某机械厂降压变电所的电气设计参考(电气工程课程设计)(共25页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业前言 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
2、 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
3、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, 本设计将分八章,第一章讲述负荷和无功功率计算及补偿,有了此基础, 在第七章便讨论高、低压电力网导线型号及截面的选择,第二、三、四章便是变 压器的选择,变电所主接线方案确定,变电所位置的确定,第五章为短路电流计算,并以此为基础,在第六章讨论变电所一次设备的选择与校验,然后第八章是 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定。第一章 设计任务1.1 设计要求 要求根据本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
4、展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结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,最后定出设计说明书。1.2 设计依据1.2.1工厂总平面图,如图(1)所示。1.2.2工厂负荷情况:本厂多数车间为三班制,年最大负荷利用小时为5000h,日最大负荷持续时间为10h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相,额定电压为380V。照明及家用电器均为单相,额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表(1)所示。 1.2.3供电电源情况:按照工厂与当地供电部
5、门签订的供用协议规定,本厂可由附近一条35kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ95导线为等边三角形排列,线距为1.5m;干线首端(即电力系统的馈电变电电站)距离本厂约8km,该干线首端所装高压断路器500MVA,此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,其定时限过电流保护整定的动作时间为2s。为满足工厂二级负荷的要求,可采用联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度达100km,电缆线路总长度达50km。1.2.4气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38,年平均气温为23,年最低气温为-8,年最热月平均最高气
6、温为33,年最热月平均气温为26,年最热月地下0.8处平均温度为25。当地主导风向为东北风,年雷暴是数为20。1.2.5地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位为1m。1.2.6电费制度:本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量为0.5元/(kVA),动力电费为0.4元/(kWh),照明(含家电)电费为0.6元/(kWh),工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92。工厂负荷统计资料 表(1)厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量kW需要系数功率因数1铸造车间动力2000.40.7照明60.
7、71.02锻压车间动力3000.30.65照明80.71.03金工车间动力3000.30.65照明90.71.04工具车间动力3000.30.6照明70.71.05电镀车间动力5000.60.8照明70.71.06热处理车间动力2000.60.8照明80.71.07装配车间动力1500.40.7照明70.71.08机修车间动力2000.30.65照明40.71.09锅炉房动力800.60.65照明20.71.010仓库动力200.30.7照明20.71.0生活区照明2000.71.0如图(1)第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷
8、(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(单位为KV)2.1.2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编号名称
9、类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1铸造车间动力2000.40.71.028081.6照明60.71.004.20小计20684.281.61182012锻压车间动力3000.30.651.1790105.3照明80.71.005.60小计30895.6105.31442517金工车间动力3000.30.651.1790105.3照明90.71.006.30小计30996.3105.31451946工具车间动力3000.30.61.3390119.7照明70.71.004.90小计30794.9119.71552804电镀车间动力5000.60.80.7
10、5300225照明70.71.004.90小计507304.92253802443热处理车间动力2000.60.80.7512090照明80.71.005.60小计208125.690155.61769装配车间动力1500.40.71.026061.2照明70.71.004.90小计15764.961.290.612210机修车间动力2000.30.651.176070.2照明40.71.002.80小计20462.870.295.2788锅炉车间动力800.60.651.754884照明20.71.001.40小计8249.48475.2675仓库动力200.30.71.0266.12照明2
11、0.71.001.40小计227.46.129.916.211生活区照明2000.71.001400140413总计动力22191134.1948.4照明403计入=0.8, =0.850.75771.2644.81508.516552.2 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0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损
12、耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9,暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:=(tan - tan)=810.8tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 369.66 kvar参照图2,选PGJ1型低压自动补偿评屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案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=(727.6-420)kvar=307.6 kvar,视在功率=867.2 kVA,计算电流=1317.6 A,功率因数提高为cos=0
13、.935。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/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.75810.8727.610891655380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.935810.8307.
14、6867.21317.6主变压器功率损耗0.015=130.06=5210KV侧负荷计算0.935823.8359.6898.952第三章 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,、分别代表厂房1、2、3.10号的功率,设定(2.5,5.6)、(3.6,3.6)、(5.7,1.5)、(4,6.6)、(6.2,6.6)、(6.2,5.2)、(6.2,3.5)、(8.8,6.6)、(8.8,5.2)、(8.8,3.5),并设(1.2,1.2)为
15、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(1-1)、(2-2),得到=5.38,=5.38 。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第四章 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
16、量根据式,为主变压器容量,为总的计算负荷。选=1000 KVA=898.9 KVA,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至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898.9 KVA=(539.34629.23)KVA(4-1)=(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA(4-2)因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。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
17、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:4.2.1装设一台主变压器的主接线方案如图4-1所示Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线(备用电源)GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络(备用)220/380V高压柜列图4-1 装设一台主变压器的主接线方案4.2.2装设两台主变压器的主接线方案 如图4-2所示Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9
18、-63010/0.4kV联络线(备用电源)GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络(备用)高压柜列-96图4-2 装设两台主变压器的主接线方案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
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