某钢铁厂车间供配电系统设计 1.docx

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某钢铁厂车间供配电系统设计1

前言

我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。

为了使我国电力工业赶上世界电力技术的发展水平，丛21世纪一开始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、经济运行、电力系统的自动化调度与管理、电力通信、网络技术、继电保护等领域开展研究，尤其注意完善电力市场，研究电力市场的技术支持系统，促进我们的电力工业不断前进。

炼钢厂供电就是指炼钢厂所需电能的供应和分配。

电能是现代工业生产的主要能源和动力，工业生产应用电能和实现电气化以后，能大大增加产量，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，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。

但炼钢厂的电能供应如果突然中断，则将对工业生产造成严重的后果，甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故；由此可见，搞好炼钢厂供电工作对于工业生产的正常进行和实现工业现代化，具有十分重大的意义。

炼钢厂生产所需电能，一般是由外部电力系统供给，经企业内各级变电所变电压后，分配到各用电设备。

炼钢厂变电所是企业电力供应的纽约，所处地位十分重要，所以正确计算选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。

进行企业电力负荷计算的目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号，规格以及供电网络所用导线型号等提供科学的依据。

摘要

根据炼钢厂取得的供电电源和该厂用电负荷的实际情况及负荷性质、负荷大小和负荷的分布情况，设计出变配电所的主接线设计方案，提出了采用低压联络线联络一台变压器的方案，解决了该车间负荷小但负荷可靠性要求高的问题。

再通过短路电流的计算、选择合适的导线电缆、按正常条件选择低压设备。

实现安全、可靠、优质、经济的供电系统为设计目的，完成对炼钢厂供配电系统的设计。

关键词：

负荷性质；主接线；短路计算；低压联络线

Abstract

Accordingtothesteelplantpowersupplyandtheactualsituationofthefactorypowerloadandloadcharacteristics,loadsizeandloaddistributionofdesignvariableofthesubstationmainwiringdesign,putforwardbylowcontactlinkschemeofatransformer,solvesthesmallworkshoploadbuttheproblemofhighreliabilityrequirementsoftheload.Thenthroughthecalculationofshortcircuitcurrent,selectappropriatewireandcable,selectlowvoltageequipmentaccordingtonormalconditions.Toachievethesafety,reliable,highqualityandeconomicalpowersupplysystemforthedesignpurpose,completethedesignofpowersupplyanddistributionsystemforsteelmills.

Keywords：

Natureofload;Themainwiring;Shortcircuitcalculation;Lowvoltagetie

第一章炼钢厂负荷及计算

1.1炼钢厂电力负荷的分级

1.1.1电力负荷的概念

在电力系统中，电气设备所需使用的电功率称为负荷或电力（W或KW）。

电力负荷又称电力负载。

它有两种含义：

一是指耗用电能的用电设备或用电单位，比如：

较重要负荷、非重要负荷、动力源负荷、照明负荷等。

另一种是指所用电设备或所用电单位所耗用的电功率或电流大小，比如：

轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

1.1.2电力负荷的分级

按用户电力负荷的重要性及要求对其供电连续性和可靠性程度的不同，一般将电力负荷分三等级：

一级负荷：

重要的电力负荷。

若中断一级负荷，将招致人的生命危险、设备损坏、重要的产品报废，使生产过程长期紊乱，给国民经济带来重大损失或超成社会秩序混乱。

一些炼钢企业、国防工业和科研机构、医院手术室、铁路交通的电力牵引或者铁路枢纽等。

需对此级负荷配置两个独立电源进行供电。

二级负荷：

较重要的电力负荷供电。

若此电力中断，将会导致工农业停产，各种交通瘫痪，生产率及人民的生活受到重大影响。

三级负荷：

非重要其他电力负荷，比如一些附属的企业、车间及非重要的生活场所等。

1.1.3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：

要求应有两个供电电源，当一个电源发生故障时，另一个电源可以及时供电。

对一级负荷特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源：

有正常电源的发电机组；蓄电池；干电池等。

（2）二级负荷对电源的要求：

需要进行两个回路供电，有两个供电变压器，这样可以保证发生故障不中断。

（3）三级负荷对供电电源的要求：

此级电源非重要性电源，并无特殊要求。

1.2用电设备组计算负荷的确定

1.2.1计算负荷的含义及其确定方法

计算负荷，计算负荷是供电设计的基本依据，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中的各元件的负荷值。

通常取半小时平均最大负荷P（亦即年最大负荷）作为计算负荷。

但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，它与设备的性能，生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因而负荷计算也只能力求实际。

为了选择变压器容量、电气主接线、电气设备以及供电网络接线和导线型号等，需要我们先对电力负荷进行确定。

负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线的选择是否经济合理。

若负荷确定得过大，将使电器和导线过大，造成投资增大和有色金属的浪费；若负荷确定得过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，加速电气设备的绝缘老化，降低设备的使用寿命，影响供电系统的安全性、可靠性。

因而必须正确进行电力负荷的计算。

负荷计算的方法

（1）需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。

用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。

（2）二项式系数法——应用局限性较小大，主要适用于设备台数较少且容量差别较悬殊的的场合。

（3）利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。

适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。

1.2.2全厂负荷计算的过程

本设计全厂计算负荷采用需要系数法确定。

主要计算公式有：

有功计算负荷（kW）：

无功计算负荷（kvar）：

视在计算负荷（kVA）：

计算电流（A）：

各部门总负荷的计算：

1.2.3设计原则与要求

（1）工厂供电设计必须遵守国家的相关法令，标准和规范，执行国家的有关方针、政策，以保证做到节约能源、节约有色金属等经济政策。

（2）工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照不同的负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定不同的设计方案。

（3）工厂供电设计要做到安全、可靠、经济、优质。

应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气设备。

工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。

（4）工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和长远发展的关系，做到远近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。

第二章选择和确定炼钢厂低压供电系统

2.1主接线方案的设计原则及一般要求

2.1.1主接线设计的原则

（1）主接线设计原则

主接线图即主电路图，是表示系统中电能输送和分配路线的电路图，亦是一次电路图。

而用来控制指示检测和保护一次设备运行的电路图，则称二次电路图，或二次接线图，通称二次回路。

二次回路是通过电流互感器饿电压互感器与主电路相联系的。

具体要求如下

1、安全符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全

2、可靠应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。

3、灵活应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应符合的发展。

4、经济在满足上述要求的前提下，应尽量是主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。

（2）一般设计原则

①当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。

②当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。

③当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。

④为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。

⑤接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。

⑥6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。

⑦采用6～10KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。

⑧由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。

⑨变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。

当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。

⑩当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。

2.2选择确定主接线

根据炼钢厂的情况，负荷量不大，但属于二级负荷，可靠性要求较高；故设计了两种方案比较，其设计比较如下：

1.主接线采用了一台变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的结构。

这种主接线采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。

2.这种方案是采用装有两台主变压器的小型变电所。

其供电可靠性较高。

当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。

如果两台主变压器低压侧主开关（采用电磁或电动机合闸操作的万能式低压断路器）都装设互为备用电源自动投入装置（APD），则任一主变压器低压主开关因电源断电（失压）而跳闸时，另一主变压器低压侧的主开关和低压母线分段开关将在APD作用下自动合闸，恢复整个变压所的正常供电。

这种主接线可供一、二级负荷。

（3）这两种方案的比较

1）从安全性看这两种主接线方式都满足国家的标准的技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。

2）从可靠性看这两种电力负荷满足炼钢厂的二级负荷要求。

对于第一种主接线的工作方式是当炼钢厂任意一个故障停电检修时，通过联络线由另一个供电系统提供电源。

在低压联络线上，轧钢低压联络线侧的配电瓶将它始终处于打开状态，当变压器要检修时，先打开侧配电瓶的开关，使其与轧钢车间通电，然后断开其本车间母线上的开关，这样保证了不影响生产断电；当处于故障时，母线和高压的断路器自动断开，联络线上的开关开启，也保证了供电的需要