水泥厂供配电设计报告Word文档格式.doc
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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；
变电所的防雷接地。
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
2.1.1水泥厂负荷情况
该厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时为5000h。
冻土层厚度0.35m，黄土。
最热月室内／外温度为32╱43℃,最热月土壤最高平均气温27℃，电费收取办法：
俩部电价制，固定部分按最高负荷收费，22元／kw／月。
2.1.2水泥厂供电电源情况
该水泥厂距上级变电所3km，电缆直埋进线厂，电源电流保护动作时间为2.0s，最大运行方式下的电抗X*smax=0.12，最小运行方式下的电抗X*smin=0.26，Sd=100MVA.
2.1.3水泥厂负荷情况
车间序号
车间
设备名称
设备容量KW
需要系数
Kd
功率因数
1
生料车间
生料破碎
2000
0.7
0.8
生料配料
75
0.65
生料磨
2800
0.9
2
煤磨车间
煤磨
450
0.89
3
烧成车间
生料入窑
30
0.6
预热器
0.75
回转窑
冷却机
45
熟料库
10
4
水泥车间
水泥配料
水泥磨
水泥库
20
5
生活区
400
1.0
6
锅炉房
35
2.1.4供电局要求的功率因数
35Kv母线上的功率因数>
0.9；
电压损失<
5%，母线残压>
65%；
第三章负荷计算
3.1水泥厂各个车间负荷计算
3.1.1生料车间计算
1.单台设备负荷计算
（1）生料破碎机：
；
（2）生料配料机：
，，，
（3）生料磨机：
2.生产车间总计算负荷统计
大电机设备组计算负荷直接相加计算负荷时，取同时系数，
3.2.2煤磨车间计算
，，
3.2.3烧成车间计算
（1）生料入窑电机：
，，，
（2）预热器：
，
（3）回转窑：
（4）冷却机：
（5）熟料库：
2.烧成车间总负荷计算
用电设备组计算负荷直接相加计算负荷时，取同时系数，
3.2.4水泥车间计算
1.单台设备符合计算
（6）水泥配料：
（7）水泥磨：
（8）水泥库：
2.水泥车间总负荷统计
用电设备组计算负荷直接相加计算负荷时，取同时系数
3.2.5生活区计算
3.2.6锅炉房计算
3.2.7水泥厂总负荷统计
车间干线计算负荷直接相加计算时，取同时系数
由于水泥厂有高压电动机需要6KV电压直接供电，所以全厂要分开计算：
按需要系数法算出全场的计算负荷，见下表所示
序号
需要系数Kd
计算负荷
/KW
/Kvar
/KVA
/A
生料
3320
2967
4453
532.5
1.169
0.484
0.512
315
161.3
354
536
烧成
1.020
142.2
140
199.5
320.3
0.882
水泥
2047.5
1940
2820
255
320
1454
28
21
53
7
总计
取同时系数：
5863.4
5072
7752
2082
第四章短路电流计算
4.1短路电流计算的目的
计算短路电流的目的是正确的选择和校验电气设备，避免在短路电流的作用下损坏电气设备，如果短路电流过大必须采取限流措施，以及进行继电保护装置的整定。
为了达到上述计算目的，需要计算下列短路参数：
—次暂态短路电流，为来作为继电保护整定计算和校验断路器的额定容量。
应用继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。
—三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。
—三相短路电流的稳态有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定。
—次暂态三相短路容量，用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路的容量是否超过规定值，作为选择电流电抗器的依据。
4.2短路电流的计算
按无穷大系统计算短路电流。
短路计算电路图见下图，标幺值符号*全去掉。
系统等效图如下图所示，
4.3工厂总降压35KV短路电流
1.确定基准值：
2.计算短路电路中个主要元件的电抗标幺值：
系统电抗（取断路器）：
因此
35KV线路电抗（LGJ-50）：
，因此
3.求三相短路电流和短路电容
三相短路电流周期分量有效值：
其它三相短路电流
三相短路电容：
4.410KV短路母线电流
10KV短路电流如图所示，取点K2。
1.确定基准值取：
2.计算短路电路中个主要元件的电抗标幺值
电力变压器的电抗标幺值：
3.求三相短路电流和短路电容
4.50.4KV车间低压短路母线电流
0.4KV短路电流如图所示，以车间I为例，取点K2。
由于车间线路较短所以阻抗忽略，电力变压器的电抗标幺值：
4.6三相短路电流和短路电容统计表
短路点计算
三相短路电流/KA
三相短路电容/
35KVK1点
7.6
19.38
11.476
465
10KVK2点
19.3
19.6
49.219
29.143
350
0.4KVK3点
27.2
50.1
29.648
17.2
第五章供配电系统图的拟定和绘制
5.1主接线图的线路选择
（1）35KV侧接线的选择
为保证一二级负荷可靠性供电，在企业供电中采用两回路供电和装设两台变压器的桥式供电，桥式接线分为内桥，外桥和全桥，其接线形式如下图所示：
图中WL1和WL2为电源的两回进线，经断路器QF1和QF2分别接至变压器T1和T2的高压侧，向变电所送电，QF10犹如桥一样将两回进线连在一起。
由于桥可能位于路器QF1和QF2的内侧或外侧，故成为内桥和外桥。
全桥接线适应性强，对线路、变压器的操作均方便。
运行灵活且易扩展成单母线分段式变电所（高压有穿越负荷时）。
缺点是设备多，投资大，变电所占地面积大。
外桥对变压器的切换方便比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥或单母线分段式的接线，且投资少，占地面积少。
缺点是倒换线路时不方便，变电所一侧不线路保护。
所以这种线路适合于距离短而倒闸次数少的变电所，或变压器采取经济运行需要经常切换终端的变电所以及发展成为有穿越负荷的变电所。
内桥接线一次侧可设保护线路，倒换线路时操作方便，设备投资和占地面积都较全桥少。
缺点是操作变压器或者扩建成全桥或单母线分段没有外桥方便，所以适用于进线距离较长，变压器切换少的中断变电所。
（2）10KV侧接线选择
单母线接线与双母线接线相比较，单母线所用的设备少，系统简单、经济、操作安全，但其可靠性没有双母线的好。
（3）总降压变电所的选择
根据该水泥厂的参数，决定总降压变电所的高压侧用外桥接法，低压的用单母线分段接法。
这种接法的主要特点是运行灵活性好，供电的可靠性较高，此种接法适合一、二级负荷工厂。
第六章变压器的台数、数量、型号选择
由于本厂有重要的一、二级负荷，考虑到对供电可靠性的要求采用两路进线，一路由35KV的公共电源干线接入变电所，另一路来自邻厂的高压联络线。
根据以上原则及该厂地理位置与各车间的计算负荷的大小，考虑到导线的截面积和电流成正比，采用负荷矩阵法可以得到变电所的位置，决定设立6个车间变电所，各自供电范围如下：
总降压变电所专用变电所
变电所I：
煤磨车间、烧车车间、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。
全厂负荷平面图如图所示：
6.1.1各车间变压器台数、容量选择及无功功率补偿
1.变电所I变压器台数及容量选择
（1）变电所I的供电负荷统计
同时系数取：
（2）变电所I的无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.92）
无功补偿装置的容量为：
补偿后视功率：
（3）变电所I的变压器选择
为了保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间负荷的70%）
选择变压器型号为SL7系列SL7-400/10，额定容量为400KVA,数量为2台。
查表变压器的各项参数：
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
也可用简化经验公式：
变电所高压侧负荷为：
补偿后的功率因数：
这一功率因数满足规定高压侧功率因数大于0.9，由此可见无功功率补偿提高功率因数能是工厂取得可观的经济效果。
2.变电所II变压器台数及容量选择
（1）变电所II的供电负荷统计
由于变电所II只供水泥车间，车间里的大电机有专用变压器专门供电，所以其负荷如下：
（2）变电所II的无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.92）
（3）变电所II的变压器选择
选择变压器型号为SL7系列SL7-50/10，额定容量为50KVA,数量为2台。
（4）计算每台变压器的功率损耗
3.变电所III变压器台数及容量选择
（1）变电所III的供电负荷统计
由于变电所III只供生料车间，车间里的大电机有专用变压器专门供电，所以其负荷如下：
（2）变电所III的无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.96）
（3）变电所III的变压器选择
（4）计算每台变压器的功率损耗
4.变电所IV变压器台数及容量选择
（1）变电所IV的供电负荷统计
（2）变电所IV的无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.96）
由于功率因数大于0.9所以不用补偿。
（3）变电所IV的变压器选择
选择变压器型号为SL7系列SL7-250/10，额定容量为250KVA,数量为2台。
5.专用变电所的供电负荷统计
（1）专用变电所变压器台数及容量选择
（2）专用变电所的无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.92）
（3）计算每台变压器的功率损耗
6.总降压变电所变压器台数及容量选择
（1）总降压变电所的供电负荷统计
高压侧功率因数要求大于0.85，此时总降压变电所的功率因数大于0.85，所以无需功率补偿。
（2）专用变电所的变压器选择
选择变压器型号为S7系列S7-5000/35，额定容量为5000KVA,数量为2台。
（3）计算每台变压器的功率损耗
7.工厂各个变电所的变压器清单
清单如下表所示
变电所名称
变压器型号
额定容量/KVA
额定电压/KV
联结型号
标号
损耗/KW
空载电流（%）/
阻抗电压（%）/
高压
低压
空载
负载
I
SL7-400/10
0.4
Y,yn0
0.92
5.80
1.9
II
SL7-50/10
50
0.19
1.15
2.6
III
IV
SL7-250/10
250
0.64
4.0
2.0
专用
SL7-4000/10
4000
6.3
Y,d11
5.30
32.0
2.2
5.5
总降压
S7-5000/35
5000
10.5
6.75
36.7
第七章电气设备、线缆型号、截面和长度选择
7.1电气主接线的意义和重要性
电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。
电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。
它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。
一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图。
在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。
对一个电厂而言,电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等,从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面,经综合比较后确定。
它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。
电气主接线又称电气一次接线图。
7.2供电线路的导线选择
7.2.1工厂常用架空线路裸导线型号及选择
①铝绞线（LJ）。
户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抵抗力强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在10KV及以下线路上，其杆距不超过100～125m。
②钢芯铝绞线（LGJ）。
此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。
由于交流点的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面积面积是指铝线部分的面积。
在机械强度要求较高的场所和35KV及以上的架空线路上多被选用。
③铜绞线（TJ）。
铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选用要根据实际需要而定。
7.2.2供电10KV线路的导线选择
1.供电给变电所I的10KV线路
为保证供电可靠
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