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某氟制品厂变电所及配电系统设计.rar

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    编号:20180802233204274    类型:共享资源    大小:2.61MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    制品厂 变电 所及 配电 系统 设计
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    信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校1 第 1 章 概 述电能是现代化工业的主要能源,是实现生产自动化的重要物质基础。电能从区域变电站进入工厂后,首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。在工厂,担负这一任务的是供电系统,供电系统的核心部分是变电所。一旦变电所出了事故而造成停电,则整个工厂的生产过程都将停止进行,甚至还会引起一些严重的安全事故。因此设计和建造一个“安全、经济、可靠、优质”的变电所,对保障工厂生产安全、连续地进行是极为重要的。众所周知,电能还是现代化工业生产的动力。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,并不在于它在产品成本中或投资中所占比重多少,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的为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须达到以下要求:(1)安全 在电能的供应、分配中,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,既要照顾局部和当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,适应发展。供配电设计需要遵行它的设计原则:1.遵守规则、执行政策 2.安全可靠、先进合理 3.近期为主,考虑发展 4.全局出发、统筹兼顾本次课题是要设计:《某氟制品厂变电所及配电系统设计》根据我国能源利用情况,供电设计的原则要求,以及化工厂的生产程度反映在电气方面的工艺过程有较强的供电连续性等特点。我们的设计步骤如下:First,对全厂的负荷进行系统计算,为确定供电系统的电力变压器、各种开关信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校2 电器的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进行无功补偿,以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗,从而减少电器元件的规格,降低它的功率损耗和电压损耗,减少投资;Second,根据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器,确定变电所的所址、类型以及其主接线方案;Third 按符合情况系统地对厂区进行设计,为了校验一次设备的短路稳定度,开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度,整定电流速断保护装置的动作电流,进行短路电流的计算,进而选择了电力线路和高低压电气设备;End,确定全厂配电系统的防雷接地系统设计。第 2 章 设计任务书2.1 课题名称:某氟制品厂变电所及配电系统设计2.2 任务与要求2.2.1 概述氟制品厂的主要车间包括:F1 #生产装置车间,F2 #生产装置车间、冷冻站、包装车间、检测站、机修车间和中央控制楼等。各车间位置见全厂总平面布置图(附后)2.2.2 设计依据2.2.2.1 全厂总平面布置图(图一)2.2.2.2 各车间用电设备明细表(表一)2.3 供用电协议工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下:2.3.1 电源从距厂东北侧 1.2 公里处的 35/10KV 市“沙埠变电所” ,用 10KV电缆线路向本厂供电。2.3.2 供电系统短路技术数据(1)35/10KV 市“沙埠变电所”10KV 系统为单母线分段,10KV 母线为无限大电源系统。两段母线的短路数据为信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校3 (2) 35/10KV 市“沙埠变电所”配出线路定时限过流保护装置的整定时间为 2S,厂变电所的整定时间应不大于 1S。2.3.3 电价按水电部、国家物价局、华东电管局、省电力局等有关文件规定:属于“大工业电价”范围,应按两部电价计价。其中电度电价 0.490 元/千瓦时(不含电力建设资金)若考虑这项加价,电度电价约法三章 0.510 元/千瓦时。基本电价可按变电所主变电器总容量计算为 18.000 元/千伏安/月。2.3.4 计量地点要求在厂变电所 10KV 侧进行计量。2.4 负荷性质:根据化工企业具有腐蚀性易爆炸的特点,其中用电设备中各类压缩机、循环泵、搅拌电机组、冰柜等部分为二级负荷,其它用电设备均属三级负荷。本厂为三班工作制,年最大负荷利用小时数为 6000 小时。2.5 气象及地质资料2.5.1 气象条件:(1)主导风向为东北风;(2)最热水平均最高温度未 33.5 摄氏度;(3)最热月土壤中 0.7~1m 深处平均温度为 20 摄氏度;(4)年平均雷暴日为 30d。2.5.2 土壤结构为沙质粘土。2.5.3 环境:凡生产车间均属防腐防爆环境。2.6 主要设计任务1. 全厂负荷的分析和计算;2. 10/0.4/0.23KV 变电所所址型式的确定;3. 无功负荷的分析、计算和补偿;4. 变压器台数及容量选择;系统运行方式 短路容量最大运行方式 185MVA最小运行方式 115MVA信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校4 5. 变电所主接线方案的技术经济比较和确定;6. 短路电流计算7. 变电所主要电气设备的选择和校验;8. 全厂配电系统设计;9.F1 #生产装置车间配电系统的设计与计算;10.变电所防雷与接地的设计。2.7 设计成品要求2.7.1 设计说明书:对整个设计任务、内容用说明书形式进行系统的说明、论证和计算。要求说明有条理,论证分析有理论依据,计算及结果正确。2.7.2 成品图纸:(1 ) 全厂配电平面布置图(2#)(2 ) 变电所配电系统图(1#)(3 ) 变电所平面布置图及主要剖面图(1#)(4 ) 电动机控制、接线原理图(2#)(5 ) 变电所防雷接地平剖面图(1#)第 3 章 全厂负荷分析与计算3.1 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求3.1.1 电力负荷概念电力负荷(electric power load)又称电力负载,有两种含义:一是指耗用电能的用电设备或用户,如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小,如说轻负载、重负载、空负载、满负载等。3.1.2 工厂电力负荷分级1、一级负荷(first order load) 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者,或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者,如重大设备损坏、重大产品信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校5 报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济重重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。在一级负荷中,当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要的场所布允许中断供电的负荷,应视为特别重要的负荷。2、二级负荷(second order load) 二级负荷为中断供电将在政治、经济少年宫造成较大损失者,如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。3、三级负荷(third order load) 三级负荷为一般电力负荷,所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。3.1.3 各级供电负荷对供电电源的要求1、一级负荷对供电电源的要求 由于一级负荷属重要负荷,如果中断供电造成的后果十分严重,因此要求由两路电源供电,当其中一路电源发生故障时,另一路电源应不致同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷,除上述两路电源外,还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电,严禁将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源可使用下列几种电源:①独立于正常电源的发电机组;②供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路;③蓄电池;④干电池。2、二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属于重要负荷,要求由两回路供电,供电变压器也应有两台(这两台变压器比一定在同一变电所) 。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时,二级负荷应不致中断供电,或中断厚能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时,二级负荷可由一回路6KV 及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时,较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时,必须采用两根电缆并列供电,每根电缆应能承受全部二级负荷。3、三级负荷对供电电源的要求 由于三级负荷为不重要的一般负荷,因此它对供电电源无特殊要求。3.2 计算负荷3.2.1 计算负荷的概念及依据通过负荷的统计计算求除的、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(calculated load) 。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆,如果以计算负荷连续运行,其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否合理,直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大,将使电器和导线电缆选得过大,造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小,又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校6 致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾,同样会造成更大损失。由此可见,正确确定计算负荷意义重大。但是,负荷情况复杂,影响计算负荷的因素很多,虽然各类负荷的变化有一定的规律可循,但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上,负荷也不是一成不变的,它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能接近实际。3.2.2 负荷计算的目的:(1) 、求计算负荷(根据统计得到的按 30min 的平均负荷绘制的负荷曲线中的最大值)作为按发热条件合理的选择各级导线的截面,选定各种电器设备,准确确定变压器的容量提供依据。(2) 、求尖峰电流,用作校验一些保护设备和检验电器的依据。(3) 、求平均负荷以计算负荷率。3.2.3 负荷计算的方法3.2.3.1 常用的负荷计算的方法主要有:需用系数法:该方法计算比较简单,适用于用电设备台数比较多、各台设备容量差别十分悬殊的用电场合,特别适用于车间及工厂的计算负荷的计算,一般多用于初步设计和方案估算等,是目前用得最普遍的一种方法。二项式法:该方法主要考虑了用电设备的数量以及一些大容量的用电设备对计算负荷的影响,所得到的结果往往偏大,适用于用电设备台数较少。而有些设备的容量相差较悬殊的场合,一般比较适用于设备组的计算及有些施工计算的场所。利用系数法:因为是以概率论为基础分析所有用电设备在工作时的功率迭加来求解计算负荷的数值,因此求出的结果比需用系数法和利用系数法更接近实际,但由于过程较麻烦,而且利用系数累积的也不多,所以实际应用较少。单位产量耗电量法:已知产品的单位产量的耗电量时,初步设计和方案估算采用单位产量计算是最简单的。单位产值耗电量法:已知产品的单位产值的耗电量时,初步设计和方案估算采用单位产值计算是最简单的。单位面积用电量法:单位面积用电量法适用于住宅、办公楼和具有均匀分布负荷的生产线等的负荷计算,一般较多用于照明设计种3.2.3.2 目前最常用的负荷计算的方法1、需要系数法适用用电设备台数较多,各台设备容量相差不太悬殊时,特别在确定车间和工厂的计算负荷时,宜于采用。2、二项式法信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校7 适用用电设备台数较少,有的设备容量相差悬殊时,特别在确定干线和分支线的计算负荷时宜采用。3.2.4 本厂所采用的需要系数法3.2.4.1 基本公式(2-1)30LeWKP∑(2-2)30de——用电设备的计算负荷,是指用电设备组从供电系统中取用的半小时30P最大负荷。——用电设备组的设备容量,是指用电设备组所有设备(不含备用的设e备)的额定容量 之和,即 。NPeNP——设备的额定容量,是设备在额定条件下的最大输出功率(出力) 。N但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行,运行的设备也不太可能都满负荷,同时设备本身有功功率损耗,因此用电设备组的有功计算负荷应为——为设备组的同时系数,即设备组在最大负荷运行的设备容量与全部K∑设备容量之比; ——为设备组的负荷系数,即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设L备容量之比;——为设备组的平均效率,即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率e之比;——为配电线路的平均效率,即配电线路在最大负荷时的末锻功率(亦WL即设备组取用功率)与首端功率(亦即计算负荷)之比。需要系数(demand coefficient) = /( ) 。 dKL∑ eWL实际上,需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关,而且与操作人员的技能很生产组等多种因素有关,因此应尽可能地通过实测分析确定,使之尽量接近实际。 无功计算负荷: (2-3) 30tanQP信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校8 为对应于用电设备组 的正切值。tancos视在计算负荷: (2-4)30PS( 为用电设备组的平均功率因数。 )cos计算电流: (2-5)30NIU( 为用电设备组的额定电压。 )N如果为一台三相电动机,则其计算电流应取其额定电流,即 (2-6)30cosNNPIU负荷计算中常用的单位:有功功率为“千瓦” (kW) ,无功功率为“千乏”(kar) ,视在功率为“千伏安” (kV.A) ,电流为“安” (A) ,电压为“千伏”(kV) 。3.2.4.2 设备容量换算需要系数法基本公式 中的设备容量 ,不含备用设备的容量,此30dePKeP容量的计算与用电设备的工作制有关。设备容量的计算依据:1.对一般连续工作制和短时工作制的用电设备组 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。2.对断续周期工作制的用电设备组 设备容量是所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。容量换算的公式为: (2-7)NeP断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机,各自的换算要求如下:(1) 电焊机组 要求容量统一换算到 换算后的设备容量为:10%(2-8)1010cosNNePS即 (2-9)e 式中, 、 ——电焊机的铭牌容量(前者为有功功率,后者为视在功率) ;NS信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校9 ——与铭牌容量对应的负荷持续率(计算中用小数) ;N——值等于 100%的负荷持续率(计算中用 1) ;10——铭牌规定的功率因数。cos(2) 吊车电动机组 要求容量统一换算到 ,换算后的容量为:25%(2-10)25NeeNPP式中, ——吊车电动机的铭牌容量;N——与铭牌容量对应的负荷持续率(计算中用小数) ;——值等于 25%的负荷持续率(计算中用 0.25) 。253.2.4.3 设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时,应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时,应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数(又称参差系数或综合系数) 、 :pKq对车间干线,取 0.85~.9p7q对低压母线,分两种情况(1) 、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时,取0.8~.9pK5q(2) 、由车间干线计算负荷直接相加来计算时,取 0.9~.p37qK总的有功计算负荷为(2-11)3030.piP总的无功计算负荷为3030.qiQK信息与电子工程系毕业设计说明书浙江工业大学浙西分校10 以上两式中的 和 分别为各组的有功和无功计算负荷之和。30.iP30.iQ总的视在负荷为(2-12)23030SP总的计算电流为(2-13)30NIU注意:由于各组设备的功率因数不一定相同,因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算,总的视在计算负荷也不能按式 计算。在计算多组设备总的计算负荷时,为了简化和统30cosPS一,各组的设备台数不论多少,各组的计算负荷均按给定的计算系数计算,而不必考虑设备台数少而适当增大 和 值的问题。dKcos3.2.5 各车间的负荷计算3.2.5.1F1 生产装置车间:1、F1 装置查得: 0.85dKcos0.75tan0.82kw3012ePtan.Q30726.cos.5S3034..8NIU2、 ( )真空压缩机#1查得: 0.5dKcos0.75tan0.82308324eP
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