《热源厂变电部分设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热源厂变电部分设计（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1前言电能是最方便和最清洁的终端能源，是现代人类社会对能源最主要的利用方式。大规模的电能从生产到使用要经过发电、输电、配电和用电四个环节，电力系统就是由分布在辽阔地域的发电厂、变电站、输配电线路、用电设备等组成的大型互联系统，也是最大的人造能量传送系统。电力系统的出现，使电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，出现了近代史上的第二次技术革命。现代电力系统具有规模巨大、结果复杂、运行方式多变、非线性因素众多、扰动随即型强等基本特征。由于电力系统中缺乏大容量的快速储能设备，所以电能的生产和使用在任何时刻都必须保持基本平衡。变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和
2、分配的场所。它是能变换电压的电工装置，是联系发电厂和电能用户的中间环节，同时通过变压器还可以将各电压等级的电力网联系起来。变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成。其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分，它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布
3、置也都有具体要求。变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。变电所的控制方式一般分为直接控制和选控两大类。本设计是根据10KV及以下变电所设计规范、 供配电系统设计规范、 电力装置的继电保护和自动装置设计规范、 工业与民用10KV以下变电所设计规范及建设单位提供有关资料而设计。21 概述1.1 供热供电系统的发展情况我国是物产资源丰富的国家，煤炭储量居世界前列。全国各地大小煤矿数以千计，煤炭业已成为我国经济支柱的重要组成部分。煤矿供电系统是煤矿的重要组成部分，在煤炭业蓬勃发展的今天，人们不仅注意出煤的质量，更加关心的是矿井的安全问
4、题，这对煤矿的供电系统提出了更高的要求，但也相应的促进其发展。 煤矿供电系统都要考虑安全问题，努力提高安全系数。随着科学技术的发展，煤矿电器将会向着更稳定、更安全、技术经济更合理的方向发展。1.2 供热的自然情况阜新双益热源有限公司成立于 2007 年，坐落于辽宁阜新经济开发区海新街东、新开8 路北， ，占地面积 5 万平方米，资产总额 3300 万元，净资产 2300 万元。该公司属民营股份制企业，主要承担阜开发区范围之内的居民、企事业单位冬季供热及工业生产所需蒸汽供应。企业自 2007 年 5 月开始建设，2007 年 11 月 1 日正式生产供热，现已完成 120 万平方米供热面积的 8
5、0%的管网覆盖及供热所需设备，已实现供热面积 18.6 万平方米。预计随着阜新经济开发区发展，五年内将实现供热面积 120 万平方米。2009 年，该企业将实施蒸汽配套工程，五年内预计实现供热面积 120 万平方米，工业蒸汽 30T/n，年产值达 7400 万元。1.3 电源及电压 开发区热源厂变电所的上级电源为民主开闭所，供电距离为 2km，电源电压为60KV，2 条 LGJ-120 供电线路的电源取自开闭所的不同母线，变电所入口处基准容量为100MVA，基准电压为平均电压时，系统阻抗为：最大运行方式 X*max=0.20，最小运行方式为 X*min=0.35。60 KV 侧主接线为全桥式，
6、6 KV 侧主接线为单母线分段式。全矿采用的电压等级分别为 1140V、660V、380V、220V 和 127V。1.4 变电所位置的选择 开发区热源厂变电所的主要大型设备分布在工业广场，因而工业广场位于负荷中心，所以变电所选择在工业广场东北角，该点临近公路，交通运输方便，且电源进出线方便，地质条件较好，地势较高，适合于变电所建设。32 用电负荷计算及主变压器的选择2.1 用电负荷的计算求计算负荷的过程叫做负荷计算。负荷计算是根据已知的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它的大小是确定变电所的供电系统结线形式、选择变压器容量、导线截面及仪表量程的依据，同时也是综合继电保护整定的重
7、要数据。负荷统计的方法有很多，如：需用系数法、利用系数法、形状系数法和附加系数法。本设计采用需用系数法。需要系数即是实际负荷与额定总容量的比值。由于计算方法相同，所以本设计以给水泵电动机的计算负荷为例进行计算，其它负荷计算过程省略。2.1.1 给水泵电动机的负荷计算已知：给水泵异步电动机，电机容量是 Pe=560kw，查供配电设计手册用电设备的需用系数及功率因数 表 2-4-1，取需要系数 Kd=0.5， ，得 tg=0.7， （2-1） 有功计算负荷 Pc = KdPe =0.5*560(KW) =280(KW)(2- 2) 无功计算负荷 Qc =Pctg=280*0.7=196kva(2-
8、3) 视在计算负荷 Sc =Pc2 + Qc2 = 2802 +1962 =342kva其中sc为设备最大连续负荷。2.1.2 其他用电设备计算1、 白炽灯和碘钨灯对称接入三相电路时的设备容量 Pe。等于全部灯泡上标出的额定功率(KW)即： Pc =Pe Pe-用电设备组之和例： 厂区照明PC =10KW2、 荧光灯因有镇流器损失，对称接入三相电路的荧灯，其设备容量 Pe为全部灯管额定功率的 1.2 倍（KW）即： Pc =1.2Pe Pe-用电设备组之和例： PC =1.2*62.5 = 75KW3、采用镇流器的高压银荧光灯和金属卤化物灯等也要计及整流器损失，对称接入三相电路时，其设备容量
9、Pe为全部灯泡额定功率的 1.1 倍（KW）即： Pc =1.1Pe 4例： 车间照明Pc =1.1*1.36 =15KW 2.1.3 开发区热源厂变电所负荷统计全供热变电所负荷统计是在现场采集的基础上经指导老师同意后调整，利用给水泵电机负荷的计算方法分别计算得出的，统计结果详见表 2-1。由于存在一台设备的额定容量往往大于其实际负荷；一组设备中各个负荷的 cos 值不同，一般不同时工作；最大负荷一般不同时出现等情况，要精确的计算变电所的负荷是困难的。所以，计算总负荷时，将各用电设备组计算负荷之和乘以组间最大负荷同时系数 Ktmax。即：（2-4）123max()ZntPPPPPKL L其中
10、Ktmax表示最大负荷同时系数。由于总负荷大于 1000kw，查供配电设计手册用电设备的需用系数及功率因数 表 2-4-1，取需要系数得：Ktmax=0.7。开发区热源厂总有功负荷：Pc = KtmaxPc=0.7*1116= 780(KW)表 2-1 负荷统计表设备容量最大连续负荷序号用户名称安装（kw）工作（kw）需用系数功率因数有功（kw）无功（kva）视在（kva）一主要用电设备1给水泵电动机5605600.5-0.942801963422一号锅炉电动机4084080.5-0.852041422483二号锅炉电动机4084080.5-0.692041422484一号炉风机1961960
11、.5-0.79868.61195二号炉风机1961960.5-0.79868.81196办公用电62.562.51.2-0.557536837车间照明13.613.61.10.61522.5278厂区照明1010111010109所用电881188810其他用电备用124124111241241245总记11168181328开发区热源厂总无功负荷：QC=QCKtamx=818*0.7=570kva（2-6）开发区热源厂总视在功率： Sc=PC+Qc=7802+5702=966kva（2-7）开发区热源厂自然功率因数：COS=PC/SC=780/966=0.8（2-8）2.2 主变压器的选择2
12、.2.1 无功功率的补偿企业生产用电设备多为感性负荷，除由电源取用有功功率之外，还有大量无功功率由电源到负荷往返交换，导致功率因数降低，从而造成下述不利影响。1、引起线路电流增大，使供配电设备的容量不能充分利用，降低了供电能力。2、电流增大，使设备和线路的功率损耗和电能损耗急剧增加（参考表 2-2-1-1） 。3、线路电压损失增大，影响负荷端的电压质量。4、对发电机而言，无功电流增大，使电机的去磁效应增加，端电压降低，使发电机达不到预定出力。综上所述，无功功率对电源及企业内部供配电系统都有不良影响。从节约电能、改善配电设备利用情况和提高电能质量等方面考虑，都必须设法减少负荷无功功率带来的不利影
13、响，为此需要安装无功功率补偿设备。无功补偿后的效果常用补偿前后的功率因数来体现，所以，功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标。因此， 全国供用电规则明确规定：“用电利率（功率因数）低于 0.70 时，电业局不予供电。新建及扩建的电力用户其用电力率一律不应低于 0.90.” （目前要求：0.90-0.95） 。企业的自然功率因数值，通常小于电力部的规定，为此，应设法提高到 0.9 以上。我国有关电力设计规定的“功率因数不能低于 0.90” ，就是指的最大负荷时的功率因数，因此，供电设计时考虑无功功率补偿时，就应按最大负荷时的功率因数来计算。6不同 COS时的损耗百分比 表 2-2-1-1CO
14、S1.00.90.80.70.60.50.40.3变压器铜柱与线路损耗1001231562042784006251110开发区热源厂自然功率因数按要求应达到 0.9 以上1，由式（2-8）可知开发区热源厂自然功率因数为 0.811，所以要提高功率因数。由于仅提高自然功率因数不能达到要求，所以要对无功功率进行人工补偿。提高功率因数的装置有同步补偿机和静电电容器。同步补偿机是无功功率发电机，它的最大优点是可以均匀的调节电网的电压水平，但与静电电容器相比，其单位 kvar 的造价高，功率损失大；容量组成不灵活；安装条件较高；运行维护也复杂，适宜在大电网中枢调压或总降压变电所中应用。而静电电容器功率损
15、耗小，容量组成灵活，所以本设计采用的方法是在 0.4KV 母线侧并联装设两组静电电容器进行集中补偿。考虑到变压器的无功损耗，拟将功率因数提高到 0.95，则对电容器进行如下计算：已知热源厂的1cos0.8111tg0.7212cos0.952tg0.363Ic (Qc)IR (P)I1 (S1)I2 (S2)1Il2 (Ql2)Il1 (Ql1)2图 2-1 电容器补偿原理图Fig . 2-1 The capacitor compensates the schematic diagram由图 2-1 的电容器补偿原理图可得如下公式：（2-9）12()CZQP tgtg其中：QC为静电电容器补偿
16、的容量，kvar；7Pc为变电所的有功功率计算负荷，kw；带入数据得：QC=780*(0.721-0.363)=280kva因接于 0.4KV 母线上，故选 NWC1-0.415 型电容器，每个电容器的容量为 20kvar, 额定工作电压 0.4KV, 共需电容器个数：N=QC/PC(U/Ue)2=280/780(0.4/0.38)2=48故每相并联电容器个数为：n=N/3=48/3=16 个为保证电容器的补偿容量，同时也考虑当一相电容器故障时负荷的对称性本设计电容器的接线采用角型。所以本设计选用三角形接线方式。如图 2-1 所示。图 2-2 电容器接线图Fig . 2-2 Capacitor wiring diagram查电工手册 ，选 GGD2 型 静电电容器柜 2 台（其中一
