电力系统课程设计XX机械厂降压变电所的电气设计内容Word格式.doc
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,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0.8~0.95
,式中是所有设备无功计算负荷之和;
是无功负荷同时系数,可取0.85~0.97
2.3各车间负荷统计计算
1)、铸造车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
2)、锻压车间
3)、金工车间
4)、工具车间
5)、电镀车间
6)、热处理车间
7)、装配车间
8)、机修车间
9)、锅炉房
10)、仓库
11)、生活区
12)、总的计算负荷计算
总的计算负荷:
总的无功计算负荷:
总的视在计算负荷:
=
总的计算电流:
经过计算,得到各厂房和生活区的负荷统计表,如表2-1所示
表2-1XX机械厂负荷计算表
编号
名称
负荷类别
设备容量/KW
需要系数Kd
cosΦ
tanΦ
计算负荷
P30/KW
Q30/kvar
S30/KVA
I30/A
1
铸造车间
动力
390
0.3
0.70
1.02
117
119.34
--
照明
8
0.8
1.0
0
6.4
小计
398
123.4
173.5
263.7
2
锻压车间
320
0.2
0.65
1.17
64
74.88
6
0.9
5.4
326
69.4
103.9
157.8
3
金工车间
350
0.60
1.33
105
139.65
5
4.5
355
109.5
179.5
272.7
4
工具车间
200
0.35
70
93.1
0.7
3.5
205
73.5
182.6
电镀车间
270
0.6
0.75
0.88
162
142.56
276
167.4
275.4
418.4
热处理车间
140
0.46
0.80
64.4
48.3
7
5.6
147
86.1
130.8
装配车间
160
0.4
56
65.52
4.2
166
60.2
90.35
137.3
机修车间
0.26
36.4
42.59
4.0
145
40.4
60
91.2
9
锅炉房
75
0.66
49.5
37.13
1.6
77
51.1
63.475
96.44
10
仓库
20
0.34
0.90
0.48
6.8
3.24
1.8
22
8.6
9.36
14.2
生活区
300
0.78
234
112.32
455.8
总计(380V侧)
2065
1007.5
878.63
--
352
KΣp=0.8
KΣq=0.85
0.71
806
746.84
1098.82
1669.5
2.4无功功率补偿
由表2-1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.71.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应该低于0.92。
考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.92,暂取0.94来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
参照图2-1,选PGJ1型低压自动补偿屏,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)6台相结合,总共容量为84kvar7=588kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2-2所示。
表2-2无功补偿后工厂的计算的负荷
项目
P30/kW
S30/kVA
380V侧补偿前负荷
0.76
380V侧无功补偿容量
-588
380V侧补偿后负荷
0.98
158.84
821.5
1248.1
主变压器功率损耗
8.79
37.36
10kV侧负荷总计
0.97
814.79
196.2
838.1
52
图2-1PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的结线方案
3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Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)等。
而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+…=∑Pi。
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3-1所示。
表3-1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置
坐标轴
X(㎝)
2.3
4.7
9.2
8.42
7.2
10.45
Y(㎝)
5.5
3.8
2.1
7.23
2.15
5.1
4.1
2.5
7.8
由计算结果可知,x=6.82,y=5.47工厂的负荷中心在5号厂房的东南角(参考图3-1)。
考虑到方便进出线及周围环境情况,决定在5号厂房的东侧紧靠厂房修建工厂变电所,其型式为附设式。
图3-1工厂总平面布置图
4变电所主变压器的选择和主结线方案的选择
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,而容量根据式,为主变压器容量,为总的计算负荷。
选=1000KVA>
=838.1kVA,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公式(4-1)、(4-2)选择,即
(4-1)
(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变电所主结线方案的选择
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4-1所示
(2)装设两台主变压器的主接线方案,如图4-2所示
图4-1装设一台主变压器的主结线方案
图4-2装设两台主变压器的主结线方案
(3)两种主结线方案的技术经济比较
表4-1两种主接线方案的比较
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
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
供电质量
由于一台主变,电压损耗较大
由于两台主变并列,电压损耗小
灵活方便性
只一台主变,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
由手册查得S9—1000/10单价为15.1万元,而由手册查得变压器综合投资约为其单价的2倍,因此其综合投资为2×
15.1万元=30.2万元
由手册查得S9—800单价为10.5万元,因此两台综合投资为4×
10.5万元=42万元,比一台变压器多投资11.8万元
高压开关柜(含计量柜)的综合投资额
查手册得GG—A(F)型柜按每台4万元计,查手册得其综合投资按设备价1.5倍计,因此其综合投资约为4×
1.5×
4=24万元
本方案采用6台GG—A(F)柜,其综合投资额约为6×
4=36万元,比一台主变的方案多投资12万元
电力变压器和高压开关柜的年运行费
参照手册计算,主变和高压开关柜的折算和维修管理费每年为6.2万元
主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为8.94万元,比一台主变的方案多耗274万元
供电贴费
按800元/KVA计,贴费为1000×
0.08=80万元
贴费为2×
800×
0.08万元=128万元,比一台主变的方案多交48万元
从表4-1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,则装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案,因此决定采用装设一台主变的方案。
5短路电流的计算
5.1绘制计算电路
如图5-1本厂的供电系统采用两路电源供线,一路为距本厂9km的变电站经LJ-95架空线,该干线首段所装高压断路器的断流容量为400MVA;
一路为邻厂高压联络线。
下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。
400MVA
K-1
K-2
LJ-95,9km
10.5kV
S9-1000
0.4kV
(2)
(3)
(1)
~
∞系统
图5-1短路计算电路
5.2确定基准值
设,,即高压侧,低压侧,则
5.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值
(1)电力系统已知,故
(2)架空线路查表8-37,得LJ-95的,而线路长9km,故
(3)电力变压器查表2-8,得,故
因此绘短路计算等效电路如图5-2所示。
k-1
k-2
图5-2等效电路
5.4计算k-1点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
(1)总电抗标幺值
(2)三相短路电流周期分量有效值
(3)其他短路电流
(4)三相短路容量
5.5计算k-2点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
(1)总电抗标幺值
以上计算结果综合如表5-1
表5-1 短路计算结果
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA
1.77
4.5135
2.6727
32.1
18.9
34.82
20.63
13.14
6变电所一次设备的选择校验
6.110kV侧一次设备的选择校验
表6-110kV侧一次设备的选择校验
选择校验项目
电压
电流
断流
能力
动稳
定度
热稳
其他
装置地点条件
参数
数据
10kV
57.7A
1.77kA
3.65kA
5.95
一
次
设备型号规格
额定参数
高压少油断路器SN10-10I/630
630A
16kA
40kA
512
高压隔离开关GN-10/200
200A
25.5kA
500
高压熔断器RN2-10
0.5A
50kA
电压互感器JDJ-10
10/0.1kV
电压互感器JDZJ-10
电流互感器LQJ-10
100/5A
31.8kA
81
二次负荷0.6Ω
避雷器FS4-10
户外式高压隔离开关GW4-15G/200
12kV
400A
25kA
表6-1所选一次设备均满足要求。
6.2380V侧一次设备的选择校验
表6-2380V侧一次设备的选择校验
380V
1350.5A
18.9kA
39.93kA
250
一次设备型号规格
低压断路器DW15-1500/3D
1500A
低压断路器DZ20-630
30kA
低压断路器DZ20-200
低压刀开关HD13-1500/30
电流互感器LMZJ1-0.5
500V
1500/5A
电流互感器LMZ1-0.5
100/5
160/5
表6-2所选一次设备均满足要求。
6.3高低压母线的选择
10kV母线选LMY-3(),即母线尺寸为;
380V母线选LMY-3,即母线尺寸为,而中性线母线尺寸为。
7变电所进出线和与邻近单位联络线的选择
7.110kV高压进线和引入电缆的选择
(1)10kV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设,接往10kV公用干线。
1)按发热条件选择由及室外环境温度,查表8-36,初选LJ-16,其时的满足发热条件。
2)校验机械强度查表8-34,最小允许截面,因此按发热条件选择的LJ-16不满足机械强度要求,故改选LJ-35。
由于此线路很短,不需校验电压损耗。
(2)由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。
1)按发热条件选择由及土壤温度查表8-44,初选缆芯截面为的交联电缆,其,满足发热条件。
2)校验短路热稳定按式计算满足短路热稳定的最小截面
式中C值由表5-13差得;
按终端变电所保护动作时间0.5s,加断路器断路时间0.2s,再加0.05s计,故。
因此YJL22-10000-325电缆满足短路热稳定条件。
7.2380V低压出线的选择
(1)馈电给1号厂房(铸造车间)的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
1)按发热条件选择由及地下0.8m土壤温度,查表8-43,初选缆芯截面,其,满足发热条件。
2)校验电压损耗由图3.1所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为80m,而由表8-42查得的铝芯电缆(按缆芯工作温度计),,又1号厂房的,,因此按式得:
故满足允许电压损耗的要求。
3)短路热稳定度校验按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于,不满足短路热稳定要求,故改选缆芯截面为的电缆,即选的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆,中性线芯按不小于相线芯一半选择。
(2)馈电给2号厂房(锻压车间)的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1)按发热条件选择由及地下0.8m土壤温度,查表8-43,初选缆芯截面,其,满足发热条件。
2)校验电压损耗由图3.1所示工厂平面图量得变电所至2号厂房距离约为86m,而由表8-42查得的铝芯电缆(按缆芯工作温度计),,又2号厂房的,,因此按式得:
(3)馈电给3号厂房(金工车间)的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1)按发热条件选择由及地下0.8m土壤温度,查表8-43,初选缆芯截面,其,满足发热条件。
2)校验电压损耗由图3.1所示工厂平面图量得变电所至3号厂房距离约为105m,而由表8-42查得的铝芯电缆(按缆芯工作温度计),,又3号厂房的,,因此按式得:
(4)馈电给4号厂房(工具车间)的线路采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1)按发热
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