供电课程设计10KV供配电系统设计.docx
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供电课程设计10KV供配电系统设计
供电技术设计
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10KV供配电系统设计
摘要:
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;电能在工业生产中的重要性,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。
因此,所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面,负荷计算及无功补偿,变压器的型号、容量和数量的分配;短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计等方面进行设计分析,把最好的供配电设计应用到现实生产中来,为经济的发展做出最好的服务。
关键词:
配电所电力负荷功率补偿短路电流
1工厂供电概述
1.1工厂供电的意义和要求
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;电能的输送和分配既简单经济,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。
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。
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。
此外,在供电工作中,应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系,既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,适应发展。
1.2设计内容及步骤
全厂总降压变电所及配电系统设计,是根据各个车间的负荷数量和性质,生产工艺对负荷的要求,以及负荷布局,接合国家供电情况,解决对各部门的安全可靠,经济的分配电能问题,以电子厂为例,其基本内容有以下几方面。
1.2.1负荷计算
全厂总降压变电所的负荷计算,是在车间负荷计算的基础上进行的。
考虑车间变电所变压器的功率损耗,从而求出全厂总降压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。
1.2.2工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择
参考电源进线方向,综合考虑设置总降压变电所的有关因素,接合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要,确定变压器的台数和容量。
1.2.3工厂总降压变电所主接线设计
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综合主变压器台数,确定变电所高、低接线方式。
对它的基本要求,即要安全可靠又要灵活经济、安装容易、维修方便。
1.2.4厂区高压配电系统设计
根据厂内负荷情况,从技术和经济合理性确定厂区配电电压。
参考负荷布局及总降压变电所位置,比较几种可行的高压配电网布置方案,由不同方案的可靠性、电压损失、基建投资、年运行费用,有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值,择优选用。
按选定配电系统作线路接构与敷设方式设计。
用厂区高压线路平面布置图,敷设要求和架空线路杆位。
1.2.5工厂供、配电系统短路电流计算
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及两相短路电流。
1.2.6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,通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。
由手册或产品样本选用所需移相电容器的规格和数量,并选用合适的电容器柜或放电装置。
1.2.7变电所高、低压侧设备选择
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、电缆、绝缘子、避雷器、开关柜等设备。
1.2.8变电所防雷装置设计
参考本地区气象地质材料,设计防雷接地装置。
进行防直击的避雷针保护范围计算,避免产生反击现象的空间距离计算,按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号,并确定其接线部位。
对接地和接地体做具体的理解。
2负荷计算及功率补偿
2.1负荷计算的内容
2.1.1计算负荷
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。
2.1.2平均负荷
平均负荷指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
负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种。
本设计由于设备台数比较多,而单台设备容量相差不大所以采用需要系数法确定。
主要计算公式有:
有功功率:
P30=Pe·Kd
无功功率:
Q30=P30·tgφ
视在功率:
S30=P30/Cosφ
计算电流:
I30=S30/3UN
下表是该电子厂的各个车间负荷的情况:
序号
车间名称
设备用量(KW)
计算负荷
变压器容量
P30(KW)
Q30(Kvar)
S30(KV.A)
1
空调机房
(一)
246.5
172.6
129.4
215.8
1*400
2
厂务公用站房
338.2
236.8
177.6
296
3
TG车间
3704.6
2963.7
1837.5
3486.7
4
锅炉房
142.6
107
80.2
133.8
1*400
5
水泵房
320.9
208.6
156.5
278.1
6
污水处理厂
67
53.6
47.2
68.7
7
TA车间
2377.4
951
190.2
970
8
空压站
607
534.2
470.1
712.3
1*400
9
空调机房
(二)
368
257.6
193.2
322
10
冷冻机
(1)
561
392.7
345.6
523.6
11
冷冻机(2,3)
1122
785.4
691.1
1047.2
1*400
12
制冷站
450
315
236.2
393.8
13
照明用电
634.4
507.5
243.6
243.6
2.2.1全厂负荷计算
取K∑p=0.95;K∑q=0.97
根据上表可算出:
∑P30i=7485.7kW;∑Q30i=4798kvar
则P30=K∑P∑P30i=0.95×7485.7kW=7111kW
Q30=K∑q∑Q30i=0.97×4798.4kvar=4654kvar
S30=223030pQ+≈8499KV·A
I30=S30/3UN≈140A
Cosφ=P30/S30=7111/8499≈0.84
2.3功率补偿功率补偿功率补偿功率补偿
工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷,还有感性的电力变压器,从而使功率因数降低。
如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下,尚达不到规定的工厂功率因数要求时,则需考虑增设无功功率补偿装置。
上图表示功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系。
假设功率因数有φcos提高到φcos′,这时在用户需用的有功功率30P不变的条件下,无功功率将由30Q减小到30Q′,视在功率将由30S减小到30S′。
相应地负荷电流30I也得以减小,这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低,既节约了电能,又提高了电压质量,而且可选较小容量的供电设备和导线电缆,因此提高功率因数对供电系统大有好处。
由上图可知,要使功率因数由φcos提高到φcos′,必须装设无功补偿装置(并联电容器),其容量为:
在确定了总的补偿容量后,即可根据所选并联电容器的单个容量qc来确定电容器的个数,即:
由于本设计中要求Cosφ≥0.9,而由上面计算可知Cosφ=0.84<0.9,因此需要进行无功补偿。
综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。
Qc=7111×(tanarcCos0.84-tanarcCos0.95)Kvar=2275Kvar
取Qc=2300Kvar
因此,其电容器的个数为:
n=Qc/qC=2300/150=15
而由于电容器是单相的,所以应为3的倍数,取15个正好。
无功补偿后,变电所低压侧的计算负荷为:
S30
(2)′=227111(47982300)+−=7538KV·A
变压器的功率损耗为:
△QT=0.06S30′=0.06*7538=452Kvar
△PT=0.015S30′=0.015*7538=113Kw
变电所高压侧计算负荷为:
P30′=7111+113=7224Kw
Q30′=(4798-2300)+452=2950Kvar
S30′=2272242950+=7803KV·A
无功率补偿后,工厂的功率因数为:
Cosφ′=P30′/S30′=7224/7803=0.9
则工厂的功率因数为:
cosφ′=P30′/S30′=0.9≥0.9因此,符合本设计的要求。
3变配电所选型及总体布置
3.1变配电所位置的选择
变配电所所址选择的一般原则:
尽量靠近负荷中心;
尽量靠近电源侧;
进出线方便;
尽量避开污染源,或者在污染源上方口;
尽量避开振动、潮湿、高温及有易燃易爆物品的场所;
设备运输方便;
有扩建和发展的余地;
高压配电所与邻近车间的变电所合建。
3.2变电所总体布置要求
3.2.1便于运行维护和检修
有人值班的的变配电所,一般应设置值班室。
值班室应靠近高低压配电室,而且有门直通。
如值班室靠近高压配电室有困难时,则值班室可经走廊与高压配电室相通。
值班室也可以与低压配电室合并,但在放置值班工作桌的一面或一端,低压配电装置到墙的距离不应小于3m。
主变压器应靠近交通运输方便的马路侧。
条件许可的,可单设工具材料室或维修间。
昼夜值班室的变配电所应设休息室。
有人值班的独立变配电所,宜设有厕所和给排水设施。
3.2.2保证运行安全
值班室内不得有高压设备,值班室的门应朝外开。
高压低压配电室的电容室的门应朝值班室开或朝外开。
变压器室的大门应朝马路开,但应
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