高压侧功率因数不得低于0.9。

2.1.5电源短路容量当35kV母线出线时，断路器的最大可关断容量为1600MVA;

当10kV母线出线时，断路器的最大可关断容量为360MVA。

2.1.6电费制度根据水泥厂与供电局协议规定：

厂区动力费用为0.33元/KW·

h，生活区照明费用为0.56元/KW·

h。

2.1.7气象资料水泥厂所在地区最高气温为33度，一年中最热月的平均气温为29度，最热月地下0.75m处的平均温度为20度，年主导风为东北风。

第3章负荷计算3.1负荷计算3.1.1负荷计算的意义负荷计算是确定供配电系统方案、选择变压器型号容量、导线截面积及电气设备的依据。

负荷计算同时也是整定继电保护的重要数据。

负荷计算的正确与否，对变压器线选择达到经济合理的要求影响很大。

对该水泥厂低压侧无功功率的补偿，提升了功率因数，不仅可以节能，减少功率损耗，降低线路压降，提升供电质量，还能显著提升电力系统的供电裕度。

需要系数法和二项式法，广泛应用于工厂，当前各国广泛选用的还是需要系数法，由于简单方便。

适合于负荷计算的需要系数法适合用于用电设备容量相差不大，台数较多的情况。

二项式法适用在电设备台数很少、容量相差很大的情况。

在此次设计中我采用了需要系数对水泥厂的各种负荷进行计算。

3.1.2用电设备计算负荷的计算式有功功率P30=Pe·

Kd（3-1）无功功率Q30=P30·

tg（3-2）视在功率S30=P30/cos（3-3）其中式中Pe—用电设备的安装容量tg—用户电气设备名牌给出的功率因数角的正切值—设备的额定电压3.1.3水泥厂各个车间负荷计算1.生料车间：

单台设备计算

（1）生料破碎机：

，，，Q30=P30tan=1400×

0.75=1050kVarS30=P30/cos=1750kVA

（2）生料配料机：

，，，（3）生料磨机：

，，，生料车间总计算负荷统计大电机组取同时系数为，因此有：

2.煤磨车间：

，，，3.烧成车间计算单台设备计算

（1）生料入窑电机：

，，，

（2）预加热器：

，，，（3）回转窑：

，，，（4）冷却机：

，，，（5）熟料库：

，，，烧成车间总的计算负荷：

取同时系数为：

，因此有4.水泥车间计算单台设备负荷计算

（1）水泥配料：

，，，

（2）水泥磨：

，，，（3）水泥库：

，，，水泥车间总的计算负荷取需要系数为，因此有，5.生活区负荷计算，，，6.锅炉房负荷计算，，，3.1.4水泥厂总计算负荷各个车间计算负荷直接相加时取需要系数为，因此有按照需要系数法计算出的水泥厂总计算负荷如表3-146表3-1水泥厂总计算负荷车间序号车间设备名称设备容量需要系数功率因数计算负荷P30/KWQ30/kVarS30/kVAI30/A1生料车间生料破碎2000.00.700.800.750332129684452533生料配料75.00.650.651.169生料磨2800.00.80.90.4852煤磨车间煤磨450.00.700.900.5133161613555373烧成车间生料入窑30.00.600.71.0221423141200320预热器75.00.650.750.881回转窑75.00.750.750.881冷却机45.00.600.701.021熟料库10.00.800.701.0214水泥车间水泥配料30.00.700.800.750204819412821255水泥磨2800.00.800.900.485水泥库20.00.700.800.7505生活区400.00.801.000321032114546锅炉房35.00.800.800.75028213653合计取同时系数：

5862507177532081第4章电气主接线的选择4.1各个车间变电所的设计以及无功补偿4.1.1变配电所选择的一般原则水泥厂各个变配电所的位置选择，需要依据下面规定比较后确定：

（1）接近负荷中心。

（2）进出线方便。

（3）接近电源侧。

（4）设备运输方便。

（5）不应设在剧烈或高温的场所。

（6）变电所的位置不应设置在有腐蚀性气体的场合。

（7）变电所的位置不应该设在常常积水场合的正下方，而且变电所的位置不应该与上述所说的场合毗邻。

4.1.2各个车间变电所的位置以及全厂供电草图因为该厂有一、二级负荷，因此考虑到可靠供电的前提需要采用两路进线，其中一路是由电业局引出的35kV的公共电源干线接入该厂变电所，另一路来自邻厂的高压联络线。

按照上面的规定和该水泥厂具体的地理位置和各个车间的计算出的负荷的大小，通过负荷矩阵法就可以得到各个变电所的实际位置，因此此次设计中决定设置5个变电所，其中各个变电所的供电范围：

总降压变电所变电所I：

煤磨车间、烧成车间、锅炉房。

变电所II：

水泥车间。

变电所III：

生料车间。

变电所IV：

生活区。

1.总降压变电所位置的确定总降压变电所负荷平面示意图如图4-1所示图4-1工厂负荷示意图根据该水泥厂的总的平面图我们可以设5个负荷、、、、，各个负荷分布如图4-2所示，各个负荷在坐标系中的位置如图所示。

假定总负荷的负荷中心的位置在于坐标处，为同时系数，在这里我们选取0.9，按照重力学求重心力矩可得，过程如下图4-2负荷分布示意图因此总降压变电所负荷中心为2.变电所I位置的确定水泥厂变电所I的负荷平面分布示意图如图4-5图4-5变电所I的负荷平面示意图据水泥厂的总平面图可以设3个负荷中心，各个负荷的分布如图4-6，各个负荷在直角坐标系中的坐标如图所示。

假定总负荷的负荷中心位于坐标处，在这里我们可以选取同时系数为0.9，因而按照重力学求重心力矩可得，过程如下图4-6变电所I的负荷分布示意图因此变电所I的负荷中心为：

3.其它变电所位置的确定因为其余变电所只给自身的车间供电，所以按照车间变电所的选择规定，各个车间变电所就布置在车间旁边。

4.全厂供电平面图图4-7全厂供电平面图4.1.3各个车间变压器容量、台数的选择及无功功率补偿1.变电所I的变压器台数及容量的选择

（1）变电所I的计算负荷取同时系数为：

（2）变电所I的无功功率补偿（按规定高压侧要求提高到0.92）无功补偿装置的容量为：

补偿后的视在功率为：

（3）变电所I的变压器选择为保障该厂可靠供电，本次设计选用两台电力变压器，每台可承担全部负荷的70%。

故因此我选取的两台电力变压器的型号为SL7-400/10,为了满足需求每台容量为400kVA。

查表可知此型号的变压器的各项参数如下：

空载损耗：

负载损耗：

阻抗电压：

空载电流：

（4）计算每台变压器的功率损耗变压器高压侧的负荷为补偿后的功率因数为，这一功率因数满足要求。

2.变电所II变压器台数及容量选择

（1）变电所II的负荷计算取同时系数为

（2）变电所II的无功功率补偿（高压侧功率因数取0.92）补偿容量为：

（3）变电所II变压器的选择为了保障可靠供电的，在此次设计中采用两台变压器，单台可满足全部负荷的70%。

采用的变压器的型号为SL7-50/10两台，额定容量为50kVA，查表可知该型号的变压器的的具体参数为：

（4）每台变压器的功率损耗变电所高压侧负荷为：

补偿后的功率因数：

，满足要求。

3.变电所III的变压器和容量选择

（1）变电所III的负荷统计

（2）变电所III的无功功率补偿（补偿后的功率因数取0.96）无功补偿装置的容量为:

补偿后的视在功率：

（3）变电所III的变压器选择为保障可靠供电，在这次设计中我采用两台电力变压器，单台可以满足总的负荷的70%。

我采用的两台变压器型号为SL7-50/10，为了满足需求选择容量为50kVA,，查表可知此类变压器的各项数据如下：

（4）每台变压器的功率损耗变压器高压侧的负荷为补偿后的功率因数为，满足要求。

4.变电所IV的变压器型号和容量选择

（1）变电所IV的供电负荷计算

（2）变电所IV的无功功率补偿由于无功补偿前的功率因数为1，满足要求，所以不用补偿。

（3）变电所IV的变压器选择为了实现可靠供电，决定采取用两台变压器，单台满足总负荷的70%，在此次设计中我采用的变压器型号为SL7-250/10,容量为250kVA,数量为两台，查表可知该型号的变压器的具体参数如下：

5.总降压变电所的台数及容量选择

（1）总降压变电所的负荷计算取同时系数为：

此时变电所高压侧功率因数为0.90，大于0.85满足需求，因此无需无功功率补偿。

（2）总降压变电所的变压器选择考虑到可靠供电，宜采用用两台电力变压器，单台可满足全部负荷的70%，采用的电力变压器型号为SL7-5000/35两台,为了满足需求单台容量为5000kVA,查表可知此型号的变压器的数据参数如下：

（3）每台变压器的功率损耗7.该水泥厂各个车间的变压器该水泥厂各个车间变压器的型号及参数如表4-1所示：

表