华辰机械厂供配电工程设计.docx
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1、华辰机械厂供配电工程设计院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化二班1设计说明1.1 工程概况华辰机械厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时数为4800h,日最大负荷持续时间为8h,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。低压动力设备均为三相,额定电压均为380Vo照明及家用电器均为单相,额定电压均为220V。1.2 设计依据供电电源:按照甲方与当地供电部门的签订的供用电协议规定,本小区可由附近一条IOkV的公用电源线区的工作电源。建筑物防雷设计规范(GB50057-94)低压配电设计规范(GB50054-95)电力工程电缆设计规范(GB50217-94)建筑照
2、明设计标准(GB50034-2004)1.3 设计原则根据小区所取得的电源及小区的用电负荷情况,并考虑以后小区的发展,应采用安全、可靠、技术先进、经济合理的原则。本工程共10栋,设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求,还要简捷实用、便于操作、管理和维护,减少综合投资。此次设计的目的是通过对该机械厂的各个系统的设计实践,综合运用所学知识,贯彻执行我国建筑电气行业有关方针政策,理论联系实际,锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力,为未来的实际工作奠定必要的基础。1.4 小区资料1、工程地点:泰安市2、气象资料:年最高气温为40C,年平均气温为20C,年最低气温为-22.5,年
3、最热月平均气温26.3,年最热月平均最高气温31.5C,年最热月地下0.8m处平均温度28.7C。年主导风向为东风,年雷暴日数31.3天。地质水文资料:所在地区平均海拔13Onb地层以沙粘土为主,地下水位为3瞑1.5 设计成果设计说明书,设计图纸。1.6 负荷计算根据小区的负荷情况,年最大负荷利用小时为4800h,日最大负荷持续时间为8h,按照我国普遍采用的需要系数法确定小区计算负荷。本厂共10栋厂房,全厂各车间负荷计算表如下:附表IXX机械厂负荷统计资料厂房编号(N+i)用电单位名称负荷性质设备容量kwN为学号个位数需要系数功率因数6铸造车间动力23000.350.65照明1000.81.0
4、7锻压车间动力3000.250.60照明50.81.08金工车间动力3000.250.60照明50.81.09工具车间动力3000.250.60照明50.81.0IO电镀车间动力2500.50.75照明50.81.01热处理车间动力1000.50.75照明50.81.02装配车间动力2000.350.7照明50.81.03机修车间动力1500.250.65照明50.81.04锅炉房动力1500.50.65照明10.81.05仓库动力1000.250.65照明10.81.0宿舍住宅区照明6001.02.1 负荷计算的意义负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,
5、通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值,称为计算负荷。2.2 参数的计算目前,对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法:单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。(一)一组用电设备的计算负荷主要计算公式有:有功计算负荷:P1=KdPe(2-1)无功计算负荷:2,=Pctan(2-2)视在计算负荷:SC=PJCos(2-3)计算电流:Ic=Scy3Uv(2-4)式中Kd为用电设备组的需要系数值;COSe为用电设备组的平均功率因数;ta11Q为功率因数CoS的正切值;UN为用电设备组的额定电压。(二)多组用电设备的计算负荷在确定低压干
6、线上或低压母线上的计算负荷时,可结合具体情况对其有功和无功计算负荷直接相加来计算时,可取K=0.8-0.9,K=0.85-0.95。由干线负荷直接相加来计算时,可取K=0.95,K=0.97。其计算公式如下:(2-5)(2-6)Q=KZ*R=0匕=由此确定华辰机械厂各车间变电所总的电力负荷。2.3 车间负荷计算结果由该工厂车间负荷表可确定机械厂各车间变电所电力负荷计算表,分别如下表:表2-1工厂的负荷情况编号厂房名称设备容量/Kw需要系数/Ku功率因数车间变电所代号6铸造车间23000350.65STSl7锻压车间3000.250.65STS28金工车间3000.250.659工具车间3000
7、.250.651热处理车间1000.50.52装配车间2000.350.74锅炉房1500.50.653机修车间1500.250.65STS35仓库1000.250.6510电镀车间2500.50.8照明生活区6001.0STS4车间61000.81.0车间750.81.0车间850.81.0STS5车间950.81.0车间150.81.0车间250.81.0车间350.81.0车间410.81.0车间510.81.0车间1050.81.0表2-2:各车间变电所负荷计算情况机械厂供配t匕STSl车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KuCosaTanaPc(kW)Qc(kVar)Sc
8、(KVA)Ic(八)6铸造车间23000.350.651.17805941.8512401884总计/机而/必厂供配I/匕STS2车805间变电所941.85电力负荷计;1240津表1884编号厂房名称Pe(kW)KuCosaTanaPc(kW)Qc(kVar)Sc(KV)Ic(八)7锻压车间3000.250.651.177587.75115.43175.388金工车间3000.250.651.177587.75115.43175.389工具车间3000.250.651.177587.75115.43175.381热处理车间1000.50.51.735086.599.91151.802装配车间
9、2000.350.71.027071.4100151.934锅炉房1500.50.651.177587.75115.43175.38总计KEP=O.95KQ=0.97/420507.9661.631005.25机械厂供配电STS3车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KuCosaTanaPc(kW)Qc(kVar)Sc(KVA)Ic(八)3机修车间1500.250.651.1737.543.8857.7287.705仓库1000.250.651.172529.2538.4858.4610电镀车间2500.50.80.7512593.75156.25237.40总计KEP=O.95KQ
10、=0.97/187.5166.88252.45383.56机彳戒厂供配FSTS4车间变电所工电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KuCosaTanaPc(kW)Qc(kVar)Sc(KVA)Ic(八)照明生活区6001.06006002727总计/6006002727机才戒厂供配ESTS5车司变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KuCosaTanaPc(kW)Qc(kVar)Sc(KV)Ic(八)照明车间照明109.61.0109.6109.6498总计/109.6109.64983无功补偿的计算在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种;一种是有功功率,一种是无功功率。无功功率比较
11、抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。由于它不对外做功,才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示,单位为乏(Var)或干乏(kVar)。从发电机和高压输电线供给的无功功率,远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。根据电容器在工厂供电系统中的装设位置,有高压集中补偿,低压成组补偿和低压补偿三种方式。由于本设计中上级要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92,而由上面计算可知COS
12、=0.60.9,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低压集中补偿。以NOI(STSD车间变电所为例,计算它的功率补偿Q.c=805tan(arccosO.65)tan(arccosO.92)kVar=598.22Kvar取QVC=600KVar。无功补偿后,变电所低压侧的视在计算负荷为:SC=次+ePc=805KwQc= (941.85-600) kVar=341.85Kvar又考虑到变压器的功率损耗为:(s Y( s Y耳=/+匕N U W+幽谷dN.T dN.T AC AC AC 5C Y c4%SC、(SnJL100100 简化公式有: PT=O. OlSc,AQT=O
13、. 05SC即: PT=O. 01 Sc=8. 75kW QT=O. 05Sc=43. 75kvar变电所高压侧计算负荷为:Hi= Pc + Pt =813.75kWQe = Qc -QN. C + Q7 =385. 6kvarS ;=JE+2: =900. 49 AWA 补偿后的功率因数为:Cos = Pc / SCA =0. 904 各个车间的补偿结果如下表3-1表3-1功率补偿结果计算(低压侧)(3-1)2(3-2)(3-3)车间 变电 所代 号无功功率补偿前无功功率补偿后Qc(kVar)Sc(kV. A)功率因素变压 器容 量补偿容 量 (kVar)Qc(kVar)Sc(kV. A)功
14、率因素计算电流(A)STSl941.8512400. 652000600341.85900. 490. 921368. HSTS2507.9661. 630. 631000400107.94420. 95671. 55Sc=874. 58KV. A Cos a=0.92STS3166.88252.450.7430010066.882040.92309.95由计算,可以算出在变压器的高压侧无功补偿后的结果,由表和计算可得各变电所折算到高压侧的功率因数均大于0.92,整个工厂的功率因数为0.92即功率补偿的电容选择合理,符合本设计的要求。我国供电营业规则规定:容量在100KVA及以上高压供电用户,
15、最大负荷使得功率因数不得低于0.9,如果达不到要求,则必须进行无功补偿。因此在设计时,可用此功率因数来确定需要采用无功补偿得最大容量。由两部电费制度可知采用无功补偿为工厂节约了资金。4变压器的台数、容量和类型的选择4.1车间变压器的选择原则(1)变电所主变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑下列原则:D应满足用电负荷对供电可靠性的要求。2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所。3)除上述两种情况外,一般车间变电所宜采用一台变压器。4)在确定变电所主变压器台数时,应当考虑负荷的发展,留有一定的余量。(2)变电所主变压器容量的选择1)只装一台主变压器的变电所主变压器的容量
16、Su应满足全部用电设备总计算负荷S3。的需要,即Sx.Sao2)装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量S*应同时满足以下两个条件:任一台单独运行时,Sn.T(0.60.7)S3O任一台单独运行时,Sn,7S3o(I+11)4.2选择车间变压器的台数、容量和类型1、根据表3-2选择变压器的台数、容量和类型。对于三个车间变电站STSl、STS2、STS3、STS4、STS5的容量分别为:900.49kVA442kVA、204kVA600kVA、109.6kVA,本工厂属于二级负荷但是考虑到相应得精进基础和技术参数,节能和留有余量方面负荷率为70%-80%,选定两台SC(B)10-1500KV.A
17、,两台SC(B)10-600KV.A两台SC(B)10-315KV.A和一台SC(B)10-800KV.A变压器一台SC(B)10-250KV.A变压器,保证工厂得负荷正常得运行。2、该工厂得自然条件为;年最高气温39,年平均气温23,年最低气温-5,年最热月平均最高气温33C,年最热月平均气温26C,年最热月地下0.8m处平均温度25C.主导风向为南风,年雷暴日数52。平均海拔22m,地层以砂粘土为主。考虑到土壤电阻率较高,和防雷要求得提高选用此型别为SC(B)10型变压器。经过比较各型号电力变压器,最终决定Se(B)IO型号变压器可以满足车间用电要求。表4-1车间变电所变压器的台数、容量和
18、型号编号厂房名称Sc/kVA变压器台数及容量(kV)变压器型号车间变电所代号6锻压车间900.492*1500SC(B)IOSTSl7金工车间4422*600SC(B)IOSTS28工具车间9热处理车间1装配车间2锅炉房4锻压车间3机修车间2041*250SC(B)IOSTS35仓库10电镀车间照明生活区6001*800SC(B)IOSTS4照明全部车间109.61*150SC(B)IOSTS55电气主接线方案选择5.1 电气主接线的意义及重要性电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高
19、压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件(也称高频阻波器)等也表示出来。对一个电厂而言,电气主接线接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况,电气主接线又称电气一次接线图。电气主接线应满足以下几点要求:1)运行的可靠性:主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电。2)运行的灵活性:主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是
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