工厂供电机械厂供电设计说明书.pdf
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1、-目 录 前言2 二 负荷计算和无功功率补偿2-6 三变电所位置的选择6 四主变压器台数和容量及主接线方案的选择7-10 五短路电流的计算10-12 六变电所一次设备的选择与校验12-14 七变电所高、低压导线的选择15-18 九降压变电所防雷和接地装置的设计18-20 十 设计总结(或心得和体会)20 十一 参考文献20 机械厂降压变电所主接线电气原理图21 -a)有功计算负荷(单位为 KW)30P=dKeP,dK为系数 b)无功计算负荷(单位为 kvar)30Q=30Ptan c)视在计算负荷(单位为 kvA)30S=cos30P d)计算电流(单位为 A)30I=NUS330,NU为用电
2、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)30P=ipPK30 式中iP30是所有设备组有功计算负荷30P之和,pK是有功负荷同时系数,可取 0.850.95 b)无功计算负荷(单位为 kvar)30Q=iqQK30,iQ30是所有设备无功30Q之和;qK是无功负荷同时系数,可取0.90.97 c)视在计算负荷(单位为kvA)30S=230230QP d)计算电流(单位为 A)30I=NUS330 表 1 负荷计算 编号 名称 类别 容量Pe/KW Kd cos tan/KW/kvar/KVA/A 1 铸造车间 动力 210 0.
3、30 0.65 1.17 63.00 73.71 照明 5 0.70 1.00 0.00 3.50 0.00 小计 66.50 73.71 99.27 151.01 2 锻压车间 动力 250 0.20 0.60 1.33 90.00 119.70 照明 5 0.70 1.00 0.00 3.50 0.00 小计 93.50 119.70 151.89 231.05 3 金工动力 220 0.20 0.65 1.17 44.00 51.48 -车间 照明 5 0.70 1.00 0.00 3.50 0.00 小计 47.50 51.48 70.05 106.55 4 工具车间 动力 300 0
4、.30 0.65 1.17 90.00 105.30 照明 6 0.70 1.00 0.00 4.20 0.00 小计 94.20 105.30 141.29 214.92 5 电镀车间 动力 200 0.40 0.70 1.02 80.00 81.60 照明 6 0.80 1.00 0.00 4.80 0.00 小计 84.80 81.60 117.68 179.01 6 热处理车间 动力 100 0.50 0.70 1.02 50.00 51.01 照明 5 0.70 1.00 0.00 3.50 0.00 小计 53.50 51.01 73.92 112.44 7 装配车间 动力 100
5、 0.35 0.70 1.02 35.00 35.71 照明 6 0.80 1.00 0.00 4.80 0.00 小计 39.80 35.71 53.47 81.34 8 机修车间 动力 100 0.20 0.60 1.33 20 26.67 照明 2 0.80 1.00 0.00 1.60 0.00 小计 21.60 26.67 34.32 52.21 9 锅炉房 动力 100 0.60 0.70 1.02 60 61.21 照明 2 0.70 1.00 0.00 1.40 0.00 小计 61.40 61.21 86.70 131.88 10 仓库 动力 20 0.40 0.80 0.7
6、5 8 6 照明 1 0.80 1.00 0.00 0.80 0.00 小计 8.80 6 10.65 16.20 11 生活区 照明 200 0.70 0.90 0.48 140 67.81 155.56 236.63 总计 动力 1800 711.6 680.2 照明 243 计入 Kp=0.8 Kq=0.85 0.75 569.28 578.17 811.39 1232.78 2.2 无功功率补偿 无功功率的补偿:由上表 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
7、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:CQ=30P(tan1-tan2)=569.28tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)-=259.59 kvar 主屏辅屏1#方案6支路3#方案6支路2#方案8支路4#方案8支路CCC 图 2.1 PGJ1 型低压无功功率自动补偿屏的接线方案 参照图 2.1,选 PGJ1 型低压自动补偿评屏,并联静电电容器电容器为BW0.4-14-3 型,采用其方案 1(主屏)1 台与方案3(辅屏)3 台相结合,总共容量为84kvar4=336kvar。补偿前后,变压器低
8、压侧的有功计算负荷基本不变,而 无 功 计 算 负 荷30Q=(578.17-336)kvar=224.17 kvar,视 在 功 率2 3023030QPS=611.83 kVA,计算电流NUSI33030=929.57A,功率因数提高为cos=,3030SP=0.93。在无功补偿前,该变电所主变压器 T 的容量为应选为 1000kVA,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 800kVA 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
9、表 2 所示。-表 2 无功补偿后工厂的计算负荷 项目 cos 计算负荷 30P/KW 30Q/kvar 30S/kVA 30I/A 380V 侧补偿前负荷 0.75 569.28 578.17 811.39 1232.78 380V 侧无功补偿容量 -336 380V 侧补偿后负荷 0.93 569.28 224.17 611.83 929.57 主变压器功率损耗 0.0130S=6.11 0.0530S=30.59 10KV 侧负荷计算 0.92 575.39 254.76 629.27 36.33 三、变电所位置的选择 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
10、确定。在工厂平面图的下边和左侧,分别作一直角坐标的x轴和y轴,然后测出各车间(建筑)和宿舍区负荷点的坐标位置,1P、2P、3P10P分别代表厂房1、2、3.10 号的功率,设定1P(1.4,3)、2P(1.9,2)、3P(2.9,7)、4P(1.9,3.5)、5P(3.0,3.5)、6P(3.0,2.6)、7P(3.0,1.8)、8P(4.3,3.5)、9P(4.3,2.6)、10P(4.3,1.8),并设11P(0.6,0.5)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(x,y),其中 P=1P+2P+3P+11P=iP。因此仿照力学中计算中心的力矩方程,可得负荷中心
11、的坐标:iiiPxPPPPPxPxPxPxPx)(113211111332211 (3-1)iiiPyPPPPPyPyPyPyPy)(113211111332211 (3-2)把各车间的坐标代入(3-1)、(3-2),得到x和y,得到位置坐标(2.5,2.6)。-四、变电所主变压器台数、容量、类型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:1)装设一台变压器 型号为 S9 型,而容量根据式10SSTN,TNS为主变压器容量,30S为总的计算负荷。选TNS=800 KVA30S=629.27 KVA,即选一台
12、S9-800/10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。2)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)7.06.0(TNS800 KVA=(480560)KVA (4-1))(30 SSTN=(99.27+117.68+86.70)KVA=303.65 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:
13、-4.2.1 装设一台主变压器的主接线方案 Y0 Y0 GG-1A(F)-07 联络线(备用电源)GG-1A(F)-54 GW 口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-03 GG-1A(J)-03 GG-1A(F)-07 GG-1A(F)-54 GG-1A(F)-07 GG-1A(F)-07 主变 联络(备用)220/380V 高压柜列 S9-800/10 10/0.4KV -4.2.2 装设两台主变压器的主接线方案 -Y0 Y0 220/380V S9-630 GG-1A(F)GG-1A(F)-07 10/0.4kV SL-630 10/0.4kV 联络线(备用电源)GG-1A(
14、F)-54 GG-1A(F)-113、11 GW 口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-01 GG-1A(F)-113 GG-1A(F)-11 GG-1A(J)-01 GG-1A(F)-96 GG-1A(F)-07 GG-1A(F)-54 主 变 主 变 联络(备用)高压柜列-96-4.3 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 经济指标 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
15、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 电力变压器的综合投资额 查得 S9-800/10 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
16、 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 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.
17、68)=8.94 万元,比一台主变方案多投资 2.74 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的主接线方案,因此决定采用装设一台主变的主接线方案。五、短路电流的计算 5.1 绘制计算电路 图 5-1 短路计算电路 5.2 确定短路计算基准值 选基准容量 Sd=100MVA ,NcdUUU05.1-取 Ud1=10.5KV 则 Id1=KA5.55.103100 取 Ud2=0.38KV 则 Id2=KA93.1514.03100 5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值 5.3.1 电
18、力系统 已知电力系统出口断路器的断流容量 Soc=500MVA,故 1X=100MVA/500MVA=0.2 (5-3)5.3.2 架空线路 查表得 LGJ-150 的线路电抗kmx/36.00,而线路长8km,故6.2)5.10(100)836.0(2202kVMVAUSlxXcd (5-4)5.3.3 电力变压器 查表得%kU=4.5,故 kVAMVASSUXNdk8001001005.4100%3=5.6 (5-5)式中,NS为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图 5-2所示。图 5-2 短路计算等效电路 5.4 k-1 点(10.5kV 侧)的相关计算 5.4.1 总电抗标幺
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