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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(jì)-機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-01-07 11:43 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)算負(fù)荷時(shí),宜于采用 所以本設(shè)計(jì)中用需要系數(shù)法計(jì)算機(jī)加工車間的負(fù)荷。 需用系數(shù)法 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷,是指用電設(shè)備級(jí)從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷 30P ,設(shè)用電設(shè)備組的設(shè)備容量為 eP ,它指用電設(shè)備組所有設(shè)備 (不含備用設(shè)備 )的額定容 量之和。由于用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行,運(yùn)行的設(shè)備也不可能都同時(shí)滿負(fù)荷,同時(shí)設(shè)備本身存在有功率損耗,因此,用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為: leEL PKKP ????30 機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì) 3 其中, K∑ 為設(shè)備組的同時(shí)系數(shù),即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比; LK 為設(shè)備的負(fù)荷系數(shù),即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之比: e? 為設(shè)備組的平均效率,即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與取用功率之比; L? 為配電線的平均效率,即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率與首端功率之比。令 dLeL KKK ?? ??/ , Kd 稱為需要系數(shù) ( 1)單組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺(tái)數(shù) 3臺(tái)時(shí),計(jì)算負(fù)荷 應(yīng)考慮其需要系數(shù),即: ??? ni Md PKP 130 23023030 QPS ?? ?? tan3030 PQ NUSI 33030 ? 式中 MP? —— 總設(shè)備功 率,單位 kW Kd —— 需用系數(shù) 30P —— 計(jì)算有功功率,單位為 kW 30Q —— 計(jì)算無功功率,單位 kvar 30S —— 計(jì)算視在功率,單位 kVA tanφ —— 功率因數(shù)角的正切值 NU —— 電氣設(shè)備額定電壓,單位 kV 30I —— 計(jì)算電流,單位 A 當(dāng)每組電氣設(shè)備臺(tái)數(shù) ? 3 時(shí),考慮其同時(shí)使用率非常高,將需用系數(shù)取為 1,其余計(jì)算與上式公式相同 ( 2)多組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個(gè)性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時(shí),先將每一組都按上述步驟計(jì)算在各自負(fù)荷曲線上不可能同時(shí)出現(xiàn),以一個(gè)同 時(shí)系數(shù)來表達(dá)這種不同時(shí)率,因此其計(jì)算負(fù)荷為: 3030 PKP P?? ? 3030 QKQ q?? ? 23023030 QPS ?? NUSI 33030 ? 式中 PK? —— 有功同時(shí)系數(shù),對(duì)于用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加, pK∑ 取值范圍一般都在 ~ ;對(duì)于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加,本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 4 pK∑ 取值范圍一般在 ~ 。 K∑ q —— 無功同時(shí)系數(shù),對(duì)于用電 設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加 ,K∑ q 取值范圍一般都在 ~ ;對(duì)于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加,K∑ q 取值范圍一般在 ~ 。 ( 3)吊車電動(dòng)機(jī)組 對(duì)于吊車電動(dòng)機(jī)容量要求統(tǒng)一換算到 %25?? ,因此可得換算后的設(shè)備容量為 NMe PP ?2? 式中, MP 為吊車電動(dòng)機(jī)的銘牌容量; N? 為與 MP 對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率; 25? 為其值等于 25%的負(fù)荷持續(xù)率。 負(fù)荷確定 根據(jù)利用系數(shù)法機(jī)械加廠負(fù)荷計(jì)算如表 所示為機(jī)加工廠各車間負(fù)荷計(jì)算表。機(jī)加工一 車間詳細(xì)負(fù)荷計(jì)算見附錄一。 表 機(jī)加工廠負(fù)荷計(jì)算表 序號(hào) 車間名稱 供電回路代號(hào) 設(shè)備容量 計(jì)算負(fù)荷 KW P30/KW Q30/Kvar S30/KVA I30/A 0 機(jī)加工一車間 供電回路 供電回路 89 0 供電回路 供電回路 10 8 0 8 1 機(jī) 加工二車間 供電回路 155 供電回路 120 36 照明回路 10 8 0 2 鑄造車間 供電回路 160 64 供電回路 140 56 供電回路 180 72 照明回路 8 0 3 鉚焊車間 供電回路 150 45 供電回路 170 51 101 照明回路 7 0 機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì) 5 續(xù)表 4 電修車間 供電回路 150 45 78 供電回路 146 44 65 照明回路 10 8 0 總計(jì) 變壓器低壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷 無功功率補(bǔ)償 無功功率補(bǔ)償概念 近年來,隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展,大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)逐漸形成,同時(shí)對(duì)電網(wǎng)無功功率的要求也日益嚴(yán)格。無功電源如同有功電源一樣,是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗以及保證其安全運(yùn)行所不可缺少的部分。電網(wǎng)無功功率不平衡將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動(dòng),嚴(yán) 重時(shí)會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞,出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞事故。因此無功功率對(duì)電力系統(tǒng)是十分重要的。 無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路,當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí),感性負(fù)荷吸收能量;而感性負(fù)荷釋放能量時(shí),容性負(fù)荷卻在吸收能量,能量在兩種負(fù)荷之間互相交換。這樣,感性負(fù)荷所吸收的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償,這就是無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼? 無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)的意義 (一)改善設(shè)備的利用率 因?yàn)楣β室驍?shù)還可以表示成下述形式: UIPSP ???cos 其中 U —— 線電壓( KV); I —— 線電流( A)。 可見,在一定的電壓和電流下提高 ?cos ,其輸出的有功功率越大,因此改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設(shè)備潛力,提高設(shè) 備利用率的有效方法。 (二)提高功率因數(shù)可減少電壓損失 因?yàn)殡娏W(wǎng)的電壓損失可借下式求出: UQXPRU )( ??? 可以看出,影響的因素有四個(gè):線路的有功功率 P,無功功率 Q,電阻 R和電抗 X。如果采用容抗為 Xc的電容來補(bǔ)償,則電壓損失為 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 6 ? ? UXXQPRU C )( ???? 故采用補(bǔ)償電容器提高功率因數(shù)后,電壓損失Δ U 減少,改善了電壓質(zhì)量。 (三)減少線路損失 當(dāng)線路通過電流 I時(shí),其有功損耗為: 2232 103 ???? ?COSU RPP 線路有功損失Δ P 與 ?2COS 成反比 ?cos 越高Δ P越小 (四)提高電力網(wǎng)的傳輸能力 視在功率與有功 功率成下述關(guān)系 ??SCOSP 可見,在傳輸一定有功功率 P的條件下 , ?cos 越高 ,所需視在功率越小。 (五)減少用戶開支,降低生產(chǎn)成本 (六)減小供電設(shè)備容量,節(jié)省電網(wǎng)投資 無功補(bǔ)償容量計(jì)算 無功功率補(bǔ)償方式選擇 無功功率補(bǔ)償?shù)姆?法很多,采用電力電容器,或采用具有容性負(fù)荷的裝置進(jìn)行補(bǔ)償。 利用過激磁的同步電動(dòng)機(jī),改善用電的功率因數(shù),但設(shè)備復(fù)雜,造價(jià)高,只適于在具有大功率拖動(dòng)裝置時(shí)采用。 利用調(diào)相機(jī)做無功功率電源,這種裝置調(diào)整性能好,在電力系統(tǒng)故障情況下,也能維持系統(tǒng)電壓水平,可提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,但造價(jià)高,投資大,損耗也較高。每 kvar 無功的損耗約為 — %,運(yùn)行維護(hù)技術(shù)較復(fù)雜,宜裝設(shè)在電力系統(tǒng)的中樞變電所,一般用戶很少應(yīng)用。 異步電動(dòng)機(jī)同步化。這種方法有一定的效果,但自身?yè)p耗大,每 kvar 無功功率的損耗約 為 4— 19%,一般都不采用。 電力電容器作為補(bǔ)償裝置,具有安裝方便、建設(shè)周期短、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、自身?yè)p耗?。?kvar 功功率損耗約為 — %以下)等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的補(bǔ)償方法。這種方法的缺點(diǎn)是電力電容器使用壽命較短。 電力電容器作為補(bǔ)償裝置有兩種方法:串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償。 機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì) 7 a、 串聯(lián)補(bǔ)償是把是容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上,以改善輸電線路參數(shù),降低電壓損失,提高其輸送能力,降低線路損耗。這種補(bǔ)償方法的電容器稱作串聯(lián)電容器,應(yīng)用于高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上,用電單位很少采用。 b、 并聯(lián)補(bǔ)償是把電容器 直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上,以提高功率因數(shù)。這種補(bǔ)償方法所用的電容器稱作并聯(lián)電容器,用電企業(yè)都是采用這種補(bǔ)償方法。 由于并聯(lián)電容補(bǔ)償方式運(yùn)行維護(hù)方便安全,且便于安裝,能耗低,投資省,因此本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)電容進(jìn)行無功補(bǔ)償。并聯(lián)電容的補(bǔ)償方式有可分為三種方法如表 所示: 表 并聯(lián)電容無功補(bǔ)償三種方法 補(bǔ)償方式 裝設(shè)地點(diǎn) 原理電路 主要特點(diǎn) 適應(yīng)范圍 高壓集 中補(bǔ)償 接變電所610KV高壓母線,其電容柜一般裝設(shè)在單獨(dú)的高壓電容室內(nèi) 初步投資少,運(yùn)行維護(hù)方便,但只能補(bǔ)償高壓母線以前的無功功率 適于、中型工廠變配電所做高壓無功補(bǔ)償 低壓集 中補(bǔ)償 接變電所低壓母線,其電容器柜裝設(shè)在低壓配電室內(nèi) 能補(bǔ)償?shù)蛪耗妇€以前的無功功率,可使變壓器的無功功率得到補(bǔ)償。從而有可能減小變壓器容量。且運(yùn)行維護(hù)方便 適于中、小型工廠或車間變電所做低壓側(cè)基本無功補(bǔ)償 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 8 續(xù)表 單獨(dú)就 地補(bǔ)償 裝設(shè)在用電設(shè)備附近,與用電設(shè)備并聯(lián) 補(bǔ)償范圍最大,補(bǔ)償效果最好。可縮小配電線路截面,減小有色金屬消耗能。但電容的利用率不高,且初投資高和維護(hù)費(fèi)用較大 適于負(fù)荷相當(dāng)平穩(wěn)且長(zhǎng)時(shí)間使用的大容量用電設(shè)備,及容量雖小但數(shù)量多的 用電設(shè)備 所以根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求選擇采用低壓集中補(bǔ)償?shù)姆椒ā? 無功補(bǔ)償容量的確定 ( 1)按提高功率因數(shù)確定補(bǔ)償容量 采用一組固定補(bǔ)償電容器時(shí),補(bǔ)償容量按下式計(jì)算,但在負(fù)荷較輕時(shí)不應(yīng)發(fā)生過補(bǔ)償。 12(ta n ta n )B avQP ???? 式中、 avP — 補(bǔ)償裝置安裝點(diǎn)負(fù)荷的平均有功功率; 1tan? — 補(bǔ) 償前的平均功率因數(shù)的正切值; 2tan? — 補(bǔ)償后希望達(dá)到的平均功率因數(shù)的正切值。 采用分組自動(dòng)投切的電容器組補(bǔ)償時(shí),補(bǔ)償容量按下式計(jì)算。 0 123 ( ta n ta n )BQP ???? 式中、 30P — 最大有功負(fù)荷。 ( 2)按抑制電壓波動(dòng)和閃變確定補(bǔ)償容量 30 limBkQ Q d S? ? ? 式中、 30Q? — 負(fù)荷無功功率的最大變化量; limd — 允許補(bǔ)償后的最大電壓變動(dòng); kS — 補(bǔ)償安裝點(diǎn)的短路容量。 通過兩個(gè)方案比較,此設(shè)計(jì)選擇低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆椒?。在該設(shè)計(jì)中希望無功補(bǔ)償后功率因數(shù) cos? 不小于 ,在前面負(fù)荷計(jì)算中已經(jīng)求出了每個(gè)車變的30P 和補(bǔ)償前各車變的平均功率因數(shù) 1cos? ,則在計(jì)算無功補(bǔ)償容量選擇低壓集中補(bǔ)償方式,同時(shí)采用分組自動(dòng)投切的電容器組補(bǔ)償。 機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì) 9 補(bǔ)償容量計(jì)算 ( 1)補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù) 變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 AKVAKVS . 1 0 8 5 22)1(30 ??? 主變壓器容量選擇條件為 30. SS TN ? ,因此未進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí),主變壓器容量應(yīng)選容量為 630 kV A 的變壓器兩臺(tái)。這時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為 6 3 1 6/ 8 5c o s )2( ??? ( 2)無功補(bǔ)償容量按規(guī)定,變電所高壓側(cè)的 cos? ? ,考慮到變壓器本身的無功功率損耗△ QT 遠(yuǎn)大于其有功功率損耗△ PT ,一般△ QT =(4~ 5)△ PT ,因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí),低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于 ,這里取 cos? ' = 。 要使低壓側(cè)功率因數(shù)由 0. 63 提高到 0. 92,低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為 v a 5 5) r c c o st a n6 3 r c c o s( t a 8 5 kQ C ???? 取 Qc =480kvar ( 3) 補(bǔ)償后變壓器的容量和功率因數(shù) 補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 AKVAKVS . 2 7.)4 8 0 4( 8 5 22)2(3039。 ???? 因此每臺(tái)主變壓器容量可改選為 500 kV A。比補(bǔ)償前容量減少 130 kV A。 變壓器的功率損耗為 KWSQ KWSP TT )2(3039。 )2(3039。????? ????? 變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 AKVAKVSKKKQKWKWKWP.v a a a r)(22)1(3039。)1(3039。
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