建筑电气设计与分析

前言电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，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的比重一般很小（除电化工业外）。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的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，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，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，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的消耗量。目录第一章设计原始资料及任务书………………4第二章全厂负荷统计及主变压器的选择……3第三章全厂供电系统草图……………………8第四章计算短路电流…………………………9第五章35KV，6KV供电线路的选择………16第六章选择电气设备………………………29附录参考文献第一章设计原始资料及任务书该厂为大型国有企业。下属企九个车间，两个车站，各车间站用设备安装容量见表1.1，其中水压机钢车间，煤气氧气站为一级负荷，其他为二三级负荷。供电电源取自12KM处一110/35KV变电所35KV两段母线，母线最大运行方式,最小运行方式短路容量分别为minKS=215MVA,和minKS=150MVA,35KV架空线进线继电保护动作时间为1.5s.5KV电气设备及主变压器采用户外布置，6KV为成套高压开关柜，户内布置，长变电所35KV采用内桥接线，6kv采用单母线分段接线，一级负荷分别从6KV两端目线配出两条回线路，其余为单回路供电。该地区年最高气温38度。设计任务：1.全厂负荷统计，选择主变压器2.拟制全厂供电系统草图3.计算短路电流4.选择35KV，6KV供电线路5.选择电气设备6.3号图纸绘制供电系统图表1.1站用电容量安装表负荷名称安装容量（KW）dKcostg供电距离（KM）1金工车间11430.790.820.700.82铸钢车间57750.710.810.720.63铸铁车间4820.830.830.670.424水压机车间18860.700.850.620.755冷作车间5850.650.790.780.936附件车间1640.550.800.750.87热处理车间4760.630.750.880.988铸件清理车间4750.590.820.700.529机修车间1540.520.770.831.1510煤气站12880.800.840.651.2211氧气站10830.840.860.590.95第二章全厂负荷统计及主变压器的选择一．全厂负荷统计负荷计算是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。工业企业电力负荷计算的主要目的是：1.全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。2.在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合的计算，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：有功功率：edcaPKP无功功率：tancacaPQ视在功率：22cacacaQPS计算电流：NcacaUSI3式中：dK——该用电设备组的需要系数tan——功率因数角的正切值NU——该用电设备组的额定电压，KV所以本厂的负荷统计如下：金工车间有功功率：KWPKPedca97.902114379.011无功功率：KVARPQcaca28.6307.097.902tan11视在功率：KVAQPScacaca18.110128.63097.9022221211计算电流：AUSINcaca96.1056318.1101311铸钢车间有功功率：KWPKPedca25.4100577571.022无功功率：KVARPQcaca53.296872.025.4100tan22视在功率：KVAQPScacaca04.506253.296825.41002222222计算电流：AUSINcaca11.4876304,5062311其他车间的负荷计算和以上的一样，见表2.1：表2.1车间负荷计算表计算容量计算电流（A）序号负荷名称有功（KW）无功（KVAR）视在（KVA）1金工车间902.97630.281101.18105.962铸钢车间4100.252968.535062.04487.113铸铁车间400.06268.84482.0046.384水压机车间1320.20818.191553.18149.465冷作车间380.25295.11481.3346.326附件车间90.2067.65112.7510.857热处理车间299.88264.47399.8438.488铸件清理车间280.25195.62341.7732.899机修车间80.0866.36104.0010.0110煤气站1030.40665.571226.67118.0411氧气站909.72539.801057.81101.7912合计9794.266780.40二．无功补偿由负荷统计表可知道，全厂总的有功功率KWPPcaica26.9794，无功功率KVARQca4.6780，由于KWPKWca100005000，取同时使用系数9.0K.则全厂总的计算负荷如下:有功功率：KWPKPcaica83.881426.97949.0无功功率：KVAR6102.364.67809.0caicaQKQ视在功率：A10721.01KV36.610283.88142222cacacaQPS则此时的功率因数为:822.001.1072183.8814coscacaSP取补偿后的功率因数为0.93，则补偿电容为:KVARPQcac29.26232976.083.8814)]93.0tan(arccos)822.0s[tan(arcco补偿电容采用的并联电容器选择WBWF11003.6,其工作电压为6.3KV,额定容量为100KVAR,额定电容为8.0uF.补偿电容个数:（个）23.26100/29.2623/1ccQQn取27个,每相装设9个,此时实际补偿电容KVAR270010027三.选主变压器无功补偿后的全厂总视在功率:KVA67.9448)270036.6102(83.8814)(2222ccacacaQQPS由于本设计接线采用内桥接线方式,选两台主变压器,并且厂中一级负荷所占比重较大，考虑本厂以后的发展状况，采用全负载备用工作方式，即单台变压器工作就能给全厂负载供电。根据变压器的工作环境，电压等级，容量选择主变压器的型号是：Sz9-10000/35.其主要数据参数见表1.2表1.2变压器数据参数表额定容量KVA高压KV高压分接范围（％）低压KV连接组标号损耗KW空载电流（％）阻抗电压（％）空载负载1000035±4*2.5﹪6.3YnD1111.6050.580.87.5该变压器的计算损耗如下：KWSSPPPNTcakT756.56)1000067.9448(58.506.11)(220KVARSSUISQNTcakNTT58.749])1000067.9448(075.0008.0[10000])(100%100%[220则变压器高压侧的计算负荷为：有功功率：KWpPPTcaca586.8871756.5683.8814高无功功率：94.4151270058.74936.6102cTcacaQQQQ高视在功率：9746.2KVA94.4151586.88712222高高高cacacaQPS第三章全厂供电系统草图根据设计要求，35KV采用内桥接线，6KV采用单母线分段接线,见图3.1.图3.1.采用内桥接线的特点是：线路的投切比较方便，变压器的投切比较复杂。单母线分段接线的特点是：母线分段后，对于重要用户可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电，当任一组母线故障或检修时，重要用户仍可通过正常母线段继续供电，而两段母线同时故障检修的概率很小，大大提高了对重要用户的供电可靠性。第四章计算短路电流短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。对于工厂供电系统来说，常将电力系统当作无限大容量电源。常用的计算方法有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。在本设计中取三个短路点，分别是：主变压器高压侧，变压器低压侧以及6KV线路末端。计算方法采用标幺制法，取avddUUMVAS,100,电缆kmX/08.00,架空线kmX/4.00.一、最大运行方式。最大运行方式就是两台变压器同时工作，母联断开时的工作方式。其阻抗图4.1示：图4.1电路中各主要元件的电抗标幺值如下:电源内阻S:465.0215100*kdSSSX线路L1,L2:351.0371004.0122202*1*avdLLUSlXXX变压器T1,T2:75.0101001005.7100%2*1*NTdkTTSSUXX金工车间:161.03.61008.008.022101*avdUSlXX铸钢车间:121.03.61006.008.022202*avdUSlXX其余车间的算法一样,见表4.1。表4.1车间电抗标值统计表序号负荷名称供电距离(KM)电抗标值1金工车间0.80.1612铸钢车间0.60.1213铸铁车间0.420.0854水压机车间0.750.1515冷作车间0.930.1876附件车间0.80.1617热处理车间0.980.1988铸件清理车间0.520.1059机修车间1.150.23210煤气站1.220.24611氧气站0.950.1911.K1点发生短路时的短路电流基准电流：KAUSIavdd56.137310031总电抗：641.02351.0465.021**1*LSKXXX短路电流次暂态值：KAXIIKd434.2641.056.11*1短路冲击电流值：KAIKIshsh207.6434.255.22暂态短路功率：MVAIUSavk985.155434.2373312．K2点发生短路时的短路电流基准电流：KAUSIavdd165.93.6310032总电抗：016.1275.0641.021*1*2*TKKXXX短路电流次暂态值：KAXIIKd021.9016.1165.92*2短路冲击电流值：KAIKIshsh004.23021.955.22暂态短路功率：MVAIUSavk436.98021.93.63313．K3