工厂供配电系统设计 第3页
2.4方案初定及经济技术指标的分析
目前机械厂东北方向6KM处有一地区降压变电所，用一台110/35/10KV、1*25MV.A的变压器作为工厂主电源，允许用35KV或10KV的一种电压，以一回架空线向工厂供电。
根据本厂所能取得的电源及本厂用电的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，综合上述资料进行考虑分析两方案如下：
方案一：采用35kv电压供电的特点
1、供电电压较高，线路的功率损耗较小，年运行费用较低；
2、电压损失小，调压问题容易解决；
3、对cosφ的要求较低，可以减少高功率因数补偿设备的投资；
4、需要建设总降压变电所，工厂供电设备便于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积；
5、根据运行统计数据，35kv架空线路的故障率比10kv架空线路的故障率低一半，因而供电可靠性高；
6、有利于工厂进一步扩展。
方案二：采用10kv电压供电的特点
1、不需投资建设工厂总降压变电所，并少占土地面积；
2、工厂内不装设主高压器，可简化接线，便于运行操作；
3、减轻文护工作量，减少管理人员；
4、供电电压较35kv低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也会增大；
5、要求的cosφ值高，要增加补偿设备的投资；
6、线路的故障率比35kv的高，即供电可靠性不如35kv.
方案一：正常运行时以35kv单回路架空线路供电，由邻厂10kv电缆线路作为备用电源。根据设计基础资料全厂计算负荷情况，S30=4485kv·A，且只有少数的负荷为二级负荷，大多数为三级负荷，故拟厂内总降压变电所装设一台容量为5000kv·A的变压器，型号为SJL1-5000/35型，电压为35/10kv,查产品样本，其有关技术参数为：△P0=6.9kw, △Pk=45kw,Uk%=7,I0%=1.1。
变压器的功率损耗：
有功功率损耗 △PT≈△P0+△Pk(S30/SN)2=6.9+45*(4485/5000)2=43.1kw
无功功率损耗△QT≈△Q0+△QN(S30/SN)2=SN[I0%/100+UK%/100*(S30/SN)2]
=5000*[1.1/100+7/100*(4485/5000)2]=336.6kvar
35kv线路功率等于全厂计算负荷与变压器功率损耗之和.
P’30=P30+△PT=4087+43.1=4130.1kw
Q’30=Q30+△QT=1659+336.6=1995.6kvar
S’30= P’30 + Q’30 =4130.1+1995.6=6125.7kvar
cosφ’= P’30/ Q’30 =4130.1/6125.7=0.67
I’30= S’30/
考虑到本厂负荷的增长是逐渐的,为了节约有色金属消耗量,按允许发热条件选择导线截面,而未采用经济电流密度选择导线截面.查有关手册或产品样本,选择钢芯铝铰线LGJ-70,其允许电流为275A> I’30=101.05A满足要求.该导线单位长度电阻R0=0.46Ω/km,单位长度电抗X0=0.365Ω/km.
35kv线路电压损失为（线路长度l=6km）:
△ U=(P30lR0+Q30LX0)/UN=(4087*6*0.46+1659*6*0.365)/35=426.1V
△ △UAC%=(P30lR0+Q30LX0)/10UN2=426.1/352=0.34%〈5% 符合要求。
查相关设计手册,经过计算,35 kv供电的投资费用Z1见表2,年运行费用F1见表3。
表2 35kv的投资费用Z1
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项目 |
说明 |
单价 |
数量 |
费用/万元 |
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线路综合投资 |
LGJ-70 |
1.73万元/km |
6km |
10.4 |
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变压器综合投资 |
SJL-5000/35 |
12万元 |
1台 |
12 |
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35kv断路器 |
Sw2-35/1000 |
3.4万元 |
1台 |
3.4 |
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避雷器及互感器 |
FZ-35，JDJJ-35 |
1.6万元 |
各1台 |
1.6 |
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附加投资 |
3 I’302R0l+△PT=3*101.052*0.85*6+43.1 |
0.15万元/km |
130.7km |
19.6 |
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合计 |
|
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47.3 |
表3 35kv供电的年运行费用F1
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项目 |
说明 |
费用/万元 |
|
线路折旧费 |
按线路投资的5%计,8.4*5% |
0.42 |
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气设备折旧费 |
按设备投资的8%计,(12+3.4+1.6)*8% |
1.36 |
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线路电能损耗费 |
△FT=3 I’302R0Lτβ*10-3=3*101.052*0.85*6*2300*0.055*10-3 |
1.1 |
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变压器电能损耗费 |
△FT=[△P0*8760+△PK(S30/SN)2τ]β=[6.9*8760+45* (4485/5000)2*2300］*0.055 |
0.8 |
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基本电价费 |
每年有效生产时间为10个月,5000*10*4 |
20 |
|
合计 |
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24.6 |
方案二:采用10KV电压供电,厂内不设总降压变电所,即不装设变压器,所以无变压器损耗问题.此时,10KV架空线路计算电流
I30=S30/
而 cosφ=P30/S30=4087/4485=0.911<0.95 不符合要求.
为使两个方案比较在同一基础上进行,也按允许发热条件选择导线截面.选择LGJ-70钢芯铝绞线,其允许载流量为275A,R0=0.46Ω/km,X0=0.365Ω/km.
10kv线路电压损失为（线路长度l=6km）:
△ U=(P30lR0+Q30LX0)/UN=(4087*6*0.46+1659*6*0.365)/10=1491.3V
△UAC%=(P30lR0+Q30LX0)/10UN2 =1491.3/102=14.9%>5% 不符合要求。
10 kv供电的投资费用Z2见表4，年运行费用F2见表5。
表4 10kv供电的投资费用Z2
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项目 |
说明 |
单价 |
数量 |
费用/万元 |
|
线路综合投资 |
LGJ-70 |
1.73万元/km |
6km |
10.4 |
|
附加 |
3I302R0l=3*258.952*0.46*6*10-3 |
0.1万元/km |
555.22km |
55.52 |
|
合计 |
|
|
|
65.92 |
表5 10kv供电的年运行费用F2
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项目 |
说明 |
费用/万元 |
|
线路拆旧费 |
以线路投资的5%计，10.4*5% |
0.52 |
|
线路电能损耗费 |
△F1=3I302R0l=3*258.952*0.46*6*10-3 |
47.25 |
|
合计 |
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47.77 |
在上述各表中,变压器全年空载工作时间为8760h;最大负荷利用小时Tmax=4000h;最大负荷损耗小时τ可由Tmax=4500和cosφ=0.9查有关手册中τ-Tmax关系曲线，得出 τ=2300h;β为电度电价[35kv时，β=0.055元/kw·h；10kv时，β=0.083元/kw·h].
由上述分析计算可知,方案一较方案二的投资费用及年运行费用均少.而且方案二以10kv电压供电,电压损失达到了极为严重的程度,无法满足二级负荷长期正常运行的要求.因此,选用方案一,即采用35 kv电压供电,建立厂内总降压变电所,不论从经济上还是从技术上来看,都是合理的。
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