智能化换热站配电及电气控制设计.doc

本科毕业论文 题 目 智能化换热站配电及电器 控制设计 院 部 信息与电气工程学院 专 业 电气工程与自动化 班 级 电本 066 姓 名 宋明 学 号 2006081137 指导教师 王少林 完成日期 2010 年 6 月 山东建筑大学毕业论文 目 录 摘摘 要要 ABSTRACT 1 前前 言言 1 1 集中供暖发展的概述 1 1 1 1 国外集中供暖发展概况 1 1 1 2 国内集中供暖发展概况 2 1 2 换热站工艺流程 3 1 3 课题的来源及意义 3 1 4 课题研究的主要内容 4 2 方案论证及系统组成方案论证及系统组成 2 1 方案论证 6 2 1 1 控制系统方式 6 2 1 2 换热站的调节方式 6 2 2 系统组成 7 3 供电及强电系统控制设计供电及强电系统控制设计 3 1 换热站的供电设计 8 3 2 换热站的负荷计算 8 3 3 母线及电缆选择 11 3 3 1 母线选择 11 3 3 2 电缆选择 12 3 4 低压电器选型 13 3 4 1 电流互感器 13 3 4 2 断路器 14 山东建筑大学毕业论文 I 3 4 3 熔断器 17 3 4 4 接触器 18 3 4 5 热继电器 20 3 4 6 信号灯与控制开关 22 3 5 换热站变频器的选型及应用 22 3 6 换热站的控制 26 3 6 1 可编程控制器设计选型 26 3 6 2 循环泵控制 31 3 6 3 补水泵控制 34 3 6 4 冷凝泵控制 35 3 6 5 污水泵控制 35 3 7 二次回路配线 35 4 4 控制柜的设计控制柜的设计 4 1 电源动力柜的设计 37 4 2 循环泵控制柜的设计 38 4 3 补水 冷凝 污水泵控制柜的设计 39 4 4 电器应用选型 39 5 5 结结 论论 43 谢谢 辞辞 44 参考文献参考文献 45 附附 录录 46 山东建筑大学毕业论文 II 摘 要 换热站是供暖系统中重要的部分 与我们的工作和生活有着密切关系因此对它进行 安全可靠的供电和完善的系统控制是必不可少的 本文首先简要介绍了换热站的供暖方 法 主要介绍了换热站的强电系统设计 这是换热站正常运作的先决条件 换热站的结 构 换热站的工作原理以及系统构成并对控制方案作了简要的论证 主要设计内容根据 换热站的各动力负荷的性质 选择合理的配电方式 根据动力设备进行负荷计算 选择 合理的低压开关设备 导线 母线 保护电器等 进行换热站的强电控制设计 实现换 热站的无人值守 保证设备的安全运行 提高热效率和供热品质 改进管理等目的 在 对控制系统的设计上 循环泵 补水泵 冷凝泵和污水泵都采用变频器实现就地和远程 控制 改善了调节品质达到了很好的控制效果 文中简要介绍了其控制原理 关键词 换热站 变频器 PLC 强电系统设计 动力配电柜 山东建筑大学毕业论文 The Design of the Power Electricity System of Heat Exchanging Station of ZIBO Mining Group s Underground Garage ABSTRACT Heat exchanging station is the important part of heat suporting system and has close relation with our work and life This article briefly introduces the method of heat exchanging station introduced strong electrical system design of heat Exchanging Station Therefore supplying safe and reliable electricity and perfect system control are essential In this paper The structure of the heat transfer stations heat stations operating principles and control scheme and a brief form of the argument The main design elements are based on the dynamic load nature of heat exchanging station choose a reasonable distribution method the load calculation According to the nature of the power equipment select a reasonable low voltage switchgear conductors bus electrical protection etc Design of the electrical control of the strong heat exchanging station Achieve heat transfer station unattended to ensure the safe operation of equipment increase thermal efficiency and heating quality improve management purpose In the design of the control system circulation pump fill pumps condensate pumps and sewage pumps are used to achieve local and remote control inverter improved the quality of regulation to achieve a good control effect the paper briefly introduces the principles of their control Key Words heat exchanging station frequency converter programmable logic controller the power electricity system design the power distribution cupboard 山东建筑大学毕业论文 0 1 前 言 1 1 集中供暖发展的概述 集中供暖是在十九世纪末期 伴随经济的发展和科学技术的进步 在集中供暖技术 的基础上发展起来的 它利用热水或蒸汽作为热媒 由集中的热源向一个城市或较大区 域供应热能 集中供暖不仅为城市提供稳定 可靠的热源 改善人民生活 而且与传统 的分散供热相比 能节约能源和减少污染 具有明显的经济效益和社会效益 1 1 1 国外集中供暖发展概况 集中供暖方式始于 1877 年 当时在美国纽约 建立了第一个区域锅炉房向附近 14 家用户供热 20 世纪初期 一些工业发达的国家 开始利用发电厂内汽轮机的排汽 供给生产和生活用热 其后逐渐成为现代化的热电厂 在上世纪中 特别是二次世界大 战以后 西方一些发达国家的城镇集中供暖事业得到迅速发展 原苏联和东欧国家的集中供暖事业长期以来是实行以积极发展热电厂为主的发展政 策 原苏联集中供暖规模 居世界首位 1980 年原苏联的热电厂总装机容量为 9600 万 KW 国工业与民用的年总供热量中 70 由集中供暖方式提供 全国热电厂总年供暖 量约为 55 亿 GJ 莫斯科的集中供暖系统是世界上规模最大的供暖系统 据 1980 年资 料 市区有 14 座热电厂 供暖机组 78 台 总容量为 585 万千瓦 供暖能力达 45200GJ h 热网干线长达 3000 多千米向 500 多个工业企业和四万多座建筑供暖 其城 市集中供暖普及率接近 100 地处寒冷气候的北欧国家 如瑞典 丹麦 芬兰等国家 在第二次世界大战以后 集中供暖事业发展迅速 城市的集中供暖普及率都较高 据 1982 年资料 如瑞典首都 斯德哥尔摩市 集中供暖普及率为 35 丹麦的集中供暖系统遍及全国城镇 向全国 1 3 以上的居民供暖和热水供应 第二次世界大战后德国在废墟中进行重建工作 为发展集中供暖提供了有利的条件 目前除柏林 汉堡 慕尼黑等城市已有规模较大的集中供暖系统以外 在鲁尔地区和莱 茵河下游 还建立了联结几个城市的城际供暖系统 在一些工业发达较早的国家中 如美 英 法等国家 早期多以锅炉房供暖来发展 集中供暖事业 锅炉房供暖占较大比例 不过这些国家己非常重视发展热电联产的集中 供暖方式 山东建筑大学毕业论文 1 1 1 2 国内集中供暖发展概况 我国早在远古时期 就有钻木取火的传说 西安半坡村挖掘出土的新石器时代仰韶 时期的房屋中 就发现有长方形灶炕 屋顶有小孔用以排烟 还有双连灶形的火炕 而 这些利用烟气供暖的方式 如火炉 火炕等在我国北方农村还被广泛的使用着 在旧中国 只有在大城市为数很少的建筑中 装设了集中式供暖系统 被视为高贵 的建筑设备 在工厂中 对生产工艺用热 多只装设简陋的供暖设备 供暖事业基础非 常得薄弱 我国的城市集中供暖真正起步是从 50 年代开始的 党的十一届三中全会以后 特 别是国务院 1986 年下发 关于加强城市集中供热管理工作的报告 对我国的集中供暖 事业的发展起到极大的推动作用 1992 年 全国有 117 个城市建设了集中供暖措施 供暖面积达到 21262 万平方米 三北 地区集中供暖普及率达到 12 1993 年 全国 有 158 个城市建设了集中供暖措施 供暖面积达到 32832 万平方米 三北 地区集中 供暖普及率达到 18 到 1996 年底我国己有 286 个城市建设了城市集中供暖系统 供 暖面积达到 73400 万平方米 三北 地区集中供暖普及率达到 26 尤其近几年 随 着国民经济的增长和生活水平的提高 越来越多的城市建设了集中供暖系统 9 虽然我国这些年来集中供暖事业得到了迅速发展 但与国外相比 我国目前采暖系 统相当落后 具体体现在供暖质量差 即室温冷热不均 系统热效率低 不仅多耗成倍 的能量 而且用户不能自行调节室温 当前采暖收费大多按面积计费 无助于用户的节 能意识 以至于出现一些不正常的现象 如室温过高开窗 室温过低投诉 使得设计人 员及业主尽量加大供热量 造成效率低 高能耗的重复浪费 我国能源紧缺 而采暖用 能又十分浪费 据资料介绍 我国住宅建筑采暖能耗为相近气候条件的发达国家的 3 倍 左右 目前的采暖用能占全国商品能源总消耗的 9 6 采暖能耗不仅造成资源的浪费 而且是大气污染的一个重要因素 在功能上 发达国家通常室内保证温度是 22 我国仅为 16 而且我国的供暖 质量很差 室温冷热不均 系统热效率低 大多数地方没有采取按户计量收费 用户也 不能自行设定和调节室温等等 12 我国城市集中供暖目前存在的能源浪费主要来源于 建筑的保温隔热和气密性能差 采暖系统相当落后 造成的结果是 低效率 我国供暖 采暖系统普遍在低负荷 低效率下运行 实际供暖面积平均只有设备能力的 40 左右 管网输送效率低 管道泄漏和偷水现象严重 缺乏控制手段 我国供暖系统只有简单的 调节手段 水力水平失调 垂直失调严重 没有恒温装置 供热不足和过度时 没有有 山东建筑大学毕业论文 2 效的调节手段 缺乏计量手段 采暖系统一般不设热表 没有计量收费造成用户不会主 动去节能 没有计量也造成了管理运行人员没有具体数量上的依据来运行管理 1 2 换热站工艺流程 图 1 1 换热工艺流程图 通常换热站内部设备可分为两大部分 即采暖系统和民用生活热水系统 目前我国 换热站大部分没有民用热水设施 今后随着人民生活水平的提高在换热站内应增加生活 热水系统 来提高集中供暖的效益 换热站的主要设备有 离心水泵 汽 水换热器 热水储水箱 过滤器 补水箱 调节阀门 热媒参数调节和检测仪表 防止用户热水供 应装置生锈和结垢的设备等 换热站内还安装有热量表以及调节供热量的自动调节装置 换热站的蒸汽由电厂供气管进站 其中分别有饱和蒸汽和过热蒸汽 经过调节阀进 入换热器 其中调节阀由室外温度控制其开度 换热器出水通过循环泵控制送往小区 保证居民的供暖 回水流回换热器 补水泵从补水池抽水给换热器 用于保障出水侧压 力大于回水侧压力 最后的出水进入冷凝水池 经过冷凝泵实现冷凝水回水 1 3 课题的来源及意义 随着国民经济的不断发展 人们对供暖质量的需求也在逐步提高 在传统的供热模 式下 为满足供热要求 换热站内设备运行参数多为人工调节 随着室外温度及热负荷 山东建筑大学毕业论文 3 的不断改变 不断的人工调节二次供水的温度以保证用户室内能够维持恒定的温度 在 这种情况下 人工手动调节必然存在着较大偏差 只能够根据经验达到粗调节 不能够 满足居民对室内温度恒定的要求 为了改变这一情况 多年以来供热行业一直在探讨开 发能充分适应热负荷不断变化的细调节运行方式 以适应热负荷变化较大 调节频率较 高对系统平衡能力的需求 满足热用户的合理要求 达到经济运行的目的 目前 由微机监控的无人职守换热站从技术上满足了这种需求 其原理是通过变送 器远程采集系统运行数据 经有线或无线等方式将信号传递到控制中心进行中央监控 同时将控制信号以组态模式适时反馈 控制电动执行机构进行系统调节 实现对二次供 回水温度的合理控制和处理突发事故 无人职守换热站具有以下特点 运行人员少 人 员培训时间短 界面人格化 且能直观地监控换热站的运行情况 可以科学地根据天气 情况及负荷变化通过适时反馈自动进行蒸汽流量细调节 降低直接成本 既可以循环监 控各换热站的运行参数 又能抽调某个换热站的运行状态 保证了系统监控的实时性 可以设定系统临界参数 系统异常时在控制中心实现报警 在必要时能及时地将控制信 号自动反馈到电动执行机构 处理突发事故 保证了系统的安全性 从理论上 通过计 算机技术 传感技术数据通讯技术和测控技术 要做到换热站在整个运行期无需人员巡 视是可行的 但是相应的硬件设施投入相对过大 因此从企业经济效益角度出发 应以 远程监控影响安全运行的参数为主 辅以人员巡检 达到无人职守的目的 本课题来源 于淄矿地下场换热站的控制与设计 如何随时了解换热站的工作状况和有关信息 并根 据这些信息和室外温度对换热站进行及时地调节 使供暖系统始终在一个最佳工况下运 行 从而获得良好的经济效益和社会效益 这就是本课题研究的目的 1 4 课题研究的主要内容 本课题主要研究内容有以下几点 换热站的供电设计 根据建筑的各动力负荷的性质 选择合理的配电方式 画出动 力配电系统图 换热站的强电控制设计 根据动力设备进行负荷计算 选择合理的低压开关设备 导线 母线 保护电器等 画出控制原理图及接线图 换热站变频器 软起动器的选型及应用 给出变频器 软起动器的选型依据及应用 设计 整个换热站电器控制系统设计 给出各种控制设备的电器控制原理图 及和 PLC 山东建筑大学毕业论文 4 的接口控制原理图 动力配电柜的设计 给出柜体设计图 柜内所有电器的应用选型 山东建筑大学毕业论文 5 2 方案论证及系统组成 2 1 方案论证 2 1 1 控制系统方式 目前换热站的控制系统基本上有以下几种方式 变频器 智能仪表 自励式调节设 备 变频器 PLC 变频器 PLC 计算机 组态软件 第一种方式比较简单 虽然投资较 少 但只能进行简单的显示和调节 相对现在的技术发展和要求 已经比较落后 不宜 采用 第二种方式 虽可以进行节能负荷的自动调节 设备的自动启停及故障诊断 但 由于缺乏监控层 不能进行自动化管理 第三种方式 除了能够完成前两种方式的所有 功能外 更能够进行系统参数动态优化 自动化管理和远程通信功能 代表着中 大型 换热站控制系统的发展方向 2 1 2 换热站的调节方式 换热站的调节方式分为 质调节和量调节 分阶段改变流量的质调节 间歇调节 下面介绍一下这几种调节方式 质调节 据当地的气候条件 通过设定室外温度和供水温度的对应关系 在二次侧 循环流量保持不变的前提下 调节蒸汽进汽量 从而达到供回水温度的目的 其主要缺 点是热水流量始终保持设计流量 水泵会消耗大量电能 量调节 在供水温度保持不变的前提下 根据供回水的差压或回水温度而调节循环 水流量 其优点就是能节省水泵所消耗的电能 主要缺点就是当热水流量过小时 系统 将会发生严重的热力失调 三分阶段改变流量的质调节 按照室外温度的高低分成几个阶段 在室外温度较低 的时候 保持设计最大流量 在室外温度较高的时候 保持较小的流量 在每一个阶段 内 保持流量不变 通过改变供 回水温度的质调节进行供暖调节 这种调节方法吸收 了质调节和量调节二种方法的优点 又克服了二者的不足 是一种较适用的方法 间歇调节就是当室外温度升高时 不改变热网的流量和供 回水温度只减少每日供 暖的时间 间歇调节方式容易造成室内温度波动较大 供暖质量不好 也不易节能常作 为一种辅助调节措施在室外温度较高的供暖初期和末期时采用 以上四种方法均在一定程度上能够满足供暖系统的正常运行 但在本系统中采用第 三种调节方法 质调节通过 Fuzzy PID 控制算法调节蒸汽阀开度来控制蒸汽流量 从而 山东建筑大学毕业论文 6 进一步控制供 回水温度 此调节方式出节省大量蒸汽外 还是用户家中的温度不会太 冷也不会太热 真正实现了智能控制 量调节则通过变频器内部 PID 调节器调节循环 泵和补水泵的转速 使管网内的压力保持平衡 降低了管网维修的费用 2 2 系统组成 本设计换热站的供热面积为 15 万平方米 有 6 台管壳式换热器 14 组成 主要的用 电设备分别由 3 台功率为 37KW 的循环泵 2 台功率为 5KW 的补水泵 3 台功率为 5 5KW 的冷凝泵 3 台功率为 5 5KW 的污水泵组成 其中循环泵正常工作状态为两台 运行一台备用 补水泵正常工作状态为一台运行一台备用 而冷凝泵和污水泵正常工作 状态则是根据实际情况确定 控制系统组成有一台计算机 一个可编程控制器 两台变频器组成 其中可编程控 制器选用西门子的 S7 200 变频器分别选用 FR F540 37K CH 和 FR F540 5 5K CH 控 制系统中计算机通过组态软件进行管理和监视 而 PLC 则实现直接控制和数据采集 山东建筑大学毕业论文 7 3 供电及强电系统控制设计 3 1 换热站的供电设计 换热站属于三级负荷 对供电电源无特殊要求 所以换热站电源引自外部电网 本系统中选用 380V 低压配电方式 其接地型式采用 TN S 系统 该系统中的 N 线 与 PE 线完全分开 所有设备的外露可导电部分均接 PE 线 满足了系统对安全性较高 的要求 而低压配电接线方式则为放射式 这种接线方式的线路之间互不影响 保障了 供电的可靠性 自动装置装设的方便性以及装置保护的简单性 综上所述 电缆进线经过电源动力柜按照放射式接线供电给循环泵控制柜 补水 冷凝和污水泵控制柜 循环泵控制柜按照放射式出线连接循环泵 补水 冷凝和污水泵 控制柜同样按照放射式出线连接该柜所控制的所有水泵 由此绘制出动力配电系统图 详见附图 1 3 2 换热站的负荷计算 计算负荷是指通过负荷的统计计算确定的 用来按发热条件选择供配电系统中各元 件的一种负荷值 根据计算负荷选择的电器设备和导线 电缆等 如以计算负荷持续运 行时 其发热温度不会超过正常允许值 在供配电设计中 通常采用 半小时最大负荷 作为计算负荷 有功计算负荷记作 P30 无功计算负荷记作 Q30 视在计算负荷记作 S30 计算电流记作 I30 计算负荷确定的方法 需要系数法 二项式 系数 法 利用系数 法 3 本系统采用需要系数法计算 已知 需要系数 Kd 0 8 但在泵的运行数量小于等 于三台时 Kd 1 cos 0 8 tan 0 75 1 循环泵 一台运行 有功计算负荷 1 1 30 1 3737 dN PKPkW 无功计算负荷 1 1 3030 tan37 0 7527 75kvarQP 视在计算负荷 1 1 30 30 37 46 25kVA cos0 8 P S 计算电流 1 1 30 30 46 25 70 27A 30 3830 38 S I 2 循环泵 两台运行 有功计算负荷 2 2 30dN 1 37 274kWPKP 山东建筑大学毕业论文 8 无功计算负荷 2 2 3030 tan74 0 7555 5kvarQP 视在计算负荷 2 2 30 30 74 92 5kVA cos0 8 P S 计算电流 2 2 30 30 92 5 140 54A 30 3830 38 S I 3 补水泵 一台运行 有功计算负荷 3 3 30dN 1 55kWPKP 无功计算负荷 3 3 3030 tan5 0 753 75kvarQP 视在计算负荷 3 3 30 30 5 6 25kVA cos0 8 P S 计算电流 3 3 30 30 6 25 9 5A 30 3830 38 S I 4 补水泵 两台运行 有功计算负荷 4 4 30dN 1 5 210kWPKP 无功计算负荷 4 4 3030 tan10 0 757 5kvarQP 视在计算负荷 4 4 30 30 10 12 5kVA cos0 8 P S 计算电流 4 4 30 30 12 5 19A 30 3830 38 S I 5 冷凝泵 一台运行 有功计算负荷 5 5 30dN 1 5 55 5kWPKP 无功计算负荷 5 5 3030 tan5 5 0 754 125kvarQP 视在计算负荷 5 5 30 30 5 5 6 875kVA cos0 8 P S 计算电流 5 5 30 30 6 875 10 45A 30 3830 38 S I 6 冷凝泵 根据实际情况 以三台运行时计算 山东建筑大学毕业论文 9 有功计算负荷 6 6 30dN 1 5 5 316 5kWPKP 无功计算负荷 6 6 3030 tan16 5 0 7512 375kvarQP 视在计算负荷 6 6 30 30 16 5 20 625kVA cos0 8 P S 计算电流 6 6 30 30 20 625 31 34A 30 3830 38 S I 7 污水泵 一台运行 有功计算负荷 7 7 30dN 1 5 55 5kWPKP 无功计算负荷 7 7 3030 tan5 5 0 754 125kvarQP 视在计算负荷 7 7 30 30 5 5 6 875kVA cos0 8 P S 计算电流 7 7 30 30 6 875 10 45A 30 3830 38 S I 8 污水泵 根据实际情况 以三台运行时计算 有功计算负荷 8 8 30dN 1 5 5 316 5kWPKP 无功计算负荷 8 8 3030 tan16 5 0 7512 375kvarQP 视在计算负荷 8 8 30 30 16 5 20 625kVA cos0 8 P S 计算电流 8 8 30 30 20 625 31 34A 30 3830 38 S I 9 补水泵 冷凝泵 污水泵 有功计算负荷 9 9 30dN 0 8 55 5 35 5 3 29 6kWPKP 无功计算负荷 9 9 3030 tan29 6 0 7522 2kvarQP 视在计算负荷 9 9 30 30 29 6 37kVA cos0 8 P S 计算电流 9 9 30 30 37 56 2A 30 3830 38 S I 山东建筑大学毕业论文 10 10 换热站 有功计算负荷 30dN 0 8 37 255 5 35 5 3 89 5kWPKP 无功计算负荷 3030 tan89 5 0 7567 2kvarQP 视在计算负荷 30 30 89 5 112kVA cos0 8 P S 计算电流 9 30 30 112 170 17A 30 3830 38 S I 因为有备用电源 留有 30 的裕量 3030 1 30 170 17 1 3221 2AII 3 3 母线及电缆选择 本换热站主要由低压供配电线路供电 在动力配电柜内全部选用铜母线 而柜体进 线和出线则选用电缆 具体如下所述 3 3 1 母线选择 柜体内安装母线比较方便 而且为了保障供电的安全 可靠性所以系统选择铜母排 LMY 总母线和断路器之间全部采用铜母排联结方式 母线截面选择时是以母线长 期允许导通电流为准的 总母线 汇流排 以各分支母线电流之和进行了选择 分支母 线以被连接支路的额定电流为准进行了选择 母线的选择 1 换热站电源动力柜内 2 al30 2 25 3 253A221 2A 5 25 3 AmmII LMYmm 母线平放时的允许载流量 满足发热条件 故选择该母线 型号为 2 循环泵控制柜 2 al30 2 15 3 150A140 54A 5 15 3 AmmII LMYmm 母线平放时的允许载流量 满足发热条件 故选择该母线 型号为 3 补水泵 冷凝泵和污水泵控制柜 2 al30 2 15 3 150A56 2A 5 15 3 AmmII LMYmm 母线平放时的允许载流量 满足发热条件 故选择该母线 型号为 在本系统中 母线及分支母线应能承受相当于联结母线上最大等级的断路器关合电 流所产生的电动力 所有用螺栓固定的母线导体联结处均采用镀锡压花 在长期使用期 山东建筑大学毕业论文 11 间从标准环境到额定满负荷温度 固定螺栓的初始接触压力值不降低 3 3 2 电缆选择 电缆选用塑料绝缘电缆 其中塑料绝缘电缆有铝芯聚氯乙烯绝缘护套电缆 VLV 和铜芯聚氯乙烯绝缘护套电缆 VV 因为同一规格铝芯导线载流量约为铜芯 的 0 7 倍 所以在系统中选用 VV22 1kV 型号电缆 4 电缆规格的选择 首先 考虑发热选择条件确定电线电缆的使用规格 导体截面 根据经验 低压动力线因其负荷电流较大 先按发热条件选择截面 然后验算其机械 强度 本系统中电缆的选择 TN S 线路为含有 N 线和 PE 线的三相四线制线 因此除 选择相线外 尚需选择 N 线和 PE 线 1 电源动力柜进线 2 2 al30 22 00 22 PEPE 2 22 95 230A221 2A 95 160 5 50 160 550 VV1kV 3 952 50 Amm IIAmm NAmmAAAmm PEAmmAAAmm mm 相线的选择 直埋的铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆时的允许载流量 满足发热条件 因此相线截面选 线截面的选择 时 选 线截面的选择 时 选 型号为 2 电源动力柜出线到循环泵控制柜 2 2 al30 22 00 22 PEPE 2 22 35 130A112 4A 35 160 5 25 160 525 VV1kV 3 352 25 Amm IIAmm NAmmAAAmm PEAmmAAAmm mm 相线的选择 直埋的铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆时的允许载流量 满足发热条件 因此相线截面选 线截面的选择 时 选 线截面的选择 时 选 型号为 3 电源动力柜出线到补水泵控制柜 2 2 al30 22 00 22 PEPE 2 22 10 65A56 2A 10 16 10 1610 VV1kV 5 10 Amm IIAmm NAmmAAAmm PEAmmAAAmm mm 相线的选择 直埋的铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆时的 满足发热条件 因此相线截面选 线截面的选择 时选 线截面的选择 时 选 型号为 4 循环泵控制柜出线 山东建筑大学毕业论文 12 2 2 al30 22 00 22 PEPE 2 22 10 65A56 2A 10 16 10 1610 VV1kV 5 10 Amm IIAmm NAmmAAAmm PEAmmAAAmm mm 相线的选择 直埋的铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆时的 满足发热条件 因此相线截面选 线截面的选择 时选 线截面的选择 时 选 型号为 5 补水泵 冷凝泵 污水泵控制柜出线 补水泵的电缆选择 2 2 al30 22 00 22 PEPE 2 22 4 38A9 5A 4 16 4 164 VV1kV 5 4 Amm IIAmm NAmmAAAmm PEAmmAAAmm mm 相线的选择 直埋的铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆时的 满足发热条件 因此相线截面选 线截面的选择 时选 线截面的选择 时 选 型号为 冷凝泵 污水电缆选择 2 2 al30 22 00 22 PEPE 2 22 4 38A10 45A 4 16 4 164 VV1kV 5 4 Amm IIAmm NAmmAAAmm PEAmmAAAmm mm 相线的选择 直埋的铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆时的 满足发热条件 因此相线截面选 线截面的选择 时选 线截面的选择 时 选 型号为 根据机械强度的条件 铜芯电缆的截面应不小于 1 5 平方毫米 而以上所选电缆均 满足条件 3 4 低压电器选型 换热站的低压电器用于动力配电柜内 根据外界控制信号或控制要求 通过一个或 多个器件组合 自动或手动接通 分断电路 连续或断续地改变电路状态 对电路进行 切换 控制 保护 检测和调节 2 3 4 1 电流互感器 山东建筑大学毕业论文 13 图 3 1 LQZ6 0 38 电流互感器 系统供电用电的线路中电流电压大小相差悬殊 为便于与电流表和电度表测量需要 转换为比较统一的电流 另外线路上的电压都比较高 如果直接测量是非常危险的 电 流互感器在电路中起到变流和电气隔离的作用 在安装和使用电流互感器时 一定要注 意端子的极性 否则电流表和电度表中流过的电流就不是预想的电流 甚至引起事故 电流表接线采用一相式接线 这种接线方式中电流线圈通过的电流 反映一次电路 相应相的电流 只能反映单相电流的情况 测量一相就可知道三相的情况 电度表接线 则采用三相星形接线 这种接线中的三个电流线圈 正好反映各相电流 用在负荷可能 不平衡的三相四线制系统中 用作电能测量 系统中电流表侧电流为 5A 总电流为 221 2A 型号为 LQZ6 0 38 的电流互感器的 电压为 0 38KV 额定电流比 300 5 满足电路要求 故选择该型号电流互感器 而电度 表侧电流也为 5A 总电流为 221 2 所以也选用型号为 LQZ6 0 38 的电流互感器 3 4 2 断路器 山东建筑大学毕业论文 14 图 3 2 DZ20 型塑料外壳式断路器 低压断路器既具有控制电路通断的功能 又具有保护装置的功能 所以在动力配电 柜内选用 DZ20 型塑料外壳式断路器 这种断路器常用于低压配电开关柜中 作配电线 路 电动机 照明电路及电热器等设备的电源控制开关及保护 用于线路中不频繁转换 及各种泵的电动机的不频繁启动 系统中共用九个断路器 其中电源动力柜中有四个 包括总断路器 10QF1 循 环泵控制柜支路断路器 10QF2 补水 冷凝和污水泵控制柜支路断路器 10QF3 备用电源 10QF4 循环泵控制柜中只有一个断路器 20QF1 而补水 冷凝 污水 泵控制柜因为带动三种不同类型的水泵 所以选择了四个断路器 其中一个总断路器 30QF1 补水泵支路的断路器 30QF2 冷凝泵支路的断路器 30QF3 污水泵支 路断路器 30QF4 断路器的选择如下所述 1 电源动力柜 总断路器 10QF1 N OR 30N OR OP relpk OPrelpk DZ20H 225 3P 225A 225A 221 2ADZ20H 225 3P 225A 225A 88 2251000A 2 5 225562 5A2025 rel I I I I K I KDZ IK I 型低压断路器过电流脱扣器的额定电流 故初步选择型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍 式中 为需要系数 选择型时取 满 足的要求 可以躲过尖峰电流 循环泵控制柜支路 10QF2 山东建筑大学毕业论文 15 N OR 30N OR OP relpk DZ20G 200 3P 160A 160A 140 54A DZ20G 200 3P160A160A 88 1601280A 2 5 200500A oprelpk I II I K IIKI 型低压断路器过电流脱扣器的额定电流 故初步选择 型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍时 满足的要求 可以躲过尖峰电流 补水泵 冷凝泵和污水泵控制柜支路 10QF3 N OR 30N OR op relpkoprelpk opr DZ20G 200 3P 80A 80A 56 2A DZ20G 200 3P 80A 80A 88 80160A 2 5 200500A 1212 80960 I II I K IIK I IK 型低压断路器过电流脱扣器的额定电流 故初步选择型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍时 不满足的要求 因此增大脱扣电流 整定 为倍时 elpk I 满足躲过尖峰电流的条件 备用电源选择 10QF4 型号为 DZ20G 200 型低压断路器 2 循环泵控制柜 总断路器 20QF1 N OR 30N OR op relpk DZ20G 200 3P 160A 160A 140 54A DZ20G 200 3P 160A 160A 88 1601280A 2 5 200500A I II I K I 型低压断路器过电流脱扣器额定电流 故初步选择型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍时 可以躲过尖峰电流 3 补水泵 冷凝泵和污水泵控制柜 总的断路器 30QF1 N OR 30N OR op relpkoprelpk opr DZ20G 200 3P 80A 80A 56 2A DZ20G 200 3P 80A 80A 88 80160A 2 5 200500A 1212 80960 I II I K IIK I IK 型低压断路器过电流脱扣器额定电流 故初步选择型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍时 不满足的要求 因此增大脱扣电流 整定 为倍时选择 elpk I 满足躲过尖峰电流的条件 补水泵支路断路器 30QF2 山东建筑大学毕业论文 16 N OR 30N OR op relpkoprelpk rel DZ20G 200 3P 80A 80A 19A DZ20G 200 3P 80A 80A 88 80160A 2 5 200500A 1212 80960 op I II I K IIK I IK 型低压断路器过电流脱扣器额定电流 故初步选择型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍时 不满足的要求 因此增大脱扣电流 整定 为倍时选择 pk I 满足躲过尖峰电流的条件 冷凝泵支路断路器 30QF3 N OR 30N OR op relpkoprelpk op DZ20G 200 3P 80A 80A 31 34A DZ20G 200 3P 80A 80A 88 80160A 2 5 200500A 1212 80960 I II I K IIK I IK 型低压断路器过电流脱扣器额定电流 故初步选择型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍时 不满足的要求 因此增大脱扣电流 整定 为倍时选择 relpk I 满足躲过尖峰电流的条件 污水泵支路断路器 30QF4 N OR 30N OR op relpkoprelpk op DZ20G 200 3P 80A 80A 31 34A DZ20G 200 3P 80A 80A 88 80160A 2 5 200500A 1212 80960 I II I K IIK I IK 型低压断路器过电流脱扣器额定电流 故初步选择型低压断路器 其 保护电机用 瞬时脱扣器整定电流为倍时 不满足的要求 因此增大脱扣电流 整定 为倍时选择 relpk I 满足躲过尖峰电流的条件 3 4 3 熔断器 图 3 3 RTO 型有填料管式熔断器 低压配电系统中熔断器起安全保护作用的作用 当电流超过规定值一定时间后 以 它本身产生的热量使用熔体熔化而分断电流 避免电器设备损坏 防止事故蔓延 熔断 山东建筑大学毕业论文 17 器广泛应用于低压配电系统 控制系统和用电设备中 所以系统在三个柜子中都选用了 熔断器 本系统选用 RTO 型有填料管式熔断器 它灭弧能力强 能在 0 01s 内短路电 流未达到冲击值之前灭弧 并具有 限流 特性的保护性能 选择过程如下所述 1 电源动力柜熔断器 10FU 选择熔体及熔断器的额定电流 N FE30N FEpk N FEN FU 221 2A 0 35 2 221 2154 84A 035RTO 400250A400A IIIKIK II 又时 式中 为计算系数 取值为 选型熔断器 其熔体电流 而 2 循环泵控制柜熔断器 20FU 选择熔体及熔断器的额定电流 N FE30N FEpk N FEN FU 140 54A 0 35 2 140 5498 378RTO 200 150A200A IIIKI II 满足时 选型熔断 器 其熔体电流 而 3 补水泵 冷凝泵和污水泵控制柜熔断器 30FU 选择熔体及熔断器的额定电流 N FE30N FEpk N FEN FU 31 34A 0 35 2 31 3421 94ARTO 100 60A100A IIIKI II 满足时 选型熔断 器 其熔体电流 而 3 4 4 接触器 图 3 4 CJX1 系列交流接触器 接触器是用来接通 切断电动机或其他负载主电路的一种控制电器 接触器具有强 大的执行机构 大容量的主接触头及迅速熄灭电弧的能力 当系统发生故障时 能根据 故障检测元件给出的动作信号 迅速 可靠地切断电源 并有低压释放功能 与保护电 器组合可构成各种电磁启动器 用于电动机的控制 小型的接触器也经常作为中间继电 山东建筑大学毕业论文 18 器配合主电路使用 柜内共安装二十六个接触器 利用主接点来通断电路 用辅助接点 来执行控制指令 主触点只有常开触点 而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的触 点 11 选择接触器型号时 以控制单台电机为例进行选择 由此再推出控制相同性质电机 所用接触器的型号 选择过程如下 一台循环泵支路 这条支路是交流负载故选择交流接触器 其工作电压为 380V CJX1 系列的接触器的额定绝缘电压为 660V 在 AC 3 是额定工作电压为 380V 所以满足条件 每条循环泵支路有两个接触器 这两个接触器不同时接通 则 每个接触器接通的负载电路电流为 70 27A 但是为了防止启动时电流过大造成主触点 融化粘在一起 所以由电动机的尖峰电流选择接触器的型号 循环泵的尖峰电流为计算 电流的 2 3 倍 所以尖峰电流为 140 54A 型号为 CJX1 170 的接触器的额定工作电流 为 170A 满足接触器额定工作电流大于等于电路负载尖峰电流的条件 所以初步选定为 该型号 循环泵的最大功率为 37kW 而 CJX1 170 接触器可控电机功率为 90kW 仍然 满足条件 所以选择型号为 CJX1 170 的接触器 循环泵主电路中共有七个接触器 第一个接触器 20KM1 控制变频器与泵通断 每次只有一台泵接入支路 故这个接触器的型号与其他接触器的型号相同 其他六个接 触器每两个控制一台泵 分别控制变频和工频运行 根据上面的选择所以循环泵主电路 的接触器型号全部是 CJX1 170 一台补水泵支路 这条支路是交流负载故选择交流接触器 其工作电压为 380V CJX1 系列的接触器的额定绝缘电压为 660V 在 AC 3 时额定工作电压为 380V 所以满足条件 每条补水泵支路有两个接触器 这两个接触器不同接通 则每 个接触器接通的负载电路电流为 9 5A 同样为了防止启动时电流过大造成主触点融化 粘在一起 所以由电动机的尖峰电流选择接触器的型号 补水泵的尖峰电流为计算电流 的 2 3 倍 所以尖峰电流为 19A 而型号为 CJX1 22 的接触器的额定工作电流为 22A 满足接触器额定工作电流大于等于电路负载尖峰电流的条件 故初步选定为该型号 补水泵的最大功率为 5kW CJX1 22 接触器满足条件 其可控电机功率为 11kW 补水泵主电路中共有五个接触器 第一个接触器 30KM1 是控制变频器与泵接 通的 每次只有一台泵接入支路 故这个接触器的型号与其他接触器的型号相同 其他 四个每两个控制一台泵 分别控制变频和工频运行 根据上面的选择所以补水泵主电路 的接触器型号全部是 CJX1 22 山东建筑大学毕业论文 19 一台冷凝泵支路 这条支路是交流负载故选择交流接触器 其工作电压为 380V CJX1 系列的接触器的额定绝缘电压为 660V 在 AC 3 时额定工作电压为 380V 所以满足条件 每条冷凝泵支路有两个接触器 这两个接触器不同时接通 则 每个接触器接通的负载电路电流为 10 45A 但是为了防止启动时电流过大造成主触点 融化粘在一起 所以由电动机的尖峰电流选择接触器的型号 冷凝泵的尖峰电流为计算 电流的 2 3 倍 所以尖峰电流为 20 9 A 型号为 CJX1 22 的接触器的额定工作电流为 22A 满足接触器额定工作电流大于等于电路负载尖峰电流的条件 故初步选定为该型号 冷凝泵的最大功率为 5 5kW CJX1 22 接触器满足条件 其可控电机功率为 11kW 冷凝泵主电路中共有六个接触器 接触器控制变频器与泵接通 每次只有一台泵接 入支路 故每个接触器的型号相同 其中每两个控制一台泵 分别控制变频启动和工频 运行 根据上面的选择所以冷凝泵主电路的接触器型号全部是 CJX1 22 一台污水泵支路 这条支路是交流负载故选择交流接触器 其工作电压为 380V CJX1 系列的接触器的额定绝缘电压为 660V 在 AC 3 时额定工作电压为 380V 所以满足条件 每条污水泵支路有两个接触器 这两个接触器不同时接通 则 每个接触器接通的负载电路电流为 10 45A 但是为了防止启动时电流过大造成主触点 融化粘在一起 所以由电动机的尖峰电流选择接触器的型号 污水泵的尖峰电流为计算 电流的 2 3 倍 所以尖峰电流为 20 9A 型号为 CJX1 22 的接触器的额定工作电流为 22A 满足接触器额定工作电流大于等于电路负载尖峰电流的条件 故初步选定为该型号 污水泵的最大功率为 5 5kW CJX1 22 接触器满足条件 其可控电机功率为 11kW 污水泵主电路中共有六个接触器 接触器控制变频器与泵接通 每次只有一台泵接 入支路 故每个接触器的型号相同 其中每两个控制一台泵 分别控制变频启动和工频 运行 根据上面的选择所以污水泵主电路的接触器型号全部是 CJX1 22 3 4 5 热继电器 山东建筑大学毕业论文 20 图 3 5 热继电器 热继电器是用于电动机或其它电气设备 电气线路的过载保护的保护电器 热继电 器是利用电流的热效应原理 在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路 为电动 机提供过载保护的保护电器 本系统本着安全可靠