《电类毕业设计》PPT课件.ppt

第4章供配电系统设计 4 1供配电系统设计方法综述4 2设计实例 水泥厂供配电系统设计 4 1供配电系统设计方法综述 4 1 1工业企业供配电系统的组成工业企业的供配电系统可分为两个部分 1 电源系统 或称外部供电系统 是指从电源至工业企业总降压变电所 或总配电所 的供电系统 包括高压架空线路或电缆线路 2 配电系统 或称内部供电系统 是指从总降压变电所 或总配电所 至各车间变电所及高压用电设备的配电系统 包括厂区内的高压线路 车间变电所和高压用电设备等 总降压变电所在供配电系统中的作用 是将35 110kV的电源电压降至6 10kV的电压 然后分别送至各个车间变电所或其他6 10kV的高压用电设备 配电所的作用是在靠近负荷中心处集中接受6 10kV电源供来的电能 重新分配送至附近各个车间变电所或其他6 10kV的高压用电设备 车间变电所的作用是将6 10kV的电源电压降至380 220V的使用电压 并送至车间各个低压用电设备 4 1 2工业企业供配电系统的设计方法工业企业中是否要设置总降压变电所或总配电所 是由地区供电电源的电压等级和工业企业负荷的大小及分布情况决定的 一般负荷较大的大 中型工业企业要设置总降压变电所 在总降压变电所内 一般设有1 2台主变压器 其容量自几千伏安到几千万伏安 供电设备在几千米之内 当地区供电电源电压为6 10kV时 中 小型的工业企业一般都设置总配电所或独立式变电所 如工业企业中车间变电所较多 或有三四台以上电力变压器及高压电动机时 宜选择其中一个车间变电所扩充为变配电所 所内设1 2台电力变压器和高压配电装置 当工业企业中只有低压用电设备且配电变压器不超过2台时 可仅设车间变电所 变电所的变压器与馈电线之间采用什么方式连接才能保证工作可靠 灵活 是十分重要的问题 解决的措施是采用母线制 应用不同的母线接线方式 可使在变压器数量少的情况下也能向多个用户的馈电线供电 或者保证用户的馈电线能从不同的变压器获得供电 母线又称汇流排 在原理上它是电路中的一个电气节点 起着集中变压器的电能和给各用户的馈电线分配电能的作用 若母线发生故障 将使配电装置工作遭到破坏 用户供电全部中断 故在设计 安装 运行中 对母线工作的可靠性应给以足够的重视 母线过长会出现工作不够可靠 灵活性差的问题 其解决办法是将母线分段 分段依据是电源的数目 功率及电网的接线情况 通常每段接一个或两个电源 引出线分别接到各段上 并使各段引出线电能分配尽量与电源功率相平衡 尽量减少各段之间的功率交换 在工厂供电系统的设计和运行中 不仅要考虑正常运行的情况 而且还要考虑发生故障的情况 最严重的是发生短路故障 所谓短路故障 是指电网中不同相的导线直接连接或经过小阻抗连接在一起 在一般情况下 最严重的短路故障是三相短路 此外 还有两相短路和单相短路等故障 其中单相短路的形成与电源 电力系统 的中性点接地方式有密切关系 与现代大容量电力系统相联的工业企业供配电系统中 如发生短路故障 能使短路电流达到几万安甚至几十万安 为了预防这种情况 电路中电源 电网 负载这三个组成部分中的所有与载流部分有关的设备 装置 元件 都必须经受得起可能出现的最大短路电流所产生的热效应和电动力效应的作用而不致损坏 还必须装设相应的保护装置来迅速消除短路故障 为此需要对供电系统中可能产生的短路电流数值预先加以计算 对 无限容量系统 工程上应用标么电抗法及短路功率法进行计算 前者是我国目前沿用的 后者是新近出现的 对 有限容量系统 工程上历来应用运算曲线法 它广泛用于计算系统电网中的短路电流 近年来欧美各国流行采用有名单位制计算法 用于计算装有自备发电机的用户电网中的短路电流 短路功率法的基本原理和有名制相同 它是把元件的阻抗Z变换为元件的导纳Y 再把元件的导纳变换为元件的短路功率Md 最后用元件短路功率直接求出短路点的短路容量Sd 此法引入了一个新的物理参数 短路功率Md 它与元件的阻抗Z或导纳Y有如下关系 式中 Md为元件的短路功率 MVA UP为元件所在线路的平均额定线电压 kV Id为通过元件的短路电流 kA Z为元件一相的阻抗 Y为元件一相的导纳 S 4 2设计实例 水泥厂供配电系统设计 1 概况本例是为东南亚某国水泥厂设计的供配电系统 该厂日产水泥1000t 全厂可大致分为四部分 生料破碎和均化 预热和烧成 冷却和储存 粉磨和包装 单台设备容量超过200kW时采用6kV中压电机 水泥厂内部的用电机械主要为 输送机 风机 破碎机 磨机 电收尘器 袋收尘器等 2 供电电源及输电线路本水泥厂供电电源来自两千米外的当地配电站 PLN 单回路 AC20kV 50Hz 进入本厂变电站时采用电缆直埋 3 备用保安电源为保证厂内一些重要设施的电源的不间断性 在靠近这些设施的地方设置一套备用保安电源 它采用一台400kW柴油发电机组和电源自动切换装置 在主电源失去电力时 自动启动柴油发电机 并自动切换这些重要设施的电源来路 15s内恢复电力 4 全厂供配电系统1 总变电站电压等级 高压20kV 中压6kV 低压380V 50Hz 20kV电源开关柜及两台主变压器 5000kVA 7500kVA 的设计供货由业主提供 业主将在紧挨主配电站处设立一座总变电站 将20kV电力变为6 3kV 2 总配电站在厂内灰尘小 季风路线上端 地势高并靠近负荷中心处 设置一座6kV配电站 按业主要求 它的系统采用双进线单母排分段方式 其中一段接受来自5000kVA变压器6 3kV侧电源 另一段接受来自7500kVA变压器6 3kV侧电源 用配电装置将6 3kV电力分配给分布在全厂的五座二级变电所 亦称MCC 电机控制中心 及中压电机控制柜 两段6kV母线上分别并联有固定式电容补偿装置 以满足业主要求的全厂功率因数不小于0 92的技术指标 3 二级变电站 MCC 在厂内设置7座MCC 其中5座配置有二级变压器 将6kV电力变为380V MCC里除有电机控制柜和仪表柜外 还有照明 空调配电屏 380V母线上并联有低压功率补偿装置 合同规定低压功率因数不得低于0 90 5 设备选型本系统中选用设备的型号如下 1 6kV配电柜采用金属封闭可抽式 2 二级变电所 MCC 内变压器选用国产S9系列 3 所有户内安装的电气设备外观颜色均采用国标色 牌号GSBG51001 94Y01 驼灰 4 全厂电动机种类和电压等级 中压电机 AC6kV 50Hz 低压三相电机 AC380V 50Hz 低压单相电机 AC220V 50Hz 低压直流电机 DC440V 6 厂内电缆敷设由总变配电站向二级变电所和中压电机去的6kV电力电缆采用直埋方式 由二级变电所通向各用电设备去的电力电缆和控制电缆采用桥架和穿线钢管敷设相结合的方式 墙上明设 地下暗埋 7 全厂保护接地系统设计原则电气设备保护接地采用TN S系统 8 负荷计算根据工艺和机械专业设计人员提供的电机清单统计 全厂低压电机共270台 总容量4501kW 中压电机6台 总容量5017kW 另有空调和照明设备若干 9 补偿电容及变压器计算补偿电容及变压器计算方法见表4 1 合同要求低压母线上功率因数补偿不低于0 9 表4 1补偿电容及变压器计算表 表4 1补偿电容及变压器计算表 移相电容器补偿容量计算方法 有功平均计算负荷 tan 1 tan 2 补偿前 后均权功率因数角的正切值 变压器容量计算方法 补偿电容与变压器容量计算示例 MCC2 补偿电容 变压器 选择变压器S 500kVA 补偿电容 MCC8 变压器 选择变压器S 1000kVA MCC4 补偿电容 变压器 选择变压器S 1000kVA MCC7 补偿电容 变压器 选择变压器S 1000kVA MCC6 补偿电容 变压器 10 短路电流的计算 表4 2水泥厂短路功率法计算短路电流示例 表4 2水泥厂短路功率法计算短路电流示例 表4 2水泥厂短路功率法计算短路电流示例