0245-某中外合資機械廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計【全套9張CAD圖】,全套9張CAD圖,中外合資,機械廠,變電所,配電,系統(tǒng),設(shè)計,全套,cad 第3章 變壓器臺數(shù)及容量的確定 3.1變壓器臺數(shù)的確定 下述情況可考慮選兩臺或兩臺以上主變壓器： 1.一、二級負荷數(shù)量較大，對可靠性要求較高時； 2.工廠有大型沖擊負荷（如大型高壓電動機，電弧爐等），為減少對其它負荷影響有必要單獨設(shè)置變壓器時； 3.工廠負荷極不均衡，選兩臺主變壓器可以大量降低電能損耗，使設(shè)置兩臺變壓器增多的設(shè)備投資，可在3～5年內(nèi)由節(jié)約的電能電費中收回時； 4.原設(shè)一臺主變壓器的變電所，由于負荷增容但又不能更換大容量變壓器時； 5.分期建設(shè)的大型企業(yè)，為節(jié)省初期投資，提高變壓器運行效率，可分期投入2～3臺主變壓器來代替一臺大型變壓器。 由于總降壓變電所的變壓器對投資影響很大，變壓器臺數(shù)多，使開關(guān)電器及輔助材料消耗增多，并使接線復(fù)雜，增加運行維護工作量。因此，總降壓變電所一般裝設(shè)1～2臺主變壓器。當選用一臺變壓器時，其容量應(yīng)較全廠總視在計算負荷留15%裕量，以提高運行效率。當裝設(shè)兩臺主變壓器時，其容量應(yīng)滿足一臺變壓器停止工作時，另一臺仍能保證對一、二級負荷供電。 由于本廠二級負荷比較多，為提高供電可靠性，選擇二臺變壓器對工廠供電。 3.2主變壓器容量的確定 3.2.1變電所主變壓器容量的選擇 1.只裝一臺主變壓器的變電所 主變壓器容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負荷的需要，即 (3-7) 2.裝有兩臺變壓器的變電所 每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件： 1）任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷的大約60%~70%的需要，即 （3-8） 2）任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要，即 （3-9） 3．根據(jù)本廠實際情況，選擇本廠主變壓器的的容量 由于本廠采用的是兩臺變壓器供電，所以所選變壓器的容量必須滿足（3-8）、（3-9）兩式的要求。 因為本廠沒有一級負荷，所以有 已知： 所以： （1） =630.49KVA （2） 取800KVA 根據(jù)戶外變壓器的實際容量（出力）：，而戶內(nèi)變壓器環(huán)境溫度比戶外變壓器環(huán)境溫度要高出大約8℃，因此戶內(nèi)變壓器的實際容量（出力）較之上式還要減小8%，所以有，=33.5℃，若選容量為800kVA的變壓器，則： =KVA 可見顯然小于750.39的要求，所以我們選擇1000kVA及其以上容量的變壓器。 3.2.2對變壓器容量的選取進行經(jīng)濟比較： 1）、對于經(jīng)濟比較的相關(guān)內(nèi)容 工廠供電設(shè)計不僅要滿足生產(chǎn)工藝提出的各項具體要求，保證安全可靠地提供電能，而且力求經(jīng)濟合理，投資少，運行費用低。這就需要對幾個切實可行的設(shè)計方案進行技術(shù)和經(jīng)濟的比較，選擇一個技術(shù)上最佳和經(jīng)濟合理的方案。 技術(shù)經(jīng)濟比較，一般包括技術(shù)指標、經(jīng)濟計算和有色金屬消耗量三方面。 1.技術(shù)指標的主要內(nèi)容 1.供電的可靠性與運行的靈活性； 2.電能質(zhì)量； 3.運行管理、維護檢修條件； 4.交通運輸及施工條件； 5.有無發(fā)展條件； 6.其他方面的有利及不利條件。 2.經(jīng)濟計算 經(jīng)濟計算包括基本建設(shè)投資和年運行費用兩大項： （1）基建投資Z 基建投資一般采用供配電系統(tǒng)中各主要設(shè)備從訂貨到安裝完成所需的全部工程費用的綜合投資指標表示。 綜合投資，包括設(shè)備本體價值、輔助設(shè)備及配件、材料費、設(shè)備的實驗調(diào)整費用。土建及安裝費用，也包括設(shè)備的運雜費。各類設(shè)備的中華投資指標見表2-4至2-17。 （3-7） 式中 ——變電所綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置等綜合投資（萬元） ——線路綜合投資（萬元） （2）年運行費 年運行費是指設(shè)備投入運行后維持正常運行每年所付出的費用，一般包括以下四項： 1） 設(shè)備的折舊費用Fz， 供電系統(tǒng)的各種設(shè)備在運行期間將逐年陳舊、老化，因此，每一個設(shè)備過了 一定的使用年限，就需要更換性的設(shè)備，更新設(shè)備的費用，要靠工廠在原設(shè)備使用年限內(nèi)逐年積累。對每一設(shè)備每年所必須提存的資金稱為折舊費，折舊費一般按設(shè)備投資的一個百分點提取。這個百分比稱為折舊率。電力工程各類裝置的折舊率見表2-18（第23頁） 折舊費按下式計算： (萬元/年) （3-8） 2）設(shè)備維護管理費Fw 為使供電系統(tǒng)保持良好的性能和正常運行，必須對各項設(shè)備經(jīng)常進行維護檢修和管理，為此需配備各種維修管理人員。設(shè)備維修管理所需的設(shè)備及交通工具等所需的費用統(tǒng)稱為設(shè)備的維修管理費，一般也按設(shè)備投資的百分數(shù)計算，這個百分比稱為維修管理費率C2。C2值維修管理費按下式計算： 萬元/年 （3-9） 3）年電能損耗費 包括各變壓器年電能損耗費和線路年損耗費，按下式計算： 萬元/年 （3-10） 式中 ——每度電價（元/度），按當?shù)仉姌I(yè)局規(guī)定定價計算 ——全廠供電配電系統(tǒng)變壓器全年電能損耗總和（千瓦-小時） ——全廠1千伏以上配電線路全年電能損耗總和（千瓦-小時） 千瓦小時 （3-11） 式中 ——變壓器空載有功損耗 千瓦 ——變壓器短路有功損耗 千瓦 千瓦小時 ——變壓器全年內(nèi)投入運行小時數(shù)，可取8760小時。 ——變壓器計算負荷 千伏安 ——變壓器額定容量 千伏安 ——三相線路中有功功率損耗 千瓦 ——最大負荷年損耗小時數(shù)，可按工廠最大負荷利用小時數(shù)Tmax及功率因數(shù)cos求得表（3-1） 表3-1 最大負荷利用小時數(shù)Tmax與損耗小時數(shù)τ的關(guān)系表 cosφ τ Tmax 0.8 0.85 0.9 0.95 1.0 2000 1500 1200 1000 800 700 2500 1700 1500 1250 1100 950 3000 2000 1800 1600 1400 1250 3500 2350 2150 2000 1800 1600 4000 2750 2600 2400 2200 2000 4500 3150 3000 2900 2700 2500 5000 3600 3500 3400 3200 3000 5500 4100 4000 3950 3750 3600 6000 4650 4600 4500 4350 4200 6500 5250 5200 5100 5000 4850 4）年基本電價費 工廠大多數(shù)皆按大宗工業(yè)用電計算電費，為二部電價制。年基本電價費是根據(jù)與供電部門鑒定的計費辦法協(xié)議收取，用下式計算： =12基本電價總降壓變電所主變壓器總?cè)萘浚ɑ蛴须娯摵? 設(shè)備容量；或最大需用負荷）（萬元/年） （3-12） 整個供電系統(tǒng)的年運行費為 （3-13） 3.經(jīng)濟比較與方案確定 總降壓變電所由于電氣主結(jié)線方案不同相應(yīng)的電氣設(shè)備規(guī)格型號也不同，所以其基建投資和年運行費用也有差別。對于配電系統(tǒng)，由于總降壓變電所位置不同或配電線路的路徑和結(jié)構(gòu)不同，可以提出很多種設(shè)計方案，對于這多種方案可以先進行簡單的技術(shù)經(jīng)濟分析，淘汰一些明顯不合理或技術(shù)經(jīng)濟指標不夠理想的方案，選擇2-3個較佳方案進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較，最后確定一個技術(shù)經(jīng)濟都較好的方案。 方案的經(jīng)濟計算相同部分有時可不計算。 在算出基建投資Z和年運行費F以后，如有兩個方案在技術(shù)上相當，則一般應(yīng)優(yōu)先采用投資和年運行費均較小的方案。 若兩個方案中第一方案基建投資高而年運行費低；第二方案投資低而運行費高，則需用抵償年限T來決定，抵償年限表示多投資的費用需幾年方能從節(jié)約的運行費中收回。 （3-14） 式中 、——第一、二方案的基建投資 、——第一、二方案的年運行費 算得的抵償年限T與國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展、資金合理運用而統(tǒng)一規(guī)定的標準抵償年限比較。如，則采用基建投資小的方法；如，則采用投資大而年運行費小的方案。如無法取得的確切資料時，可暫按5年考慮。 如果技術(shù)上相當?shù)姆桨笖?shù)目超過兩項時，為了便于比較，常采用計算費用最小的方法。 （3-15） 式中 ——計算費用 將各個方案的算出后，取其中最小的方案即為經(jīng)濟想最佳的方案。 2）、對本廠實際情況的進行技術(shù)經(jīng)濟比較 工廠供電設(shè)計不僅要滿足生產(chǎn)工藝提出的各項具體要求，保證安全可靠地供電，而且力求經(jīng)濟合理，投資少，運行費用低。這就要求對幾個切實可行的方案進行經(jīng)濟和技術(shù)的比較。選擇在技術(shù)和經(jīng)濟上最合理的方案。 經(jīng)濟技術(shù)比較，一般包括技術(shù)指標、經(jīng)濟計算和有色金屬消耗量，在本設(shè)計中，最終確定的是變壓器容量，其他技術(shù)指標與有色金屬消耗量相同，所以我們要比較的是經(jīng)濟計算。 在經(jīng)濟比較中，我們考慮的是變壓器，對于兩者區(qū)別如下表： 產(chǎn)品型號 -M-1000/10 -M-1250/10 空載損耗（W） 1240 1460 負載損耗（W） 9150 10870 空載電流（%） 0.05 0.05 短路阻抗（%） 4.5 4.5 參考價格（萬元） 9.41 10.85 以下是兩者的經(jīng)濟比較： 方案I：采用－M三相油浸式1000KV·A的變壓器，單價9.41萬元 方案II：采用－M三相油浸式1250KV·A的變壓器，單價10.85萬元 1. 基本投資 ① 線路綜合投資相同，不作比較 ② 設(shè)備投資 方案I：二臺1000KV·A的變壓器，29.41＝18.82萬元 方案II：二臺1250KV·A的變壓器，210.85＝21.70萬元 2. 年運行費用F （1）設(shè)備折舊費（就算變壓器，其他設(shè)備相同）(萬元/年) 方案I：18.820.058＝1.092萬元 方案II：21.700.058＝1.259萬元 （2）線路折舊費相同 （3）設(shè)備維護管理費（按折舊費的100％）Fw 方案I：1.092萬元 方案II：1.259萬元 （4）年電能損耗（只算變壓器的年電能損耗，配電線路不作計算）FA 變壓器年電能損耗費（由Tmax＝6000h，查得τ＝4500h） 方案I：根據(jù)該變壓器得技術(shù)數(shù)據(jù)，查得, ＝106871.7 年電能損耗費：萬元/年 方案II：， ＝86440.3 年電能損耗費：萬元/年 （5）年基本電費FJ FJ＝12*基本電價*總降壓變電所主變壓器總?cè)萘?10-4（萬元/年） 方案I：1218100010-42＝43.2萬元/年 方案II：1218125010-42＝54萬元/年 兩種方案設(shè)備準備費（基本電價形成之電費）相同。很明顯看出方案Ⅰ的有色金屬消耗量大于方案Ⅱ數(shù)量。故不作詳細計算，其它數(shù)據(jù)列表比較如下： 方 基建投資(萬元) 運行費用(萬元) 案 線 路 設(shè) 備 合 計 （Z） 設(shè)備 折舊 線路 折舊 線路 管理 電能 損耗 合 計（F） 年基本電費 總計 Ⅰ 相 同 18.8 18.8 1.092 相 同 1.092 5.23 7.75 43.2 72.654 Ⅱ 21.7 21.7 1.259 1.259 4.23 7.43 54 88.99 從表格中可以看出，采用容量為1000kvar的變壓器明顯比容量為1250KVA的變壓器投資少。另外1000KVA的容量相比于全廠總負荷1750.39KVA留有一定的余量，工廠在近期內(nèi)不會大規(guī)模的擴建，因此本廠選用的變壓器容量為1000KVA 3.3電力變壓器的選擇 3.3.1電力變壓器的分類 電力變壓器按變壓功能分，有升壓變壓器和降壓變壓器。工廠變電所都采用降壓變壓器。終端變電所的降壓變壓器，也稱配電變壓器。 電力變壓器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列。所謂R8容量系列，是指容量等級是按倍數(shù)的。我國老的變壓器容量等級采用R8系列，容量等級如100、135、180、240、320、420、560、750、1000kV.A等。所謂R10容量系列，是指容量等級是按倍數(shù)遞增的。R10系列的容量等級較密，便于合理選用，是IEC推薦的，我國新的變壓器容量等級采用這種R10系列，容量等級如100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000kV.A等。 電力變壓器按相數(shù)分，有單相兩大類。工廠變電所通常采用三相電力變壓器。 電力變壓器呆板調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓（又稱無激勵調(diào)壓）和有載調(diào)壓兩大類。工廠變電所大多采用無載調(diào)壓變壓器。但在用電負荷對電壓水平要求較高的場合亦有采用有載調(diào)壓變壓器的。 電力變壓器按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分，有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩大類。工廠變電所過去大多采用鋁繞組變壓器，但低損耗的銅繞組變壓器現(xiàn)在得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 電力變壓器按繞組型式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。工廠變電所一般采用雙繞組變壓器。 電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（）等變壓器。其中油浸式變壓器，又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強迫油循環(huán)冷卻方式等。工廠變電所大多采用油極自冷式變壓器。 電力變壓器呆板用途分，有普通電力變壓器、全封閉變壓器和防雷變壓器等。工廠變電所大多采用普通電力變壓器。 3.3.2電力變壓器的結(jié)構(gòu)和型號 1）、 電力變壓器的結(jié)構(gòu)和型號的簡單介紹 電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)，包括鐵心和繞組兩大部分。繞組又分高壓和低壓或一次和二次繞組等。 電力變壓器全型號的表示含義如下： 2）、變壓器型號的選擇 在一般正常的環(huán)境下，變壓器型號選擇為、、、等系列低損耗配電變壓器（油浸式） 當前常用的配電變壓器是和兩個系列的產(chǎn)品，S9系列的變壓器是在低損耗配電變壓器的基礎(chǔ)上研制成功的，目前均大力推廣“趕超國際先進水平”的低損耗銅繞組的系列的變壓器。近幾年全世界缺電嚴重，為了節(jié)約電能，又研制出了新的低損耗變壓器，它的損耗比的更低，但由于價格稍貴，目前企業(yè)用的不是很多。 本變電所選用兩臺－M－1000/10變壓器，其聯(lián)結(jié)組別為Dyn11。2000年10月對－M－1000/10三相油浸式電力變壓器進行效小批試生產(chǎn)，經(jīng)用戶使用反映良好，產(chǎn)品通過國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對－M－1000/10檢測，產(chǎn)品性能達到JB/T3837-92中11型的標準，達到高效率低消耗目標，產(chǎn)品技術(shù)性能達到了國內(nèi)同類產(chǎn)品先進水平。 3.3.3電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別及其選擇 1 ）、電力變壓器聯(lián)結(jié)組別的概念 電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別，是指變壓器一、二次（或一、二、三次）繞組因采用不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次（一、二、三次）側(cè)對應(yīng)的線電壓之間不同相位關(guān)系。 2 ）、配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別類型及比較 1.聯(lián)結(jié)組別的類型 6~10kV配電變壓器（二次側(cè)電壓為220/380V）有Yyn0（即）和Dyn11（即）兩種常見的聯(lián)結(jié)組。 變壓器Yyn0聯(lián)結(jié)組的接線和示意圖如圖6-1所示。 變壓器Dyn11聯(lián)結(jié)組的接線和示意圖如圖6-2所示。 2.聯(lián)結(jié)組別的比較 我國過去的配電變壓器差不多全采用Yyn0聯(lián)結(jié)，近十年來Dyn11聯(lián)結(jié)的配電變壓器開始得到推廣應(yīng)用。配電變壓器采用Dyn11聯(lián)結(jié)較之采用Yyn0聯(lián)結(jié)有下列優(yōu)點： （1）對Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器來說，其3n次（n為正整數(shù)）諧波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這較之一次饒組接成星形接線的Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器更有利于抑制高次諧波電流。 （2）Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗小得多，從而更有利于低壓單相接地短路故障的保護和切除。 （3）當接用單相不平衡負荷時，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求中性線電流不超過二次繞組額定電流的25%，因而嚴重限制了接用單相負荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的充分發(fā)揮。為此，GB50052-1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時，伊于選用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的中性線短六允許倒到相電流的75%以上，其承受單相不平衡負荷的能力遠比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。這在現(xiàn)代化供配電系統(tǒng)中單相負荷急劇增長的情況下，推廣應(yīng)用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器就顯得更有必要。 但是，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器一次繞組的絕緣強度要求比Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器稍低，從而制造成本稍低于Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器，且目前生產(chǎn)Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的廠家相對較少，因此在TN和TT系統(tǒng)中由單相不平衡負荷引起的中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，且其一相的電流在滿載不致超過額定值時，可選用Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器。 本次設(shè)計采用Dyn11聯(lián)結(jié)型變壓器。 40