2022年电气自动化供配电课程设计免积分版 .pdf
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1、前言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
2、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 37 页 - - - - - - - - - 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
3、,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。目录名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 37 页 - - - - - - - - - 第一章设计原始资料及任务书1 第二章全厂负荷统计及主变压器的选择3 第三
4、章全厂供电系统草图8 第四章 计算短路电流9 第五章35KV ,6KV 供电线路的选择 16 第六章选择电气设备25 附录参考文献第一章设计原始资料及任务书名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 37 页 - - - - - - - - - 该厂为大型国有企业。下属企九个车间,两个车站,各车间站用设备安装容量见表1.1,其中水压机钢车间,煤气氧气站为一级负荷,其他为二三级负荷。供电电源取自12K M处一 110/35K V变电所 35K V两段母线,母线最大运行方
5、式 , 最小运 行方 式 短 路容量 分别 为m inKS=215MVA, 和m inKS=150M VA,35K V架 空 线 进 线 继 电 保 护 动 作 时 间 为1.5s.5KV电气设备及主变压器采用户外布置,6K V为成套高压开关柜,户内布置,长变电所35K V采用内桥接线, 6kv 采用单母线分段接线,一级负荷分别从6K V两端目线配出两条回线路,其余为单回路供电。该地区年最高气温38 度。设计任务 :1. 全厂负荷统计,选择主变压器2. 拟制全厂供电系统草图3. 计算短路电流4. 选择 35KV ,6KV供电线路5. 选择电气设备6. 3 号图纸绘制供电系统图表 1.1 站用电
6、容量安装表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 37 页 - - - - - - - - - 负荷名称安装容量(KW )dKcostg供电距离(KM )1 金工车间1143 0.79 0.82 0.70 0.82 铸钢车间5775 0.71 0.81 0.72 0.63 铸铁车间482 0.83 0.83 0.67 0.424 水压机车间1886 0.70 0.85 0.62 0.755 冷作车间585 0.65 0.79 0.78 0.936 附件车间164
7、0.55 0.80 0.75 0.87 热处理车间476 0.63 0.75 0.88 0.988 铸件清理车间475 0.59 0.82 0.70 0.529 机修车间154 0.52 0.77 0.83 1.1510 煤气站1288 0.80 0.84 0.65 1.2211 氧气站1083 0.84 0.86 0.59 0.95第二章全厂负荷统计及主变压器的选择一全厂负荷统计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 37 页 - - - - - - - - -
8、 负荷计算是指导体通过一个等效负荷时,导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷。工业企业电力负荷计算的主要目的是:1.全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。2.在设计工厂供电系统时,为了正确选择变压器的容量,正确选择各种电气设备和配电网络,以及正确选择无功补偿设备等,需要对电力负荷进行计算。确定负荷计算的方法有多种,包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合的计算,在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下:有功功率:edcaPKP无功功率:t a ncacaPQ视在功率:22cacacaQP
9、S计算电流:NcacaUSI3式中:dK该用电设备组的需要系数t a n功率因数角的正切值名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 37 页 - - - - - - - - - NU该用电设备组的额定电压,KV 所以本厂的负荷统计如下:金工车间有功功率:KWPKPedca97.902114379.011无功功率:K V A RPQcaca28.6307.097.902tan11视在功率:KVAQPScacaca18.110128.63097.9022221211计算
10、电流:AUSINcaca96.1056318.1101311铸钢车间有功功率:KWPKPedca25.4100577571.022无功功率:K V A RPQcaca53.296872.025.4100tan22视在功率:KVAQPScacaca04.506253.296825.41002222222计算电流:AUSINcaca11.4876304,5062311其他车间的负荷计算和以上的一样,见表2.1 :表 2.1 车间负荷计算表计算容量计算电流(A)序号负荷名称有功(KW)无功(KVAR )视在(KVA )名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -
11、- - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 37 页 - - - - - - - - - 1 金工车间902.97 630.28 1101.18 105.96 2 铸钢车间4100.25 2968.53 5062.04 487.11 3 铸铁车间400.06 268.84 482.00 46.38 4 水压机车间1320.20 818.19 1553.18 149.46 5 冷作车间380.25 295.11 481.33 46.32 6 附件车间90.20 67.65 112.75 10.85 7 热处理车间299.88 264.47 399.8
12、4 38.48 8 铸件清理车间280.25 195.62 341.77 32.89 9 机修车间80.08 66.36 104.00 10.01 10 煤气站1030.40 665.57 1226.67 118.04 11 氧气站909.72 539.80 1057.81 101.79 12 合计9794.26 6780.40 二无功补偿由 负 荷 统 计 表 可 知 道 , 全 厂 总 的 有 功 功 率KWPPcaica26.9794,无功功率KVARQca4.6780,由于KWPKWca100005000,取同时使用系数9.0K. 则全厂总的计算负荷如下: 有功功率:KWPKPcaic
13、a83.881426.97949.0无功功率:K V A R6 1 0 2 . 3 64.67809.0caicaQKQ视在功率:A 10721.01KV36.610283.88142222cacacaQPS则此时的功率因数为 : 822.001.1072183.8814coscacaSP名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 37 页 - - - - - - - - - 取补偿后的功率因数为0.93,则补偿电容为 : KVARPQcac29.26232976.0
14、83.8814)93.0tan(arccos)822.0stan(arcco补偿电容采用的并联电容器选择WBWF11003.6,其工作电压为 6.3KV,额定容量为 100KVAR ,额定电容为 8.0uF. 补偿电容个数 :(个)23.26100/29.2623/1ccQQn取 27 个,每相装设 9 个,此时实际补偿电容KVAR270010027三. 选主变压器无功补偿后的全厂总视在功率: KVA 67.9448)270036.6102(83.8814)(2222ccacacaQQPS由于本设计接线采用内桥接线方式,选两台主变压器 ,并且厂中一级负荷所占比重较大,考虑本厂以后的发展状况,
15、采用全负载备用工作方式, 即单台变压器工作就能给全厂负载供电。根据变压器的工作环境, 电压等级, 容量选择主变压器的型号是: Sz9-10000/35. 其主要数据参数见表1.2 表 1.2 变压器数据参数表额定高压高压分接范低压连接组损耗 KW 空载阻抗名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 37 页 - - - - - - - - - 容量KVA KV 围()KV 标号空载负载电流()电压()10000 35 4*2.56.3 YnD11 11.60 50.5
16、8 0.8 7.5 该变压器的计算损耗如下:KWSSPPPNTcakT756.56)1000067.9448(58.506.11)(220KVARSSUISQNTcakNTT58.749)1000067.9448(075.0008.010000)(100%100%220则变压器高压侧的计算负荷为:有功功率:KWpPPTcaca586.8871756.5683.8814高无功功率:94.4151270058.74936.6102cTcacaQQQQ高视在功率:9746.2KVA94.4151586.88712222高高高cacacaQPS第三章 全厂供电系统草图根据设计要求, 35KV 采用内桥
17、接线, 6KV 采用单母线分段接线 ,见图 3.1. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 37 页 - - - - - - - - - 图 3.1. 采用内桥接线的特点是:线路的投切比较方便,变压器的投切比较复杂。 单母线分段接线的特点是:母线分段后,对于重要用户可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电,当任一组母线故障或检修时, 重要用户仍可通过正常母线段继续供电,而两段母线同时故障检修的概率很小,大大提高了对重要用户的供电可靠性。第四章 计算短路电流短路
18、电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备,以及进行继电保护装置的整定计算。短路计算点要选择得使需要名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 37 页 - - - - - - - - - 进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。对于工厂供电系统来说, 常将电力系统当作无限大容量电源。常用的计算方法有欧姆法(有称有名单位制法)和标幺制法(又称相对单位制法)。在本设计中取三个短路点,分别是:主变压器高压侧,变压器低压侧以及6KV 线路末端。计算方法采用标幺制法
19、,取avddUUMVAS,100,电缆kmX/08.00,架空线kmX/4.00. 一、最大运行方式。最大运行方式就是两台变压器同时工作,母联断开时的工作方式。其阻抗图4.1 示:图 4.1 电路中各主要元件的电抗标幺值如下: 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 37 页 - - - - - - - - - 电源内阻 S: 465.0215100*kdSSSX线路 L1,L2: 351.0371004.0122202*1*avdLLUSlXXX变压器 T1,
20、T2: 75.0101001005.7100%2*1*NTdkTTSSUXX金工车间 : 161.03.61008.008.022101*avdUSlXX铸钢车间 : 121.03.61006.008.022202*avdUSlXX其余车间的算法一样 ,见表 4.1。表 4.1 车间电抗标值统计表序号负荷名称供电距离 (KM) 电抗标值1 金工车间0.80.1612 铸钢车间0.60.1213 铸铁车间0.420.0854 水压机车间0.750.1515 冷作车间0.930.1876 附件车间0.80.1617 热处理车间0.980.198名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -
21、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页,共 37 页 - - - - - - - - - 8 铸件清理车间0.520.1059 机修车间1.150.23210 煤气站1.220.24611 氧气站0.950.1911. K1 点发生短路时的短路电流基准电流:KAUSIavdd56.137310031总电抗:641.02351.0465.021*1*LSKXXX短路电流次暂态值:KAXIIKd434.2641.056.11*1短路冲击电流值:KAIKIshsh207.6434.255.22暂态短路功率:MVAIUSavk
22、985.155434.2373312K2 点发生短路时的短路电流基准电流:KAUSIavdd165.93.6310032总电抗:016.1275.0641.021*1*2*TKKXXX短路电流次暂态值:KAXIIKd021.9016.1165.92*2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页,共 37 页 - - - - - - - - - 短路冲击电流值:KAIKIshsh004.23021.955.22暂态短路功率:MVAIUSavk436.98021.93.63
23、313K3 点发生短路时的短路电流基准电流:KAUSIavdd165.93.6310033金工车间:总电抗:177.1161.0016.11*2*3*XXXKK短路电流次暂态值:KAXIId787.7177.1165.93*3短路冲击电流值:KAIKIshsh857.19787.755.22暂态短路功率:MVAIUSavk971.84787.73.6331其他车间的计算方法一样,见表4.2. 表 4.2 最大运行方式各车间短路电流统计表)()3(KAIk)( KAish)( MVASk序号负荷名称1 金工车间7.78719.85784.9712 铸钢车间8.51021.70092.8553 铸
24、铁车间8.32721.23390.8594 水压机车间8.39721.41291.6215 冷作车间7.61619.42083.0986 附件车间7.78519.85284.9487 热处理车间7.55219.25882.408名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页,共 37 页 - - - - - - - - - 8 铸件清理车间8.17720.85289.2259 机修车间7.34518.73080.14510 煤气站8.04720.51987.80111 氧气
25、站8.24621.02689.973二、最小运行方式最小运行方式就是一台变压器工作,另一台备用,母联闭合,且一级负荷一路供电时的工作方式。其阻抗图如图4.2所示:图 4.2 电路中各主要元件的电抗标幺值除电源内阻不一样外,其余的同最大运行方式时一样,这里不再计算电源内阻 S: 667.0150100*kdSSSX1K1 点发生短路时的短路电流名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页,共 37 页 - - - - - - - - - 基准电流:KAUSIavdd56.1
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