机械厂降压变电所的电气设计毕业设计.docx
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机械厂降压变电所的电气设计毕业设计
机械厂降压变电所的电气设计
绪言
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。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求:
1.安全在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。
2.可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
3.优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求
4.经济供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
第一章设计任务
1.1设计要求
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置和型式,确定变电所主变压器的台数、容量与类型,选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护,确定防雷和接地装置。
最后按要求写出设计说明书,绘出设计图纸。
1.2设计依据
1.2.1工厂总平面图
图1.1工厂平面图
1.2.2工厂负荷情况
工厂负荷情况:
本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为5000h,日最大负荷持续时间为5h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。
本厂的负荷统计资料如下表1所示
1.2.3供电电源情况
按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的走向参看工厂总平面图。
该干线的导线牌号为LGJ-150,导线为等边三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8km。
干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。
此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护,定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。
为满足工厂二级负荷要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为70km,电缆线路总长度为20km。
1.2.4气象资料
本厂所在地区的年最高气温为40℃,年平均气温为21℃,年最低气温为-4℃,年最热月平均最高气温为35℃,年最热月平均气温为25℃,年最热月地下0.8米处平均气温为23℃。
当地主导风向为东北风,年雷暴日数为15。
1.2.5地质水文资料
本厂所在地区平均海拔500m,地层以黄土为主,地下水位为1m。
1.2.6电费制度
本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。
每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA,动力电费为0.9元/Kw.h,照明电费为0.5元/Kw.h。
工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9,此外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性向供电部门交纳供电贴费:
6~10VA为800/kVA。
表1工厂负荷统计资料
厂房编号
厂房名称
负荷类别
设备容量/kW
需要系数
功率因数
1
铸造车间
动力
200
0.4
0.7
照明
7
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
250
0.3
0.65
照明
8
0.7
1.0
7
金工车间
动力
300
0.2
0.65
照明
10
0.8
1.0
6
工具车间
动力
260
0.35
0.6
照明
7
0.9
1.0
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
照明
5
0.8
1.0
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.8
照明
5
0.8
1.0
9
装配车间
动力
180
0.3
0.7
照明
6
0.8
1.0
10
机修车间
动力
200
0.3
0.65
照明
4
0.8
1.0
8
锅炉车间
动力
50
0.7
0.8
照明
1
0.8
1.0
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
照明
1
0.8
1.0
生活区
照明
400
0.7
0.9
第二章负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算
2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式
(a)有功计算负荷(单位为KW)
=
为系数
(b)无功计算负荷(单位为kvar)
=tan
(c)视在计算负荷(单位为kvA)
=
(d)计算电流(单位为A)
=
为用电设备的额定电压(单位为KV)
2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式
有功计算负荷(单位为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0.85~0.95
无功计算负荷(单位为kvar)
=
是所有设备无功之和;是无功负荷同时系数,可取0.9~0.97
视在计算负荷(单位为kvA)
=
计算电流(单位为A)
=
经过计算,得到各厂房和生活区的负荷计算表,如表2.1所示(额定电压取380V)
表2.1各厂房和生活区的负荷计算表
XX工厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量Pe/kW
需要系数Kd
cos
tan
计算负荷
P30/kw
Q30/kva
S30/kva
I30/A
1
铸造车间
动力
200
0.4
0.70
1.02
80
81.6
照明
7
0.8
1.00
0.00
5.6
0.0
小计
207
85.6
81.6
118
180
2
锻压车间
动力
250
0.3
0.65
1.17
75
87.7
照明
8
0.7
1.00
0.00
5.6
0.0
小计
258
80.6
87.7
119
181
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.80
0.75
90
67.5
照明
5
0.8
1.00
0.00
4
0.0
小计
155
94
67.5
116
176
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.80
0.75
125
93.8
照明
5
0.8
1.00
0.00
4
0.0
小计
255
129
93.8
159
242
5
仓库
动力
20
0.4
0.80
0.75
8
6.0
照明
1
0.8
1.00
0.00
0.8
0.0
小计
21
8.8
6.0
11
16
6
工具车间
动力
260
0.35
0.60
1.33
91
121.3
照明
7
0.9
1.00
0.00
6.3
0.0
小计
267
97.3
121.3
156
236
7
金工车间
动力
300
0.2
0.65
1.17
60
70.1
照明
10
0.8
1.00
0.00
8
0.0
小计
310
68
70.1
98
148
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.80
0.75
35
26.3
照明
1
0.8
1.00
0.00
0.8
0.0
小计
51
35.8
26.3
44
67
9
装配车间
动力
180
0.3
0.70
1.02
54
55.1
照明
6
0.8
1.00
0.00
4.8
0.0
小计
186
58.8
55.1
81
122
10
机修车间
动力
200
0.3
0.65
1.17
60
70.1
照明
4
0.8
1.00
0.00
3.2
0.0
小计
204
63.2
70.1
94
143
11
生活区
照明
400
0.7
0.90
0.48
280
135.6
311
473
总计(380V侧)
动力
1860
1001.1
815.1
照明
454
计入Kp=0.8Kq=0.85
0.76
800.88
692.9
1059.0
1609.0
2.2无功功率补偿
无功功率的人工补偿装置:
主要有同步补偿机和并联电抗器两种。
由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点,因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。
由表2.1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.76。
而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。
考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9,暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
=(tan-tan)=800.88[tan(arccos0.76)-ta7n(arccos0.92)]=344.38kvar参照图2,选PGJ1型低压自动补偿评屏,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)4台相结合,总共容量为84kvar5=420kvar。
补偿前后,变压器低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷=(692.9-420)kvar=272.9kvar,视在功率=846.1kVA,计算电流
=1285.5A
功率因数提高为
cos==0.946。
在无功补偿前,该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要;而采取无功补偿后,主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。
同时由于计算电流的减少,使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效益十分可观。
因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。
图2.1PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案
表2无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cos
计算负荷
/KW
/kvar
/kVA
/A
380V侧补偿前负荷
0.76
800.
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