热源厂电气部分设计.doc
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1、目录前言 11 技术交底 22 电缆的选择与铺设 42.1 负荷计算 42.1.1 需求系数法确定计算负荷 42.2 路的无功功率补偿 72.2.1线路平均功率因数的计算 82.2.2率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 82.2.3 并联电容器补偿 102.3 导线和电缆 112.3.1 按环境条件选择导线材质 122.3.2 电缆的种类 132.3.3 导电线芯 142.3.4 电缆截面选择的导则 142.3.5 电线和电缆的载流量 152.2.6 影响载流量的因素 162.4 桥架选择 172.4.1 桥架的选择及配置要求 172.4.2 托盘、梯架的选择 182.4.3 荷载的
2、选择 182.4.4 电缆支、吊架的配置要求 192.4.5 电缆桥架尺寸选择 223 低压控制电路及电路中的常用电器 243.1 低压控制电路 243.1.1 什么是低压电器? 243.1.2 低压电器的种类及其作用 243.2 熔断器 253.2.1 什么是熔断器? 253.2.2 熔断器与断路器的区别 25 3.2.3 熔断器作用 26 3.4 接触器 263.3.1 什么是接触器? 263.3.2 接触器的分类 263.3.3 交流接触器与直流接触器的区别是什么? 273.3.4交流接触器的规格特点如何? 273.3.4 接触器选型有哪些注意事项? 283.4 断路器的选择 283.4
3、.1 断路器的作用 283.4.2 高压断路器 293.4.3 常用断路器的特点 293.5继电器 293.5.1 继电器的定义 303.6开关的选择 313.6.1 单极开关 313.6.2 铁壳开关规格特点如何? 323.6.3 什么是按钮开关? 323.6.4 什么是刀开关? 324 避雷保护及保护接地 334.1 防雷设计的基本原则、雷击规律 334.1.1 雷电电磁脉冲 334.1.2 外部防雷装置与内部防雷装置 334.1.3 合理布线 344.2 避雷针高度计算 345 电气照明设计 365.1 照明器的组成及分类 365.2 照明器的选择和布置 365.3 照度标准及计算 39
4、5.4 照明线路的敷设 435.5.1 负荷计算 455.5.2 照明线路的计算电流 475.6 照明设计 475.6.1 设计说明 475.6.2 设计计算书 485.6.3 负荷计算 485.6.4 电流计算 495.6.5 导线截面和穿线管径选择 496 电气控制电路的选择 506.1 电气控制线路的绘制原则、图形及文字符号 506.1.1 常用电气元件图形符号和文字符号 506.1.2 电气原理图的线条 506.1.3 器件符号 516.1.4 标注文字 516.2 组成电气控制线路的基本规律 516.2.1 时间继电器自动控制补偿器降压启动线路 516.2.2 QX313型Y自动启动
5、器 527 技术经济分析 548结论 57致 谢 58参考文献 59附录A 60附录B 65附录C 69附录D 70附录E 71附录F 73附录G 74前言 作为城市基础建设之一的城市供热,担负着附近企事业单位和居民采暖供热任务,是城市发展水平的重要标志,也是影响环境质量的重要因素。这套系统具有自动化程度高,连续工作时间长、稳定性好、安全性高等特点。因此,热源厂的电气设计对提高能源的利用效率、,提供高热源质量具有重要意义。文章阐述了电气设计的总体思路,功率的计算,并且对热源厂线路的设计,架设方式的选择,控制电路的设计,照明等方面进行了比较详细的论述。 1.北热源厂概况 市北热源厂是阜新市热力公
6、司下设的单位之一,是阜新市政府建设的具有代表性形象工程。装配414MW热水锅炉(DZL14-1.0/115/70-AII)实际供热面积140万平方米; 北热源厂配备了除尘、脱硫设施。为了保持炉压,防止空气入侵,链条尾部排渣沟采用了水密封装置。另外定期检查炉渣含碳量,使燃烧完全,减少固体燃料不完全燃烧带走的热损失。风机、水泵采用变频调速技术;为节约电力安装了2组变压器,使无功损耗降到最低。 锅炉房其电气设计包括变配电设计、热工仪表检测与调节、电动机拖动与控制、照明、防雷接地等诸多方面。由于用电负荷大,运行时间长(整个采暖期长期运行)、运行工况经常变化(锅炉燃烧系统的风量和循环水系统的水流是要求随
7、热负荷的变化而改变),因此要采用计算机集中监控、交流变频、电动机软起动等新技术。又由于锅炉房属于高温、高湿、多尘环境,电气绝缘容易老化,发生漏电、接地等电气故障的概率高,所以在选择电气设备及安装方式时要充分考虑环境因素的影响,比如照明灯具采用防水防尘灯等.锅炉房内要做好总等电位连结等。 1 技术交底此设计是以委托单位的要求为依据而设计的。提供的前期资料及要求如下:1) 用电负荷表1.1 设备一览表Tab1.1 equipment table-设备序号 设备名称 设备容量(kw)-1M 1#循环水泵 2602M 2#循环水泵 2603M 3#循环水泵 2604M 4#循环水泵 2605M 1#补
8、水泵 116M 2#补水泵 117M 1#清水加压泵 158M 2#清水加压泵 159M 1#炉引风机 7510M 1#炉鼓风机 5511M 2#炉引风机 7512M 2#炉鼓风机 5513M 3#炉引风机 7514M 3#炉鼓风机 5515M 4#炉引风机 7516M 4#炉鼓风机 5517M 1#皮带机 5.518M 2#皮带机 5.519M 给煤机 2.220M 1#除渣机 7.521M 2#除渣机 7.522M 1#炉排机 1.523M 2#炉排机 1.5 24M 3#炉排机 1.525M 4#炉排机 1.5-2)性能要求上煤系统采用连锁启动,水平皮带机启动,然后斜坡皮带机启动,最后是
9、给煤机启动,并保持一定的延时. 除渣机系统也要采用连锁启动,及17M先启动,然后18M再启动,同时保持一定的延时.控制按钮要求就地控制.3)厂房土建图及工艺布置图应由建筑电气安装图集选取。4)进户线电源位置及进户方式应按工业企业照明设计标准(TJ3479)规定的要求进行,工程施工验收标准按电气装置安装工程施工及验收规范(GBJ23282)执行。5)变电所部分已委托阜新热力研究院设计,本设计只考虑低压部分。2 电缆的选择与铺设2.1 负荷计算2.1.1 需求系数法确定计算负荷 按自配线路上之用电设备组的多台设备上不可能都同时运转,即使都运行的设备又不可能都是满负荷,因此对工业用电设备组的负荷计算
10、,可采用需用系数法计算。如表2.1表2.1 用电设备组的需要系数及功率因数值2Tab. 2.1 Demand coefficient and the value of power submultiple of electric-equipments小批和单独生产的冷加工机床电动机0.160.250.51.73大批和流水作业生产的热加工机床电动机0.30.450.661.17大批和流水作业生产的热加工机床电动机0.30.450.661.17用电设备组名称需用系数Kx最大容量设备台数n通风机、水泵、空压机及电动发电机组电动机0.750.8550.80.75锅炉房和机修、机加、装配等类车间的吊车()
11、0.10.1530.51.73电弧熔炉0.9-0.870.57自动弧焊变压器0.5-0.42.29生产厂房及办公室、实验室照明0.81-10变电所、仓库照明0.50.1-10宿舍(生活区)照明0.60.8-10室外照明1-10事故照明1-10 按需用系数法确定三相用电设备的有功计算负荷Pc时,就是将三相用电设备的设备容量乘以一个需用系数,即: (2-1)式中 Pc设备总容量(不计备用容量),kW;Kd需用系数,它与用电设备的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因数有关。必须注意:当设备台数较多时,需要系数值一般比较底;如果设备台数较少时,则需要用系数值就应适当的取大如果只是一两台设备,则需
12、要系数取,即有功计算负荷可认为等于设备容量相应的,在设备台数较少时,功率因数也应该响应的取大利用公式(3-1)确定了三相用电设备组有功计算负荷Pc以后,必要时可按下式确定无功计算负荷Qc: (2-2)可按下式确定计算负荷Sc:或 (2-3)可按下式确定计算电流Ic: 或 (2-4)式中 Ue三相用电设备的额定电压(kV);cos和tg用电设备组的平均功率因数及对应的正切值。具体计算过程如下:此处4台循环水泵有一台备用,补水泵4台有一台备用,查表 Kd取0.750.85 cos=0.8 tg=0.75以下设备需用系数均取1即有功功率负荷可以认为等于设备容量。1#、2#、3#、4# 循环水泵Pe=
13、Pc =260kW =97%此处cos=0.92是经过补偿后的功率因数具体见3.2无功功率的补偿。1#、2#、3#、4#补水泵Pe=Pc =7.5kW =98%1、2清水加压泵 =97% 1、2、3、4炉引风机 =97% 1、2、3、4炉鼓风机 =97% 水平皮带机、斜坡皮带机 =95% 给煤机 =98% 1、2除渣机 =98% 1、2、3、4炉排机 =98% 2.1.2 尖峰电流的计算尖峰电流是持续12S的短时最大负荷电流,计算电压波动,选择熔断器、自动开关,整定继续电保护装置及检验电动机自起动条件等。单台用电设备的尖峰电流按下式计算:式中 用电设备的额定电流(A) 用电设备的起动电流倍数;
14、鼠笼式电动机为67,线绕式电动机为23,直流电动机为1.7,电焊变压器为3或稍大。具体计算过程如下:由于系统采用的是鼠笼式电动机,故取71、2、3、4循环水泵 1、2补水泵 1、2清水加压泵 1、2、3、4炉引风机 1、2、3、4炉鼓风机 水平皮带机、斜坡皮带机 给煤机 1、2除渣机 1、2、3、4炉排机 2.2路的无功功率补偿用户中绝大多数用电设备,如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等,它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场,其功率因数均小于1。而功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。2.2.1线路平均功率因数的计算平均功率因数是指在某一时间内平均功率因数,也称
15、加权平均功率因数。1)由消耗的电能计算 (36)式中,为某一时间内消耗的有功电能(kwh,由有功电度表读数求出);为某一时间内消耗的无功电能(kvarh,由无功电度表读数求出)。若用户在电费计量点装设感性和容性的无功电度表来分别计量感性无功电能和容性无功电能,按以下公式计算: (37)2)由计算负荷计算 (38)式中,为有功负荷系数(一般为0.70.75);为无功负荷系数(一般为0.760.82)。供电部门根据月平均功率因数调整用户的电费电价1。具体计算结果如下:取=0.75 =0.82则 2.2.2率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法1)功率因数对供配电系统的影响所有具有电感特性的用
16、电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率,从而降低功率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。正是由于功率因数在供配电系统中影响很大,所以要求电力用户功率因数达到一定的值,低于某一定值时就必须进行补偿。国家标准GB/T34851998评价企业合理用电技术导则中规定:“在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.9,凡功率因数未达到上述规定的,应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备”。为鼓励提高功率因数,供电部门规定,凡功率因数低于规定值时,将予以罚款,相反,功率因数高于规定值时,将得到奖励,即采用“高奖低罚”的原则。2)提高功率因数的方法功率因
17、数不满足要求时,首先应提高自然功率因数,然后再进行人工补偿。 提高自然功率因数功率因数不满足要求时,首先应提高自然功率因数,自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数,就是不添置任何补偿设备,采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量,使供配电系统总功率因数提高。 人工补偿功率因数用户的功率因数仅靠提高自然功率因数一般是不能满足要求的,因此,必须进行人工补偿。a 并联电容器人工补偿即采用并联电力电容器的方法来补偿无功功率,从而提高功率因数。因此具有下列优点,所以这是目前用户、企业内广泛采用的一种补偿装置。有功损耗小,约0.25%0.5%,而同步调相机约为1.5%3%;无
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