《供配電技術(shù)》課程設(shè)計某廠機(jī)加車間變電所的設(shè)計
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1、24 職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(論文) 《供配電技術(shù)》課程設(shè)計 設(shè)計題目:某廠機(jī)加車間變電所的設(shè)計 班級: 姓名: 學(xué)號: 指導(dǎo): 業(yè)技術(shù)學(xué)院 供配電技術(shù)課程設(shè)計(4—4)任務(wù)書 學(xué)生姓名 學(xué)號 系別 系 班級 指導(dǎo)教師 設(shè)計(論文)題目: 某廠機(jī)加車間變電所的設(shè)計 1、 總體設(shè)計提綱: 1、敘述工廠變配電所設(shè)計的原則、內(nèi)容及要求。 2、據(jù)工廠負(fù)荷性質(zhì),計算工廠計算負(fù)荷及無功補償,確定主變壓器容量及接線方案。 3、
2、據(jù)工廠平面布置圖,確定變電所位置及型式。 4、計算短路電流、選擇并校驗變電所一次設(shè)備。 5、變電所二次方案的選擇及繼電保護(hù)的整定;并設(shè)計防雷保護(hù)。 6、設(shè)計相關(guān)圖紙資料。 7、修訂并完成設(shè)計說明書。 2、 階段設(shè)計任務(wù): 1、 收集相關(guān)技術(shù)資料。(周一) 2、 熟悉工廠供電設(shè)計知識及設(shè)計方法。(周一) 3、 計算工廠計算負(fù)荷及無功補償,確定主變壓器容量及接線方案。(周二) 4、 確定變電所位置及型式;計算短路電流、選擇并校驗變電所一次設(shè)備。(周二) 5、 二次方案的確定及繼電保護(hù)的整定;并設(shè)計防雷保護(hù);設(shè)計相關(guān)圖紙資料。(周三) 6、 初步完成設(shè)計說明書的編制。(周四
3、) 7、 修訂完成論文、答辯。(周五) 3、 技術(shù)和量化要求: 1、獨立完成設(shè)計課題。 2、具有高度仿真的工廠變電所的設(shè)計。 3、論文書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、測試數(shù)據(jù)完整、結(jié)論明確。 4、一、二次系統(tǒng)接線圖及變電所立剖面圖A4圖紙各一張。 5、論文后附參考文獻(xiàn)。 6、交打印稿及電子文檔。 4、 參考文獻(xiàn)和資料目錄:(可以附頁) 1、 所學(xué)的教材。 2、 《工廠供電》、 《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)書》 3、 《工廠配電設(shè)計手冊》 4、 《工廠常用電氣設(shè)備手冊》。 5、 其它。 附錄:工廠供電設(shè)計參考資料 1.車
4、間總平面圖(參見設(shè)計指導(dǎo)書P231圖12-11)。 2.負(fù)荷情況本車間為兩班制,電阻爐設(shè)備屬二級負(fù)荷外,其余均屬三級負(fù)荷?!拒囬g的負(fù)荷統(tǒng)計資料如表1-1所示。 3.供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定,本廠可由附近一條1OkV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看車間總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ一150,導(dǎo)線為等邊三角形排列,線距為2m;干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù),定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠二級負(fù)荷的要求,可采用高壓聯(lián)絡(luò)
5、線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為80km,電纜線路總長度為25km。 車間設(shè)備表1-1 設(shè)備代號 設(shè)備名稱型號 臺數(shù) 單臺容量/kW 總?cè)萘?Kw 設(shè)備代號 設(shè)備名稱代號 臺數(shù) 單臺容量、Kw 總?cè)萘?kW 1 車床c610M 3 10.125 19 51單粱吊車 4 10.2 2 萬能工具磨床M5M 3 2.075 20 立式渦輪 4 1.75 3、4、5、6 普通車床C620-1 6 7.625 21、22 牛頭刨床B665 4 3
6、 7、8、9、 普通車床 C620-3 5 7.625 23 萬能銑床X63WT 4 13 10┈ 普通車床C620 5 5.625 24 立式銑床X52k 4 9.125 11┈ 普通車床C618 3 4.625 25 滾齒機(jī)Y-36 4 4.1 28 立式鉆床Z512 3 0.6 26 插床B5032 4 4 29 電極式鹽浴電阻爐 3 20 27 弓鋸機(jī)G72 4 1.7 12 普通車床C630-1 10 4.625 30 井式回火電阻爐 4 (單
7、相380V) 13 螺旋套絲機(jī)S-8139 3 3.125 31 箱式加熱電阻爐 4 24 14 普通車床C630 5 10.125 32 車床CW6-1 4 45 15 管螺紋車床Q199 3 7.625 33 立式車床C512-1A 4 31.9 16 搖臂鉆床Z35 3 8.5 34 臥式鏜床J68 2 35.7 17 圓柱立式鉆床Z5040 3 3.125 35 單臂刨床 2 10 18 圓柱立式鉆床Z5040 3 3.125 總計
8、 4.氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38 0C,年平均氣溫為23 0C,年最低氣溫為-8 0C,年最熱月平均最高氣溫為33 0C,年最熱月平均氣溫為26 0C,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 0C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng),年雷暴日數(shù)為20。 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,地下水位為1m。 6.電費制度 本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議,在工廠變電所高壓側(cè)計量電能,設(shè)專用計量柜,按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量計為l8元/kVA,動力電費為0.2元/kwh,照明電費為0.50元/kWh。工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不得低
9、于0.90。此外.電力用戶需按新裝變壓器容量計算,一次性地向供電部門交納供電貼費:6~10kV為800元/kVA。 目錄 目錄 5 第1章 前言 7 1.1 工廠供電設(shè)計的一般原則 7 1.2 設(shè)計內(nèi)容及步驟 7 第2章 負(fù)荷計算及功率補償 8 2.1 負(fù)荷計算的意義和目的 8 2. 2 負(fù)荷計算的方法 8 2. 3工廠負(fù)荷統(tǒng)計表: 9 2.4無功功率補償 3 第3章 主變壓器的選擇 4 3. 1 主變壓器的選擇原則 4 3.2 總降變電所變壓器臺數(shù)和容量的確定 4 3.3 變電所位置的選
10、擇 錯誤!未定義書簽。 第4章 短路電流計算 7 4.1概述 7 4.2短路電流計算目的 7 4.3短路電流計算的一般規(guī)定 7 4.4短路計算基本假設(shè) 8 4.5短路電流計算的步驟: 8 4.6用標(biāo)幺制法計算短路電流: 9 第5章 電氣主接線的選擇 錯誤!未定義書簽。 5.1 概述 錯誤!未定義書簽。 5.1.1主接線可靠性的具體要求: 錯誤!未定義書簽。 5.1.2靈活性 錯誤!未定義書簽。 5.1.3經(jīng)濟(jì)性 錯誤!未定義書簽。 5.2 主接線接線方式選擇 錯誤!未定義書簽。 5.2.1單母線接線 錯誤!未定義書簽。 5.2.2單母線分段接線 錯誤
11、!未定義書簽。 5.2.3變壓器-母線接線 錯誤!未定義書簽。 5.2.4雙母線接線 錯誤!未定義書簽。 5.2.5雙母線分段接線 錯誤!未定義書簽。 5.3 變配電所主接線的選擇原則 錯誤!未定義書簽。 5.4 主接線方案選擇 錯誤!未定義書簽。 5.5 廠區(qū)高壓配電電壓的選擇 錯誤!未定義書簽。 第6章 開關(guān)柜和高、低壓設(shè)備的選擇 11 6.1 開關(guān)柜的選擇 錯誤!未定義書簽。 6.1.1 開關(guān)柜的技術(shù)參數(shù) 錯誤!未定義書簽。 6.1.2 高壓開關(guān)柜的選擇 錯誤!未定義書簽。 6.2 高、低壓設(shè)備的選擇 錯誤!未定義書簽。 第7章 主變電所繼電保護(hù)的整
12、定 15 7.1變電所的保護(hù)裝置 15 第8章 防雷與接地 20 8.1 防雷 20 8.1.1 防雷設(shè)備 20 8.1.2 防雷措施 20 8.2 接地 21 8.2.1 接地與接地裝置 21 8.2.2 確定此配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼 22 參考文獻(xiàn): 錯誤!未定義書簽。 設(shè)計心得 23 第1章 前言 工廠供電課程設(shè)計是自動化專業(yè)應(yīng)用本專業(yè)主要課程所進(jìn)行的一門實踐性課程,所涉及到的主要課程是《工廠供電》、《電力系統(tǒng)工程》、《電力電子技術(shù)》、《電機(jī)與電力拖動》等。 1.1 工廠供電設(shè)計的一般原則 工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則
13、: (1) 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策; 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn),執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策,包括節(jié)約能源,節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 (2) 安全可靠、先進(jìn)合理; 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全,供電可靠,電能質(zhì)量合格,技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理,采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 (3) 近期為主、考慮發(fā)展; 應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃,正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系,做到遠(yuǎn)近結(jié)合,適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 (4) 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等,合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的
14、生產(chǎn)及發(fā)展。必須設(shè)計合理。 1.2 設(shè)計內(nèi)容及步驟 基本內(nèi)容及步驟有以下幾方面。 (1)負(fù)荷計算及無功功率補償計算。 (2)變電所主變壓器臺數(shù)、容量及類型的選擇。 (3)變電所主接線方案的設(shè)計,短路電流的計算。 (4)變電所一次設(shè)備的選擇與校驗。 (5)變電所防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計。 (6)編寫設(shè)計說明書及主要設(shè)備材料清單。 (7)繪制變電所主接線圖及其他圖紙。 第2章 負(fù)荷計算及功率補償 2.1 負(fù)荷計算的意義和目的 由于用戶的大量負(fù)荷如感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、氣體放電燈等,都是感性負(fù)荷,使得功率因數(shù)偏低,因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用
15、戶的功率因數(shù)不低于0.9,按照實際情況本次設(shè)計要求功率因數(shù)為0.92以上,因此,必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設(shè)無功自動補償并聯(lián)電容器裝置。 2.2 負(fù)荷計算的方法 負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。 主要計算公式有: (一)、單組用電設(shè)備計算負(fù)荷 1、有功計算負(fù)荷P30=kdPe,其中Pe在單相設(shè)備接于相電壓時取Pe=3Pemφ。 2、無功計算負(fù)荷Q30=P30tanφ。 3、對于S7,S8,S9等系列的低損耗配電變壓器來說,可以采用下列簡化公式: 有功功率損耗 : △PT ≈0.
16、015S30 無功功率損耗 : △QPT ≈0.06S30 (二)、多組用電設(shè)備計算負(fù)荷 1、有功計算負(fù)荷P30總=KΣpΣP30。 2、無功計算負(fù)荷Q30總=KΣqΣQ30。 3、視在計算負(fù)荷S30總 = 。 4、計算電流I30總 = S30總/UN 。 2.3 工廠負(fù)荷統(tǒng)計表: 負(fù)荷計算舉例 一、車床C610M的計算負(fù)荷: 查《 供配電技術(shù)》P318 附表1 選Kd=0.2 cosφ=0.5 tgφ=1.73 已知動力Pe= 101.25KW ∴ P30 =20.25KW Q30=23.0325K
17、Var S30=40.5KVA 按照上例分別計算出車間所以設(shè)備的負(fù)荷。 二、全廠所有車間計算負(fù)荷如下表: 詳見負(fù)荷計算表 2.4功率因數(shù)補償 根據(jù)設(shè)計要求,在本設(shè)計中有很多用電設(shè)備都要從電網(wǎng)吸收大量無功電流來產(chǎn)生交變磁場,其功率因數(shù)均小于1,而功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)運行的一個重要指標(biāo)。 所有具有電感特性的用電設(shè)備都需要從供配電系統(tǒng)吸收無功功率,從而降低功率因數(shù)。功率因數(shù)太低將會給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加、電壓損失增大和供電設(shè)備利用率降低等不良影響。 由于上級要求COSφ≥0.9,而由上面計算可知COSф=0.73<0.9,因此需要進(jìn)行無功補償。綜
18、合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行補償,補償方式有3種,即單獨就地補償(個別補償)、低壓集中補償和高壓集中補償。 (1) 補償前的變壓器容量和功率因數(shù):變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為 S30(2)==809.19KV?A 因此未考慮無功補償時,主變壓器的容量因選擇為1000KVA(參見<供配電技術(shù)>附表3) ===0.728 (2) 無功補償電容。按相關(guān)規(guī)定,補償后變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不低于0.9,即COSφ≥0.9,。在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行補償時,因為考慮到變壓器的無功功率損耗原大于有功功率損耗,所以低壓側(cè)補償后的低壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9。這里取補償后低壓側(cè)功
19、率因數(shù)COSφ(2)=0.92。 因此低壓側(cè)需要裝設(shè)的并聯(lián)電容為: Qc=588.96(tan arcos0.728-tan arcos0.92)kvar =294.48kvar 取Qc=300kvar 查附表2-2,選擇并聯(lián)補償電容器為BW0.4-13-1型 電容器組數(shù): =300kvar/12kvar=25 取25臺 (3) 補償后重新選擇變壓器的容量。變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為: S″30(2)==615kVA (4)
20、補償后的工廠功率因數(shù)。補償后的變壓器的功率損耗為: 有功功率損耗 : △PT ≈0.015S30=0.015615=9.225KW 無功功率損耗 : △QT ≈0.06S30=0.06615=36.9Kvar 變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為: P'30(1)= 590KW+7.2KW=599.2KW Q'30(1)=(474-400)kvar+36.9Kvar=110.9kvar S′30(1)==608.28kVA I30(1)= S′30(1)/UN=35.16A 因此無功功率后的主變壓器容量可選擇為 630kVA(參見附表3) 補償后工
21、廠的功率因數(shù)為: cos'=597.2/608.28=0.94>0.92 因此滿足供電要求。 負(fù)荷計算表 設(shè)備代號 設(shè)備名稱及型號 臺數(shù) 單臺容量(KW) 總?cè)萘浚↘W) 需要系數(shù)Kd COSφ tgφ 計算負(fù)荷 注備 P30/KW Q30/KW S30/KW I30/KW 1 車床 C610 10 10.125 101.25 0.2 0.5 1.73 20.25 23.03 — — 2 萬能工具磨床M5M 3 2.075 6.225 0.2 0.5 1.73 1
22、.25 2.15 — — 3、4 5、6 普通車床C620-1 4 7.625 30.25 0.2 0.5 1.73 6.1 10.55 — — 7、8、9 普通車床C620-3 15 7.625 114.375 0.2 0.5 1.73 22.88 39.57 — — 10 普通車床 C620 5 5.625 28.125 0.2 0.5 1.73 5.63 9.73 — — 11 普通車床 C618 2 4.625 9.25 0.2 0.5 1.7
23、3 1.85 3.20 — — 28 立式鉆床 Z512 3 0.6 1.8 0.2 0.5 1.73 0.36 0.62 — — 29 電極式鹽浴電阻爐 3 20 60 0.7 0.95 0.33 42 13.86 — — 12 普通車床 C620 3 4.625 13.875 0.2 0.5 1.73 2.78 4.80 — — 13 螺旋套絲機(jī) S-8139 3 3.125 9.375 0.2 0.5 1.73 1.88 3.24 —
24、— 14 普通車床 C630 3 10.125 30.375 0.2 0.5 1.73 6.08 10.51 — — 15 管螺紋車床 Q199 3 7.625 22.875 0.2 0.5 1.73 4.58 7.91 — — 16 搖臂鉆床 Z35 3 8.5 25.5 0.2 0.5 1.73 5.1 8.82 — — 17 圓柱立式鉆床 Z5040 3 3.125 9.375 0.2 0.5 1.73 1.88 3.24 — — 18
25、 圓柱立式鉆床 Z5040 3 3.125 9.375 0.2 0.5 1.73 1.88 3.24 — — 19 5T單梁 吊車 4 10.2 81.6 0.1 0.5 1.73 8.16 14.12 — — ε=25% Pe=2Pn 20 立式渦輪 4 1.75 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.42 — — 21、22 牛頭刨床 B665 4 3 12 0.2 0.5 1.73 2.4 4.15 — — 23 萬能銑床 X63WT
26、4 13 52 0.2 0.5 1.73 10.4 17.99 — — 24 立式銑床 X52K 4 9.125 36.5 0.2 0.5 1.73 7.3 12.63 — — 25 滾齒機(jī) Y-36 4 4.1 16.4 0.2 0.5 1.73 3.28 5.67 — — 26 插床 B5032 4 4 16 0.2 0.5 1.73 3.2 5.54 — — 27 弓鋸機(jī) G72 4 1.7 6.8 0.2 0.5 1.73 1.36
27、 2.35 — — 30 井式回火 電阻爐 4 100 400 0.7 0.95 0.33 280 92.4 — — 31 箱式加熱 電阻爐 4 24 96 0.7 0.95 0.33 67.2 22.18 — — 32 車床 CW6-1 4 45 180 0.2 0.5 1.73 36 62.28 — — 33 立式車床 C512-1A 4 31.9 127.6 0.2 0.5 1.73 25.52 44.15 — — 34 臥式鏜
28、床 J68 2 35.7 71.4 0.2 0.5 1.73 14.28 24.70 — — 35 單臂刨床 2 10 20 0.2 0.5 1.73 4 6.92 — — 總計 588.96 474.01 809.19 1096.46 第3章 主接線方案及變壓器臺數(shù)和容量的確定 3.1 主接線方案的設(shè)計原則 變電所的主接線,應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等因素綜合分析確定,并應(yīng)滿足安全、可靠、靈
29、活和經(jīng)濟(jì)等要求。 3.2變壓器臺數(shù)和容量的確定 3.2.1確定車間變電所主變壓器型式 在選擇變壓器時,應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器,如S9系列或S10系列。高損耗變壓器已被淘汰,不再采用。在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場所,應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器;供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器(S9、S10-M、S11、S11-M等);對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高的場所,宜采用干式電力變壓器(SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等);對電網(wǎng)電壓波動較大的,為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器(SZ7、SFSZ、SG
30、Z3等)。 本設(shè)計選擇S9系列三相油浸自冷電力變壓器。 3.2.2總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定 車間變電所變壓器臺數(shù)和容量確定原則和總降壓變電所基本相同。即首先保證電能質(zhì)量的要求下,最大限度減少投資、運行費用和有色金屬耗用量。 車間變電所變壓器臺數(shù)選擇原則,對于二、三級負(fù)荷,變電所只設(shè)置一臺變壓器,其容量可根據(jù)計算負(fù)荷決定??梢钥紤]從其他車間的低壓線路取得備用電源,這不僅在故障下可以對重要的二級負(fù)荷供電,而且在負(fù)荷極不均勻的輕負(fù)荷時,也能使供電系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)運行。對一、二級負(fù)荷較大的車間,采用兩回獨立進(jìn)線,設(shè)置兩臺變壓器,其容量確定和總降壓變電所相同。當(dāng)負(fù)荷分散
31、時,可設(shè)置兩個各有一臺變壓器的變電所。車間變電所中,單臺變壓器容量不宜超過1250kVA。 根據(jù)本設(shè)計屬三級負(fù)荷,選擇一臺變壓器。經(jīng)計算: 變壓器容量選擇630kVA。 綜上變壓器選擇S9——630/10,查附表3可有變壓器參數(shù)見表3-1: 表3-1 變壓器參數(shù)表 額定容量kVA 額定電壓/kV 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 損耗/W 空載電流 阻抗電壓 價 格 一次 二次 空載 負(fù)載 630 10.5 0.4 Yyn0 1200 6200 0.9 4.5 74700 3、變電所主接線方案 變電所的主結(jié)線,應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)
32、備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定,并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。 按上面兩種主變壓器的方案可設(shè)計兩種主結(jié)線方案: 兩種主結(jié)線方案的比較見表3-2: 表3-2 兩種主接線方案的比較 比較項目 裝設(shè)一臺主變壓器的方案 裝設(shè)兩臺主變壓器的方案 技術(shù)指標(biāo) 供電安全性 滿足要求 滿足要求 供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求 供電質(zhì)量 由于一臺主變,電壓損耗略大 由于兩臺主變并列,電壓損耗略小 靈活方便性 只一臺主變,靈活性稍差 由于有兩臺主變,靈活性較好 擴(kuò)建適應(yīng)性 稍差一些 更好一些 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 電力變壓器的綜合投資額 查表得S
33、9——630/10單價為7.47萬元,查表得變壓器綜合投資約為其單價的2倍,因此其綜合投資為萬元=14.94萬 查表得S——315/10單價為4.3萬元,因此兩臺綜合投資為=17.2萬元,比一臺主變方案多投資2.26萬 高壓開關(guān)柜的綜合比較 查表得GG——1A(F)型柜按每臺3.5萬元計,查表得其綜合投資按設(shè)備價1.5倍計,因此其綜合投資約為萬元=21萬元 本方案采用6臺GG——1A(F)柜,其綜合投資約為61.53.5=31.5萬元,比一臺主變的方案多投資10.5萬元。 電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費 查表計算,主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為4.89萬元 主變和高壓
34、開關(guān)柜的折舊費和維修管理費每年為7.067萬元,比1臺主變壓器的方案多耗2.177萬元 交供電部門的一次性供電貼費 按800元/kVA計,貼費為萬元=50.4萬元 貼費為23150.08萬元=50.4萬元,和一臺主變壓器相同 從上表可以看出,按技術(shù)指標(biāo),裝設(shè)兩臺主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案,但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo),則裝設(shè)一臺主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案,因此決定采用裝設(shè)一臺主變的方案。 主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置,運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系,是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。供配電系統(tǒng)變電所常用的主接線基本形式有線路—變壓器組接線、單母線接線
35、和橋式接線3種類型。線路—變壓器組接線、單母線接線、橋式接線。 本設(shè)計采用一次側(cè)為線路變壓器組接線(如圖)、二次側(cè)為單母線不分段接線。 Y0 Y0 S9-1000 GG-1A(F)-07 10/0.4kV 聯(lián)絡(luò)線 (備用電源) GG-1A(F)-54 GW口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-03 GG- 1A(J) -03 GG-1A(F)-07 GG- 1A(F) -54 GG- 1A(F) -07 GG- 1A(F) -07 主 聯(lián)絡(luò)(備用) 220/380V 高壓柜列 圖3.1 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方
36、案 第4章 短路電流計算 4.1概述 在電力系統(tǒng)中運行的電氣設(shè)備,在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài),最常見同時也是最危險的故障是各種形式的短路,因為它們會破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行,使電氣設(shè)備受到損壞。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障,所謂短路,是指一切不屬于正常運行的相與相之間或相與地之間,(對于中性點接地系統(tǒng))發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中,可能發(fā)生的短路有:三相短路、二相短路、二相接地短路和單相接地短路,其中三相短路是對稱短路,系統(tǒng)各相與正常運行時一樣,仍處于對稱狀態(tài),其他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明,在各種類型的
37、短路中,單相短路是大多數(shù),二相短路較少,三相短路的機(jī)會最少,但三相短路雖然很少發(fā)生,其后果最為嚴(yán)重,應(yīng)引起足夠的重視,因此,我們都采用三相短路來計算短路電流,并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 4.2短路電流計算目的 (1)電氣主接線比較 (2)選擇導(dǎo)體和電器 (3)確定中性點接地方式 (4)計算軟導(dǎo)線的短路校驗 (5)確定導(dǎo)線間隔棒的間距 (6)驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓 (7)選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算 4.3短路電流計算的一般規(guī)定 (1)驗算導(dǎo)體和電氣動穩(wěn)定,熱穩(wěn)定以及電氣開斷電流所用的短路電流,應(yīng)根本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算,并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃(一般為本
38、期工程建成后5-10年)校驗短路電流時,應(yīng)接可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式,而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線要求。 (2)選擇導(dǎo)體和電氣用的短路電流,在電氣連接回路中,應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機(jī)的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 (3)選擇導(dǎo)體和電器時,對不帶電抗器回路的計算短路點,應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 (4)導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定,以及電器的開斷電流,一般按三相短路驗算。 4.4短路計算基本假設(shè) (1)正常工作時,三相系統(tǒng)對稱運行 (2)所有電源的電動勢相位角相同 (3)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和,即鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電
39、 流大小發(fā)生變化 (4)電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行,其中50%負(fù)荷接在高壓母線上,50%負(fù)荷在系統(tǒng)側(cè) (5)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間 (6)不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流 (7)除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外,元件電阻都略去不計 (8)元件的計算參數(shù)均取其額定值,不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍 (9)輸電線路的電容略去不計 (10)用概率統(tǒng)計法確定短路電流運算曲線 4.5短路電流計算的步驟: (1)計算各元件電抗標(biāo)么植,并折算為同一基準(zhǔn)容量下 (2)給系統(tǒng)制定等值回路圖 (3)選擇短路點 (4)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡,把供電系統(tǒng)
40、看著無限大系統(tǒng),不考慮短路電流周期分量的衰減,求出電源對短路點的電抗標(biāo)么值,并計算短路電流標(biāo)么值、有名值 標(biāo)么值?。蒬*=1/X*∑ 有名值 Id*=Id*Ij (5)計算短路點容量,短路電流沖擊值 短路容量 S=UjId 短路電流沖擊值 Iej =2.55Id (6)列出短路電流計算結(jié)果 4.6用標(biāo)幺制法計算短路電流: 繪制等效電路如圖,圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值,并標(biāo)出短路計算點。 短路計算等效圖 (1)確定基準(zhǔn)值 取 Sd = 100MVA,由Ud=UC,有UC1 =10.5KV,UC2 = 0.4KV 而 Id1 = Sd /√3UC1 = 1
41、00MVA/(√310.5KV) =5.50KA Id2 = Sd /√3UC2 = 100MVA/(√30.4KV) = 144KA (2)計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1)電力系統(tǒng)(SOC = 500MVA) X1*= 100/500= 0.2 2)架空線路(查表3-1可知XO = 0.35Ω/km) X2* = 0.3581OO/10.5 =2.54 3)電力變壓器(Uk% = 6.5) X3* = X4* = UK%Sd/100SN =4.51001000/(1001000) ≈4.5 (3)求k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1)
42、總電抗標(biāo)幺值 X*Σ(K-1) = X1*+X2* = 0.2+2.54= 2.74 2)三相短路電流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/ X*Σ(K-1)= 5.5KA/2.74≈2 KA 3)其他三相短路電流 I"(3) = I∞(3) = Ik-1(3) = 2KA ish(3) = 2.552KA =5.1KA Ish(3) = 1.512KA = 3.02KA 4)三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1)= 100/2.74 =36.5MVA (4)求k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1)總電抗標(biāo)幺值 X*Σ(K-
43、2) = X1*+X2*+X3*= 0.2+2.54+4.5 =7.24 2)三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) =144KA/7.24 =19.89KA 3)其他三相短路電流 I"(3) = I∞(3) = Ik-2(3) = 19.89KA ish(3) = 1.8419.89KA =36.6KA Ish(3) = 1.0919.89KA =21.68KA 4)三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-2) = 100/7.24= 13.81MVA 短路計算點 三相短路電流|KA 三相短路容量|MVA Ik(3) I
44、"(3) I∞(3) ish(3) Ish(3) Sk (3) K-1 2 2 2 3.02 5.1 36.5 K-2 19.89 19.89 19.89 21.68 36.6 13.81 第5章 開關(guān)柜和高、低壓設(shè)備的選擇 5.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 5.1.1按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓,即,高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓,即。=10kV, =11.5kV,高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV,穿墻套管額定電壓=11.5kV,熔斷器額定電壓=12kV 。
45、 5.1.2按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流,即 5.1.3按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量,對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說,不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘浚? 或 對于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說,則為,為最大負(fù)荷電流。 5.1.4 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗 a)動穩(wěn)定校驗條件 或 、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值,、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值 b)熱穩(wěn)定校驗條件 對于上面的分析,如表5-1所示,由它可知所選一次設(shè)備均滿足要
46、求。 表5.1 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗 選擇校驗項目 電壓 電流 斷流能力 動態(tài)定度 熱穩(wěn)定度 其它 裝置地點條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10kV 57.7A () 1.96kA 5.0kA 一次設(shè)備型號規(guī)格 額定參數(shù) 高壓少油斷路器SN10-10I/630 10kV 630kA 16kA 40 kA 高壓隔離開關(guān)-10/200 10kV 200A - 25.5 kA 二次負(fù)荷0.6 高壓熔斷器RN2-10 10kV 0.5A 50 kA - -
47、 電壓互感器JDJ-10 10/0.1kV - - - - 電壓互感器JDZJ-10 - - - - 電流互感器LQJ-10 10kV 100/5A - =31.8 kA =81 避雷針FS4-10 10kV - - - - 戶外隔離開關(guān)GW4-12/400 12kV 400A - 25kA 5.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 同樣,做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗,如表6.2所示,所選數(shù)據(jù)均滿足要求。 表6.2 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗 選擇校驗項目 電壓
48、 電流 斷流 能力 動態(tài) 定度 熱穩(wěn)定度 其它 裝置地點條件 參數(shù) - 數(shù)據(jù) 380V 總1317.6A 19.7kA 36.2kA - 一次設(shè)備型號規(guī)格 額定參數(shù) - 低壓斷路器DW15-1500/3D 380V 1500A 40kA - - - 低壓斷路器DW20-630 380V 630A (大于) 30Ka (一般) - - - 低壓斷路器DW20-200 380V 200A (大于) 25 kA - - - 低壓斷路HD13-1500/30 380V
49、 1500A - - - - 電流互感器LMZJ1-0.5 500V 1500/5A - - - - 電流互感器LMZ1-0.5 500V 100/5A 160/5A - - - - 5.3 高低壓母線的選擇 查表得到,10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3(12010)+806,即相母線尺寸為120mm10mm,而中性線母線尺寸為80mm6mm。 第六章 變壓所進(jìn)出線的選擇 6.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇 6.1.1 10kV高壓
50、進(jìn)線的選擇校驗 采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè),接往10kV公用干線。 a).按發(fā)熱條件選擇 由==57.7A及室外環(huán)境溫度33,查表得,初選LGJ-35,其35C時的=149A>,滿足發(fā)熱條件。 b).校驗機(jī)械強(qiáng)度 查表得,最小允許截面積=25,而LGJ-35滿足要求,故選它。 由于此線路很短,故不需要校驗電壓損耗。 6.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJLV22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的四芯(加銅芯)電纜之間埋地敷設(shè)。 a)按發(fā)熱條件選擇 由==57.7A及土壤環(huán)境25,查表得,初選纜線芯截面為25的交聯(lián)電纜,其=149A>,滿足發(fā)
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