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某化工企业实验厂变电所及配电系统设计.rar

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    编号:20180802233204145    类型:共享资源    大小:1.39MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    金币
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    化工企业 实验 变电 所及 配电 系统 设计
    资源描述:
    第 1 章 设计条件 ..............................................................................................................................2第 2 章 全厂负荷的分析和计算 ......................................................................................................62.1 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求及负荷计算的目的 ..................................62.2 负荷计算的方法 ..................................................................................................................72.3 具体的负荷计算 .................................................................................................................92.4 全厂负荷计算 ....................................................................................................................21第 3 章 无功负荷的分析和补偿 ....................................................................................................233.1 改善功率因数的意义、方法、解决的技术问题及电量的计费 ....................................233.2 工厂常用功率因数的计算 ................................................................................................253.3 全厂负荷计算表 ................................................................................................................28第 4 章 变压器台数和容量的选择 ................................................................................................304.1 电力变压器的分类、结构及型号意义 ............................................................................304.2 电力变压器的联结组别及其选择 ....................................................................................314.3 变压器台数、容量及型号的选择 ....................................................................................32第 5 章 变电所主接线方案选择和确定 ........................................................................................355.1 工厂变配电所的主接线图 ................................................................................................355. 2 变配电所主结线方案的选择 ...........................................................................................365.3 技术经济比较 ....................................................................................................................40第 6 章 短路电流计算 ....................................................................................................................466.1 短路的原因、后果、形式及尖峰电流 ............................................................................466.2 短路电流计算的方法及步骤 ............................................................................................47第 7 章 全厂配电系统的设计 ........................................................................................................537.1 低压电力配电系统的基本原则、接线方式及选择 .......................................................537.2 工厂电力线路的结构与敷设 ............................................................................................557.3 导线和电缆截面的选择原则及计算 ................................................................................56第 8 章 变电所主要设备选择和校验 ..........................................................................................688.1 配电屏类型的确定及一些参数 ........................................................................................688.2 低压配电屏内所选设备的基本功能 ................................................................................698.3 变压器二次侧低压电气开关的选择与校验 ....................................................................73第 9 章 10/0.4/0.23KV 变电所所址形式的确定 ...........................................................................769.1 工厂变配电所所址选择及确定 ........................................................................................769.2 变电所型式的选择及确定 ................................................................................................78第 10 章 变电所防雷与接地设计 ................................................................................................8210.1 变电所防雷 ......................................................................................................................8210.2 接地的设计 ......................................................................................................................85第 1 章 设计条件1.1 设计课题:某化工企业实验厂变电所及配电系统设计1.2 概述本厂主要负责化工企业新产品的研制中试任务。其组成车间包括:中央控制楼、中试站、合成车间、聚合车间、冷冻间、包装车间、检测站、机修站、水泵房等。各车间位置见全厂总平面布置图(附后)1.3 设计依据1、全厂总平面布置图(图一)2、各车间用电设备明细表(表一)1.4 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: 1、 电源:从距厂西北侧 1 公里处的 35/10KV 市“北郊变电所” ,用 10KV 电缆线路向本厂供电。2、电系统短路技术数据:(1)35/10KV 市“北郊变电所”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( 2)35/10KV 市“北郊变电所”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。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容量计算为 18.000 元/千瓦时/月。4、主要在厂变电所 10KV 侧进行测量。1.5、负荷性质根据化工企业有腐蚀易爆,其中央控制楼、中试站、合成车间、聚合车间、冷冻站属二级负荷,其余部分均属三级负荷。本厂为三班工作制,年最大负荷利用小时数为 6000 小时。1.6、气象及地质资料1、 气象条件:系统运行方式 短路容量最大运行方式 175MVA最小运行方式 100KVA(1) 主导风向为东北风;(2) 最热水平均最高温度为 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、 土壤结构为沙质黏土。3、 环境:合成车间、聚合车间属 2 区爆炸危险环境,需防爆;冷冻站属腐蚀环境;中央控制楼属需防爆环境;中试站属需防腐蚀防爆环境。1.7、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、 无功负荷的分析和补偿;4、 变压器台数及容量选择;5、 变电所主接线方案的技术经济和确定;6、 短路电流计算;7、 变电所主要设备选择和校验;8、 全厂配电系统设计;9、 变电所防雷接地设计。1.8、设计成品要求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、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) 电机控制、接线原理图(2#)(5) 变电所防雷接地平剖面图(1#)第 2 章 全厂负荷的分析和计算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。2.1 工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求及负荷计算的目的(>P28)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。2.1.1 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、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济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。2.1.2 各级供电负荷对供电电源的要求2.1.2.1 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。2.1.2.2 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。2.1.2.3 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2.1.3 负荷计算的目的:(高配 P4)(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。2.2 负荷计算的方法(高配 P4)负荷计算的方法很多 ,常用的主要有需用系数法、利用系数法、二项式法、单位产量耗电量法、单位产值耗电量法、单位面积用电量法等。需要系数法:计算比较简单,适用于用电设备台数比较多、各台设备容量差别布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: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要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。已知产品的单位产量的耗电量或单位产值的耗电量:初步设计和方案估算采用单位产量和单位产值耗电量法计算是最简单的。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。2.2.2 目前最常用的负荷计算的方法是需要系数法和二项式法2.2.2.1、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。2.2.2.2、二项式法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。2.2.3 考虑到本厂的实际情况,应采用需要系数法计算: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。按需要系数法确定计算负荷。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为对应于用电设备组 的正切值。tancos视在计算负荷: (2-4)30S( 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) 。2.3 具体的负荷计算 2.3.1 中央控制楼1、 高压水枪=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=3×2×0.8=4.8kW)1(30P=4.8×0.75=3.6kvar)(Q=4.8/0.8=6.0kV·A)1(30S=6.0/(0.38×1.732)=9.13A)(I2、 试验釜=0.5 =0.5 =1.73dKcostan=4.75×2×0.5=4.75kW)2(30P=4.75×1.73=8.2175kvar)(Q=4.75/0.5=9.5kV·A)2(30S=9.5/(0.38×1.732)=14.45A)(I3、 实验间动力配电箱=0.8 =0.8 =0.75dKcostan=202×0.8=161.6kW)3(0P=161.6×0.75=121.2kvar)(Q=161.6/0.8=202.0kV·A)3(0S=202/(0.38×1.732)=307.27A)(I4、 分析室电源箱=1 =0.75 =0.88dKcostan=50×4×1=200kW)4(30P
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