變電所及配電線路的設(shè)計

1、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）35KV變電所及配電線路設(shè)計（牛圣迪）2011.12.10本科畢業(yè)設(shè)計（論文）（35KV變電所及配電線路設(shè)計）學(xué)院（系）： 繼續(xù)教育學(xué)院 專 業(yè)：電氣工程及自動化 學(xué)生 姓名： 牛圣迪 學(xué) 號： 39 指導(dǎo) 教師： 楊麗君 答辯 日期：2011-12-15 （此頁空白）摘要摘要隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。作為電能傳輸與控制的中間樞紐，變電所必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。此工廠供電設(shè)計包括：負(fù)荷的計算及無功功率的補(bǔ)償；變電所主變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定；變電所

2、主接線方案的選擇；進(jìn)出線的選擇；短路計算和開關(guān)設(shè)備的選擇；二次回路方案的確定及繼電器保護(hù)的選擇和整定；防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計；車間配電線路布線方案的確定；線路導(dǎo)線及其配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇；以及電氣照明的設(shè)計，還有電路圖的繪制。關(guān)鍵詞變電所 變壓器 斷路器 繼電器 隔離開關(guān) 互感器 熔斷器I 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）AbstractWith development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to qual

3、ity and management that electric energy supply to live. As the pivot between what the electric energy is transmitted and controlled, the transformer substation must change the traditional design and control the mode , could meet modern power system , modernized industrial production and development

4、trend of social life . This factory supplies power and designs including: Calculation of load and compensation of the inactive power; Transformer substation main voltage transformer platform count and capacity , sureness of pattern; Mainly wire the choice of the scheme in the transformer substation;

5、 Pass in and out the choice of the thread; Choice of shorting out and calculating and switchgear ; Two return circuit sureness and choice that relay protect of scheme exactly make; Defend the thunder and protect the design with the earth device ; The workshop distribution line connects up the surene

6、ss of the scheme; Circuit wire and distribution equipment and protecting the choice of the equipment; And the electric design that lighted, there is drawing of circuit diagram.Keywords Transformer substation Voltage transformer Circuit breaker Relay Isolate the switch Mutual inductor Fuse box.I 目 錄摘

7、要IAbstractII第1章 緒論41.1 課題背景4第2章 35KV變電所及低壓配電線路設(shè)計52.1負(fù)荷計算52.2 無功補(bǔ)償計算及設(shè)備選擇82.3 變電所位置的選擇142.3.1 變電所的分類142.3.2 變電所所址選擇的一般的應(yīng)遵循的原則142.4 變電所的主變壓器臺數(shù)和容量的選擇162.4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇162.4.2 主變壓器容量的選擇162.5 變電所主接線方案的設(shè)計172.7 變電所一次設(shè)備的選擇272.7.1 一次設(shè)備選擇的一般要求272.7.2選擇各類電氣設(shè)備的特別的要求282.7.3 一次設(shè)備校驗(yàn)應(yīng)滿足的條件282.8 變電所高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇382.8.

8、1變電所進(jìn)線方式的選擇382.8.2 變配電所進(jìn)出導(dǎo)線和電纜的選擇382.8.3 各類電力線路的導(dǎo)線截面的選擇步驟392.8.4 電力線路選擇的具體公式392.8.5 設(shè)計進(jìn)出線的選擇402.8.6 6KV高壓母線的選擇442.8.7 車間變電所低壓側(cè)母線的選擇44第3章 繼電保護(hù)以及二次回路的設(shè)計463.1 繼電保護(hù)裝置的基本要求463.2 二次回路的接線安裝要求463.3 引入盤、柜的電纜及其芯線應(yīng)符合的要473.4 35KV主變壓器的保護(hù)裝置設(shè)計473.5 6.3KV車間變壓器的保護(hù)裝置設(shè)計503.6 備用電源自動投入裝置的選523.7 高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)控制與信號回路523.8 防雷

9、保護(hù)和接地裝置設(shè)計54結(jié)論55參考文獻(xiàn)56致 謝58附錄15附錄27附錄399章及標(biāo)題 第1章 緒論1.1 課題背景所謂電力系統(tǒng)，就是包括不同類型的發(fā)電機(jī)，配電裝置，輸、配電線路，升壓及降壓變電所和用戶，組成的一個整體，對電能進(jìn)行不間斷的生產(chǎn)和分配。工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個組成部分，它主要反映工廠用戶的特點(diǎn)和要求。 電能是現(xiàn)代工業(yè)的主要能源和動力，做好工廠供電工作對發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，有十分重要的意義。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)生活中和

10、國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中應(yīng)用極為廣泛。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。作為電能傳輸與控制的中間樞紐，變配電所必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。近年來，微電子技術(shù)、微機(jī)控制與應(yīng)用技術(shù)、計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和應(yīng)用，為變電所的自動化和自能化提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電網(wǎng)裝機(jī)容量迅速增長，電力供應(yīng)緊張狀況已得到緩解。目前存在的主要問題是變配電網(wǎng)薄弱，難以滿足用戶對供電質(zhì)量越來越高的要求，由此，只有加大變電所的科技含量，汲取國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，向自動化、現(xiàn)代化、智能化發(fā)展，才能更好的

11、為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。本設(shè)計的內(nèi)容可大概的分為：負(fù)荷計算、變壓器的無功補(bǔ)償、變壓器的選擇、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計、短路電流和容量的計算、一次設(shè)備選擇、變電所進(jìn)出線的選擇及二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定進(jìn)行設(shè)計。為了響應(yīng)國家計劃用電、節(jié)約用電、安全用電的號召，在設(shè)計中負(fù)荷計算、無功補(bǔ)償、一次設(shè)備選擇、進(jìn)出線選擇、二次回路方及繼電保護(hù)設(shè)計、諧波危害的抑制和消除，都是關(guān)鍵的步驟，要十分注意。本設(shè)計的指導(dǎo)老師為楊麗君老師，在此感謝她的耐心指導(dǎo)和辛勤的教誨。由于本人水平有限，設(shè)計中難免出現(xiàn)不足之處，敬請各位老師批評指正。第2章 35KV變電所及低壓配電線路設(shè)計2.1負(fù)荷計算 求計算負(fù)荷這相工作稱

12、為負(fù)荷計算。顯然負(fù)荷計算是根據(jù)已知的工廠用電設(shè)備的安裝容量確定、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。這個負(fù)荷是設(shè)計是作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路導(dǎo)線的截面積、變壓器容量、開關(guān)電器和互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。電力負(fù)荷又叫電力負(fù)載，它是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位。另一是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流的大小。根據(jù)電力復(fù)核對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響程度，電力負(fù)荷一般分為三級：一級負(fù)荷：一級負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者，或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢等等。在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要

13、場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)看著特別重要的負(fù)荷。二級負(fù)荷：二級負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如大量產(chǎn)品報廢、中斷供電將影響重要用電部門正常工作等。三級負(fù)荷：三級負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述的一、二級負(fù)荷者。由于計算負(fù)荷是供電設(shè)計的基本依據(jù)，所以計算負(fù)荷確定的是否合理，直接影響到工廠電力設(shè)計的質(zhì)量，電力設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性問題。如計算負(fù)荷估算太大，將增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)變的復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，在無形中就增加了初投資和運(yùn)行工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，以不和理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給整個國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來很大的危害。如果選的過小，

14、又使電器和導(dǎo)線電纜處在過負(fù)荷下運(yùn)行，增加了電能的損耗，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀，降低了設(shè)備的使用壽命?？梢?，正確計算負(fù)荷計算，有很大設(shè)計決定作用，其意義重大。但是由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響因素多，很難準(zhǔn)確的確定出來。設(shè)備的計算負(fù)荷的變化也有一定的計算規(guī)律，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的形式、能源的供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)。所以，負(fù)荷計算只是電力系統(tǒng)設(shè)備選擇的一個估算負(fù)荷。我國的確定負(fù)荷的方法，主要有需要系數(shù)法、二項式法，需要系數(shù)法是普遍采用的計算負(fù)荷的基本方法，二項式法應(yīng)用局限很大，但確定設(shè)備臺數(shù)教少而容量差別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷時，比較的合理，而且方便。本設(shè)計的車間設(shè)備臺數(shù)較多、設(shè)備容量都相差不大，

15、所以宜采用需要系數(shù)法。 負(fù)荷計算公式如下： 有功計算負(fù)荷: P30=KdPe （1.1）式中:Pe用電設(shè)備組總?cè)萘?不含用電設(shè)備容量,單位:Kw)Kd用電設(shè)備組的需要系數(shù)無功計算負(fù)荷為: Q30=P30tan （1.2）式中:tan對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)cos的正切值視在計算負(fù)荷為: S30=P30 /cos （1.3） 計算電流為 : I30=S30 /(31/2Un) （1.4）式中:Un用電設(shè)備組的額定電壓(單位:KV)功率因數(shù) COS=P30/S30 （1.5） 根據(jù)需要系數(shù)計算法和變電所的設(shè)計依據(jù),通過計算可以得出此變電所的計算負(fù)荷.其計算結(jié)果如下表: 表1.1 各車間6千伏負(fù)荷計

16、算表序 號車間名稱高壓設(shè)備名稱設(shè)備容量kWkdCOSØtanØ計 算 負(fù) 荷P30KwQ30KvarS3KVAI30A1鑄鋼車間電弧爐2×12500.90.870.57225019562586.2248.872鑄鐵車間工頻爐2×2000.80.90.48320288355.5634.23空壓站空壓機(jī)2×2500.850.850.6242536350048.1小 計 K-0.90.740.91269624773660.4323.4各車間和車間變電所負(fù)荷計算表下頁：表1.2 各車間和車間變電所負(fù)荷計算表（380V）序號車 間名 稱設(shè)備容量 kWkd

17、COSØtanØ計 算 負(fù) 荷車間變電所代號變壓器臺數(shù)及容量kVAP30KwQ30KvarS3KVAI30A1鑄鋼車間20000.40.651.178009361230.71870.1No.12×8002鑄鐵車間10000.40.701.02400408571.43128.33No.22×400砂庫1100.70.601.3377102128.33194.99小計K-0.90.661629843鉚焊車間12000.30.451.983607138001215.5No.31×4001.水泵房28.750.80.75211

18、626.25398.84小計K-0.90.442.9342.9692.2772.411173.64空壓站3900.850.750.88331.5291.72442671.57No.41×500機(jī)修車間1500.250.651.1737.543.957.7876.57鍛造車間2200.30.551.5266101120182.33木型車間1860.350.601.3365.185.58108.5164.85制材場200.280.601.335.66.339.3314.18綜合樓200.9101801827小計K-0.90.681.06472502688.161045.65鍋爐房3000

19、.750.800.75225168.75281.25939.41No.51×3152.水泵房280.750.80.752115.826.2539.9倉庫(1.2)880.30.651.1726.430.940.6261.72污水提升站140.650.800.759.16.8311.3817.29小 計K-0.90.770.83253.4211.1329.78501.12.2 無功補(bǔ)償計算及設(shè)備選擇變電所的無功補(bǔ)償對于整個工廠的設(shè)計是極為重要的。按全國供用電規(guī)則規(guī)定:高壓供電的工業(yè)用戶,功率因素不得低于0.9;其她情況,功率因素不得底于0.85.如達(dá)不到上述要求,則需增設(shè)無功功率的人工

20、補(bǔ)償裝置.功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用層度及電氣設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的參數(shù)。在工廠供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都有電感性的特性。（諸如：感應(yīng)電機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)荷）這些設(shè)備不僅需要從電力系統(tǒng)中吸收有功功率，還要吸收無功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必須的交變磁場，從而降低了設(shè)備運(yùn)行時的功率因數(shù)。如果在設(shè)備充分充分發(fā)揮了設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高其自然功率因數(shù)，尚達(dá)不到工廠規(guī)定的功率因數(shù)要求時，則要考慮人工補(bǔ)償。人工補(bǔ)償是在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置，在保證低壓側(cè)有功率不變的情況下減小設(shè)備的無功功率。從而減小了設(shè)備總的視在功率，縮小了變壓器容量、導(dǎo)線的截面積

21、及一次設(shè)備的容量。同時僅降低了變電所的初投資、設(shè)備運(yùn)行時的損耗和工廠的電費(fèi)開支。現(xiàn)在所用的補(bǔ)償裝置有同步補(bǔ)償器和靜電電容器。同步補(bǔ)償器無功功率的發(fā)電機(jī)，它的最大優(yōu)點(diǎn)是可以均勻的調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓水平，但其無功功率補(bǔ)償量越小，單位1kvar造價越高，即使容量很大同步無功補(bǔ)償器也遠(yuǎn)叫靜電無功補(bǔ)償器貴，而且損耗大、安裝要求高、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，因此只有在大電網(wǎng)中樞調(diào)壓或中降壓變電所中使用。目前：工廠中普遍采用并聯(lián)電容器來補(bǔ)償供電系統(tǒng)中的無功功率。它一般分為三中：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償。由前面的車間負(fù)荷計算知車間的計算很大，但功率因數(shù)普遍很小。從表中可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只

22、有0.77。而提供電部門要求該廠35KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)不應(yīng)低于0.90?？紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗，因此在變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償時，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)稍微高些，取0.92。 相關(guān)的無功功率補(bǔ)償公式如下：無功功率補(bǔ)償裝置容量: QC=P30（tan-tan） （1.6）式中: P30 工廠的有功計算負(fù)荷(單位:KW)tan對應(yīng)原來功率因數(shù)COS的正切;tan對應(yīng)需補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)的COS正切;補(bǔ)償后總的視在負(fù)荷：S30= P302+(Q30-QC)20.5 （1.7） 變壓器有功損耗: PT=Pk2+P0 （1.8） 式中: P0變壓器的空載損耗;Pk變壓器的短路損耗;

23、變壓器的負(fù)荷率, = S30 / SN,對于610KV低損耗配電變壓器,有攻損耗可按下列簡化公式計算: PT=0.015S30 （1.9） 變壓器無功損耗： QT=（I0%/100+UK%/1002）SN （1.10）式中： I0 變壓器的空載電流百分比UK變壓器的短路電壓百分比對于610KV低損耗配電變壓器,有攻損耗可按下列簡化公式計算:QT=0.06S30 （1.11）變壓器高壓側(cè)有功功率： P=P30+PT （1.12） 變壓器高壓側(cè)無功功率： Q=Q30+QT （1.13） 補(bǔ)償后的有功功率：S= P2+Q20.5因此380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)暫取0.92來計算，380V側(cè)所需無功功

24、率補(bǔ)償容量各車間計算如下:第一車間: QC=P30（tan-tan） =800×tan(arccos0.65)tan(arccos0.92) =692kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏，采用其方案2（主屏）1臺與方案4(輔屏)6臺相結(jié)合,總共容量112kvar×7=784kvar。因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算如下表所示: 表1.3 NO.1車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算表項目COS計算負(fù)荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.658009361230.81870.1380V側(cè)無功補(bǔ)償容量784380V側(cè)補(bǔ)

25、償后負(fù)荷0.98800152814.31237.3變壓器功率損耗0.0210.456KV側(cè)負(fù)荷總計0.98800.021152.4581678.52第二車間:QC=P30（tan-tan） =429.3×tan(arccos0.66)tan(arccos0.92) =301kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏，采用其方案2（主屏）1臺與方案3(輔屏)3臺相結(jié)合,總共容量112kvar×1+84kvar×3=364kvar。因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算如下表所示: 表1.4 NO.2車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算表項目COS計算負(fù)荷P3

26、0/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.66429.3484.89647.62984380V側(cè)無功補(bǔ)償容量364380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.96429.3120.89445.97677.64主變壓器功率損耗0.0120.266KV側(cè)負(fù)荷總計0.94429.3121.2447.3043.04第三車間:QC=P30（tan-tan） =342.9×tan(arccos0.44)tan(arccos0.92) =545.2kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏，采用其方案2（主屏）1臺與方案4(輔屏)4臺相結(jié)合,總共容量112kvar×5=560k

27、var。因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算如下表所示: 表1.5 NO.3車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算表項目COS計算負(fù)荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.44342.9692.12772.411173.59380V側(cè)無功補(bǔ)償容量560380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.93342.9132.12367.47558.33主變壓器功率損耗0.0120.266KV側(cè)負(fù)荷總計0.93342.91132.38367.9435.41第四車間:QC=P30（tan-tan） =471.3×tan(arccos0.68)tan(arccos0.92

28、) =301.63kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏，采用其方案2（主屏）1臺與方案4(輔屏)2臺相結(jié)合,總共容量112kvar×3=336kvar。因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算如下表所示: 表1.6 NO.4 車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算表項目COS計算負(fù)荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.68471.3501.44688.161045.58380V側(cè)無功補(bǔ)償容量336380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.94471.3165.4499.48758.9主變壓器功率損耗0.020.366KV側(cè)負(fù)荷總計0.94472.501

29、65.76499.7648.09第五車間:QC=P30（tan-tan） =253.35×tan(arccos0.77)tan(arccos0.92)=103.87kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏，采用其方案1（主屏）1臺與方案3(輔屏)1臺相結(jié)合,總共容量84kvar×2=168kvar。因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算如下表所示: 表1.7 NO.5 車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算表項目COS計算負(fù)荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.77253.35211.11329.78501.06380V側(cè)無功

30、補(bǔ)償容量168380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.99253.3543.11257390.47主變壓器功率損耗0.020.246KV側(cè)負(fù)荷總計0.98253.3743.35257.424.776KV高壓車間:QC=P30（tan-tan） =2695.5×tan(arccos0.74)tan(arccos0.92) =1320.8kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏:采用其方案2（主屏）1臺與方案4(輔屏)11臺相結(jié)合,總共容量112kvar×12=1344kvar。因此無功補(bǔ)償后工廠6KV側(cè)的負(fù)荷計算如下表所示: 表1.8 高壓車間6KV側(cè)的負(fù)荷計算表項目COS計算負(fù)荷P30/

31、KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6KV側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.742695.52476.41 3660.375561.526KV側(cè)無功補(bǔ)償容量13446KV側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.922695.51132.412923.71281.34主變壓器的負(fù)荷計算：補(bǔ)償后：P30=P301+P302+P30i=4492.40KVAQ30=Q301+Q302+Q30i=1476KvarS30=（P302+Q302 ）1/2=4819.77KVAI30=463.8ACos=0.93 Tan=0.386KV側(cè)和35KV側(cè)的負(fù)荷計算如下表所示:表1.9 主變壓器35KV側(cè)和6KV側(cè)的負(fù)荷計算表項目COS計算負(fù)荷P3

32、0/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.934492.414764819.77441.7主變壓器功率損耗0.122.2235KV側(cè)負(fù)荷總計0.934492.521478.224820.3478.52此可見,補(bǔ)償后變電低壓側(cè)的無功計算負(fù)荷、視在計算負(fù)荷和計算電流顯著減小,而功率因數(shù)顯著提高。補(bǔ)償后該變電所主變壓器T的容量顯然比補(bǔ)償前的變壓器容量小得多。同時由于計算電流的減小，使補(bǔ)償點(diǎn)以前系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)降低，因此不僅降低了變電所的初投資，而且減少了工廠的電費(fèi)開支，所以進(jìn)行無功補(bǔ)償效益是十分可觀的。2.3 變電所位置的選擇2.3.1 變電所的分類工廠變電所

33、分為降壓變電所和車間變電所，一般中小工廠不設(shè)總降壓變電所。2.3.2 變電所所址選擇的一般的應(yīng)遵循的原則選擇工廠變、配點(diǎn)所的所址，應(yīng)該根據(jù)下面的一些要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。（1）所址應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。（2）進(jìn)出線方便。（3）接近電源側(cè)。（4）設(shè)備運(yùn)輸方便。（5）不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所。不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。（6）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所；當(dāng)無法原理時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下側(cè)。（7）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其她經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所向貼鄰。（8）不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正下方或正上方，且不宜設(shè)

34、在有火災(zāi)危險環(huán)境的正下方或正上方。當(dāng)與爆炸報或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗鄰時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。（9）高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近車間變電所或 有大量高壓用電設(shè)備的房和健在一起.2.3.3 廠負(fù)荷中心的估算方法1） 選擇合適的負(fù)荷圓比例m根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計結(jié)果，確定負(fù)荷最大的車間。在廠平面布置圖上，在表示該車間的框圖的負(fù)荷中心位置畫一個大小合適的確圓，并以此圓的面積r2表示該車間視在計算負(fù)荷S30.2的大小，然后按下式計算出該負(fù)荷圓的比例：m= S 30.2 /r22)以作為全廠各車間負(fù)荷圓的公共比例，按下式求出其她各車間負(fù)荷圓的半徑:ri =( S30.2. i /m) 1/2,式中，ri為第i個車

35、間負(fù)荷圓的半徑（i=1，2，3.）；S30.2. i為i第個車間的視在計算負(fù)荷。3) 根據(jù)各車間負(fù)荷圓的半徑ri，在廠平面布置圖分別以各車間負(fù)荷中心為圓心，畫出各車間的負(fù)荷圓。4) 通過觀察分析全廠各車間負(fù)荷圓的分布情況，估算出廠負(fù)荷中心的大概位置，總變配電所就應(yīng)該設(shè)在這個位置附近靠電源一側(cè)處。2.4 變電所的主變壓器臺數(shù)和容量的選擇 2.4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇主變壓器的臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件的一種時，要裝設(shè)兩臺及以上的變壓器：有大量的一級和二級負(fù)荷。季節(jié)性負(fù)荷變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。集中負(fù)荷較大。其她的情況只要裝一臺變壓器。1）主變壓器臺數(shù)應(yīng)滿足

36、負(fù)荷對供電可靠性的要求。對于供電給一、二負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺主變壓器。 2）如果附近只有一條電源進(jìn)線，則只能采用一臺主變壓器。此時，如果廠內(nèi)有一、二級負(fù)荷，則應(yīng)所內(nèi)裝設(shè)一臺發(fā)電機(jī)，作為一、二級負(fù)荷的備用電源。 3）對于只向三級負(fù)荷供電的變電所，當(dāng)負(fù)荷變動很大，填充系數(shù)<0.5時，為減小主變壓器的功率損耗，宜采用兩臺主變壓器；反之，當(dāng)>0.5時，宜采用一臺主變壓器。 4）當(dāng)廠內(nèi)有大型高壓用電設(shè)備（如大型高壓電動機(jī)、大型電爐）時，宜采用兩臺主變壓器。根據(jù)上面的要求，因?yàn)樵搹S兩條電源進(jìn)線;工廠負(fù)荷性質(zhì)為三班工作制,年最大有功利用小時數(shù)為6000小時,屬二級負(fù)荷;集中負(fù)荷較大,故需要裝

37、備兩臺主變壓器。2.4.2 主變壓器容量的選擇1） 變電所裝有一臺主變壓器時，其容量應(yīng)滿足下列要求： SNTS30 （2.14） 式中：S30為該變電所承擔(dān)的全部計算負(fù)荷（無功補(bǔ)償后的計算負(fù)荷）。 2） 裝有兩臺主變壓器的變電所，每臺主變壓器容量不應(yīng)小于總的計算負(fù)荷的60%，最好為總計算負(fù)荷的70%左右，同時每臺主變壓器的容量不應(yīng)小于全部一、二級負(fù)荷之和,即: SNT(0.60.7)S30 （1.15） 根據(jù)上面變電所的選擇要求此變電所的設(shè)計要求以及負(fù)荷計算的結(jié)果,又考慮到今后的發(fā)展，可查參考資料1附錄表4選出各車間所適合的變壓器總變電所的主變壓器.其選擇如下表所示: 表1.10 變壓器形式、

38、容量選擇車間變電所代號變壓器型號變壓器臺數(shù)No.1S9-800/6.32No.2S9-400/6.32No.3S9-400/6.31No.4S9-500/6.31No.5S9-315/6.31主變壓器SL7-6300/3522.5 變電所主接線方案的設(shè)計變電所的主接線,應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位進(jìn)出線回路設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件來確定.其主結(jié)線方案的設(shè)計原則與一般要求為：安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。必須注意幾點(diǎn)：安全性在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。在低壓短路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝低壓刀開關(guān)。在裝設(shè)高壓熔斷器和負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)

39、，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。35KV及以上的線路末端,應(yīng)裝上與隔離開關(guān)聯(lián)鎖的接地鍘刀?？煽啃? 變電所的主結(jié)線方案，必須與其負(fù)荷級別相適應(yīng)。對一級負(fù)荷，應(yīng)由兩個電源供電，對二級負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或者一回6kv及以上專用架空線或電纜供電。其中采用電纜供電時,應(yīng)采用兩根電纜組成的線路,且每根電纜應(yīng)承受100% 的二級負(fù)荷。2 變電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器，當(dāng)有繼電器保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓側(cè)母線分段開關(guān)，均應(yīng)采用低壓斷路器。3 變電所的非專用電源進(jìn)線側(cè),應(yīng)裝設(shè)帶短路保護(hù)的斷路器或負(fù)荷開關(guān).當(dāng)雙電源供多個變電所時,宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。4 對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜工廠總變電

40、采放射高壓配電，以1確保供電可靠，但輔助生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)的變電所，可采用樹干式。靈活性變配電所的高低壓母線，一般采用母線或單母線分段結(jié)構(gòu)。35KV及以電源進(jìn)線為雙母線時，宜采用橋型接線或線路變壓器組接線。需帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路電器高壓負(fù)荷開關(guān)。主接線方案應(yīng)與變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求適應(yīng)。經(jīng)濟(jì)性主結(jié)線方案應(yīng)力求簡單，采用的一次設(shè)備特別是高壓斷路器應(yīng)較少或不用斷路器的接線變配電所的電器設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品，不得選用國家明令淘汰的產(chǎn)品中小工廠變電所一般采用高壓少油斷路器；在需要頻繁操做的場合，則采用真空斷路器或SF6斷路器工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計量柜，其

41、中的電流、電壓互感器只供計費(fèi)的電度表用主接線方案應(yīng)與變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求相適應(yīng)，還要考慮到今后的發(fā)展。負(fù)荷切換主變壓器的變電所高壓側(cè)還應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器和高壓負(fù)荷開關(guān)。幾種常用的高壓電器有如下功能和特點(diǎn)：高壓隔離開關(guān)的功能主要是：隔離高壓電源，以保證其它設(shè)備和線路的安全檢修。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：即斷開有明顯可見的斷開間隙，而斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的。它能夠保證人身和設(shè)備的安全。因?yàn)楦綦x開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負(fù)荷操作。 高壓斷路器的功能是：不僅能通斷正常電流，而且能接同和承受一定時間的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。高壓熔斷器是：一種當(dāng)所在電路的電流超過規(guī)定

42、值并經(jīng)一定時間后，使其熔體熔化而分?jǐn)鄶嚅_電路的一種保護(hù)電器。熔斷器的功能主要是對電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，但也具有過負(fù)荷保護(hù)的功能。本設(shè)計主變壓器的主進(jìn)電源線引自電網(wǎng)的35KV高壓供電線路。供電系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計中一般都在總降壓變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)設(shè)有隔離開關(guān)、斷路器、電流互感器和電壓互感器。當(dāng)總降壓變壓器的一次側(cè)附有電流互感器時，則可裝設(shè)三只電流表。通過電流表監(jiān)測負(fù)荷是否均勻，并可判斷某一相線是否缺相要求在35KV電源側(cè)進(jìn)行電能測量，所以要裝設(shè)電度表、功率表和功率因數(shù)表，以便對其電能、功率因數(shù)進(jìn)行測量和補(bǔ)償。這時必須在總降壓變壓器的一次側(cè)附設(shè)電壓互感器和電流互感器。在總降壓變電所供電引向各車

43、間變電所時，在總降壓變電所或配電所的高壓開關(guān)柜內(nèi)，僅裝設(shè)電流表和電度表即可，電流表可裝一只，電度表裝一只，如果有必要可裝設(shè)計量無功電能的儀表和有功電度表。2.6 短路電流和容量的計算所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，誤操作、雷擊或過電壓擊穿等。由于誤操作產(chǎn)生的故障約占全部故障的70%。短路電流數(shù)值通常是工作電流值的十幾倍或幾十倍。它通過電氣設(shè)備時，設(shè)備溫度急劇上升，過熱會使絕緣自然老化或損害，同時產(chǎn)生大的電動力，使設(shè)備的載流部分變形損壞，同時短路電流會在線上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點(diǎn)越近的母線，電壓

44、下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機(jī)或其她的設(shè)備的正常的運(yùn)行。另外：由于設(shè)備本身不合格、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿，或者是設(shè)備絕緣受外力損傷而造成短路；工作人員由于未遵守安全操作規(guī)則而發(fā)生誤操作，也可造成短路。供電系統(tǒng)要求正常的不斷的可靠供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行常常因?yàn)榘l(fā)生短路而受到破壞，所以，我們一定要避免電力系統(tǒng)短路以免造成重大的損害。在選用設(shè)備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定性。由此可見，短路的后果是非常嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進(jìn)行短路計算，目的就是為了正確的選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠

45、的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。為了切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電器保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也需要計算短路電流。供電系統(tǒng)中短路的類型與其電源的中性點(diǎn)是否接地有關(guān)，可分為三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路，為了選折和校驗(yàn)電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，所以要計算三相短路電流。在校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度是要計算不對稱短路的短路電流值。校驗(yàn)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量。但對瞬時動作的低壓自動空氣開關(guān)，則需要用沖擊電流有效值來進(jìn)行起動穩(wěn)定性。供電系統(tǒng)的短路電流

46、的大小與系統(tǒng)運(yùn)行的方式有關(guān)，系統(tǒng)的運(yùn)行方式可以分為最大和最小運(yùn)行方式。最大運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)組投入多、雙回輸電線路及并聯(lián)變壓器均全部運(yùn)行。此時，整個系統(tǒng)短路阻抗最小，短路電流最大。如果在最小運(yùn)行方式下，則短路阻抗最大，短路電流相應(yīng)的減小。在工廠供電系統(tǒng)中用最小方式求IZ（3），供校驗(yàn)繼電保護(hù)用。對一般工廠來說，電源方向的電力系統(tǒng)可看作無限大容量的系統(tǒng)。無限大容統(tǒng)的特點(diǎn)是其母線電壓總維持不變短路電流計算：1.繪制計算電路圖1.1 短路計算電路圖2.確定基準(zhǔn)值：設(shè)Sd=100MVA，Ud=UC即高壓側(cè)Ud1=36.75KV，低壓側(cè)Ud2=6.3KV，Ud3=0.4KV，則Id1=Sd/30.5

47、15;Ud1=100/1.732×36.75=1.57kA Id2=Sd/30.5×Ud2=100/1.732×6.3=9.16KA Id3=Sd/30.5×Ud3=100/1.732×0.4=144.3KA3.計算短路系統(tǒng)電路中各元件的電控標(biāo)幺值 1）電力系統(tǒng):X1M*=100MVA/200MVA=0.5X1m*=100MVA/170MVA=0.572)架空線路: 查表得LGJ-240的0=0.34/KM，而線路長8KM,故 X2*=(0.34×8) ×100MVA/(36.75KV)2=0.2 3)電力變壓器：查表知UK

48、%=7.5、4.5%、4.0% X3* = X4*=7.5/100×100MVA/5000KVA=1.5 X15*= X16*=4.5/100×100MVA/5000KVA =0.9 X27*= X28*=4.0/100×100MVA/5000KVA=0.8由已知條件可以知道： X27*=X28*=X39*=X410*=X511*4.繪制等效電路圖，如下： 圖1.2 等效電路圖5.計算k-1點(diǎn)(36.75kv側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 最大運(yùn)行方式：總電抗標(biāo)幺值 X(k-1)*=X1*+X2*=0.5+0.20=0.7短路三相電流周期分量有效值

49、IK-1(3)=Id1/X(K-1)*=1.57kA/0.7=2.24KA其她短路電流I"(3)=I(3)=IK-1(3)=2.24KAish=2.55×I"(3)=2.55×2.24KA =5.71KAIsh（3）=1.51×I"(3)=1.51×2.24KA=3.38KA三相短路容量 SK-1(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.7=142.9MVA最小運(yùn)行方式：總電抗標(biāo)幺值 X(k-1)*=X1*+X2*=0.57+0.20=0.77短路三相電流周期分量有效值 IK-1(3)=Id1/X(K-1)*=1.57kA/0.77=2.04KA其她短路電流I"(3)=I(3)=IK-1(3)=2.04KAish=2.55×I"(3)=2.55×2.04KA =5.20KAIsh（3）=1.51×I"(3)=1.51×2.04KA=3.08KA三相短路容量 SK-1(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.77=129.9MVA6. 計算k-2點(diǎn)(6.3kv側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量最大運(yùn)行方式：1) 總電抗標(biāo)幺值X(k-2)*=X1*+X2*+X*0.5+0.20+1.52.202) 三相短