畢業(yè)設(shè)計（論文）-某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計

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1、 全套圖紙加V信153893706或扣 3346389411 題目：某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 生： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師：

2、 年 月 日 設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院 專業(yè) 班級 學(xué)生： 題目： 某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計從 年 月 日起到 年 月 日 課題的意義及培養(yǎng)目標(biāo)： 通過設(shè)計一個實際的造紙廠的供配電系統(tǒng)，其中涉及到廠區(qū)變電所的設(shè)計，設(shè)備選型，不同生產(chǎn)車間的供配電系統(tǒng)的方案，以及各個車間之間的電纜布局，還有對無功功率的補

3、償設(shè)計，充分實踐有關(guān)工廠供配電系統(tǒng)的各個方面的知識。本課題來源于實際工程項目，通過此題目，使學(xué)生掌握作為一個現(xiàn)代電氣工程師所應(yīng)該掌握的基本技能，能獨立分析問題并確立出合理的設(shè)計方案，從而進一步培養(yǎng)學(xué)生獨立的思考問題及解決問題的能力，為今后走向工作崗位奠定一定的基礎(chǔ)。 設(shè)計所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料： 工廠供電 電氣控制、自動控制相關(guān)資料

4、 低壓供配電系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

5、 課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標(biāo)分析）： 本課題源于工程實踐，因此該課題的設(shè)計首先應(yīng)先滿足工程技術(shù)要求及相應(yīng)的控制精度。而作為一個設(shè)計題目，則需要考慮其系統(tǒng)性，綜合性以及可擴展性，有鑒于此，本課題的主要任務(wù)包含以下幾個： 1.設(shè)計供配電系統(tǒng)總體方案，滿足工程技術(shù)要求； 2.根據(jù)所給的相關(guān)原始數(shù)據(jù)，計算相關(guān)的負荷，確定變壓器的臺數(shù)及容量，以及選擇與校驗相關(guān)的一次設(shè)備，最后在確定防雷和相關(guān)的接地裝置。

6、 3.設(shè)計供配電接線的圖紙，使工程人員能夠從原理上理解設(shè)計思想，從施工上便于操作； 4.撰寫相關(guān)的系統(tǒng)說明書，便于工程人員閱讀操作 設(shè)計（論文）進度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學(xué)周為單位）： 周 次 設(shè)計（論文）任務(wù)及要求 1 了解設(shè)計題目，查閱文獻，收集有關(guān)資料 2-3 畢業(yè)實習(xí) 4-6 資料閱讀，分析、消化，確定設(shè)計的總體方案 7-10 系統(tǒng)初步設(shè)計階段，設(shè)計原理圖，研究設(shè)計流程等，并逐步細化 11-13 系統(tǒng)具體各項

7、設(shè)計，完善，驗證，檢查，逐步完成 14-16 系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)，撰寫設(shè)計論文，準(zhǔn)備答辯 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師： 教研室主任： 某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 隨著社會的不斷發(fā)展，無論是從經(jīng)濟發(fā)展還是從日常生活層面來說，電力能源都是不可或缺的部分，因此對電力系統(tǒng)的設(shè)計

8、和研究也日益重要。本論文就是對某造紙廠的供配電系統(tǒng)進行設(shè)計和規(guī)劃，在設(shè)計說明書中對工廠車間和總降壓變電所的負荷進行了計算、分類和編制，進行短路電流的計算和主要電氣設(shè)備的選擇與校驗，繪制主接線圖，然后再設(shè)計主要設(shè)備的繼電保護，設(shè)計防雷和相應(yīng)的接地裝置等。 本論文以某造紙廠為研究對象。首先對研究對象的基礎(chǔ)資料進行調(diào)查分析，掌握課題的背景。進而對這些負荷進行編制計算，通過計算出的有功、無功和視在功率進而選擇變壓器的大小和型號。 根據(jù)用戶對電壓的要求，采用在低壓側(cè)并聯(lián)電容補償?shù)姆椒ㄟM行無功功率補償，計算電容器補償裝置的容量，從而選擇所需電容器的類型。根據(jù)編制的負荷表再計算短路點的短路電流，運用額定

9、電壓、額定電流和短路電流選擇各車間相應(yīng)的主要電氣設(shè)備和母線類型，確定以上內(nèi)容即可繪制總變電所和各車間的主接線圖，與此同時也考慮其外部保護的方案措施，以到達提高生產(chǎn)效益的目的。 關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)，變壓器，負荷計算，短路計算 Design of Low Voltage Power Supply System in Honghe Paper Mill of Chaozhou ABSTRACT With the continuous development of society, both the level of economic development and daily life,

10、the power of energy is an indispensable. So design and research power systems is also increasingly important. Chaozhou Honghe paper mills were designed and planned for power supply system. In the article, the load of the factory workshop and the total substation is calculated, classified and compile

11、d. And the short circuit current is calculated, the main electrical equipment is selected and calibrated, the main wiring figure is drawn. Then design the relay protection, the lightning protection and the corresponding grounding device. Chaozhou Honghe paper mills was used as the research object i

12、n the article. First of all, I investigate the basic data of the research object, grasp the background of the subject. And then compile calculation these loads, next by calculate the active, reactive and apparent power to select the size and type of transformer. According to the user's requirement

13、for voltage, get the capacity of the capacitor compensation device is calculated, thereby selecting the type of capacitor required. According to the preparation of the load table to calculate the short-circuit current, use rated voltage, rated current and short-circuit current to select the factory

14、workshop and the total substation corresponding to the main electrical equipment and bus. Determining the above content can draw the main wiring figure of the total substation and the factory workshop, at the same time, taking into account its external protection program. Key words: power supply s

15、ystem, transformer, load calculation, short circuit calculation V 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 課題背景 1 1.2 課題的目的和意義 1 1.3 課題研究的內(nèi)容 2 2 研究課題的基礎(chǔ)資料 3 2.1 某造紙廠 3 2.2 工廠負荷情況 3 2.3 某紙業(yè)有限公司電控元件設(shè)計要求 5 2.4 廠區(qū)布局 6 2.5 供電協(xié)議 6 2.6 小結(jié) 7 3 工廠電力負荷的計算及變壓器的選擇 8 3.1 電力負荷及其分類 8 3.2 計算負荷的確定 8

16、 3.3 負荷計算的基本公式 9 3.4 工廠各車間的負荷計算 10 3.4.1 制漿車間 10 3.4.2 造紙輔助車間 12 3.4.3 造紙傳動車間 15 3.4.4 編制負荷計算表 16 3.5 車間變壓器的選擇 19 3.5.1 變壓器類型的選擇 19 3.5.2 變壓器容量與臺數(shù)的選擇 20 3.5.3 變壓器的功率損耗 21 3.6總降壓變電所的設(shè)計 23 3.6.1 總降壓變電所的負荷計算 23 3.6.2 總降壓變電所的無功功率補償 24 3.6.3總降壓變電所的變壓器的選擇 24 3.6.4 總降壓變電所的變壓器功率損耗 24 3.7小結(jié) 2

17、5 4短路電流計算 26 4.1導(dǎo)線和電纜型號和截面積的選擇 26 4.1.1 備選各型號輸電線路的優(yōu)缺點 26 4.1.2 各車間導(dǎo)線和電纜的確定 26 4.2短路計算 29 4.2.1 短路電流計算等效電路圖 29 4.2.2 基準(zhǔn)值的確定 30 4.2.3 短路電路中主要原件的標(biāo)幺值 30 4.2.4 總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流 31 4.3小結(jié) 34 5電氣設(shè)備的選擇 35 5.1設(shè)備選擇原則 35 5.1.1 按正常條件選擇 35 5.1.2 按短路狀態(tài)校驗 35 5.2總降壓變電所電氣設(shè)備 36 5.2.1 總降壓變電所一次側(cè)設(shè)備 36 5.2.

18、2 總降壓變電所電力變壓器T1二次側(cè)設(shè)備 37 5.2.3 總降壓變電所電力變壓器T2二次側(cè)設(shè)備 38 5.3車間電力變壓器兩側(cè)的電氣設(shè)備選擇 39 5.3.1 制槳車間的電氣設(shè)備選擇 39 5.3.2 造紙輔助車間的電氣設(shè)備選擇 39 5.3.3 造紙傳動車間的電氣設(shè)備選擇 40 5.3.4 車間變壓器低壓側(cè)部分電氣設(shè)備的選擇 41 5.4母線的選擇 43 5.4.1 總降壓變電所高壓側(cè)母線選擇 43 5.4.2 總降壓變電所低壓側(cè)母線選擇 44 5.4.2 車間變電所高壓側(cè)母線選擇 45 5.5小結(jié) 45 6 繪制工廠供配電系統(tǒng)主接線圖 46 6.1 電氣主接線

19、的基本方式 46 6.1.1 有匯流母線的接線方式 46 6.1.2 無匯流母線的接線方式 46 6.2 總降壓變電所電氣主接線 46 6.3 車間變電所電氣主接線 47 7 變電所繼電保護的設(shè)計 49 7.1 總降壓變電所變壓器的繼電保護 49 7.1.1 定時限過電流保護 49 7.1.2 負荷保護 50 7.2 制漿車間變壓器的繼電保護 50 7.2.1 定時限過電流保護 50 7.2.2負荷保護 51 7.3 造紙輔助車間變壓器的繼電保護 51 7.3.1 定時限過電流保護 51 7.2.2 負荷保護 51 7.4 造紙傳動車間變壓器的繼電保護 52 7

20、.3.1 定時限過電流保護 52 7.2.2 負荷保護 52 7.5 小結(jié) 53 8 防雷和接地 54 8.1 防雷 54 8.1.1 雷電過電壓的基本形式 54 8.1.2 防雷措施 54 8.2 接地保護 55 8.2.1 接地保護的類型 55 8.2.2 接地保護的設(shè)計 55 9 結(jié)論 57 致 謝 59 參考文獻 60 附錄Ⅰ 原始負荷資料 62 附錄Ⅱ 低壓負荷的電氣設(shè)備的型號 64 65 某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計 1 緒論 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，并且在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，本章介紹了課題的研究背景，以及課題研究的

21、內(nèi)容。對該課題的研究是具有現(xiàn)實意義和工程價值的。 1.1 課題背景 電能既能由其它很多形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又能轉(zhuǎn)換為其它很多形式的能量供以使用。電能的輸送分配簡單又便于控制，經(jīng)濟且便于調(diào)節(jié)測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。而電能在工業(yè)生產(chǎn)也具有很大的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以增加生產(chǎn)產(chǎn)量，提高生產(chǎn)質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，解放勞動力，改善工廠的生產(chǎn)條件，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化等。[1] 工廠供配電設(shè)計的任務(wù)是從電力系統(tǒng)處取得電源，經(jīng)過合理的傳輸、變換、分配到工廠車間中每一個用電設(shè)備上。隨著工業(yè)電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量迅速增長，工廠對電能的質(zhì)量、供電的可靠性、安全

22、性以及供電的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)等也日益提高了要求，供電設(shè)計是否合理和完善，不僅僅影響工廠的基本建設(shè)投資、日常運行費用和有色金屬的消耗量，而且也會影響到工廠的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)，因此，它與企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備安全和人身安全等問題是密切相關(guān)的。[2] 1.2 課題的目的和意義 工業(yè)工廠供配電系統(tǒng)是整個工廠生產(chǎn)的命脈，它的是否正常運行直接影響全廠安全生產(chǎn)與否?，F(xiàn)代大型工廠供配電系統(tǒng)的主接線及運行方式都非常復(fù)雜，因為各種電器設(shè)備的數(shù)量和種類日益繁多。并且因為現(xiàn)在社會的經(jīng)濟發(fā)展與科技發(fā)展，不論是日常生活中還是工業(yè)生產(chǎn)中，對電力的需求和要求都大幅提高。在工廠里，電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，工廠要求生

23、產(chǎn)的連續(xù)性強，生產(chǎn)機械集中，所以對供電質(zhì)量的要求也會較高。工廠的配電系統(tǒng)進行設(shè)計的好與壞對工廠的流水線的好與壞以及它的產(chǎn)品產(chǎn)量的高低是很重要的。一些對供電可靠性要求很高的工廠即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，甚至引起大量產(chǎn)品報廢[3]，因此在工業(yè)生產(chǎn)中進行工廠負荷計算；確定補償容量，確定車間變電所的型式、數(shù)量；確定車間變壓器的數(shù)量、容量；進行短路電流計算和電氣設(shè)備選擇，畫出該工廠的電氣接線圖是對工廠是及其重要的必不可少的一個過程。設(shè)計好工廠供電系統(tǒng)對于工廠加快發(fā)展具有十分重要的意義。 因此做好工廠供配電，盡量減少發(fā)生事故帶來的經(jīng)濟損失和帶給社會的不便，對于保證工業(yè)生產(chǎn)的正常進行、促

24、進工業(yè)又好又快發(fā)展、實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化有著非常重要的意義。 1.3 課題研究的內(nèi)容 本課題要研究的是某造紙廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計。工廠供配電系統(tǒng)是工廠能否正常生產(chǎn)的主要保證，其功能是變換電壓等級、匯集配送電能，主要包括變壓器、母線、線路開關(guān)設(shè)備、建筑物及電力系統(tǒng)安全和控制所需的設(shè)施。其設(shè)計是否合理、運行是否安全可靠是電力系統(tǒng)運行的關(guān)鍵問題，因此本課題的研究內(nèi)容包括： （a）收集與本次設(shè)計相關(guān)的技術(shù)資料及相關(guān)的工廠的在供配電上的原始資料，學(xué)習(xí)相關(guān)供配電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，研究課題背景及發(fā)展方向。 （b）確定全廠計算負荷，編制負荷總表，計算短路電流。 （c）設(shè)計車間變電所及其一次系統(tǒng)： （d）

25、確定變壓器的臺數(shù)及容量； （e）選擇供電電壓及其變電所主接線形式； （f）確定變電所位置選擇及平面設(shè)計； （g）選擇合適的電氣設(shè)備及其規(guī)格； （h）繼電保護設(shè)備的選擇、整定及其二次接線設(shè)計。 （i）完成主接線圖，平面布置圖等相關(guān)圖紙的繪制。 2 研究課題的基礎(chǔ)資料 上一章介紹了本次研究課題的背景、目的及其意義，下面將對研究課題的具體對象進行調(diào)查研究。因為本次課題的具體研究對象是某造紙廠，我通過資料查閱和咨詢了解了該造紙廠的基礎(chǔ)資料，在本章進行整理綜合，以此為依據(jù)來進行一下章節(jié)的設(shè)計及計算。 2.1 某造紙廠 某紙品有限公司是在2005年注冊的一家公司，位于潮州市潮安區(qū)

26、古巷鎮(zhèn)楓楊二村尤船山腳下，是一家以廢紙為原材料生產(chǎn)瓦楞紙和瓦楞紙板的企業(yè)。目前共有3條瓦楞紙生產(chǎn)線和2條瓦楞紙板生產(chǎn)線，分別為1條1.8萬噸/年瓦楞紙生產(chǎn)線、1條6.2萬噸/年瓦楞紙生產(chǎn)線、1條2萬噸/年瓦楞紙生產(chǎn)線和2條5萬噸/年瓦楞紙板生產(chǎn)線。配套3臺蒸汽量為15t/h的燃煤鍋爐以及廢氣治理設(shè)施，改造污水處理系統(tǒng)，配套相應(yīng)的廢水處理設(shè)施。瓦楞紙生產(chǎn)工藝為制漿和抄紙兩個工序，制漿以廢舊紙為原料，無脫墨和漂白工序。項目建成后瓦楞紙生產(chǎn)能力達到10萬噸/年，瓦楞紙板生產(chǎn)能力為10萬噸/年。 2.2 工廠負荷情況 通過查閱資料我找到了某造紙廠電控設(shè)備的種類、臺數(shù)以及共有三個車間的情況，并通過查

27、閱手冊我確定了各個設(shè)備的需要系數(shù)。現(xiàn)統(tǒng)計如下： 表2-1 工廠負荷明細統(tǒng)計表（制漿車間） 序號 設(shè)備名稱 單臺容量（kW） 臺數(shù) 需要系數(shù)Kd[4] 1 固卸廢料池1#攪拌器 22 2 0.6 2 一段粗篩漿泵 75 1 0.65 3 一段粗篩 132 1 0.65 4 清雜機漿泵 18.5 1 0.65 5 單效纖維分離機 75 1 0.68 6 振框式平篩 3 1 0.65 7 一段除渣泵 200 1 0.65 8 二段除渣泵 55 1 0.65 9 三段除渣泵 18.5 1 0.65

28、 續(xù)表2-1 序號 設(shè)備名稱 單臺容量（kW） 臺數(shù) 需要系數(shù)Kd 10 四段除渣泵 11 1 0.65 11 除渣器良漿池攪拌器 22 1 0.6 12 精篩一段漿泵 90 1 0.65 13 一段精篩 132 1 0.65 14 精篩二段漿泵 22 1 0.65 15 二段精篩 55 1 0.65 16 精篩三段漿泵 15 1 0.65 17 三段精篩 30 1 0.65 18 精篩良漿池攪拌器 22 1 0.65 表2-2 工廠負荷明細統(tǒng)計表（造紙輔助車間） 序號 設(shè)備名稱 單

29、臺容量（kW） 臺數(shù) 需要系數(shù)Kd 1 紙機上漿泵 45 1 0.65 2 沖漿泵 220 1 0.78 3 網(wǎng)前壓力篩 55 1 0.78 4 伏輥濕損紙池攪拌器 75 1 0.75 5 損紙漿泵 75 1 0.65 6 1#風(fēng)機 11 1 0.7 7 2#風(fēng)機 45 1 0.65 8 1#真空泵 185 1 0.78 9 2#真空泵 280 1 0.78 10 伏輥高真空濾液泵 7.5 1 0.65 11 伏輥低真空濾液泵 7.5 1 0.65 12 3#真空泵 132

30、 1 0.78 13 真空引紙輥濾液泵 7.5 1 0.65 14 4#真空泵 185 1 0.78 15 真空壓榨輥濾液泵 7.5 1 0.65 16 真空吸移輥濾液泵 7.5 1 0.65 17 5#真空泵 132 1 0.78 18 一壓毛布真空濾液泵 7.5 1 0.65 19 6#真空泵 132 1 0.78 20 二壓毛布真空濾液泵 7.5 1 0.65 續(xù)表2-2 序號 設(shè)備名稱 單臺容量（kW） 臺數(shù) 需要系數(shù)Kd 21 7#真空泵 132 1 0.78 22 三壓毛

31、布真空濾液泵 7.5 1 0.65 23 全自動自清洗過濾器 1.1 1 0.65 24 水針泵 4 2 0.7 25 網(wǎng)及毛布清洗高壓水泵 55 2 0.68 26 1#白水泵 55 1 0.72 27 2#白水泵 37 1 0.72 28 1#水力碎漿機 185 3 0.7 29 1#水力碎漿機漿泵 30 3 0.65 30 1#水力碎漿機水泵 11 3 0.72 表2-3 工廠負荷明細統(tǒng)計表（造紙傳動車間） 序號 設(shè)備名稱 單臺容量（kW） 臺數(shù) 功率因數(shù)cos∮ 1 1#氣罩風(fēng)機 1

32、1 6 0.7 2 1#冷凝水泵 2.2 3 0.65 3 4#冷凝水泵 3 1 0.65 4 總冷凝水泵 11 2 0.65 5 真空泵 11 1 0.85 2.3 某紙業(yè)有限公司電控元件設(shè)計要求 （a）框架斷路器：≥1000A以上饋電及各進線斷路器均選用常熟CW1或杭凱HKAW1抽出式框架斷路器。 （b）塑殼斷路器：選用常熟CM1或杭凱HKAM1系列塑殼斷路器。 （c）接觸器：選用施耐德LC1D系列接觸器。 （d）熱繼電器：選用施耐德LRD系列熱繼電器。 （e）軟啟動器：選用AB-150C系列產(chǎn)品。軟啟動器進線側(cè)選用上海長城RST1系

33、列快加塑殼斷路器形式。 （f）變頻器：選用AB-400、755系列或ABB-550、800系列，變頻進線側(cè)選用ABB公司的XLP系列隔離熔斷器開關(guān)。 （g）選擇開關(guān)、按鈕、指示燈、中間繼電器選用施耐德系列。 （h）電流表：軟啟柜、進線柜、電容柜選用61L14型、抽屜柜選用99T1型（30kW及以上的電機回路裝電流表）。 （i）電流變送器選定綿陽維博WBI414系列產(chǎn)品（30kW及以上的電機回路配）。 （j）柜內(nèi)水平母排必須純銅質(zhì)鍍錫處理，并按各進線斷路器電流標(biāo)準(zhǔn)配（參照銅排國家標(biāo)準(zhǔn)載流量）。 （k）其它元件選用國產(chǎn)或進口優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品。 （l）柜體：采用GCS抽屜式開關(guān)柜，深度為8

34、00mm、柜高度為2200mm。 （m）現(xiàn)場按鈕箱暫按平均6個回路報價，變頻回路加電位器調(diào)節(jié)、頻率顯示。 2.4 廠區(qū)布局 圖2-1 廠區(qū)布局圖 2.5 供電協(xié)議 據(jù)了解，該造紙廠的供電協(xié)議內(nèi)容如下： (1)工業(yè)電源： 該造紙廠工廠電源從電業(yè)部門的某220/35kV區(qū)域變電所，用35kV架空線引入本廠，該變電所距廠西南側(cè)5km。 (2)電業(yè)部門對本廠提出的技術(shù)要求： （a）區(qū)域變電所35kV配電出線定時限過流保護動作時間為2s，工廠總降壓變電所過電流保護動作時間不應(yīng)大于為1.5s。 （b）本廠的功率因數(shù)不低于0.9。 （c）在總降壓變電所35kV側(cè)測量。 2.6 小

35、結(jié) 本章對課題研究的工廠背景、車間類型和負荷明細做了初步了解，同時對該工廠的電控元件的設(shè)計要求做了簡單介紹。下一章將以這些基礎(chǔ)資料作為此次研究的基礎(chǔ)條件，在該條件下對工廠供配電進行設(shè)計和負荷計算等。 3 工廠電力負荷的計算及變壓器的選擇 本章將對電力負荷和計算負荷進行介紹，并針對三個車間的負荷進行計算、 編制負荷計算表，然后選擇變壓器，計算功率損耗，進行無功功率補償及總降壓變電所的設(shè)計。進而在下一章進行線路的短路計算，包括計算各個元件及個短路點的電抗標(biāo)幺值和短路電流及短路容量。 3.1 電力負荷及其分類 在電力系統(tǒng)中，用電設(shè)備所需要的電功率稱為電力負荷，簡稱負荷。功率是表現(xiàn)能

36、量變化速度的一個重要的物理量。功率通常又分為有功功率、無功功率和視在功率。而負載的大小則標(biāo)志著用電設(shè)備做功能力的多少，電氣設(shè)備運行情況下負載的大與小，是設(shè)備發(fā)熱程度和絕對老化快慢的決定性因素，因此在選擇電氣設(shè)備時應(yīng)該也必須進行負荷計算。[5] 根據(jù)負荷的重要性和負荷中斷供電在政治、經(jīng)濟方面所造成的損失或影響程度，可以將電力負荷分成三類，分別是為一級負荷、二級負荷和三級負荷[4]。 （a）一級負荷：是指突然中斷供電將會造成人身傷亡事故或會對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的，會造成經(jīng)濟上的嚴(yán)重損失，亦或是將會造成社會秩序嚴(yán)重混亂甚至是在政治上產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響的。 （b）二級負荷：是指突然中斷供電會造成

37、經(jīng)濟上較大損失，可能會造成社會秩序混亂或政治上產(chǎn)生一些影響的。 （c）三級負荷：不屬于上述一級和二級負荷的都屬于三級負荷。 本次課題設(shè)計中負荷部分為二級負荷，部分為三級負荷。 3.2 計算負荷的確定 計算負荷是通過載荷的經(jīng)驗統(tǒng)計求出的，用來代替實際負荷計算和發(fā)熱條件選擇的供電系統(tǒng)各元件的負荷值。其物理意義是它的熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。并且由于一般16mm2以上的導(dǎo)線的發(fā)熱時間常數(shù)τ均在10min以上，而導(dǎo)線達到穩(wěn)定溫升的時間約為3τ，即30min，所以只有持續(xù)時間在半個小時以上的負荷值，才有可能造成導(dǎo)體的最大溫升，因此計算負荷一般取負荷曲線上的0.5h最大

38、有功負荷P30（即年最大負荷Pmax）。而相應(yīng)的其他計算負荷可分別表示為Q30、S30和I30。[6] 計算負荷是供配電設(shè)計的基本依據(jù)，計算負荷是否合理，直接關(guān)系到導(dǎo)線和電氣設(shè)備的選擇是否合理。如果估算高，將增加所選擇供電設(shè)備的容量，使供電網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜，進而增加其投資，浪費有色金屬；如果估算低，會使線路長期處于過載狀態(tài)使設(shè)備發(fā)熱，增加設(shè)備老化速度，影響導(dǎo)體和設(shè)備的使用壽命，增加投資且造成危險。[7] 而計算負荷的常用方法有以下幾種： （a）需要系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負荷計算。按需要系數(shù)法確定計算，應(yīng)從

39、實際每臺用電設(shè)備開始，逐級向電源推進，一直計算到電源，用每一級的計算負荷為選擇該用電器的依據(jù)。需用系數(shù)法的計算，現(xiàn)在已普遍應(yīng)用于供配電設(shè)計中，其缺點是它未考慮到用電設(shè)備中少數(shù)容量特大的設(shè)備對計算負荷的影響。公式如下： （3-1） （3-2） （b）利用系數(shù)法：采用利用系數(shù)求出最大負荷班的平均負荷，再考慮設(shè)備臺屬和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計算負荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，因而計算結(jié)果比較接近實際，但因利用系數(shù)的實測與統(tǒng)計較困難，計算過程稍繁，在電氣設(shè)計中一般

40、不用。 （c）二項式法：在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗系數(shù)進行加權(quán)求和法計算負荷。而在用電臺數(shù)較少而容量差別較大的場合中，應(yīng)用二項式系數(shù)法來計算負荷。公式如下： （3-3） （3-4） （d）其他方法：除采用以上的方法外，還有單位面積功率法、變值需要系數(shù)法、abc法等。這些方法有的已被其他方法代替，還有的實用數(shù)據(jù)不多，未能推廣。 在造紙廠供電系統(tǒng)設(shè)計中,一般是采用需要系數(shù)法把車間或工段的用電設(shè)備按性質(zhì)進行分類，將性質(zhì)相同的負荷進行歸類計算。通過負荷計算，一方面了解了造紙廠各車間的負

41、荷，另一方面為下一步的設(shè)計做好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 綜上分析，在本次課題某造紙廠設(shè)計中采用需要系數(shù)法確定負荷。 3.3 負荷計算的基本公式 因為在本次課題某造紙廠設(shè)計中采用需要系數(shù)法確定負荷，所以以下列出需要系數(shù)法確定負荷計算的公式。 （1）用電設(shè)備負荷計算公式 （3-5） （3-6） （3-7） （2）車間負荷計算公式 （3-8）

42、 （3-9） （3-10） （3-11） 以上公式中，為用電設(shè)備的額定功率，為用電設(shè)備的需要系數(shù)，為用電設(shè)備的功率因數(shù)角的正切值，為有功同時系數(shù)（由各設(shè)備組直接相加計算的低壓母線取0.9，若是由車間干線負荷相加計算時則取0.95）為無功同時系數(shù)（由各設(shè)備組直接相加計算的低壓母線取0.95，若是由車間干線負荷相加計算時則取0.97）。 3.4 工廠各車間的負荷計算 3.4.1 制漿車間 （a）固卸廢料池攪拌器 有功負荷： 無功負荷：

43、（b）一段粗篩漿泵 有功負荷： 無功負荷： （c）一段粗篩 有功負荷： 無功負荷： （d）清雜機漿泵 有功負荷： 無功負荷： （e）單效纖維分離機 有功負荷： 無功負荷： （f）振框式平篩 有功負荷： 無功負荷： （g）一段除渣泵 有功負荷： 無功負荷： （h）二段除渣泵 有功負荷： 無功負荷： （i）三段除渣泵 有功負荷： 無功負荷： （g）四段除渣泵 有功負荷： 無功負荷： （k）除渣器良漿池攪拌器 有功負荷： 無功負荷： （l）精篩一段漿泵 有功負荷： 無功負荷： （m）一段精篩 有功負荷： 無功負荷： （n）精篩二

44、段漿泵 有功負荷： 無功負荷： （o）二段精篩 有功負荷： 無功負荷： （p）精篩三段漿泵 有功負荷： 無功負荷： （q）三段精篩 有功負荷： 無功負荷： （r）精篩良漿池攪拌器 有功負荷： 無功負荷： 因此，制槳車間的計算負荷： 有功負荷： 無功負荷： 視在負荷： 3.4.2 造紙輔助車間 （a0）紙機上漿泵 有功負荷： 無功負荷： （b0）沖漿泵 有功負荷： 無功負荷： （c0）網(wǎng)前壓力篩 有功負荷： 無功負荷： （d0）伏輥濕損紙池攪拌器 有功負荷： 無功負荷： （e0）損紙漿泵 有功負荷：

45、無功負荷： （f0）1#風(fēng)機 有功負荷： 無功負荷： （g0）2#風(fēng)機 有功負荷： 無功負荷： （h0）1#真空泵 有功負荷： 無功負荷： （i0）2#真空泵 有功負荷： 無功負荷： （j0）伏輥高真空濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （k0）伏輥低真空濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （l0）3#真空泵 有功負荷： 無功負荷： （m0）真空引紙輥濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （n0）4#真空泵 有功負荷： 無功負荷： （o0）真空壓榨輥濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （p0）真空吸移輥濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （q0）5

46、#真空泵 有功負荷： 無功負荷： （r0）一壓毛布真空濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （s0）6#真空泵 有功負荷： 無功負荷： （t0）二壓毛布真空濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （u0）7#真空泵 有功負荷： 無功負荷： （v0）三壓毛布真空濾液泵 有功負荷： 無功負荷： （w0）全自動自清洗過濾器 有功負荷： 無功負荷： （x0）水針泵 有功負荷： 無功負荷： （y0）網(wǎng)及毛布清洗高壓水泵 有功負荷： 無功負荷： （z0）1#白水泵 有功負荷： 無功負荷： （a1）2#白水泵 有功負荷： 無功負荷： （b1）1#水力碎漿機

47、 有功負荷： 無功負荷： （c1）1#水力碎漿機漿泵 有功負荷： 無功負荷： （d1）1#水力碎漿機水泵 有功負荷： 無功負荷： 因此，造紙輔助車間的計算負荷： 有功負荷： 無功負荷： 視在負荷： 3.4.3 造紙傳動車間 （a）1#氣罩風(fēng)機 有功負荷： 無功負荷： （b）1#冷凝水泵 有功負荷： 無功負荷： （c）4#冷凝水泵 有功負荷： 無功負荷： （d）總冷凝水泵 有功負荷： 無功負荷： （e）真空泵 有功負荷： 無功負荷： 因此，造紙傳動車間的計算負荷： 有功負荷： 無

48、功負荷： 視在負荷： 3.4.4 編制負荷計算表 根據(jù)上述計算過程，編制出如下的負荷計算表： 表3-1 負荷計算表（制漿車間） 電力負荷計算表 計算負荷 序 號 設(shè)備名稱 單臺容量 （kW） 臺 數(shù) 需 要 系 數(shù) Kd 功 率 因 數(shù) 功率因數(shù)正切 P30 （kW） Q30 （kvar） S30 （kVA） 1 固卸廢料池1#攪拌器 22 2 0.6 0.8 0.75 26.40 19.80 33.00 2 一段粗篩漿泵 75 1 0.65 0.8 0.75 48.75 36.56 60

49、.94 3 一段粗篩 132 1 0.65 0.8 0.75 85.80 64.35 107.25 4 清雜機漿泵 18.5 1 0.65 0.8 0.75 12.03 9.02 15.03 5 單效纖維分離機 75 1 0.68 0.8 0.75 51.00 38.25 63.75 6 振框式平篩 3 1 0.65 0.8 0.75 1.95 1.46 2.44 7 一段除渣泵 200 1 0.65 0.8 0.75 130.00 97.50 162.50 8 二段除渣泵 55 1

50、0.65 0.8 0.75 35.75 26.81 44.69 9 三段除渣泵 18.5 1 0.65 0.8 0.75 12.03 9.02 15.03 10 四段除渣泵 11 1 0.65 0.8 0.75 7.15 5.36 8.94 11 除渣器良漿池攪拌器 22 1 0.6 0.8 0.75 13.20 9.90 16.50 12 精篩一段漿泵 90 1 0.65 0.8 0.75 58.50 43.88 73.13 13 一段精篩 132 1 0.65 0.8 0.75 85.

51、80 64.35 107.25 14 精篩二段漿泵 22 1 0.65 0.8 0.75 14.30 10.73 17.88 15 二段精篩 55 1 0.65 0.8 0.75 35.75 26.81 44.69 續(xù)表3-1 電力負荷計算表 計算負荷 序 號 設(shè)備名稱 單臺容量 （kW） 臺 數(shù) 需 要 系 數(shù) Kd 功 率 因 數(shù) 功率因數(shù)正切 P30 （kW） Q30 （kvar） S30 （kVA） 16 精篩三段漿泵 15 1 0.65 0.8 0.75 9

52、.75 7.31 12.19 17 三段精篩 30 1 0.65 0.8 0.75 19.50 14.63 24.38 18 精篩良漿池攪拌器 22 1 0.65 0.8 0.75 14.30 10.73 17.88 總計 1020 595.76 471.64 759.85 表3-2 負荷計算表（造紙輔助車間） 電力負荷計算表 計算負荷 序 號 設(shè)備名稱 單臺容量 （kW） 臺 數(shù) 需 要 系 數(shù) Kd 功 率 因 數(shù) 功率因數(shù)正切 P30 （kW） Q30 （kvar） S

53、30 （kVA） 1 紙機上漿泵 45 1 0.65 0.8 0.75 29.25 21.94 36.56 2 沖漿泵 220 1 0.78 0.8 0.75 171.60 128.70 214.50 3 網(wǎng)前壓力篩 55 1 0.78 0.8 0.75 42.90 32.18 53.63 4 伏輥濕損紙池攪拌器 75 1 0.75 0.8 0.75 56.25 42.19 70.31 5 損紙漿泵 75 1 0.65 0.8 0.75 48.75 36.56 60.94 6 1#風(fēng)機

54、11 1 0.7 0.8 0.75 7.70 5.78 9.63 7 2#風(fēng)機 45 1 0.65 0.8 0.75 29.25 21.94 36.56 8 1#真空泵 185 1 0.78 0.8 0.75 144.30 108.23 180.38 9 2#真空泵 280 1 0.78 0.8 0.75 218.40 163.80 273.00 10 伏輥高真空濾液泵 7.5 1 0.65 0.8 0.75 4.88 3.66 6.09 11 伏輥低真空濾液泵 7.5 1 0.65 0.

55、8 0.75 4.88 3.66 6.09 12 3#真空泵 132 1 0.78 0.8 0.75 102.96 77.22 128.70 13 真空引紙輥濾液泵 7.5 1 0.65 0.8 0.75 4.88 3.66 6.09 續(xù)表3-2 電力負荷計算表 計算負荷 序 號 設(shè)備名稱 單臺容量 （kW） 臺 數(shù) 需 要 系 數(shù) Kd 功 率 因 數(shù) 功率因數(shù)正切 P30 （kW） Q30 （kvar） S30 （kVA） 14 4#真空泵 185 1 0.78 0.8

56、 0.75 144.30 108.23 180.38 15 真空壓榨輥濾液泵 7.5 1 0.65 0.8 0.75 4.88 3.66 6.09 16 真空吸移輥濾液泵 7.5 1 0.65 0.8 0.75 4.88 3.66 6.09 17 5#真空泵 132 1 0.78 0.8 0.75 102.96 77.22 128.70 18 一壓毛布真空濾液泵 7.5 1 0.65 0.8 0.75 4.88 3.66 6.09 19 6#真空泵 132 1 0.78 0.8 0.75 10

57、2.96 77.22 128.70 20 二壓毛布真空濾液泵 7.5 1 0.65 0.8 0.75 4.88 3.66 6.09 21 7#真空泵 132 1 0.78 0.8 0.75 102.96 77.22 128.70 22 三壓毛布真空濾液泵 7.5 1 0.65 0.8 0.75 4.88 3.66 6.09 23 全自動自清洗過濾器 1.1 1 0.65 0.8 0.75 0.72 0.54 0.89 24 水針泵 4 2 0.7 0.8 0.75 5.60 4.20 7.0

58、0 25 網(wǎng)及毛布清洗高壓水泵 55 2 0.68 0.8 0.75 74.80 56.10 93.50 26 1#白水泵 55 1 0.72 0.8 0.75 39.60 29.70 49.50 27 2#白水泵 37 1 0.72 0.8 0.75 26.64 19.98 33.30 28 1#水力碎漿機 185 3 0.7 0.8 0.75 388.50 291.38 485.63 29 1#水力碎漿機漿泵 30 3 0.65 0.8 0.75 58.50 43.88 73.14 30

59、 1#水力碎漿機水泵 11 3 0.72 0.8 0.75 23.76 17.82 29.70 總計 2653.1 1765.49 1397.68 2251.77 表3-3 負荷計算表（造紙傳動車間） 電力負荷計算表 計算負荷 序 號 設(shè)備名稱 單臺容量 （kW） 臺 數(shù) 需 要 系 數(shù) Kd 功 率 因 數(shù) 功率因數(shù)正切 P30 （kW） Q30 （kvar） S30 （kVA） 1 1#氣罩風(fēng)機 11 6 0.7 0.8 0.75 46.20 34.65 5

60、7.75 2 1#冷凝水泵 2.2 3 0.65 0.8 0.75 4.29 3.22 5.36 3 4#冷凝水泵 3 1 0.65 0.8 0.75 1.95 1.46 2.44 4 總冷凝水泵 11 2 0.65 0.8 0.75 14.30 10.73 17.88 5 真空泵 11 1 0.85 0.8 0.75 9.35 7.01 11.69 總計 108.6 68.48 54.21 87.34 通過上述的計算，我得到了各個變電所的計算負荷，但是總變電所的計算負荷仍需要進一步計算才可得

61、出。 3.5 車間變壓器的選擇 變壓器是輸送交流電時所使用的一種變換電壓和電流的設(shè)備。他主要是通過磁路的耦合作用把交流電從原邊輸送到副邊，然后利用繞制在同一鐵芯上的原邊繞組和副邊繞組的匝數(shù)的不同，把原邊的電壓和原邊的電流從某個等級改變?yōu)榱硗庖环N等級。 3.5.1 變壓器類型的選擇 在電力系統(tǒng)中使用的變壓器也稱為電力變壓器，按變壓器功能可分為有升壓變壓器和降壓變壓器兩類。按變壓器繞組材料可分為鋁繞組和銅繞組變壓器兩大類：銅繞組的優(yōu)點是銅比鋁的熔點高，抗短路能力強，載流量大，密度大，而鋁的優(yōu)點是成本低，重量輕，密度小。雖然相比銅繞組，鋁繞組抗短路能力差，過載能力低，但是因為造價低的原因，仍

62、然應(yīng)用較為廣泛。因此本課題中也選取鋁繞組降壓變壓器 在35KV及以下電壓等級的變壓器可以分為油浸式、干式兩種，鐵芯和繞組都不浸入絕緣液體中的變壓器稱為干式變壓器，具有防潮、耐腐蝕、阻燃、防爆、無污染等能力，但造價較高，適用于人口密集的居民區(qū)、機場、車站、碼頭、繁榮的商業(yè)區(qū)等地點，并不適用于本課題中的造紙廠，因此在本設(shè)計中選取油浸式變壓器。 而對于油浸式變壓器，根據(jù)國家規(guī)定[8]，S7系列以下的電力變壓器屬老型號的高損耗產(chǎn)品，現(xiàn)已淘汰。目前我國廣泛使用的油浸式變壓器為SL7型，該變壓器是三相油浸自冷雙繞組鋁線無載調(diào)壓（調(diào)壓范圍±5%），在交流50Hz輸配電系統(tǒng)中作分配電能和變換電壓使用，可供

63、戶內(nèi)外連續(xù)使用。與S7系列相比，本系列同等級同容量變壓器所占空間較大，但造價相對較低，適用廣大用戶。所以在本設(shè)計中采用SL7系列變壓器。 綜上所述，本設(shè)計中所采用的變壓器為降壓器中的10kv級SL7系列三相油浸自冷式鋁線電力變壓器。這一系列產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)材料，在絕緣、器身、線圈等各個方面選用了新的設(shè)計和新的工藝、先進的加工設(shè)備和先進的手段，使得空載和負載損耗均明顯降低，因此具有結(jié)構(gòu)可靠、噪音低、體積小、重量輕和效率高等優(yōu)點，在其中節(jié)能效果猶為顯著，進而大大延長了變壓器的使用壽命。 3.5.2 變壓器容量與臺數(shù)的選擇 對于車間變電所，一般只裝設(shè)一臺變壓器，但如果集中負荷較大時也可采用兩臺甚至

64、更多臺變壓器。[9] 對于車間裝設(shè)兩臺變壓器的變電所，任一臺變壓器工作時，應(yīng)滿足總計算負荷的大約70％的需要，即為每臺變壓器的額定容量一般按下式選擇： （3-12） （3-13） 式中為變電所總的計算負荷，單位是。 式（3-12）是指兩臺變壓器運行時，每臺變壓器各承擔(dān)總負荷的50%，負載率約為0.7，變壓器的效率較高。在事故情況下，一臺變壓器承擔(dān)總負荷時，只過載40%，仍可持續(xù)運行一段

65、時間內(nèi)，而在這段時間內(nèi)完全可以進行調(diào)整，切除故障。而式（3-13）則是考慮到一臺變壓器在事故情況下仍能顧及一、二級負荷的供電。 而對于只裝有一變壓器的變電所，變壓器的額定容量則應(yīng)滿足全部用電負荷之和的需要，即： （3-14） 下面進行具體計算。 （a）制漿車間變電所 因為根據(jù)上面的計算已知 所以選取的車間變電所變壓器額定容量為，型號為SL7—800/10一臺，聯(lián)結(jié)組別為Y,yn,0 （b）造紙輔助車間變電所 因為根據(jù)上面的計算已知，集中負荷較大。 所以選取的車間變電所變壓器額定容量應(yīng)，因此選取型號為SL7—1600

66、/10兩臺，聯(lián)結(jié)組別為Y,yn,0 （c）造紙傳動車間變電所 因為根據(jù)上面的計算已知 所以選取的車間變電所變壓器額定容量為，型號為SL7—100/10一臺，聯(lián)結(jié)組別為Y,yn,0 綜上，所選變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示： 表3-4 車間變電所變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表[10] 車間變電所 變壓器型號 額定容量 (kVA) 臺數(shù) 額定電壓(kV) 損耗(kW) 阻抗電壓(%) 空載電流(%) 高壓 低壓 空載 短路 制槳車間 SL7—800/10 800 1 10 0.4 1.54 9.90 4 1.5 造紙車間 SL7—1600/10 1600 2 2.65 16.50 1.1 傳動車間 SL7—100/10 100 1 0.32 2.00 2.3 3.5.3 變壓器的功率損耗 在電流通過變壓器時，會引起有功功率和無功功率的損耗，這部分功率損耗也需要由電力系統(tǒng)供給。因此，在確定總降壓變電所的計算負荷時應(yīng)把這部分功率損耗加進去。 變壓器有功損耗的公式為：