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设计工程项目情况如下:
(1)公司车间负荷数据:
本公司车间多数以3班制,年最大负荷利用小时数为6400小时。
表3-1赛维公司负荷情况表
序号
车间设备名称
安装容量(KW)
Kd
tanα
cosα
1
硅料提纯车间
320
0.75
2
硅片铸造车间
空调
220
0.7
铸锭炉
1900
0.80
线切割机
150
0.78
清洗设备
200
0.65
0.6
刻蚀机
丝网印刷
300
PECVD机
250
3
硅原料车间
1040
4
分析测试车间
280
5
组件组装车间
160
6
尾气处理车间
240
(2)电源供电情况:
根据新余市赣西电力公司电网分配,城东片区由城北变电所110/38.5/11kv,50MVA变压器供电,供电电压可任选,另外,变电所与公司相距5公里。
电源的短路容量:
35KV母线的出现断路器断流容量为1500MVA,10KV母线的出现短路器短路容量为350MVA。
功率因数:
当35KV供电时,要求工厂变电所高压侧cosα≥0.9,当以10kv供电时,要求工厂变电所高压侧cos≥0.95。
(3)公司平面布局图
图3-1公司平面布局图
3.3各车间计算负荷和无功补偿
3.3.1硅片铸造车间
1.单台机械负荷计算
(1)空调
已知:
Pe=220KW,kd=0.7,tanα=0.75
故:
P30=Pe×
Kd=220×
0.7=154(KW)
Q30=P30×
tanα=154×
0.75=115.5(Kvar)
(2)铸锭炉
Pe=1900KW,kd=0.80,tanα=0.75
P30=Pe×
Kd=1900×
0.8=1520(KW)
Q30=P30×
tanα=1520×
0.75=1140(Kvar)
(3)线切割机
Pe=150KW,kd=0.8,tanα=0.78
Kd=150×
0.8=120(KW)
tanα=120×
0.78=93.6(Kvar)
(4)清洗设备
Pe=200KW,kd=0.65,tanα=0.6
Kd=200×
0.65=130(KW)
tanα=130×
0.6=78(Kvar)
(5)刻蚀机
Pe=150KW,kd=0.7,tanα=0.75
0.7=105(KW)
tanα=105×
0.75=78.75(Kvar)
(6)丝网印刷设备
Pe=300KW,kd=0.65,tanα=0.6
Kd=300×
0.65=195(KW)
tanα=195×
0.6=117(Kvar)
(7)PECVD机
Pe=250KW,kd=0.7,tanα=0.75
Kd=250×
0.7=175(KW)
tanα=175×
0.75=131.25(Kvar)
硅片铸造车间单台机械负荷计算统计如下表所示:
表3-2硅片铸造车间各台机械负荷统计列表
设备名称
安装容量
(KW)
计算负荷
P30(KW)
Q30(Kvar)
154
115.5
1520
1140
120
93.6
130
78
105
78.75
195
117
175
131.25
小计
3170
2399
1638.6
2.车间计算负荷统计
取同时系数:
KP=0.9,KQ=0.95
P30=KP×
∑P30=2399×
0.9=2159.1(KW)
Q30=KQ×
∑Q30=1638.6×
0.95=1556.67(Kvar)
S30=√P230+Q230=2661.76(KVA)
3.3.2其他车间负荷计算
1.硅料提纯车间
已知Pe=320KW,Kd=0.75,tanα=0.75
P30=Pe×
Kd=320×
0.75=240(KW)
tanα=240×
0.75=180(Kvar)
S30=√P230+Q230=300(KVA)
2.硅原料车间
Pe=1040KW,Kd=0.75,tanα=0.7
Kd=1040×
0.75=780(KW)
tanα=780×
0.7=546(Kvar)
S30=√P230+Q230=952.1(KVA)
3.分析测试车间
Pe=280KW,Kd=0.75,tanα=0.75
Kd=280×
0.75=210(KW)
tanα=210×
0.75=157.5(Kvar)
S30=√P230+Q230=262.5(KVA)
4.组件组装车间
Pe=160KW,Kd=0.7,tanα=0.6
Kd=160×
0.7=112(KW)
tanα=112×
0.6=67.2(Kvar)
S30=√P230+Q230=130.6(KVA)
5.尾气处理车间
Pe=240KW,Kd=0.7,tanα=0.75
P30=Pe×
Kd=240×
0.75=180(KW)
tanα=180×
0.75=135(Kvar)
S30=√P230+Q230=225(KVA)
各车间计算负荷统计如下所示:
表3-3各车间计算负荷统计表
S30(KVA)
180
780
546
952.1
210
157.5
262.5
112
67.2
130.6
135
225
3.4各车间变电所的设计选择
3.4.1各车间变电所位置
根据地理位置及各车间计算负荷的大小,觉得设立3个车间变电所,各自供电范围如下:
变电所I:
硅片铸造车间、硅料提纯车间。
变电所II:
硅原料车间、办公楼。
变电所III:
分析测试车间、组件组装车间、尾气处理车间、食堂。
3.4.2各车间变压器数及容量选择
1.变电所I变压器台数及容量选择
(1)变电所I的供电负荷统计,同时系数取KP=0.9,KQ=0.95
∑P30=KP(P30硅铸+P30提纯)=2375.1(KW)
∑Q30=KQ(Q30硅铸+Q30提纯)=1727.67(Kvar)
(2)变电所I的无功补偿
无功补偿试取:
QC=800Kvar
补偿以后:
Q30=1727.67-1000=727.67(Kvar)
Cosα=∑P30/√∑P230+(∑Q30﹣QC)2=0.95>0.90
SI=√∑P230+(∑Q30﹣QC)2=2484.07(KVA)
(3)变电所I的变压器选择。
为保证供电的可靠性,选用两台变压器(每台可供车间总负荷的70%);
SNTI=0.7SI=1738.9(KVA)
选择两台变压器型号为SL7-2000,额定容量为2000KVA。
表3-4SL7-2000变压器参数值
参数
空载损耗(KW)
负载损耗(KW)
阻抗电压(%)
空载电流(%)
参数值
3.40
19.80
6.5
1.2
2.变电所II变压器台数及容量选择
(1)变电所II的供电负荷统计。
P30=780KWQ30=546Kvar
(2)变电所的无功补偿
无功补偿取:
QC=200Kvar
补偿后:
Q30=346(Kvar)
Cosα=P30/√P230+(Q30﹣QC)2=0.91>0.90
SII=√P230+(Q30﹣QC)2=853.30(KVA)
(3)变压器的选择。
为保证供电的可靠性,选用两台变压器,每台可供车间总负荷的70%。
SNGII=0.7SII=597.31(KVA)
选择两台变压器,型号为SL7-630系列,额定容量为630KVA。
表3-5SL7-630变压器参数值
阻抗电压
空载电流
1.4
8.5
4.5
1.8
3.变电所III变压器台数及容量选择
(1)变电所III的供电负荷统计,同时系数取KP=0.9,KQ=0.95
∑P30=KP(P30测试+P30组件+P30尾气)=451.8(KW)
∑Q30=KQ(Q30测试+Q30组件+Q30尾气)=341.7(Kvar)
(2)变电所III的无功补偿
Q30=341.7-200=141.7(Kvar)
Cosα=∑P30/√∑P230+(∑Q30﹣QC)2
=0.95>0.90
SIII=√∑P230+(∑Q30﹣QC)2
=473.49(KVA)
(3)变电所III的变压器的选择。
SNGIII=0.7SII=331.44(KVA)
选择两台变压器,型号为S7-400,额定容量为400KVA。
表3-6S7-400变压器参数值
0.92
6.40
1.9
3.4.3厂内10KV线路截面选择
1.供电给变电所I的10KV线路
为保证供电的可靠性选用双回供电线,每回供电线路计算负荷:
P30=0.5×
2375.1=1187.55(KW)
Q30=0.5×
127.67=863.84(Kvar)
S30=√P230+Q230=1468.5(KVA)
I30=S30/√3×
U=84.8(A)
先按经济电流密度选择导线经济截面:
由于资料中已给出年最大负荷利用小时数为6400h,查表可得:
架空线的经济电流密度为Jec=0.9A/mm2。
所以,可得经济截面积:
Aec=I30/Jec=94.2(mm2)
可选用导线型号为LJ-95。
2.供电给变电所II的10KV线路
780=390(KW)
546=273(Kvar)
S30=√P230+Q230=476.1(KVA)
U=27.5(A)
Aec=I30/Jec=30.6(mm2)
可选用导线型号为LJ-35。
3.供电给变电所III的10KV线路
451.8=225.9(KW)
341.7=170.85(Kvar)
S30=√P230+Q230=283.2(KVA)
U=16.3(A)
Aec=I30/Jec=18.1(mm2)
可选用LJ-16型号的导线。
4.10KV联络线(与相邻其他工厂)的选择
已知全厂总负荷:
P30=3921KW,Q30=2724.3Kvar
10KV联络线容量满足全厂总负荷的30%;
P=P30总×
30%=1176.3(KW)Q=Q30总×
30%=817.29(Kvar)
S=√P2+Q2=1432.4(KVA)I=S/√3×
U=82.7(A)
因运用时间很少,故可选择导线LJ-70型号导线。
3.5工厂总降压变电所及接入系统设计
3.5.1工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择
∑P=2×
(P1+P2+P3)
=2278.3(KW)
∑Q=2×
(Q1+Q2+Q3)
=1090.4
P=KP×
∑P=2050.8(KW)
Q=KQ×
∑Q=1035.8(Kvar)
总降变10KV侧无功补偿试取:
QC=300Kvar
Cosα=P/√P2+(Q﹣QC)2
=0.94
S=√P2+(Q﹣QC)2
=2178.8(KVA)
为保证供电的可靠性,选用两台主变压器(每台可供总负荷的70%)
SNT=0.7S=1525(KVA)
所以,选用两台变压器型号为SL7-1600/35。
表3-7SL7-1600/35变压器参数值
2.65
19.5
1.1
3.5.235KV供电线路界面选择
为保重供电的可靠性,选用两回线路35KV供电线路。
P1=0.5×
P=1025.4(KW)
Q1=0.5×
(Q-QC)=367.9(Kvar)
用简化公式求变压器损耗:
△P=0.015×
S=16.32(KW)
△Q=0.06×
S=65.3(Kvar)
每回35KV供电线路的计算负荷:
P11=P1+△P=1047.7(KW)
Q11=Q1+△Q=433.2(Kvar)
S11=√P211+Q211=1128(KVA)
I30=S11/√3×
U=18.6(A)
按经济电流密度选择导线的截面积:
Aec=I30/Jec=20.7(mm2)
因此,可选LGJ-35型导线。
3.5.335KV线路功率损耗和电压降落计算
1.1.35KV线路功率损耗计算
已知LGJ-35参数:
r0=0.91Ω/Km,X0=0.433Ω/Km,L=19Km。
线路的功率损耗:
△PL=17.9(KW)△QL=441.7(Kvar)
2.35KV线路电压降落计算:
△U=(Pro+Qxo)L/UN=0.63(KV)
△U%=△U/UN×
100%=1.8
3.6短路电流计算
按无穷大系统供电计算短路电流,短路计算电路见图3-3所示。
计算过程用标幺值。
图3-2短路计算电路
3.6.1公司总降压变35KV母线短路电流(短路点1)
1.确定标幺值基准:
SB=100MVA,Uav=37KV
Id=SB/√3Uav=1.56(KA)
2.计算各主要元件的电抗标幺值:
系统电抗(SOC取1500MVA)
X1=SB/SOC=0.067
35KV线路电抗(LGJ-35)
X=X0×
L×
SB/U2av=0.6
3.三相短路电流和三相容量
(1)总电抗标幺值:
X∑=0.067+0.5×
0.6=0.367
(2)三相短路电流周期分量有效值:
I(3)K=Id/X∑=4.25(KA)
(3)其他三相短路电流值:
Iii(3)=I∞=I(3)K=4.25(KA)
ish(3)=2.55Iii(3)=10.8(KA)
Ish(3)=1.51Iii(3)=6.4(KA)
(4)三相短路容量:
S(3)K=Sd/√3Ud2=272(MVA)
3.6.210KV母线短路电流(短路点2)
SB=100MVA,Ud2=10.5KV
Id2=SB/√3Ud2=5.5(KA)
2.计算短路电流中各元件的电抗标幺值:
(1)系统电抗:
X1=Sd/SOC=0.067
(2)35/11KV线路电抗:
X3=UK%×
Sd/100SN=4.06
3.求三相短路电流和短路容量:
(1)总电抗标幺值:
X∑=X1+(X2+X3)/2=2.4
(2)三相短路电流周期分量有效值:
I(3)K=Id2/X∑=2.3(KA)
(3)其他三相短路电流:
Iii(3)=I∞=I(3)K=2.3(KA)
ish(3)=2.55Iii(3)=5.8(KA)
Ish(3)=1.51Iii(3)=3.5(KA)
SK(3)=Sd/X∑=41.7(MVA)
3.6.30.4KV车间低压母线短路电流(短路点3)
SB=100MVA,Ud3=0.4KV
Id3=Id3=SB/√3Ud3=144.34KA
2.计算各元件的电抗标幺值:
X1=SB/SOC=0.067
(2)35KV线路电抗:
X2=X0×
(3)35/11KV电力变压器电抗(UK%=6.5)
X3=UK%×
(4)10KV厂内架空线路电抗;
因这段10KV架空线路很短,L≈0,电抗忽略不计。
(5)10/0.4KV电力变压器中电抗:
X5=UK%Sd/100SN=4.5
3.计算三相短路电流和短路容量:
(1)总阻抗标幺值:
X∑=0.067+(0.6+4.06)/2+4.5/2=4.65
I(3)K=Id3/X∑=31(KA)
Iii(3)=I∞=I(3)K=31(KA)
ish(3)=1.84Iii(3)=57(KA)
Ish(3)=1.09Iii(3)=33.8(KA)
SK(3)=SK/X∑=21.5(MVA)
三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如下:
表3-8三相短路电流和短路容量计算列表
短路点计算
三相短路电流(KA)
三相短路容量
(MVA)
IK(3)
Iii(3)
I∞(3)
ish(3)
Ish(3)
35KV短路点1
4.25
10.8
6.4
272
10KV短路点2
2.3
5.8
3.5
41.7
0.4KV短路点3
31
57
33.8
21.5
3.7变电所高低压电气设备的选择
根据上述短路电流的计算结果,按正常工作条件选择和按短路情况校验,总降压变电所主要高低压电气设备确定如下。
表3-9高压35KV侧设备
计算数据
高压断路器WS2-35/600
隔离开关
GW2-35G
电压互感器JDJJ2-35
电流互感器LB-35
避雷器
U=35KV
35KV
I=18.6A
600A
2×
20/5
IK=4.25
6.6KA
SK=272MVA
400MVA
ish(3)=10.8KA
17KA
42KA
3.3×
20√2
I∞
(2)×
4=4.252×
6.62×
202×
(1.3×
20)2
表3-1010KV侧高压设备
高压短路器
S
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