工厂供电设计Word格式.doc
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6.2变电所型式的选择
第7章短路电流计算
7.1短路电流计算的目的和方法
第8章高低压开关柜的选择
14
第9章变电所高低压电气设备选择及校验
15
9.1短路电流计算结果
9.235kV电缆截面选择计算
16
9.310kV电缆截面选择计算
第10章继电保护的配置
18
第11章总结与展望
19
附录、参考文献
20
第1章序论
1.1工厂供电设计的一般原则
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定,进行工厂供电设计必须遵循以下原则:
(1)遵守规程、执行政策;
必须遵守国家的有关规定及标准,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。
(2)安全可靠、先进合理;
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,采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
(3)近期为主、考虑发展;
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,适当考虑扩建的可能性。
(4)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设计的课题
某机械制造厂供配电设计
1.3设计基础资料
1.3.1工厂总平面图(见附图1,比例1:
5000)
1.3.2负荷情况
本厂动力站、房的部分设备为二级负荷,铸钢车间有50%的负荷为二级负荷,热处理车间有60%的负荷为二级负荷,其余均为三级负荷。
本厂负荷统计资料见表1。
表1:
某机械制造厂负荷数据表
车间名称
1#铸钢车间
2#热处理车间
3#锻工车间
4#焊接车间
安装容量(kW)
1800
2100
1600
200
5#金工车间
6#总装车间
7#空压站
8#煤气站
400
200
800
500
1.3.3电源状况
一、工厂东北方向16公里处:
有一新建地区降压变电所,110/35/10kV,1x25MVA变压器一台作为工厂的主电源。
从本厂用电容量、电源的输送距离,以及考虑今后的发展规划来看,在满足供电电压偏差的允许值范围内,采用35kV或10kV中的电压以一回架空线向工厂供电。
二、由正北方向5公里处的其它工厂引入10kV电缆作为备用电源,一般不投入,在该厂的主电源发生故障或检修时,提供照明及部分重要负荷用电。
输电容量不得超过全厂计算负荷的20%。
1.3.4电源短路容量
35kV侧系统最大三相短路容量1000MVA
35kV侧系统最小三相短路容量500MVA
1.3.5供电部门对功率因数要求值:
35kV供电时0.9
10kV供电时0.95
1.3.6电价
两部电价制:
变压器安装容量每1kVA
20元/月
电度电价:
供电电压为35kV时,0.55元/kWh
供电电压为10kV时,0.58元/kWh
工厂为二班制,全年工作时数4500小时,最大负荷利用时数4000小时。
线路的功率损失在发电厂引起的附加投资:
元/kW
1.3.7气象、地质、水文资料
本厂地处江苏平原地区,平均海拔8.5米,地质以砂粘土为主,地下水位2米,最热月平均最高温度26℃,最热月地下0.8米处平均温度20℃,极端最高温度40℃,极端最低温度-10℃。
第2章负荷计算及无功功率补偿计算
2.1负荷计算
2.1.1负荷计算的目的
负荷计算的目的是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。
计算负荷确定得是否正确合理,直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。
如计算负荷确定过大,将使电器和导线电缆选得过大,造成投资和有色金属的浪费。
如计算负荷确定过小,又将使电气设备和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘过早老化甚至烧毁,同样要造成损失。
由此可见,正确确定计算负荷意义重大。
在进行负荷计算时,要考虑环境及社会因素的影响,并应为将来的发展留有适当余量。
2.1.2负荷计算的方法
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。
本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有:
有功功率:
(2-1)
无功功率:
(2-2)
视在功率:
(2-3)
计算电流:
(2-4)
2.1.3各车间用电负荷计算
各车间用电情况详见电力负荷计算表(表2)。
取,,根据表2可算出:
kW,
kVar
则kW
kVA
表2:
电力负荷计算表
序号
车间设备名称
容
量
Pe(kW)
Kd
cosφ
tgφ
计
算
负
荷
P(kW)
Q(kVar)
S(kVA)
1
铸钢车间
动力
0.5
0.6
1.33
900
1197
1500
照明
30
0.8
24
合计
1830
924
1512
2
热处理车间
0.75
1050
787.5
1313
2130
1074
1332
3
锻工车间
0.25
0.60
532
666
1630
424
680
4
焊接车间
0.7
1.02
100
102
143
230
124
161
5
金工车间
133
166
40
32
440
132
187
6
总装车间
0.15
1.73
51.9
60
240
62
81
7
空压站
640
480
800
830
664
819
8
煤气站
500
250
187.5
313
540
282
339
9
总
计
7870
0.71
3686
3471
5192
10
乘以同时系数
KΣp=0.9,KΣq=0.95
全厂计算负荷
3317.4
3297.5
4677
11
无功补偿容量
-2000
12
Cosφ补偿到0.9后全厂计算负荷合计
0.94
1297.5
3627
13
变压器损耗
54.4
217.6
14
全厂计算负荷总计
0.42
0.912
3371.8
1515.1
3696
2.2无功功率补偿计算
无功补偿是用来提高电压质量、降低网损的有效措施之一,方法是给感性电路中的电感并联电容器,使感性负荷所吸收的无功功率大部分有电容器提供。
由于本设计基础资料中规定35kV供电时要求,而由上面计算可知,因此需要进行无功补偿。
各车间低压计算负荷合计kW
补偿前
补偿后
(2-5)
选择补偿2000kVar电容器.
无功补偿后,变电所低压侧的计算负荷为:
变压器的功率损耗为:
kW
变电所高压侧计算负荷为:
kW
kVar
kVA
则无功补偿后,工厂的功率因数为:
符合本设计要求
2.3工厂年电能消耗量计算
kW
h
年有功电能损耗:
kWh
2.4负荷分配
按对供电可靠性的要求将负荷分为三级:
Ⅰ级负荷:
指短时(手动切换恢复供电所需的时间)对负荷中断供电,将造成人身事故、设备损坏,将发生废品,使生产秩序长期不能恢复,人民生活发生混乱的负荷。
接有Ⅰ级负荷的高、低压厂用母线,应设置备用电源,当备用电源采用明备用方式时,应装设备用电源自动投入装置。
Ⅱ级负荷:
指允许短时停电,但较长时间停电将造成大量减产,将使人民生活受到影响的负荷。
对接有Ⅱ级负荷的厂用母线,应由两路独立电源供电,一般采用手动切换。
Ⅲ级负荷:
指长时间停电不会直接影响生产者,如工厂的附属车间,小城镇等。
根据所提供的负荷情况对本厂负荷分配原则如下表(表3)。
表3:
负荷分配表
工厂变电所380V母线
本工厂380V负荷(需要容量)
Ⅰ段
1#、2#车间部分负荷及4#、5#车间负荷(1070kW)
Ⅱ段
3#、6#车间负荷及7#、8#车间部分负荷(1246kW)
Ⅲ段
1#、2#、7#、8#车间部分负荷及照明(1400kW)
第3章电压等级的确定
《电能质量
供电电压允许偏差》(GB12325-2003)规定供电电压允许偏差如下:
(1)35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。
(2)10kV及以下三相供电电压允許偏差为額定电压的±
7%。
(3)220V单相供电电压允許偏差为額定电压的+7%、-10%。
对本厂计算电压偏差值如下:
10kV供电:
120mm2架空线
/MW•km
35kV供电:
50mm2架空线
/MW•km
可见,采用35kV电压以一回架空线向工厂供电,符合国家规范要求。
第4章主变压器台数及容量的选择
根据电力负荷计算表,在变电所装设一台35/10.5kV
5000kVA主变压器供电,变压器负载率β=72%,符合经济运行要求,并留有二期建设余量。
第5章变电所主接线方案的选择
5.1主接线方案
主电源35kV一回架空引入,通过受电、计量、进线柜为一台35/10.5kV
5000kVA主变压器供电。
10kV侧采用带母联断路器的分段单母线接线,通过一台10/0.4kV
1600kVA和二台10/0.4kV
2000kVA配电变压器以放射式方式为各低压用电设备供电。
正常时10kV侧两段母线同时投运,母联断路器投入运行;
低压侧三台变压器所带三段母线分别运行。
当主电源发生故障或检修时,另一路10kV备用电源投入供电,断开10kV侧母联断路器,这时由一台2000kVA变压器向厂区二级负荷供电,满足供电要求。
当10kVⅡ段母线或进线回路(3TM)发生故障或检修时低压母联开关投入供电,切断0.4kVⅡ段母线上不重要负荷,给0.4kVⅢ段母线上的重要负荷供电。
供电系统主接线详见“变电所电气主接线图”。
5.2计量点设置
35kV计量柜作为本工厂用电总计量。
10kV备用回路进线处设置有功及无功电能表。
为各车间供电的低压馈出回路设置有功电能计量,作内部经济核算用。
第6章变电所位置、型式的选择
6.1变电所位置
变电所所址选择应满足下列几条要求:
1)
接近负荷中心;
2)
接近电源侧;
3)
进出线方便;
4)
运输设备方便;
5)
不应设在容易积水、剧烈震动或高温的场所;
6)
不应设在有爆炸危险的区域内;
7)
其他等等
从上面几条综合确定,总平面图序号F设为35/10kV变电所,靠近负荷中心。
由于煤气站属于危险区域,故不应与变电所相邻,整个变电所的室内地面,应高于室外地坪0.6米。
6.2变电所型式的选择
35/10kV变电所采用屋内式变电所,运行维修方便,占地面积少。
变电所布置紧凑合理,内设35kV、10kV和低压配电室,低压配电室应靠近10/0.4kV变压器室,35/10.5kV主变压器室应靠近10kV配电室,并设控制室、值班室和辅助房间等,便于运行人员工作和管理。
变电所的总体布置详见“变电所平面布置图”。
第7章短路电流计算
7.1短路电流计算的目的和方法
短路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。
短路电流计算的方法,常用的有欧姆法(又称有名单位制法)和标幺制法(又称相对单位制法)。
本设计采用标幺制法进行短路计算。
7.2短路电流计算
7.2.1最小运行方式下系统短路电流计算
已知系统最小三相短路容量MVA
(1)确定基准值
取基准容量MVA
kV
则
kA
kA
(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标么值
1)电力系统
2)架空线路
3)电力变压器
4)电缆线路
(2)计算各短路点总计算电抗及三相短路电流和短路容量
1)各短路点总计算电抗
2)各短路点三相短路电流
3)各短路点短路冲击电流
4)各短路点短路全电流最大有效值
5)各短路点短路容量
MVA
7.2.2最大运行方式下系统短路电流计算
已知系统最大三相短路容量MVA
第8章高低压开关柜的选择
高低压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高低压成套配电装置。
(1)高压开关柜有固定式和手车式(移可式)两大类型。
1)本设计35kV设备选用KYN61A-40.5铠装移开式交流金属封闭开关设备。
该产品引进美国西屋公司的先进技术,根据GB3906-1991《~35kV交流金属封闭开关设备》及电力部DL404-1997《户内交流高压开关柜订货技术条件》,并全面参照IEC298《1kV以上的52kV及以下的交流金属封闭开关设备和控制设备》(1990年版)标准设计和制造的KYN61A-40.5铠装式金属封闭开关设备,是三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的户内成套配电装置,作为接受和分配35kV网络电能和对电路实行控制、保护及监测。
本型开关柜既有防止误操作断路器、防止带负荷推、拉可移开部件、防止带电合接地开关、防止接地开关在接地位置送电和防止误入带电间隔(即简称“五防”功能)。
2)本设计10kV设备选用KYN28-12金属铠装中置式开关柜。
该产品系3.6-12kV三相交流50Hz单母线及单母线分段系的成套配电装置。
主要用于发电厂、中小型发电机送电、工矿企事业配电以及电业系统二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等,实行控制保护、监测之用。
本开关设备满足IEC298、GB3906、DL/T404-91等标准要求,具有防止带负荷推拉断路器手车、防止误分合断路器、防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、防止误入带电隔室、防止在带电时误合接地开关的联锁功能。
(2)低压开关柜有固定式和抽出式两大类型。
本设计0.4kV设备选用GCK系列交流低压抽出式开关柜。
该产品结构柜架为组合装配式结构,骨架采用C型材。
柜架的全部结构均通过自攻螺钉连接,按需要加装门、面板、隔板、支架及抽屉部件、以便组合成完整无缺开关柜柜架。
每一功能单元均占据一个独立隔室功能单室,总占用高度1800mm范围内,根据用户的各电流等级不同的占用高度,组合成每台抽屉式开关柜的供电回路。
抽屉具有合、分、试验、抽出位置,既能保证正常的工作,又可安全检修抽屉内的元件。
相同规格的功能单元均共有互换性,用户可以方便迅速地使备用抽屉。
第9章变电所高低压电气设备选择及校验
9.1短路电流计算结果
最大运行方式下:
(1)35kV母线
kA
kA
kA
(2)10kV母线
动稳定条件
热稳定条件
上述短路电流
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