某工厂10kv车间变电所电气部分设计(共24页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上某工厂10kV车间变电所电气部分设计摘 要本设计的题目为“某工厂10kV车间变电所电气部分设计”。设计的主要内容包括:10/0.4kV变电所主变压器选择;变电所电气主接线设计;短路电流计算;负荷计算;无功功率补偿;电气设备选择(母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器);配电装置设计;继电保护规划设计;防雷保护设计等。其中还对变电所的主接线通过CAD制图直观的展现出来。本次设计的内容紧密结合实际,通过查找大量相关资料,设计出符合当前要求的变电所。本变电所对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法;为减少无功损耗,提高电能的利用率,本设计进行了无
2、功功率补偿设计,使功率因数从0.74提高到0.96;短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算;而电气设备选择采用了按额定电流选择,按短路电流计算的结果进行校验的方法;继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算;配电装置采用成套配电装置;本变电所采用避雷针防直击雷保护。关键词: 短路电流计算,继电保护,接地装置,变压器 专心-专注-专业目录 前言 变电所是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。无论国内国外,还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。变电站综合自动
3、化也采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术。本课题设计了一个某工厂的供电系统,在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下,首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求,进行了负荷计算,通过功率因数的计算,进行无功补偿设计(包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验),确定了工厂的供电方案,通过技术经济比较,确定了供电系统的主接线形式,选择了主变压器的台数和容量。其次,本文设计了厂区供电和配电网络,进行了车间变电所以及车间配电系统和车间电气照明设计,按照经济电流密度法,选择了合适的导线和电缆,通过合理设置短路点,进行正确的短路电流计算,进行了主要电气设备的选型和
4、校验。最后,本文还进行了主变电压器和主要电力线路的继电保护设计。通过上述设计,基本确定了某机加工厂内部的供配电系统,并且在本设计中,尽可能选择低损耗电气设备,以节约电能,体现了节能环保的设计思想。 表0-1 工厂供电设计依据的主要设计规范序号规范代号规范名称1GB50052-95供配电系统设计2GB50053-9410kV及以下变电所设计3GB50054-95低压配电设计4GB50055-93通用用电设备配电设计5GB50057-94建筑物防雷设计6GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计7GB50059-9235110kV变电所设计8GB50060-923110kV高压配电装置9G
5、B50061-9766kV及以下架空电力线路设计10GB50062-92电力装置的继电保护和自动装置设计11GBJ63-90电力装置的电测量仪表装置设计12GB50064-XX电力装置过电压保护13GB50065-XX电力装置的接地设计14GB-94电力工程电缆设计15GB-95并联电容器装置设计16GB50034-92工业企业照明设计标准17JBJ6-96机械工厂电力设计18JGJ/T16-92民用建筑电气设计第1章 任务说明1.1 设计要求本设计的要求是根据本地某工厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的发展,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
6、和型式,确定变电所主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,确定防雷和接地设备。1.2 负荷情况本厂多数车间为三班制,最大负荷利用小时,除1#、2#、3#车间部分设备属二级负荷外,其它均属三级负荷。低压动力设备均为三相,额定电压为380V。电气照明设备为单相,额定电压为220V。本厂的负荷统计参见下表1-1。供电部门对功率因数的要求值:10kV供电时,。变电所位置已选定,每个车间距离变电所的距离为:1#车间:110m; 2#车间:80m;3#车间:100m; 4#车间:90m。 表1-1 车间负荷情况车间设备类别各机械组代号设
7、备容量Pe/kVA需要系数1#动力No.11800.70.95No.2750.650.94No.3154.70.430.92No.435.20.20.5No.548.60.20.52#动力No.61820.40.9No.71560.680.88 续表1-1 车间负荷情况No.81870.490.78照明No.9120.360.883#动力No.101590.30.45No.111350.30.45照明No.1280.360.884#动力No.131800.30.5No.141470.30.56No.15100.360.88 第2章 机加工车间的负荷计算2.1 负荷计算我国目前普遍采用的确定设备
8、计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种,而前者应用最为普遍。需要系数法:用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算计算负荷。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时,通常都采用需要系数法计算;二次项系数法:将符合分为基本负荷和附加负荷,后者考虑一定数量大容量设备影响。当用电设备台数少而容量相差悬殊,用二项式法计算1-3。本设计结合实际情况,采用需要系数法确定。主要计算公式有:有功计算负载:无功计算负载:视在计算负载:计算电流:各用电车间负荷计算结果如表2-1所示表2-1 车间负荷计算表编号名称类别各机械组代号设 备容量Pe/kW需要系数KdcosTan计算负荷P30/kWQ30/k
9、varS30/kVAI30/A1机加工动力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.435.20.20.51.737.012.214.021.3续表2-1 车间负荷计算表车间No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小计-493.5-258116.6290.3441.12铸造车间动力No.61820.40.90.4872.834.980.9122.9No.71560.680.880.541065
10、7.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.544.32.34.97.5小计-537274.7167.8321.9489.13铆焊车间动力No.101590.30.452.047.795.4106161.1No.111350.30.452.040.58190136.7照明No.1280.360.880.542.91.63.35.0小计-302-91.1178199.3302.84电修车间动力No.131800.30.51.735493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165
11、.278.8119.7照明No.15100.360.880.543.61.94.16.2小计-337-101.7160.5190.9290总计(380V侧)全部线路1669.5-725.5622.91004.31525.8取,653591.8881.31339由前面统计结果,取,计算总有功计算负荷,总无功计算负荷,总的视在计算负载,总的计算电流:最大负荷时的功率因数:计算的结果同样填入上表。2.2 无功功率补偿在供电营业规则中规定:“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定:100kVA以及以上电压供电的用户功率因数为0.90以上,其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转
12、售电企业,功率因数为0.85以上”,基于此,我们取cos应大于0.9。而由上面计算可知,低于0.9,因此必须进行无功补偿1-3。考虑到变压器本身的无功功率损耗QT远大于其有功功率耗损PT,一般,因此,在变压器低压侧进行无功补偿时,低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90,这里取。要使低压侧功率因数由0.74提高到0.92,低压侧需装设的并联电容容量为:= =313.4 kvar,取QC = 450 kvar参考附图2可知,选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容可选用BWF6.3-50-1型。因此,其电容器的个数为:。由于电容器是单相的,所以应为3的倍数,经计算,取9个正好。无功补偿后,变电所低压侧
13、的计算负荷为:变压器的功率损耗为是变电所高压侧的计算负荷为无功率补偿后,工厂的功率因数为即工厂的功率因数因此,符合本设计的要求。无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2-2所示。 表2-2 无功补偿后工厂的计算负荷项 目cos计 算 负 荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.74653591.8881.31339380V侧无功补偿容量-450-380V侧补偿后负荷0.98653141.8668.21015.2主变压器功率消耗-1040-10kV侧负荷总计0.96663181.8687.539.7第3章 工厂变电所的设备选择及主接线设计3.1变
14、电所主接线方案的选择母线制是指电源进线与各馈出线之间的连接方式。常用的母线制主要有三种:单母线制,单母线分段制和双母线分段制。方案:高、低压侧均采用单母线分段。优点:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同母线段引出两个回路,用两个电路供电;当一段母线故障时,分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 ,供电可靠性相当高,可供一、二级负荷。缺点:当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电;当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越;扩建时需向两个方向均衡扩建。方案:单母线分段带旁路。优点:具有单母线分段全部优点,在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点:常用于
15、大型电厂和变电中枢,投资高。方案: 高压采用单母线、低压单母线分段。优点:任一主变压器检修或发生故障时,通过切换操作,即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点:在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时,整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求,但第三种最经济,因此优先考虑。但可靠性较低,但如果高低压侧有与其他的变电所相连的联络线时,则供电可高性将得到大大的提高。因此最终方案是高压侧采用单母线,低压侧单母线分段,同时旁路加上与其他的变电所相连的联络线。主接线电路图如图3-2所示。图3-2 某车间变电所主接线电路图 第4章 工厂供、配电系统短路电流计算4.1 短路电流计算短路电流计算的方法,
16、常用的有欧姆法和标幺值法两种。该设计采用标幺值法计算短路电流。在标幺值法中,参与运算的物体量均用其相对值。因此标幺值的概念是:所谓的基准值是衡量某个物理量的标准或尺度。4.2 绘制计算电路图短路点k-1,k-2取变压器两侧。因此短路计算电路图如图4-1所示。图4-1 短路计算电路4.3 确定基准值设,低压侧,则基准电流: 4.4 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1. 电源的电抗标幺值由任务资料断路器容量为,因此2. 架空线路的电抗标幺值架空线路初选LJ-120,验证在第6章进行。假设架空线路线间几何均距为1500mm,则由附录表14可查得,而线路长5km,故架空线路的的电抗标幺值为3. 电
17、力变压器的电抗标幺值根据第3章3.1节中对变压器台数和容量的选择结果,本设计中选择2台型号为S9-500/10 的变压器,查附表1可得,其短路电压百分数,因此绘短路等效电路图如图4-2所示,图上标出各元件的序号和电抗标幺值,并标明了短路计算点。图4-2 短路等效电路图4.5 k-1故障点的短路电流计算1. 总电抗标幺值2. 三相短路电流周期分量有效值3. 其他短路电流4. 三相短路容量4.6 k-2故障点的短路电流计算1. 总电抗标幺值2. 三相短路电流周期分量有效值3. 其他短路电流4. 三相短路容量计算结果综合如表4-2所示1-7。表4-2 短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路
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