2022年某冶金机械厂总降压变电所及配电系统设计.docx
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1、精品学习资源某冶金机械厂总降压变电所及配电系统设计二、生产任务及车间组成1、本厂产品及生产规模本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产,即以生产铸造、锻造、铆焊、毛坯件为主体,生产规模为:铸钢件1 万件、铸铁件3 千吨、锻件 1 千吨、铆焊件 2 千 5 百吨;2、本厂车间组成(1) 铸钢车间;( 2 )铸铁车间;( 3)锻造车间;( 4)铆焊车间;(5)木型车间及木型库;( 6)机修车间;( 7)砂库;( 8)制材场;( 9)空压站;( 10)锅炉房;( 11)综合楼;( 12)水塔;(13)水泵房;( 14)污水提升站等;三、设计依据1 全车间各车间负荷运算表如下:2、供
2、用电协议工厂与电业部门所鉴定的供用电协议主要内容如下:(1) 工厂拟从电业部门某 220/35千伏变压所,用35 千伏双回架空线引入本厂,其中一个做为工作电源,一个做为备用电源,两个电源不并列运行,该变电所距厂东侧8 公里;(2) 供电系统短路技术数据系统运行方式短路容量说明欢迎下载精品学习资源最大运行方式最小运行方式S3d maxS3d min200兆伏安175兆伏安供电系统如图()(3) 电业部门对本厂提出的技术要求区域变电所 35 千伏配出线路定时限过流爱护装置的整定时间为2 秒,工厂“总降”不应大于 1.5 秒;在总降压变电所 35 千伏侧进行计量;本厂的功率因数值应字 0.9 以上四
3、、本厂负荷性质本厂为三班工作制,最大有功负荷年利用小时数为6000 小时;属于二级负荷;五、本厂的自然条件1、气象条件(1) ) 最热月平均最高温度为30;(2) ) 土壤中 0.71M 深处一年中最热月平均温度 20;(3) ) 年雷暴日为 31 天;(4) ) 土壤冻结深度为 1.10M;(5) ) 夏季主导风向为南风;2、地质及水文条件 依据工程地质勘探资料获悉,厂区地址原为耕地,地势平整,地层以砂质欢迎下载精品学习资源粘土为主,地质条件较好,地下水位为2.85.3M;地耐压力为 20 吨/ 平方M;六、设计任务及设计大纲1、总降压变电站设计(1) 主结线设计;(2) 短路电流运算:依据
4、电气设备挑选和继电爱护的需要确定短路运算点,运算三相短路电流,运算结果列出汇总表;(3) 主要电气设备挑选:主要电气设备的挑选,包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的挑选和校验;选用设备型号、数量汇成设备一览表;(4) 主要设备继电爱护设计:包括主变压器、线路等元件的爱护方式挑选和整定运算;(5) 配电装置设计;(6) 防雷、接地设计;2、车间变电所设计依据车间负荷情形,挑选车间变压器的台数、容量,以及变电所位置的原就考虑;3、厂区 10 千伏配电系统设计依据所给资料,列出配电系统结线方案,经过具体运算和分析比较,确定最优方案;欢迎下载精品学习资源七、设计成果1、设计说明书内容包
5、括设计过程中涉及的运算、挑选、整定等的具体过程,并附有必要的运算表格;2、设计图纸(1) 总降压站电气主结线单线图;(2) 主变压器爱护原理接线图;(3) 进线断路器掌握及爱护原理图;第一章负荷系统运算欢迎下载精品学习资源一 负荷运算的意义及方法运算负荷是供电系统设计的基础,负荷运算的的目的是确定供电系统的最大负荷(也称运算负荷);它是挑选供电系统变压器,导线以及开关等电气设备的依据;企业进行电力设计的基本原始资料是工艺部门供应的用电设备的安装容量,这些用电设备品种多,数量大,工作情形复杂;估算的精确程度,影响工厂的电力设计的质量,如估算过高,将增加供电设备的容量,使工厂电网复 杂,铺张有色金
6、属,增加初投资和运行治理工作量,特殊是由于工厂是国家电力的主要用户;不合理的工厂电力需用量是作为基础的国家电力系统的建设, 将给国民经济建设带来很大的危害;如估算过低,又会使工厂投入生产后,供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际电流而过热,如加速绝缘老化的速度,降低使用寿命,增大电能损耗,影响供电系统的正确牢靠运行;确定全厂的运算负荷的方法许多,需要系数法是最常用的一种,即先从用电端求逐级起往电源方向运算,第一依据需要系数法求得各车间低压侧有功及无功运算负荷,加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗,既得车间变电所高压侧的运算负荷;其次是将全厂各车间高压侧负荷相加(如有高压用电设备,也加上
7、高压用电设备的运算负荷),同时加上厂区配电线路的功率损 耗,再乘以同时系数,便得出工厂总降压变电所低压侧运算负荷,然后考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗,其总和就是全厂的运算负荷;欢迎下载精品学习资源式中 P30 i 、Q30i为各用电组一、用电设备组的运算负荷,是指用电设备欢迎下载精品学习资源组从供电系统中取用的半小时最大符合P30 ,用电设备组的设备容量Pe 是指用电设备组所以设备的额定容量PN 只和即 Pe =PN用电设备组的有功运算负荷应为KK LP30 =PeeWL欢迎下载精品学习资源式中 Pe 为设备容量,令KK LPeeWL=Kd , Kd 就称为需要系数;实际上
8、,需欢迎下载精品学习资源要系数仍与操作人员的技能及生产等多种因素有关;由上式可知需要系数的定义为:Kd = P 30 / P e由此可得较需要系数发的确定三相用电设备组有功运算负荷的基本公式为P30 = K dP e在求出有功运算负荷 P30 后,可按以下各式分别求出其余的运算符合无功运算符合Q 30 = P 30tan tan 对应于用点设备组 cos的正切值视在运算符合S30 = P 30 /cos 运算电流I30 =S30 /3 UN UN 额定电压对单台电机,白炽灯,电热设备,电炉变压器等,设备的额定容量的值就是欢迎下载精品学习资源运算负荷,即:Pe = P N对单台反复短时工作制的设
9、备末期额定容量均作为运算符合,不过对于吊车, 如 J c 25% ,电焊机 Jc 100%,就相应的换算为 25%或 100%的设备容量;对多组用电设备的符合运算就应采纳以下步骤: 将用电设备分组,求出各用电设备的总额定容量; 查出各组用电设备响应的需要系数及对应的功率因数就:欢迎下载精品学习资源P30.1 = K d . 1P N 1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Q30.1 = P 30 .1tan 1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源P30.2 = K d .2P N 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Q30.2 = P 30 .2tan 2欢迎下载精品学习资源欢迎
10、下载精品学习资源于是P30 =P30.i欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Q30 =Q30.i欢迎下载精品学习资源PQ22S30 =3030的运算负荷; 用需要系数法求车间或全厂运算符合时,需要在各级配电点乘以同时系数Ki , Ki 取值一般为 0.850.95 ,但是他们的连乘积建议不小于0.8 ,由于愈趋向电流端,负荷愈平稳,所以对应的Ki 也愈大,依据以上负荷计算的原就,得到负荷运算表如表1欢迎下载精品学习资源项目车间号用电名称NO.31 水泵房#280.750.80211528 类2 水泵房千伏高压负荷 类总计9353.855646.24712.27336.7由以上电力负荷统计表
11、可得: P30.i =5646.2KwQ30.i =4712.2 Kvar取 K P=0.92K Q=0.95就有有功功率 P 30=K P P30.i =0.92 5646.2 = 5194.4 Kw无功功率 Q30=K Q Q30.i =0.95 4712.2 = 4476.6 Kvar视在功率 S 30=P302Q30 =6857.4 KVA2由工厂各车间设备进行工厂负荷统计得运算负荷具体如下表:设备容量需用系数功率因数运算负荷负荷KVAKdCos有功功率 Kw 无功功率 Kvar视在功率 KVA类型NO.1铸钢车间20000.400.658009361231 类铸钢车间10000.40
12、0.70400408571NO.2砂车1100.700.6077102.4128 类小计1110477510.4699铆焊12000.300.15360713799小计1228381728827空压站3900.850.75332292442机修车间1500.250.65385769锻造车间2200.300.6566100120NO.4木型车间185.850.350.606587108 类制材场200.280.60679综合楼200.901.0018018小计985.85525543324锅炉房3000.750.80225169281仓库88.120.300.65263140NO.5污水提升站1
13、40.650.809711 类#280.750.80211626小计430281223359电弧炉2*12500.900.87225012832590工频炉2*3OO0.800.9148023532空压机2*2500.850.90425264500小计3600315517773621功率因数 Cos =P30/S 30=5194.4/6857.4=0.76欢迎下载精品学习资源其次章 功率因数补偿和变压器挑选在工厂系统中,绝大多数用电设备都具有电感的特性,这些设备不仅需要从电力系统中吸取有功功率,仍要吸取无功功率,以产生这些设备正常工作所必要的交变磁场,然而在输送有功功率肯定的情形下,无功功率增
14、大,就会降低功率因数,因此功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标;依据该工厂的实际设计要求,工厂功率因数补偿采纳集中补偿为主,对其他电气设备采纳就地补偿;一 功率因数的分析对于新厂,在最初设计时,补偿容量可按下式确定QC =P30( tan tan )tan 补偿前平均功率因数角 Cos对应的正切值tan 补偿后功率因数角tan 对应的正切值P30 设计时求得的平均负荷(KW)由于 Cos= 0.76达不到电业部门对本工厂用电的要求,故要在变压器的低压侧进行无功补偿,这里我取Cos = 0.93 ;要使低压侧功率因数由欢迎下载精品学习资源0.76 提
15、高到 0.93 低压侧需装设的并联电容的容量为Q C =P30( tan tan )=5194.4 tanarccos0.76tanarccos0.93 =2389.2 Kvar补偿后变电所低压侧的视在计负荷为欢迎下载精品学习资源P2S30 =30Q302QC=5598.2 KVA欢迎下载精品学习资源变压器的功耗为.PT 0.015S302 =0.015 5641.5=83.973 Kw QT0.06S302 =0.06 5641.5=335.9 Kvar变电所高压侧的运算负荷为P 302 =P30 + PT=5278 KwQ302 =Q30QC+ QT=2423.3Kvar欢迎下载精品学习资
16、源S302 =2P302 2Q30 2=5807.7 KVA欢迎下载精品学习资源补偿后工厂的功率因数为Cos =P302 /S 302 =0.908二 变压器的挑选2.1 变压器的分类变压器分类方法比较多,按功能分有升压变压器和降压变压器;按相数分有单相和三相两类;按绕组导体的材质分有铜绕组变压器;按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类,其油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却方式等,而干式变压器又有绕注式、开启式、冲七式( SF6)等;按用途分又可分为一般变压器和特种变压器;2.2 2 变压器台数的确定欢迎下载精品学习资源在挑选变压器时,应选用低损耗节能型变压
17、器,如S9 系列或 S10 系列;变压器需安装在楼内时,就应挑选干式变压器;在多尘或有腐蚀性气体严峻影响变压器安全的场所,应挑选密闭型变压器或防腐蚀型变压器;变压器台数的挑选应考虑以下原就:a) 满意用电负荷对牢靠性的要求;在有一、二级负荷的变电所中,宜挑选两台主变压器,当在技术经济上比较合理时,主变压器也可挑选多于两台;三级负荷一般挑选一台主变压器,假如负荷较大时,也可挑选两台主变压器;b) 对负荷变化较大宜采纳经济运行方式的变电所,应挑选两台变压器;c) 在挑选变电所主变压器台数时,应适当考虑负荷的进展,留有扩展增容的余地;2.3 器容量确定i. 单台变压器容量的确定单台变压器的额定容量S
18、n 应能满意全部用电设备的运算负荷Sc, 留有余量,并考虑变压器的经济运行,即:Sn=1.151.4Sc工厂车间变电所中,单台变压器容量不宜超过1000KVA,对装设在二层楼以上的干式变压器,其容量不宜大于630KVA;ii. 装有两台变压器容量的确定任意一台变压器容量 Sn应同时满意以下两个条件:欢迎下载精品学习资源1. 当任意一台变压器单独运行时,应满意总运算负荷的60%70%的要求;Sn=( 0.60.7 ) Sc2. 任一台变压器单独运行时,应能满意全部一、二级负荷Sc + 的需要额定电压/Kv损耗/W阻抗电压 %型号额定容量/KVA联结组别尺寸/mm长宽高SnSc + 35KV主变压
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