攀钢马鹿青总降变电所及配电系统设计电气工程与自动化专业.docx
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攀钢马鹿青总降变电所及配电系统设计电气工程与自动化专业
附录……….46
摘要
总降变电所及配电系统设计的优劣是变电所得以运行的根本。
一套可靠、经济的配电系统将有助于企业生产高效,经济的进行和人民的生活安居乐业。
首先,通过负荷计算便可以确定总变电所的变压器的容量、台数,从经济性和可靠性出发确定主接线方式。
其次,通过短路计算,参考总降变电所所在地的气象条件和其它有关资料,便可以确定变电所的位置、导线型号及各种电气设备。
最后确定相关的保护方案和二次回路方案,如:
电缆、变压器的继电保护、防雷保护等。
只有仔细研究各负荷的实际数据,严格按照国家规定,并通过以上的设计步骤才可以设计出一个经济可靠的供电系统,从而到达提高生产效益的目的。
关键词总降变电所,配电系统,主接线,短路
ABSTRACT
Thefactorypowersupplysystemdesignfitandunfitqualityarethebaseswhichtheenterprisecanmove.Asetofunreliability,theeconomicalpowersupplysystemwillbehelpfulintheenterpriseproduceshighlyeffective,economicalcarryingon.First,throughtheloadcomputationthenmaydetermineeachworkshopaswellasthemainplanttransformercapacity,theTaiwannumber,embarkfromtheefficiencyandthereliabilitydeterminesthemainwiringway.Next,throughshort-circuitsthecomputation,referstothefactorylocusthemeteorologicalconditionandotherpertinentdatas,thenmaydeterminethetransformersubstationtheposition,thewiremodelandeachkindofelectricalequipment.Finallydeterminestherelatedprotectionplan,forexample:
Electriccable,transformerrelayprotection,anti-radarprotectionandsoon.Onlythencarefullystudiesthefactorytheactualdata,strictlystipulatedaccordingtothecountry,andonlythenmaydesignaneconomyreliablepowersupplysystemthroughtheabovedesignprocedure,thusarrivestheenhancementproductionbenefitthegoal。
Keywordstotaldropsubstation,distributionsystem,mainconnection,short-circuits,lightning
1绪论
1.1变电所设计的意义
电能是工业生产的主要动力能源。
变电所及配电系统设计的任务是从电力系统取得电源,经过合理的变换、传输,分配到工厂车间中每一个用电设备上。
随着工业电气自动化技术的发展,工厂用电量的迅速增长,对电能质量,供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高。
变电所及配电系统设计是否完善,不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量,而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上,它与企业的经济效益、设备和人身安全是密切相关的。
现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外,绝大数工厂都是从国家电力系统取得电能的。
因此,工厂工业负荷是电力系统的主要用户,工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分,保证企业安全供电和经济运行,不仅关系到企业的利益,也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。
1.2变电所设计的一般原则
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kV及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定,进行工厂供电设计必须遵循以下原则:
①遵守规程、执行政策;
必须遵守国家的有关规定及标准,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。
②安全可靠、先进合理;
应做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和经济合理,采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
③近期为主、考虑发展;
应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,适当考虑扩建的可能性。
④全局出发、统筹兼顾。
必须从全局出发,统筹兼顾,按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等,合理确定设计方案。
1.3变电所供、配电设计内容及步骤
总变电所及配电系统设计,是根据总变电所所承担的负荷数量和性质,以及负荷布局,结合国家供电情况。
解决对各部门的安全可靠,经济的分配电能问题。
其基本内容有以下几方面:
①负荷计算
总变电所的负荷计算,是在总变电所承担的负荷计算的基础上进行的。
考虑变电所变压器的功率损耗,从而求出总变电所高压侧计算负荷及总功率因数。
列出负荷计算表、表达计算成果。
②改善功率因数装置设计
按负荷计算求出总降压变电所的功率因数,按负荷计算求出总降压变电所的功率因数,如不满足要求则对该变电所进行无功功率补偿,补偿后进行校验直至满足要求为止。
③总变电所位置和型式的选择
根据变电所位置选择的原则,并结攀钢马鹿青总降变电所所处的环境情况及负荷要求,确定为采用室外型、半露天式运行方式。
④变压器的台数、容量和类型的选择
参考电源进线方向,综合考虑设置总变电所的有关因素,结合计算负荷以及扩建和备用的需要,确定变压器的台数、容量和类型。
⑤变电所主接线及配电系统的确定
根据变电所所承担的负荷等级以及所选择的设备,并结合当地的气候条件来确定配电系统。
根据变电所配电回路数,负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数,确定变电所高、低压侧接线方式。
对它的基本要求,即要安全可靠有要灵活经济,安装容易维修方便。
⑥变电所短路电流计算
工厂用电,通常为国家电网的末端负荷,其容量运行小于电网容量,皆可按无限容量系统供电进行短路计算。
由系统不同运行方式下的短路参数,求出不同运行方式下各点的三相短路电流。
⑦变电所一次设备的选择和校验
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值,选择变电所高、低压侧电器设备,如隔离开关、断路器、母线、避雷器、互感器、开关柜等设备。
并根据需要进行热稳定和动稳定检验。
⑧变电所进出线的选择和校验
根据变电所每条线路所传输的负荷以及当地的气候条件来选进出线,并对所选的进出线进行经济电流密度和发热条件的校验。
⑨变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定
为了监视,控制和保证安全可靠运行,变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器,皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。
并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。
设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表,控制和信号装置,操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统,用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。
⑩防雷保护设计
参考攀钢马鹿青总降变电所气象地质材料,设计防雷装置。
首先对架空线路进行防雷设计,其次对变电所进行防雷保护。
2负荷计算及功率补偿
2.1负荷计算的有关概念
①计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续性的负荷,其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中,通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
②尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。
一般取起动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。
在校验瞬动元件时,还应考虑起动电流的非周期分量。
③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。
常选用最大负荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷,有时也计算年平均负荷。
平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
2.2负荷计算的方法
2.2.1负荷计算的方法及其适用范围
表2.1负荷计算的方法及其适用范围
序号
计算方法
适用范围
①
需求系数法
当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时,特别在确定车间和工厂的计算负荷时,宜于采用
②
二项式法
当用电设备台数较少、有的设备相差悬殊时,特别在确定干线和分支线的计算负荷时,宜于采用
③
单位产品耗电量法
在工厂的初步设计中估算负荷用
④
单位面积耗电量法
在各类建筑的初步设计中估算照明负荷用
⑤
典型调查及实测法
对新工艺或具有特殊使用要求的用户采用
2.2.2负荷计算
负荷计算的方法有需要系数法、二项式法及单位产品耗电量法等几种,本设计采用需要系数法确定。
①单组用电设备的计算负荷:
有功功率:
式(2.1)
无功功率:
式(2.2)
计算电流:
式(2.3)
式中为需要系数;为设备容量;为设备功率因数的正切值;为线电压。
表2.2各用电设备在6kV线路上的负荷计算表
序
号
用电设备名称
设备容
量(kW)
需要系
数()
功率因数()
有功负荷
(kW)
无功负荷
(kvar)
计算电流(A)
1
三小轧1#
1340.00
1.00
0.80
1675.00
1256.25
251.88
2
三小轧2#
1000.00
1.00
0.80
1250.00
937.50
187.97
3-1
落锤
560.00
1.00
0.80
700.00
525.00
105.26
3-2
落锤
630.00
1.00
0.80
787.50
590.63
118.42
3-3
落锤
180.00
1.00
0.80
225.00
168.75
33.83
3-4
落锤
180.00
1.00
0.80
225.00
168.75
33.83
3-5
落锤
50.00
1.00
0.80
62.50
46.875
9.40
3-6
落锤
1000.00
1.00
0.80
1250.00
937.50
187.97
3-7
落锤
560.00
1.00
0.80
700.00
525.00
105.26
4-1
轧辊
320.00
1.00
0.80
400.00
300.00
60.15
4-2
轧辊
320.00
1.00
0.80
400.00
300.00
60.15
4-3
轧辊
315.00
1.00
0.80
393.75
295.31
59.21
4-4
轧辊
500.00
1.00
0.80
625.00
468.75
9
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