冶金機(jī)械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

/目錄TOC\o"1-2"\h\u1設(shè)計(jì)任務(wù) 21.1設(shè)計(jì)要求 21.2設(shè)計(jì)依據(jù) 21.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 41.4設(shè)計(jì)成果 42負(fù)荷計(jì)算 42.1車(chē)間各負(fù)荷 42.2全廠負(fù)荷 63短路電路的計(jì)算 63.1繪制計(jì)算電路 63.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 73.3計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值 73.4k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算 83.5k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算 84變電所變壓器和主接線方案的選擇 94.1主變壓器的選擇 94.2變電所主接線方案的選擇 94.3裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案 104.4裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案 111設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求要求依據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際狀況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，依據(jù)平安牢靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類(lèi)型，選擇變電所主接線方案及凹凸壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電愛(ài)惜，確定防雷和接地裝置。最終按要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1工廠總平面圖生活區(qū)的生活區(qū)的負(fù)荷中心(8)(9)(10)(4)(7)(6)(5)(3)(2)(1)大街公共電源干線廠區(qū)大街廠門(mén)后廠門(mén)鄰廠某機(jī)械廠總平面圖比例：1：2000圖1某機(jī)械廠總平面圖1.2.2工廠負(fù)荷狀況本廠多數(shù)車(chē)間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車(chē)間、電鍍車(chē)間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1.1所示。表1工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料廠房編號(hào)廠房名稱(chēng)負(fù)荷類(lèi)別設(shè)備容量/kW須要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車(chē)間動(dòng)力3000．30．7照明50．81．02鍛壓車(chē)間動(dòng)力3500．30．65照明80．71．07金工車(chē)間動(dòng)力4000．20．65照明100．81．06工具車(chē)間動(dòng)力3600．30．6照明70．91．04電鍍車(chē)間動(dòng)力2500．50．8照明50．81．03熱處理車(chē)間動(dòng)力1500．60．8照明50．81．09裝配車(chē)間動(dòng)力1800．30．7照明60．81．010機(jī)修車(chē)間動(dòng)力1600．20．65照明40．81．08鍋爐車(chē)間動(dòng)力500．70．8照明10．81．0倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力200.40.8照明10.81.0生活區(qū)照明3500．70．91.2.3供電電源狀況供電電源狀況依據(jù)工廠和當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由旁邊一條10kV的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。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-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(shí)限過(guò)流愛(ài)惜和電流速斷愛(ài)惜，定時(shí)限過(guò)流愛(ài)惜整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿(mǎn)足工廠二級(jí)負(fù)荷要求，可接受高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知和本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度為80km，電纜線路總長(zhǎng)度為25km。1.2.4氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38℃，年平均氣溫為23℃，年最低氣溫為-9℃，年最熱月平均最高氣溫為33℃，年最熱月平均氣溫為26℃，年最熱月地下0.8米處平均氣溫為25℃。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)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，地下水位為2m。1.2.6電費(fèi)制度本廠和當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/kVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.9元/Kw.h，照明電費(fèi)為0.5元/Kw.h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，此外，電力用戶(hù)需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性向供電部門(mén)交納供電貼費(fèi)：6~10VA為800/kVA。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.確定車(chē)間變電所變壓器的臺(tái)數(shù)和容量；2.電氣主接線圖設(shè)計(jì)；3.輸電導(dǎo)線截面選擇（選擇一條線路計(jì)算）；4.確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流；5.主要電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)；1.4設(shè)計(jì)成果1.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（約4000字）：包括設(shè)計(jì)任務(wù)所要求的各項(xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程、結(jié)果和表格，要求內(nèi)容完整，條理清晰，書(shū)面清潔，字跡工整。2.設(shè)計(jì)圖紙：電氣主接線圖一張。2負(fù)荷計(jì)算本設(shè)計(jì)接受須要系數(shù)法計(jì)算。2.1車(chē)間各負(fù)荷表2各車(chē)間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料編號(hào)名稱(chēng)設(shè)備容量/kW須要cosΦtanΦ計(jì)算負(fù)荷系數(shù)Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1鑄造車(chē)間動(dòng)力3550.250.750.8888.7578.1118.33180.00照明100.81808.0020.732鍛壓車(chē)間動(dòng)力3250.30.61.3397.5129.675162.50247.19照明100.81808.0020.737金工車(chē)間動(dòng)力4050.20.651.178194.77124.62189.56照明100.81808.0020.736工具車(chē)間動(dòng)力3800.350.61.33133176.89221.67337.19照明100.81808.0020.734電鍍車(chē)間動(dòng)力2550.50.750.88127.5112.2170.00258.59照明70.815.605.6014.513熱處理車(chē)間動(dòng)力1800.60.80.7510881135.00205.35照明80.816.406.4016.589裝配車(chē)間動(dòng)力1900.30.71.025758.1481.43123.86照明50.81404.0010.3610機(jī)修車(chē)間動(dòng)力1650.250.651.1741.2548.262563.4696.53照明40.813.203.208.298鍋爐房動(dòng)力650.70.80.7545.534.12556.8886.52照明10.810.800.802.075倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力550.40.80.752216.527.5041.83照明10.810.800.802.07總計(jì)—854.3829.661214.172.2全廠負(fù)荷取=0.9；=0.95依據(jù)上表可算出：=854.3Kw；=829.66kvar；=1214.17kv·A則==0.9×854.3Kw=768.87Kw==0.95×829.66kvar=788.177kvar=kv·A=1214.17kv·A==1616.86A==854.3/1214.17=0.7043短路電路的計(jì)算3.1繪制計(jì)算電路500500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10kVS11-1250/10380V(2)(3)(1)～∞系統(tǒng)圖3-1短路計(jì)算電路3.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量=100MVA，基準(zhǔn)電壓==1.05，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則===5.50kA = ==144kA 3.3計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值3.3.1電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MV·A，故=100M·VA/500MV·A=0.2 3.3.2架空線路的電抗標(biāo)幺值 查表得LGJ-150的線路電抗=0.35，而線路長(zhǎng)8km，故=0.35()×8×=2.543.3.3電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故===3.6 式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖5-2所示,圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值,并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。k-1k-1k-2圖3-2短路計(jì)算等效電路3.4k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算3.4.1總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.54=2.74 3.4.2三相短路電流周期重量有效值=5.50kA/2.74=2.01kA3.4.3其他三相短路電流=2.01kA =2.55×2.01=5.13kA =1.51×2.01=3.04kA 3.4.4三相短路容量=100MV·A/2.74=36.50MV·A 3.5k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算3.5.1總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.54+3.6=6.343.5.2三相短路電流周期重量有效值=144kA/6.34=22.71kA 3.5.3其他短路電流=22.71kA =1.84×22.71kA=41.79kA ==1.09×22.71kA=24.75kA 3.5.4三相短路容量=100MV·A/6.34=15.77MV·A 4變電所變壓器和主接線方案的選擇4.1主變壓器的選擇依據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源狀況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：a)裝設(shè)一臺(tái)變壓器 型號(hào)為S11型，而容量依據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選=1250kv·A>=1114.17kv·A，即選一臺(tái)S11-1250/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)?yè)?dān)當(dāng)。b)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器型號(hào)為S11型，而每臺(tái)變壓器容量依據(jù)式（3-1）、（3-2）選擇，即≥（0.6～0.7）×1063.89kv·A=（638.334～744.723）kv·A （3-1）≥（Ⅰ+Ⅱ）=(101.4+254.5+105.68)KVA=461.55KVA （3-2）因此選兩臺(tái)S11-630/10型低損耗配電變壓器。工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)?yè)?dān)當(dāng)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Dyn11。4.2變電所主接線方案的選擇一般大中型企業(yè)接受35～110KV電源進(jìn)線時(shí)都設(shè)置總降壓變電所，將電壓降至6～10KV后支配給各車(chē)間變電所?？偨祲鹤冸娝鹘泳€一般有線路—變壓器組、單母線、內(nèi)橋式、外橋式等幾種接線方式。按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)下列兩種主接線方案：4.3裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案 這種主接線由于接受了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作特別便利，而且在發(fā)生短路故障時(shí)，過(guò)電流愛(ài)惜裝置動(dòng)作，斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘，假如短路故障已經(jīng)消退，則可立刻合閘復(fù)原供電。假如配備自動(dòng)重合閘裝置，則供電牢靠性更高。但是假如變電所只此一路電源進(jìn)線時(shí)，一般也只用于三級(jí)負(fù)荷；但假如變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線和其他變電所相連時(shí)，或另有備用電源時(shí)，則可用二級(jí)負(fù)荷。假如變電全部?jī)陕冯娫催M(jìn)線，如圖4-1所示，則供電牢靠性相應(yīng)提高，可供二級(jí)負(fù)荷或少量一級(jí)負(fù)荷。4-1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案4.4裝設(shè)兩臺(tái)主變壓