畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-XX工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

鍵入文字 XXXX 廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 摘要：摘要： 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力；電能既易于由其它形式的 能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的 分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動 化；電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大 大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工 人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因 此，所以工廠企業(yè)供配電的電路設(shè)計(jì)要聯(lián)系到各個方面，負(fù)荷計(jì)算及無 功補(bǔ)償，變壓器的型號、容量和數(shù)量的分配；短路的計(jì)算、設(shè)備的選擇、 線路的分配和設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，把最好的供配電設(shè)計(jì)應(yīng)用到現(xiàn) 實(shí)生產(chǎn)中來，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出最好的服務(wù)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：配電所 電力負(fù)荷 功率補(bǔ)償 短路電流 2 目 錄 1 1 工廠供電概述工廠供電概述 .2 2 1.1 工廠供電的意義和要求.2 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 .3 2 2 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償.5 5 2.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的.5 2.2 負(fù)荷計(jì)算的方法 .5 2.3 功率補(bǔ)償.7 3 3 變配電所選型及總體布置變配電所選型及總體布置.9 9 3.1 變配電所位置的選擇 .9 3.2 變電所總體布置要求 .9 4 4 變壓器、主接線方案的選擇變壓器、主接線方案的選擇.1111 4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 .11 4.2 變電所主變壓器容量的選擇.12 4.3 變電所主變壓器型式、主接線的選擇 .12 4.4 主接線方案選擇 .14 5 5 電力線路接線及敷設(shè)方式電力線路接線及敷設(shè)方式.1515 5.1 電力線路的接線方式 .15 5.2 線路敷設(shè).17 6 6 短路計(jì)算短路計(jì)算.1818 6.1 短路電流計(jì)算的目的及方法.18 6.2 短路電流計(jì)算.19 7 7 主要電氣設(shè)備選擇主要電氣設(shè)備選擇 .2323 7.1 電氣設(shè)備選擇的條件 .23 7.2 高壓設(shè)備的選擇要求 .24 7.3 配電所高壓開關(guān)柜的選擇.25 8 8 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置.2525 8.1 電測量儀表.25 8.2 絕緣監(jiān)視裝置.26 9 9 防雷與接地防雷與接地.2626 1010 供電系統(tǒng)電氣原理圖及說明供電系統(tǒng)電氣原理圖及說明.2727 1111 謝辭謝辭.2929 1212 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).3030 3 1 1 工廠供電概述工廠供電概述 1.11.1 工廠供電的意義和要求工廠供電的意義和要求 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的 能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和 分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動 化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額 中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量， 提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度， 改善工人的勞動條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具 有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而 能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供 電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活 用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求： 1、安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故； 2、可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求； 3、優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求； 4、經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和 4 減少有色金屬的消耗量。 此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān) 系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng) 發(fā)展。 1.21.2 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容內(nèi)容及步驟及步驟 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和 性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，接合國家供電情況，解 決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題，以電子廠為例，其基本 內(nèi)容有以下幾方面。 1.2.1 負(fù)荷計(jì)算 全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè) 計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。 1.2.2 工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，接合 全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。 1.2.3 工廠總降壓變電所主接線設(shè)計(jì) 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級別和計(jì)算負(fù)荷綜合主 變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全 可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)、安裝容易、維修方便。 1.2.4 廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考 負(fù)荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置方案， 由不同方案的可靠性、電壓損失、基建投資、年運(yùn)行費(fèi)用，有色金屬消 耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路 接構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計(jì)。 用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空 線路桿位。 1.2.5 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量， 皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路 參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。 1.2.6 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá) 到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需移 相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。 1.2.7 變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇 變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣 子、避雷器、開關(guān)柜等設(shè)備。 1.2.8 變電所防雷裝置設(shè)計(jì) 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷接地裝置。進(jìn)行防直擊的避雷 針保護(hù)范圍計(jì)算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計(jì)算，按避雷器的基本 參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。對接 6 地和接地體做具體的理解。 2 2 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償 2.12.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容 2.1.1 計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性 的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。 在配電設(shè)計(jì)中，通常采用 30 分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇 電器或?qū)w的依據(jù)。 2.1.2 平均負(fù)荷 平均負(fù)荷指一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常 選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的 平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能 消耗量。 2.22.2 負(fù)荷計(jì)算的負(fù)荷計(jì)算的方法方法 負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)由于設(shè)備臺 數(shù)比較多，而單臺設(shè)備容量相差不大所以采用需要系數(shù)法確定。 主要計(jì)算公式有： 有功功率：P30 = PeKd 無功功率: Q30 = P30 tg 視在功率: S30 = P30/Cos 7 計(jì)算電流: I30 = S30/UN 3 下表是該電子廠的各個車間負(fù)荷的情況： 2.2.1 全廠負(fù)荷計(jì)算 取 Kp = 0.95; Kq = 0.97 根據(jù)上表可算出：P30i = 7485.7kW; Q30i = 4798kvar 計(jì)算負(fù)荷 序號車間名稱 設(shè)備用量 （KW） P30 (KW) Q30 (Kvar) S30 (KV.A) 變壓器容量 1 空調(diào)機(jī)房（一） 246.5172.6129.4215.8 2 廠務(wù)公用站房 338.2236.8177.6296 3 TG 車間 3704.62963.71837.53486.7 1*400 4 鍋爐房 142.610780.2133.8 5 水泵房 320.9208.6156.5278.1 6 污水處理廠 6753.647.268.7 7 TA 車間 2377.4951190.2970 1*400 8 空壓站 607534.2470.1712.3 9 空調(diào)機(jī)房（二） 368257.6193.2322 10 冷凍機(jī)（1） 561392.7345.6523.6 1*400 11 冷凍機(jī) （2，3） 1122785.4691.11047.2 12 制冷站 450315236.2393.8 13 照明用電 634.4507.5243.6243.6 1*400 8 則 P30 = KPP30i = 0.957485.7kW = 7111kW Q30 = KqQ30i = 0.974798.4kvar = 4654kvar S30 =8499KVA 22 3030 pQ I30 = S30/UN 140 A3 Cos= P30/S30 = 7111/84990.84 2.32.3 功率補(bǔ)償功率補(bǔ)償 工廠中由于有大量的感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等 感性負(fù)荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā) 揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá) 不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí)，則需考慮增設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置。 上圖表示功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系。假設(shè)功 率因數(shù)有提高到，這時(shí)在用戶需用的有功功率不變的條件 coscos 30 P 下，無功功率將由減小到，視在功率將由減小到。相應(yīng) 30 Q 30 Q 30 S 30 S 地負(fù)荷電流也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低， 30 I 既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo) 線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。 9 由上圖可知，要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)無功補(bǔ) coscos 償裝置（并聯(lián)電容器） ，其容量為： 3030 QQQc)tan(tan 30 P Q 30 pqQ cc c 在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量來確 c q 定電容器的個數(shù)，即： c c q Q n 由于本設(shè)計(jì)中要求 Cos0.9,而由上面計(jì)算可知 Cos=0.840.9，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián) 電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。 Qc = 7111（tanarcCos0.84tanarcCos0.95）Kvar=2275Kvar 取 Qc=2300 Kvar 因此，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC = 2300/150 =15 而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為 3 的倍數(shù)，取 15 個正好。 無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： S30（2）=7538KVA 22 7111(47982300) 變壓器的功率損耗為： QT = 0.06 S30= 0.06 * 7538= 452Kvar PT = 0.015 S30= 0.015 * 7538= 113 Kw 變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為： P30= 7111+ 113 = 7224 Kw 10 Q30= (4798-2300)+ 452= 2950 Kvar S30 = = 7803 KVA 22 72242950 無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： Cos= P30/ S30=7224/7803= 0.9 則工廠的功率因數(shù)為：cos= P30/S30= 0.90.9 因此，符合本 設(shè)計(jì)的要求。 3 3 變配電所選型及總體布置變配電所選型及總體布置 3.13.1 變配電所位置的選擇變配電所位置的選擇 變配電所所址選擇的一般原則: 1、盡量靠近負(fù)荷中心； 2、盡量靠近電源側(cè)； 3、進(jìn)出線方便； 4、盡量避開污染源，或者在污染源上方口； 5、盡量避開振動、潮濕、高溫及有易燃易爆物品的場所； 6、設(shè)備運(yùn)輸方便； 7、有擴(kuò)建和發(fā)展的余地； 8、高壓配電所與鄰近車間的變電所合建。 3.23.2 變電所總體布置要求變電所總體布置要求 3.2.1 便于運(yùn)行維護(hù)和檢修 有人值班的的變配電所，一般應(yīng)設(shè)置值班室。值班室應(yīng)靠近高低壓 11 配電室，而且有門直通。如值班室靠近高壓配電室有困難時(shí)，則值班室 可經(jīng)走廊與高壓配電室相通。 值班室也可以與低壓配電室合并，但在放置值班工作桌的一面或一 端，低壓配電裝置到墻的距離不應(yīng)小于 3m。 主變壓器應(yīng)靠近交通運(yùn)輸方便的馬路側(cè)。條件許可的，可單設(shè)工具 材料室或維修間。 晝夜值班室的變配電所應(yīng)設(shè)休息室。有人值班的獨(dú)立變配電所，宜 設(shè)有廁所和給排水設(shè)施。 3.2.2 保證運(yùn)行安全 值班室內(nèi)不得有高壓設(shè)備，值班室的門應(yīng)朝外開。高壓低壓配電室 的電容室的門應(yīng)朝值班室開或朝外開。 變壓器室的大門應(yīng)朝馬路開，但應(yīng)避免朝向露天倉庫。在炎熱地區(qū) 應(yīng)避免朝西開門。 變電所宜單層布置。當(dāng)采用雙層布置時(shí)，變壓器應(yīng)設(shè)在底層。 高壓電容器組一般應(yīng)裝設(shè)在單獨(dú)的房間內(nèi)，但數(shù)量較少時(shí)，可裝設(shè) 在高壓配電室內(nèi)，低壓電容器組可裝設(shè)在低壓配電室內(nèi)，但數(shù)量較多時(shí)， 宜裝設(shè)在單獨(dú)的房間內(nèi)。 所以帶電部分離墻和離地的尺寸以及各室維護(hù)操作通道的寬度等， 均應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)程的要求，以確保運(yùn)行安全。 3.2.3 便于進(jìn)出線 如果是架空進(jìn)線，則高壓配電室宜位于進(jìn)線側(cè)。 考慮變壓器低壓出線通常是采用矩形裸母線，因此變壓器的安裝位 12 置，即為變壓器室，宜靠近低壓配電室。 低壓配電室宜位于其低壓架空出線側(cè)。 3.2.4 節(jié)約土地和建筑費(fèi)用 值班室可以與低壓配電室合并，這時(shí)低壓配電室面積適當(dāng)增大，以 便安置值班室的桌子或控制臺，滿足運(yùn)行值班的要求。 高壓開關(guān)柜不多于 6 臺時(shí)，可與低壓配電屏設(shè)置在同一房間內(nèi)，但 高壓柜與低壓屏的間距不得小于 2m。不帶可燃性油的高、低壓配電裝 置和非油浸電力變壓器，可設(shè)置在同一房間內(nèi)。 高壓電容器柜數(shù)較少時(shí)，可裝設(shè)在高壓配電室內(nèi)。 周圍環(huán)境正常的變電所，宜采用露天或半露天變電所。 高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近的車間變電所合建。 3.2.5 適應(yīng)發(fā)展要求 變壓器室應(yīng)考慮到擴(kuò)建時(shí)有更換大一級容量的變壓器的可能。高低 壓配電室內(nèi)均應(yīng)留有適當(dāng)數(shù)量開關(guān)柜的備用位置。即要考慮到變電所留 有擴(kuò)展的余地，又要不妨礙工廠或車間今后的發(fā)展。 4 4 變壓器、主接線方案的選擇變壓器、主接線方案的選擇 4.14.1 主變壓器臺數(shù)的選擇主變壓器臺數(shù)的選擇 主變壓器臺數(shù)選擇的要求： 1、選擇一臺：供電計(jì)算負(fù)荷不大于 1250KVA 的三級負(fù)荷變電所；變 電所另有低壓聯(lián)絡(luò)線，或有其它備用電源，而總計(jì)算負(fù)荷不大于 1250KVA 的含有部分一、二級負(fù)荷的變電所。 13 2、選擇兩臺：供含有大量一、二級負(fù)荷的變電所；總計(jì)算負(fù)荷大于 1250KVA 的三級負(fù)荷變電所；季節(jié)性負(fù)荷變化較大，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上考 慮運(yùn)行有利的三級負(fù)荷變電所。 由于該廠的負(fù)荷屬于二級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜 采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺變壓器 能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。 4.24.2 變電所主變壓器容量的選擇變電所主變壓器容量的選擇 裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量 ST 應(yīng)同時(shí)滿足以下兩 個條件： 1、任一臺單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST（0.60.7）S30（1） 2、任一臺單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，STS30（+） 由于 S30（1）= 8499 KVA，因?yàn)樵搹S是二級負(fù)荷所以按條件 2 選變壓器。ST（0.60.7）8499=（5099.45949.3） KVASTS30（+） 因此選 5000 KVA 的變壓器二臺。 4.34.3 變電所主變壓器型式、主接線的選擇變電所主變壓器型式、主接線的選擇 4.3.1 變電所主變壓器型式的選擇 1、油浸式：一般正常環(huán)境的變電所； 2、干式：用于防火要求較高或環(huán)境潮濕，多塵的場所； 3、密閉式：用于具有化學(xué)腐蝕性氣體、蒸汽或具有導(dǎo)電、可燃粉塵、 14 纖維會嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行場所； 4、防雷式：用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)； 5、有載調(diào)壓式：用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動嚴(yán)重且用電設(shè) 備對電壓質(zhì)量又要求較高的場所。 由于本設(shè)計(jì)的變電所為獨(dú)立式、封閉建筑，故采用油浸式變壓器， 4.3.2 變配電所主接線的選擇原則 1、當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資； 2、當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單 母線接線； 3、當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時(shí)，宜采用線路 變壓器組接線； 4、為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所， 應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行； 5、接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器， 可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)； 6、610KV 固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電 纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)； 7、采用 610 KV 熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝 設(shè)隔離開關(guān)； 8、由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電 壓、電流互感器（一般都安裝計(jì)量柜）； 9、變壓器低壓側(cè)為 0.4KV 的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng) 15 有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng) 采用低壓斷路器； 10、當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低 壓斷路器時(shí)，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān) 或隔離觸頭。 4.44.4 主接線方案選擇主接線方案選擇 對于電源進(jìn)線電壓為 35KV 及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠 總降壓變電所降為 610KV 的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降 為一般低壓設(shè)備所需的電壓。 總降壓變電所主接線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電 力設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線 表示。 主接線對變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保 護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。 1、一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所， 這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會較 多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 2、 一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所， 這種主接線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二 級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式接線適用的場合有所不同。這種外橋式適用 于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總 16 降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行接線時(shí)，也宜于采用這種接線。 3、一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接線方式兼 有上述兩種橋式接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多， 可供一、二級負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。 4、 一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所，采用雙母線接線較之采 用單母線接線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大 增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在工廠電力系統(tǒng)在工廠 變電所中很少運(yùn)用主要用于電力系統(tǒng)的樞紐變電所。 本次設(shè)計(jì)的電子制造廠是連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷變動較小，電源進(jìn)線較長 （2.5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠(yuǎn)發(fā)展。 采用主接線一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓主 接線，如下圖所示： 17 單母線分段接線圖單母線分段接線圖 內(nèi)橋式接線圖內(nèi)橋式接線圖 5 5 電力線路接線及敷設(shè)方式電力線路接線及敷設(shè)方式 5.15.1 電力線路的接線方式電力線路的接線方式 工廠的高低壓電路的線路基本接線方式有放射式、樹干式和環(huán)形等 基本接線方式。以高壓為例。 1、放射式： 高壓放射式接線是指工廠變配電所高壓母線上引出的一回路，直 接向一個車間變電所或高壓用電設(shè)備供電，這種接線方式簡捷，操作維 護(hù)方便，保護(hù)簡單，便于實(shí)現(xiàn)自動化。但是高壓開關(guān)設(shè)備用的多，投資 高，線路故障自檢修時(shí)，又該線路供電的負(fù)荷要停電，為提高可靠性， 18 根據(jù)情況可增加備用線路，如圖 5-1-1 為放射式線路供電。 圖圖 5-1-15-1-1 放射式線路放射式線路 2、樹干式 高壓樹干式接線是指由工廠變配電所高壓母線上引出的每路高壓配 電干線上，沿線分接了幾個車間變電所或負(fù)荷點(diǎn)的接線方式，這種接線 從變配電所引出的線路少，高壓開關(guān)設(shè)備相應(yīng)用的少。配電干線少可以 節(jié)約有色金屬，但供電可靠性差，干線故障或檢修將引起干線上的全部 用戶停電，為提高供電可靠性同樣可以采用增加備用的方法，如圖 5-1- 2 為樹干式接線圖。 19 圖圖 5-1-25-1-2 樹干式接線圖樹干式接線圖 3、放射式 從工廠供電系統(tǒng)而言，高壓環(huán)式其實(shí)就是樹干式界限的改進(jìn)，兩 路樹干式線路連接起來就構(gòu)成了環(huán)式接線。這種接線運(yùn)行靈活，供電可 靠性高。當(dāng)干線上任何地方發(fā)生故障時(shí)，只要找出故障段，拉開其兩端 的隔離開關(guān)，把故障段切除后，全部線路可以恢復(fù)供電。由于閉環(huán)運(yùn)行 時(shí)繼電保護(hù)整定比較復(fù)雜，所以運(yùn)行時(shí)均采用開環(huán)運(yùn)行方式。 5.25.2 線路敷設(shè)線路敷設(shè) 5.2.1 架空線路的敷設(shè) 工廠架空線路長期漏天運(yùn)行，受環(huán)境和氣候影響會發(fā)生斷線、污染 等故障。為確保線路長期安全運(yùn)行，必須按相關(guān)規(guī)定敷設(shè)并經(jīng)常性的巡 視和檢查，以便及時(shí)消除設(shè)備隱患。 架空線路的敷設(shè)以及電桿尺寸應(yīng)滿足下面四個要求： 1.不同電壓等級線路的檔柜（也成跨柜，即同一線路上相鄰兩電桿 中心線之間的距離）不同。一般 380V 線路檔柜為 5060m，610KV 線路檔距為 80120m。 2.同桿導(dǎo)線的線距與線路電壓等級及檔距等因數(shù)有關(guān)。380V 線路 線距約 0.30.5m，10V 線路線距約 0.61m。 3.弧垂（架空導(dǎo)線最低點(diǎn)與懸掛點(diǎn)間的垂直距離）要根據(jù)檔距、導(dǎo) 線型號與截面積、導(dǎo)線所受拉力及氣溫條件等決定。垂弧過大易碰線； 過小易造成斷線或倒桿。 20 4.線距（導(dǎo)線最低點(diǎn)到地面或?qū)Ь€任意點(diǎn)到其他目標(biāo)物的最小垂直 距離）需遵循有關(guān)手冊規(guī)定。 5.2.2 電纜線路的敷設(shè) 電纜線路與架空線路相比，具有成本高，投資大，維修不便等缺點(diǎn)， 但是它具有運(yùn)行可靠、不易受外界影響、不需架設(shè)電桿、不占地面、不 礙觀瞻等優(yōu)點(diǎn)，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜架設(shè)架 空線路時(shí)，只有敷設(shè)電纜線路。 （由于架空與電纜線路相比有較多的優(yōu)點(diǎn)，如成本低、投資少，安 裝容易，維護(hù)和檢修方便，易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等，所以架空線路在一 般工廠中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 由于本廠的地形不復(fù)雜，按經(jīng)濟(jì)性及可操作性來選擇，故高壓供電 線路選擇為架空線。 ） 6 6 短路計(jì)算短路計(jì)算 6.16.1 短路電流計(jì)算的目的及方法短路電流計(jì)算的目的及方法 短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼 電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。 進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將 短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號， 然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣 元件有最大可能的短路電流通過。 接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主 21 要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一 些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。 對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短 路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路 化簡，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。 短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo) 幺值法（又稱相對單位制法）。 6.26.2 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算 6.2.1 在最小運(yùn)行方式下： 繪制等效電路如圖 6-1，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并 標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。 圖圖 6-16-1 等效電路等效電路 1、確定基準(zhǔn)值 取 Sd =100MVA,UC1=60KV,UC2=10.5KV 而 Id1 = Sd /U C1 =100MVA/(60KV) =0.96KA33 Id2 = Sd /UC2 =100MVA/(10.5KV) =505KA 33 2、計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1）電力系統(tǒng)（SOC = 310MVA） 22 X1* = 100KVA/310=0.32 2）架空線路（XO = 0.4/km） X2* = 0.44100/ 10.52=1.52 3）電力變壓器（UK% = 7.5） X3* = UK%Sd/100SN = 7.5100103/(1005700) =1.32 3、求 k-1 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1）總電抗標(biāo)幺值 X*(K-1)= X1*X2*= 0.32+1.52=1.84 2）三相短路電流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/X*(K-1)= 0.96/1.84 =0.52 3）其他三相短路電流 I(3) = I(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA ish(3) = 2.550.52KA = 1.33KA Ish(3) = 1.510.52 KA= 0.79KA 4）三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/1.84=54.3 4、求 k-2 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1）總電抗標(biāo)幺值 X*(K-2) = X1*X2*X3*/ X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5 2）三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) = 505KA/2.5 = 202KA 3）其他三相短路電流 23 I(3) = I(3) = Ik-2(3) = 202KA ish(3) = 1.84202KA =372KA Ish(3) =1.09202KA = 220KA 4）三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/2.5 = 40MVA 6.2.2 在最大運(yùn)行方式下： 繪制等效電路如圖 6-2，圖上標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。 圖圖 6-26-2 等效電路等效電路 1、確定基準(zhǔn)值 取 Sd = 1000MVA,UC1=60KV,UC2= 0.5KV 而 Id1 = Sd /UC1=1000MVA/(60KV) =9.633 Id2 = Sd /UC2 =1000MVA/(10.5KV)=55KA33 2、計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1）電力系統(tǒng)（SOC = 1338MVA） X1*=1000/1338=0.75 2）架空線路（XO = 0.4/km） X2* = 0.441000/602 =0.45 3）電力變壓器（UK% = 4.5） 24 X3* = X4* = UK%Sd/100SN = 4.51000103/(1005700) = 13.2 3、求 k-1 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1）總電抗標(biāo)幺值 X*(K-1) = X1*X2* = 0.75+0.45=1.2 2）三相短路電流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)= 9.6KA/1.2 =8KA 3）其它三相短路電流 I(3) =I(3)=Ik-1(3)=8KA ish(3) =2.558KA=20.4KA Ish(3) =1.51X*(K-1)8KA =12.1KA 4）三相短路容量 Sk-1(3) =Sd/X*(k-1)=1000/1.2=833MVA 4、求 k-2 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1）總電抗標(biāo)幺值 X*(K-2)=X1*X2*X3*X4* = 0.750.4513.2/2=7.8 2）三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) =Id2/X*(K-2) =55KA/7.8=7.05KA 3）其他三相短路電流 I(3) = I(3) = Ik-2(3) =7.05KA ish(3)=2.557.05KA=17.98KA Ish(3)=1.517.05KA= 10.65KA 25 4）三相短路容量 Sk-2(3)=Sd/X*(k-2)=1000/7.05=141.8MVA 6.2.3 短路電流計(jì)算結(jié)果： 1、最大運(yùn)行方式 三相短路電流/KA三相短路容量/MVA IK(3)I(3) I(3) ish（3）Ish（3） SK(3) K-1 點(diǎn) 88820.412.1833 K-2 點(diǎn) 7.057.057.0517.9810.65141.8 2、最小運(yùn)行方式 三相短路電流/KA三相短路容量/MVA IK(3)I(3) I(3) ish（3）Ish（3） SK(3) K-1 點(diǎn) 0.520.520.521.330.7954.3 K-2 點(diǎn) 20220220237222040 7 7 主要電氣設(shè)備選擇主要電氣設(shè)備選擇 7.17.1 電氣設(shè)備選擇的條件電氣設(shè)備選擇的條件 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電 纜截面計(jì)算時(shí)必須滿足下列條件。 7.1.1 發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí) 產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 26 7.1.2 電壓損耗條件 導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓 損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓 線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。 7.1.3 經(jīng)濟(jì)電流密度 35KV 及以上的高壓線路及電壓在 35KV 以下但距離長電流大的線 路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用支出 最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。此種選擇原則，稱為“年費(fèi)用支 出最小”原則。工廠內(nèi)的 10KV 及以下線路，通常不按此原則選擇。 7.1.4 機(jī)械強(qiáng)度 導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng) 度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對于絕 緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。 一般 10KV 及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來 選擇截面，再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對長距離大電流及 35KV 以上 的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再校驗(yàn)其它條件。 補(bǔ)償功率因素后的線路計(jì)算電流。 7.27.2 高壓設(shè)備的選擇要求高壓設(shè)備的選擇要求 高壓設(shè)備選擇的要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件 下的工作要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。 高壓刀開關(guān)柜的選擇應(yīng)滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經(jīng) 27 比較優(yōu)選出開關(guān)柜型號及一次接線方案編號，同時(shí)確定其中所有一次設(shè) 備的型號規(guī)格。 7.37.3 配電所高壓開關(guān)柜的選擇配電所高壓開關(guān)柜的選擇 高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一 種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、 變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)視 儀表和母線、絕緣子等。 高壓開關(guān)柜有固定式和手車式兩大類型。由于本設(shè)計(jì)是 10KV 電源 進(jìn)線，則可選用較為經(jīng)濟(jì)的固定式高壓開關(guān)柜，這里選擇 KYN-12 型。 8 8 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 8.18.1 電測量儀表電測量儀表 這里的“電測量儀表”是對電力裝置回路的電力運(yùn)行參數(shù)所經(jīng)常測 量、選擇測量、記錄用的儀表和作計(jì)費(fèi)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析考核管理用的計(jì) 量儀表的總稱?！?為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量一次系統(tǒng)消耗的電能， 保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，工廠供電系統(tǒng)的裝置必 須裝設(shè)一定數(shù)量的電測量儀表。電測量儀表按其用途分為常用測量儀表 和電能計(jì)量儀表兩類，前者是對一次電路的電力運(yùn)行參數(shù)作經(jīng)常測量、 選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進(jìn)行供用電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考 核分析和對電力用戶用電量進(jìn)行測量、計(jì)量的儀表，即各種電度表。 28 8.28.2 絕緣監(jiān)視裝置絕緣監(jiān)視裝置 絕緣監(jiān)視裝置用于小電流接地的系統(tǒng)中，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故 障，設(shè)法處理，以免故障發(fā)展為兩相接地短路，造成停電事故。 635KV 系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置，可采用三相雙繞組電壓互感器和 三只電壓表，也可采用三個單相三繞組電壓互感器或者一個三相五芯柱 三繞組電壓互感器。接成 Y0 的二次繞組，其中三只電壓表均接各相的 相電壓。當(dāng)一次電路其中一相發(fā)生接地故障時(shí)，電壓互感器二次側(cè)的對 應(yīng)相的電壓表指零，其它兩相的電壓表讀數(shù)則升高到線電壓。由指零電 壓表的所在相即可得知該相發(fā)生了單相接地故障，但不能判明是哪一條 線路發(fā)生了故障，因此這種絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的，只適于出線不 多的系統(tǒng)及作為有選擇性的單相接地保護(hù)的一種輔助裝置。 9 9 防雷與接地防雷與接地