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文檔簡介
1、目錄第一章車間電力負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇1.1 負(fù)荷計(jì)算的目的31.2負(fù)荷計(jì)算的方法及加氫裂化裝置主要原始資料31.3按需要系數(shù)法確定負(fù)荷計(jì)算71.4尖峰電流111.5車間變壓器選擇13第2章 短路及短路電流的計(jì)算2.1短路的概述182.2電力網(wǎng)路中的短路計(jì)算21第3章 導(dǎo)線及其截面的選擇3.1導(dǎo)線和電纜的選擇293.2導(dǎo)線截面選擇及校驗(yàn)的方法30第4章 車間高、低壓電氣設(shè)備及其選擇4.1 低壓電氣的選擇及校驗(yàn)條件354.2 高壓電氣選擇及校驗(yàn)條件37第5章 車間變電所和供配電系統(tǒng)的主結(jié)線5.1 車間變電所所址選擇的要求475.2 車間變電所的總體布置及要求485.3 車間供電系統(tǒng)的主結(jié)線49
2、第6章供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)6.1 繼電保護(hù)的概述536.2 常用繼電保護(hù)的結(jié)線及整定計(jì)算536.3 車間部分裝置的繼電保護(hù) 55第7章 防雷和接地7.1 變電所的防雷保護(hù)577.2 配電變壓器和電容器的保護(hù)587.3 接地保護(hù)59 辭60參考文獻(xiàn)61摘要工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需要的電能,除大型廠礦企業(yè)建有自備發(fā)電廠可供應(yīng)部分外,通常均由電力系統(tǒng)供給。工業(yè)企業(yè)所使用的電能都是通過企業(yè)的各級變電站經(jīng)過變換電壓后,分配到各用電設(shè)備。因此,工業(yè)企業(yè)變電站可以說是企業(yè)電力供應(yīng)的樞紐,所處地位十分重要。本人對煉油廠1000萬噸/年煉油系統(tǒng)改造工程-200萬噸/年加氫裂化裝置供配電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),石化企業(yè)負(fù)荷等級屬等
3、一類負(fù)荷, 它對供電的可靠性和電能品質(zhì)的要求很高,這類負(fù)荷在供電突然中斷時將造成人身傷害危險或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù),或給國民經(jīng)濟(jì)帶來極大損失.所以,如何正確地計(jì)算選擇各級變電站的變壓器容量及其它主要電氣設(shè)備,這是保證企業(yè)安全可靠供電的重要前提。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的主要目的就是為了正確選擇企業(yè)各級變電站的變壓器容量,各種電氣設(shè)備的型號、規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線牌號等提供科學(xué)的依據(jù)。一般常用于企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的方法有需用系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積功率法、單位指標(biāo)法和單位產(chǎn)品耗電量法。此設(shè)計(jì)采用的是需用系數(shù)法、標(biāo)幺值法等方法對加氫裂化裝置電力負(fù)荷、最大短路電流等進(jìn)行了計(jì)算的。經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算,
4、 科學(xué)合理對配電間進(jìn)行選址、布局,并選用新一代S10系列節(jié)能型變壓器, 最大化的為企業(yè)節(jié)省投資、運(yùn)行成本,為加氫裂化裝置供配電系統(tǒng)方面的安全穩(wěn)定節(jié)能可靠運(yùn)行、保證優(yōu)質(zhì)供電提供了強(qiáng)有力的保證.第1章 車間電力負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇1.1 負(fù)荷計(jì)算的目的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需要的電能,除大型廠礦企業(yè)建有自備發(fā)電廠可供應(yīng)部分外,通常均由電力系統(tǒng)共給。工業(yè)企業(yè)所使用的電能都是通過企業(yè)的各級變電站經(jīng)過變換電壓后,分配到各用電設(shè)備。因此,工業(yè)企業(yè)變電站可以說是企業(yè)電力供應(yīng)的樞紐,所處地位十分重要。如何正確地計(jì)算選擇各級變電站的變壓器容量及其它主要電氣設(shè)備,這是保證企業(yè)安全可靠供電的重要前提。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算
5、的主要目的就是為了正確選擇企業(yè)各級變電站的變壓器容量,各種電氣設(shè)備的型號、規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線牌號等提供科學(xué)的依據(jù)。1.2 負(fù)荷計(jì)算的方法及加氫裂化裝置主要原始資料一般常用于企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的方法有需用系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積功率法、單位指標(biāo)法和單位產(chǎn)品耗電量法。此設(shè)計(jì)采用的是需用系數(shù)法來對加氫裂化裝置進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算的。因?yàn)?,需用系?shù)是用設(shè)備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù),直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法簡便,應(yīng)用廣泛,尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。采用利用系數(shù)法求出最大負(fù)荷的平均負(fù)荷,再考慮設(shè)備臺數(shù)和功率差異的影響,乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷,計(jì)算過程十分繁瑣。而單位面積功率
6、法和單位指標(biāo)法主要多用于民用建筑;單位產(chǎn)品耗電量法主要適用于某些工業(yè)。(表1.1) 加氫裂化裝置及相關(guān)參數(shù)一覽表 裝置名稱臺數(shù)規(guī)格型號Pe(KW)Ue(V)Ie(A)分餾塔頂冷凝水泵2YB132S-45.538011.6硫化劑泵1YB200L-43038056.8反沖洗污油泵2YB200L-43038056.8循環(huán)氫壓縮機(jī)1YB132S1-25.538011.1重污油抽油泵1YB180M-22238042輕污油抽油泵1YB180M-22238042新氫壓縮機(jī)水站水泵2YB200L1-23038056.9新氫壓縮機(jī)水站水箱加熱器23038045熱高分子空冷器8YB200L1-23038056.9
7、熱低分子氣/航煤空冷器6YB200L1-23038056.9硫化氫氣提塔頂空冷器6YB200L1-23038056.9分餾塔頂空冷器8YB180M-22238042柴油空冷器8YB180M-22238042穩(wěn)定塔頂空冷器6YB180M-22238042新氫壓縮機(jī)輔助油泵電機(jī)3YB160M2-21538029.4新氫壓縮機(jī)油箱電加熱器31538022.8吸收塔一中段回流泵1YB160L-218.538035.5吸收塔二中段回流泵2YB160L-218.538035.5穩(wěn)定塔進(jìn)泵2YB225M-24538083.9塔頂循環(huán)回流泵2YB280S-275380140.1脫吸塔底泵2YB225M-245
8、38083.9航煤泵2YB250M-255380102.7注氨泵1YB160M2-21538029.4K-3101新氫壓縮機(jī)盤車電機(jī)3YB132S2-27.538015阻垢劑泵2YB801-40.553801.5引風(fēng)機(jī)1YB280S-275380140.1壓縮機(jī)廠房吊車1YB280S-275380140.1重石腦油泵2YB250M-290380167柴油泵3YB280S-275380140.1K-3102循環(huán)氫壓縮機(jī)油泵電機(jī)2YB200L1-23038056.9抗氧劑泵2YB801-40.553801.5緩蝕劑泵2YB90L-22.23804.7分餾塔中斷回流泵2YB280S-27538014
9、0.1低壓脫硫貧胺液泵2YB250M-255380102.7硫化氫汽提塔頂泵2YB280S-275380140.1開工循環(huán)泵2YB801-40.553801.5石腦油分餾塔頂回流泵2YB200L1-23038056.9熱低分子氣/航煤空冷器1YB200L1-23038056.9硫化氫氣提塔頂空冷器1YB200L1-23038056.9新氫壓縮機(jī)注油器電機(jī)3YB90S-21.53803.4分餾塔頂回流泵2YB250M-290380167尾油泵(P-3206A/B)2JR1410-8280600036分溜塔進(jìn)料泵2JR1410-8280600036反應(yīng)進(jìn)料泵2YK2200-299022006000
10、261新氫壓縮機(jī)(K-3101)主機(jī)3TAW2000-20/260020006000223注水泵(P-3103/A.B.C)3JR138-4280600035新氫壓縮機(jī)3YB160M-41138022.6辦公室外中央空調(diào)室外機(jī)684380127.6辦公室外中央空調(diào)室機(jī)307.538011.4控制室風(fēng)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)2176380267.4配電間風(fēng)冷空調(diào)機(jī)23038045.6(表1.2) 加氫裂化裝置技術(shù)參數(shù)一覽表裝置名稱Pe(kw)kxcostan分餾塔頂冷凝水泵5.50.80.840.646硫化劑泵300.80.870.567循環(huán)氫壓縮機(jī)5.50.80.880.54重污油抽油泵220.80.8
11、80.54輕污油抽油泵220.80.880.54分餾塔頂空冷器220.80.880.54穩(wěn)定塔頂空冷器220.80.880.54柴油空冷器220.80.880.54反沖洗污油泵300.80.890.512新氫壓縮機(jī)輔助油泵電機(jī)150.80.840.646新氫壓縮機(jī)油箱電加熱器150.50.651.17吸收塔中段回流泵18.50.80.890.512新氫壓縮機(jī)水站水泵300.80.890.512穩(wěn)定塔進(jìn)泵450.80.890.512熱高分子空冷器300.80.890.512塔頂循環(huán)回流泵750.80.890.512脫吸塔底泵450.80.890.512航煤泵550.80.890.512注氨泵15
12、0.80.840.646新氫壓縮機(jī)盤車電機(jī)7.50.80.880.54阻垢劑泵0.550.80.760.882引風(fēng)機(jī)750.80.890.512壓縮機(jī)廠房吊車750.80.890.512柴油泵重石腦油泵900.80.890.512循環(huán)氫壓縮機(jī)油泵電機(jī)300.80.890.512抗氧劑泵0.550.80.760.882緩蝕劑泵2.20.80.860.593熱低分子氣/航煤空冷器300.80.890.512硫化氫氣提塔頂空冷器300.80.890.512分餾塔中斷回流750.80.890.512低壓脫硫貧胺液泵550.80.890.512硫化氫氣提塔頂泵750.80.890.512開工循環(huán)泵550
13、.80.890.512分餾塔頂冷凝水泵150.80.880.54石腦油分餾塔頂回流泵450.80.890.512新氫壓縮機(jī)注油器電機(jī)30.80.870.567分餾塔頂回流泵900.80.890.512分溜塔進(jìn)料泵(P-3204A/B)2800.80.850.62新氫壓縮機(jī)(K-3101)主機(jī)20000.9-0.90.36尾油泵2800.80.850.62反應(yīng)進(jìn)料泵22000.80.850.62注水泵2800.80.850.62新氫壓縮機(jī)110.80.840.646辦公室外中央空調(diào)室外機(jī)840.80.840.646辦公室外中央空調(diào)室機(jī)7.50.80.840.646控制室風(fēng)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)1760.
14、80.840.646配電間風(fēng)冷空調(diào)機(jī)300.80.840.6461.3 按需要系數(shù)法確定負(fù)荷計(jì)算1.3.1 需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷的有關(guān)公式A. 確定用電設(shè)備組或用電單位計(jì)算負(fù)荷的公式:a. 有功計(jì)算負(fù)荷 (KW) =;式中,為用電設(shè)備組或用電單位的需要系數(shù);為用電設(shè)備組或用電單位的總設(shè)備容量;b. 無功計(jì)算負(fù)荷 Kvar 式中,為設(shè)備銘牌給定功率因數(shù)角用電設(shè)備組或用電單位功率因數(shù)角的正切值c. 視在計(jì)算負(fù)荷(KVA) d. 計(jì)算電流(A) 式中為用電設(shè)備組或用電單位供電電壓額定值(KV)B. 確定多組用電設(shè)備組或多個用電單位總計(jì)算負(fù)荷的公式:a. 有功計(jì)算負(fù)荷 (KW) = 式中,為各組的計(jì)算負(fù)
15、荷(KW);為有功負(fù)荷同時系數(shù),由設(shè)備組計(jì)算車間配電干線負(fù)荷時可取=0.850.95,由設(shè)備組直接計(jì)算變電所低壓母線總負(fù)荷時可取=0.80.9。b. 無功計(jì)算負(fù)荷 Kvar 式中,為各組無功計(jì)算負(fù)荷(Kvar);為無功負(fù)荷同時系數(shù),由設(shè)備組計(jì)算車間配電干線負(fù)荷時可取=0.90.97,由設(shè)備組直接計(jì)算變電所低壓母線總負(fù)荷時可取=0.850.95 。 c. 視在計(jì)算負(fù)荷(KVA) d. 計(jì)算電流(A) 式中為用電設(shè)備電壓額定值(KV) e. 無功補(bǔ)償公式 補(bǔ)償前 =0.85, =0.62 補(bǔ)償后=0.95, =0.331.3.2 需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷的結(jié)果(表1.3) 加氫裂化裝置 計(jì) 算 負(fù) 荷
16、一 覽 表裝置名稱(KW)(Kvar)(KVA)分餾塔頂冷凝水泵4.42.8425.24硫化劑泵2413.60827.589反沖洗污油泵2413.60827.589循環(huán)氫壓縮機(jī)4.42.3765重污油抽油泵17.69.520輕污油抽油泵17.69.520熱低分子氣/航煤空冷器15096.89硫化氫氣提塔頂空冷器15096.89分餾塔頂空冷器134.482.294穩(wěn)定塔頂空冷器100.862.47柴油空冷器134.482.294新氫壓縮機(jī)水站水泵2412.28826.963新氫壓縮機(jī)水站水箱加熱器30030熱高分子空冷器200129.187新氫壓縮機(jī)輔助油泵電機(jī)2415.50528.57新氫壓縮
17、機(jī)油箱電加熱器30030吸收塔一中段回流泵14.87.57816.627吸收塔二中段回流泵14.87.57816.627穩(wěn)定塔進(jìn)泵3618.43240.445塔頂循環(huán)回流泵6030.7267.407脫吸塔底泵3618.43240.445航煤泵4422.52849.432注氨泵126.4813.638新氫壓縮機(jī)盤車電機(jī)127.437阻垢劑泵0.440.3880.587引風(fēng)機(jī)6030.7267.407柴油泵71.846.614壓縮機(jī)廠房吊車6030.7267.407重石腦油泵7236.86480.89循環(huán)氫壓縮機(jī)油泵電機(jī)2412.28826.963抗氧劑泵0.440.3880.587緩侍劑泵1.7
18、61.0432.046辦公室外中央空調(diào)室外機(jī)67.250.4分餾塔中斷回流泵6030.7267.407低壓脫硫貧胺液泵4422.52849.432硫化氫汽提塔頂泵6030.7267.407開工循環(huán)泵8845.056辦公室外中央空調(diào)室機(jī)64.5控制室風(fēng)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)140.8105.6配電間風(fēng)冷空調(diào)機(jī)2418石腦油分餾塔頂回流泵2412.28826.963新氫壓縮機(jī)注油器電機(jī)2.41.8分餾塔頂回流泵7236.86480.89新氫壓縮機(jī)3.62.2324.236車間低壓裝置合計(jì)P30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA) (380V)2594.91734.423121.17乘以同時系數(shù)Kp=
19、0.9Kq=0.952335.411647.699921.052低壓無功補(bǔ)償-677.2689補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷2335.41970.43012529.01(依此數(shù)據(jù)選車間變壓器)新氫壓縮機(jī)主機(jī)3600-1296分溜塔進(jìn)料泵224138.88263.56尾油泵224138.88263.56反應(yīng)進(jìn)料泵17601091.22070.83注水泵448276.76車間總合計(jì)10632.315258.2801乘以同時系數(shù)Kp=0.9Kq=0.959569.0794995.366112108.11高壓無功補(bǔ)償-2775.032補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷9569.0792220.33417670.476車間變壓器損耗4.4
20、0421.126KV側(cè)計(jì)算負(fù)荷9573.4832241.45419832.38備注: 低壓(380V)側(cè): =3842.5A ;高壓(6KV)側(cè): =946.1A1.4 尖峰電流尖峰電流是指持續(xù)時間只12s左右的短時最大負(fù)荷電流,它對導(dǎo)線和電器設(shè)備有很大的損害作用,一般用來作為選擇校驗(yàn)熔斷器、自動開關(guān)、斷路器等設(shè)備的依據(jù)。1.4.1 尖峰電流的計(jì)算(1) 單臺用電設(shè)備的尖峰電流 式中,為尖峰電流;為設(shè)備的啟動電流倍數(shù);為設(shè)備的啟動電流;對一般的籠型異步電動機(jī)而言 =67; 對于級數(shù)4的籠型異步電機(jī)一般取7。依次為計(jì)算依據(jù),可以計(jì)算出整個加氫裂化車間各裝置的尖峰電流,計(jì)算結(jié)果如表1.4所示。(2
21、) 低壓380V的車間總設(shè)備的尖峰電流 已知車間低壓設(shè)備的總計(jì)算電流=3842.5A所以 =3842.5+267.46=5446.9A(表1.4) 加氫裂化裝置的尖峰電流和計(jì)算電流一覽表裝置名稱Ie(A)KTSIPK(A)I30(A)分餾塔頂冷凝水泵11.6781.27.96硫化劑泵56.87397.641.92注氨泵29.47205.820.72循環(huán)氫壓縮機(jī)11.1777.77.6重污油抽油泵42729430.39輕污油抽油泵42729430.39分餾塔頂空冷器42729430.39穩(wěn)定塔頂空冷器42729430.39柴油空冷器42729430.39反沖洗污油泵56.97398.340.97
22、新氫壓縮機(jī)輔助油泵電機(jī)29.47205.820.72新氫壓縮機(jī)水站水泵56.97398.340.97熱低分子氣/航煤空冷器56.97398.340.97硫化氫氣提塔頂空冷器56.97398.340.97新氫壓縮機(jī)油箱電加熱器45.67398.340.97熱高分子空冷器56.97398.340.97吸收塔一中段回流泵35.57248.525.26吸收塔二中段回流泵35.57248.525.26穩(wěn)定塔進(jìn)泵83.97587.361.45塔頂循環(huán)回流泵140.17980.7102.42脫吸塔底泵83.97587.361.45航煤泵102.77718.975.11阻垢劑泵1.5710.50.89引風(fēng)機(jī)1
23、40.17980.7102.42壓縮機(jī)廠房吊車140.17980.7102.42柴油泵140.17980.7102.42重石腦油泵16771169122.9循環(huán)氫壓縮機(jī)油泵電機(jī)15710510.36抗氧劑泵1.5710.50.89緩侍劑泵4.7732.93.11分餾塔中斷回流140.17980.7102.42低壓脫硫貧胺液泵102.77718.975.11硫化氫氣提塔頂泵140.17980.7102.42開工循環(huán)泵102.77718.975.11硫化氫氣提塔頂泵140.17980.7102.42分餾塔頂冷凝水泵29.47205.820.72石腦油分餾塔頂回流泵15710510.36新氫壓縮機(jī)注
24、油器電機(jī)3.4723.82.15分餾塔頂回流泵16771169122.9尾油泵36725224.5分溜塔進(jìn)料泵36725224.5反應(yīng)進(jìn)料泵2615.21357.2199.27新氫壓縮機(jī)主機(jī)2235.21159.6199.27注水泵35724524.5加藥裝置加藥泵3.4723.82.15控制室新風(fēng)凈化機(jī)3.4723.82.15新氫壓縮機(jī)22.67158.215.921.5車間變壓器的選擇變壓器是電力系統(tǒng)中數(shù)量極多且地位十分重要的電器設(shè)備,它的作用就是升高和降低電壓。車間變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則:(1) 對于一般的生產(chǎn)車間盡量裝設(shè)一臺變壓器;(2)如果車間的一、二級負(fù)荷所占比重較大,必須兩個
25、電源供電時,則應(yīng)裝設(shè)兩臺變壓器。每臺變壓器均能承擔(dān)對全部一、二級負(fù)荷的供電任務(wù)。如果與相鄰車間有聯(lián)絡(luò)線時,當(dāng)車間變電站出現(xiàn)故障時,其一、二級負(fù)荷可通過聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電,則亦可以只選用一臺變壓器。(3)當(dāng)車間負(fù)荷晝夜變化較大時,或由獨(dú)立(公用)車間變電站向幾個負(fù)荷曲線相差懸殊的車間供電時,如選用一臺變壓器在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上顯然是不合理的,則亦裝設(shè)兩臺變壓器。變壓器容量的選擇:(1) 變壓器的容量ST(可近似地認(rèn)為是其額定容量SNT)應(yīng)滿足車間所有用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷S30的需要,即 STS30 ;(2)低壓為0.4Kv的主變壓器單臺容量一般不宜大于1000KVA(JGJ/T1692規(guī)定)或1250 KV
26、A(GB5005394規(guī)定)。如果用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時,亦可選用較大容量的變壓器。這樣選擇的原因:一是由于一般車間的負(fù)荷密度,選用1000-1250 KVA的變壓器更接近于負(fù)荷中心,減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量;另一是限于變壓器低壓側(cè)總開關(guān)的斷流容量。 低壓為230/400V的配電變壓器聯(lián)結(jié)組別的選擇:(1) 選擇Y,yn0聯(lián)結(jié)組別的幾種情況: 三相負(fù)荷基本平衡,其低壓中性線電流不致超過低壓繞組額定電流25%時; 供電系統(tǒng)中高次諧波干擾不嚴(yán)重時; 低壓單相接地短路保護(hù)的動作靈敏度達(dá)到要求時;(2) 選擇D,yn11聯(lián)結(jié)組別的幾種情況: 由單相不平衡負(fù)荷
27、引起的中性電流超過變壓器低壓繞組額定電流25%時; 供電系統(tǒng)中存在較大的“諧波源”,三次及以上高次次諧波電流比較突出時; 需要增大單相短路電流值,以確保低壓單相接地短路保護(hù)的動作靈敏度;除此之外,考慮到加氫裂化裝置在整個廠生產(chǎn)過程中所起到的作用,車間應(yīng)該設(shè)有四臺變壓器,四套設(shè)備同時運(yùn)行;每臺變壓器承擔(dān)50%的計(jì)算負(fù)荷,兩臺變壓器互為暗備用;但兩臺變壓器的容量均按計(jì)算負(fù)荷的70%80%來選擇。這樣,變壓器在正常運(yùn)行時的負(fù)載率不超過下列百分值:=(50/80)%(50/70)%62.5%71%基本上滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。在故障的情況下,不用考慮變壓器的過負(fù)荷能力就能擔(dān)負(fù)起對全部負(fù)荷供電的任務(wù)。綜上所
28、述:依據(jù)車間低壓裝置的計(jì)算負(fù)荷可以選定催化車間變壓器為:選用10KV級S10系列節(jié)能型電力變壓器四臺。其技術(shù)參數(shù)如下:額定容量:1600KVA 一次側(cè)額定電壓:6000V二次側(cè)額定電壓:400V 聯(lián)結(jié)組別:Y,yn0或Dyn11空載損耗:Pk=2.20KW 短路損耗:Pe=13.8KW短路電壓百分值:ud %=4.5 空載電流百分值:Ik %=0.6當(dāng)電流通過變壓器時,就要引起有功功率和無功功率的損耗,這部分功率損耗也需要由電力系統(tǒng)供給。因此,在確定車間主結(jié)母線時需要考慮到這部分功率損耗。變壓器的負(fù)荷率:=S30/Se =2529.01/1600440%變壓器的有功損耗為:Pb=Pk+Pe P
29、b =2.20+0.413.8=4.408Kw變壓器的無功損耗為:Qb=Qk+Qe Qb = Ik %/100 Se+ud %/100 Se =0.6/1001600+0.44.5/100 1600 =21.12Kvar第2章 短路及短路電流的計(jì)算2.1 短路的概述 “短路”是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的一種故障。所謂短路是指電網(wǎng)某一相導(dǎo)體未通過任何負(fù)荷而直接與另一相導(dǎo)體或地接觸。電器設(shè)備載流部分絕緣損壞是形成短路的主要原因,它帶來的危害也是相當(dāng)嚴(yán)重的。后果:(1)損壞電氣設(shè)備:短路電路要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度,可使故障設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞,并可能損壞電路其它設(shè)備。(2)造成停電事故:由于電路中裝設(shè)
30、有短路保護(hù)裝置,因此在電路短路時,將使得短路電路斷開,從而造成停電。短路點(diǎn)越靠近電源,短路引起停電的圍越大,給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失越大。(3)引起電壓驟降:短路時電壓要驟降,從而嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的運(yùn)行。電壓的嚴(yán)重下降,還可能破壞各發(fā)電廠并列運(yùn)行的穩(wěn)定性,使得并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步,造成系統(tǒng)解列.(4)造成電磁干擾:不對稱短路電流產(chǎn)生的不平衡磁場,對附近的通信線路、信號系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾,影響其正常運(yùn)行,甚至可能造成誤動作。常見的幾種短路類型(1) 對稱短路:三相短路:(2) 不對稱短路:兩相短路 兩相接地短路單相短路:進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的是為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行,在設(shè)計(jì)選擇電
31、器設(shè)備時都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動穩(wěn)定校驗(yàn),以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路故障引起的發(fā)熱效應(yīng)和電動理效應(yīng)的巨大沖擊。同時,為了盡快切斷電源對短路點(diǎn)的供電,采用了各種繼電保護(hù)和自動裝置,這些裝置的整定計(jì)算也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。為了校驗(yàn)各種電器設(shè)備,必須找出可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重的短路電流。經(jīng)分析,發(fā)現(xiàn)在空載線路上且恰好當(dāng)某一相電壓過零時刻發(fā)生三相短路,在該相中就會出現(xiàn)最為嚴(yán)重的短路電流。2.2 電力網(wǎng)絡(luò)中的短路計(jì)算2.2.1 短路計(jì)算的相關(guān)公式(表2.1) 有名值與標(biāo)幺值換算公式參數(shù)名稱有名值標(biāo)幺值說明功率S一般取Sd=100MVA電壓U一般取Ud=Uev電流I電
32、抗X=是以Sd為基準(zhǔn)容量的標(biāo)幺值變壓器電抗線路電抗為線路每公里電抗值電抗器電抗%為電抗器銘牌上數(shù)值系統(tǒng)等值電抗(MVA)(KA)為某點(diǎn)短路容量,為該點(diǎn)的三相短路電流電動機(jī)電抗為啟動電流倍數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,一般6KV 電壓級的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)如下示:=100MVA;=;基準(zhǔn)電壓為6.3KV;基準(zhǔn)電抗為0.397;基準(zhǔn)電流為9.16KA高壓網(wǎng)絡(luò)中對于無窮大電源系統(tǒng)三相短路標(biāo)幺值法計(jì)算公式: 為系統(tǒng)電源到短路點(diǎn)間的總阻抗;(KA) 為短路點(diǎn)處的平均電壓,為次暫態(tài)短路電流; =(MVA);(KA) 為沖擊電流,為短路電流沖擊系數(shù);低壓配電網(wǎng)絡(luò)中短路電流的計(jì)算(1) 高壓側(cè)系統(tǒng)的的等值電抗配電變壓器容量較小,阻抗值
33、較大,一般可認(rèn)為短路時其高壓側(cè)母線電壓保持不變,即為無窮大電源系統(tǒng)??蓳?jù)下式算出系統(tǒng)的等值阻抗(折算到400V 側(cè)): 配電變壓側(cè)短路容量,KVA(2) 變壓器的阻抗式中,的單位為KW;的單位為V;的單位為KVA(3) 低壓電網(wǎng)電阻值較大,不能略去。用來代替計(jì)算中的電抗X。(4) 一般采用標(biāo)幺值法或有名值計(jì)算比較簡便。采用有名值計(jì)算時電壓單位用V,電流用KA,容量用KVA,阻抗用。有關(guān)計(jì)算公式 式中, 為短路回路每相的總阻抗,;、分別為短路回路每相的總電阻、總電抗,;為平均額定線電壓,V。2.2.2 短路計(jì)算中應(yīng)注意的問題1. 短路電流沖擊系數(shù)的取值在高壓電網(wǎng)中其它地點(diǎn)短路取1.8;在1000
34、V 及以下變壓器低壓側(cè)0.4KV 短路時取1.3;2. 對電網(wǎng)中異步電動機(jī)負(fù)荷的處理一些接在短路點(diǎn)附近(5m)且容量較大的異步電動機(jī)(電動機(jī)容量大于100KW或總?cè)萘看笥?00 KW的感應(yīng)電動機(jī)),在短路初瞬次暫態(tài)階段,短路點(diǎn)的電壓為零,這些電動機(jī)因?yàn)橛休^大的慣性,轉(zhuǎn)速不能立即降到零,因此其反電動勢大于電網(wǎng)的剩余電壓。此時看作一臺發(fā)電機(jī),能向短路點(diǎn)反饋次暫態(tài)短路電流和沖擊短路電流??砂聪鹿接?jì)算:;式中,為電動機(jī)次暫態(tài)電勢標(biāo)幺值,一般取0.9;為電動機(jī)次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值,一般取0.17;為電動機(jī)短路電流沖擊系數(shù),一般高壓電動機(jī)取1.41.6,低壓電動機(jī)取1.0;3. 系統(tǒng)等值電抗的估算:, 為系
35、統(tǒng)分界母線處的短路容量(有時用該處斷路器額定斷流容量代替)4. 短路時母線殘壓的計(jì)算:電網(wǎng)中發(fā)生三相短路時,短路點(diǎn)的電壓降為零,短路點(diǎn)附近的電壓也大為降低。為分析短路時電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)或因繼電保護(hù)整定計(jì)算的要求,需要計(jì)算系統(tǒng)中某點(diǎn)在短路時的電壓(殘壓) 為由短路點(diǎn)算起到系統(tǒng)某點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值;高壓側(cè)三相短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖(表2.2) 高壓側(cè)三相短路電流計(jì)算一覽表短 路 點(diǎn)(KA)(KA)(KA)(KA)(KA)(MVA)d1、8327.68494.8831.65831.653575.56d2254.44384.2645.77645.772773.14d3、13295.48446.17749.9
36、32.93752.863220.44d4、10101.78153.69258.320.4258.721109.3d5、11101.78153.69258.320.39258.711109.3d6、12101.78153.69258.320.39258.711109.3d7、9295.48446.17749.932.93752.863220.44備注:(1)-為三相短路時周期分量的有效值,用來作為推算其它各短路電流計(jì)算量的基本依據(jù)。(2)-為三相短路電流的穩(wěn)態(tài)有效值,用來校驗(yàn)電器和電路中載流部件的熱穩(wěn)定性。(3)-為次暫態(tài)短路電流,用來作繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器的額定斷流量。(4)-為三相
37、短路后第一周期短路電流(指最嚴(yán)重情況下的最嚴(yán)重相的第一周期的電流峰值)的有效值,用來校驗(yàn)電器設(shè)備的動穩(wěn)定性,有時也用作校驗(yàn)斷路器的額定斷流量。(5)-為三相短路沖擊電流(指最嚴(yán)重短路情況下,三相短路電流中最嚴(yán)重相的第一周期的電流峰值),用來校驗(yàn)電器設(shè)備和母線的動穩(wěn)定性。(6)-為次暫態(tài)三相短路容量,用來校驗(yàn)斷路器的遮斷能力。(7)-為電動機(jī)的反饋沖擊電流(8)-為考慮了電動機(jī)的反饋電流后短路電流的沖擊值 低壓側(cè)三相短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖(表2.3) 低壓側(cè)三相短路電流計(jì)算一覽表短路點(diǎn)(KA)(KA)(KA)(MVA)d1、9148.81344.67162.2102.98d2 27.1861.132
38、9.6318.81d3 85.41192.0993.159.1d420.1345.2721.9412.66d5117.35263.92127.9181.21d610.3523.2811.287.17d78.3718.829.125.79d833.6575.6836.6823.28。第3章 導(dǎo)線及其截面的選擇3.1 導(dǎo)線和電纜的選擇導(dǎo)線和電纜選擇是工業(yè)企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的一個重要組成部分,因?yàn)樗鼈兪菢?gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)的主要元件,電能必須依靠它們來輸送分配。在選擇導(dǎo)線和電纜的型號及截面時,既要保證供電的安全可靠,又要充分利用導(dǎo)線和電纜的負(fù)載能力。選擇導(dǎo)線和電纜截面時,必須考慮以下幾個因素,這些因素也是我
39、們的選擇原則: (1)發(fā)熱問題 電流通過導(dǎo)線或電纜時將引起發(fā)熱,從而使其溫度升高。當(dāng)通過的電流超過其允許電流時,將其絕緣線和電纜的絕緣加速老化,嚴(yán)重時將燒毀導(dǎo)線或電纜,或引起其它的事故,不能保證安全供電。另一方面為了避免浪費(fèi)有色金屬,應(yīng)該充分利用導(dǎo)線和電纜的負(fù)荷能力。因此,必須按導(dǎo)線或電纜的允許載流量來選擇其截面。 (2)電壓損失問題 電流通過導(dǎo)線時,除產(chǎn)生電能損耗外,由于線路上有電阻和電抗,還產(chǎn)生電壓損失。當(dāng)電壓損失超過一定的圍后,將使用電設(shè)備端子上的電壓不足,嚴(yán)重影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 (3)架空線路的機(jī)械強(qiáng)度 架空線路經(jīng)受風(fēng)、雪、覆冰和溫度變化的影響,因此必須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證其安
40、全運(yùn)行,其截面不得小于某一最小允許截面。(4) 經(jīng)濟(jì)條件 導(dǎo)線和電纜截面的大小,直接影響網(wǎng)絡(luò)的出投資及電能損耗的大小。截面選的小些,可節(jié)約有色金屬和減少電網(wǎng)投資,但網(wǎng)絡(luò)中的電能損耗增大。反之,網(wǎng)路中的電能損耗雖然減少,但有色金屬耗用量和電網(wǎng)投資都隨之增大。因此這里有一個經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問題,即所謂按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面,此時網(wǎng)路中的年運(yùn)行費(fèi)用最小。3.2 導(dǎo)線截面選擇及校驗(yàn)的方法常用選擇導(dǎo)線截面的方法有:按發(fā)熱條件選擇;按照允許電壓損失條件選擇;按照機(jī)械強(qiáng)度條件選擇;按照經(jīng)濟(jì)電流密度條件選擇。從原則上講,上述四個條件都滿足,以其中最大的截面作為我們應(yīng)該選取的導(dǎo)線截面。但是,對一般工業(yè)企業(yè)6
41、10KV線路來說,因?yàn)殡娏€路不長,如按照經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線的截面,則往往偏大,所以一般只作為參考數(shù)據(jù)。只有大型工業(yè)企業(yè)的外部電源線路,但負(fù)荷較大、線路較長時,特別是35KV 及以上的輸電線路,主要應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線截面。對于一般的工業(yè)企業(yè)部610KV 線路,因線路不長,其電壓損失不大,所以一般按發(fā)熱條件選擇,然后按其它條件進(jìn)行校驗(yàn)。對于380V 低壓線路,雖然線路不長,但因電流較大,在按發(fā)熱條件選擇的同時,還應(yīng)按允許電壓損失的條件進(jìn)行校驗(yàn)。 按照允許電壓損失條件選擇條件:5% 進(jìn)行校驗(yàn),各設(shè)備導(dǎo)線的選擇均滿足此條件。式中,、為每公里線路的電阻和電抗;為由有功負(fù)荷及電阻引起的電壓損
42、失; 為由無功負(fù)荷及電抗引起的電壓損失;除此校驗(yàn)條件外,還需考慮到熔斷器和自動開關(guān)與導(dǎo)線截面的配合問題,它們之間也需要滿足一定的關(guān)系:(1) 對于動力支線采用電纜敷設(shè)時,熔斷器和電纜允許電流的倍數(shù)關(guān)系是( 為熔斷器熔體的額定電流,A; 為電纜允許的電流,A);自動開關(guān)和電纜允許電流的倍數(shù)關(guān)系是,( 為長延時脫扣器整定電流,為瞬時脫扣器整定電流,A)。(2) 對于動力干線采用電纜敷設(shè)時,熔斷器和電纜允許電流的倍數(shù)關(guān)系是;自動開關(guān)和電纜允許電流的倍數(shù)關(guān)系是,。(3) 對于有爆炸危險的廠房中選擇電纜截面的條件為1.25。綜上所述: 加氫裂化車間各用電設(shè)備導(dǎo)線及其截面的選擇和校驗(yàn)情況如下表所示: (表
43、3.1) 車間各用電設(shè)備導(dǎo)線截面的選擇和校驗(yàn)設(shè)備名稱電纜型號(A)(A)1.25分餾塔頂冷凝水泵VLV29-343011.6合格硫化劑泵VLV29-3258756.8合格循環(huán)氫壓縮機(jī)VLV29-343011.1合格重污油抽油泵VLV29-3166742合格輕污油抽油泵VLV29-3166742合格分餾塔頂空冷器VLV29-3166742合格穩(wěn)定塔頂空冷器VLV29-3166742合格柴油空冷器VLV29-3166742合格新氫壓縮機(jī)水站水泵VLV29-3258756.8合格新氫壓縮機(jī)水站水箱加熱器VLV29-3258756.8合格熱高分子空冷器VLV29-3258756.8合格熱低分子氣/航煤
44、空冷器VLV29-3258756.8合格硫化氫氣提塔頂空冷器VLV29-3258756.8合格新氫壓縮機(jī)輔助油泵電機(jī)VLV29-363829.4合格新氫壓縮機(jī)油箱電加熱器VLV29-343011.1合格反沖洗污油泵VLV29-3258756.9合格新氫壓縮機(jī)水站水泵VLV29-3258756.9合格吸收塔一中回流泵VLV29-3105135.5合格吸收塔二中回流泵VLV29-3105135.5合格穩(wěn)定塔進(jìn)料泵VLV29-33510883.9合格塔頂循環(huán)回流泵VLV29-395192140.1合格脫吸塔底泵VLV29-33510883.9合格航煤泵VLV29-350132102.7合格注氨泵VL
45、V29-363829.4合格新氫壓縮機(jī)盤車電機(jī)VLV29-343015合格阻垢劑泵VLV29-34301.5合格引風(fēng)機(jī)VLV29-395192140.1合格柴油泵VLV29-395192140.1合格壓縮機(jī)廠房吊車VLV29-395192140.1合格重石腦油泵VLV29-3120218167合格循環(huán)氫壓縮機(jī)油泵電機(jī)VLV29-3258756.9合格抗氧劑泵VLV29-34301.5合格緩侍劑泵VLV29-34304.7合格分段塔回流泵VLV29-395192140.1合格低壓脫硫貧胺液泵VLV29-350132102.7合格硫化氫氣提塔頂泵VLV29-395192140.1合格開工循環(huán)泵VL
46、V29-350132102.7合格分餾塔頂冷凝水泵VLV29-363829.4合格分餾塔頂回流泵VLV29-3120218167合格新氫壓縮機(jī)主機(jī)YJLV-3240396261合格石腦油分餾塔頂回流泵VLV29-3258756.9合格新氫壓縮機(jī)注油器電機(jī)VLV29-34303.4合格反應(yīng)進(jìn)料泵YJLV-3240396261合格注水泵VLV29-3105135合格分溜塔進(jìn)料泵VLV29-3105136合格尾油泵VLV29-3105136合格高壓干線2(VLV29-3240)473合格低壓干線2(VV-1800)1921合格第4章 車間高、低壓電氣設(shè)備及其選擇4.1 低壓電氣的選擇及校驗(yàn)條件4.1.1 按工作電壓選擇一般電器額定電壓應(yīng)不低于所在電路額定電壓即4.1.2 按工作電流來選擇熔斷器熔體的額定電流一般電器額定電流應(yīng)不低于所在電路的計(jì)算電流即A 保護(hù)動力線路的熔斷器的選擇a. 熔體的電流應(yīng)不小于電路的計(jì)算電流,即 b. 熔體電流應(yīng)躲過電路的尖峰電流,即 K輕載起動電動機(jī)K=0.250.3;
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