105KV04KV供电系统设计.docx
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1、10.5kv/0.4kv 供电系统其次章 设计指标一供电牢靠性。电解车间负荷性质属二级负荷,系统应能保证不连续供电。二电压质量合格。电源电压应高出设备额定电压5%,高出的5%补偿变压器满载时一二次线圈的阻抗引起的压降,所以高压侧取 10.5kv,低压侧取 0.4kv。三功率因素提高到 0.95 以上,本次设计只计算无功补偿容量。第三章 设计需要的原始资料一电解车间共设置两个低压配电室,安置容量各1440kw。二10kv 高压电动机 8 台,每台 630kw三青铝 220kv 母线处短路容量,最大 6558MVA,最小 3406MVA。四高压配电室进线电缆长 0.452km,到变压器电缆长 0.
2、225km,到高压电动机电缆长 0.05km。第四章 主接线的选择一次接线系统的设计应满足以下根本要求:1. 能满足用电设备的供电牢靠性及对电能质量的要求;2. 接线应简洁,清楚,操作安全,修理便利,运行敏捷;3. 节约投资,经济合理,长期运行费用低;4. 考虑进展,留有扩建可能性。现拟定三套方案,比较之后选出最优方案。方案一。单电源单母线主接线;方案二。双电源单母线主接线;方案三。双电源单母线分段主接线;电解车间属二级负荷,要求有两回线路供电,才能满足用点设备的供电牢靠性,因此方案一淘汰。方案二为单母线主接线,假设母线发生故障,则低压配电室失去电源,不满足供电牢靠性,而且不便于停电检 修,因
3、此将方案二淘汰。方案三为但母线分段,分裂运行,低压配电室分别从两段母线降压后受电,两路 电源互为备用,因此牢靠性满足要求,所以选方案三。第五章 系统运行方式正常运行方式:10kv1#,2#进线分别带一,二段母线,母联断开,分裂运行。备用运行方式:一条进线 带一条母线,经母联带另一条母线。正常运行方式下母联断路器设有自投回路,当某一段母线失电之后, 母联自投,假设投到故障电上则保护启动,母联断开,假设自投成功,0.5 秒后母联保护回路退出,两段母线变成单母线主接线方式。第六章负荷计算和短路计算第一节变压器容量计算低压配电室承受两台变压器供电,要求单台即能满足全部负荷,以便互为备用。安装容量144
4、0KW,查表zd28(A 书)需用系数Kd 取 0.85,功率因素取 0.9。Pjs=Kd*Pe=0.85*1440=1224KWQjs=Pjs*tan=1224*0.48=593KvarSjs=Pjs/cos=1224/0.9=1360KVA取同时系数 Kp=0.9,Kq=0.95(P9A 书)S=(0.9*1224)+(0.95*593)=1237KVA因此从 zl24(P227A 书)选S9-1250/10 型变压器。其次节10KV 配电室负荷计算高压电动机负荷计算查 表 Kd取 0.8, 功 率 因 素 取 o.8, 则 tan=o.75Pjs=630*4*0.8=2023KWQjs=
5、Pjs*tan=630*4*0.75=1512kvarSjs= 2023+1512 =3864KVA一段母线负荷计算Pjs=1224+2023=3240KWQjs=1512+593=2105kvarSjs= 3240 +2105 =3864KVA工作电流 Ijs=Sjs/3u=3864/(1.732*10.5)=212.5两段母线总电流Ijs=212.5*2=425A两段母线总负荷Sjs=3864*2=7728KVA主要计算步骤的有关数据及计算结果列表:一10kv 荷 段线负母1电 解电所变144014400.850.900.48122459313602高压风机排252025200.80.80
6、.75202315122520小计3240210538642125 段母线电 解电所变144014400.850.900.4812245931360高 压风机排252025200.800.800.75202315122520小计3240210538642125总计7728425序号变 电 所安装台数安装容量计算系数计算负荷计算电或 受 电总的 工 作总的工作的 KdcostanP(kw)Q(kvar) S(KVA)流 Ij(A)设 备 名称的第三节无功补偿容量的计算Pjs=6480KWQjs=4210kvar要求功率因数提高到 0.95,计算无功补偿容量:企业的平均负荷系数 =0.70.8,=
7、0.750.82,现取 =0.8,由式B 书可求得补偿前的平均功率因数 cos1cos1=1/1+(Qjs/Pjs) =1/1+(0.8*4210/0.8/6480) =0.83857tan1=0.64967而补偿后 cos2=0.95,即 tan2=0.329,有功平均负荷系数 =0.8,代入式 444(B 书)可得补偿容量为:Qc=Pjs(tan1tan2)=0.8*6480*(0.649670.329)=1662kvar补偿容量供给应上级 10kv 总配电室系统设计,集中补偿无功功率。第四节短路计算取基值功率 100MVA 电力系统的标幺值电抗X 小=100/6558=0.01525 X
8、 小=100/3406=0.02936主变标幺值电抗Xjb=Sj/Seb*Ud%/100=100/20*12.40/100=0.62 进线电缆标幺值电抗(X0=0.08/km)XjL1=Sj/Upj/Upj*X0L1=100/10.5/10.5*0.08*0.452=0.0328 XjL2=Sj/Upj/Upj*X0L2=100/10.5/10.5*0.08*0.225=0.016327车间变压器标幺值电抗Xjb=Sj/Seb*Ud%/100=100/1.25*4.43/100=3.54410kv 母线 k1 处最大短路电流取基准电压Uj=10.5kv基准电流 Ij=Sj/3Uj=100/3*
9、10.5=5.5KA IK1(3)=Ij/Xjk1=5.5/(0.01525+0.62+0.0328)=5.5/0.66803=8.233KA最大短路容量:Sk1 小=Sj/Xjk1(大)=100/0.68216=146.6MVA0.4kv 母线k2 处最大短路电流(折算到 1kv 侧) Ik2(3)=Ij/Xjk2=5.5/(0.668+0.016+3.544)=1.3KA最小短路电流(折算到 10kv 侧)Ik2(小)=Ij/Xjk2=5.5/(0.682+0.016+3.544)=1.296KAK1,K2 点处三相短路计算列表:短路计算 三相短路电流(KA)点K1 K2I(大)8.233
10、1.3I(小)8.0631.296ish 20.9943.315三相短路容量(MVA)149.69-146.623.6-23.56第七章高压电气设备选择第一节 高压断路器的选择高压开关柜选择KYN110 型.由于它安全牢靠,检修便利.短断路器选择选择真空断路器.由于真空灭弧室具有优越的灭弧性能,适于频繁操作需要,修理简洁. 母线工作电流;425A短路电流冲击值;ich=2.55I=20.99KA=21KA 短路功率 S=149MVA短路电流持续时间t=TB+TDLTB 为继电保护装置动作时间 1 秒TDL 为断路器动作时间 0.1 秒T=1+0.1=1.1 秒依据上述条件选择ZN410/125
11、0 型真空断路器.额定电流 1250A.开断电流 17.3KA断流容量 300MVA 极限通过电流峰值 44KA ,热稳定电流有效值 123KA(4 秒).计算数据与所选用的ZN410/1250 型断路器数据列表:计算数据实际工作电压 10kv实际工作电流IG=425A短路电流 I=I1.1=8.233KA 短路容量 S=146.69MVA短路电流冲击值ich=21KA热校验 1.1 秒有效值 8.233KAZN410/1250 型断路器额定电压Ued=10kv额定电流Ied=1250A额定开断电流Iedl=31.5KA额定断路容量Sedl=300MVA 极限通过电流峰值imax=44KA 4
12、 秒有效值 31.5KA母联和各馈出线断路器均选择 ZN4-10/1250 型,由于使用型号过多会造成备件积压过多.由于它们的工作电流均小与进线开关工作电流,因此选型是合格的.其次节电流互感器的选择母线总的工作电流IG=425A母联运行时工作电流IG=212.5A 高压电动机工作电流IG=46.1A 变压器工作电流IG=72.2A依据以上条件从表ZL819 选择0.5/3 级10KV 浇注绝缘电流互感器LDJ600/5,LDJ400/5,LDJ100/5,LDJ50/5型.其中 0.5 级供测量仪表,3 级供保护装置用.查表ZL819(书AP368)知LDJ 型电流互感器0.5 级 Z2=0.
13、4,准确度级为 3 时二次容量 Z2=0.6.型号数据LDJ600/5LDJ400/5LDJ100/5LDJ50/5一秒热稳定倍数507590180动稳定倍数90135160300电流表A有功电度表W1T1-A0.121D1-W0.058高压电动机电流互感器二次负荷最大,首先对它容量校验.A 相;Z2=0.128*2+0.058=0.298 考虑接触电阻 0.1,所以 Z2=0.398,此值小于电流互感器二次额定负载0.4,满足了容量校验的条件.所以其它电流互感器容量校验全部合格.校验动稳定性:依据公式 685(B)2Ie1Kd 计算;2*0.6*90=75.6KA2*0.4*135=75.6
14、KA2*0.1*160=22.4KA2*0.05*300=21.2KA以上四个值全部大于短路电流冲击值 ich=2.55*8.233=21KA.所以四种型号的电流互感器按短路电流的动稳定校验均合格.依据公式 688(B),(KtIel)(KtIel)t 式校验热稳定性:50*0.6*50*0.6*1=900KA*KA*S75*0.4*75*0.4*1=900KA*KA*S90*0.1*90*0.1*1=81KA*KA*S180*0.05*180*0.05*1=81KA*KA*S以上四个值大于 I*I*T=8.233*1.1=74.56KA*KA*S,所以四种型号的电流互感器按短路电流的热稳定校
15、验均合格.第三节电压互感器的选择电压互感器所接仪表及其消耗容量列表如下:所接仪表型号仪表电压线圈数仪表数一个线圈消耗容量VA总容量VA电压表1T1-V1144.563有功电度表1D1-W2140.752无功电度表1D1-Vvar220.753电压继电器DY-361202.550计137依据以上条件适合选择JDZJ10 型三只单相的电压互感器,它在 0.5 级时二次额定总容量 3*50VA,此值额定电压额定容量最大容量连接组别大于各仪表所消耗的总容量 137VA。一次二次二次0.5 级3 级VA星型连接10000/3100/3100/350200300保护电压互感器的高压熔断器选择专用的RN21
16、0 型,额定电流为 0.5A 的熔断器,其最大断路电流为 50KA第四节 母线的选择由于母线不长且电流也甚大,不考虑经济电流密度的选择条件,只按允许发热条件选母线截面。此时按正 常工作电流 425A 从附表 58B 书选取铜母线截面为60*6mmm,其允许电流为 1125425A。母线间距离a=250mm;母线立放,支持瓷瓶的跨距为 1m,跨距数大于 2 段。为进展热稳定性校验,首先计算短路电流持续时间t=tb+tdl. tb 为继电保护装置动作时间 tdl 为断路器动作时间。所以 t=1+0.1=1.1 秒由公式 6-91B 书求出满足热稳定性的最小截面:Smin=I/C*tj式中 I 为母
17、线上三相最大短路电流, C为 计 算 系 数 , 由 表 6-2查 得 为 175 P148B书 , tj为 短 路 电 流 持 续 时间。Smin=8.233*1000/175*1.1=49.34mmm可见,选用S=60*6=36049.34mmm 是能满足短路热稳定性要求的。为进展动稳定校验:ich=2.55I=2.55*8.233KA=20.99KA=21KA由公式 6-52B 书求出短路电流作用于母线的最大电动力取KXZ=1 F=0.174ichich*l/a=0.174*21*21*100/25=306.8N母线的弯曲力矩:M=FL/10=306.8*100/10=3068N*CM母
18、线立放的抗弯矩为: W=0.167b*b*h=0.167*0.6*0.6*6=0.36072则母线的计算应力为: js=M/W=3068/0.36072=8504.24N/cm*cm可见,该值小于铜材的允许应力值y=13720N/cm*cm所以母线的动稳定性合格。第五节 接地开关的选择设备线路检修中,为了保护检修人员的安全,通常将线路短接,基于这种需要,在开关柜中应设计接地开关。依据表 2L312A 书P245选择JN10 型接地开关型号额定电压KV 动稳定电流峰值2S 热稳定电流有操作机构型号JN-1010KA80效值KA31.5CS6-1动稳定校验Ich=2.55*8.233KA=21KA
19、此值小于接地开关动稳定电流峰值 80KA,故接地开关动稳定性合格。热稳定效验I*I*t=31.5*2=1984.5KA*SI*I*Tj=8.233*8.233*1.1=74.56KA*KA*S该值小于接地开关的 2S 热稳定性数据 1984.5KA*S。故接地开关热稳定性合格第六节 避雷器的选择全部电气设备的绝缘都具有肯定的耐压力量,一般均不低于工频线电压的 3.57 倍。假设施加的过电压超过这个范围将发生闪路爬弧或击穿绝缘,使电气设备损坏。假设在电气设备上并联一种保护设备,且令保 护设备的放电电压低于电气设备绝缘的耐压值,当过电压侵袭时,首先使保护设备马上对地放电,从而使 被保护设备的绝缘免
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