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文檔簡介

★項目描述:本項目以工廠車間變電所設計與選型計算為載體,分兩個任務來學習工廠車間變電所供配電系統(tǒng)的設計與選型、短路電流的計算方法,通過對一組設備進行負荷計算的實例講控用需要系數法確定三相用電設備組計算負荷的方法,并根據計算的結果來進行設備的選型以及導線截面的選擇,明確計算短路電流的實際意義。通過學習,使學生具備車間變電所供配電系統(tǒng)負荷計算和選型能力,初步具有供配電系統(tǒng)設計思路,能理解短路過程中的相關物理量,并具有短路電流的計算能力。★職業(yè)崗位:變電室的運行與維護;設計、研發(fā)崗位。項目四

車間變電所的設計與選型計算★教學目標:1.知識目標(1)掌握電力負荷計算及車間變電所主接線圖的設計方法。(2)掌握電力設備的選型方法。2.能力目標(1)學會變電所電力負荷的計算,并具備車間變電所主接線圖的設計能力。(2)通過電力負荷的計算結果,學會對導線、電氣設備進行選擇,具備電氣設備選型能力。(3)具備團結合作、組織與語言表達能力。項目四

車間變電所的設計與選型計算★任務導入:根據需要,我國每年都要新建和擴建一些企業(yè),因此,需要新建心礦理變電所。在進行一個工礦企業(yè)的供配電設計時,首先遇到的是如何確定企業(yè)各個建同的電為須荷問題,本任務以一個車間變電所主接線為例,說明如何通過電為金業(yè)各,擇能也成權知、主變容量、開關及應斷器。在用電設各定電壓發(fā)過為各生路十、交壓居常是及開關設備,用它負將是根據或或有電選的大小工理論計算到,如何選擇設備最經濟,都是本任務要討論的問題。項目四

車間變電所的設計與選型計算

四、工廠的功率因數

1.功率因數低的原因

由于工廠中不僅有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負荷,還有感性變壓器,因此功率因數降低,輸送的電能不能充分利用,電能浪費嚴重?!豆╇姞I業(yè)規(guī)則》中規(guī)定:“用戶在當地供電企業(yè)規(guī)定的電網高峰負荷時的功率因數,100kV·A及以上高壓供電的用戶,其功率因數應達到0.90以上。其他電力用戶,大、中型電力排灌站,躉購轉售電企業(yè),其功率因數應為0.85以上”。凡功率因數未達到上述規(guī)定的,應增加無功補償裝置,通常采用并聯電容器的方法進行補償,以提高功率因數。

2.工廠無功補償方法

(1)

在車間變電所低壓母線上并聯合適的電容器組進行集中補償,這是工廠普遍采用的一種方式。目前,工廠采用的是自動補償裝置,避免了人工手動補償投切電容器過多或過少,造成過補償或欠補償情況。電容器柜裝設在低壓配電室內,低壓集中補償電路及補償范圍如圖5-1-2所示。

(2)在高壓母線并聯合適的電容器組進行集中補償,這是電力、供電部門采用的一種補償方式。補償設備一般裝設在高壓電容室內的電容柜中。高壓集中補償電路及補償范圍如圖5-1-3所示。

3.動態(tài)無功功率補償裝置

在現代工業(yè)生產中有一些容量很大的沖擊性負荷(如煉鋼電爐、軋鋼機等)使電網電壓嚴重波動,功率因數惡化。一般并聯電容器的自動切換裝置響應太慢,無法滿足要求。因此,必須采用大容量、高速的動態(tài)無功功率補償裝置,如晶閘管開關,以快速切換電容器。

目前已投入工業(yè)運行的靜止動態(tài)無功功率補償裝置有:可控飽和電抗器式靜止補償裝置;自飽和電抗器式靜止補償裝置;晶閘管控制電抗器式靜止補償裝置;晶閘管開關電容器式靜止補償裝置;強迫換流逆變式靜止補償裝置;高阻抗變壓器式靜止補償裝置等。五、無功補償容量的計算

假設車間低壓總進線未補償之前(不接補償電容器)的有功功率、無功功率、視在功率、功率因數分別為P4o、Qo、So、cosp,且補償之前的功率因數cosφ較低,沒有達到國家供電部門規(guī)定的0.85及以上。

假設補償之后(接補償電容器)的有功功率、無功功率、視在功率、功率因數分別為P3o、Qo、So、cosφ,要求補償之后工廠的功率因數(高壓側)要達到0.9以上,考慮到變壓器的有功損耗、無功損耗,則通過換算到變壓器的低壓側,可得變壓器低壓側的功率因數cosφ'提高到0.92。要使較低的功率因數cosφ提高到cosφ,若通過低壓母線集中補償方式進行補償,這時需在低壓母線上并聯合適的電容器組。

由于電容器不消耗有功功率,所以補償之前和補償之后(接補償電容器)車間總線的有功功率P30不變,即P30=P30。由圖5-1-5可以看到,要使功率因數由cosφ提高到cosφ,需裝設無功補償裝置,其

在變電所低壓側裝設了無功補償裝置以后,低壓側總的視在計算負荷和計算電流減小,這一方面可使變電所主變壓器容量選得小一些。我國供電企業(yè)對工業(yè)用戶實行的是“兩部電費制”,即基本電費和電能電費?;倦娰M是按所裝用的主變壓器容量來計費的,規(guī)定每月按kV·A容量大小交納電費,容量越大,交納的基本電費越多,容量減小了,交納的基本電費就減小了;電能電費是按每月實際耗用的電能kW·h來計算電費的,并且要根據月平均功率因數的高低乘以一個調整系數。凡月平均功率因數高于規(guī)定值的,可減收一定百分率的電費;凡低于規(guī)定值的,則加收一定百分率的電費。另一方面,可使導線的線徑或母線的尺寸選得小一些,以降低電能損耗,節(jié)約電能。綜上所述,提高工廠功率因數不僅對整個電力系統(tǒng)大有好處,而且對工廠本身也是有一定經濟實惠的,更重要的是可以選擇較小容量的變壓器、導線或電纜線,既能節(jié)約初建的投資,又能大大降低線損耗?!纠?-1-3】某廠擬建10kV降壓變電所,裝設一臺主變壓器,已知變電所低壓側有功計算負荷為868.3kW,無功計算負荷為770.4kW.為了使工廠的功率因數不低于0.9,需要在變電所低壓側裝設并聯電容器進行補償,問需要裝設多少補償容量?補償后工廠變電所所選主變壓器容量有何變化?

:(1)補償前的變壓器容量和功率因數。變壓器低壓側視在計算負荷為

主變壓器容量的選擇條件為SNT》,因此,未進行無功補償時,選擇主變壓器容量為1250KV·A型號為S9-1250/10。這時變電所低壓側的功率因數為

上述功率因數即達到了0.9以上的要求。由此例可以看出,采用無功補償來提高功率因數能使工廠取得可觀的經濟效果。

六、逐級計算法確定工廠的計算負荷

確定用戶的計算錪是選擇電源進線和一、二次設備的基本依據,是供配電系統(tǒng)設計的重要組成部分。逐級計算法確定工廠的計算負荷是指從企業(yè)的用電負荷開始,逐級由低壓向高壓、電源方向組成部分。逐級計算法確定工廠的計算負荷是指從企業(yè)的用電負荷端開始,逐級由低壓向高壓、電源方向計算,直至求出電源進線端的計算負荷為止。先以圖5-1-6所示的單線圖為例,介紹逐級計算法確定工廠計算負荷的方法。(1)在圖5-1-6中,首先計算車間變電所1的第一路配電輸出(車間動力柜)的節(jié)點1的計算負荷。先將用戶用電設備的總容量Pe,(不包括備用設備容量)乘以一個需要系數Kd,可得到有功計算負荷,即用戶的無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流,可分別按式(5-1-6),式(5-1-7)和式(5-1-8)計算。(2)計算第二路配電輸出的節(jié)點1的計算負荷,計算方法與第一路配電輸出的節(jié)點1的計算負荷相同,第三路配電輸出的節(jié)點1的計算負荷的計算負荷也相同。(3)計算完車間變電所1的低壓配電輸出所有節(jié)點的計算負荷后,再按照多組用電設備計算負荷的公式進行計算,其體如下:車間變電所1的變壓器低壓健總的有功計算負荷,即節(jié)點2的計算負荷為(4)計算車間變電所1的節(jié)點3(變壓然一次側)的計算負荷。變壓器的功率損托可按下列簡化公式近似計算:因此,節(jié)點3的計算負荷就是節(jié)點2的計算負荷和變壓器的功率損耗之和,即(5)計算高壓進線(節(jié)點4)的計算負荷。把各變電所的節(jié)點3的負荷看成是多個設備組的負荷,再用式(5-1-22)~式(5-1-25)就可以求出高壓進線(節(jié)點4)的計算負荷。由于工廠的輸配電距離不是很遠,因此可以忽略線路損耗。以上計算負荷均忽略線路損耗,即節(jié)點4的計算負荷與節(jié)點5的計算負荷相同。同理,節(jié)點6、節(jié)點7的計算負荷也是按照上述逐級計算法來確定工廠的計算負荷的,即節(jié)點4的計算負荷與節(jié)點5的計算負荷相同??偟臒o功計算負荷為用同樣的方法再計算車間變電所2的計算負荷,依次計算節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3的計算負荷.七、尖峰電流及其計算1、定義尖峰電流(peakcurrent)是指持續(xù)時間1~2s的短時最大電流。2、用電設備尖峰電流的計算(一)單臺用電設備尖峰電流的計算單臺用電設備的尖峰電流就是其啟動電流(startingcurrent),因此尖峰電流為

(二)多臺用電設備尖峰電流的計算引至多臺用電設備的線路上的尖峰電流按下式計算:或式中:Ist.max為用電設備中啟動電流與額定電流之差為最大的那臺設備的啟動電流;(Ist-IN)max為用電設備中啟動電流與額定電流之差為最大的那臺設備的啟動電流與額定電流之差;I3o為全部設備投入運行

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