《工厂供电本科论》word版.doc

第一章 概述工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦即工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他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，提高劳动质量，提高劳动生产率，降低劳动成本，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身事故，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，实现工业自动化，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具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。（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。第二章 总降压变电所相关节点的短路计算 1短路计算的意义和内容短路计算的目的：（1） 对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验（2） 进行变压器和线路保护的整定值和灵敏度计算短路计算的内容：计算总降压变电所相关节点的三相短路电流和两相短路电流短路计算的方法：对应系统最大运行方式和最小运行方式两种工况，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，求得I”z、ich、Ich值，并求得的两相短路电流 IZ（2）。 2短路计算点的选取选取总降压变电所的35kV和10kV母线作为计算点，如图3所示。图3 总降压变电所的短路计算点 在系统最大运行方式下，图3的单相等值电路如图4所示 图4 系统最大运行方式下总降压变电所的短路计算等值电路 对应系统最大运行方式和最小运行方式两种工况，分别计算工厂总降压变电所35kV、10kV母线三相短路和两相短路电流。 3相关的计算公式选取基准容量 Sj1000MVA；基准电压 Uj137kV， Uj210.5kV。（1） 输电线路相阻抗有名值 标幺值 （41）式中, x0线路每公里相电抗，km； l线路计算长度，km； Sj基准容量，MVA； Uav线路平均网压，kV。（2） 电抗器有名值 标幺值 （42）式中, XlR电抗器电抗百分数，； UNlR电抗器额定电压，kV； Sj基准容量，MVA； Uav电抗器所在线路的平均电压，kV。（3） 三相双绕组电力变压器有名值 标幺值 （43）式中, uk变压器短路电压百分数，； SNT变压器额定容量，MVA； Sj基准容量，MVA； UNT变压器原边或次边额定电压，kV。工厂变电所如果采用两台主变并列运行，则变压器总阻抗为单台变压器阻抗除2。（4） 三相三绕组电力变压器高中压绕组阻抗计算参照式（43）计算。（5） 电源等值阻抗有名值 标幺值 （44）式中, Sk变电站断路器处三相短路容量，MVA； Sj基准容量，MVA； Uj基准电压，kV。（6） 三相短路电流周期分量有效值标幺值 有名值 （45）（7） 三相短路冲击电流 （46）（8） 两相短路电流有效值的近似计算 （47）对本章计算的要求：l 有详细的计算过程；l 有完整的计算结果汇总表。具体计算如下:用标么值法计算:设基准容量S=1000MVA,基准电压U=37KV,U=10.5KV.则:电力系统的电抗标么值为:X1=1000/1918=0.52 电力变压器的电抗标么值为:X2=10.5*1000/100*31.5=3.3 电力线路的电抗标么值为:X3=0.35*5*1000/37*37=1.3 总降压变电所的主变压器电抗标么值为:X4=7*1000/100*5=14基准电流为:I1=1000/1.732*37=15.6KA I2=1000/1.732*10.5=55KA对K-1点:在最大运行方式下:总电抗:X总=0.52+3.3/2+1.3=3.47则三相短路电流周期分量=15.6/3.47=4.5KA冲击电流=2.55*4.5=11.48KA短路容量S短=1000/3.47=288.18MVA在最小运行方式下:总电抗:X总=0.52+3.3+1.3=5.12周期分量=15.6/5.12=3.05KA冲击电流=2.55*3.05=7.78KA短路容量S短=1000/5.12=195.31MVA对K-2点:最大运行方式下:总电抗:X总=0.52+3.3/2+1.3+14=17.47周期分量=55/17.47=3.2KA冲击电流=2.55*3.2=8.16KA短路容量S短=1000/17.47=57.24MVA最小运行方式下:总电抗:X总=0.52+3.3+1.3+14=19.12周期分量=55/19.12=2.87KA冲击电流=2.55*2.87=7.31KA短路容量S短=1000/19.12=52.30MVA结果如下表:K-1点三相短路电流的计算结果项目周期分量有效值(KA)稳态电流(KA)冲击电流(KA)短路容量(MVA)最大运行方式4.54.511.48288.18最小运行方式3.053.057.78195.31K-2点三相短路电流的计算结果项目周期分量有效值(KA)稳态电流(KA)冲击电流(KA)短路容量(MVA)最大运行方式3.23.28.1657.24最小运行方式2.872.877.3152.30第三章 总降压变电所主接线电气设备的选择与校验1开关设备选型及稳定性校验开关电器的选择与校验设备名称选择项目校验项目额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定断路器UNetUNINetIrmaxINkIZidwichIt2tIZ2tjx隔离开关UNetUNINetIrmaxidwichIt2tIZ2tjx互感器UNetUNINetIrmaxINkIZidwichIt2tIZ2tjx其他UNetUNINetIrmaxINkIch表中，UNet、INet、INk分别为开关电器的额定电压、额定电流和额定开断电流； Ur、Irmax、IZ分别为开关电器工作点的线路额定电压、最大负荷电流和三相短路电流稳态值； ich开关电器工作点的三相短路冲击电流ich(3)； idw、It、t分别为开关电器的动稳定电流峰值、热稳定电流及其试验时间； tjx假想时间，tjxtjtdl0.05（s）； tj继电保护整定时间（s）； tdl断路器动作时间（s）； 0.05考虑短路电流非周期分量热影响的等效时间。具体操作如下:对35KV侧,主要依据数据为:额定电压U=35KV最大负荷电流I=5000/1.732*35=82.48A最大冲击电流I=11.48KA(上章计算结果)查表选择SW2-35/1000型高压断路器,下面进行校验:此断路器的动稳定电流峰值查表值为:45KA而45KA11.48=I 动稳定校验合格热稳定校验如下:对断路器 Q1=16.5*16.5*4=1089系统最大 Q2=4.5*4.5*(0.06+0.4+0.05)=10.3275显然Q1Q2 热校验合格同理 进行选型校验 列表如下：设备数据高压断路器SW2-35/1000隔离开关GW235GD/600电压互感器JDJJ35电流互感器LCW35U35KV35KV35KV35KV35KVI=82.48A1000A600A150/5I=11.48KA45KA50KA21.2KAQ=10.33108978495.06同样道理10KV侧的设备如下表所示：设备数据高压断路器SN10-10/600隔离开关GN8-10T/600电流互感器LAJ-10-300/5隔离开关GN6-10T/600U=10KV10KV10KV10KV10KVI=274.9A600A600A300/5A600AI=8.16KA52KA52KA57KA52KAQ=3.481632.220009002000(采用GG10高压开关柜)我们在对每一个的车间选取合适的设备：计算原理同上，结果如下：第一车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=45.7A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第二车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=33A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第三车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=35.28A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第四车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=39.1A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第五车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=33.3A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第六车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=22.11A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第七车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=25.23A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第八车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=25.58A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980第九车间：设备数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5U=10KV10KV10KV10KVI=27.66A600A400A300/5I=8.16KA33KA50KA57.27KAQ=2.05538.24980所有设备的选择完毕。第四章 母线的选型与校验（1）变压器低压侧引出先选择主变压器低压侧引出先安经济电流密度选择：工作电流I5000/1.732*10.5274.94A母线计算截面：S274.94/0.9305.49平方毫米选用标准界面6*50的铝母线允许电流740A大于工作电流274.94A 满足要求热稳定校验：Smin=76.94I按上述计算的热稳定最小截面为76.942满足要求。（2） 过电流保护采用三个电流互感器接成全星形接线方式，以提高保护动作灵敏度，继电器采用DL11型保护动作电流按躲过变压器一次测可能出现的最大负荷电流来整定：I1.2*3*82.48/0.85349.33A进入继电器的电流：I=349.33/150/5=11.64A动作时间与10KV母线保护配合,10KV馈电线的保护动作时间为0.5秒,母线保护动作时间为1秒,则变压器过电流保护动作时间为：t1+0.51.5s灵敏度按二次测母线发生两相短路的条件来校验，则 K=0.87*(2.87*10/35)/0.349=2.041.5满足要求。