电力系统课程设计XX机械厂降压变电所的电气设计内容.doc
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中北大学电力系统课程设计说明书
1绪论
电能是现代工业生产的主要能源和动力。
电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。
因此,电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。
电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,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。
从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。
因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。
本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件,并适当考虑生产的发展,按照国家相关标准、设计准则,本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。
通过负荷计算,确定主变压器的台数和容量。
进行短路电流计算,选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。
具体过程和步骤:
根据工厂总平面图,工厂负荷情况,供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量,并对主接线方案进行选择,之后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验、变电所进出线的选择与校验、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定。
最后进行防雷保护和接地装置的设计。
2负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算的内容和意义
供电系统要能安全可靠地正常运行,其中各个元件(包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等)都必须选择得当,除了满足工作电压和频率的要求外,最重要的就是要满足负荷电流的要求。
因次,有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
计算负荷确定的是否正确合理,直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。
如果计算负荷确定的过大,将使电器和导线电缆选的过大,造成投资和有色金属的浪费。
如果计算负荷确定的过小,又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾,同样会造成更大损失。
平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。
平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
计算电流,是选择缆线和开关设备的依据;有功计算负荷和无功计算负荷,是确定静电电容器容量的依据。
2.2负荷计算的方法及公式
(1)需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。
用于设备数量多,容量差别不大的工程计算,尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。
(2)利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数,得出计算负荷。
适用于各种范围的负荷计算,但计算过程稍繁。
在工厂里,除了广泛应用的三相设备外,还有部分单相设备,单相设备接在三相线路中,应尽可能均衡分配。
使三相负荷尽可能均衡。
如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%,则不论单相设备如何分配,单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。
如果单相设备容量超过三相设备的15%时,则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量,再与三相设备容量相加。
本设计采用需要系数法确定。
由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的15%,所以可以按三相负荷平衡计算。
即:
主要计算公式有:
单组用电设备计算负荷的计算公式
有功计算负荷(kW):
,为系数
无功计算负荷(kvar):
视在计算负荷(kvA):
计算电流(A):
,为用电设备的额定电压(单位为KV)
多组用电设备计算负荷的计算公式
有功计算负荷(kW):
,式中是所有设备组有功计算负荷之和,是有功负荷同时系数,可取0.8~0.95
无功计算负荷(kvar):
,式中是所有设备无功计算负荷之和;是无功负荷同时系数,可取0.85~0.97
视在计算负荷(kvA):
计算电流(A):
,为用电设备的额定电压(单位为KV)
2.3各车间负荷统计计算
1)、铸造车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
2)、锻压车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
3)、金工车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
4)、工具车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
5)、电镀车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
6)、热处理车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
7)、装配车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
8)、机修车间
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
9)、锅炉房
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
10)、仓库
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
11)、生活区
计算负荷:
无功计算负荷:
视在计算负荷:
计算电流:
12)、总的计算负荷计算
总的计算负荷:
总的无功计算负荷:
总的视在计算负荷:
=
总的计算电流:
经过计算,得到各厂房和生活区的负荷统计表,如表2-1所示
表2-1XX机械厂负荷计算表
编号
名称
负荷类别
设备容量/KW
需要系数Kd
cosΦ
tanΦ
计算负荷
P30/KW
Q30/kvar
S30/KVA
I30/A
1
铸造车间
动力
390
0.3
0.70
1.02
117
119.34
--
--
照明
8
0.8
1.0
0
6.4
0
--
--
小计
398
--
123.4
119.34
173.5
263.7
2
锻压车间
动力
320
0.2
0.65
1.17
64
74.88
--
--
照明
6
0.9
1.0
0
5.4
0
--
--
小计
326
--
69.4
74.88
103.9
157.8
3
金工车间
动力
350
0.3
0.60
1.33
105
139.65
--
--
照明
5
0.9
1.0
0
4.5
0
--
--
小计
355
--
109.5
139.65
179.5
272.7
4
工具车间
动力
200
0.35
0.60
1.33
70
93.1
--
--
照明
5
0.7
1.0
0
3.5
0
--
--
小计
205
--
73.5
93.1
182.6
5
电镀车间
动力
270
0.6
0.75
0.88
162
142.56
--
--
照明
6
0.9
1.0
0
5.4
0
--
--
小计
276
--
167.4
142.56
275.4
418.4
6
热处理车间
动力
140
0.46
0.80
0.75
64.4
48.3
--
--
照明
7
0.8
1.0
0
5.6
0
--
--
小计
147
--
70
48.3
86.1
130.8
7
装配车间
动力
160
0.4
0.65
1.17
56
65.52
--
--
照明
6
0.7
1.0
0
4.2
0
--
--
小计
166
--
60.2
65.52
90.35
137.3
8
机修车间
动力
140
0.26
0.65
1.17
36.4
42.59
--
--
照明
5
0.8
1.0
0
4.0
0
--
--
小计
145
--
40.4
42.59
60
91.2
9
锅炉房
动力
75
0.66
0.80
0.75
49.5
37.13
--
--
照明
2
0.8
1.0
0
1.6
0
--
--
小计
77
--
51.1
37.13
63.475
96.44
10
仓库
动力
20
0.34
0.90
0.48
6.8
3.24
--
--
照明
2
0.9
1.0
0
1.8
0
--
--
小计
22
--
8.6
3.24
9.36
14.2
生活区
照明
300
0.78
0.90
0.48
234
112.32
300
455.8
总计(380V侧)
动力
2065
1007.5
878.63
--
--
照明
352
KΣp=0.8
KΣq=0.85
0.71
806
746.84
1098.82
1669.5
2.4无功功率补偿
由表2-1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.71.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应该低于0.92。
考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.92,暂取0.94来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
参照图2-1,选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)6台相结合,总共容量为84kvar7=588kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2-2所示。
表2-2无功补偿后工厂的计算的负荷
项目
计算负荷
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
380V侧补偿前负荷
0.76
806
746.84
1098.82
1669.5
380V侧无功补偿容量
-588
380V侧补偿后负荷
0.98
806
158.84
821.5
1248.1
主变压器功率损耗
8.79
37.36
10kV侧负荷总计
0.97
814.79
196.2
838.1
52
图2-1PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的结线方案
3变电所位置的选择
变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。
工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定:
即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)等。
而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P
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- 电力系统 课程设计 XX 机械厂 降压 变电所 电气设计 内容