第一章車間電力負(fù)荷計算及變壓器的選擇

1、目錄第一章車間電力負(fù)荷計算及變壓器的選擇1.1 負(fù)荷計算的目的 (31.2負(fù)荷計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算2.1短路的概述 (182.2電力網(wǎng)路中的短路計算 (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條件 (354.2 高壓電氣選擇及校驗條件 (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

2、要求 (485.3 車間供電系統(tǒng)的主結(jié)線 (49第6章供電系統(tǒng)的繼電保護6.1 繼電保護的概述 (536.2 常用繼電保護的結(jié)線及整定計算 (536.3 車間部分裝置的繼電保護 (55第7章防雷和接地7.1 變電所的防雷保護 (577.2 配電變壓器和電容器的保護 (587.3 接地保護 (59謝辭 (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

3、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,石化企業(yè)負(fù)荷等級屬等一類負(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)濟帶來極大損失.所以,如何正確地計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)計采用的是需用系數(shù)法、標(biāo)幺

4、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)行了計算的。經(jīng)過優(yōu)化計算, 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)能可靠運行、保證優(yōu)質(zhì)供電提供了強有力的保證.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)設(shè)計第1章車間電力負(fù)荷計算及變壓器的選擇1.1 負(fù)荷計算的目的工業(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

5、業(yè)電力供應(yīng)的樞紐,所處地位十分重要。如何正確地計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)。1.2 負(fù)荷計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)荷計算的。因為,需用系數(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)

6、荷計算。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)得出計算負(fù)荷,計算過程十分繁瑣。而單位面積功率法和單位指標(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(KWUe(V Ie(A 分餾塔頂冷凝水泵 2 YB132S-4 5.5 380 11.6 硫化劑泵 1 YB200L-4 30 380 56.8 反沖洗污油泵 2 YB200L-4 30 380 56.8 循環(huán)氫壓縮機 1 YB132S1-2 5.5 380 11.1 重污油抽油泵 1 YB180M-2 22 3

7、80 42 輕污油抽油泵 1 YB180M-2 22 380 42 新氫壓縮機水站水泵 2 YB200L1-2 30 380 56.9新氫壓縮機水站水箱加熱器230 380 45熱高分子空冷器8 YB200L1-2 30 380 56.9 熱低分子氣/航煤空冷器 6 YB200L1-2 30 380 56.9 硫化氫氣提塔頂空冷器 6 YB200L1-2 30 380 56.9 分餾塔頂空冷器8 YB180M-2 22 380 42 柴油空冷器8 YB180M-2 22 380 42 穩(wěn)定塔頂空冷器 6 YB180M-2 22 380 42 新氫壓縮機輔助油泵電機 3 YB160M2-2 15

8、 380 29.4 新氫壓縮機油箱電加熱器 3 15 380 22.8吸收塔一中段回流泵1YB160L-2 18.5 380 35.5吸收塔二中段回流泵 2 YB160L-2 18.5 380 35.5 穩(wěn)定塔進(jìn)泵 2 YB225M-2 45 380 83.9 塔頂循環(huán)回流泵 2 YB280S-2 75 380 140.1 脫吸塔底泵 2 YB225M-2 45 380 83.9 航煤泵 2 YB250M-2 55 380 102.7 注氨泵 1 YB160M2-2 15 380 29.4K-3101新氫壓縮機盤車電機3YB132S2-2 7.5 380 15阻垢劑泵 2 YB801-4 0.

9、55 380 1.5 引風(fēng)機 1 YB280S-2 75 380 140.1 壓縮機廠房吊車 1 YB280S-2 75 380 140.1 重石腦油泵 2 YB250M-2 90 380 167柴油泵 3 YB280S-2 75 380 140.1K-3102循環(huán)氫壓縮機油泵電機2YB200L1-2 30 380 56.9 1.3 按需要系數(shù)法確定負(fù)荷計算A. 確定用電設(shè)備組或用電單位計算負(fù)荷的公式:a. 有功計算負(fù)荷 (KW 30P =e x P K ;式中,x K 為用電設(shè)備組或用電單位的需要系數(shù);e P 為用電設(shè)備組或用電單位的總設(shè)備容量;b. 無功計算負(fù)荷 Kvar tan P Q

10、3030=式中,tan 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. 視在計算負(fù)荷(KV ·A cos P S 3030=d. 計算電流(A N 3030U 3SI = 式中N U 為用電設(shè)備組或用電單位供電電壓額定值(KVB. 確定多組用電設(shè)備組或多個用電單位總計算負(fù)荷的公式: a. 有功計算負(fù)荷 (KW 30P =i 30P P K式中,i 30P 為各組的計算負(fù)荷(KW;P K 為有功負(fù)荷同時系數(shù),由設(shè)備組計算車間配電干線負(fù)荷時可取P K =0.850.95,由設(shè)備組直接計算變電所低壓母線總負(fù)荷時可取P K =0.80.9。b. 無功計算負(fù)荷 Kvar =

11、i 3030Q q K Q式中,i 30Q 為各組無功計算負(fù)荷(Kvar;q K 為無功負(fù)荷同時系數(shù),由設(shè)備組計算車間配電干線負(fù)荷時可取q K =0.90.97,由設(shè)備組直接計算變電所低壓母線總負(fù)荷時可取q K =0.850.95 。c. 視在計算負(fù)荷(KV ·A 230230230Q P S +=d. 計算電流(A N3030U 3SI = 式中N U 為用電設(shè)備電壓額定值(KVe. 無功補償公式 t a n t a n (P Q 2130C -= 補償前 1cos =0.85, 1tan =0.62 補償后2cos =0.95, 2tan =0.33(表1.3 加氫裂化裝置 計

12、算 負(fù) 荷 一 覽 表裝置名稱i 30P (KW i 30Q (Kvar i 30S (KVA 分餾塔頂冷凝水泵 4.4 2.842 5.24 硫化劑泵 24 13.608 27.589 反沖洗污油泵 24 13.608 27.589 循環(huán)氫壓縮機 4.4 2.376 5 重污油抽油泵 17.6 9.5 20 輕污油抽油泵17.6 9.5 20 熱低分子氣/航煤空冷器 150 96.89 硫化氫氣提塔頂空冷器15096.89分餾塔頂空冷器134.4 82.294穩(wěn)定塔頂空冷器100.8 62.47柴油空冷器134.4 82.294新氫壓縮機水站水泵24 12.288 26.963 新氫壓縮機水

13、站水箱加熱30 0 30 器熱高分子空冷器200 129.187新氫壓縮機輔助油泵電機24 15.505 28.57 新氫壓縮機油箱電加熱器30 0 30 吸收塔一中段回流泵14.8 7.578 16.627 吸收塔二中段回流泵14.8 7.578 16.627 穩(wěn)定塔進(jìn)泵36 18.432 40.445 塔頂循環(huán)回流泵60 30.72 67.407 脫吸塔底泵36 18.432 40.445 航煤泵44 22.528 49.432 注氨泵12 6.48 13.638 新氫壓縮機盤車電機12 7.437阻垢劑泵0.44 0.388 0.587 引風(fēng)機60 30.72 67.407 柴油泵71.

14、8 46.614壓縮機廠房吊車60 30.72 67.407 重石腦油泵72 36.864 80.89 循環(huán)氫壓縮機油泵電機24 12.288 26.963 抗氧劑泵0.44 0.388 0.587 緩侍劑泵 1.76 1.043 2.046 辦公室外中央空調(diào)室外機67.2 50.4分餾塔中斷回流泵60 30.72 67.407 低壓脫硫貧胺液泵44 22.528 49.432 硫化氫汽提塔頂泵60 30.72 67.407 開工循環(huán)泵88 45.056辦公室外中央空調(diào)室內(nèi)機 6 4.5控制室風(fēng)恒溫恒濕空調(diào)機 140.8 105.6 配電間風(fēng)冷空調(diào)機 24 18 石腦油分餾塔頂回流泵 24 1

15、2.288 26.963 新氫壓縮機注油器電機 2.4 1.8 分餾塔頂回流泵 72 36.864 80.89 新氫壓縮機 3.6 2.232 4.236 車間低壓裝置合計 P30(KW Q30(Kvar S30(KVA (380V 2594.9 1734.42 3121.17乘以同時系數(shù) Kp=0.9 Kq=0.952335.411647.699 921.052低壓無功補償 -677.2689 補償后計算負(fù)荷2335.41970.43012529.01(依此數(shù)據(jù)選車間變壓器新氫壓縮機主機 3600 -1296 分溜塔進(jìn)料泵 224 138.88 263.56 尾油泵 224 138.88 2

16、63.56 反應(yīng)進(jìn)料泵 1760 1091.2 2070.83注水泵448 276.76 車間總合計10632.31 5258.2801 乘以同時系數(shù)Kp=0.9 Kq=0.959569.0794995.3661 12108.11高壓無功補償 -2775.032 補償后計算負(fù)荷 9569.079 2220.3341 7670.476車間變壓器損耗 4.404 21.12 6KV 側(cè)計算負(fù)荷9573.4832241.45419832.38備注: 低壓(380V 側(cè): 30I =3842.5A ;高壓(6KV側(cè): 30I =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)

17、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熔斷器、自動開關(guān)、斷路器等設(shè)備的依據(jù)。(1 單臺用電設(shè)備的尖峰電流 N ST ST PK I K I I =式中,PK I 為尖峰電流;ST K 為設(shè)備的啟動電流倍數(shù);ST I 為設(shè)備的啟動電流;對一般的籠型異步電動機而言 ST K =67; 對于級數(shù)4的籠型異步電機ST K 一般取7。 依次為計算依據(jù),可以計算出整個加氫裂化車間各裝置的尖峰電流,計算結(jié)果如表1.4所示。(2 低壓380V 的車間總設(shè)備的尖峰電流 (m a x N ST 30PK I I I I -+= 已知車間低壓設(shè)備的總計算電流30I =3842.5A所以 (

18、m a xN ST 30PK I I I I -+=3842.5+267.4·6=5446.9A(表1.4 加氫裂化裝置的尖峰電流和計算電流一覽表 1.5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

19、較大時,或由獨立(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SN·T應(yīng)滿足車間內(nèi)所有用電設(shè)備計算負(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1000KV·A(JGJ/T1692規(guī)定或1250 KV·A(GB5005394規(guī)定。如果用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運行合理時,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 KV·A的變壓器更

20、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的動作靈敏度;除此之外,考慮到加氫

21、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)備同時運行;每臺變壓器承擔(dān)50%的計算負(fù)荷,兩臺變壓器互為暗備用;但兩臺變壓器的容量均按計算負(fù)荷的70%80%來選擇。這樣,變壓器在正常運行時的負(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)濟運行的要求。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)。綜上所述:依據(jù)車間低壓裝置的計算負(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,

22、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 =2529.01/1600·440%變壓器的有功損耗為:Pb=Pk+²·PePb =2.20+0.4²·13.8=4.408Kw變壓器的無功損耗為:Qb=Qk+²·QeQb = Ik %/100 ·Se+

23、²·ud %/100 · Se =0.6/100·1600+0.4²·4.5/100 ·1600 =21.12Kvar第2章短路及短路電流的計算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)有短路保護裝置,因此在電路短路時,將使得

24、短路電路斷開,從而造成停電。短路點越靠近電源,短路引起停電的范圍越大,給國民經(jīng)濟造成的損失越大。(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)備的運行。電壓的嚴(yán)重下降,還可能破壞各發(fā)電廠并列運行的穩(wěn)定性,使得并列運行的發(fā)電機組失去同步,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3(k:(2不對稱短路:兩相短路2(k 兩相接地短路1.1(k 單相短路1(k: 進(jìn)行短路電流計算的目的是為了保證電力系統(tǒng)安全運行,在設(shè)計選擇電器設(shè)備時都要用可能

25、流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗,以保證該設(shè)備在運行中能夠經(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的供電,采用了各種繼電保護和自動裝置,這些裝置的整定計算也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。為了校驗各種電器設(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)中的短路計算(表2.1有名值與標(biāo)幺值換算公式 根據(jù)經(jīng)驗值,一般6KV 電壓級的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)如下示:d S =100MVA ;d U =av U ;基準(zhǔn)電壓為6.3KV ;基準(zhǔn)電抗為0.3

26、97;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)幺值法計算公式:*=X 1I I I t '' *X 為系統(tǒng)電源到短路點間的總阻抗;dd ''U 3S X 1I I *=(KA d U 為短路點處的平均電壓,''I 為次暫態(tài)短路電流;''KS =3N ''U I (MV A ; ''sh sh I k 2i =(KA sh i 為沖擊電流,sh k 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,阻抗值較大,一般可認(rèn)為短路時其高壓側(cè)

27、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):;=m 995Z .0X 1X .0R m S 400Z S S S S K2S k S 配電變壓側(cè)短路容量,KVA (2 變壓器的阻抗-=m R Z X m 100S U %U Z m S U P R 2T 2T T N2NK T 2N 2N K T ; 式中,K P 的單位為KW ;N U 的單位為V ;N S 的單位為KVA(3 低壓電網(wǎng)內(nèi)電阻值較大,不能略去。用22X R Z +=來代替計算中的電抗X 。(4 一般采用標(biāo)幺值法或有名值計算比較簡便。采用有名值計算時電壓單位用V ,電流用KA ,容量用K

28、VA ,阻抗用m 。 有關(guān)計算公式(;3K 2K 22avav 3K 866I .0I X R 3U Z 3U I I I =+=式中,Z 為短路回路每相的總阻抗,m ;R 、X 分別為短路回路每相的總電阻、總電抗,m ;av U 為平均額定線電壓,V 。在高壓電網(wǎng)中其它地點短路取1.8;在1000V 及以下變壓器低壓側(cè)0.4KV 短路時取1.3;2. 對電網(wǎng)中異步電動機負(fù)荷的處理一些接在短路點附近(5m 內(nèi)且容量較大的異步電動機(電動機容量大于100KW 或總?cè)萘看笥?00 KW 的感應(yīng)電動機,在短路初瞬次暫態(tài)階段,短路點的電壓為零,這些電動機因為有較大的慣性,轉(zhuǎn)速不能立即降到零,因此其反電

29、動勢大于電網(wǎng)的剩余電壓。此時看作一臺發(fā)電機,能向短路點反饋次暫態(tài)短路電流和沖擊短路電流?？砂聪鹿接嬎?MN ''M''M ''MI X E I*=MN MN 3I .5I 17.09.0; MN sh MN M (sh ''M M (sh sh(MI 48K .73I .5K 2I K 2i =; 式中,''M E 為電動機次暫態(tài)電勢標(biāo)幺值,一般取0.9;''M X *為電動機次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值,一般取0.17;M (sh K 為電動機短路電流沖擊系數(shù),一般高壓電動機取1.41.6,低壓電動機取1.

30、0;3. 系統(tǒng)等值電抗的估算:kdS S S X =*, k S 為系統(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算:電網(wǎng)中發(fā)生三相短路時,短路點的電壓降為零,短路點附近的電壓也大為降低。為分析短路時電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)或因繼電保護整定計算的要求,需要計算系統(tǒng)中某點在短路時的電壓(殘壓*=X I U re *X 為由短路點算起到系統(tǒng)某點的電抗標(biāo)幺值;高壓側(cè)三相短路電流計算系統(tǒng)圖 (表2.2高壓側(cè)三相短路電流計算一覽表 備注:(13(Zq I -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算量的基本依據(jù)。(2I -為三相短路電流的穩(wěn)態(tài)有效值,用來校

31、驗電器和電路中載流部件的熱穩(wěn)定性。(3''I -為次暫態(tài)短路電流,用來作繼電保護的整定計算和校驗斷路器的額定斷流量。(4sh I -為三相短路后第一周期內(nèi)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,用來校驗電器設(shè)備的動穩(wěn)定性,有時也用作校驗斷路器的額定斷流量。(5sh i -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,用來校驗電器設(shè)備和母線的動穩(wěn)定性。(6''S -為次暫態(tài)三相短路容量,用來校驗斷路器的遮斷能力。 (7M (sh i -為電動機的反饋沖擊電流(8sh i -為考慮了電動機的反饋電流后短路

32、電流的沖擊值M (sh sh sh i i i +=低壓側(cè)三相短路電流計算系統(tǒng)圖 (表2.3低壓側(cè)三相短路電流計算一覽表 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)計中的一個重要組成部分,因為它們是構(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,

33、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范圍后,將使用電設(shè)備端子上的電壓不足,嚴(yán)重影響用電設(shè)備的正常運行。(3架空線路的機械強度架空線路經(jīng)受風(fēng)、雪、覆冰和溫度變化的影響,因此必須有足夠的機械強度以保證其安全運行,其截面不得小于某一最小允許截面。(4經(jīng)濟條件導(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

34、。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)濟運行的問題,即所謂按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面,此時網(wǎng)路中的年運行費用最小。3.2 導(dǎo)線截面選擇及校驗的方法常用選擇導(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;按照機械強度條件選擇;按照經(jīng)濟電流密度條件選擇。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)610KV線路來說,因為電力線路不長,如按照經(jīng)濟電流密度來選擇導(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

35、上的輸電線路,主要應(yīng)按經(jīng)濟電流密度來選擇導(dǎo)線截面。對于一般的工業(yè)企業(yè)內(nèi)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。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。按照允許電壓損失條件選擇條件:+=n1aa 2Nan1a 2N 0Lq 10U X L p 10U R %U 5% 進(jìn)行校驗,各設(shè)備導(dǎo)線的選擇均滿足此條件。式中,0R 、0X 為每公里線路的電阻和電抗;an1a 2NLp 10U R 為由有功負(fù)荷及電阻引起的電壓損失; n1aa2N0Lq 10U X 為由無功負(fù)荷及電抗引起

36、的電壓損失;除此校驗條件外,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5.2I I Yer<(er I 為熔斷器熔體的額定電流,A ;Y I 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0.1I I Ygzd <,5.4I I Yszd<(gzd I 為長延時脫扣器整定電流,szd I 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5.1I I Y er <自動開關(guān)和電纜允許電流的倍數(shù)關(guān)系是0.1I I Yg

37、zd <,5.4I IY szd <。 (3 對于有爆炸危險的廠房中選擇電纜截面的條件為NYI I >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情況如下表所示:(表3.1 車間各用電設(shè)備導(dǎo)線截面的選擇和校驗 第4章 車間高、低壓電氣設(shè)備及其選擇一般電器額定電流Ne I 應(yīng)不低于所在電路的計算電流30I 即Ne I 30I A 保護動力線路的熔斷器的選擇a. 熔體的電流FE N I 應(yīng)不小于電路的計算電流30I ,即 FE N I 30Ib. 熔體電流FE N I 應(yīng)躲過電路的尖峰電流pk I ,即 FE N I K ·pk I 輕載起動電動

38、機K=0.250.3; 供多臺電動機K=0.51c. 熔體電流FE N I 應(yīng)與被保護線路配合,以免線路過負(fù)荷引起過熱甚至絕緣燃燒而熔體不熔斷F ,因此需要滿足 FE N I OL K ·al Ial I 為導(dǎo)線或電纜的允許載流量;OL K 為導(dǎo)線或電纜的允許短時過負(fù)荷系數(shù)(當(dāng)熔斷器只作短路保護時,對電纜導(dǎo)線取 OL K =2.5;當(dāng)熔斷器同時作短路保護和過載保護時,OL K =1。B. 保護照明線路的熔斷器的選擇FE N I I K ·30I 對于熒光燈或高壓汞燈取I K =1 根據(jù)經(jīng)驗一般選擇RC1A 型熔斷器 C. 保護變壓器的熔斷器的選擇保護變壓器的熔斷器的熔體電流

39、FE N I 應(yīng)躲過變壓器的允許過負(fù)荷電流和勵磁涌流,須按下式選擇:FE N I =(1.52.0T 1N I ;T 1N I 為變壓器一次側(cè)額定電流D. 保護電容器的熔斷器的選擇保護并聯(lián)電容器的熔斷器容體電流應(yīng)躲過電容器的合閘電流,一般應(yīng)按下公式選擇:FE N I = C K ·C N I 式中C N I 為電容器的額定電流; C K 為計算系數(shù) (一臺電容器 C K = 1.52.0 E. 保護電壓互感器的熔斷器的選擇低壓熔斷器宜選擇限流式熔斷器(RT 、RS 等型。因為這類限流式熔斷器的熔件一般為導(dǎo)熱性好、熱容量小的銅、銀等金屬材料,通常熔件上焊錫,利用其“冶金效應(yīng)”來改善其保

40、護性能;熔斷管內(nèi)一般充填石英砂,以改善滅弧性能。主要用于要求快速斷開短路、斷流能力要求較大及同時要求保護過負(fù)荷的場所。而非限流式熔斷器(RC 、RM 等型的熔件一般為導(dǎo)熱性差、熱容量較大的鉛、錫、鋅等金屬材料,熔管內(nèi)一般不充填石英砂,一般用于斷流能力要求較小及次要場所。選用BFC2B 型抽屜式低壓配電屏。BFC2B 型抽屜式低壓配電屏適用于發(fā)電廠、變電所等500V以下的交流三相三線制或三相四線制系統(tǒng),作為動力及照明配電用。該配電屏配用了AH系列開關(guān),按主電路方案的組合方式分為空氣斷路器柜、單面抽屜柜和雙面抽屜柜三種類型。(表4.1車間各低壓設(shè)備選用低壓配電屏的主結(jié)線方案表 各主要電器設(shè)備簡介:

41、LMZJ1-0.5型電流互感器為母線式、澆注絕緣、戶內(nèi)產(chǎn)品,適用于交流50HZ 、500V 及以下的線路中,供電流、電能和功率測量以及繼電保護用。RT0系列有填料封閉管式熔斷器,適用于交流50 HZ 、額定電壓380V 及以下短路電流大的網(wǎng)絡(luò)或配電裝置中,作為電纜、導(dǎo)線及電器設(shè)備的短路保護及導(dǎo)線、電纜的過負(fù)荷保護。尤其適用于供電線路或斷流能力要求較高的場所。CJ10 系列交流接觸器為一般任務(wù)接觸器,適用于50HZ 、電壓380V 及以下,電流150A 及以下電力線路中,并適用于頻繁啟動和控制交流電動機。JR15系列熱繼電器是一種雙金屬片式熱繼電器,適用于長期工作的一般交流電動機的過載保護。 4

42、.2 高壓電氣選擇及校驗條件(1 斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的動穩(wěn)定電流的峰值max i 應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流sh i ,或其動穩(wěn)定電流有效值max I 應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流sh I 即 sh max i i ;sh max I I (2電流互感器大多數(shù)給出動穩(wěn)定倍數(shù) I 2(i K 1N maxes =,其動穩(wěn)定度校驗條件為 sh 1N es i I 2K ;斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗條件為ima 23(2t t I t I 式中,t I 為電器的熱穩(wěn)定電流;t 為其熱穩(wěn)定時間;3(I 為通過電器的三相短路穩(wěn)態(tài)電流;ima t 為短路發(fā)熱

43、假象時間。電流互感器大多給出熱穩(wěn)定倍數(shù)I 2(i K 1N tt =和熱穩(wěn)定時間t ,其熱穩(wěn)定度校驗條件為 ima 23(21N t t I t I (K 式中,1N I 為電流互感器額定一次電流母線、電纜的短路熱穩(wěn)定度,可按其滿足熱穩(wěn)定度的最小截面min A 來校驗,即 ima 3(min t CI A A = 式中,A 為母線、電纜的導(dǎo)體截面積;C 為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)真空斷路器的開關(guān)觸頭在高真空的容器內(nèi)閉合和斷開,滅弧能力強,燃弧時間短,屬于高速斷路器。真空斷路器觸頭不受外界有害氣體的侵蝕,點磨損小,壽命長;并且它的結(jié)構(gòu)簡單、體積小,且可采用積木式結(jié)構(gòu),系列性強,無易燃易爆危險。主要適

44、用于頻繁操作和高速開斷的場合。多油斷路器雖結(jié)構(gòu)簡單,油兼有滅弧和絕緣功能,但需油量多,體積較大,耗用鋼材多,有易燃易爆的危險。少油斷路器雖結(jié)構(gòu)簡單,體積小、重量輕,但外殼帶電,人體不許觸及,有燃燒爆炸的危險,適用于不需頻繁操作及不要求高速開斷的場合。六氟化硫斷路器中的六氟化硫氣體兼有滅弧和絕緣功能,滅弧能力強。結(jié)構(gòu)簡單,無燃燒爆炸的危險。六氟化硫氣體本身無毒,但在電弧的高溫作用下產(chǎn)生氟化氫等強烈腐蝕性的劇毒物,給檢修帶來不便。壓縮空氣斷路器的滅弧能力強,分?jǐn)鄷r間短,斷流能力大。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要用于超高壓電網(wǎng)中及不適于六氟化硫斷路器的高寒地區(qū)。選用JYNZ10 型手式交流金屬封閉高壓開關(guān)柜J

45、YNZ10 型手式交流金屬封閉高壓開關(guān)柜主要適用于310KV、交流50HZ 單母線系統(tǒng),作為一般接受和分配電能的戶內(nèi)式配電設(shè)備。(表4.2車間各高壓設(shè)備選用高壓配電屏的主結(jié)線方案表 主要電器設(shè)備簡介:RN系列戶內(nèi)限流式高壓熔斷器,熔絲熔斷時產(chǎn)生的電弧由充滿熔絲管內(nèi)的石英砂填料來熄滅。JDZ6 型電壓互感器為單相、雙繞組、澆注式戶內(nèi)型產(chǎn)品,適用于50HZ、10KV及以下電路中,供測量電壓、電能以及繼電保護、自動裝置用。FS2 系列普通閥式避雷器用于保護配電變壓器和電纜等電器設(shè)備免受大氣過電壓的損害。并聯(lián)電容器是一種靜止的無功功率發(fā)生器。將并聯(lián)電容器接在35KV 、10KV 、6KV 或0.38K

46、V 電壓母線上,由開關(guān)設(shè)備分組投入或切除,以滿足系統(tǒng)對無功負(fù)荷增加或減少的需求變化,使系統(tǒng)無功平衡使負(fù)荷的功率因數(shù)保持在一個合適的范圍內(nèi),同時也使母線電壓保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。A. 電力電容器及放電電阻的選擇計算: a. 容量的選擇用于調(diào)整母線電壓時電壓時所需電容量Kvar (S 100%U Q K C =式中,%U 為要實現(xiàn)的電壓變化百分?jǐn)?shù),一般為1.5%2.5%左右;K S 為該母線處系統(tǒng)的短路容量,MVA一般對于6KV 母線:09Kvar .0450100%2Q C = 對于380V 母線:14Kvar .0700100%2Q C =根據(jù)車間的負(fù)荷的無功補償容量的計算可知,6KV 母線的無

47、功補償容量為677.3Kvar ;380V 母線的無功補償容量為2775.032Kvar6KV 母線側(cè)并聯(lián)電容器臺數(shù)的選擇計算:571209.0677.3q Q n c C +=(臺 380V 母線側(cè)并聯(lián)電容器臺數(shù)的選擇計算:21413(臺 b. 電容器放電電阻的選擇計算:0.4KV 時6C 10Q 70.0R ;6.3 KV 時6C10Q 77R 式中,R 為每相的放電電阻;c Q 為每相電容器的容量Kvar綜上所述:選用GR-1型高壓電容器柜和PGJ1型低壓無功功率自動補償屏 A. GR-1型高壓電容器柜采用01號方案結(jié)線圖(a (b 圖a 為01號方案結(jié)線圖,圖b 為放電互感器柜03號方

48、案結(jié)線圖 電容器為BW6.312型,互感器為JSJB 型。B. PGJ1型低壓無功功率自動補償屏01號方案結(jié)線圖 電容器為BW0.4143型,每屏六個,84kvar ;采用6步控制,每步投入14kvar 。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1. 接近負(fù)荷中心這樣可以縮短低壓配電線路,降低了線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬的消耗量。2. 接近電源側(cè)。3. 設(shè)備運輸方便應(yīng)考慮到電力變壓器和高低壓開關(guān)柜等大件設(shè)備的運輸通道。 4. 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動的場所振動場所不僅影響變配電所本身建筑及其中設(shè)備的安全,而且可導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備和繼電保護、自動裝置的誤動作。5. 不應(yīng)

49、設(shè)在廁所、浴室附近及地勢低洼和易積水的場所。6. 不宜設(shè)在有爆炸危險和火災(zāi)危險環(huán)境的正下方或正上方。7. 不應(yīng)妨礙企業(yè)單位的發(fā)展,并適當(dāng)考慮將來發(fā)展的可能。5.2 車間變電所的總體布置及要求便于運行維護;保證運行安全;便于進(jìn)出線;節(jié)約土地和建筑費;留有發(fā)展余地。加氫裂化裝置變電所布置方案 備注:1、2 -6KV 電纜進(jìn)線;3 - 高壓開關(guān)柜;T1、T2、T3、T4 - 6/0.4KV變壓器;5 、6- 低壓配電屏;配電間為四層,一三層為電纜夾層,二四層為高低壓配電間;5.3 車間供電系統(tǒng)的主結(jié)線車間變電站的主結(jié)線由于車間的負(fù)荷性質(zhì)及生產(chǎn)工藝要求決定。一般采用線路-變壓器組、單母線及分段單母線三

50、種結(jié)線方式。(1線路-變壓器組主結(jié)線多用在只對三級負(fù)荷供電且用電量較小的車間變電站。(2當(dāng)6-10KV 高壓負(fù)荷的出線較多時,可采用單母線結(jié)線。如負(fù)荷中心有一、二級負(fù)荷,則應(yīng)有與其它電源相聯(lián)絡(luò)的線路,作為備用電源。(3分段單母線結(jié)線方式主要用在一、二級負(fù)荷比較重,要求供電可靠性高的車間。低壓配電線路常見的結(jié)線方式有放射式結(jié)線、樹干式結(jié)線、變壓器干線結(jié)線、環(huán)形結(jié)線和柴油發(fā)電機組作備用電源的結(jié)線。放射式結(jié)線方式的優(yōu)點是配電線路互不影響,供電可靠性高;主要用于容量大、負(fù)荷集中或重要的用電設(shè)備,或需要集中聯(lián)鎖起動、停車的用電設(shè)備。樹干式結(jié)線方式雖配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較少,運行靈活性好,但是干線故障時

51、影響范圍比較大;一般用于用電設(shè)備布置較均勻、容量不大的場合。變壓器-干線式結(jié)線方式雖結(jié)線簡單,能大量減低壓配電設(shè)備,但是供電可靠性不高,并且不適用于頻繁起動,容量較大的沖擊負(fù)荷及對電壓質(zhì)量要求嚴(yán)格的用電設(shè)備。環(huán)形結(jié)線方式供電可靠性高,但是保護裝置及其整定配合較復(fù)雜。綜上所述,車間供配電系統(tǒng)的結(jié)線方式選擇為分段單母線式和放射式結(jié)線方式。 第6章供電系統(tǒng)的繼電保護6.1 繼電保護的概述(1 故障時作用于跳閘在電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障時,作用于前方最近的斷路器,使之迅速跳閘,切除故障部分,恢復(fù)系統(tǒng)其它部分的正常運行,同時發(fā)出信號,提醒運行值班人員及時處理事故。(2異常時發(fā)出信號在電力系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)如過負(fù)荷或故障苗頭時,發(fā)出報警信號,提醒運行值班人員及時處理,以免發(fā)展為故障?？煽啃?選擇性;靈敏性;速動性繼電保護裝置常用的操作電源采用鎘鎳蓄電池組直流操作電源。鎘鎳蓄電池組的優(yōu)點:不受供電系統(tǒng)運行情況的影響,工作可靠,大電流放電性能好,使用壽命長,腐蝕性小,投資少,運行維護簡便。6.2 常用繼電保護的結(jié)線及整定計算A. 定時限過電流保護的結(jié)線圖中QF -斷路器 TA-電流互