机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计课程设计(编辑修改稿)

机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

Qc6＝ Pc6 tanφ＝ 仓库照明： Pe7＝ Qc7＝ 0 机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计 10 取同时系数为 ，则总的计算负荷为： ∑ Pc＝ K∑ p∑ Pci＝ ∑ Qc＝ K∑ q∑ Qci＝ ∑ 错误 !未找到引用源。 ＝ ∑ 错误 !未找到引用源。 ＝ 表 2— 3 全厂负荷计算汇总表 序号 车间号 用电设备分组 设备容量 KW Kd tanφ 计算负荷 计算电流 Ic（ A） PC KW Qc Kvar Sc KVA NO1 第一车间 大 批 量冷 加工组 958 吊车、起重机组 62． 2 仓库照明 0 0 19 小计 乘以 K∑＝ NO2 第二车间 大 批 量冷 加工组 直 流 弧焊 机组 焊 接 变压 器组 5T 电动式吊车组 照明 0 0 小计 乘以 K∑＝ 电阻炉组 268 水泵，风机组 NO3 第三车间 起重机组 电弧熔炉组 135 小批量生产冷加工机组 干燥箱 0 0 照明电路 11 0 0 15 小计 机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计 11 乘以 K∑＝ NO4 第四车间 锻锤及其他机械 94 泵、排风机组 76 76 砂轮机组 45 36 27 45 起重机组 电焊机组 电阻炉组 45 0 0 45 0 45 照明 0 0 小计 180 乘以 K∑＝ 162 N05 第五车间 碾铲机组 鼓风机组 热加工机组 运输机机组 电阻炉设备组 20 14 起重机组 7． 3 照明 0 0 小计 乘以 K∑＝ N06 其他 仓库 1 0 0 仓库 2 0 0 仓库 3 0 0 NO6 建筑物 食堂 0 0 收发室 0 0 办公楼 0 0 小计 0 乘以 K∑＝ 0 机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计 12 NO7 全厂 共计 乘以 K∑＝ 2 无功功率补偿 672 全厂低压侧总计 3 1974 变压器损耗 总计 3 4 一、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 功率因数的概念和意义 功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。 用户中绝大多数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及 交流接触器等，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于 1，需要进行无功功率补偿，提高功率因数。 功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。 功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。 所以要求电力用户功率因数必须达到一定值，低于某一定值就必须进行补偿。 国家标准 GB/T3485― 1998《评价企业合理用电技术导则》中规定∶“在企业中最大负荷时的功率因数应不低于 ，凡 功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理的装置几种与就地无功功率补偿设备”。 提高功率因数的方法 功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。 （ 1）提高自然功率因数 ①合理选择电动机的规格和型号。 ②防止电动机长时间空载运行。 ③保证电动机的检修质量。 ④合理选择变压器的容量。 ⑤交流接触器的节电运行。 （ 2）人工补偿功率因数 ①并联电容器补偿。 ②同步电动机补偿。 ③动态无功功率补偿。 考虑到厂为机械厂，如果采用提高自然功率因数的话，设备台数太多，不太容易实现，故在这采用 人工补偿来功率因数，为了方便控制和管理，应该选用动态无功功率补偿更为合理。 补偿容量和电容器台数的确定 机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计 13 （ 1）采用固定补偿 在变电所 610KV 高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算 错误 !未找到引用源。 （ 2— 14） 式中， 错误 !未找到引用源。 — 补偿容量， 错误 !未找到引用源。 — 平均有功负荷； 错误 !未找到引用源。 — 补偿前平均功率因数角的正切值； 错误 !未找到引用源。 — 补偿后平均功率因数角的正切值； 错误 !未找到引用源。 — 错误 !未找到引用源。 称为补偿率。 （ 2）采用自动补偿 在变电所 母线上进行补偿是，都采用自动补偿，即根据 cosφ测量值按 功率因数设定值，自动投入或切除电容器，即 错误 !未找到引用源。 ） （ 2— 15） 在确定并联电容器的容量后，根据产品目录（见参考资料表 A2）就可以选择并联电容器的型号规定，并确定并联电容器的数量为 n＝ ／ （ 2— 16） 式中， 为单个电容器的额定容量（ Kvar）。 对于由上述计算所得的数值，应取相近偏大的整数，如果是单相电容器，还应取为 3 的倍数，以便三相均衡分配，实际工程中，都选用成套的电容器补偿柜。 该厂为机械加工厂，且是采用 10KV 电源进线，在经过全厂变电所变为 的电压供设备使用，为了便于控制和管理故应采用自动补偿方式。 二、功率补偿计算 全厂低压侧的功率因数为∶ cosφ＝ ／ ≈ ＜ 要使高压侧的功率因 数 在 以上，则设低压侧补偿后的功率因数为 ，则计算如下∶ ∴ tanφ ₁＝ tan﹙ ﹚＝ tanφ ₂ ＝ tan﹙ ﹚＝ ∴ ＝ ﹙ tanφ ₁－ tanφ ₂ ﹚＝ 在此选用 PGL1 型低压无功功率偿 自动补偿 屏 ，故应选用两台 PGL1 型低压无功功率偿 自动补偿 屏，具体 型号和参数为：一个主屏 PGL1— 2，两个辅屏 PGL1— 4，共 336 Kvar，故应选两套 PGL1 型低压无功功率偿 自动补偿 屏，即： 实际补偿容量为∶ 336 2＝ 672Kvar ∴ 低压侧的视在功率为∶ SC1＝≈ 变压器损耗∶Δ PT′＝ SC1＝ ≈ Δ QT′＝ SC1＝ ≈ ∴高压侧的功率参数∶ PC1′＝ ＋ ＝ QC1′＝﹙ － 672﹚＋ ＝ Kvar 178。 ＋﹙ － 672﹚178。 机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计 14 高压侧的视在功率为∶ SC2＝ ＝ ≈ KVA ∴高压侧的功率因数∶ cosφ＝ PC1′／ SC2＝ 247。 ＝ ＞ 所以无功功率补偿达到要求。 第三章 变电所一次系统设计 变电所的配置 变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。 变电所按其在供配电系统中的地位和作用，分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物变电所及高层建筑变电所。 变电所位置选择的原则： ①应尽可能接近负荷中心以降低配电系统的电能损耗，电压损失；②进出线方便，考虑电源的进线方向，偏向电源侧；③不应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；④设备运输方便；⑤尽量避开腐蚀性气体和污秽的地段，若无法避免，则应位于污染源的上风侧；⑥变电所屋外配电装置与其他建筑物之间的防火间距应符合规定；⑦变电所建筑物，变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离应符合规定。 PC1′178。 ＋ QC1′178。 178。 ＋ 178。 机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计 15 负荷中心确定 负荷中心可以用负荷指示图、负荷功率矩法或负荷电能矩法近似 来确定。 这里应采用负荷功率矩法确定负荷中心的方法。 以下简述负荷功率矩法确定负荷中心法： 如图 31 所示，设工厂内有负荷 P1 、 P2 、 P3，以工厂平面图的左下角为原点建立一个直角坐标系，选取 P1(X1， Y1)、 P2(X2， Y2)、 P3(X3， Y3)则负荷中心的坐标为： 图 31 负荷功率矩法确定负荷中心 按负荷功率矩法确定负荷中心，只考虑了各负荷的功率和位置，而未考虑各负荷的工作时间，因而负荷中心被认为是固定不变的。 根据机变电 — 1 所示的全厂变配电所及厂区线路平 面图，以该图的左下角为原点建立一个直角坐标系，并确定负荷中心 P1,P2,P3,P4,P5 的平面坐标分别为（ ， ）、（ ， ）、（ ，）、（ ， ）、（ ， ）。 ∴ 但为了考虑到线路损耗和经济条件问题则应靠近电源进线端，以降低电压损失和提高供电可靠性，故该负荷中心的实际位置坐标应为（ ， 16），见附录机变电 — 5 所示。 变压器的选择 变压器型号选择 X＝ ∑ PiXi ∑ Pi ＝ P1X1＋ P2X2＋ P3X3＋ P4X4＋ P5X5 P1＋ P2＋ P3＋ P4＋ P5 ＝ Y＝ ∑ PiYi ∑ Pi ＝ P1Y1＋ P2Y2＋ P3Y3＋ P4Y4＋ P5Y5 P1＋ P2＋ P3＋ P4＋ P5 ＝ y y y1 y2 y3 x x1 x2 x3 P P1 P2 P3 Y＝ ∑ PiYi ∑ Pi X＝ ∑ PiXi ∑ Pi 机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计 16 变压器：文字符号为 T，是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。 本课程设计在选择变压器是应该选用低损耗节能型变压器，应选 S9 系列的。 变压器的台数和容量的确定 全厂变的变压器的台数和容量的确定： （ 1）变压器台数的确定 ① 应该满足用电负荷对可靠性的要求。 在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台； ② 对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜用经济运行方式的变电所，技术经济合理时刻选择两台主变压器； ③ 三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时， 应 选择两台主变压器。 从第二章的负荷计算可知，负荷相对较大，考虑到选择一台变压器时会显得很大，且不利于控制和维护，同时考虑到以后的发展，加上该工厂作为三级负荷来说，则应选择两台变压器。 （ 2）变压器容量的确定 选单台变压器时，其额定容量 SN 应能满足全部用电设备的计算负荷 SC，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即 SN≥（ ~） Sc （ 3— 1） 选用两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量 SN 应同时满足下列两个条件。 ①任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的 60%70%的要求，即 SN =（ ~） Sc （ 3— 2） ②任一台主变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷 Sc（ Ⅰ +Ⅱ ） 的需要，即 SN≥ Sc（ Ⅰ +Ⅱ ） （ 3— 3） 根据第二章负荷计算计算出来的负荷 Sc =，则应 该选择两台变压器，且单台变压器的容量不应超过 1000KVA。 SN =（ ~） Sc =（ ~） =（ 738~861） KVA 选择 S9800/10 型 变压器两台。 全厂变电所主接线设。