煉鋼廠110kV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計

1、煉鋼廠110kV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計專業(yè)：供用電技術(shù)學(xué)號：xxx姓名：xxx指導(dǎo)教師:xxx摘 要：依據(jù)設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)行全廠負(fù)荷計算，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行主變和車間變壓器的選擇， 確定無功補(bǔ)償?shù)姆桨?，在廠總平面圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計總降壓變電所的所址、布置形式和車間 變電所的類型及布置方案，在廠區(qū)高壓配電接線方式確定后，提出兩種電氣主接線方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選擇最優(yōu)方案，對防雷接地的設(shè)計也進(jìn)行了分析和論證，最后進(jìn)行總降壓變電所的短路分析，設(shè)計了基于MATLAB/SIMULINK 的短路分析模型，并對短路電流波形進(jìn)行了分析。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔朧。關(guān)鍵字：負(fù)荷計算；變壓器；主接線；MA

2、TLAB/SIMULINK1負(fù)荷計算和無功補(bǔ)償?shù)挠嬎愎S供電系統(tǒng)負(fù)荷計算的目的是確定工廠最大負(fù)荷，作為按允許發(fā)熱條件選擇供電變壓器、 輸電線路導(dǎo)線及開關(guān)電器等電氣設(shè)備的依據(jù)。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測樅。電力負(fù)荷計算的方法主要有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上通用的確定計算負(fù)荷的方法簡單實用，對任何性質(zhì)的企業(yè)都適用，特別適用長期工作制用電設(shè)備占主要負(fù)荷的車間，計算結(jié)果基本符合實際。 二項式法的應(yīng)用局限性較大，但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的負(fù)荷計算時比需要系數(shù)法要準(zhǔn)確而且計算也更簡便，計算結(jié)果偏大。本次設(shè)計采用需要系數(shù)法。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟婭驟東。在供電系統(tǒng)中，由于絕大多

3、數(shù)用電設(shè)備如變壓器、 感應(yīng)電動機(jī)等都屬于感性負(fù)荷， 使得系統(tǒng) 的自然功率因數(shù)偏低， 功率因數(shù)低將會使電網(wǎng)的功率損耗增大，電壓損失增大，還會使供電設(shè)備的供電能力降低，因此必須采取人工的補(bǔ)償措施，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒鈀。負(fù)荷統(tǒng)計依據(jù)設(shè)計任務(wù)書，各車間負(fù)荷統(tǒng)計情況如表1所示，負(fù)荷性質(zhì)分析如表 2所示。表1全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計情況序號電壓（kV）車間名稱設(shè)備容 量（kW）需要系數(shù)、功率因數(shù)負(fù)荷類別Kdtan :COS110高爐煉鋼車間45300.30.650.84-一-210高爐煉鐵車間45800.70.650.84-一-310初軋車間45500.60.70.82-一-410大型

4、車間45800.50.50.89-一-510中型車間33200.40.50.89-一-610中板車間34000.450.60.86-一-710管材車間32500.750.750.8-一-810機(jī)修車間33600.30.50.89-二二9380/220鍋爐房1510.750.80.78-二10380/220化驗室，辦公室500.60.60.86二表2負(fù)何性質(zhì)分析結(jié)果表負(fù)荷類別負(fù)荷值KW)占總負(fù)荷百分比（%)-一-2821088.8-二二356111.2由表1和表2可以看出，該廠 88.8%的負(fù)荷為一級負(fù)荷，對供電的可靠性要求很高，另外，1到8號車間的進(jìn)線電壓為 10kV高壓，9和10號車間為小于

5、0.4kV的低壓配電。彈貿(mào)攝爾霽 斃攬磚鹵廡詒爾膚。車間負(fù)荷計算各車間高壓側(cè)負(fù)荷計算所依據(jù)的公式如下:計算有功功率FC = Kd P；t計算無功功率Q Pc tan :計算視在功率ScPc2 qC2計算電流一旦3Un下面以1號車間即高爐煉鋼車間 10kV進(jìn)線側(cè)的負(fù)荷計算為例，其計算的過程如下：由車間原始負(fù)荷數(shù)據(jù)得，設(shè)備總?cè)萘縋=4530kW，需要系數(shù)Kd =0.3，COS =0.84，tan =0.65，因此，可得計算負(fù)荷：謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點鉍雜。計算有功功率RL0.3 4530=1359 (kW)計算無功功率Qc Pc tan=1359 0.65=883.35(kvar)計算視在功率S

6、= . Pc2 & h；13592 883.352 -1620.86 (kV A)其他車間的高壓側(cè)負(fù)荷計算采用天正電氣繪圖軟件進(jìn)行計算，計算界面見圖1。圖1天正電氣軟件負(fù)荷計算界面采用需要系數(shù)法計算后,從圖1可知，采用天正電氣軟件計算的結(jié)果和筆者手算的結(jié)果一致, 各車間計算負(fù)荷統(tǒng)計表如表3所示。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹癩龔。1.3總降壓變電所10kV母線側(cè)計算負(fù)荷（補(bǔ)償前）。計算依據(jù)的公式為：有功功率巳二K環(huán)匕巳無功功率Qc二K p Qci視在功率Sc =、P Qc自然功率因數(shù)表3各車間計算負(fù)荷表（按需要系數(shù)法計算）序號電壓車間名稱設(shè)備容量計算負(fù)荷Qc (kvar)Sc (kV A)-負(fù)荷 類別

7、(kV)(kW)Pc(kW)110高爐煉鋼車間45301359883.361620.87-一-210高爐煉鐵車間458032062083.933823.77-一-310初軋車間455027301911.013332.4-一-410大型車間458022901145.052560.32-一-510中型車間33201328664.031484.76-一-610中板車間34001530918.011784.28-一-710管材車間32502437.51828.123046.87-一-810機(jī)修車間33601008504.021126.99-二二9380/220鍋爐房151113.2590.6145.0

8、3-二10380/220化驗室、辦公室50301834.99-二式中K衛(wèi)有功負(fù)荷同時系數(shù)，取 0.850.95;K勺一一無功負(fù)荷同時系數(shù)，取 0.90.97;av 年平均無功負(fù)荷系數(shù)，取 0.760.82;-av 年平均有功負(fù)荷系數(shù)，取 0.70.75;本次設(shè)計中取 K 中=0.95, K=0.97, ： av=0.75,:av=0.8故 PC = K 韋二巳=0.95 (1359+3206+2730+2290+1328+1530+2437.5+1008+113.25+30)=15230.1(kW)Qc =KZQCi =0.97 (883.36+2083.93+1911.01+1145.05+

9、664.03+918.01 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍齊鈞。+1828.12+504.02+90.6+18)=9744.7(kvar)足=.P； Q； = 5230.12 9744.718080.8 (kV A)cos= 0.8311十j 0.認(rèn)9744茴 :0.75 15230.11.4總降壓變電所110kV轉(zhuǎn)供負(fù)荷計算本設(shè)計中轉(zhuǎn)供負(fù)荷的計算采用了和車間負(fù)荷一樣的計算方式，即按需要系數(shù)法進(jìn)行計算， 計算過程同樣采用了天正電氣軟件，轉(zhuǎn)供負(fù)荷統(tǒng)計情況見表4，轉(zhuǎn)供負(fù)荷計算界面如圖 2。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰聾。表4轉(zhuǎn)供負(fù)荷統(tǒng)計情況序號工廠名稱設(shè)備容量（kW）需要系數(shù)計算負(fù)荷Kdcos PcQcSc1

10、石油機(jī)械制造廠35000.450.871575.00892.591810.342橡膠廠40000.50.782000.001604.562564.10圖2轉(zhuǎn)供負(fù)荷計算界面1.5總降壓變電所10kV母線側(cè)補(bǔ)償容量的計按供電部門提出的技術(shù)要求，工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得低于0.9,未補(bǔ)償前，廠供電系統(tǒng)的自然功率因數(shù)為 0.85，本設(shè)計中選擇在總降壓變電所的 10kV母線側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，考慮到變壓器的無功功率損耗Qt遠(yuǎn)大于有功功率損耗FT，一般=Qt =（ 45）：Rt，因此在0.9，這里設(shè)定補(bǔ)償后的功率因主變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償時，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于 數(shù)為0.95。補(bǔ)償容量計算公式為 籟叢媽

11、羥為贍債蟶練淨(jìng)櫧撻曉。Qcb =FC(tan - tan 2)式中tan壽對應(yīng)于原來的功率因數(shù) cos ：的正切值;tan 2 需要補(bǔ)償?shù)降墓β室驍?shù)正切值;具體的計算由天正電氣軟件來實現(xiàn)，計算界面見圖3。圖3無功補(bǔ)償和電容器臺數(shù)計算可見設(shè)定補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.95時，需要補(bǔ)償?shù)娜萘繛?041.3（kvar）。1.6補(bǔ)償裝置及臺數(shù)的選擇目前常用的補(bǔ)償裝置有并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等。在工廠中普遍采用并聯(lián)電容器，本設(shè)計中選擇單只容量為50kvar的并聯(lián)電容器，具體型號為BWF10.5-50-1W型單相并聯(lián)電容器，臺數(shù)選擇 81臺，3的倍數(shù)，以便于三相均衡分配，全部投入補(bǔ)償時，補(bǔ)償容 量為

12、4050kvar，可參見圖1-3，同時，GB50053-1994規(guī)定：電容器組應(yīng)裝設(shè)放電裝置。由 于本設(shè)計采用高壓集中補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償方式，因此宜選擇電壓互感器作為放電裝置。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥齙。2變壓器的選擇2.1變壓器的選擇原則對于二、三級負(fù)荷，變電所只設(shè)置一臺變壓器，其容量應(yīng)比對應(yīng)的計算負(fù)荷大15%，從其他車間變電所低壓母線上取得備用電源；對于一級負(fù)荷車間， 采用兩回獨立進(jìn)線， 設(shè)置兩臺變壓器，其容量選擇應(yīng)滿足一臺故障檢修時，其余變壓器能保證對一級負(fù)荷的供電。兩臺以上變壓器工作方式有明備用和暗備用兩種，明備用是指一臺工作另一臺備用，暗備用是指兩臺變壓器同時工作，各承擔(dān)50%計算負(fù)荷，

13、均按70%80%計算負(fù)荷選擇變壓器容量，則變壓器的負(fù)荷率P =50%/70%=0.7接近于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率(變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為50% )。另外車間變壓器單臺容量不宜超過2000kVA ,主要受開關(guān)電器斷流容量限制。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦鋇絨鈔。2.2總降壓變電所主變壓器的選擇全廠一級負(fù)荷所占比重超過了70%，因此應(yīng)選擇2臺主變壓器，暗備用方式運行。容量按計算負(fù)荷的80%計算，即80% 16259.9疋13008(kVA),因全廠88.8%的車間為一級負(fù)荷， 所以變壓器的調(diào)壓方式選擇有載調(diào)壓，有載調(diào)壓相比無勵磁調(diào)壓，具有在不停電的條件下調(diào)壓的優(yōu)點，供電的可靠性強(qiáng)，另外由于總降壓變電所需提供的電壓等級為

14、110kV和10kV兩個等級，所以選擇雙繞組的變壓器即可。由于總降壓變電所的電壓等級為110kV ,為中性點不接地系統(tǒng)，主變壓器的連接組別采用YD11，這種連接方式可以有效的削弱一次側(cè)空載電流中的三次諧波及主磁通中的三次諧波分量，使空載電流、主磁通及其感應(yīng)的電動勢均接近于正弦波。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵羆。綜合以上幾個參考條件，可以選擇2臺SFZ11-12500/110型三相雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器， 每臺負(fù)荷率1=16259.9/(2 X 12500)疋65%基本滿足了變壓器經(jīng)濟(jì)運行的要求。主變壓器詳細(xì)參數(shù)見表5。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報贏無。 表5主變壓器詳細(xì)參數(shù)臺數(shù)型號容量kV A額定電壓 高壓(kV)低壓(kV)-連接組別損耗(kW)空載 電流%阻抗 電壓%負(fù)荷率-%空載負(fù)載SFZ11-110 X10.5212500/11012500.25%11Y