某塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计(共42页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 第1章 绪论工厂供电,即指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。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。 在企业工厂里,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,
2、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。可见,做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产,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,并确实做好节能环保工作,就必须达到以下基本要求:1安全: 在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。 2可靠:
3、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,适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转,就必须要有一套完整的保护,监视和测量装置。目前多以采用自动装置,将计算机应用到工厂配电控制系统中去。第2章 负荷计算和无功补偿2.1负荷分析根据负荷允许停电程度的不同,可以将负荷分为三个等级,即一级负荷、二级负荷、三级负荷。等级不同,对电力系统供电可靠性与稳定性的要求也
4、不同。如果停电,一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造成经济上的巨大损失,如重要的大型的设备损坏,重要产品或用重要原料生产的产品大量报废,还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失,如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产;还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知,供电的稳定性直接影响经济的发展,负荷等级不同,对供电的要求也不相同:对于一级负荷,必须有二个独立电源供电,且任何一个电源失去后,能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个独立电源点供电。对于二级负荷,一般要有两个独
5、立电源供电,且任何一个电源失去后,能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷,一般只需一个电源供电。该厂最大负荷利用小时为5000h,日最大负荷持续时间为24h。该厂所有负荷均是三级负荷。该厂电源可由临近的一座66/10KV变电站取得。为能确保对各车间可靠的供电,保证该厂各项工作的顺利进行,不得因中断供电或电能质量的问题给企业正常生产造成影响,需进行负荷计算。2.2计算负荷的意义工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量,但是这种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷称为计算负荷,从而根据计算负荷按照允许发热条件选择供电系统的导线截面,确定变压器容量,制订提高功率因数的措
6、施,选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等,是一件复杂的事。电力装备设计部门对机械设备进行电气配套设计时,总有一定的裕度,即使电动机功率完全符合机械计算的配套要求,在工厂中使用的情况不同,也会影响到电力负荷的大小,如不同的生产阶段,不同的材料,不同的熟练程度,不同的时期,电气负荷都是有差别的,它的变化与很多的随机因素有关。但是这种电气计算负荷还必须认真地确定,因为它的准确程度直接影响整个工厂供电设计的质量。如计算过高,将增加供电设备的容量,浪费有色金属,增加投资。计算过低则可能使供电元件过热,加速其绝缘损坏,增大电能损耗,影响供电系统的正常运行。还会给工程扩建带来很大的困难。更有甚者,由于
7、工厂企业是国家电力的主要用户,以不合理的工厂计算负荷为基础的国家电力系统的建设,将给国民经济带来很大的浪费和危害。例如:由于计算结果的偏大,我国不少工厂企业投产后的三五年内,在已经达到其正常产量的条件下,变压器的负荷率仍不足50,这就意味着变压器安装容量被积压了5060以外,还使有色金属消耗量增加75100,浪费了大量开关设备和电缆、导线,积压了物资和资金,而且使电力系统的建设和运行质量受到影响,给国民经济带来很大损失。所以,进行负荷计算是为了最大限度的节约资源。2.3 负荷计算 2.3.1负荷计算的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几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公
8、式有:1.单组计算公式有功功率:无功功率: 视在功率: 计算电流: 。式中:-用电设备组的总设备容量(不包括备用容量)-用电设备组的需用系数-对应与用电设备组功率因数的正切值-用电设备组的额定电压(单位为KV)2.多组计算公式有功功率:无功功率:视在功率: 式中: -所有设备组有功功率计算负荷P30之和-所有设备组无功功率计算负荷Q30之和=0.85-0.95-有功、无功负荷同时系数2.3.2 各车间负荷情况表2-1 工厂各车间380V负荷序号车间名称设备容量iKdcos计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量kVAP30Q30S30kwkwkvarKva1薄膜车间14000.60.684011
9、201400N0-111600原料库300.250.57.51315生活间100.818010成品库(一)250.30.57.51315成品库(二)240.30.57.212.514.4包装材料库200.30.5610.312小计(K=0.95)0.68321110.3613882单丝车间13850.60.65831971.61279N0-211250水泵房200.650.8139.7516.25小计(K=0.95)0.65802932.2812303注塑车间1890.40.675.6100.894.5N0-32315管材车间8800.350.6308410.67513.3小计(K=0.95)
10、0.63364485.9607.34备料车间 1380.60.582.8143.4286.8N0-41500生活间100.81808浴室50.81404锻工车间300.30.65910.513.85原料车间150.8112012仓库150.30.54.57.799机修模具车间1000.250.652529.238.46热处理车间1500.60.79091.8128.6铆焊车间1800.30.560103.2120小计(K=0.87)0.63257335.72436.35锅炉房2000.70.75140123.47200N0-52200实验室1250.250.531.354.162.5辅助材料库
11、1100.20.52238.144油泵房150.650.69.751316.25加油站120.650.57.813.515.6办公楼、食堂、招待所500.60.6304050小计(K=0.9)0.62217253.95333.9各变电所负荷计算 NO.1 832.39 kW1110.36 kvar1387.7 kVANO.2 801.8 kW923.28 kvar1223 kVANO.3 364.33 kW 485.9 kvar607 kVANO.4 257 kW335.7 kvar423 kVANO.5 216.7 kW253.9 kvar333.8 kVA工厂总负荷3974.5 kVA2.
12、4无功功率补偿由于本设计中上级要求0.9,而由上面计算可知均小于0.9,因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器分别进行高压补偿。并联电容器装置设计技术规程第1.0.3条规定:“电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计,调相调压计算及技术经济比较确定,对35110KV变电站中的电容器的总容量,按无功功率就地平衡的原则,可按主变压器的10%30%考虑。”一般主变压器的容量的15%,分在610KV两段母线上安装,110KV变电站可按照主变容量的10%选择。 可选用BWF10.5-50-1W型的电容器,其额定电容为1.44F。 各变电所需的无功补偿量(为各车间总功率因数) NO.1 7
13、07 kvar 取:750 kvar NO.2 553 kvar 取:600 kvarNO.3 274 kvar 取:300 kvarNO.4 203 kvar 取:250 kvarNO.5 170 kvar 取:200 kvar其中电容器个数n为:15 12 65 4因为每组补偿电容器为三个,所以所选个数为三的倍数。车间4、5所选补偿电容器个数为6、3个,即补偿容量均为300kvar、150kvar。无功补偿后,变电所低压侧的计算负荷为: NO.1 907 kVANO.2 868 kVANO.3 409 kVANO.4 281 kVANO.5 241 kVA变压器的功率损耗:主要公式:式中:
14、-空载电流-阻抗电压-额定容量-实际容量-空载损耗-短路损耗T1=86.9 kvar =17 kWT2=84 kvar =15.8 kWT3=16.7 kvar =3.9 kWT4=25.7kvar=7.1 kWT5=1.04 kvar =3.4 kW变电所高压侧计算负荷为:T1849.39 kW 447 kvar959 kVAT2817.6 kW 416 kvar 916 kVAT3368 kW 201.7 kvar 419 kVAT4264 kW 61.7 kvar 271 kVAT5220.12 kW 104 kvar243 kVA无功率补偿后,工厂各变电所的功率因数为: NO.1 0.
15、89NO.2 0.89NO.3 0.88NO.4 0.97NO.5 0.91经补偿后所有车间功率因数均在0.9左右,因此符合本设计的要求。并且由此可知,采用无功功率补偿来提高功率因数,能使工厂取得可观的经济效果。第3章 变电所位置和型式的选择3.1变电所站址选择原则变电站设计规范变电站站址的选择,根据下列要求综合考虑确定:1. 接近负荷中心。2. 进出线方便。3. 便于设备运输。4. 根据需要适当考虑发展。5. 尽量设在污染源的上风。6. 尽量避开多尘、震动、高温、潮湿有爆炸、火灾等场所。7. 不应设在厕所、浴室或生产过程中地面经常潮湿和容易积水场所的正下面。3.2变电所的形式的选择1. 配电
16、所:一般为独立式建筑物,也可以附于负荷较大的厂房,有时还带有变电所。2. 车间内附式变电所:设于车间与车间共用外墙,能保持车间外观整齐,但占车间面积。3. 车间外附式变电所:附设在车间外,不占车间面积但占厂区面积。4. 车间外附式露天变电所:与车间外附式相似,但变压器装于室外,结构简单但使用维护条件较差。5. 车间内变电所:设于车间内部,不与车间外墙相连,适用于负荷大的多跨厂房,能深入负荷中心,但对防火要求较严。6. 独立式变电所:它是独立式建筑物,一般用于供给分配的负荷及有爆炸和火灾危险场所。7. 独立式露天变电所:变压器和配电装置均装在室外,结构简单。8. 杆上变电所:变压器设于室外杆塔上
17、,用于小容量分散负荷,如工人村等。根据本厂情况变电所形式选用配电所:即独立式露天变电所。第4章 变电所主变压器选择4.1变压器台数和容量的选择1. 主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期几年发展,对城郊变电所,主变容量应与城市规划相结合。2. 根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量,对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时,其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一、二级负荷;对一般性变电站,当一台主变停运时,其余主变压器应能保证全部负荷的60正常运行。3. 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化,
18、标准化。4. 具有三种电压等级的变电站中,如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到主变压器容量的15%时,主变电压器宜采用三绕组变压器。(1)装一台变压器,主变压器容量应不小于总计算负荷即(2)装设两台变压器,每台变压器容量SNT不应小于总的计算负荷的60%,最好为总计算的70%左右。4.2变压器类型的选择变压器联结组别的选择原则:1. 三相负荷基本平衡,其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流25%,且供电系统中谐波干扰不甚严重时,三相配电变压器的联结组可选型。2. 当由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流25%时,或供电系统中存在较大的“谐波源”,高次谐波电流比较突出时,三
19、相配电变压器的联结组亦选根据以上选择原则并查电气设备及运行维护 附录-10表可知应当采用的联结组别。变压器型号及参数见表4-1表4-1 变压器型号选择型号额定容量(kVA)空载损耗(W)短路损耗(W)空载电流(%)阻抗电压(%)绕组链接组N0.1SZ-1600/1016002650165001.35.5均为Y,yn0接线N0.2SZ-1250/1012502200138001.45.5N0.3SZ-400/1040092058002.14N0.4SZ-500/10500108069002.14N0.5SZ-200/1020054034002.44根据变压器选择原则校验: N0.3 364 kv
20、a 取400 kvaN0.5 200 kva 取200 kva第5章 电气主接线的选择5.1设计要求变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定,并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。主接线设计的基本要求为: 1. 供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求;当系统发生故障时,要求停电范围小,恢复供电快。 2. 适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化;改变运行方式时操作方便,便于变电所的扩建。 3. 经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下,要尽量节省建设投资和运
21、行费用,减少用地面积。 4. 简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势,简化主接线为这一技术全面实施,创造更为有利的条件。 5. 设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标准化,有利于系统运行和设备检修。5.2主接线设计随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用,变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有:单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。从形式上看,主接线的发展过程是由简单到复杂,再由复杂到简单的过程。在70年代,由于当时受电气设备制造
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