化纤厂降压变电所电气设计2

1前言国家经济发展每时每刻都离不开统计信息，电力行业作为基础产业，国家经济建设电力能源供应的保障，面对电力可以适度超前发展的机遇和国家大力倡导节能减排的局面，政府相关部门及电力行业相关领导随时掌握电力行业统计信息，依据数字分析和判断，制定行业战略规划、发展计划，对于行业更好更快的发展起着至关重要的作用。新时期下，电力行业统计工作的重要性也逐渐从幕后走到了台前。电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心部分是变电所。因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。电能是现代工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂供电系统首先要能满足工厂生产和生活用电的需要，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并做好节能。本设计根据化纤厂所能取得的供电电源和该厂用电负荷的实际情况，并适当考虑生产的发展，按工厂供电的基本要求，对各车间进行负荷计算和无功补偿；确定出了各变电所的位置及各变电所变压器台数、数量和型式；计算了短路电流；选择及校验各线路导线截面和变电所高低压设备；绘出设计图样，完成了化纤厂的供配电系统设计。关键词:变压器；变电所设计；负荷统计；短路电流计算；设备选型21．设计任务书1.1设计要求：根据本厂用电负荷，并适当考虑生产发展，按照安全可靠，技术先进、经济合理的要求，确定工厂变电所的位置和形式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高低压电气设备，最后按要求编写设计说明书、短路计算书，绘制变电所主接线图纸。1.2原始材料1.2.1工厂总平面图（1:10000）图11.2.2工厂负荷数据：本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时。其它车间酸站原液车间纺炼车间排毒机房办公楼食堂宿舍宿舍锅炉房3本厂负荷统计资料见下表：表1序号车间设备名称安装容量dKtan1纺炼车间纺丝机1500.800.75筒绞机550.750.75烘干机700.81.02脱水机150.650.90通风机2200.750.75淋洗机50.751变频机8000.800.70传送机380.800.70小计2原液车间照明9400.80.75小计3酸站照明2600.650.70小计4锅炉房照明3200.70.85小计5排毒车间照明1200.750.65小计6其它车间照明2400.750.8小计1.2.3电力系统与本变电所的连接情况：（1）按照与供电局协议，本化纤厂可由东南方19公里处的某变电所（110/38.5/11kv，50MVA）供电，供电电压可任选。另外，备用电源由与本厂相距5公里处的其他工厂引入10kV线路送入，但其容量只能满足本厂负荷的30%重要负荷，平时不投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。（2）供电电源的短路容量（某变电所）：35kV母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10KV母线的出线断路器断流容量为350MVA。（3）供电局要求的功率因数：当35KV供电时，要求工厂变电所高压侧cos≥0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧为cos≥0.95。（4）电费制度：变压器安装容量每1kVA为15元/月，动力电费为0.3元/（kw.h），照明电费为0.55元/（kw·h）。4（7）气象资料：海拔高度60m，最热月平均最高温度29℃，年最高气温为38℃，年最低气温-18℃，最热月地下0.8m处土壤平均温度为22℃，雷暴日为20日/年。1.3设计任务（1）各车间负荷计算和无功补偿；（2）各车间变电所的设计选择；（3）工厂总降压变电所及接入系统设；（4）电气主接线选择；（5）短路电流计算。（6）变电所高、低压电气设备选择与校验。2.各车间计算负荷和无功补偿2.1计算负荷方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数dK，然后按照表1给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。当用电设备台数较多，各种设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要系数法。一般工业与民用建筑中的用电负荷主要有单位负荷（如照明负荷）以及三相负荷（如动力负荷），其供电系统一般分为照明支路及动力支路进行供电。照明支路主要供照明灯具、一般单相插座以及其他额定电压为220V的电气设备。其特点为用电负荷的额定电压均为单相220V分布在A、B、C5三相。这类负荷也叫做相负荷。动力支路主要供电梯、水泵、服务行业的厨房饮食设备、电热开水器、工业生产中的各种加工设备以及其他额定电压为380V的三相用电器等用电。特点为用电负荷的额定电压均为380V且都是三相对称负荷。在工业生产中还有一些额定电压为380V的单项负荷，接在两条相线之间，我们称之为线间负荷，线间负荷可用照明支路供电，也可用动力支路供电。从供电形式的角度来讲：负荷计算可以分为单相和三相用电设备的负荷计算两种形式。从供电系统中所在的位置角度来讲：负荷计算可分为一组用电设备、多组用电设备的负荷计算。但无论是那种形式，用需要系数法确定计算负荷都有如表1的通用公式：表1名称公式备注用电设备组的容量PPnePn—设备的额定容量K－设备组的同时系数KL－设备组的负荷系数e－设备组的平均效率wl－配电线路的平均效率tan－对应用电设备组cos的正切值cos－用电设备组的平均功率因数UN－用电设备组用电设备组有功计算负荷pKKPewleL30需要系数PPKeddel30wleLdKKKPKPed30无功计算负荷tan3030PQ视在计算负荷cos3030PS计算电流USIN33030有功负荷的同时系数90.0~80.0Kp6无功负荷的同时系数95.0~85.0Kq的额定电压以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。总的有功计算负荷PKPip,3030'总的无功计算负荷QKQiq,3030'总的视在计算负荷''23023030QPS2.2设备容量的确定由于各用电设备的额定工作制不同，在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一的设备功率。对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般电动机组和电热设备等，其铭牌上的额定功率（额定容量）就等于设备功率即：()eNPPkw式中eP——设备功率，kw；NP——用电设备铭牌上的额定功率，kw。对于断续或反复短时工作的用电设备，如吊车用电动机，电焊用变压器等，它们的设备功率是将其铭牌上标称下某一分与合持续率时的额定功率统一换算到一个新规定负荷持续率下的额定功率。负荷持续率优势也称负载持续率或暂载率，是用电设备在一个工作周期内工作时间和工作周期的百分比值，用表示：0/100%/()100%tTttt式中T——工作周期；t——工作周期内的工作时间；0t——工作周期内的停歇时间。对于电焊机及各类电焊装置的设备功率，是指将额定功率换算到负荷持续率为100%时的有功功率。当不等100%时，用下式换算：100/coseNnnPS7式中eP——换算到100%时的设备功率，kw；N——换算前铭牌上的负荷持续率，应和NP、nS、cosN相对应（计算中用小数值）；NP、nS、cosN——分别为换算前与N对应的铭牌上的额定有功功率kw、额定视在功率kw，额定功率因数；100——其值为100%的负荷持续率（计算用1.00）。对于断续或短时工作制电动机的设备功率，是指将额定功率换算到负载持续率为25%时的有功功率。当不等于25%时，用如下公式换算：25/2eNNNPPkW式中eP——换算到25%时的设备功率，kw；NP、N——分别为对应换算前电动机铭牌标称的额定功率，kw；额定负荷持续率（计算时用小数值）；25——换算到25%时的负荷持续率（计算时用小数值）。2.3动力支路负荷计算每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行：cpKdePKPtancqKdeQKP22cccSPQ/(3)ccNISU式中cP——支路上有功计算负荷，kw；cQ——支路上无功计算负荷，vark；cS——支路上视在计算负荷，kVA；pK、qK——分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；cI——支路上计算电流；NU——支路的额定电压。纺练车间单台机械负荷统计见表2计算负荷8表2序号车间设备名称安装容量dKtan计算负荷P（kW）Q（vark）S（kVA）1纺炼车间纺丝机1500.800.7512090150筒绞机550.750.7541.2530.9451.56烘干机700.81.025657.1280脱水机150.650.909.758.7813.12通风机2200.750.75165123.75206.25淋洗机50.7513.753.755.3变频机8000.800.70640448781.22传送机380.800.7030.421.2837.11小计13531066.15783.621324.562.4全厂计算负荷计算各车间计算负荷按照表一公式计算，结果统计见表3表3序号车间设备名称安装容量dKtan计算负荷P（kW）Q（vark）S（kVA）1纺炼车间13531066.15783.621324.562原液车间照明10120.80.70809.6566.72998.243酸站照明3040.650.70197.6138.32241.24锅炉房照明2800.70.85196166.6257.245排毒车间照明1860.750.65139.590.68166.386其它车间照明3800.750.8285228364.987小计37262693.851973.943352.6因为在一定的情况下是不可能发生所有的用电设备同时工作的情况,如果按照全部用电设备的用电负荷之和来计算全厂计算负荷的话，势必会造成经济不合理和浪费等情况,也就是我们常说的大马拉小车。取全部用电负荷之和的90%，这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发生,提高了运行效率,符合了经济生产、生活的需要。9因此，本次课程设计中的全厂计算负荷就为各个设备计算负荷之和的90%即：全厂计算负荷=0.90(纺练车间计算负荷+原液车间照明计算负荷+酸站照明计算负荷+锅炉房照明计算负荷+排毒车间照明计算负荷+其他车间照明计算负荷)p0.92693.852424.47()PKPKWp0.91973.941776.55(var)QKQK22222424.471776.553005.7()SPQKVA总的计算电流：3005.7173.54()3310SIAU考虑5年的发展，年增长率按2%计算，全厂计算负荷52424.47(12%)2424.471.1042676.61()SPKW51776.55(12%)1776.551.1041961.31(var)SQK22222676.611961.313318.28()SPQKVA