补偿前无功功率
(KVar>
补偿前功率因数
无功补偿容量
vKVar)
补偿后无功功率
vKVar)
补偿后功率因数
<2)无功补偿
各变电所无功补偿如下表所示:
<以车间1为例说明计算过程)
NO.1
1042.44
1399.19
0.60
885.72
513.47
0.902
NO.2
1012.8
1308.06
0.60
861.05
447.01
0.904
NO.3
407.52
542
0.58
338.24
203.76
0.901
NO.4
291.24
409.93
0.59
254.56
155.37
0.903
NO.5
262.2
287.38
0.68
204.02
80.36
0.902
根据设计要求,功率因数—I一般在0.9以上,故取_1=0.9
功率因数:
_1=0.60<0.9<需要补偿)
需补偿容量计算:
_=_(tan-tan>=1042.44x[tan(arccos0.60>-tan(arccos0.9>]
I-'II=I-=1042.44-885.72=513.47Kvar
门b=1155.7KVA
功率因数:
cos=_/—.=0.902<满足要求)
2、全厂总负荷计算及无功补偿
<1)负荷计算有功功率:
1=1=
<1008+9+9.6+9+8.64+7.2+997.2+15.6+90.72+316.8+99.36+9.6+2.88+10.8+14.4+5.4)x0.9=2344.68KW
无功功率:
='=
<1340.64+15.57+0+15.57+14.95+12.46+1296.36+11.7+120.66+421.34+171.89+0+0+12.64+0+6.32)x0.95=3440.10Kvar
视在功率:
丄=1=4163.15KVA
<2)无功补偿
h|INIINI
1)功率因数cos=/=2344.68/4163.15=0.56<0.9
根据设计要求,本厂功率因数COS要求在0.9以上
<工厂总配电所按国家电力部门的要求,按规定,配电所高压侧的COS>
0.9,本设计中要求工厂的功率因数COS在0.9以上,所以这里取
COS=0.92)
3)故需要补偿的容量:
=(tan-tan->=2344.68x[tan(arccos0.56>-tan(arccos0.92>]
=2470.01Kvar
4)补偿后:
1313
=—=2344.68KW
=-=3440.10-2470.01=970.09Kvar
a[-i
==2537.44KVA
功率因数:
cos=/1=0.924>0.92<满足要求)
高压补偿柜型号:
TTB26-1200,单个柜子补偿容量大小为:
1200Kvar故需要选择2个TTB26-1200柜,电容器柜具体画法见主接线图。
四、配电所位置和变压器选择
1、配电所位置
配电所所址的选择,应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定:
(1)尽可能接近负荷中心,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)考虑电源的进线方向,偏向电源侧。
(3)进出线方便,特别是要便于架空线进出线。
(4)不应妨碍企业的发展,考虑扩建的可能性。
(5)设备运输方便。
(6)尽量避开有腐蚀气体和污秽的地段。
(7)不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴临。
(8)不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。
(9)不应设在地势低洼和可能积水的场所。
根据总变配电所位置选择的原则:
变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中
心,但同时还要满足大负荷变配电的方便,此外,总变配电所应尽量不在生活
区范围内,综上所述,可以大致确认本设计中,主变电所设置位置应在薄膜车
间和单丝车间中间附近,以此才能满足要求,参照工厂平面布置图,可以选择
总变配电所应挨着薄膜车间(即N0.1变电所>
2、主变压器选择
选择的原则为:
(1>只装一台变压器的变电所
变压器的容量ST应满足用电设备全部的计算负荷的需要,即>
,但一般
应留有15%的容量,以备将来增容需要,本设计中的NO.3、NO.4、
NO.5变电所采用此原则。
(2>装有两台变压器的变电所
每台变压器的容量应满足以下两个条件:
1任一台变压器工作时,宜满足总计算负荷的大约70%的需要,即为
2任一台变压器工作时,应满足全部一、二级负荷的需要,即>
(i+n>
(3>车间变电所变压器的容量上限
单台变压器不宜大于1000KVA,并行运行的变压器容量比不应超过3:
l。
同时,并联运行的两台变压器必须符合以下条件:
1并联变压器的变化相等,其允许差值不应超过土0.5%,否则会产生环
流引起电能损耗,甚至绕组过热或烧坏。
2各台变压器短路电压百分比不应超过10%,否则,阻抗电压小的变压器
可能过载。
3各台变压器的连接组别应相同,若不同,否则侧绕组会产生很大的电流,甚至烧毁变压器。
变压器按容量系列分,有R8容量系列和R10容量系列。
我国老的变压器容量等级采用R8系列,容量等级如100、135、180、240、320、420、560、750、1000KV.A等。
R10系列的容量等级较密,便于合理选用,我国新的变压器容量等级采用这种R10系列,等级如100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000KV.A等。
在此次设计中,采用我国目前比较常用的S9系列变压器。
根据工厂的三级负荷的性质装设一台变压器型号为S9型,而容量根据式
1,为主变压器容量,为总的计算负荷。
选=2000KVA〜
0.7=1876.62KVA,即选两台S9-2000/110型低损耗配电变压器
五、配电所主接线设计
变电所主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线,对其主要有以下几个基本要求:
<1)安全主接线的设计应符合国家有关技术规范要求,能充分保证人身和设备安全;
<2)可靠应满足用电单位可靠性的要求;
<3)灵活能适应各种不同的运行方式,操作检修方便;
<4)经济设计简单,投资少,运行管理费用低,考虑节约电能和有色金属消耗量。
由本设计原始资料知:
电力系统某110/10KV变电站用一条10KV的架空线路向本厂供电,一次进线长1km,年最大负荷利用小时数为5000h,且工厂属于三级负荷,所以只进行总配电在进行车间10/0.4KV变电,母线联络线采用单母线不分段接线方式。
主接线方案图见附图
六、短路电流计算
对一般工厂来说,电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量系统。
无限大容量系统的基本特点是其母线电压总维持不变,这里只计算无限大容量系统中
图4-1短路计算电路<两台S9-2000的化简为一台S9-1000)
的短路计算,短路电流通过电气设备时,设备温度急剧上升,过热会使绝缘加速老化或损坏,同时产生很大的点动力,使设备的载流部分变形或损坏,因此选择设备时要考虑它们对短路电流的稳定性,所以我们以最严重的短路一一三相短路为例,计算短路电流。
1■求K—1点的三相短路电流和短路容量<U=10.5KV)(1>计算短路电路中各元件的电抗和总电抗
1)
电力系统的电抗:
X
—=J=0.55
架空线路的电抗:
X=XL=0.4(
经K—1点短路的等效电路如图所示,图上标出各元件的序号<分子)和电
2)
3)
抗
值<分母)
-1>x1km=0.4-
,然后计算电路总电抗:
=X+X=0.55+0.4=0.95
1
0.55Q
k-1
图4-2K-1点短路等效电路
(2>计算三相短路电流和短路容量
1)三相短路电流周期分量有效值
凹凶叵]
I===6.38KA
2)三相短路次暂态电流和稳态电流
T1因回
I=I=I=6.38KA
3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值
i=2.551=2.556.38=16.269KA
I=1.511=1.556.38=9.634KA
4)三相短路容量
回■
S===116MVA
2■求K—2点的三相短路电流和短路容量<U=10.5KV)
(1>计算短路电路中各元件的电抗和总电抗
1)电力系统的电抗:
=0.55
2)架空线路的电抗:
X=XL=0.4(丘.>x1km=0.4
3)电力变压器的电抗
电力电压器型号:
S9-1000\10(6>查附表得知:
U%=5
则:
=5.5
计算电路总阻抗:
—=X+X+X-=6.45
<2)计算三相短路电流和短路容量
1)三相短路电流周期分量有效值
3
=939.8A
2)三相短路次暂态电流和稳态电流
|=I=|出=938.9A
3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值
i=1.84I=1.73KA
I=1.09I=1.05KA
4)三相短路容量
回列
S==17.09MVA
3■求低压侧的三相短路电流和短路容量
(1>计算短路电路中各元件的电抗和总电抗
1)电力系统的电抗:
X=J==810
2)架空线路的电抗
X=XL(目>=0.4/km1km(IX>=1.4510
3)电力变压器的电抗
此工厂车间设计要求中,总共是有五个变电所,使用到了四种不同型号规格的电力变压器,故而计算此处的电力变压器的电抗时,需要分开单独计算。
仍然以配电所1为例计算说明:
电力电压器型号:
S9-1250\10(6>查附表得知:
U%=5
贝U:
XJ|=6旦
计算电路总阻抗:
冋=X」4X+X占810三-J+1.4510三-)+6—=8.2510'<2)计算二相短路电流和短路容量此处以NO.1变电所计算为例:
1)三相短路电流周期分量有效值
=28.00KA
2)三相短路次暂态电流和稳态电流
I=1勺=1工=28.00KA3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值
让吐=1.841=51.52KA
IE怛=1.091=30.52KA
4)三相短路容量
SM」=19.40MVA
七、一次元件的电气设备选择
1、一次设备选择的一般原则
供配电系统中的一次设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的,一次设备的选择,除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外,还应满足在短路故障时不至损坏的条件,开关电器还必须具有足够的断流能力,并能适应所处的位置、环境温度、海拔高度。
以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。
一次设备的选择应遵循以下3个原则:
(1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备;
(2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定;
(3)开关电器断流能力校验。
2、变电所高压一次设备的选择
<1)按工作电压选则
设备的额定电压F—般不应小于所在系统的额定电压口,即
―」,高压设备的额定电压刮应不小于其所在系统的最高电压,即
一'一。
」=10kV,_l=11.5kV,高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定
电压到=12kV,穿墙套管额定电压列I=11.5kV,熔断器额定电压旦=12kV0<2)按工作电流选择
设备的额定电流I不应小于所在电路的计算电流」,即.三」
<3)按断流能力选择
设备的额定开断电流或断流容量,对分断短路电流的设备来说,不应
小于它可能分断的最大短路有效值列或短路容量,即
_1或一II
对于分断负荷设备电流的设备来说,则为糾.”,叵为最大负荷电
流。
<4)隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验
a>动稳定校验条件
■-1.-I或4'
、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值,F、出分别为开关
所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值
b>热稳定校验条件
因此,对于上面的分析,10KV侧一次设备选择如下表所示:
选择校验工程
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
装置地点条件
参数
回
E1
量程
10KV
146.5A
6.38KA
16.27KA
1
设备型号规格
参数
凶
凶
凹
d
凶
隔离开关
GN19-10/
400
10KV
400A
——
31.5KA
12.5
电流互感器
LQJ-10-200/5
10KV
200/5A
——
160X凶X
0.2=45.25
L"=31
高压断路器
ZN2-10/630
10KV
630A
11.6KA
30KA
|_1
高压熔断器
RN2-10/0.5
10KV
500A
200MVA
——
——
电压互感器
JDZ-10-10000/100
10/0.1KV
——
——
——
——
电压互感器
JDZJ-10-10000/100
0/0
——
——
——
——
避雷器FS4-
10
10KV
3、变电所低压一次设备的选择
同样根据上面的原则,做出380V低压侧一次设备的选择校验,变电所1为例说明如下表所示,所选数据均满足要求
NO.1
变电所装置地点条件
参数
a
Id
a'
量程
10KV
1468A
28.00KA
51.52KA
1724.8KA
参数
Id
a
回
设备型号规格
低压断路器
DW15-1500/3
380V
1500A
40KA
—
—
低压刀开关
HD13-1500/30
380V
1500A
电流互感器
LMZJ1-0.5-1500/5
500V
1500/5
A
八、继电保护装置的设计
变压器的继电保护装置以N0.1车间变电所选用的S9-1250/10型变压器为例
<1)装设瓦斯保护,当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时,瞬时动作于信号;当产生大量的瓦斯时,应动作于高压侧断路器。
<2)装设定时限过电流保护,采用DL-15型电磁式过电流继电器,两相两继电器式接线,去分流跳闸的操作方式。
1过电流保护动作电流的整定
可靠系数,接线系数,继电器返回系数E,电流互感器
的电流比=150/5=30,动作电流为:
护动作电流整定为6A。
2过电流保护动作时间的整定:
式中为变压器低压母线发生三相短路时高压侧继电保护动作时间;为变压
器低压侧保护在低压母线上发生三相短路时最长的一个动作时间,为前后两
级保护装置的时间级差,对定时限过电流保护,取0.5s,故过电流保护动作时
间整定为0.6s。
3过电流保护灵敏系数的检验
4
>1.5,满足灵敏度系数的要求
<3)装设电流速断保护,利用DL15的速断装置
①电流速断保护动作电流<速断电流)的整定
利用式
速断电流倍数整定为,<在2〜8之间)
②电流速断保护灵敏系数的检验
利用式|丙|
式中,
因此其保护灵敏度系数为:
因此,装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。
(4>装设过负荷保护
①过负荷保护动作电流的整定
利用式■■■<11(1.2〜1.25>|
比,即=150/5=30,