某金属加工厂变电所一次侧电气设计.doc

该【某金属加工厂变电所一次侧电气设计 】是由【海洋里徜徉知识】上传分享，文档一共【48】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【某金属加工厂变电所一次侧电气设计 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。精选资料可修改编辑参考网站:l/:3348930047某变电所一次侧电气设计文摘本课题的目标是设计降压变电所一次侧电气部分,实现工厂供电系统安全、可靠、优质、经济地运行。通过本课题的设计,初步掌握中小型工厂供电系统运行维护及简单设计所必需的基本理论和基本知识,为今后从事工厂供电技术工作奠定初步的基础。本文根据GB50053—1994《10kV及以下变电所设计规范》的要求,从变电所10kV侧和低压侧两个方面详细阐述了变电所的实现及其理论依据。该方案在小型工厂中因具有较强的市场竞争力而得到广泛地应用。关键词功率因素;降压变压器;母线工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配问题。我们知道,电能是现代工业生产的主要能源和动力。工业生产应用电能和实现电气化以后,能大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。由此可见,搞好工厂供电工作对于保证工业生产正常运行和实现工业现代化,具有十分重要的意义。而工厂变电所在工厂供电系统中起着非常重要的作用,甚至可以说它是工厂供电系统的心脏部位,因而对工厂变电所的设计就显得尤为重要了。,但是这种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷──称为计算负荷,从而根据计算负荷按照允许发热条件选择供电系统的导线截面,确定变压器容量,制定提高功率因数的措施,选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等,是一件较为复杂的事。电力装备设计部门对机械设备进行电气配套设计时总有一定的裕度,即使电动机功率完全符合机械计算的配套要求。在工厂中使用的情况不同,也会影响到电力负荷的大小,如不同的生产阶段,不同的材料,不同的熟练程度,不同的时期,电气负荷都是有差别的,它的变化与很多随机因素有关。但是这种电气计算负荷还必须认真的确定,因为它的准确程度,直接影响整个工厂供电设计的质量。如计算过高,将增加供电设备的容量,浪费有色金属,增加初投资。计算过低则可能使供电元件过热,加速其绝缘损坏,增加电能损耗,影响供电系统的正常运行。还会给工程扩建带来很大的困难。更有甚者,由于工厂企业是国家电力的主要用户,以不合理的工厂计算负荷为基础的国家电力系统的建设,将给国民经济带来很大的危害。精选资料可修改编辑由于计算负荷意义重大,三十年代初期就已成为国外学者和设计人员从事研究的主要课题,政府和国家有关业务部门都给予关切和鼓励,在以下三个方面取得了一致的结论:⑴为便于分析计算,按照不同性质的用电设备进行分类,例如按电流、频率、工作制等分类,这种分类方法使人们便于测定同一类型用电设备的工作特性和用电之间的关系特点,找出安装容量与使用容量的比例关系,进一步为设计工作提供参考依据。⑵现有工厂的负荷曲线是检验负荷计算结果是否准确的依据,同时,研究负荷曲线,得出表征不同用电状况的各项系数,从理论上推算负荷值的大小,再放在实践中校验修正。⑶现行数理统计和概率论的方法是研究复杂的、随机变化着的负荷的重要手段。目前,对计算负荷的研究工作国外仍在进行。我国建国初期从国外引进大量资料进行工厂建设所取得的经验证明,组织各方面的力量,结合我国国情进一步研究确定各项系数数值是非常重要的,在国家有关部门的统一组织下,深入研究负荷计算的方法;大力测定负荷计算系数;广泛进行企业负荷调查,是我国广大供电工作者的重要任务。,必须正确选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等电力组件,这就需要对电力负荷进行计算。计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时,导体的最高温升正好与通过实际变动负荷时其产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷。计算负荷是供电设计计算的依据。计算负荷的确定是否合理,将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大,否则选择的电器设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电器设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘过早老化甚至烧毁。因此工程上根据不同的计算目的,针对不同类型的工厂和不同类型的负荷,在实践中总结出了各种负荷的计算方法,例如估算法、需要系数法、二项式法等。根据实际情况和本次设计的要求,这里着重介绍一下需要系数法。,将用电设备按其设备性质不同分成若干组,对每一组选用合适的需要系数,算出每组用电设备的计算负荷,然后由各组计算负荷求总的计算负荷,这种方法称为需要系数法。所以需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。精选资料可修改编辑需要系数,是用电设备组(或用电单位)在最大负荷时需要的有功功率与其总的设备容量(备用设备容量不计入)的比值,即(6)因此,按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为(kW)(7)式中—为用电设备组的需要系数;—为用电设备组的设备容量(kW)。确定无功计算负荷的基本公式为(kvar)(8)式中—用电设备组平均功率因素的正切值。确定视在计算负荷的基本公式为(kVA)(9)式中—为用电设备组的平均功率因素。确定计算电流的基本公式为(A)(10)式中─用电设备的额定电压(kV)。但是在确定拥有多组用电设备的干线或车间变电所低压母线上的计算负荷时,应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因数。因此在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时,可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数。对于车间干线,可取=~。对于低压母线,由用电设备组计算负荷直接相加来计算时,可取=~;由车间干线计算负荷直接相加来计算时,可取=~。总的有功计算负荷(11)精选资料可修改编辑总的无功计算负荷(12)总的视在计算负荷(13)总的计算电流(14)以上式中的和分别表示所有各组设备的有功和无功计算负荷之和。由于各组设备的不一定相同,因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和乘以来计算。,由于设计任务书中已经给出工厂负荷统计的相关资料,故只需将相关数据带入相关公式即可计算出对应的各物理量。现以铸造车间(编号为1)为例,分别计算其有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、计算电流及其该车间的总的有功计算负荷、总的无功计算负荷、总的视在计算负荷、总的计算电流。⑴动力部分:有功计算负荷:=×300=90kW无功计算负荷:=90×=:=90/=:=/(×)=⑵照明部分:有功计算负荷:=×6=:=0kvar视在计算负荷:==:=/(×)=⑶该车间总的计算负荷:()总的有功计算负荷:=×(90+)=:=×=:=:=/(×)=190A同理,按需要系数法得出某金属加工厂的计算负荷表如表1所示:———:1总2由于该金属加工厂三相线路中单相设备总容量不超过三相设备总容量的15%,故将单相设备与三相设备综合按三相负荷平衡来计算。,如感应电动机、电力变压器、电焊机以及交流接触器等,他们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场。功率因素是反映在有功功率一定的条件下,取用无功功率的多少;如果取用的无功功率越多,则功率因素越低。除白炽灯、电阻电热器等设备负荷的功率因素接近于1外,其他如电动机、变压器、电抗器等功率因素均小于1。而功率因素是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。,从而降低功率因素。功率因素太低将会给供配电系统带来很多不良影响。⑴总电流会增加根据公式(15)在传送同样有功功率的情况下,功率因素降低会使总电流增加,使供配电系统中的变压器、断路器、导线等容量增大。系统内部的启动控制设备、测量仪器、仪表等规格要求增大,从而投资费用增加。⑵电能损耗增加根据公式精选资料可修改编辑可知,电流的增加会使有功损耗增加,从而电能损耗增加。⑶电压损失增大根据公式功率因素越低,即Q越大,Q越大则△U也越大。从而影响供电质量。⑷供电设备利用率降低功率因素降低使总电流增加。供电设备的温升会超过规定范围。为控制设备温升,工作电流也受到控制,根据公式(15),在功率因素降低后,不得不降低输送的有功功率p来来控制电流I的值,这样就降低了供电设备的供电能力。正是由于功率因素在供配电系统中影响很大,所以要求电力用户的功率因素需达到一定的值,不能太低,太低就必须进行补偿。我国水利电力部在《全国供用电规则》中规定:“用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因素应达到下列规定:高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户,,。”并规定,凡功率因素未达到上述规定的,应增添无功补偿装置。对于该金属加工厂而言,通过负荷计算知道了低压侧总的视在计算负荷kVA变压器的功耗为:=×=×=:=+==+==:=<,按规定应增添无功补偿装置。⑴并联电容器人工补偿工厂企业的功率因素仅仅靠提高自然功率因素一般是不能满足要求的,因此,还必须进行人工补偿。而人工补偿应用最普遍的是并联电容器人工补偿,即采用并联电容器的方法来补偿无功功率,从而提高功率因素。因其具有下列优点,所以这是目前工厂、企业内广泛采用的一种补偿装置。精选资料可修改编辑1)有功损耗小,%~%,%~3%。2)无旋转部分,运行维护方便。3)可按系统需要,增加或减少安装容量和改变安装地点。4)个别电容器损坏不影响整个装置运行。5)短路时,同步调相机增加短路电流,增大了用户开关的断流容量,电容器无此缺点。当然,该补偿方法也存在缺点,如只能有级调节,而不能随无功变化进行平滑的自动调节,当通风不良或进行温度过高时,易发生漏油、爆炸等故障。诸于以上的优点,该金属加工厂就采用并联电容器进行功率因素的补偿,需要补偿的容量为:=×[]=×(-)=499kvar在确定了并联电容器的容量后,根据产品目录(见相关附录)就可以选择并联电容器的型号规格(-14-3),并确定并联电容器的数量:n=499/14=36个实际补偿容量为:=36×14=504kvar补偿后,变电所低压侧视在计算负荷::=×==×=:930kW=(-504)+==,变电所高压侧功率因素为:=>。此时,高压侧电流为:精选资料可修改编辑=×10=58A⑵并联电容器的装设地点并联电容器的装设位置有以下三种:1)高压集中补偿2)低压集中补偿3)单独就地补偿(个别补偿)现将并联电容器的补偿方式列表,如表2所示。表2并联电容器的补偿方式序号补偿方式装设地点原理电路主要特点适用范围1高压集中补偿接变电所高压母线,其电容器柜一般装设在单独的高压电容器室内初投资少,运行维护方便,但只能补偿高压母线以前的无功功率适用于大、中型工厂变电所作为高压无功功率的补偿续表2序号补偿方式装设地点原理电路主要特点适用范围2低压集中补偿接变电所低压母线,其电容器柜装设在低压配电室内能补偿低压母线以前的无功功率,可使变压器的无功功率得到补偿,从而可以选择较小容量的变压器,且运行维护也方便适用于中小型工厂或车间变电所作低压侧基本无功功率的补偿