10KV变电站一次部分设计.doc
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1、 网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文(设 计) 题 目:10KV变电站一次部分设计学习中心: 滁州奥鹏 层 次: 专科起点本科 专 业: 电气工程自动化 年 级: 2009 年 春 季 学 号: 200903493880 学 生: 张乐平 指导教师: 钱大兴 完成日期: 2011年 9月13 日 内容摘要 本设计设计了一个电子厂的供电系统,在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下,本文首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求,进行了负荷计算,通过功率因数的计算,进行无功补偿设计(包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验),确定了电子厂的供电方案,通过技术经济比较,
2、确定了供电系统的主接线形式,选择了主变压器的台数和容量。其次,本文设计了厂区供电和配电网络,进行了车间变电所以及车间配电系统和车间电气设计,按照经济电流密度法,选择了合适的导线和电缆,通过合理设置短路点,进行正确的短路电流计算,进行了主要电气设备的选型和校验。关键词:供电系统; 负荷计算; 主变压器; 设备选择目 录内容摘要1引言.1第1章、分析原始资料,确定电源的引入方式31.1.工厂总平面图31.2.工厂生产任务规模及产品规格31.3工厂负荷情况31.4供电电源请况41.5.气象资料4第2章、负荷计算及无功功率补偿计算52.1 用电设备负荷的计算52.2 负荷计算表62.3无功功率补偿7第
3、3章、变电站的位置与型式、合理地布置好各设备的位置103.1. 主变压器选择103.2.主变压器位置的确定10第4章、变电站主变压器的台数、容量及类型的选择13第5章、变电站主结线方案的设计145.1变电所主要结线方案的提出145.2变电所主要结线方案的选择14第6章、短路电流的计算196.1 绘制计算电路图196.2 计算短路电流19第7章、变电站一次设备的选择227.1 10KV侧一次设备的选择校验227.2 380V侧一次设备的选择校验26第8章、防雷接地328.1变电站的防雷设计328.2 接地保护系统设计35第9章、设备材料清单38结 论40引 言电能是现代工业生产的主要能源和核心动
4、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。在企业工厂里,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
5、生产可能造成严重的后果。 可见,做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产,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,并确实做好节能环保工作,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
6、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,适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转,就必须要有一套完整的保护,监视和测量装置。目前多以采用自动装置,将计算机应用到工厂配电控制系统中去。工厂供电设计的一般原则: 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
7、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。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。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员,有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识,以便适应设计工作的需要。第1章
8、、分析原始资料,确定电源的引入方式1.1.工厂总平面图图1-1 工厂总平面图1.2.工厂生产任务规模及产品规格本厂生产电子产品,年生产能力为100000万个电子元件。1.3工厂负荷情况 本厂的供电均为三级负荷,统计资料如表1-1所示:表1-1 负荷统计资料序号用电设备组名称容量Pe需要系数Kdcos&tan&1生产车间12000.250.51.732生产车间22000.250.51.733生产车间32000.250.51.734老化室112000.30.651.175老化室212000.30.651.176老化室312000.30.651.177工模室600.80.90.488 研发室600.
9、80.90.489仓库13000.50.90.4810仓库23000.50.90.4811办公室1600.80.90.4812办公室2600.80.90.4813办公室3600.80.90.4814厂区600.80.90.481.4供电电源请况按与供电局协议,公司可由附近一条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,线距了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电流保护和电流速断保护,定时限电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂三级负荷的要求,可
10、采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。1.5.气象资料本厂地区最高温度为35度,最热月平均最高气温为28度。地质水文资料:本厂地区海拔55M,底层以沙粘土为主,地下水位为1.8M第2章 负荷计算及无功功率补偿计算2.1 用电设备负荷的计算因为设备台数多,且无大容量设备,所以用需要系数法确定计算负荷(1) 生产车间 1 、生产车间2 、生产车间3有功计算负荷 P30=kdPe 车间是焊接车间,取kd为0.25、tan&为1.73、cos&为0.5,车间的用电总设备容量为Pe=200kw.则P30=kdPe=200*0.25=50kw无功计算负荷 Q30=P30tan& 其中tan&为车间功率因
11、数cos&的正切值,则Q30=P30tan&=50*1.73=86.5kvar视在计算负荷 S30=P30/cos&=100KVA计算电流 I30=S30/1.732Un=151.9A所以生产车间的总有功计算负荷为:P 3P30150kw总无功计算负荷为:Q=3Q30259.5kvar(2) 老化室1 、 老化室2 、老化室3 按需要系数法确定计算负荷有功计算负荷 P30=kdPe 取kd为0.3、tan&为1.17、cos&为0.65,车间的用电总设备容量为Pe=1200kw.则P30=kdPe=1200*0.3=360kw无功计算负荷 Q30=P30tan& 其中tan&为车间功率因数co
12、s&的正切值,则Q30=P30tan&=360*1.17=421.2kvar 视在计算负荷 S30=P30/cos&=554KVA计算电流 I30=S30/1.732Un=841.7A所以的总有功计算负荷为:P 3P301080kw总无功计算负荷为:Q=3Q301263.6kvar(3) 办公室1 、 办公室2 、 办公室3 、 厂区 、 研发室 、 工模室 按需要系数法确定计算负荷有功计算负荷 P30=kdPe 取kd为0.8、tan&为0.48、cos&为0.9,办公室等的用电总设备容量为Pe=60kw.则P30=kdPe=60*0.8=48kw无功计算负荷 Q30=P30tan& 其中t
13、an&为功率因数cos&的正切值,则Q30=P30tan&=23kvar 视在计算负荷 S30=P30/cos&=53.3KVA计算电流 I30=S30/1.732Un=81A所以的总有功计算负荷为:P 6P30288kw总无功计算负荷为:Q=6Q30138kvar(4) 仓库1、 仓库2按需要系数法确定计算负荷有功计算负荷 P30=kdPe 取kd为0.5、tan&为0.48、cos&为0.9,仓库的用电总设备容量为Pe=300kw.则P30=kdPe=300*0.5=150kw无功计算负荷 Q30=P30tan& 其中tan&为功率因数cos&的正切值,则Q30=P30tan&=72kva
14、r 视在计算负荷 S30=P30/cos&=166.7KVA计算电流 I30=S30/1.732Un=253A所以的总有功计算负荷为:P 2P30300kw总无功计算负荷为:Q=2Q30144vkvar2.2 负荷计算表表2-1 负荷计算序号用电设备组名称容量Pe/kw需要系数Kdcos&tan&计算负荷P30Q30S30 I301老化室112000.30.651.17360421.2554841.72老化室212000.30.651.17360421.2554841.73老化室312000.30.651.17360421.2554841.74办公室1600.80.90.48482353.38
15、15办公室2600.80.90.48482353.3816办公室3600.80.90.48482353.3817工模室600.80.90.48482353.3818研发室600.80.90.48482353.3819厂区600.80.90.48482353.38110生产车间12000.250.51.735086.5100151.911生产车间22000.250.51.735086.5100151.912生产车间32000.250.51.735086.5100151.913仓库13000.50.90.4815072166.725314仓库23000.50.90.4815072166.72531
16、5总计380V侧51600.6918181805.1取K=0.8K=0.851454.41534.32114.132122.3无功功率补偿 由上式可知,该厂380v侧最大负荷时的功率因数 cos&=P30 /S30 而=2561则cos&=1818/2561=0.69功率因数只有0.69而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷不应低于0.90。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0.90,暂时取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:Qc = Pm (tan&1 - tan&2) =1454.4tan(arccos0.69) tan(arcco
17、s0.92)kvar =906.1 kvar根据相关资料,并参照图选择PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,该型号适用于额定电压0.4kv,其额定容量是14kvar,额定电容是280uF,频率为50Hz,详述为三相。采用方案2(主屏)一台和方案3(辅屏)8台相组合,总共容量为112*9=1008kvar。因此电子厂中采用并联电容器的方式来补偿供电系统中的无功功率。由于补偿效果较高压集中补偿方式好,特别是它能减少变压器的视在功率,从而可使主变压器容量选得较小,所以采用低压集中补偿的方式来解决,并选择中性点不接地的星形接线方式如图2-1所示:图2-1 低压电空器集中补偿结线
18、这种补偿的低压电容器柜一般可以安装在低压配电室内,运行维护安全。电容器组都采用形接线,一般利用220v、1525w的白炽灯的灯丝电阻来放电。放电用的白炽灯同时兼作电容器组正常运行的指示灯。380v侧补偿后负荷:P=1454.4KW Q=1543.3-1008=526.3KW =1546.6KVA I=2350A主变压器的有功功率损耗计算由公式(新型低损耗配电变压器按此公式计算) =0.0151546.6=23KW 无功功率损耗由公式=0.061546.6=93KW10kV侧负荷总计:P=1454.4+23=1477.4KW Q=526.3+93=619.3KW =1602KVA I=92.5A
19、统计负荷如下表:项目cosQP/kwQ/kwS/KVAI/A380v侧补偿前负荷0.691454.41534.32114.13212380V侧无功补偿容量-1008380V侧补偿后负荷0.921454.4526.31546.72350主变压器功率损耗0.015*S30=230.06*S30=9310kV侧负荷总计0.921477.4619.3160292.5 第3章 变电站的位置与型式、合理地地布置好各设备的位置3.1. 主变压器选择容量的确定: 1)主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。对于城郊变电站,主变压器容量应与城市规划相结合。
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- 10 KV 变电站 一次 部分 设计
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