工厂供电设计1
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目 录一、车间的负荷计算及无功功率补偿二、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 三、工厂总降压变电所主结线设计 四、短路电流计算,并选择一次设备五、选择变电所高压进线和低压出线的选择 六、变电所高、低压侧设备选择七、选择二次回路设计及继电保护整定 八、变电所防雷接地保护设计一、车间的负荷计算及无功功率补偿 本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有: 有功功率: Kd e *30P =P (1-1)无功功率: ϕtg Q *3030P = (1-2) 视在功率: ϕcos /3030P =S (1-3) 计算电流: Un S I 3/3030= (1-4)1、车间负荷计算表1-1机械加工一车间设备明细表设备代号设备名称型号台数单台容量 kw总容量 kw需要系数Kdcosϕtan ϕ计算负荷30Pkw 30Qkvar 30SkV*A 30IA 1 车床C630M 1 10.125 10.125 0.2 0.5 1.73 2 万能工具磨床M5M 1 2.075 2.075 0.2 0.5 1.73 3 普通车床C620-1 3 7.625 22.875 0.2 0.5 1.73 4 普通车床C620-3 1 5.625 5.625 0.2 0.5 1.73 5 普通车床C620 4 4.625 18.5 0.2 0.5 1.73 6 普通车床C618 1 4.625 4.625 0.2 0.5 1.73 7 普通车床C6161 4.6254.625 0.2 0.5 1.73 8 螺旋套丝机S-8129 1 3.125 3.125 0.2 0.5 1.73 9 普通车床C630 1 10.125 10.125 0.2 0.5 1.73 10 管螺纹车床Q119 1 7.625 7.625 0.2 0.5 1.73 11 摇臂钻床Z35 1 8.5 8.5 0.2 0.5 1.73 12圆柱立式钻床Z50402 3.1256.250.2 0.5 1.7313 5t 单梁吊车 1 10.2 10.2 0.2 0.5 1.73 14 立式砂轮 1 1.75 1.75 0.2 0.5 1.73 15 牛头刨床B665 2 3 6 0.2 0.5 1.73 16 万能铣床X63WT 1 13 13 0.2 0.5 1.73 17 立式铣床X52K 1 9.125 9.125 0.2 0.5 1.73 18 滚齿机Y-36 1 4.1 4.1 0.2 0.5 1.73 19 插床B5032 1 4 4 0.2 0.5 1.73 20 弓锯机G72 1 1.7 1.7 0.2 0.5 1.73 21 立式钻床Z512 1 0.6 0.6 0.2 0.5 1.73 22 电极式盐浴电阻炉 1 20 20 0.2 0.5 1.73 23 井式回火电阻炉 1 24 24 0.2 0.5 1.73 24 箱式加热电阻炉 1 45 45 0.2 0.5 1.73 25 车床CW6-1 1 31.9 31.9 0.2 0.5 1.73 26 立式车床C512-1A 1 35.7 35.7 0.2 0.5 1.73 27 卧式镗床J68 1 10 10 0.2 0.5 1.73 28 单臂刨床B10101 70 70 0.2 0.5 1.73总计391.150.2 0.5 1.7378.23 135.3 156.5 237.7表1-2 机械加工二车间和铸造、铆焊、电修等车间的负荷计算序号车间名称供电回路代号设备容量/kw计算负荷30P /kw30Q /kw 30S /kVA 30I /A1 机加工二车间 No.1供电回路 155 46.5 54.4 No.2供电回路 120 36 42 No.3照明回路10 8 0 2 铸造车间 No.4供电回路 160 64 65.3 No.5供电回路 140 56 57.1 No.6供电回路 180 72 73.4 No.7照明回路8 6.4 0 3 铆焊车间 No.8供电回路 150 45 89.1 No.9供电回路 170 51 101 No.10照明回路7 5.6 0 4 电修车间 No.11供电回路 150 45 78 No.12供电回路 146 44 65 No.13照明回路10 8 0 总计1406487.5625.26792.8781204.682、无功功率补偿取95.0,92.0=K =K ∑∑q p=P ∑30487.5+78.23=565.73kW =∑30Q 625.26+135.3=760.56kvar3030*P ∑K =P ∑P =0.92*565.73=520.47kW (1-5)=∑K =∑3030*Q Q q 0.95*760.56=722.53kvar (1-6)=+P =23023030Q S 890kVA 因此未进行无功补偿时,主变压器容量应选为了1000kV·A 。
低压侧功率因数为。
=P =3030/cos S φ520.47/890.47=0.584 (1-7)Un S 3/3030=I =890.47/(1.732*0.38)=1353A (1-8)无功补偿容量按规定,变电所高压侧的9.0cos ≥ϕ,考虑到变压器本身的无功功率损耗T Q ∆远大于其有功功率损耗T P ∆,一般T T P Q ∆=∆)5~4(,因此在变压器低压侧进行无功补偿时,低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90]1[,这里取92.0cos '=φ。
要使低压侧功率因数由0.584提高到0.92,低压侧需装设的并联电容器容量为:=-⨯=var )]92.0tan(arccos )584.0s [tan(arcco 47.520k Q c 500.2kvar (1-9)取=C Q 510kvar ,采用BWF10.5-100-1型电容,其额定电容为2.89µF 因此,其电容器的个数为: n = Qc/qC = 510/100 =5.1 (1-10) 而由于电容器是单相的,所以应为3的倍数,取6个正好。
补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为:kVA Q Q S C 2.562)51053.722(47.520)(22230230'30=-+=-+P = (1-11)变压器的功率损耗为:T Q ∆= 0.06*'30S = 0.06 * 562.2 = 33.73kvar (1-12)===∆P 566*015.0*015.0'30S T 8.43kW (1-13)变电所高压侧计算负荷为:=∆P +P =P T 30''30528.9kW (1-14) =∆+-=T C Q Q Q Q 30''30246.26kvar (1-15) =+P =2''302''30''30Q S 583.42Kva (1-16) 无功率补偿后,工厂的功率因数为:=P =''30''30'/cos S φ528.9/583.42=0.91 (1-17)则工厂的功率因数为:'cos φ= 0.91≥0.9因此,符合本设计的要求车间变电所负荷计算如表1-3所示表1-3 车间变电所负荷计算序号车间名称需要系数设备容量/kW计算负荷30P kW30Q kvar30S kVA30I A1 机械加工一车间 0.2 391.15 78.23 135.3 2 机加工二车间 285 90.5 96.5 3 铸造车间 480 198.4 195.8 4 铆焊车间 327 101.6 190.15 电修车间306 97 143 总计1789.15 520.47 722.53 890 1353 380V 侧补偿前负荷 520.47 722.53 890 1353 380V 侧无功补偿容量 510 380V 侧补偿后负荷520.47212.53562.2860变压器功率损耗 8.43 33.73 10kV 侧负荷总计528.9246.26583.4233.68二、变电所主变压器台数、容量与类型的选择。
2.1主变压器台数选择由于该厂的负荷属于二级负荷,对电源的供电可靠性要求较高,宜采用两台变压器,以便当一台变压器发生故障后检修时,另一台变压器能对一、二级负荷继续供电,故选两台变压器。
2.2变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所,每台变压器的容量ST 应同时满足以下两个条件:① 任一台单独运行时,ST ≥(0.6-0.7)'30S (1) ② 任一台单独运行时,ST ≥'30S (Ⅰ+Ⅱ)由于'30S (1)= 890 KVA ,因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。
③ ST ≥(0.6-0.7)×890=(534~623)KVA ≥'30S (Ⅰ+Ⅱ)因此选S9-630/10型号的变压器二台,工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组均为Yyn0 。
三、主接线方案四、短路电路计算及一次设备选择 4.1 绘制计算电路图4-1 短路计算电路4.2.1 求k-1点的三相短路电流和短路容量(=1c U 10.5kV ) 1)电力系统的点抗:已知断路器的断流容量为300MVA ,因此37.0300)5.10(2)3(211===MVA kV S U X K c (4-1)2)架空线路的电抗:由已知得km X /08.00Ω=Ω=Ω==032.04.0*08.002l X X (4-2) 因此绘制k-1点短路计算等效电路如图5-2所示。
图4-2 k-1点短路计算等效电路其电路总电抗21)1(X X X k +=-∑=0.37+0.032=0.392(4-3)4.1.2计算三相短路电流和短路容量 1)三相短路电流周期分量有效值kA kVX U I k c k 5.15392.0*35.103)1(131=Ω==-∑-(4-4)2)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值kA I I I k 5.15)3(1-)3(∞)3(''===(4-5)3)三相短路冲击电流及其有效值kA kA I i sh 5.395.1555.255.2)3('')3(=⨯==(4-6)kA kA I I sh 4.235.1551.151.1)3('')3(=⨯== (4-7)4) 三相短路容量MVA kA kV I U S K c k 9.2815.15*5.10*33)3(11)3(1===-- (4-8)4.2.1 求k-2点的三相短路电流和短路容量(kV U c 4.02=) 1)电力系统电抗:Ω⨯===-42)3(22'1103.5300)4.0(MVAkV S U X K c (4-9)2)架空线路的电抗:Ω⨯=Ω==-522120'2106.4)5.104.0(*4.0*08.0)(c c U U l X X (4-10) 3)电力变压器的电抗:由表查得5.4%=K U ,因此Ω=⨯=≈=011.0630)4.0(1005.4100%22243kVAkV S U U X X N c K (4-11)4)k-2点的短路等效电路图如下图 所示图4-3 k-2点短路计算等效电路其总电抗为:4343'2'143'2'1)2(//X X X X X X X X X X X K +++=++=-∑=0.00053Ω+0.000046Ω+0.0055Ω=3101.6-⨯Ω (4-12)4.2.2计算三相短路电流和短路容量 1)三相短路电流周期分量有效值kA kVX U I K c K 86.37101.6*34.033)2(2)3(2=Ω⨯==--∑- (4-13) 2)三相短路次暂态电路和稳态电流有效值kA I I I k 86.37)3(2)3(∞)3(''===- (4-14)3)三相短路冲击电流及其有效值kA kA I i sh 7.6986.3784.184.1)3('')3(=⨯==(4-15) kA kA I I sh 3.4186.3709.109.1)3('')3(=⨯==(4-16)4)三相短路容量MVA kA kV I U S k c k 2.2686.374.033)3(22)3(2=⨯⨯==-- (4-17)以上短路计算结果综合图表4-1所示。