光明机械厂电气设计原理图.doc

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1、目 录1.负荷计算 21.1负荷计算目的、意义、原则 21.2负荷计算表示方法 22.变电所位置和型式的选择 83.变电所防雷保护的设计 93.1 变电所防雷保护 93.2 变电所防雷方案的选择 104.变电所接地装置的设计 105.心得体会 126.参考文献 137.附录 131 负荷计算1.1 负荷计算的目的、意义及原则（1）供电系统要能安全可靠地正常运行，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。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。（2）计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算

2、负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。（4）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与

3、同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（5）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。1.2 负荷计算方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等。本设计采用需要系数法确定。在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15

4、%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。综上所述，由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的15%，所以可以按三相负荷平衡计算。即： （1-1）1.2.1 单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为kW） = ， 为系数 （1-2）b)无功计算负荷（单位为kvar） （1-3）c)视在计算负荷（单位为kvA） = （1-4）d)计算电流（单位为A） = （1-5）其中为用电设备的额定电压（单位为kv）1.2.2 多组用电设备计算负荷的计算公式a)

5、有功计算负荷（单位为kw）= （1-6）式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，通常取0.80.95b)无功计算负荷（单位为kvar）= （1-7）式中是所有设备组无功计算负荷之和，是无功负荷同时系数，通常取0.850.97c)视在计算负荷（单位为kvA） = （1-8）d)计算电流（单位为A） = （1-9）1.2.3、各车间负荷统计的计算1）、铸造车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 2)、锻压车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 3）、金工车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 4）、工具车间计算负荷：无功计算负荷：视在计

6、算负荷：计算电流： 5）、电镀车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 6）、热处理车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 7）、装配车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 8）、机修车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 9）、锅炉房计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 10）、仓库计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 11）、生活区计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 1.2.4、总的计算负荷计算a)、总的计算负荷b)、总的无功计算负荷c)、总的视在计算负荷=d)、总的计算电流=经过计算

7、，得到各厂房和生活区的负荷统计表，如下表1-1所示（额定电压取380V）表1-1光明机械厂负荷计算编号名称类别设备容量Pe/kw需要系数Kd计算负荷 /kW/kvar /kV.A/A1铸造车间动力3000.30.71.029091.8128.6195.4照明60.81.004.804.87.3小计30694.891.8133.4202.72锻压车间动力3500.30.651.17105122.9161.5245.4照明80.71.005.605.68.5小计358110.6122.9167.1253.93金工车间动力4000.20.651.178093.6123.1187.0照明100.81.

8、0080812.2小计4108893.6131.1199.24工具车间动力3600.30.61.33108144180273.5照明70.91.006.306.39.5小计367114.3144186.3283.05电镀车间动力2500.50.80.7512593.8156.3237.5照明50.81.004057.6小计25512993.8161.3245.16热处理车间动力1500.60.80.759067.5112.5171照明50.81.004046小计1559467.5116.51777装配车间动力1800.30.71.025455.177.1117.2照明60.81.004.804

9、.87.2小计18658.855.181.9124.48机修车间动力1600.20.651.173237.449.274.7照明40.81.003.203.24.9小计16435.237.452.479.69锅炉房动力500.80.80.7540305076照明10.81.000.800.81.2小计5140.83050.877.210仓库动力200.40.80.75881015.2照明10.81.000.800.81.2小计218.8810.816.4生活区照明3500.70.90.48245118.6272.2413.6总计（380V侧）动力22201019.3860.31095.3166

10、4照明4030.80.850.75815.4731.31095.316642 变电所位置和形式的选择我们的工厂是10kv以下，变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和生活区负荷点的坐标位置， 、 、 、 、 、 、分别代表厂房1、2、310号的功率，设定 、 并设定为生活区的中心负荷，如图1-1所示。而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （2-1） （2-2）把各车间的坐标 (3.8,7.5)； (5.4,4.8)； (8.2,2.5)； (8.4,9.1)； (8.5,7.

11、0) ； (8.5,4.8)； (11.4,9.1)； (11.4,7.0)； (11.4,4.8)； (5.6,9.1)； (1.2,1.7)带入上面2-1和2-2式中，得到x=6.91，y=5.63 。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房的西北角。考虑到周围环境和进出线方便，决定在6号厂房的西侧靠近厂房建造工厂变电所，变电所的类型选为附设式。图2-1负荷功率矩发确定负荷中心3 变电所防雷保护的设计3.1变电所的防雷保护3.1.1直击雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在配电所外面的适当位置装

12、设独立避雷针（器），装设高度应使其防雷保护范围保卫整个变电所。如果变电所在其他建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻RE10欧，通常采用3-6根长2.5米的钢管，再装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m，接地管间用40mm*4mm的镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm*4m的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针相连接。避雷针采用直径20mm的镀锌扁钢，长1至1.5.独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。3.1.2雷电侵入波的保护 a）在

13、10kv电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用25mm*4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。 b）在10kv高压配电室内装设有GG-1A-54型开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器保护，防雷电波的危害。 c）在380V低压架空线的出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护低压架空线侵入的电雷波。3.2变电所的防雷方案的选择方案一：采用4跟避雷针，每根避雷针的保护范围是23米，每根高为32米，第一根建在9号锅炉房上，第二根建在4号工具车间上，第三根建在1号铸造车间上，第四根建在6号热处理车间上。

14、具体见附录一图7-1。方案二：采用5根避雷针，第一二根的保护范围是23米，每根都是高为32米，分别建在9号1号房顶上，第三四五根采用保护范围是20米，高为27米，建在7、3、2号厂房上。方案选择：由于9号和1号厂房属于三类建筑物，查表可知其滚球半径是60米，有题目要求可知为8米，根据公式 ，当h为60m时有最大保护范围 为31.6，综合考虑，当保护范围是23米时，高度 =32m,最为合适，所以方案一二都有高为32米的避雷针，方案一二最大不同之处是方案一采用4根登高的避雷针，方案二采用两种避雷针，4、5号避雷针虽然明显矮于方案一的的避雷针，但是4、5好太靠近以至于5号的保护范围只是利用了一部分，

15、利用的太少，增加了经济成本，所以综合考虑选择第一种方案。4变电所接地装置方案的设计4.1接地电阻的确定按工厂供电设计指导要求，此边点的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：所以公共接地装置接地电阻为：4.2变电所接地装置布置的初步方案考虑到周围变电所建筑物四周，距变电所外2至3米，打入长一为2.5m，直径50mm的钢管接地体，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管间用的镀锌扁钢焊接而成。变电所的变压器室有两条接地干线，高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接而成，接地干线均采用的镀锌扁钢。4.3计算单根钢管的接地电阻由条件可知

16、，粘土的电阻，则单根钢管接地电阻为： 4.4确定接地的钢管数和最后的接地方案根据，并考虑到管间电流屏蔽效应的影响，因此初选为15根，直径为50mm,长为2.5m的钢管作接地体。以n=15和，查表得 ，因此考虑到接地体的均匀对称布置，选16根直径为50mm，长为2.5m的钢管为接地体,用，扁钢连接，环形布置。 具体布置见图4-1。 图4-1 接地体的装置5心得体会这次课程设计开始进行的一切都很顺利，尽管在前面的负荷计算方面有些繁琐，但都是根据公式计算的，通过这些大量的参数计算，锻炼了我工程技术方面的综合运算能力，但是后来的接地体的设计方面有些问题，当时我在没有咨询老师的前提下参考了一些资料，开始

17、感觉有些盲目的套公式，最后经过老师的解答，我才明白钢管数的正确选择和接地电阻Re的选取。总体来说，通过这次课程设计，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力，筛选知识信息能力，使我的知识系统化能力得到提高,也让我的CAD操作得到熟练和加强。设计过程中运用了很多的知识，比如避雷针高度选择，保护范围的画法，变电所的选址等，提高了我解决系统问题的能力。通过这次课程设计，我深深懂得了要不断把所学知识学以致用，还需通过自身不断努力，不断提高自己的分析问题、解决问题的能力，同时也提高了我的专业技能，拓展了我的专业知识面，使我更加体会

18、到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考、和谨慎稳重。这次课程设计，使我对工厂供电的设计方法及步骤，以及对工厂供配电的重要意义的理解更加深刻了。最后，真挚地感谢我们的指导老师，正是王老师的细心指导，才使我的这次设计得以圆满完成。6 参考文献1 工厂供电，2005年7月第4版，机械工业出版社，刘介才 编2 中小型变电所实用设计手册，2000年5月第1版，中国水利水电出版社，雷振山 编3 实用供配电技术手册，2002年1月第一版，中国水利水电出版社，刘介才 编4 常用供配电设备选型手册 ，1998年2月第一版，煤炭工业出版社，王子午 徐泽植 编5 10kV及以下供配电设计与安装图集， 2002年1

19、月第一版，煤炭工业出版社，王子午 陈昌 编7 附录 图7-1 避雷针的布置图光明机械厂降压变电所的电气设计设计要求： 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定变电所的位置与形式，确定变电所主要变压器的台数与容量，类型。选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。设计依据：工厂总平面图：工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。

20、全厂负荷情况如1.1工厂负荷统计资料表所示：气象资料 本场所在地区的年最高气温为38，年平均气温为23，年最低气温为-9，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26，年最热月地下0.8米处平均气温为25，当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20天。地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为1m。供电电源情况 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10kv的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等腰三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为

21、500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级符合要求，可采用高压联络线由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。电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元KVA，动力电费为0.9元KW.H，照明电费为0.5元KW.H。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门缴纳供电贴费：610VA为800KVA。由下面的经济指标表可以

22、得知：电力变压器的综合投资为30.2万元，主变压器的折扣费=30.2*0.05=1.51万元，高压开关柜的折旧费=24万元*0.06=1.44万元，变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元（24万为高压开关柜的综合投资），因此计算主变压器和高压开关柜的折旧费和维修管理费= （1.51+1.44+3.25）=6.2万元。 供电贴费：主变压器容量每KVA 为800元，供电贴费=1000 KVA*0.08万元/ KVA=80万元。月基本电费按主变压器容量计为18元/ KVA,故每年电费1000*18*12=21.6万元；由前面可知年最大负荷利用小时为4600h，故可求得：动力费用：2220kw*4600h*0.2元/kwh=204.24万元；照明费用：406kw*4600h*0.5元/kwh=92.69万元。 年用电总计约：21.6+204.24+92.69=318.53万元（不含供电贴费）。15