10kV工厂电气部分设计.pdf

文章编号:()工厂电气部分设计谢迪李卫星易强(湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司江垭水电站湖南 张家界)摘 要:本文通过分析某 工厂电气部分对负荷统计计算、变电所主接线方案的选择、主变压器的台数和容量的选择、短路计算及开关设备的选择、继电保护的选择与整定 电气设计做到安全可靠具有现实意义关键词:配电设备负荷统计 变压器选择短路计算 继电保护选择与整定中图分类号:文献标识码:(.):.:引言由于工厂对电力能源的需求量比较大对工厂供电方面的设计也越来越引起了人们的重视随着科技在不断的进步与提高电气自动化方面的水平以及技术也正在快速发展绝大多数工厂额用电量的都在快速增长随之而来的对电能的质量供电的可靠性程度以及技术经济方面的指标等要求也在不断的提高 以上因素能够影响供电系统设计是否十分完善同时对工厂日常供电方面的可靠性以及工厂的安全生产方面有着十分重要的影响并且这些因素还关系到企业的直接经济利益设备运行情况和人身安全等 某工厂供用电协议:()工厂供电的变压器容量为/、双绕组变压器 架空线路电压等级为()母线端断路器断流容量为 供电母线端断路器断流容量为()工厂最大负荷时的功率因数不能低于 ()在变电所 侧进行电能计量()供电线路定时限过电流保护装置整定时间为 工厂变电所保护的动作时间不得大于 负荷统计表如表 所示(侧)表 负荷统计表工程设备名称安装容量()需要系数 车间 车间 车间 车间 车间 办公室 食堂 宿舍 宿舍 电气开关(.)负荷计算及无功功率的补偿计算如果说某个供电范围内的所有电气设备的容量为那么当这些设备处于正常运行使用状态的时就会因为出现各种问题从而导致了计算负荷总是会比电气设备的总容量 小即 其中 为小于 的数 单组用电设备计算负荷的计算公式当按照所需要的要求完成分组后同一组中设备台数 大于 台时计算负荷应考虑其需要系数即:有功计算负荷(单位为):为需要系数为设备的额定功率无功计算负荷(单位为):视在计算负荷(单位为):计算电流(单位为):其中为用电设备的额定电压()通过以上推导公式将该工厂各个车间以及办公室、食堂、宿舍的负荷参数代入到以上单组用电设备计算负荷的计算公式中得到结果如表 所示表 某工厂负荷计算表车间设备名称安装容量()需要系数 计算负荷/车间 车间 车间 车间 车间 办公室 食堂 宿舍 宿舍 各组负荷计算结束后可得:.取全厂的同时系数为 则全厂的计算负荷为:.()()()此时其功率因数为:通过上面的计算可知工厂 侧在最大负荷的情况情况下其功率因数仅仅只有 这明显低于设计报告中的 这个要求 根据分析考虑到变压器的无功损耗远大于有功损耗这一个情况这里我们取 来计算 侧所需要的无功功率补偿时候所需要的容量:()()()()则补偿后变电所低压侧的视在功率计算负荷为:()()通过参考各种电容器型号如果选择容量为电气开关(.)/台的电容器做无功补偿那么可以得到所需电容器的台数 为:则实际的无功补偿功率:计算电流为:功率因数:变压器的功率损耗为:其中、都是变压器的额定参数取经验值即可 补偿后变电所高压侧的计算负荷为:()()()()高压测 补偿后的实际功率因数:从上面的结果可以看出功率因素为 满足(大于 )要求 主变压选择及主接线的设计 变压器选择根据工厂使用负荷的情况所需要的主变压器有以下两种选择方案:()选择一台主变压器可以采用一台 /型变压器容量根据式 即是可以采用一台 /型变压器 邻近单位相联的高压联络线可以作为二级负荷备用电源()选择两台变压器采用 系类的变压器每台的容量按下列公式选择:()()()而且()因此完全可以考虑选择两台 /型低损耗配电变压器 那么它所能够对应的二级负荷的备用电源可以由与邻近单位相联的高压联络线来承担的根据负荷统计分析工厂中的二级负荷容量大此时要求供电可靠性高明显两台变压器供电可靠性更高不会造成长时间停电当一台变压器检修或出现故障时能尽快恢复供电不会导致线路长时间停电故选两台变压器主变压器的联结组别均采用 高压开关柜选用防护型固定式金属封闭高压开关 ()型 电气主接线设计电气主接线是发电厂和变电站在电气设计的过程中占据这十分重要的部分通常意义上的电气主接线指的是把各种类型的开关电器、变压器、母线等等一系列的电气设备按照一定的顺序来形成的电路主接线中的各种电气符号以及文字说明要符合国家有关方面的标准主接线电路图能够很直接明白的表示各种电气设备全部的组成和连接关系的图 要满足以下五个基本的要求()主接线图运行要十分的可靠()主接线图有一定的灵活性()操作简单、方便()经济合理()应具有扩建的可能性设计主接线示意图如图 所示 短路电流计算计算所谓的短路电流的目的是为了能够很好的去选择我们所需要的各种设备 对选择的设备要进行验算以验证其准确性对于短路电流计算我们首先需要绘制等效的计算电路图然后在短路计算中把各个元件的额定参数正确表示出来并且将选择好的的各个元件进行合理编号这样做可以确定短电气开关(.)路计算点了图 电气主接线示意图 通过选择好的的短路计算点来绘出我们需要等效电路图最后把绘制出来的等效电路图进行简化处理 对于工厂供电系统来说可以通过简化电路来计算短路电流和短路容量 根据上述分析用有名值计算法和标幺值计算法来计算短路电流 短路点 分别取之变压器两侧 因此短路计算电路图如图 所示图 短路计算电路 设 低压侧 则基准电流:.短路电路中各主要元件的电抗标幺值()电源的电抗标幺值根据任务资料提供的断路器容量为 因此()架空线路的电抗标幺值根据用电设备容量使用的架空线路选型为 根据架空线路要求三相之间的间几何均距为 通过查表后我们可以查得 /线路的长度为 计算高压架空线路的的电抗标幺值为:()()()电力变压器的电抗标幺值变压器的型号为 /根据变压器设计参数其短路电压百分数 因此()绘短路等效电路图如图 所示图上标出各元件的序号和电抗标幺值并标明了短路计算点图 短路等效电路图 故障点的短路电流计算总电抗标幺值()三相短路电流周期分量有效值()/()/其他短路电流()()()()()()()三相短路容量()/()/总电抗标幺值()三相短路电流周期分量有效值()/()/其他短路电流()()()()()()()三相短路容量()/()/计算结果综合如表 所示 变电所一次设备的选择校验 断路器的选择及校验 开关大多选用真空断路器根据线路工作电气开关(.)电流及安装地点高压侧采用 ()型户内移开式交流金属封闭开关设备 断路器额定电流最大为 额定开断电流.额定短路关合电流 满足要求 高压断路器:/满足要求 电流互感器 /满足要求 /接地开关 满足条件表 短路电流计算结果三相短路容量/短路计算点()()()()()变电所的保护设备 主变压器的继电保护装置变压器需要装设下列保护:()装设瓦斯保护变压器油箱内部出现故障如果只产生轻微瓦斯此时油位此时油位下降向上位机发出信号如果产生大量瓦斯变压器高压侧()装设反时限过电流保护变压器内外部故障或异常运行都可能导致其过电流现象应设置相应的电流保护 感应式过电流继电器具有反时限动作特性和速断特性过电流保护动作电流的整定 /()取 /因此动作电流 /()/()故动作电流整定为 过电流保护的动作时间整定为 过电流保护灵敏系数的检验已知:()()/()/(/)/因此其保护灵敏系数为:/满足灵敏系数 的要求()装设电流速断保护变压器的过电流保护虽然能保护整个变压器但动作时限较长需要装设反应迅速的电流速断保护速断电流的整定已知 ()()/因此速断电流为:速断电流倍数整定为:/()()/因此其保护灵敏系数为:/按 规定电流保护的最小灵敏系数为 满足要求 结论本论文在现有理论的基础上根据有关变电所的各种设计原则通过围绕某工厂 变电所对各个负荷进行了计算 并根据负荷计算的结果对主变压器进行了比较合理的选择对其进行了无功补偿计算也为短路电流的计算提供了理论上的依据根据变电所主接线的原理以及对应的设计原则充分考虑各种情况后对变电所的主结线进行了比较仔细的设计 采用标幺值的方法对供电系统进行了详细的短路计算短路计算的结果和数据为电气设备的选择及其校验提供了理论上的依据参考文献 翁双安.供配电工程设计指导.北京:机械工业出版社.翁双安.供电工程.北京:机械工业出版社.刘介才.工厂供电设计指导.北京:机械工业出版社.熊为群.继电保护自动装置及二次回路.版.北京:中国电力出版社.供配电系统设计规范.变电所设计规范.刘介才.工厂供电简明设计手册.机械工业出版社.刘介才.工厂供电.版.机械工业出版社.刘祖润.毕业设计指导.机械工业出版社.居荣.供配电技术.化学工业出版社.收稿日期:电气开关(.)