某厂降压变电所电气部分设计Word下载.docx
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厂的负荷统计资料见附表所示。
3、供电电源情况
按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由附近一条6KV的干线取得工
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LJ-150,导线为等边三
角形排列,线距1.0m,干线首端距离本厂约8km干线首端所装设的高压短路器断流容量为480MVA此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.3s,为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压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为50km电缆线路总长度
为15km
4、气象资料:
本厂所在地年最高温度30C,年平均气温为10C,年最低温度为-15C,年最热月平均最高温度25C,年最热月平均气温为28C,年最热月地下0.8M处平均温度25C,常年主导风向为北风,覆冰厚度是3CM年雷暴日数25天。
5、地质水文资料:
平均海拔900M地层以沙粘土为主,地下水位2M
6电费制度
供电贴费800元/KVA。
每月电费按两部电费制:
基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA,动力电费为0.2元/KW.H,照明电费为0.5元/KW.H工厂最大负荷时功率因数不得小于0.90o
3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、
实物样品等〕:
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«
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TB■■■■9-K■■■■■■■n■■H■■■!
TB■■■■■!
H■■■■9-K■■■■■*・■■SH■■BVB■■■■■!
H■■SH■■■■S-W■■■■■*・■■SH■■WnI
提交课程设计说明书一份。
4.主要参考文献:
[1]刘介才.工厂供电设计指导.北京:
机械工业出版社
[2]刘笙.电气工程基础.北京:
科学出版社
[3]贺家李,宋从矩.电力工程基础原理.第三版.北京:
中国电力出版社
[4]苏文成.工厂供电.第二版.北京:
⑸李宗纲,刘玉林等.工厂供电设计.长春:
吉林科学技术出版社
⑹刘介才.工厂供电简明设计手册.北京:
[7]李辛,薛钦林.电气设计500例.北京:
5.设计成果形式及要求:
6.工作计划及进度:
6月28日-6月30日:
负荷计算,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。
7月1日-7月3日:
选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线。
7月4日一7月5日:
确定二次回路方案,选择整定继电保护装置。
7月6日一7月7日:
确定防雷和接地装置。
7月8日-7月10:
课程设计说明书写作。
7月11日:
答辩即成绩考核。
学科部副主任审查意见:
签字:
附表:
工厂负荷统计资料
厂房编号
厂房名称
负荷类别
设备容量
/KW
需要系数
Kd
功率因数
cos
1
铸造车间
动力
340
0.4
0.69
照明
8
0.8
1.0
2
锻压车间
240
0.3
0.65
9
0.7
3
金工车间
360
0.2
5
4
工具车间
280
0.63
电镀车间
250
0.60
6
热处理车间
100
0.5
0.75
7
装配车间
140
0.38
0.68
0.77
机修车间
190
0.37
2.8
锅炉房
80
0.78
10
仓库
30
0.82
生活区
0.97
圏LIT机械厂总平面国
1前言1
1.1工厂供电设计的一般原则1
1.2工厂供电设计内容及步骤1
1.3工厂供电的意义和要求2
2负荷计算和无功功率补偿4
2.1负荷计算4
2.2无功功率补偿5
3变电所位置和型号的选择6
4变电所主变压器的选择和主结线方案的选择7
4.1变电所变压器的选择7
4.2变压器主接线方案的选择8
5短路电流的计算10
5.1绘制计算电路10
5.2确定基准值10
5.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值10
5.4计算K-1点(10.5KV侧)的短路电路总电抗及三相短路
电流和短路电流11
5.5计算K-2点(0.4KV侧)的短路电路总电抗及三相短路
6变电所一次设备的选择校验13
6.16kV侧一次设备的选择校验13
6.2380V侧一次设备的选择校验13
6.3高低压母线的选择14
7变电所进出线以及邻近单位联络线的选择15
7.16kV高压进线和引入电缆的选择15
7.2380V低压出线的选择15
7.3作为备用电源的高压联络线的选择校验18
8变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定19
8.1变电所二次回路方案的选择19
8.2变电所继电保护装置19
9变压所的防雷保护与接地装置的设计21
9.1直击雷防护21
9.2雷电侵入波的防护21
9.3变电所公共接地装置的设计21
10结论23
参考文献24
/、八—
1前言
1.1工厂供电设计的一般原则
工厂供电设计必须遵循以下原则:
(1)工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和设计规范,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属和保护环境等技术经济政策。
(2)工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,
技术先进和经济合理,设计中应采用符合国家标准的效率高、能耗低和性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电气产品。
(3)工厂供电设计应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,以近期为主,适当考虑扩建的可能性。
(4)工厂供电设计必须从全局出发,统筹兼顾,按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等,合理确定设计方案。
工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。
工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。
作为从事工厂供电工作的人员,有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识,以便适应设计工作的需要。
1.2工厂供电设计内容及步骤
全厂总降压变电所及配电系统设计,是根据各个车间的负荷数量和性质,生产工艺对负荷的要求,以及负荷布局,结合国家供电情况。
解决对各部门的安全可靠,经济的分配电能问题。
其基本内容有以下几方面:
(1)负荷计算
全厂总降压变电所的负荷计算,是在车间负荷计算的基础上进行的。
考虑车间变电所变压器的功率损耗,从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。
列出负荷计算表、表达计算成果。
(2)工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择
参考电源进线方向,综合考虑设置总降压变电所的有关因素,结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要,确定变压器的台数和容量。
(3)工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数,负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数,确定变电所高、低接线方式。
对它的基本要求,即要安全可靠有要灵活经
济,安装容易维修方便。
(4)厂区高压配电系统设计
根据厂内负荷情况,从技术和经济合理性确定厂区配电电压。
参考负荷布局及总降压变电所位置,比较几种可行的高压配电网布置放案,计算出导线截面及电压损失,由不同放案的可靠性,电压损失,基建投资,年运行费用,有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值,择优选用。
按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。
用厂区高压线路平面布置图,敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。
(5)厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电,通常为国家电网的末端负荷,其容量运行小于电网容量,皆可按无限容量系统供电进行短路计算。
由系统不同运行方式下的短路参数,求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。
1.3工厂供电的意义和要求
工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,也称工厂配电。
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。
此外,在供电工作中,应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系,既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,适应发展。
2负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算
各厂房及生活区的负荷计算如表1所示:
表1各厂房负荷计算
厂房名称
负荷类别
设备容
量/KW
需要
系数
功率因数COS
©
tan©
计算负荷
P30/KW
QF0/Kvar
S30/Kvar
I30/A
铸造车间
1.04
136
142.6
6.4
小计
348
142.4
202
307
锻压车间
1.17
72
84.2
6.3
249
79.3
116
176
金工车间
365
76
113
172
工具车间
1.23
56
69
288
62.4
93
141
电镀车间
0.6
1.33
133.3
3.5
255
103.5
169
257
热处理车间
0.88
50
44.1
4.2
106
54.2
70
装配车间
1.08
53.2
57.4
4.6
146
57.8
81
123
机修车间
1.05
70.3
73.7
2.2
192.8
72.5
103
156
锅炉房
0.80
50.4
40.4
51.2
65
99
0.70
11.4
1.6
31
13
15
23
11
生活区
0.25
215.6
54
222
338
2010
927.9
790.9
总计(380V
330.8
侧)
Kp=0.85Kq=0.9
0.74
788.7
711.8
1062.4'
1614.1
2.2无功功率补偿
由表1可知,该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.74.而供电部门要求该厂6KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.90。
而在变压器低压侧进行补偿时,考虑到变压器的无功功率损耗远大于其有功功率损耗,可按低压侧补
偿后的功率因数为0.92来计算补偿容量。
因此,需装设的电容器容量为:
Qc=P30(tan1-tan2)788.7[tan(arccos0.74)-tan(arccos0.92)]Kvar=381Kvar
选BW0.4-14-3型电容器,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84Kvar*5=420Kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的
负荷计算如表2所示:
表2无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cos©
PS0/KW
Q0/Kvar
SWKvar
130/A
380V侧补偿前负荷
1062.4
380V侧无功补偿容量
-420
380V补偿后负载
0.937
291.8
840.9
1277.6
主变压器功率损耗
0.015S30=13
0.06S30=5C
6KV侧负荷总计
0.92
801.7
341.8
871.5
83.9
3变电所位置和型号的选择
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.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和丫轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如Pi(xi,yi)、P2(X2,y2)、F3(X3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+R+…=EP.因此仿照《力学》中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:
P1X1
V
P2X2
P3X3
(PiXi)
(3.1)
X
Pl
P2
P3
Pi
Plyl
P2y2
P3y3
(Py)
(3.2)
y
按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3所示:
表3各厂房坐标位置
坐标轴
X(cm)
5.5
6.8
10.5
14.8
1.1
Y(cm)
8.6
6.0
3.0
10.3
7.7
5.1
2.5
由计算结果可知,x=5.2y=5.1工厂的负荷中心在4号厂房的西南角。
考虑的方便进出线及周围环境情况,决定在4号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电
所,其型式为附设式。
4变电所主变压器的选择和主结线万案的选择
4.1变电所变压器的选择
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采用S9选择Sn.t=1000>
871.5KVA选用一台S9-1000/6
型低损耗配电变压器,工厂二级负荷的配用电源,由邻近单位相连的高压联络线来承担。
(2)装两台变压器型号仍采用S9每台容量按
SN.T(0.6-0.7)S30=(522.9-610.05)KVA
而且
SN.T》S30(1+2)=(202+169+65)KVA=436KVA
因此选用两台S9-630/6型低损耗配电变压器,工厂二级负荷的配用电源,
由邻近单位相连的高压联络线来承担。
主变压器的联结组别均采用YynO
&
KV
电源进线
X-
LACJ;
P3S
CC-1FCJN-54
GG-
PF
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ila|:
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4/&
200/0007
图2装设一台主变的主接线方案高压柜列图
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图2装设两台主变的主接线方案高压柜列图
4.2变压器主接线方案的选择
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:
(1)装设一台主变压器的主接线方案,如图1所示:
(2)装设两台主变压器的主接线方案,如图2所示:
(3)两种主结线方案的技术经济比较,如表4所示:
表4两种结线方式的比较
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
瞒足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
供电质量
由于有一台主变,电压损耗略大
由于有两台主变,电压损耗略小
灵活方便性
只有一台主变,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
经济指标
电力变压器的综合投资额
S9-1000单价为10.76万元,变压器综合投资约为单价的两倍,因此综合投资为21.52万元
S9-630单价为7.47万元,因
此两台综合投资为29.88万兀,比一台主变方案多投资
8.36万元
咼压开关柜的综合投资额
GG-1A(F)型柜每台3.5万元,
其综合投资为单价的1.5倍,因此综合投资为21万
本方案米用6台GG-1A(F)柜,其综合投资额为31.5万元,比一台主变方案多投资10.5万元
电力变压器和咼压开关柜的年运行费
主变和咼压开关柜的折旧价和维护管理费每年为4.893万元
(其余略)
主变和咼压开关柜的折旧价和维护管理费每年为7.067万兀,比一台主变方案多投资
2.174万元
交供电部门的一次
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- 降压 变电所 电气 部分 设计