某小型钢铁厂企业供电设计

乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 1 某小型钢铁厂企业供电设计某小型钢铁厂企业供电设计 文摘文摘 本文按照钢铁厂供电系统对供电可靠性 经济性的要求 根据钢铁厂的负荷性质 负荷大小和负荷的 分 布情况对本厂供电系统做了全面综合的分析 详细阐述了工厂总降压变电所实现的理论依据 通过对整个供 电系统的分析和对钢铁厂的电力负荷 功率补偿 短路电流的计算 合理的选择电力变压器 断路器等各种电 气设备 对工厂总降压变电所不同的主接线方案进行比较 选择可靠性高 经济性好的主接线方案 实现了工 厂供电系统安全 可靠 优质 经济地运行 关键词关键词 供电系统 电力负荷 功率补偿 短路电流 电气设备 主接线 工厂供电 就是指工厂所需电能的供应和分配 亦称工厂配电 众所周知 电能是现代工业生产的主要能源和动力 电能既易于由其它形式的能量转换 而来 又易于转换为其它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 调节和测量 有利于实现生产过程自动化 因此 电能在现代工业生产及整个国民经济生活 中应用极为广泛 在工厂里 电能虽然是工业生产的主要能源和动力 但是它在产品成本中所占的比重一 般很小 除电化工业外 例如在机械工业中 电费开支仅占产品成本的 5 左右 从投资额 来看 一般机械工厂在供电设备上的投资 也仅占总投资的 5 左右 因此电能在工业生产 中的重要性 并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少 而在于工业生产实现 电气化以后可以大大增加产量 提高产品质量 提高劳动生产率 降低生产成本 减轻工人 的劳动强度 改善工人的劳动条件 有利于实现生产过程自动化 从另一方面来说 如果工 厂的电能供应突然中断 则对工业生产可能造成严重的后果 例如某些对供电可靠性要求很 高的工厂 即使是极短时间的停电 也会引起重大设备损坏 或引起大量产品报废 甚至可 能发生重大的人生事故 给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失 因此 做好工厂供电工作对于发展工业生产 实现工业现代化 具有十分重要的意义 由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面 而能源节约对于国家经济建设有十分重要的 战略意义 因此做好工厂供电工作 对于节约能源 支援国家经济建设 也具有重大的作用 工厂供电工作要很好地为工业生产服务 切实保证工厂生产和生活用电的需要 并做好 节能工作 就必须达到以下基本要求 1 安全 在电能的供应 分配和使用中 不应发生人身事故和设备事故 2 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求 3 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 2 4 经济 供电系统的投资要少 运行费用要低 并尽可能地节约电能和减少有色金 属消耗量 此外 在供电工作中 应合理地处理局部和全局 当前和长远等关系 既要照顾局部和 当前的利益 又要有全局观点 能顾全大局 适应发展 工厂供电设计的一般设计原则 1 遵守规程 执行政策 必须遵循国家的有关规程和标准 执行国家的有关方针 包括节约电能 节约有色金属等技术经济政策 2 安全可靠 先进合理 应做到保障人身和设备的安全 供电可靠 电能质量合格 技术先进和经济合理 应采用效率高 能耗低 性能较先进的电气产品 3 近期为主 考虑发展 应根据工程特点 规模和发展规划 正确处理近期建设和 远期发展的关系 做到远 近期结合 以近期为主 适当考虑扩建的可能性 4 全局出发 统筹兼顾 必须做到全局出发 统筹兼顾 按负荷性质 用电容量 工程特点和地区供电条件等 合理确定设计方案 1 工厂的电力负荷及其计算 1 1 工厂的电力负荷 1 1 1 工厂电力负荷的分级及其对供电的要求 1 电力负荷的概念 电力负荷又称为电力负载 它有两重含义 一是指耗用电能的用电设备或用电单位 用 户 如说重要负荷 不重要负荷 动力负荷 照明负荷等 另一是指用电设备或用电单位 所耗用的电功率或电流大小 如说轻负荷 轻载 重负荷 重载 空负荷 空载 满负 荷 满载 等 电力负荷的具体含义视具体情况而定 2 工厂电力负荷的分级 工厂的电力负荷 按 GB50052 95 规定 根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的 损失或影响的程度分为三级 1 一级负荷 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者 或者中断供电将在政治 经济上造成重大损失 者 如重大设备损坏 重大产品报废 用重要原料生产的产品大量报废 国民经济中重点企 业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等 在一级负荷中 当中断供电将发生中毒 爆炸和火灾等情况的负荷 以及特别重要场所 的不允许中断供电的负荷 应视为特别重要的负荷 2 二级负荷 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 3 二级负荷为中断供电将在政治 经济上造成较大损失者 如主要设备损坏 大量产品报 废 连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复 重点企业大量减产等 3 三级负荷 三级负荷为一般电力负荷 所有不属于上述一 二级负荷者 3 各级电力负荷对供电电源的要求 1 一级负荷对供电电源的要求 由于一级负荷属重要负荷 如中断供电造成的后果十分严重 因此要求由两个电源供电 当其中一个电源发生故障时 另一个电源应不致同时受到损坏 一级负荷中特别重要的负荷 除上述两个电源外 还必须增设应急电源 为保证对特别 重要负荷的供电 严禁将其它负荷接入应急供电系统 常用的应急电源可使用下列几种电源 独立于正常电源的发电机组 供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路 蓄电池 干电池 2 二级负荷对供电电源的要求 二级负荷 要求由两回路供电 供电变压器也应有两台 这两台变压器不一定在同一个 变电所 在其中一回路或一台变压器发生常见故障时 二级负荷应不致中断供电 或中断 后能迅速恢复供电 只有当负荷较小或者当地供电条件困难时 二级负荷可由一回路 6kV 及 以上的专用架空线路供电 这是考虑架空线路发生故障时 较之电缆线路发生故障时易于发 现且易于检查和修复 当采用电缆线路时 必须采用两根电缆并列供电 每根电缆应能承担 全部二级负荷 3 三级负荷对供电电源的要求 由于三级负荷为不重要的一般负荷 因此它对供电电源无特殊要求 1 1 2 工厂用电设备的工作制 工厂的用电设备 按其工作制分以下三类 1 连续工作制 这类工作制的设备在恒定负荷下运行 且运行时间长到足以使之达到热平衡状态 如通 风机 水泵 空气压缩机 电机发电机组 电炉和照明灯等 机床电动机的负荷 一般变动 较大 但其主电动机一般也是连续运行的 2 短时工作制 这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短 短于达到热平衡所需的时间 而停歇 时间长 长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度 如机床上的某些辅助电动机 例如 进给电动机 控制闸门的电动机等 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 4 3 断续周期工作制 这类工作制的设备周期性地时而工作 时而停歇 如此反复运行 而工作周期一般不超 过 10min 无论工作或停歇 均不足以使设备达到热平衡 如电焊机和吊车电动机等 1 1 3 工厂的负荷曲线 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形 它绘在直角坐标纸上 纵坐标表 示负荷 有功功率或无功功率 值 横坐标表示对应的时间 一般以小时为单位 负荷曲线按负荷对象分 有工厂的 车间的或某类设备的负荷曲线 按负荷的功率性质 分 有有功和无功负荷曲线 按所表示的负荷变动的时间分 有年的 月的 日的或工作班 的负荷曲线 1 1 4 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量 1 年最大负荷和年最大负荷利用小时 1 年最大负荷 年最大负荷 Pmax 就是全年中负荷最大的工作班内 这一工作班的最大负荷不是偶然出 现的 而是全年至少出现过 2 3 次 消耗电能最大的半小时的平均功率 因此年最大符合 也称为半小时最大负荷 P30 2 年最大负荷利用小时 年最大负荷利用小时又称为年最大负荷使用时间 Tmax 它是一个假想时间 在此时间内 电力负荷按年最大负荷 Pmax 或 P30 持续运行所消耗的电能 恰好等于该电力负荷全年实际 消耗的电能 年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数 它与工厂的生产班制有明显 的关系 例如一班制工厂 Tmax 1800 3000h 两班制工厂 Tmax 3500 4800h 三班制 工厂 Tmax 5000 7000h 2 平均负荷和负荷系数 1 平均负荷 平均负荷 Pav 就是电力负荷在一定时间 t 内平均消耗的功率 也就是电力负荷在该时间 t 内消耗的电能 Wt除以时间 t 的值 2 负荷系数 负荷系数又称为负荷率 它是用电负荷的平均负荷 Pav与其最大负荷 Pmax的比值 即 1 max PPK avL 对负荷曲线来说 负荷系数亦称负荷曲线填充系数 它表征负荷曲线不平坦的程度 即 表征负荷起伏变动的程度 从充分发挥供电设备的能力 提高供电效率来说 希望此系数越 高越趋近于 1 越好 从发挥整个电力系统的效能来说 应尽量使工厂的不平坦的负荷曲线 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 5 削峰填谷 提高负荷系数 对用电设备来说 就是设备的输出功率 P 与设备额定容量 PN的比值 即 2 NL PPK 1 2 三相用电设备组计算负荷的确定 1 2 1 概述 供电系统要能够在正常条件下可靠地运行 则其中各个元件 包括电力变压器 开关设 备及导线 电缆等 都必须选择得当 除了应满足工作电压和频率的要求外 最重要的就是 要满足负荷电流的要求 因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算 通过负荷的统计计算求出的 用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值 称为计 算负荷 根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆 如以计算负荷连续运行 其发热温度不 会超过允许值 由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约为 3 4 为发热时间常数 截面在 16mm2及以上的导体 其 10min 因此载流导体大约经 30min 即半小时 后可达到稳定温 升值 由此可见 计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷 P30 亦年最大负荷 Pmax 是基本相当的 所以计算负荷也可认为就是半小时最大负荷 本来有功计算负荷可表 示为 Pc 无功计算负荷可表示为 QC 计算电流可表示为 Ic 但考虑到其 计算 c 易与 电 容 C 混淆 因此本文借用半小时最大负荷 P30来表示其有功计算负荷 而无功计算负荷 视在计算负荷和计算电流则分别表示为 Q30 S30和 I30 计算负荷是供电设计计算的基本依据 计算负荷确定得是否正确合理 直接影响到电器 和导线电缆的选择是否经济合理 如计算负荷确定过大 将使电器和导线电缆选的过大 造 成投资和有色金属的浪费 如计算负荷确定过小 又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行 增加电能损耗 产生过热 导致绝缘过早老化甚至烧毁 同样要造成损失 由此可见 正确 确定计算负荷意义重大 但由于负荷情况复杂 影响计算负荷的因素很多 虽然各类负荷的 变化有一定的规律可循 但仍难准确确定计算负荷的大小 实际上 负荷也不是一成不变的 它与设备的性能 生产的组织 生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关 因此负荷 计算只能力求接近实际 1 2 2 按需要系数法确定计算负荷 1 基本公式 用电设备组的计算负荷 是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷 P30 用电 设备组的设备容量 Pe 是指用电设备组所有设备 不含备用设备 的额定容量 PN之和 即 Pe PN 而设备的额定容量 是设备在额定条件下的最大输出功率 但是用电设备组的设备 实际上不一定都同时运行 运行的设备也不太可能都满负荷运行 同时设备本身有功率损耗 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 6 配电线路也有功率损耗 因此用电设备组的有功计算负荷应为 3 e WLe L P KK P 30 式中 K 设备组的同时系数 即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比 KL为设备组的负荷系数 即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比 e为设 备组的平均效率 即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比 WL为配电线路的平 均效率 即配电线路在最大负荷时的末端功率 亦即设备组的取用功率 与首端功率 亦即 计算负荷 之比 令上式中的 K KL e WL Kd 这里的 Kd称为需要系数 4 e d P P K 30 即用电设备组的需要系数 是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值 由此可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为 5 edP KP 30 在求出有功计算负荷 P30后 可按下列各式分别求出其余的计算负荷 无功计算负荷为 tan 3030 PQ 6 式中 tan为对应于用电设备组 cos的正切值 视在计算负荷为 cos 30 30 P S 7 式中 cos为用电设备组的平均功率因数 计算电流为 8 30I 3 30NUS 式中 UN为用电设备组的额定电压 负荷计算中常用的单位 有功功率为 千瓦 kW 无功功率为 千乏 kvar 视在 计算负荷为 千伏安 kV A 电流为 安 A 电压为 千伏 kV 2 多组用电设备计算负荷的确定 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 7 确定拥有多组用电设备的干线上和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 情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数 又称为参差系数或综合系数 K p和 K q 对车间干线取 0 85 0 95 p K 0 90 0 97 q K 对低压母线 1 由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取 0 80 0 90 p K 0 85 0 95 q K 2 由车间干线计算负荷直接相加来计算时取 0 90 0 95 p K 0 93 0 97 q K 总的有功计算负荷为 ip PKP 3030 9 总的无功计算负荷为 iq QKQ 3030 10 以上两式中的 P30 i和 Q30 i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 2 30 2 3030 QPS 11 总的计算电流为 N USI3 3030 12 1 3 变压器功率损耗的计算 对于双绕组变压器 有功功率损耗和无功功率损耗分别为 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 8 TT R V QP PP 2 22 0 13 TNT X V QP S I Q 2 22 0 100 14 式中 P0 变压器器空载有功损耗 I0 变压器空载电流百分数 SN 变压器的额定容量 P 通过变压器的有功负荷 Q 通过变压器的无功负荷 V 变压器运行线电压 RT 变压器每相电阻 XT 变压器每相电抗 精确计算时 P Q V 为同一点的功率和电压 近似计算中 可用变压器额定电压代替 实际运行电压 在 V VN的条件下 将 RT及 XT的公式代入上式 就可得到用变压器实验数 据直接求其功率损耗的表达式了 即 2 0 N sT S S PPP 15 2 0 100 100 N Ns NT S SSV S I Q 16 式中 n 变压器台数 PS 变压器短路损耗 S 通过变压器的负荷视在计算功率 VS 变压器短路电压百分数 当有 n 台同型号同容量的变压器并联对功率为 S 的负荷供电时 其总功率损耗为 2 0 N s T S S n P PnP 17 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 9 2 0 100 100 N Ns NT S S n SV S I nQ 18 在负荷计算中 SL7 S7 S9 等型低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似 计算 30 015 0 SPT 19 30 06 0 SQT 20 1 4 工厂的计算负荷和年电能消耗量 1 4 1 工厂计算负荷的确定 工厂计算负荷是选择工厂电源进线一 二次设备 包括导线 电缆 的基本依据 也是 计算工厂的功率因数和工厂需电量的基本依据 1 按逐级计算法确定工厂计算负荷 如图 1 所示 工厂的计算负荷 这里举有功负荷为例 P30 1 应该是高压母线上所有高 压配电线计算负荷之和 在乘上一个同时系数 高压配电线的计算负荷 P30 2 应该是该线所 供车间变电所低压侧的计算负荷 P30 3 加上变压器的功率损耗PT和高压配电 线的功率损耗PWL1 如此逐级计算 但对一般工厂供电系统来说 由于线路 一般不是很长 因此在计算负荷时往往 省略不计 工厂及变电所低压侧总的计算负荷 P30 Q30 S30和 I30的计算公式 分别如 前面式 9 12 所示 其 0 8 0 95 p K 0 85 0 97 q K 2 按需要系数法确定工厂计算负 荷 将全厂用电设备的总容量 Pe 不含 备用设备容量 乘上一个需要系数 Kd 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 10 即得到全厂的有功计算负荷 即 21 edP KP 30 全厂的无功计算负荷 视在计算负荷和计算电流按式 6 8 计算 3 按年产量估算工厂计算负荷 将工厂年产量 A 乘上单位产品耗电量 a 就得到工厂全年的需电量 22 AaWa 各类工厂的单位产品耗电量 a 可由有关设计单位根据实测统计资料确定 亦可查有关设 计手册 在求出年需电量 Wa后 除以工厂的年最大负荷利用小时 Tmax 就可求出工厂的有功计 算负荷 23 max30 TWP a 其他计算负荷 Q30 S30 I30的计算 与上述需要系数法相同 4 工厂的功率因数 无功补偿及补偿后的工厂计算负荷 1 工厂的功率因数 瞬时功率因数 瞬时功率因数可由功率因数表 相位表 直接测量 亦可以由功率 表 电流表和电压表的读数按下式求出 间接测量 24 IUP3cos 式中 P 为功率表测出的三相功率读数 kW I 为电流表测出的线电流读数 A U 为电 压表测出的线电压读数 kV 瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况 以便采 取适当的补偿措施 平均功率因数 平均功率因数亦称加权平均功率因数 按下式计算 25 222 1 1 cos p q qp p W W WW W 式中 Wp为某一时间内消耗的有功电能 由有功电度表读出 WQ为某一时间内消耗的无功 电能 由无功电度表读出 我国电业部门每月向工业用户收取电费 就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整 最大负荷时的功率因数 最大负荷时的功率因数指在年最大负荷 即计算负荷 时 的功率因数 按下式计算 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 11 26 3030 cosSP 我国电力工业部于 1996 年制定的 供电营业规则 规定 用户在当地供电企业规定的 电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定 100kV A 及以上高压供电的用户功率因数为 0 90 以上 其他电力用户和大 中型电力排灌站 泵购转售电企业 功率因数为 0 85 以上 并规定 凡功率因数为达到上述规定的 应增添无功补偿装置 这里所指的功率因数 即为最大负荷时的功率因数 2 无功功率补偿 工厂中由于有大量的感应电动机 电焊机 电弧炉及气体放电灯等感应负荷 从而使功 率因数降低 如在充分发挥设备潜力 改善设备运行性能 提高其自然功率因数的情况下 尚达不到规定的工厂功率因数要求时 则需考虑人工补偿 要使功率因数由提高到 必须装设的无功功率补偿装置容量为 cos cos tantan 303030 PQQQC 27 或 30 PqQ CC 28 式中 称为无功补偿率 或比补偿容量 这无功补偿率 是表 tantan C q 示要使 1kW 的有功功率由提高到所需要的无功补偿容量 kvar 值 cos cos 在确定了总的补偿容量后 即可根据所选并联电容器的单个容量 qC来确定电容器的个数 即 29 CC qQn 由上式计算所得的电容器个数 n 对于单相电容器来说 因取 3 的倍数 以便三相均衡分 配 3 无功补偿后的工厂计算负荷 工厂装设了无功补偿装置后 则在确定补偿装置装设地点以前的的总计算负荷时 应扣 除无功补偿的容量 即总的无功计算负荷 C QQQ 3030 30 补偿后总的视在计算负荷 31 2 30 2 3030 C QQPS 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 12 由上式可以看出 在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后 由于低压侧总的视在计算 负荷减小 从而可使变电所主变压器的容量选得小一些 着不仅降低了变电所的初投资 而 且可减少工厂的电费开支 因为我国电业部门对工业用户是实行的 两部电费制 一部分 叫基本电费 是按所装用的主变压器容量来计费的 规定每月按 kV A 容量要交多少钱 容 量越大 交的基本电费就多 容量减小了 交的基本电费就少了 另一部分电费叫电度电费 是按每月实际耗用的电能 kW h 数来计算电费 并且要根据月平均功率因数的高低乘上一个 调整系数 凡月平均功率因数高于规定值的 可按一定比例减收电费 而低于规定值时 则 要按一定比例加收电费 由此可见 提高功率因数不仅对整个电力系统大有好处 而且对工 厂本上也是有一定经济实惠的 1 4 2 工厂年电能消耗量的计算 工厂年电能消耗量的较精确的计算 可用工厂的有功和无功计算负荷 P30和 Q30 即年有 功电能消耗量 Wp a P30Tmax 32 年无功电能消耗量 Wq a Q30Tmax 33 式中 为年平均有功负荷系数 一般取 0 7 0 75 为年平均无功负荷系数 一般取 0 76 0 82 Ta为年实际工作小时数 1 5 钢铁厂的负荷计算 1 5 1 各车间的计算负荷 1 高炉车间 cos 0 8 tan 0 75 有功计算负荷 P30 KdPe 0 42000 800kW 无功计算负荷 Q30 P30tan 8000 75 600kvar 视在计算负荷 S30 800 0 8 1000 kV A cos30P 2 炼钢车间 cos 0 8 tan 0 75 有功计算负荷 P30 KdPe 0 61170 702kW 无功计算负荷 Q30 P30tan 7020 75 526 5kvar 视在计算负荷 S30 702 0 8 877 5 kV A cos30P 3 轧钢车间 1 高压侧用电设备 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 13 cos 0 82 tan 0 698 有功计算负荷 P30 KdPe 0 52000 1000kW 无功计算负荷 Q30 P30tan 10000 698 526 5kvar 视在计算负荷 S30 1000 0 82 1219 512 kV A cos30P 2 低压侧用电设备 cos 0 81 tan 0 724 有功计算负荷 P30 KdPe 0 5800 400kW 无功计算负荷 Q30 P30tan 4000 724 289 6kvar 视在计算负荷 S30 400 0 81 493 8kV A cos30P 4 线材车间 cos 0 83 tan 0 672 有功计算负荷 P30 KdPe 0 651200 780kW 无功计算负荷 Q30 P30tan 7800 672 524 2kvar 视在计算负荷 S30 780 0 83 939 8 kV A cos30P 5 机电修车间 引用刘华友的计算数据 P30 100 1kW Q30 76kvar S30 125 7 kV A 6 水泵站 cos 0 8 tan 0 75 有功计算负荷 P30 KdPe 0 65500 325kW 无功计算负荷 Q30 P30tan 3250 75 243 75kvar 视在计算负荷 S30 325 0 8 406 25 kV A cos30P 7 氧气站 cos 0 8 tan 0 75 有功计算负荷 P30 KdPe 0 65300 195kW 无功计算负荷 Q30 P30tan 1950 75 146 25kvar 视在计算负荷 S30 195 0 8 243 75 kV A cos30P 表 1 各车间低压侧的计算负荷 计算负荷序 号 用电单位名 称 设备容 量 kW Kd cos tan P30 kW Q30 kvar S30 kV A 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 14 1高炉车间20000 40 80 758006001000 2炼钢车间11700 60 80 75702526 5877 5 3轧钢车间8000 50 810 72400289 6493 8 4线材车间12000 650 830 67780524 2939 8 5机电修车间引用刘华友的数据100 176125 7 6水泵站5000 650 80 75325243 75406 25 7氧气站3000 650 80 75195146 25243 75 1 5 2 各车间电力变压器的功率损耗 1 高炉车间 PT 0 015S30 0 0151000 15kW QT 0 06S30 0 061000 60kvar 2 炼钢车间 PT 0 015S30 0 015877 5 13 2kW QT 0 06S30 0 06877 5 52 7kvar 3 轧钢车间和机电修车间 PT 0 015S30 0 015 493 8 125 7 9 3kW QT 0 06S30 0 06 493 8 125 7 37 2kvar 由于轧钢车间和机电修车间均采用一台电力变压器 并在低压侧敷设低压联络线互为 备用 所以两个车间的变压器功率损耗相同 4 线材车间 PT 0 015S30 0 015939 8 14 1kW QT 0 06S30 0 06939 8 56 4kvar 5 水泵站 PT 0 015S30 0 015406 3 6 1kW QT 0 06S30 0 06406 3 24 4kvar 6 氧气站 PT 0 015S30 0 015243 8 3 7kW QT 0 06S30 0 06243 8 14 6kvar 1 5 3 各车间高压侧的计算负荷 1 高炉车间 P30 1 P30 PT 800 15 815kW Q30 1 Q30 QT 600 60 660kvar 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 15 S30 1 1048 73kV A 2 1 30 2 1 30 QP 22 660815 100 9A 1 30I 3 1 30NUS 63 725 1048 2 炼钢车间 P30 1 P30 PT 702 13 2 715 2kW Q30 1 Q30 QT 526 5 52 7 579 2kvar S30 1 920 32kV A 2 1 30 2 1 30 QP 22 2 579 1 715 88 6A 1 30I 3 1 30NUS 63 317 920 3 轧钢车间 P30 1 0 95 400 1000 100 1 9 3 1433 9kW Q30 1 0 97 289 6 698 76 37 2 1067 8kvar S30 1 1787 81kV A 2 1 30 2 1 30 QP 22 8 1067 9 1433 172A 1 30I 3 1 30NUS 63 810 1787 4 线材车间 P30 1 P30 PT 780 14 1 794 1kW Q30 1 Q30 QT 524 2 56 4 580 6kvar S30 1 983 71kV A 2 1 30 2 1 30 QP 22 6 580 1 794 94 7A 1 30I 3 1 30NUS 63 713 983 5 机电修车间 P30 1 P30 PT 100 1 9 3 400 509 4kW Q30 1 Q30 QT 76 37 2 289 6 402 8kvar S30 1 649 41kV A 2 1 30 2 1 30 QP 22 8 402 4 509 62 5A 1 30I 3 1 30NUS 63 412 649 6 水泵站 P30 1 P30 PT 325 6 1 331 1kW Q30 1 Q30 QT 243 8 24 4 268 2kvar S30 1 426 034kV A 2 1 30 2 1 30 QP 22 2 268 1 331 41A 1 30I 3 1 30NUS 63 034 426 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 16 7 氧气站 P30 1 P30 PT 195 3 7 198 7kW Q30 1 Q30 QT 146 3 14 6 160 9kvar S30 1 255 68kV A 2 1 30 2 1 30 QP 22 9 160 7 198 24 6A 1 30I 3 1 30NUS 63 677 255 1 5 4 全厂总的计算负荷 P30 K p P30 1 0 95 815 715 2 1433 9 794 1 509 4 331 1 198 7 4557 5kW Q30 K q Q30 1 0 97 660 579 2 1067 8 580 6 402 8 268 2 160 9 3607 9kvar S30 5812 7kV A 2 30 2 30 QP 22 9 3607 5 4557 559 3A 30I 3 30NUS 63 7 5812 表 2 各车间高压侧及全厂的计算负荷 变压器功率损耗计算负荷序 号 用电单位名 称 PT kW QT kvar P30 kW Q30 kvar S30 kV A I30 A 1高炉车间15608156601048 73100 9 2炼钢车间13 252 7715 2579 2920 3188 6 续表 2 3轧钢车间9 337 21433 91067 81787 81172 4线材车间14 156 4794 1580 6983 7194 7 5机电修车间9 337 2509 4402 8649 4162 5 6水泵站6 124 4331 1268 2426 0341 7氧气站3 714 6198 7160 9255 6824 6 8全厂合计K p 0 95 K q 0 97 4557 53607 95812 7559 3 1 5 5 总降压变电所的功率补偿 1 补偿前的变压器容量和功率因素 根据工厂的一 二级负荷情况 选择 2 台主电力变压器 因此 主电力变压器的容量选 择为 SN T 0 7 S30 0 75812 7 4068 9kV A 因此未进行无功补偿时 主变压器容量应选为 5000kV A 型号为 SJL1 5000 35 这时变电所低压侧的功率因数为 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 17 cos 2 P30 S30 4557 5 5812 7 0 78 2 无功补偿容量 按设计要求 变电所高压侧的 cos 0 90 考虑到变压器的无功功率损耗QT远大于 有功功率损耗PT 因此在变压器低压侧补偿时 低压侧补偿后的功率因数应略高于 0 90 这里取 cos 0 92 要使低压侧功率因数由 0 78 提高到 0 92 低压侧需要装设的并联电容器的容量为 QC P30 tanarccos0 78 tanarccos0 92 4557 5 0 802 0 426 1713 62kvar 在确定了总的补偿容量后 就可根据选定的并联电容器的单个容量 qc来确定电容器的个数 c c q Q n 由上式计算所得的电容器个数 n 对于单相电容器来说 应取 3 的倍数 以便三相均衡 分配 在确定了并联电容器的容量后 根据产品目录 就可以选择并联电容器的单台容量 这 里选 50kvar 并确定并联电容器的数量 个 取 n 36 cN c q Q n 34 50 62 1713 式中 单个电容器的额定容量 kvar qcN 则实际补偿容量为 36 50 kvar 1800 kvarQc 选择两台电容器柜 单台的容量为 900kvar 型号为 TBB36 900 50 3 补偿后的变压器容量和功率因数 变电所低压侧的视在计算负荷为 S30 2 kV A 2 30 2 30 C QQP 99 4902 1800 9 3607 5 4557 22 A 79 4716399 49023 2 30 2 30 N USI 因此无功补偿后主变压器容量 SN T 0 7 S30 0 74902 99 3432 1kV A 变压器容量应选为 4000kV A 型号为 SJL1 4000 35 变压器的功率损耗为 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 18 n T P 0 P 2 N S S S n P 2 4000 99 4902 2 39 9 52 11 8 29 30 41 1kW n T Q N S I 100 0 2 100 N NS S S n SV 2 4000 99 4902 2100 40007 4000 100 1 1 2 88 210 26 298 26kvar 变电所高压侧的计算负荷为 kW 6 4598 1 415 4557 30 1 30 T PPP kvar16 210626 298 1800 9 3607 30 1 30 TC QQQQ kV A97 505716 2106 6 4598 222 1 30 2 1 30 1 30 QPS A 43 8335397 50573 1 3030 N USI 无功补偿后 工厂的功率因数为 909 0 97 5057 6 4598cos 1 30 1 30 SP 这一功率因数满足规定要求 1 5 6 工厂的年电能消耗量 Tmax 6500h 取 7 0 8 0 则工厂年有功电能消耗量 Wp a P30Tmax 0 74598 66500 2 092107kW h 工厂年无功电能消耗量 Wq a Q30Tmax 0 82106 166500 1 095107kvar h 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 19 2 工厂变配电所 2 1 变配电所的任务 变电所 担负着从电力系统受电 经过变压 然后配电的任务 配电所 担负着从电力系统受电 然后直接配电的任务 变配电所是工厂供电系统的枢纽 在工厂中占有特殊重要的地位 2 2 车间变电所的型式及位置选择 工厂变电所分总降压变电所和车间变电所 车间变电所按其主变压器的安装位置来分 有下列类型 1 车间附设变电所 变压器室的一面墙或几面墙与车间的墙共用 变压器室的大 门朝车间外开 如果按变压器室位于车间的墙内还是墙外 还可以进一步分为内附式和外附 式 2 车间内变电所 变压器室位于车间内的单独房间内 变压器室的大门朝车间内开 3 露天变电所 变压器安装在室外抬高的地面上 如果变压器的上方设有顶板或挑 檐的 则称为半露天变电所 4 独立变电所 整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独建筑物内 5 杆上变电台 变压器安装在室外的电杆上 又称柱上变电所 6 地下变电所 整个变电所设置在地下 7 楼上变电所 整个变电所设置在楼上 8 移动式变电所 整个变电所装设在可移动的车上 9 成套变电所 由电器制造厂按一定接线方案成套制造 现场装配的变电所 上述的车间附设变电所 车间内变电所 独立变电所 地下变电所和楼上变电所 均属 室内型 户内式 变电所 露天 半露天变电所和杆上变电台 则属室外型 户外式 变电 所 移动式变电所和成套变电所 则有室内和室外两种类型 在负荷较大的多跨厂房 负荷中心在厂房中部且环境许可时 可采用车间内变电所 这 种车间内变电所 位于车间的负荷中心 可以缩短低压配电的距离 降低电能损耗和电压损 耗 减少有色金属的消耗量 因此这种变电所的技术经济指标比较好 但是变电所建在车间 内部 要占一定的生产面积 因此对一些生产面积比较紧凑和生产流程要经常调整 设备也 要相应变动的生产车间不太合适 而且其变压器门朝车间内开 对生产的安全有一定的威胁 这种变电所在大型冶金企业中较多 生产面积比较紧凑和生产流程要经常调整 设备也要相应变动的生产车间 宜采用附设 变电所的型式 至于是采用内附式还是外附式 要依具体情况而定 内附式要占一定的生产 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 20 面积 但离负荷中心比外附式稍近一些 而从建筑艺术来看 内附式一般也比外附式好 外 附式不占或少占生产面积 而且变压器室处于车间的墙外 比内附式更安全一些 因此 内 附式和外附式各有所长 这两种型式的车间变电所 在机械类工厂中比较普遍 露天或半露天变电所的型式 比较简单经济 通风散热好 因此只要周围环境调教正常 无腐蚀性气体和粉尘 可以采用 这种型式的变电所在小厂中较为常见 但这种型式的变电 所安全可靠性差 早靠近易燃易爆的厂房附近及大气中含有腐蚀性物质的场所 不能采用 独立变电所 建筑费用较高 因此除非各车间的负荷相当小而分散 或需远离易燃 易 爆和有腐蚀性物质的场所可以采用外 一般不宜采用 杆上变电台最为简单经济 一般用于容量在 315kV A 及以下的变压器 而且多用于生 活区供电 地下变电所的通风散热条件差 湿度也较大 建筑费用也较高 但相当安全 且不碍观 瞻 这种型式变电所在国外比较多见 而在国内较少 有些地下工程和矿井采用 楼上变电所 适于 30 层以上的高层建筑 这种变电所要求结构尽可能轻型 安全 其 主变压器通常采用无油的干式变压器 不少采用成套变电所 移动式变电所主要用于坑道作业及临时施工现场供电 工厂的高压配电所 尽可能与邻近的车间变电所和建 以节约建筑费用 工厂的总降压变电所和高压配电所多采用独立的室内式 按照上述原则 车间变电所的类型均采用车间附设变电所 如表 3 表 3 车间变电所的类型 序号用电单位名称变电所类型 1 高炉车间车间附设变电所 2 炼钢车间车间附设变电所 续表 3 3 轧钢车间车间附设变电所 4 线材车间车间附设变电所 5 机电修车间车间附设变电所 6 水泵站车间附设变电所 7 氧气站车间附设变电所 2 3 总降压变电所所址的选择 变电所所址选择的一般原则 1 尽量靠近负荷中心 以降低配电系统的电能损耗 电压损耗和有色金属消耗量 2 尽量靠近电源侧 3 进出线方便 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 21 4 尽量避开污源或设在污源的上风侧 5 尽量避开振动 潮湿 高温及有易燃易爆危险场所 6 设备运行方便 7 有扩建和发展的余地 8 高压配电所宜与邻近的车间变电所合建 说明 尽量靠近负荷中心是选择变配电所所址的一条很重要的原则 但不是唯一的原则 最终确定所址应从实际出发 全面考虑 除尽量靠近负荷中心外 还应兼顾其它原则 对于 工厂的总变 配电所所址选择 应将靠近电源侧也作为一条重要的原则 根据以上原则 总降压变电所的位置如附录 A 所示 3 变电所主变压器的台数 容量及型号的选择 3 1 变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则 1 应满足用电负荷对供电可靠性的要求 对供有大量一 二级负荷的变电所 宜采 用两台变压器 以便当一台变压器发生故障或检修时 另一台变压器能对一 二级负荷继续 供电 对只有二级而无一级负荷的变电所 也可以只用一台变压器 但必须在低压侧敷设与 其它变电所相联的联络线作为备用电源 2 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所 也可考虑采 用两台变压器 3 除上述情况外 一般车间变电所宜采用一台变压器 但是负荷集中而容量相当大 的变电所 随为三级负荷 也可以采用两台或以上变压器 4 在确定变电所主变压器台数时 应适当考虑负荷的发展 留有一定的余地 根据上述原则及工厂的实际情况 厂总变电所主变压器的台数选择 2 台 3 2 电力变压器的并列运行条件 两台或多台变压器并列运行时 必须满足三个基本条件 1 所有并列变压器的额定一次电压及二次电压必须对应相等 这也就是所有并列变 压器的电压比必须相同 允许差值不得超过 5 如果并列变压器的电压比不同 则并列变 压器二次绕组的回路内将出现环流 即二次电压较高的绕组向二次电压较低的绕组供给电流 引起电能损耗 导致绕组过热或烧毁 2 所有并列变压器的阻抗电压 即短路电压 必须相等 由于并列运行变压器的负 荷是按其阻抗电压值成反比分配的 所以其阻抗电压必须相等 允许差值不得超过 10 如果阻抗电压值过大 可能导致阻抗电压值较小的变压器发生过负荷现象 3 所有并列变压器的联结组别必须相同 这也就是所有并列变压器的一次电压和而 乌海职业技术学院毕业设计乌海职业技术学院毕业设计 论文论文 某小型钢铁厂企业供电设计 22 次电压的相序和相位都应分别对应地相同 否则不能并列运行 此外 并列运行的变压器容量应尽量相同或相近 其最大容量与最小容量之比 一般不 能超过 3 1 如果容量相差悬殊 不仅运行和不方便 而且在变压器特性稍有差异时 变压 器间的环流往往相当显著 特别是很容易造成容量小的变压器过负荷 3 3 变电所主变压器容量的选择 1 只装一台主变压器的变电所 主变压器容量 ST 设计中 一般可概略地当作其额定容量 SN T 应满足全部用电设备总 计算负荷 S30需要 即 ST S30 34 2 装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量 ST 一般可概略地当作 SN T 应同时满足以下两个条件 1 任一台变压器单独运行时 宜满足总计算负荷 S30的大约 60 70 的需要 即 ST 0 6 0 7 S30 35 2 当 1 台主变退出运行时 其余变压器应能保证全部一级负荷及大部分二级负荷用电 此时允许变压器过负荷 40 运行 3 车间变电所主变压器的单台容量上限 车间变电所主变压器的单台容量 一般不宜大于 1000kV A 或 1250 kV A 这一方面 是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制 另一方面也是考虑到可以使变压 器更接近于车间负荷中心 以减少低压配电线路的电能损耗 电压损耗和有色金属消耗量 现在我国已能生产一些断流能力更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器如 DW15 ME 等 型低压断路器及其它电器 因此如车间负荷容量较大 负荷集中且运行合理时 也可以选用 单台容量为 1250 2000 kV A 的配电变压器 这样能减少主变压器台数及高压开关电器和电 缆等 对装设在二层以上的电力变压器 应考虑垂直与水平运输对通道及楼板荷载的影响 如 采用干式变压器时 其容量不宜大于 630 kV A 对居住小区变电所内