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文檔簡介
1、黑龍江大學課程設計說明書學院:機電工程學院專業(yè):電氣工程及其自動化課程名稱:工廠供電設計題目:春蕾機械廠降壓變電所的電氣設計姓名:XXX學號:2012XXXX指導教師:XXX成績:II目錄前言1第一章 設計任務31.1設計要求31.2設計依據(jù)31.2.1 工廠總平面圖31.2.2 工廠的負荷情況31.2.3 供電電源情況31.2.4 氣象資料51.2.5地質(zhì)水文資料51.3 設計任務51.4 設計時間5第二章 負荷計算和無功補償52.1 負荷計算62.1.1 負荷計算方法的選取62.1.2 單組用電設備的負荷計算62.1.3多組用電設備的負荷計算72.2 無功功率的補償92.2.1 無功補償裝
2、置的選擇92.2.2 補償容量的計算與校驗10第三章 變電所位置與型式的選擇113.1 變電所位置的選擇113.1.1 變電所所址選擇的一般原則113.1.2 工廠負荷中心的確定113.1.3 變電所位置的確定133.2 變電所類型的選擇14第四章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇154.1 變電所主變壓器的選擇154.1.1 變壓器臺數(shù)和容量的確定154.1.2 變壓器類型的選擇164.2變電所主接線方案的選擇164.2.1 裝設一臺主變壓器的主接線方案174.2.2 裝設兩臺主變壓器的主接線方案17第五章 短路電流計算175.1 計算電路圖的繪制185.2 三相短路的短路電流計算18結(jié)論2
3、1參考文獻22附錄23春蕾機械廠降壓變電所的電氣設計前言工廠供電,就是指工廠所需電能的供應和分配,亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來,又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應用;電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟,又便于控制、調(diào)節(jié)和測量,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此,電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn),實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面,而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義,因此做好工廠供電工作,對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設,也具有重大的作用。工廠供電工
4、作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務,切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要,并做好節(jié)能工作,就必須達到以下基本要求:(1)安全: 在電能的供應、分配和使用中,不應發(fā)生人身事故和設備事故。(2)可靠: 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3)優(yōu)質(zhì): 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求(4)經(jīng)濟: 供電系統(tǒng)的投資要少,運行費用要低,并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。工廠供電設計主要內(nèi)容包括工廠變配電所設計、工廠高壓配電線路設計、車間低壓配電線路設計及電氣照明設計等。其基本內(nèi)容如下: (1)負荷計算全廠總降壓變電所的負荷計算,是在車間負荷計算的基礎上進行的??紤]車間變電所變壓器的功率損耗,從而求出全廠總
5、降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。 (2)工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇參考電源進線方向,綜合考慮設置總降壓變電所的有關(guān)因素,結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要,確定變壓器的臺數(shù)和容量。 (3)工廠總降壓變電所主結(jié)線設計根據(jù)變電所配電回路數(shù),負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù),確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求,即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟,安裝容易維修方便。 (4)廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設計根據(jù)廠內(nèi)負荷情況,從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置,比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案,計算出導線截面及電壓
6、損失,由不同放案的可靠性,電壓損失,基建投資,年運行費用,有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟條件列表比值,擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設方式設計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖,敷設要求和架空線路桿位明細表以及工程預算書表達設計成果。 (5)工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算工廠用電,通常為國家電網(wǎng)的末端負荷,其容量運行小于電網(wǎng)容量,皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短 路參數(shù),求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。 (6)改善功率因數(shù)裝置設計按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù),通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的
7、規(guī)格和數(shù)量,并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率,改善功率因數(shù)。 (7)變電所高、低壓側(cè)設備選擇參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值,選擇變電所高、低壓側(cè)電器設備,如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主結(jié)線圖,設備材料表和投資概算表達設計成果。 (8)繼電保護及二次結(jié)線設計為了監(jiān)視,控制和保證安全可靠運行,變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡線斷路器,皆需要設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝
8、置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。設計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表,控制和信號裝置,操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng),用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達設計成果。(9)變電所防雷裝置設計參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料,設計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算,避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算,按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號,并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓,頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地電阻計算。本次設計的主要任務有負荷計算和無功補償、變電所位置及變壓器的選擇、變電所主接線設計及短路電流的計算等。第一章 設計任務本次設計內(nèi)容為降壓
9、變電所的電氣設計。根據(jù)所掌握的依據(jù)和要求為春蕾機械廠設計一個降壓變電所,主要包括變壓器選型和主接線方式確定。1.1設計要求根據(jù)本廠所能取得的電源和本廠用電負荷的實際情況, 到工廠的生產(chǎn)發(fā)展,按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求,確定變電所的位置、型式,變電所主變壓器的型號(臺數(shù)、容量和類型),并選擇變電所的主接線方案。最后,按照要求寫出設計說明書,繪制變電所主接線圖。1.2設計依據(jù)1.2.1 工廠總平面圖工廠總平面圖如圖1-1所示。1.2.2 工廠的負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制, ,日最大持續(xù)時間為5h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷外,其余均屬于三級負荷。低壓動力設備均為三相
10、,額定電壓為380V,電氣照明和家用電器均為單相,額定電壓為220V。該廠的負荷統(tǒng)計資料如表1-1。1.2.3 供電電源情況按照工廠與當?shù)毓╇姴块T前低昂的供電用電協(xié)議規(guī)定,本廠由附近距本廠10km地方的一條6kV公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。干線導線型號LGJ-120,導線為等邊三角形排列,線距1.5米。干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量。此斷路器配有定時限過流和電流速斷保護,定時限過流保護圖1-1春蕾機械廠總平面圖表1-1工廠負荷資料廠房編號廠房名稱負荷類別設備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力照明 35080.40.80.71.02金工車間動力照明40070
11、.20.70.651.03鍛壓車間動力照明320100.20.80.71.04工具車間動力照明38050.20.90.651.05電鍍車間動力照明28050.40.80.81.06熱處理車間動力照明20040.50.80.751.07裝配車間動力照明16080.30.80.71.08機修車間動力照明20040.30.80.71.09鍋爐房動力照明6010.80.80.751.010倉庫動力照明2510.40.80.81.0生活區(qū)照明3500.70.90的動作時間整定為1.7s,為了滿足工廠二級負荷的要求,可采用高壓聯(lián)絡線由附近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)由電氣聯(lián)系的架空線總長度為60k
12、m,電纜線總長度為15km。1.2.4 氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為,年平均氣溫為,年最低氣溫為,年最熱月的平均最高氣溫為,年最熱月的平均氣溫為,年最熱月地下0.8m處平均溫度為。當?shù)刂鲗эL向為東北風,年雷暴日為20。1.2.5地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔500m,地層以砂粘土為主,地下水位2m。1.3 設計任務1、設計說明書,其中包括:1)緒論。2)目錄。3)負荷計算和無功補償。4)變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇。5)變電所主接線方案的設計。6)短路電流計算。2、設計圖樣,包括:變電所主接線圖1張(A4紙張)1.4 設計時間2015年6月15日至2015年6月20日(1周)第
13、二章 負荷計算和無功補償設計變電所首先應進行負荷計算,以確定降壓變壓器的容量,并為有關(guān)設備的選型提供依據(jù)。供電營業(yè)規(guī)則中規(guī)定:用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)應滿足100 kVA及以上高壓時在0.9以上,并規(guī)定,凡功率因數(shù)未達到上述規(guī)定的,應增添無功補償裝置,通常采用并聯(lián)電容器補償。所以,也應進行無功補償?shù)南嚓P(guān)計算,不符合規(guī)定時確定補償電容的容量及型號。2.1 負荷計算負荷計算是供電設計計算的基本依據(jù),計算負荷確定的是否合理直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如果計算負荷確定過大,將使電器和導線電纜的選擇過大,造成投資和有色金屬的浪費。但是確定過小又會導致電器和導線過負
14、荷運行,產(chǎn)生過熱,非常危險。因此,正確確定計算負荷非常重要。2.1.1 負荷計算方法的選取方案一:需要系數(shù)法。需要系數(shù)法是國際上普遍采用的確定計算負荷的基本方法,計算過程非常簡便,結(jié)果也較為合理。方案二:二項式系數(shù)法。二項式系數(shù)法的應用局限性較大,但在確定設備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時,此方法較為合理,且計算相對簡便。該機械廠的車間較多,需要計算的設備臺數(shù)也較多,且設備容量間差別不是很大,所以選擇需要系數(shù)法更為合理。2.1.2 單組用電設備的負荷計算單組用電設備的負荷計算公式如下:a)有功計算負荷(單位為kW)= (2-1)為系數(shù)b)無功計算負荷(單位為kvar)=tan (
15、2-2)c)視在計算負荷(單位為kVA)= (2-3)d)計算電流(單位為A)= (2-4)為用電設備的額定電壓(單位為kV)以廠房1為例計算各負荷參數(shù):動力設備容量350kW,需要系數(shù)0.4,功率因數(shù)0.7;照明設備容量8kW,需要系數(shù)0.8,功率因數(shù)1.0。動力設備: 。照明設備:單相負荷為8kW,轉(zhuǎn)化為三相負荷:所以,;其他9組廠房及生活區(qū)的負荷計算類似。2.1.3多組用電設備的負荷計算多組用電設備的負荷計算公式:a)有功計算負荷(單位為kW):= (2-5)式中是所有設備組有功計算負荷之和,是有功負荷同時系數(shù),可取0.850.95。b)無功計算負荷(單位為kvar):= (2-6)是所
16、有設備無功之和,是無功負荷同時系數(shù),可取0.90.97。c)視在計算負荷(單位為kVA):= (2-7)d)計算電流(單位為A):= (2-8)取=0.9,=0.95。經(jīng)過計算,得到各廠房及生活區(qū)的有功功率、無功功率、視在功率和計算電流,整個機械廠區(qū)的有功、無功和視在功率、計算電流,并計算出其功率因數(shù)為0.88。將所有的計算數(shù)據(jù)列成一個表格如表2-1所示(額定電壓為380V)。表2-1各廠房和生活區(qū)的負荷計算表編號名稱類別設備容量需要系數(shù)計 算 負 荷1鑄造車間動力3500.40.71.02140142.8200303.9照明80.81.0019.2019.229.2小計358143.3142
17、.8202.3307.42金工車間動力4000.20.651.178093.6123.1187.0照明70.71.0014.7014.722.3小計40785.293.6126.6192.33鍛壓車間動力3200.20.71.026465.391.4138.9照明100.81.002402436.5小計33079.265.3102.61564工具車間動力3800.20.651.177688.9116.9177.6照明50.91.0013.5013.520.5小計38580.688.9120182.35電鍍車間動力2800.40.80.7511284140212.7照明50.81.0012012
18、18.2小計285111.684139.7212.26熱處理車間動力2000.50.750.8810088133.3202.5照明40.81.009.609.614.5小計20498.688132.2200.87裝配車間動力1600.30.71.02484968.6104.2照明80.81.0019.2019.229.1小計16860.54977.9118.38機修車間動力2000.30.71.026061.285.7130.2照明40.81.009.609.614.6小計204 62.661.287.51339鍋爐房動力600.80.750.884842.26497.2照明10.81.002
19、.402.43.6小計6145.442.26294.210倉庫動力250.40.80.75107.512.519.0照明10.81.002.402.43.6小計2611.27.513.520.511生活區(qū)照明3500.70.900.48735352.8816.61240.7總計(380V側(cè))動力23751599.2840.11806.41921.4照明403計入=0.9=0.950.881512.8798.11710.42598.72.2 無功功率的補償由于工廠中有大量的異步電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負載,還有感性的電力變壓器,從而使功率因數(shù)降低。由以上計算得知,其功率因數(shù)為0.
20、88,并未達到規(guī)定中的要求。如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能和提高其自然功率因數(shù)的情況下,仍達不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)0.9時,則需要增設無功補償裝置。2.2.1 無功補償裝置的選擇為達到無功補償?shù)哪康模T诰€路中增加無功補償裝置,無功補償裝置主要有同步補償機和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點,因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應用最為普遍。設計中采用并聯(lián)電抗器的補償方式。2.2.2 補償容量的計算與校驗由以上計算結(jié)果知,該廠補償前380V側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有0.88,而供電部門要求該廠6kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于0.9
21、??紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗,因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應稍大于0.9,暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量:=(tan - tan)=1512.8tan(arccos0.88) - tan(arccos0.92) = 172.1kvar故選PGJ1型低壓自動補償屏,并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型,采用其方案1(主屏)1臺與方案3(輔屏)1臺相組合,總?cè)萘?4kvar*2=168kvar。對補償后的無功功率進行校驗。380V側(cè):有功功率不變,P30=1512.8kW;無功功率 Q30=798.1-168 kvar=630.1 kvar;1638.8 kVA;
22、2489.9A0.92。6KV側(cè):;P30(1)=1512.8+16.4 kW =1529.2 kW;Q30(1)=630.1+82 kvar=712.1 kvar;1686.9 kVA;cos(1)=0.91。因此無功補償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算如表2-2所示。表2-2無功補償后工廠的計算負荷項目cos計算負荷/kW/kvar/kVA/A380V側(cè)補償前負荷0.881512.8798.11710.42598.7380V側(cè)無功補償容量-168380V側(cè)補償后負荷0.921512.8630.11638.82489.9主變壓器功率損耗0.01=16.40.05=8210KV側(cè)負荷計算0
23、.911529.2712.11686.9162.3第三章 變電所位置與型式的選擇3.1 變電所位置的選擇3.1.1 變電所所址選擇的一般原則變電所所址的選擇應根據(jù)下列要求并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析比較后確定:1)盡量接近負荷中心,以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗及有色金屬損耗。2)進出線方便,特別要便于架空線進出。3)接近電源側(cè),測別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。4)設備運輸方便,特別要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸。5)不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所,無法遠離時,不應設在污染源下風側(cè)。6)不應設在有劇烈震動或高溫的場所,無法避免時應有防震和隔熱措施。7)不應設在常積水的場所或相鄰近的
24、地方。8)不應設在有爆炸危險環(huán)境或有火災危險環(huán)境的正上方或正下方。3.1.2 工廠負荷中心的確定確定工廠負荷中心的方法主要有兩個,即負荷指示圖和負荷功率矩法。負荷指示圖是將電力負荷一定比例用負荷圓的形式表示在工廠的平面圖上,各車間的負荷圓的圓心應與車間的負荷中心大致相符。在負荷大體均勻分布的車間內(nèi),這一中心就是車間的中心,在負荷分布不均勻的車間內(nèi),這一中心應偏向負荷集中的一側(cè)。負荷功率矩法是將工廠中所有車間表示在坐標系中,按照各車間的負荷比重以一定規(guī)律計算出負荷中心的坐標位置的一種方法。工廠負荷指示圖雖然可以直觀的大致確定工廠的負荷中心,但還必須結(jié)合其他條件,總體比較分析才能確定最后的結(jié)果。相
25、比而言,負荷功率矩法過程較為簡單,選擇該方法確定該工廠的負荷中心。如下圖3-1所示,將該廠的平面圖放置到網(wǎng)格標尺當中,得到各車間的坐標如表3-1。圖3-1 網(wǎng)格中的工廠平面圖表3-1 各車間的坐標及功率表格廠號12345678910生活區(qū)X()120120120260260260450400380260540Y()1202102901001702501802403103050P30(kW)143.385.279.280.6111.698.660.562.645.411.2735設P1、P2、P3P10表示1到10車間的有功計算負荷,P11表示生活區(qū)負荷中心的有功計算負荷;x1、x2x10表示1
26、到10車間在坐標系中的橫坐標,x11為生活區(qū)負荷中心的橫坐標;y1、y2y10表示1到10車間在坐標系中的縱坐標,y11為生活區(qū)負荷中心的縱坐標。則由公式xPi=(Pixi) (3-1)yPi=(Piyi) (3-2)可計算出負荷中心的坐標為:x=(Pixi)/ Pi=385y=(Piyi)/ Pi=123將計算出的幾何中心的坐標表示在原坐標圖上如圖3-1所示??芍浯篌w位于車間4和車間5中間位置的東方,7號車間的西北方。3.1.3 變電所位置的確定工廠負荷中心是確定變電所位置的重要因素,但要具體確定變電所位置還要考慮諸多因素,比如第一小節(jié)中的選址原則和土地建筑費用、未來發(fā)展要求等等。變電所的
27、總體布置應因地制宜,合理設計。這里首先提出三種方案,再逐一比較選出最合理的方案。方案一:車間4的東側(cè)。距離負荷中心較近,能夠有效的降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗及有色金屬損耗。同時距離廠后門也非常近,且無任何阻礙,設備的運輸方便。車間4為工具車間,無高溫、無震動,沒有爆炸或火災等的危險,不會對變電所產(chǎn)生特別的影響。方案二:車間4的北側(cè)。首先距離負荷中心較近,能節(jié)約一定的能源。其次交通方便,便于設備的運輸。再者距離其西側(cè)的電源干線較近,且無任何阻礙,便于架空線的進出。而且其周圍車間都是諸如工具車間,倉庫等的安全車間,無干擾無威脅。方案三:車間5的東側(cè)。距離負荷中心較近。距離廠門右側(cè)的電源干線較
28、近,能夠滿足靠近電源側(cè)的要求。與電源干線間無阻礙,便于架空線的架設。與廠后門之間無阻礙,交通方便,便于運輸。車間5為電鍍車間,對變電所的影響不大。通過比較以上三種方案,得出以下結(jié)論。表3-2 變電所位置選擇方案比較方案一方案二方案三接近負荷中心等級高,特別接近負荷中心較高,相比于其他兩種方案稍遠一些與方案一基本相同接近電源側(cè)等級距離西側(cè)電源干線較近比方案一近些距離南側(cè)電源干線與方案一近似周圍環(huán)境無積水,無干擾同方案一幾乎無影響架空線進出方便程度距離個別廠房較遠,不利于架空線的鋪設同方案一近似位于工廠中心,距離任何車間相對較近,便于架空線的鋪設經(jīng)過以上比較,我們認為方案三相對更加合理。它距離負荷
29、中心很近,距離電源也較近,交通方便,且便于架空線的鋪設。因此,變電所位置選擇在5號車間的東側(cè)。3.2 變電所類型的選擇工廠變電所分總降壓變電所和車間變電所,這里只需要確定車間變電所。車間變電所安主變壓器的安裝位置來分,主要有車間附設變電所、車間內(nèi)變電所、露天變電所、獨立變電所、桿上變電所、地下變電所、樓上變電所及移動式變電所等。選型時從最常用且最適合本次設計的三種類型入手,再進一步確定最終的類型。方案一:車間內(nèi)變電所。以上分析確定了變電所應位于車間5附近,該位置靠近工廠的負荷中心,所以考慮選擇車間內(nèi)變電所。選擇車間內(nèi)變電所,可以縮短低壓配電距離,從而降低電能損耗和資源的浪費。但是變電所建設在車
30、間內(nèi)部需要占用一定的生產(chǎn)面積,而且變壓器室門朝車間內(nèi)開,對生產(chǎn)的安全有一定的威脅。方案二:露天變電所。經(jīng)濟簡單,通風散熱好,只要周圍環(huán)境正常,無腐蝕、爆炸性氣體和粉塵的場所可以采用。但是這種變電所安全可靠性差,存在一定的安全隱患。方案三:附設式變電所。對于生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程需要經(jīng)常調(diào)整、設備也要相應變動的生產(chǎn)車間宜采用此類型的變電所,此類型變電所建筑緊湊,能夠合理分配一定的建筑的面積,靠近車間和負荷中心也能減少能源的浪費,易于架空線的架設。附設式變電所常用于機械類工廠。綜合比較以上三種方案,露天式變電所存在安全隱患,從安全的角度來看首先被排除。車間內(nèi)變電所需要占用一定的生產(chǎn)面積,存在威
31、脅的同時減少了產(chǎn)出,從經(jīng)濟性和安全性的角度也要排除。附設式變電所比較適合該機械廠的需要,選擇方案三為最終的選擇類型。但附設式分內(nèi)附式和外附式。方案一:內(nèi)附式。內(nèi)附式需要占用一定的生產(chǎn)面積,適合用于負荷中心在車間內(nèi)部的情況。從建筑外觀來看,內(nèi)附式比外附式要美觀。方案二:外附式。外附式不占或很少占用車間生產(chǎn)面積,而且變壓器室處于車間的墻外,比內(nèi)附式更加安全。該工廠的負荷中心在車間外,從這點看不適合采用內(nèi)附式。且內(nèi)附式需占用生產(chǎn)面積,相比外附式不安全。所以,變電所類型選用外附式的附設變電所。第四章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇電力變壓器室變電所中最關(guān)鍵的一次設備,主要功能是將電力系統(tǒng)的電能電壓升
32、高或降低,以利于電能的合理輸送、分配和使用。該廠二次側(cè)電壓為380V,需將電源干線的6kV降壓到380V,選用降壓變壓器。設計中需要通過計算確定變壓器的臺數(shù)和容量,進而確定變壓器的型號;具體選擇時又涉及到變壓器類型的選擇。變電所的主接線電路是電力系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路。設計中根據(jù)工廠變配電所主接線的基本要求來選擇最合適的設計方案,并繪制出主接線圖。4.1 變電所主變壓器的選擇4.1.1 變壓器臺數(shù)和容量的確定由于該工廠的負荷中大部分為三級負荷,同時含有3個車間為二級負荷。所以選擇變壓器臺數(shù)和容量時有以下兩種可供選擇的方案:方案一:裝設一臺變壓器。型號為S9型,而容量根據(jù)式來確定。為主變
33、壓器容量,為總的計算負荷。選=2000 kVA>=1710.4kVA,即選一臺S9-2000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源,考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。方案二:裝設兩臺變壓器。型號為S9型,而每臺變壓器容量根據(jù)式(4-1)、(4-2)選擇,即1710.4 kVA=(1026.21197.3)kVA (4-1)=(202.3+139.7+62) kVA=404 kVA (4-2)因此選兩臺S9-1250/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源,考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。比較以上兩種方案時考慮以下原則:1)滿足用電負荷對供電可靠性的
34、要求。對于含有一、二級負荷的變電所一般采用兩臺變壓器,以便當一臺變壓器發(fā)生故障時另一臺可以繼續(xù)為前兩級負荷供電。2)有二級負荷無一級負荷時,如果有其他變電所的聯(lián)絡線作為備用電源可以選擇一臺變壓器。3)對于負荷集中且容量相當大的變電所,雖為三級負荷,也應采用兩臺或多臺變壓器。4)確定變壓器臺數(shù)時應考慮負荷發(fā)展,留有一定余地。5)車間變電所主變壓器的單臺容量受低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度的要求限制,一般不宜大于1000kVA。6)經(jīng)濟性原則。根據(jù)以上原則,方案二更為優(yōu)越。從供電可靠度的方面看,兩臺變壓器能夠滿足二級負荷的要求;該廠的負荷較大,且較為集中,宜采用兩臺變壓器;考慮負荷發(fā)展時,一臺變
35、壓器總?cè)萘繛?000 kVA,而兩臺總?cè)萘?500 kVA,比一臺稍大。雖然兩臺變壓器相比一臺而言經(jīng)濟性相對較差,但總體考慮選擇兩臺更為合適。聯(lián)結(jié)組別選擇為Dyn11型。4.1.2 變壓器類型的選擇從繞組型式上看,采用應用最為普遍的雙繞組變壓器。而從變壓器繞組絕緣及冷卻方式上看,有油浸式、干式和充氣式等變壓器。油浸式變壓器相比于其他兩種類型有同時兼具散熱和絕緣的特點,并且可正常過負荷運行,戶內(nèi)正常過負荷20%,其他兩種不考慮正常過負荷。所以宜選用油浸式變壓器。4.2變電所主接線方案的選擇發(fā)電廠、變電所的一次接線是由直接用來生產(chǎn)、匯聚、變換、傳輸和分配電能的一次設備的一次設備構(gòu)成的,通常又稱為電
36、氣主接線。主接線代表了發(fā)電廠(變電所)電氣部分的主體結(jié)構(gòu),是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護與自動裝置的配置起著決定性的作用,也將直接影響系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性。因此,主接線必須綜合考慮各方面因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后方可確定出正確、合理的設計方案。根據(jù)以上兩種變壓器方案,可設計以下兩種主接線方案。4.2.1 裝設一臺主變壓器的主接線方案裝設一臺主變壓器時,從電源干線引入工廠的線路只有一條,經(jīng)主變壓器變壓后連接到工廠的母線側(cè)。該線路首末兩端應裝設負荷開關(guān)和斷路器,以保證線路的安全供電及檢修時的可靠關(guān)斷。為保證干路電源故障時工廠中的二級負荷能夠正常工
37、作,要求主變一次側(cè)母線應由附近的單位取得備用電源,即經(jīng)高壓聯(lián)絡線與臨近單位母線相連。同樣為保證發(fā)生故障時的可靠關(guān)斷和檢修時的可靠關(guān)斷應裝設斷路器和負荷開關(guān)。為便于測量及檢測,該側(cè)母線也應裝設電壓互感器,為避免雷電波入侵對工廠造成的威脅應裝設避雷器。主變二次側(cè)連接到工廠的母線上,再依次將電能輸送到各生產(chǎn)車間。裝設一臺主變時的主接線方案圖見附錄2。4.2.2 裝設兩臺主變壓器的主接線方案為保證工廠二級負荷的可靠供電,可選擇兩臺主變壓器的主接線方案。當其中的一臺故障時,可保證另外一臺正常為負荷供電,提高了供電的可靠性。兩臺變壓器的一次側(cè)都與6kV電源干線相連,同一臺主變類似,線路中至少裝設一套負荷開
38、關(guān)和斷路器。同時與高壓側(cè)母線連接的還應有高壓聯(lián)絡線和避雷器、電壓互感器等設備。主變的低壓側(cè)采用單母線分段的方式,即將1號主變的低壓側(cè)連接到分段母線的一側(cè),2號主變的低壓側(cè)連接分段母線的另一側(cè),兩段母線由母聯(lián)開關(guān)相連。正常工作時,每段母線承受一定的車間負荷,互不干擾;當一條供電線路出現(xiàn)故障時,將母聯(lián)開關(guān)閉合,由另一條供電線路暫時為全廠供電,這樣提高了供電的可靠性。裝設兩臺主變的主接線方案圖見附錄1。第五章 短路電流計算工廠供電系統(tǒng)要求正常不斷的對用電負荷供電,以保證工廠生產(chǎn)的正常運行。但是由于各種原因,難免出現(xiàn)故障,短路就是最常見的故障。短路故障出現(xiàn)的短路電流比正常負荷電流大的多,如此大的電流會
39、對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害,因此需要對短路電流進行必要的計算,以此來確定短路時通過各元件的電流,并設置保護裝置動作的電流,實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護。短路形式主要有三相短路、兩相間短路和單相短路等。電力系統(tǒng)中,發(fā)生單相短路的可能性最大,但三相短路的短路電流比單相大的多,造成的危害也最為嚴重。因此,作為選擇和校驗電器和導體依據(jù)的短路電流通常選為三相短路電流。本章從繪制計算電路圖開始,據(jù)此依步計算三相短路電流。5.1 計算電路圖的繪制本廠由附近距本廠10km地方的一條6kV公用電源干線取得工作電源,干線導線型號LGJ-120,導線為等邊三角形排列,線距1.5米。干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量,此斷路器
40、配有定時限過流和電流速斷保護,定時限過流保護的動作時間整定為1.7s。據(jù)此,繪制出計算電路圖: 圖5-1 計算電路圖5.2 三相短路的短路電流計算計算過程采用簡便的標幺值法。1、確定短路計算基準值:設基準容量=100MVA,基準電壓=1.05,為短路計算電壓,即高壓側(cè)=6.3kV,低壓側(cè)=0.4kV,則2、計算短路電路中各個主要元件的電抗標幺值:1)電力系統(tǒng)的電抗標幺值已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=200MVA,故 =100MVA/200MVA=0.52)架空線路的電抗標幺值查表得LGJ-150的線路電抗,而線路長10km,故 3)電力變壓器的電抗標幺值查表得變壓器的短路電壓百分值=5,故繪制等效電路圖如圖5-2所示:圖5-2 短路等效電路圖(標幺值法)3、計算k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量:1)總電抗標幺值=0.5+8.8=9.
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