某厂铸造车间变电所及低压配电系统设计说明书

某厂铸造车间变电所及低压配电系统设计 摘 要 众所周知，电能是现代工业生产的主要 ，电能既易于由其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制调节测量，有利于实现生产过程自动化。而工厂供电就是指工厂所需要电能的供应和分配，工厂供电设计要达到为工业生产服务，保障工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作。关键词：安全可靠优质经济。 1目 录1 电力负荷及其计算1.1 负荷分级及供电电源措施1.2工厂计算负荷的确定1.3无功功率补偿2变压器的选择及其电气主接线2.1变压器的选择 2.2工厂变配电所的主接线图3无功率补偿3.1功率因数 3.2无功补偿的选择4变压器及低压母线的选择4.1变压器的选择4.2变压器台数和容量的选择5变电所高压侧负荷计算5.11号变电所B1点负荷计算及电缆选线63T电炉专供变电所 6.1 两台3T电炉一次、二次电流计算及选线 6.2变电所负荷计算710kv铸造车间变电所高压进线负荷计算 7.1总负荷计算(即主接线图C点负荷） 7.2主接线图C点高压母线及高压进线电缆的选择 8工厂变配电所的主接线图8.1电气主接线的概况9高、低压开关柜的选择9.1高压开关柜的选择 9.2低压开关柜的选择总结参考文献致谢附录A3 1.某厂铸造车间变电所及低压配电系统设计任务书1.1设计依据1.3设计进程 15周：查阅资料，调研，选择总体设计方案。16周17周：确定设计方案、设计计算、选型。18周：绘草图、审图、修改整理；编写设计说明书、预答辩。19周：答辩。设备名称台数单台容量（KW）需要系数（KW）功率因数costg工频炉13000.80.352.68照明150110吊车11000.250.51.73通风1600.80.80.75造型组12500.60.750.88湿法车间16840.60.750.88循环水泵房1350.80.80.75变电所照明130.9103T电炉两台：1500kVA+300 kVA=1800 kVA（两台专用变压器供电）附录：二、 电力负荷及其计算2.1工厂计算负荷的确定 2.1.1负荷计算的目的和意义计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等。在供配电系统中，以30min的最大计算负荷作为选择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用，即可在正常情况下长期运行。一般将这个最大计算负荷简称计算负荷Pc。负荷计算的目的是： 计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。 计算流过各主要电气设备(断路器、隔离开关、母线、熔断器等)的负荷电流，作为选择这些设备的依据。 计算流过各条线路(电源进线、高低压配电线路等)的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。 计算尖峰负荷，用于保护电器的整定计算和校验电动机的启动条件。 为电气设计提供技术依据。计算负荷是工程设计中按照发热条件选择导线和电气设备的依据。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要依据。计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。如果计算负荷确定的过大，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，而变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运行。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至产生火灾，造成更大的经济损失。因此，正确确定计算负荷具有很大的意义。2.1.2计算负荷 基本公式需要系数法确定用电设备组的有功计算负荷的基本公式为： 式（2.1）无功计算负荷为： 式（2.2）视在计算负荷为： 式（2.3）计算电流为： 式（2.4）-需要系数-有功计算负荷，单位为kW-无功计算负荷，单位为kvar-视在计算负荷，单位为kVA-用电设备组的平均功率因数-用电设备组平均功率因数的正切值 多组用电设备计算负荷的确定在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用功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数和。对车间干线，取对低压母线，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2）由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取总的有功计算负荷为： 总的无功计算负荷为： 以上两式中的和分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。总的视在计算负荷为： 总的计算电流为： 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。 2.1.3工厂负荷的计算 2.1.3.1 基础资料： 工厂各车间负荷情况，如表2.1所示表2.1 各车间负荷表设备名称台数单台容量（KW）需要系数（KW）功率因数costg工频炉13000.80.352.68照明150110吊车11000.250.51.73通风1600.80.80.75造型组12500.60.750.88湿法车间16840.60.750.88循环水泵房1350.80.80.75变电所照明130.9103T电炉两台：1500kVA+300 kVA=1800 kVA（两台专用变压器供电） 根据基础资料提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各个厂房及全厂的计算负荷。 2.1.3.2 1号变电所负荷计算 （1）铸造车间工频炉 （2） 铸造车间照明： （3）变电所照明：（4）铸造车间通风： （5） 循环水泵： （6）低压主接线图A6点负荷计算 （7）低压主接线图A1点负荷计算 2.1.3.3 2号变电所负荷计算 （1）铸造车间吊车： （2）造型组： （3） 湿法车间： （4） 低压主接线图A2点负荷计算： 三、无功功率补偿工业与民用用电设备中，有大量设备的工作需要通过向系统吸收感性的无功功率来建立交变的磁场，这使系统输送的电能容量中无功功率的成分增加，在系统变配电设备及输送线路规格一定的情况下，直接影响到有功功率的输送。电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。3.1功率因数 功率因数低对供配电系统的影响功率因数低是无功功率大的表现，无功功率大会对系统造成如下影响：1）使配电设备的容量增加：在三相交流系统中，电流和有功功率的关系式是： 其中有功功率是系统向用电设备提供的，要转化为其他形式能量的功率，这部分功率是不能减少的。因此在电压一定时，功率因数越小，即无功分量越大，则电流越大。若要承受较大的电流，系统电气设备的容量必然要加大，这就会增加系统成本，使电气设备利用率降低。2）使供电系统的损耗增加：从供配电系统功率损耗计算式中不难看出，通过系统的电流增加，系统上的功率损耗也会增加。3）使电压损失增加：线路电流越大，电压损失也就越大。4）使发电机效率降低：系统中负荷对无功功率需求量增大时，发电机必须增发相应的无功功率去平衡，这样就降低了效率。 提高功率因数的意义在用电设备中绝大部分为感性负荷，使用电单位功率因数小于1。为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发配电设备的容量，减小供电线路的截面，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。对用户的补偿容量在全国供电规则中已有规定：“无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率应属的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入和切除，防止无功电力倒送，用户在当地供电局规定的电网高峰时的功率因数，应达到下列规定：高压供电的用户和高压供电装有负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上；其他100kVA（kW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上。因此，在供配电系统中，必须改变无功功率大小，即提高功率因数，以便提高系统中设备的有效利用率。 3.2无功补偿的选择要使供配电系统的功率因数提高，一般可从两个方面采取措施。一是提高用电设备的自然功率因数，自然功率因数是指不用任何补偿装置时的功率因数；一是采取人工补偿的方法使使总功率因数得以提高，总功率因数是指采用了补偿装置后得到的功率因数。 提高自然功率因数的方法：电动机类电气设备的额定功率因数是较高的，一般都在0.85以上，可是当它们在非额定状态下（如轻载）工作时，功率因数和效率都将大幅度降低，对此，主要采用如下措施改善自然功率因数：1）合理选择电动机的型号和规格。2）合理选择变压器的型号和规格，避免因长期轻载运行而造成的功率因数降低。 采用人工补偿提高功率因数的方法：人工补偿方法有发电机补偿、电容器补偿、调相机补偿和静止补偿器补偿，主要有两种，一是采用同步电动机补偿，一是采用并联电容器补偿。1）在供配电系统中一般只有在能使负荷使用要求得以满足的情况下，才采用同步电动机代替异步电动机工作，且同步电动机兼作无功补偿设备，此时无功补偿的调节可以做到平滑的自动调节；专为无功补偿而设的同步电动机称为同步调相机，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用这种补偿方式。2) 采用并联电容器补偿是目前供配电系统中普遍采用的一种无功补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器的损坏不影响整体使用等特点，但不能实现无级调节。3.3无功补偿的计算要使功率因数由提高到，必须装设无功补偿装置，其容量为： ，称为无功补偿率 3.3.1号变电所无功功率补偿计算 a求补偿量 b求补偿电容个数及电容器型号 电容器型号：BWF0.4-75-13.3.2号变电所无功功率补偿计算 a求补偿量 b求补偿电容个数及电容器型号 电容器型号：BWF0.4-75-1 变压器低压侧的计算电流：主变压器的功率损耗：变压器高压侧的计算负荷：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流：功率因数：补偿后功率因数满足要求。39 四、变压器及低压母线的选择4.1变压器的选择 4.1.1电力变压器及其分类电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其主要功能是将电力系统的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。常用变压器的种类，在中低压供配电系统中，常用的电力变压器有如下几种分类方式： 按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。 按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器，目前一般采用铜绕组变压器。 按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器两大类。 按绕组联结组别分类：有Yyn0和Dyn11两种。 4.1.2电力变压器的连接组别电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次绕组因采取不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对应的线电压之间不同相位关系。中压配电变压器有Yyn0,和Dyn11两种常见的联结组，配电变压器用Dyn11联结较之采用Yyn0联结有一下优点： 对Dyn11联结变压器来说，其3n次谐波电流在其三角形接线的一次绕组内形成环流，从而不致注入公共的高压电网中去，这交之一次绕组接成星形接线的Yyn0联结变压器更有利于抑制高次谐波电流。 Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的零序阻抗小的多，从而更有利于低压单相接地故障保护的动作和故障的切除。 当低压侧接用单相不平衡负荷时，由于Yyn0联结变压器要求低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，因而严重限制了其接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的发挥。GB 50052-1995供配电系统设计规范规定，低压为TN及TT系统时，宜与选用Dyn11联结变压器。Dyn11联结变压器的低压侧中性线电流允许达到低压绕组额定电流的75%以上，其承受单相不平衡负荷的能力远比Yyn0联结变压器大。因此，机器厂的电力变压器选择Dyn11联结形式。4.2变压器台数和容量的选择 4.2.1 选择主变压器台数应考虑下列原则:a 三级负荷一般设一台变压器，但考虑现有开关设备开断容量的限制，所选单台变压器的容量一般不大于1250kVA；当用电负荷所需的变压器容量大于1250kVA时，通常应采用两台或更多台变压器。b 当季节性或昼夜性的负荷较多时，可将这些负荷采用单独的变压器供电，以便这些负荷不投入使用时，切除相应的供电变压器，减少空载损耗。c 当有较大的冲击性负荷时，为避免对其他负荷供电质量的影响，可单独设变压器对其供电。d 当有大量一、二级负荷时，为保证供电可靠性，应设两台或多台变压器。以起到相互备用的作用。e 在确定变电所住变压器台数时，应考虑负荷的发展，留有一定的余量。 4.2.2变压器容量的选择a只装一台主变压器的变电所主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需求，即 b 装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量SN.T应该同时满足以下两个条件： 1）任一台变压器单独运行时，宜满足总的计算负荷S30的大约60%-70%的需要，即 2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的要求。即 4.2.3 1号变电所变压器及低压母线的选择a变压器的容量 b选择低压母线 4.2.4 2号变电所变压器及低压母线的选择a变压器容量 b选择低压母线 五、变电所高压侧负荷计算5.1 1号变电所B1点负荷计算及电缆选线 5.2 2号变电所B1点负荷计算及电缆选线 _ _ 六、3T电炉专供变电所6.1 两台3T电炉一次、二次电流计算及选线 已知变压器容量分别为和，求得：1500 1500 1500 1500因为IalI30 所以低压母线型号为LMY-3(253)+1(253) 电炉1低压电缆型号为YJL32-FR-10000/300 （7根并用） 电炉2低压电缆型号为YJL32-FR-10000/150 （2根并用）6.2 变电所负荷计算 6.2.1 3号变电所负荷计算 查工厂供电附表1，知高频感应电炉 Kd=0.8 cos=0.6 tan=1.33 6.2.2 3号变电所低压补偿量 _ _ 6.2.3 3号变电所B3点负荷计算及选线 _ 6.2.4 4号变电所负荷计算 查工厂供电附表1，知高频感应电炉 Kd=0.8 cos=0.6 tan=1.33 6.2.5 4号变电所低压补偿量 _ _ 6.2.6 4号变电所B4点负荷计算及选线 _ _ _ 七、10kv铸造车间变电所高压进线负荷计算7.1总负荷计算(即主接线图C点负荷） _ _7.2 主接线图C点高压母线及高压进线电缆的选择 八、工厂变配电所的主接线图8.1电气主接线的概况电气主接线图即主电路图，是表示供电系统中电能输送和分配线路的电路图，亦称一次电路图。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三方面： 可靠性：为了向用户供应持续、优质的电力，电气主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要。为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。 灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：1）操作的方便性 电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。2）调度的方便性 电气主接线在正常运行时，要根据调度要求，方便的改变运行方式。并且发生事故时，要能尽快地切出故障，故停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。3）扩建的方便性 对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。 经济性：采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。b.高压侧采用单母线、低压侧采用单母分段的变电所主接线图（图3.7） 这种主接线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高。任一主变压器检修或发生故障是，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。但是高压母线或电源进线进线检修或发生故障时，整个变电所仍要停电。这时只能供电给三级负荷。如果有与其他变电所相连的高压或低压联络线时，则可供一、二级负荷。c.高低压侧均采用单母线分段的变电所主接线图（图3.8） 这种主接线的两段高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所的供电。因此，其供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。九、高、低压开关柜的选择9.1高压开关柜的选择 根据主接线方案,选择JYN2 10型移开式交流金属封闭开关设备,整个设备包括固定的壳体和可移开部件（简称手车）两部分，全由弯制的钢板焊接而成。壳体由钢板分成手车间隔、电缆间隔等若干个间隔，隔板为可拆卸式，检修时