工厂供电毕业设计[1]..doc
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1、工厂供电毕业设计1.机械工厂供电系统设计摘要: 厂供电设计的任务是从电力系统取得电源,经过合理的传输,变换,分配到工厂车间中的每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展,工厂用电量的迅速增长,对电能的质量,供电的可靠行以及技术经济指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善,不仅影响工厂的基本建设投资,运行费用和有色金属的消耗量,而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上,他与企业的经济效益,设备和人身安全等是密切相关的.关键词:工厂供电、变配电、短路电流、高低压设备第一章 设计的基础材料及方案论证 1.1.1设计总基础资料表:本厂产品及单耗产品类型单位数量(套)单位重量(kg/套)每公斤
2、重耗电量kwh/kg耗电量(kwh)特大型中型小型共计套套套500020万10万200200.51510100万2000万50万2150万(2)负荷类型及大小配电计点名称设备台数n设备容量/kw计算有功功率/kw计算无功功率/kw计算视在功率kw计算电流/A一车间701419470183506770二车间17722236124167441130三车间3717559202769571452工具,机修车间811289496129510775空气站煤气站4512668541688721374全厂总负荷604104634087165944856811配电计点名称功率因数costg平均有功功率kw平均无
3、功功率/kvar有功功率损耗/kw无功功率损耗/kw变压器容量/(kvA一车间0。930。393541381050630二车间0。820。685123481574800三车间0。960。363219019961000工具,机修车间0.920。264001041051630空气站煤气站0.980.563312517871000全厂总负荷3159132589447.65000本厂除动力站,房部分设备为二级负荷外,其余均为三级负荷(3)工厂为二班制 全年工厂工作小时数为4500小时,最大负荷利用小时数:Tmax=4000小时。年耗电量约为2015万kWh(有效生产时间为10个月)(4)电源 工厂东北
4、方向6公里处有新建地区降压变电所,110/35/10kV,125MVA变压器一台作为工厂的主电源,允许用35kV或10kV中的一种电压,以一回架空线向工厂供电。35kV厕系统的最大三相短路容量为1000MVA,最小三相短路容量为500 MVA.备用电源 此外,由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源,平时不准投入,只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电,输送容量不得超过全厂计算负荷的20。(5)功率因数 供电部门对功率因数的要求为当以35kV供电时,cos0.85。(6)电价计算供电部门实行两部电价制。1基本电价:按变压器安装容量每1kVA,6元/月计费;2电度电价:
5、供电电压为35kV时,=0.5元/(kWh);供电电压为10kV时,=0。55元(kWh).附加投资:线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/kW计算1。1.2供电方案论证 由于本地区仅能提供35kV或10kV中的一种电压,所以将两种电压的优缺点扼要分析如下:(一)35KV与10KV供电特点方案一:采用35kV电压供电的特点1供电电压较高,线路的功率损耗及电能损耗小,年运行费用低;2电压损失小,调压问题容易解决;3对cos的要求较低,可以减少提高功率因数补偿设备的投资;4需建设总降压变电所,工厂供电设备便于集中控制管理,易于实现自动化,但要多占一定的土地面积;5根据运行统计数据,35
6、kV架空线路的故障比10kV架空线路的故障低一半,因而供电的可靠性高;6有利于工厂的进一步扩展方案二:采用10kV电压供电的特点1不需要投资建设工厂总降压变电所,并少占土地面积;2工厂内不装设主变压器,可简化接线,便于运行操作;3减轻维护工作量,减少管理人员;4供电电压较35kV低,会增加线路的功率损耗和电能损耗,线路的电压损失也会增大5要求cos的值高,要增加补偿设备的投资6线路的故障比35kV的高,即供电可靠性不如35kV.(二)经济技术指标的比较方案一:正常运行时以35kV单回路架空线供电,由邻厂10kV电缆线路作为备用电源。根据全厂计算负荷情况,S30=4485kVA,而只有少数的负荷
7、为二级负荷,大多数为三级负荷,故拟厂内总降压变电所装设一台容量为5000 kVA的变压器,型号为SJL15000/35型,电压为35/10kV,查产品样本,其有关技术参数为:P0=6。9kW, Pk=45KW,UK%=7,I0%=1。1变压器的功率损耗为:有功功率损耗为:PTP0+P2= 6。9+452=43。1kW无功功率损耗为:QTQ0+QN2= SN + 235kV线路功率等于全厂计算负荷与变压器功率损耗之和. P30=P30+PT=4087+43。1=4130。1kV Q30=Q30+QT=1659+336。6=1995.6kVcos。= P30/ S30考虑本厂负荷的增长是逐渐的,为
8、了节约有色金属消耗量,按允许发热条件选择导线截面,而未采用经济电流密度选择导线截面。查有关手册或产品样本,选择钢芯铝铰线 LGJ-35 ,起允许电流为170A I30=75。67A 满足要求。该导线单位长度电阻 R0=0.85/km ,单位长度电抗 X0 = 0.36/km。查有关设计手册,经过计算,35kV供电的投资费用Z1见表,年运行费用F1见表 表 35kV的投资费用项 目说 明单价(万元)数 量费用(万元)线路综合投资LGJ-351。2万元/km6km7.2变压器综合投资SJL5000/3510万1台1035kV断路器SW2-35/10002。1万1台2。8避雷器及电压互感器JDJJ-
9、35+FZ-350.9万各1台1。3附加投资1000元/kW130.7kW13。07共计34.37表 35kV供电的年运行费用F1 项 目 说 明费 用(万 元)线路折旧费 线路投资5 0。36电气设备折旧费 按设备投资8 1.128线路电能损耗费 6.045变压器电能损耗费 4.312共 计11。845 方案二:采用10kV电压供电,厂内不设总降压变电所,即不装设变压器,故无变压器损耗问题.此时,10kV架空线路计算电流 I30=S30/ UN=4485/ 10=258.95A而 cos= P30/ S30=4087/4485 5% 表10kV供电的投资费用项 目说 明单 位数 量费用(万元
10、)线路综合投资LGJ-701。44万元/km6km8.64附加投资1000元/kWh555.22kW55.522合 资64.162 表10kV供电的年运行费用项 目 说 明 费 用线路折旧费以投资的5%计 0.432线路电能损耗费FL= 47.249 共 计 47。681在上述各表中,变压器全年空载工作时间为8760小时;最大负荷利用小时Tmax=4000小时;最大负荷损耗小时 可由Tmax=4500和cos=0。9查有关手册中 关系曲线,得出 =2300小时;为电度电价35kV时,=0.5元/(kWh);10kV时,=0.55元/(kWh)。 由上述分析计算可知,方案一较方案二的投资费用及年
11、运行费用均少。而且方案二以10kV电压供电,电压损失达到了极为严重的程度,无法满足二级负荷长期正常运行的要求。因此,选用方案一,即采用35kV电压供电,建设厂内总降压变电所,无论从经济上还是从技术上来看,都是合理的。第二章 总降压变电所及主接线图设计2.1总降压变电要求根据运行要求,对总降压变电所提出以下要求:1 总降压变电所装设一台5000kVA,35/10kV的降压变电所,与35kV架空线路接成线路变压器组。为便于检修,运行,控制和管理,在变压器高压侧进线处应设置高压断路短路器。2 根据规定,备用电源只有主电源线路解列及变压器有故障或检修时才允许投入,因此备用10kV电源进线断路器在正常工
12、作时必须断开.3 变压器二次侧(10kV)设置少油断路器,与10kV备用电源进线断路器组成备用电源自动投入装置(APD),当工作电源失去电压时,备用电源立即自动投入.4 变压器二次侧10kV母线采用单母线分段接线。变压器二次侧10kV 接在分段上,而10KV备用电源接在分段上。单分母分段联络开关在正常时闭合,重要二级负荷可接在母线分段,在主电源停止供电时,不至于使重要负荷的供电受到影响。5 本总降压变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。当主电源停电时,操作电源不至于停电。接线图见附图1第三章 短路电流计算3.1短路电流计算计算短路电流的等值线路如下:2. K-1点三相短路电流计算系
13、统最大运行方式时,总电抗标幺值=0.1+0.1578=0.2578系统最小运行方式时,总电抗标幺值因此,系统最大运行方式时,三相短路电流及短路容量各为1。56/0.2578=6.05kA= =100/0.2578=387.89MVA而系统最小运行时,三相短路电流及短路容量各为=2.554.36=11.12kA3. K-2点短路电流计算系统最大运行方式时=0.1+0.1578+1.19=1。6578系统最小方式运行时=0。2=0.1578=1.19=1.7578因此,三相短路电流及短路容量各为=5。50/1.4478=3.32kA=5。50/1。5478=3。13kA=3.32kA=3.13kA
14、=2.553.32=8.47 kA上述短路电流计算结果,如表所示三相短路电流计算表短路计算点运行方式 短路电流/kA短路容量/(MVA)K1最大6.056。056。0515。43387。89最小4。364.364.3611。12279。49K-2(K-3)最大3。323.323。328。4760.32最小3.133。133。137.9856。89第四章 高低压电气设备选择4。1。1高低压熔断器的选择与校验熔体电流的选择(1)保护电力线路的熔断器熔体电流的选择 通常电力线路的末端多为单台电动机或电动机组负荷。国际GB5005593通用用电设备配电设计规范规定:保护交流电动机的熔断器熔体额定电流“
15、应大于电动机的额定电流,且其安秒特性曲线计及偏差后略高于电动机起动电流和起动时间。当电动机频繁起动和制动时,熔体的额定电流还应加大1-2级”。据此,保护电力线路的熔断器熔体电流可按下列条件进行选择。熔体额定电流(IN。FE)应大于线路的计算电流,即 IN.FE 熔体额定电流应躲过线路的尖峰电流。由于尖峰电流是短时最大工作电流,考虑熔体的熔断需要一定的时间,因此满足躲过尖峰电流的条件为式中K-小于1的计算系数。对单台电动机的线路:当电动机起动时间tst3s时,取K=0。250。35 当tst=3s8s时,取K=0。350.5 当tst8s或电动机为频繁起动、反接制动时,取K=0。50。6对多台电
16、动机的线路:取K=0.51。熔体额定电流与被保护线路的配合。当线路过负荷或短路时,为保证绝缘导线或电缆不致因过热烧毁而熔断器不熔断的事故发生,要求式中Ial-绝缘导线和电缆的允许载流量; Kol 绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数。若熔断器公作短路保护,对电缆和穿管绝缘导线取2。5,对明敷绝缘导线取1.5;若熔断器除作短路保护外,还兼作过负荷保护时可取1;对有爆炸性气体区域内的线路,则应取0.8。如果按所选择的熔体电流不满足上式的配合要求,可依据具体情况改选熔断器的型号规格,或适当加大绝缘导线和电缆的截面。(2)保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择 对于610KV的电力变压器,容量在1000K
17、VA用以下者,均可在高压侧装设熔断器作短路及过负荷保护,可按下式选择熔体的额定电流. 式中IIN,T- 电力变压器的额定一次电流.综合考虑了以下三个方面的因素: 熔体额定电流应躲过变压器允许的正常过负荷电流; 熔体额定电流应躲过来自变压器低压侧电动机自起动引起的尖峰电流; 熔体额定电流应躲过变压器空载投入时的励磁涌流。(3)保护电压互感器的熔断体电流的选择 由于电压互感器正常运行时二次侧接近于空载,因此保护电压互感器的熔断熔体额定电流一般选0。5A。2熔断器的选择及校验(1)熔断器的额定电压大于或等于安装处的额定电压。(2)熔断器的额定电流应大于或等于它所安装熔体的额定电流。(3)熔断器的类型
18、应与实际安装地点的工作条件及环境条件(户内、户外)相适应.(4)熔断器应满足安装处对断流能力的要求,为此熔断器需进行断流能力的校验。对“限流式”熔断器可按下式进行校验: 式中 熔断器的最大分断电流; 熔断器安装处三相次暂态短路电流有效值,在无限大容量系统中 对“非限流式”熔断器可按下式进行校验: 式中 熔断器安装处三相短路冲击电流有效值。对具有断流能力上下限断器可按下式进行校验;式中 -熔断器最大分断电流有效值; -熔断器最小分断电流有效值; 熔断器安装处最大三相短路冲击电流有效值; - 熔断器安装处最小三相短路冲击电流有效值。对IT系统(中性点不接地系统)取最小两相短路电流;对IT或TN系统
19、(中性点接地系统)取单相短路电流或单相接地短路电流.(5)熔断路应满足保护灵敏度的要求,以保证在保护区内发生短路故障时能可靠地熔断。保护灵敏度可按下式进行校验:式中 被保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流。对TT、TN系统取单相短路电流或单相接地故障电流;对IT系统取两相短路电流;对安装在变压器高压侧的熔断器, 取低压侧母线的两相短路电流折算到高压侧之值。此外,前后级熔断器之间还应满足选择性配合的要求,即线路发生故障时,靠近故障点的熔断器先熔断,切除故障,从而使系统其他部分迅速恢复正常运行.4。1.2低压开关设备的选择与校验低压开关设备的选择与校验,主要指低压断路器、低压刀开关、低压
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