某厂降压变电所电气部分设计(共28页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上电力工程基础课程设计说明书某厂降压变电所电气部分设计目录专心-专注-专业1绪论工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。因此,电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。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
2、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。 因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,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,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求:(1)安全 在电能的供
3、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。 此外,在供电工作中,应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系,既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,适应发展。2 相关计算2.1 负荷计算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b)无功计算负荷(单位为kvar)= tanc)视在计算负荷(单位为kvA)=d)计算电流(单位为A) =, 为用电设备的额定电压(单
4、位为KV)2多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)=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,可取0.850.95b)无功计算负荷(单位为kvar)=,是所有设备无功之和;是无功负荷同时系数,可取0.90.97c)视在计算负荷(单位为kvA) =d)计算电流(单位为A) =经过计算,得到各厂房和生活区的负荷计算表,如表2.1所示(额定电压取380V)表2-1 各厂房和生活区的负荷计算表厂 房编 号厂房名称负荷类别设备容量需要系数计算负荷/30/k var/KVA/A1铸造车间动力3000.30.651.1790105.3138.46照明80.81.006.40
5、6.4小计3081.1338.8105.3144.86220.12锻压车间动力3200.20.651.176474.8898.46照明80.71,005.605.6小计3280.9295.274.88104.06158.13金工车间动力3700.30.651.17111129.87170.77照明70.81.005.605.6小计3771.1414.7129.87176.42684工具车间动力3000.350.651.17105122.85189照明90.91.008.108.1小计3091.25386.25122.85197.1299.55电镀车间动力3000.60.750.88180158
6、.4240照明80.71.005.605.6小计3081.3400.4158.4245.6373.26热处理车间动力1300.60.750.887868.64104照明60.91.005.405.4小计1361.520468.64109.4166.27装配车间动力1300.30.701.023939.7855.71照明70.81.005.605.6小计1371.1150.739.7861.3193.28机修车间动力1600.20.651.173237.4449.23照明40.71.002.802.8小计1640.9147.637.4452.0379.19锅炉房动力800.80.750.8864
7、56.3285.33照明20.71.001.401.4小计821.512356.3286.73131.810仓库动力250.40.80.62106.212.5照明10.71.000.700.7小计261.128.66.213.220.111生活区照明3400.80.90.3327289.76302.22459.2总计(380V侧)动力21152761.25820.871492.912268.5照明400计入=0.9=0.850.752485.13697.742.2无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置:主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装
8、灵活、扩容方便等优点,因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.91。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.91,暂取0.93来计算380V侧所需无功功率补偿容量:=(tan - tan)=766.62tan(arccos0.75) - tan(arccos0.93) = 373.10 kvar参照图2-1,选PGJ1型低压自动补偿评屏,参考工厂供电设计指导(下用工表示)表2-11,应并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方
9、案1(主屏)1台与方案3(辅屏)4台相结合,总共容量为84kvar5=420kvar。补偿前后,变压器低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷=(697.7-420)kvar=277.7 kvar,视在功率=815.37 kVA,计算电流=1238.82 A,功率因数提高为cos=0.940。在无功补偿前,该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要;而采取无功补偿后,主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少,使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷
10、计算如表3所示。图2-1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表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0.75766.62697.71036.571574.96380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.94766.62277.7815.371238.86主变压器功率损耗0.015 S30=15.550.06 S30=6210KV侧负荷计算0.925782.17339.89852.8349.243 变电所位置与型式的选择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
11、厂平面图的下边和左侧,分别作一直角坐标的轴和轴,然后测出各车间(建筑)和宿舍区负荷点的坐标位置,如图3-1所示,、分别代表厂房1、2、3.10号的功率,设定(1.3,5.3)、(1.3,3.6)、(3.5,5.2)、(3.5,3.6)、(4.2,1.7)、(6.7,6.4)、(6.7,4.7)、(6.7,3.1)、(6.7,1.5)、(9.5,4.7),并设(1.2,1.2)为生活区的中心负荷,如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+=。因此仿照力学中计算中心的力矩方程,可得负荷中心的坐标: (3-1) (3-2)把各车间的坐标代入(3-1)、(3-2),得到=3.6,=3.
12、60 。由计算结果可知,工厂的负荷中心在6号厂房(工具车间)的西北角。考虑到周围环境及进出线方便,决定在6号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所,器型式为附设式。 图3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心4 变电所主变压器及主接线方案的选择4.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案:a)装设一台变压器 型号为S9型,而容量根据式SNT不小于S30,SNT为主变压器容量,S30为总的计算负荷。选SNT=1000 KVA S30=852.83KVA,参考电力工程基础(下面用电表示)附录表A-1,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至
13、于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器 型号为S9型,而每台变压器容量根据式(4-1)、(4-2)选择,即852.83 KVA=(511.70596.98)KVA(4-1) 且二级负荷:=(170.96+50.56) KVA=369.71KVA(4-2)因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器(参考电附录表A-1)。工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。4.2 变电所主接线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案,如图4-1所示:图4-1 一台变压器和两台变
14、压器接线图4.3 主接线方案的技术经济比较 表4-1 主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变,电压损耗较大由于两台主变并列,电压损耗较小灵活方便性只有一台主变,灵活性稍差由于有两台主变,灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查工表2-8得S9-1000/10的单价为15.1万元,而变压器综合投资约为其单价的2倍,因此综合投资约为2*15.1=30.2万元查工表2-8得S9-630/10的单价为10.5万元,因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万
15、元,比一台主变方案多投资11.8万元高压开关柜(含计量柜)的综合投资额查工表4-10得GG-1A(F)型柜可按每台4万元计,其综合投资可按设备的1.5倍计,因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24万元本方案采用6台GG-1A(F)柜,其综合投资约为6*1.5*4=36万元,比一台主变方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2万元*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。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=(1.51+1.44+3.25)=6.2万元
16、主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元;高压开关柜的折旧费=36万元*0.06=2.16万元;变配电的维修管理费=(42+36)万元*0.06=4.68万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=(2.1+2.16+4.68)=8.94万元,比一台主变方案多投资2.74万元供电贴费主变容量每KVA为800元,供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元供电贴费=2*630KVA*0.08万元=100.8万元,比一台主变多交20.8万元从上表可以看出,按技术指标,装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案,但按经济指标,则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变
17、的主接线方案,因此决定采用装设一台主变的主接线方案。5 短路电流的计算K-2K-15.1 绘制计算电路5.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA,基准电压Ud=Uc=1.05,为短路计算电压,即高压侧Ud1=10.5kV,低压侧Ud2=0.4kV,则 (5-1) (5-2)5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值1电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=400MVA,故: =100MVA/400MVA=0.25 (5-3)2架空线路查工表8-35得LJ-120的线路电抗,而线路长7km故: (5-4)3电力变压器查工表2-8 得 阻抗电压Uz=4.5%,故K-2K-11/0.25 2
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