工廠供配電課程設計課程設計報告書

1、工廠供配電課程設計課程設計報告書題 目：_姓 名：_學 號：_專業(yè)班級：_完成日期：_前 言供配電技術就是研究電能的供給與分配問題。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產，民用住宅及企事業(yè)單位的主要能源和動力，是現(xiàn)代物質文明的基礎。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動

2、強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果。在企事業(yè)單位，信息化，網絡化都是建立在電氣化的基礎上。高校是人才培養(yǎng)的基地，是人群居住較密集的地方，電力供應如果突然中斷，將造成校園秩序的嚴重混亂，因此做好學校供配電設計，對于保證正常的工作、生活、學習具有重要的意義。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)約對于國家經濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產、企事業(yè)單位服務，切實保證生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作。本課程設計任務是*供配電設計。目錄1第一章 緒論一、工廠供電的含義和

3、要求工廠供電（plant power supply），就是指工廠所需電能的供應和分配，也稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生

4、產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產，實現(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)約對于國家經濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求： （1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。 （2）可靠 應滿

5、足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3）優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 （4）經濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。 二、工廠供電設計的一般原則按照國家標準GB50052-95 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約

6、能源，節(jié)約有色金屬等技術經濟政策。（2）安全可靠、先進合理； 應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和 經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。（3）近期為主、考慮發(fā)展； 應根據工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關 系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關知識，以便適應設計工作的需要。3、 工廠電力負

7、荷的分級工廠的電力負荷，按GB50052-5供配電系統(tǒng)設計規(guī)范規(guī)定，根據電力系統(tǒng)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治經濟上所造成的損失或影響程度，電力負荷分為以下三級： 一級負荷 中斷供電將造成人身傷亡；中斷供電將在政治、經濟上造成重大損失時。例如：重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢、國民經濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產過程被打亂需要長時間才能恢復等；中斷供電將影響有重大政治、經濟意義的用電單位的正常工作。例 交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷

8、，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。 二級負荷 中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失時。例如：主要設備損壞、大量產品報廢、連續(xù)生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產等。 中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂。 三級負荷 不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷。 四、各級電力負荷對供電電源的要求對一級負荷一律應由兩個獨立電源供電。 二級負荷較重要的電力負荷對該類負荷供電的中斷，將造成工農業(yè)大量減產、工礦交通運輸停頓、生產率下降以及市

9、人民正常生活和業(yè)務活動遭受重大影響等。一般大型工廠企業(yè)、科研院校等都屬于二級負荷。 三級負荷 不屬于上述一、二級的其他電力負荷，如附屬企業(yè)、附屬車間和某些非生產性場所中不重要的電力負荷等。五、工廠供配電系統(tǒng)工廠供配電系統(tǒng)由總降壓變電所（高壓配電所）、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設備組成。下面分別介紹幾種不同類型的供配電系統(tǒng) ：（1）總降壓變電所 總降壓變電所負責將35110kV的外部供電電壓變換為610kV的廠區(qū)高壓配電電壓，給廠區(qū)各車間變電所或高壓電動機供電。 （2）車間變電所 車間變電所將610kV的電壓降為380/220V，再通過車間低壓配電線路，給車間用電設備供電。 （

10、3）配電線路 配電線路分為廠區(qū)高壓配電線路和車間低壓配電線路。 六、學校的負荷等級學校屬于三級負荷 學校的電源進線有兩處（紅旗變電所、文化路上的環(huán)網柜），當有一進線電源斷電后，雖然仍然可以供電，可以認為是二級負荷；但當全面停電后，對學校的經濟造成的損失僅在食堂和用電器的使用，沒有對學校造成重大損失，所以從理論上的定義為三級負荷。第二章 工廠供電設計內容一、變配電所設計無論工廠總降壓變電所或車間變電所，設計的內容都基本相同。工廠高雅配電所，則除了沒有主變壓器的選擇外，其余的設計內容也與變電所設計基本相同。變配電所的設計內容應包括：變配電所復核的計算和無功功率的補償，變配電所所址的選擇，變電所主變

11、壓器臺數和容量、型式的確定，變配電所主結線方案的選擇，進出線的選擇，短路計算及開關設備的選擇，二次回路方案的確定及繼電保護的選擇與整定，防雷保護欲接地和接零的設計，變配電所電氣照明的設計等。最后需編制設計說明書、設備材料清單及工程概（預）算，繪制變配電所主電路圖、平剖面圖、二次回路及其它施工圖紙。二、配電線路的設計 工廠配電線路設計分廠區(qū)配電線路設計和車間配電線路設計。 廠區(qū)配電線路設計，包括廠區(qū)高壓供配電線路設計及車間外部低壓配電線路設計。其設計能容應包括：配電線路路徑及線路結構型式的確定，負荷的計算，導線或電纜及配電設備和保護設備的選擇，架空線路桿位的確定及電桿與絕緣子、金具的選擇，防雷保

12、護與接地和接零的設計、最后需編制設計說明書、設備材料清單及工程概（預）算，繪制廠區(qū)配電線路系統(tǒng)圖和平面圖、電桿總裝圖及其它施工圖紙。車間配電線路設計，包括車間配電線路布線方案確定、負荷計算、線路導線及配電設備和保護設備的選擇、線路敷設設計等。最后也需編制設計說明書、設備材料清單及工程概（預）算，繪制車間配電線路系統(tǒng)圖、平面及其它施工圖紙。三、電氣照明設計工廠電氣照明設計，包括廠區(qū)室外照明系統(tǒng)設計和車間（建筑）內照明系統(tǒng)設計。無論是廠區(qū)室外照明設計還是車間內照明設計，其內容均應包括：照明光源和燈具的選擇，燈具布置方案的確定和照度的計算，照明負荷計算及導線的選擇，保護與控制設備的選擇等。最后編制設

13、計說明書、設備材料清單及工程概算，繪制照明系統(tǒng)圖，平面圖及其它施工圖紙。第三章 設計原始資料及任務書一、設計原始資料 *是省屬公辦高職院校，學院設有6系部， 2008年投入使用的新校區(qū)地處九省通衢的湖北省武漢市，占地面積540多畝。學校目前供電對象主要有1#教學樓、綜合樓及3#教學樓、六棟學生公寓、長江食堂、體育館等場所。學校主供電電源取自距學校2公里遠紅旗變電站，備用電源引自紙坊城市環(huán)網電源，電壓等級為10KV，該地區(qū)年最高氣溫38度，雷電活動為中雷區(qū)。工廠供配電課程設計的任務是要求學生通過課程設計的形式，利用所學的供配電方面的知識來設計工廠及企事業(yè)單位的配電系統(tǒng)，從而進一步掌握供配電知識，

14、熟悉供配電的設計方法，加深對保配電系統(tǒng)的認識；掌握主要以一次設備及二次設備圖形符號、文字符號及原理圖、展開圖的繪制方法。通過課程設計的實訓，了解工程項目的設計步驟及方法。完成所給題目的設計任務，在規(guī)定的時間內提交設計成果，包括設計說明書計算書及設計圖紙。 本課程設計是利用所學的配電的有關知識進行供配電的設計。要求能清楚的供配電設計的步驟以及如何查閱資料及使用設計手冊。 設計成果包括；（1）設計報告一份（含說明書與計算書）；（2）配電系統(tǒng)圖。 學校設備容量安裝表序號負荷名稱安裝容量（KW）計算負荷供電距離（KM）kwkvarkV*AA11#教學樓3600.7022#教學樓3600.703綜合樓4

15、824長江食堂5000.8552#宿舍2000.5563#宿舍20074#宿舍2000.5585#宿舍200596#宿舍2005107#宿舍2000.5511體育館100第四章 負荷計算及功率補償一、負荷計算供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運行，其中各個元件（包括）電力變壓器、開關設備及導線、電纜等）都必須選擇得當，除了滿足工件電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷。根據計算負荷選擇的電氣設備和導線電纜，如果以計算負荷連續(xù)運行，其發(fā)熱溫度不會超過允許

16、值。二、負荷計算的內容和目的計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據。尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大

17、負荷和電能消耗量。三、全廠的負荷計算 負荷計算公式： 有功功率：P30 = Pe·Kd 無功功率：Q30 = P30 ·tg 視在功率：S3O = P30/cos 計算電流：I30 = S30/3UN（其中：Kd為需要系數，即用電設備組的需要系數，為用電設備組的半小時最大負荷與其 設備容量的比值 ； cos為用電設備組的平均功率因數 ； Un為用電設備組的額定電壓 ； Pe為設備容量。 ） 4、 學校各用區(qū)域負荷計算結果如下表所示： 按照原始數據資料，負荷數據如下（一年按365天計算）： T=365*24=8760h P30=K*P Q30=P30*tan=P30* S30

18、=計算出計算負荷表序號負荷名稱計算負荷供電距離（KM）kwkvarkV*AA11#教學樓22#教學樓3綜合樓4長江食堂52#宿舍63#宿舍74#宿舍85#宿舍96#宿舍107#宿舍11體育館第五章 主接線方案設計 一、概述主要線圖即主要電路圖，是表示供電系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖，亦稱一次電路圖。而用來控制、指示、監(jiān)測、測量和保護一次電路及其設備運行的電路圖，則稱二次電路圖，或二次接線圖，通稱二次回路圖。二次路一般是通過電流互感器和電壓互感器與主電路相聯(lián)系的。 （1）對工廠變配電所主接線有下列基本要求： 安全性 應符合有關國家標準和技術規(guī)范的要求，能充分保證人身設備的安全。(1)在高壓斷

19、路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關。(2)在低壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設低壓刀開關。 (3)在裝設高壓熔斷器的-負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關。(4)交配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設避雷器。裝于母線上的避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關。接于變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設隔離開關。2.可靠性(1)變配電所的主接線方案，必須與其負荷級別相適應。對一級負荷，應由兩個電源供電。對二級負荷，應由兩回路或一回6KV以上專用架空線或電纜線供電；其中采用電纜供電時，應采用兩根電纜并聯(lián)供電，且每根電纜應能承受100%的二級負荷。(2)變

20、配電所的非專用電源進線側，應裝設帶保護短路的斷路器或負荷開關-熔斷器。(3)對一般生產區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變電所采用放射式的高壓配電，以確保供電可靠性，但對輔助生產區(qū)及生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。(4)變電所低壓側的總開關，宜采用低壓熔斷器。當低壓側為單母線分段，且有自動切換電源要求時，低壓總開關和低壓母線分段開關，均應采用低壓熔斷器。3.靈活性(1)變配電所的高低壓母線，一般采勇單母線或單母線分段接線方式。(2)35KV及以上電源進線為雙回路時，宜采用橋式接線和線路-變壓器。(3)變配電所的主接線方案應與主變壓器的經濟運行要求相適應。4.經濟性(1)變配電所的主接線在滿足運行要求

21、的前提下應力求簡單。(2)中小型工廠變電所，一般可采用高壓少油斷路器。(3)工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜，其中的電流、電壓互感器只供計費的電能表用。畫圖：高壓配電所的主接線圖。 變電站主接線的設計要求，根據變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負荷性質、出線回路數等條件和具體情況確定。通常變電站主接線的高壓側，應盡可能采用短路器數目教少的接線，以節(jié)省投資，隨出線數目的不同，可采用橋形、單母線、雙母線及角形接線等。如果變電站電壓為超高壓等級，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線帶旁母接線或采用一臺半斷路器接線。變電站的低壓側常采用單母分段接線或雙母線接線，以便于擴建。610KV饋線應選輕型斷路器，如SN

22、10型少油斷路器或ZN13型真空斷路器；若不能滿足開斷電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求時，應采用限流措施。在變電站中最簡單的限制短路電流的方法，是使變壓器低壓側分列運行；若分列運行仍不能滿足要求，則可裝設分列電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。故綜合從以下幾個方面考慮：(1) 斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電；(2)線路能否滿足,類負荷對供電的要求；(3)大型機組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產生的后果等因素。主接線方案的擬定：對本變電所原始材料進行分析，結合對電氣主接線的可靠性、靈活性及經濟性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術、經濟政策的前提下，力爭使其技術先進，供電可靠，經濟合理的主接

23、線方案。此主接線還應具有足夠的靈活性，能適應各種運行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調度靈活、檢修安全、擴建發(fā)展方便。主接線方案確定變電所的接線應從安全、可靠、靈活、經濟出發(fā)。本次設計工廠35KV總降變電所，地位較為重要，應盡量保證供電的可靠性，又由于是總降變電所，從經濟性來考慮主接線不宜復雜。(1)只裝有一臺主變壓器的總降變電所主接線通常采用一次側無母線、二次側為單母線的主接線。一次側采用斷路器為主開關。其特點是簡單經濟，但供電可靠性不高，只適用于三級負荷。(2) 一次側為內橋式接線的總降變電所主接線這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷。這種內橋式接

24、線多用于電源線路較長而主變壓器不須經常切換的總降壓變電所。(3) 一次側為外橋式接線的總降變電所主接線這種主接線也適用于一、二級負荷。這種外橋式接線多用于電源線路不長而主變壓器需經常切換以適應經濟運行的總降壓變電所。(4) 一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主接線這種主接線兼有上述內橋式和外橋式兩種接線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關設備較多，投資較大?？晒┮?、二級負荷，適用于一、二次側進出線較多的情況。(5) 一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所主接線采用雙母線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關設備也大大提高，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在企業(yè)中少

25、用，主要用于電力系統(tǒng)中。綜合上述的主接線方案的比較,一次側選用線路變壓器組接線方式,即采用兩臺變壓器分列運行,二次側采用單母分段接線方式。交配電所所址選擇的一般原則選擇工廠變、配電所的所址，應根據下列要求并且經技術、經濟比較后擇優(yōu)確定。接近負荷中心；進出線方便；接近電源側；設備吊裝和運輸方便；不應設在有劇烈振動和高溫的場所；不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在污染源的下風側；變壓器的選擇為保證供電的可靠性，避免一臺主變故障或檢修時影響供電，變電所一般裝設兩臺主變壓器，但一般不超過兩臺變壓器。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設一臺主變壓器。對于大型

26、超高壓樞紐變電所，裝設兩臺大型變壓器，當一臺發(fā)生故障時，要切斷大量負荷是很困難的，因此，對大型樞紐變電所，根具工程具體情況，應安裝24臺主變壓器。這種裝設方法可以提高變電所的供電可靠性，變壓器的單臺容量以及安裝的總容量皆可有所節(jié)約，且可根據負荷的實際增長的進程，分別逐臺裝設變壓器，而不致積壓資金。當變電所裝設兩臺以及以上的主變時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停運時，其余變壓器容量至少能保證所供的一級負荷或為變電所全部負荷的60%75%。通常一次變電所采用75%，二次變電所采用60%。 本次設計的是線變阻，選擇按備用要求，每臺按變壓器的最大負荷選擇。正常情況下兩臺變壓器都參加工作，這時，每臺變

27、壓器均承受50%最大負荷，這種備用及能滿足正常工作時經濟運行的要求，又能在故障情況下承擔全部負荷，是比較合理的備用方式。車間變電所變壓器的確定及補償電容器的選擇 變電所對功率因數有這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數的辦法，一般不能滿足要求。因此，變電所需裝設無功補償裝置，對功率因數進行人工補償。按照我國原電力工業(yè)部1996年頒布實施的供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：用戶應在提高用電自然功率因數的基礎上，按有關標準設計和安裝無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功電力倒送。除電網有特殊要求的用戶外，用戶在當地供電企業(yè)規(guī)定的電網高峰負荷時的功率因數，應達到以下規(guī)定：100KVA及以上高

28、壓供電的用戶，功率因數為以上。其他電力用戶和大，中型電力排灌站，功率因數為以上。在本課程設計中，采用并聯(lián)電容的方法進行無功功率的補償。各車間變壓器及主變壓器的容量及型號根據計算負荷數據，選擇變壓器時應注意有10%的余量，以保證變壓器穩(wěn)定、安全的運行。主變壓器的確定裝有兩臺主變壓器的變電所每臺主變壓器的容量SNT不應小于總負荷的60%70%，SNT(0.60.7) S30 ，同時每臺主變壓器的容量SNT不應小于全部一、二級負荷之和本次設計計算數據可由負荷計算數據得到S30。=0.95×(228.2+185.356+573.8+457.737+63.337)=1443 KW=0.97&#

29、215;(225.8+77.64+271.59+220.5+3.764) =774.9 kvarS30=1629 kVASNT=0.67×1629=1059 kV·A=200.9+507.9+340.6=1049 kVA取兩臺主變壓器的容量為1250KVA并聯(lián)運行時可以滿足要求。主變壓器臺數的確定主變壓器臺數的應根據負荷特點和經濟運行的要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜安裝兩臺以上的主變壓器。(1)有大量一級負荷或二級負荷。(2)季節(jié)性負荷變化大，適于采用經濟運行方式。(3)集中負荷大，列如大于1250kVA時。SNT=100%S30=0.95×=0.95&#

30、215;(228.2+185.356+573.8+457.737+63.337)=1443 kW=0.97×(225.8+77.64+271.59+220.5+3.764) =774.9 kvarSNT= = =1629 kV·A=功率因數提高到，QCtanarccos0.92)164.2 kvarS30(2)= =1555.4 kVA因此主變壓器選擇S9-2000/10型號PT =0.015×S30(2)=23.33 kwQT =0.06×S30(2) =93.324 kvarP30(1) =1433+23.33=1456.33 kWQ30(1) 17

31、0+93.324=698.22 kvarS30(1)=1615.1 kVA=因此校驗合格。但SNT>1250，不符合設計要求。宜選用兩臺主變壓器。所選變壓器型號及參數表3-2 變壓器型號及容量數據型號額定容量KV·A臺數額定電壓KV補償容量QCkvar功率因數連接組標號阻抗電壓%高壓低壓T1 T2S9-1250/10125023510170Ydn1151#變壓器S9-250/10250211，10，6110Dyn1142#變壓器S9-630/10630235053#變壓器S9-800/10800111554#變壓器S9-80/10801不補償14說明：T1 ，T2是兩臺主變壓器

32、，1 #、2#、3#、4#變壓器分別裝設在車間變電所1、車間變電所2、車間變電所4和生活區(qū)。車間1、2為一級負荷應裝設兩臺變壓器。為補償后工廠的功率因數。第四章 變配電所主接線方案設計第五章 短路電流計算短路電流的概述電氣設備或導體發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據電力系統(tǒng)多年的實際運行經驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中一相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗很小

33、，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數情況下，絕緣的破壞多數是由于未及時發(fā)現(xiàn)和未及時消除設備中的缺陷，以及設計、安裝和運行維護不當所，例如：過電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機械損壞等，運行人員的錯誤操作，如帶負荷拉開隔離開關，或者檢修后未拆接地線就接通斷路器；在長期過負荷元件中，由于電流過大，載流導體的溫度升高到不能容許的程度，使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時或消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時，其它兩相對地電壓升高倍，造成絕緣損壞；在某些化工廠或沿海地區(qū)空

34、氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質，如不加強絕緣，經常進行維護檢修或者采取其他特殊防護措施等，都很容易造成短路。此外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接導致短路，如桿塔塌導線斷線等。動物或飛禽跨接載流導體也會造成短路事故。短路電流所產生的電動力能形成很大的破壞應力，如果導體和它們的支架不夠堅固，則可能遭到嚴重破壞。短路電流越大，通過的時間越長，對故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時間很短，也會使短路電流所經過的元件和導體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時流通很大的短路電流（超過額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經電氣設備的載

35、流導體，必然要產生很大的電動力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點和持續(xù)時間的長短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個系統(tǒng)。短路回路參數的計算在進行短路電流計算時，首先需要計算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的計算通常采用有名值和標么值兩種計算方法。前一種計算方法主要適用于1KV以下低壓供電系統(tǒng)的網路中，后一種計算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。標么值法標么值一般又稱為相對值，是一個無單位的值，通常采用帶有*號的下標以示區(qū)別，標么值乘以100，即可得到用同一基準值表示的百分值。在標么值計算中。首先要選定基準值。雖然基準值可以任意選取，但實際計算中往往要考慮計算的方便和所得到的標么

36、值清晰可見，如選取基值功率為100MVA和短路點所在網路的平均額定電壓為基準電壓。尚須指出，在電路的計算中，各量基準值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個物理量的基準值之間應滿足下列關系：表5-1標么值換算公式序號元件名稱標幺值有名值（）短路功率（MVA）備注1發(fā)電機（或電動機）=SNG、發(fā)電機的額定容量，MAV及其次暫態(tài)電抗SNT、UK%變壓器的額定容量MAV及其短路電壓的 百分值UNR、INR、XR%電抗器的額定電壓、額定電流及電抗百分值Uav電抗器或線所在網路的平均額定電壓PT變壓器短路損耗KW2變壓器RT=XT=3電抗器4線路表5

37、-2電力線路每相的單位長度電抗平均值線路結構線路電壓35KV以上610KV220380V架空線路電纜線路短路計算過程 圖5-1短路等效電路圖1.當由區(qū)域變電所供電時，架空線路為。UC1=36.75KV, UC2=10.5KV,取基準值Sd=100MVA ,SOC=1000MVAId1= =1.57 KA ,Id2=5.5 KA電力系統(tǒng)的電抗標么值：X1*=架空線路的電抗標么值，查表的到，X0X2*= X0L=0.4×4.5×電力變壓器的電抗標么值：UK%=5 , X3*=41)當k-1點發(fā)生短路時圖5-2 k-1點短路等效電路圖總電抗 三相短路電流周期分量有效值 =6.73

38、8 KA其他三相短路電流 I”(3)= = =6.738 KA=2.55 ×=2.55×6.738=17.182 KA=1.51×=10.174 KA三相短路容量=429.18 MVA2)當k-2點發(fā)生短路時圖5-3 k-2點短路等效電路圖總電抗 =0.1+0.133+三相短路電流周期分量有效值 =2.463 KA 其他三相短路電流I”(3)= = =2.463 KA =2.55 ×=2.55×2.463=6.281 KA =1.51×=3.719 KA三相短路容量 =44.78 MVA表5-3短路電流計算表短路計算點三相短路電流/K

39、A 三相短路容量 /MVAk-1k-22.當由火力發(fā)電產供電時，架空線路為17km。UC1=36.75KV, UC2=10.5KV,取基準值Sd=100MVA ,SOC=1000MVA Id1= =1.57 KA , Id2= KA電力系統(tǒng)的電抗標么值：X1*=架空線路的電抗標么值，查表的到，X0 X2*= X0L=0.4×17×用標么值的方法按上計算方法可得k-1和k-2點的短路電流。1)當k-1點發(fā)生短路時總電抗 三相短路電流周期分量有效值 =其他三相短路電流I”(3)= = =2.617 KA =2.55 ×=2.55×2.617=6.673 KA

40、 =1.51×=4.036 KA三相短路容量 =166.7 MVA2)當k-2點發(fā)生短路時總電抗 =0.1+0.5+三相短路電流周期分量有效值 =2.115 KA 其他三相短路電流I”(3)= = =2.115 KA =2.55 ×=2.55×2.115=5.393 KA =1.51×=3.194 KA三相短路容量 =38.46 MVA表5-4短路電流計算表短路計算點三相短路電流/KA 三相短路容量 /MVAk-1k-2第六章 電氣設備選擇和校驗高壓電器選擇的一般原則為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗：1）按正常工作條件包括電壓，電

41、流，頻率及開斷電流等選擇；2）按短路條件包括動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度進行校驗；3）考慮電氣設備運行的環(huán)境條件如溫度，濕度，海拔高度以及有無防塵，防腐，防火，防爆等要求；4）按各類設備的不同特點和要求如斷路器的操作性能，互感器的二次負荷和準確度級等進行選擇；高壓電器選擇的主要任務是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠、經濟的運行條件。要使企業(yè)供電系統(tǒng)的安全可靠，必須正確合理的選擇各種電氣設備，選擇企業(yè)供電系統(tǒng)中高壓電氣設備的一般原則，除按正常運行下的額定電壓、額定電流等條件外，還應按短路情況下進行校驗，但各種電氣設備的選擇與校驗項目也不盡一樣，見下表6

42、-1：表6-1高壓設備選擇和校驗的項目設備名稱選擇項目校驗項目額定電壓KV額定電流KV裝置類型戶內戶外準確度級電抗百分數x%短路電流開斷能力二次容量剩余電壓熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓短路器×××*負荷開關×××*隔離開關×××*熔斷器×××*電流互感器××××*電壓互感器×××*母線××*電纜××* 說明：×需要選擇的項目 *需要校驗的項目設備的選擇和校驗計算校驗的基

43、本原則：1）設備的額定電壓U一般不小于所在系統(tǒng)的額定電壓UN即：UNe>UN； 2)設備的額定電流I不小于所在電路的計算電流I30，即I>I30；3)設備的額定開斷電流I&不應小于它的最大短路電流有效值即I&>； 4)按短路條件校驗電器和導體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。導線的選擇導線應具有較好的導電性能，較好的機械強度和耐腐蝕等特點。導線的種類有鋁絞線，銅芯鋁絞線，銅絞線，電力電纜，低壓塑料線，低壓橡膠線等。極大部分的高，低壓電力線路裸鋁線，鋼芯鋁絞線。高壓絕緣線主要用在城鎮(zhèn)街道上，以提高線路的運行安全和降低線路損耗。（1）380V以下的低壓線路，一般多采用塑料

44、C橡皮絕緣線或塑料地理電力線。允許載流量不小于通過相線的計算電流IalI30；各個車間及母線的計算電流如下：車間一：S30(1) = =200.96 KV·A車間二：S30(1) = =507.9 KV·A車間三：KV·A車間四：S30(1) = =634.8 KV·A生活區(qū)： P30(1) = P30+PT =564.6+9.173=573.8 KW Q30(1) = Q30QC+QT S30(1) =表6-2線路計算電流表車間1進線車間2進線高壓電機進線車間4進線生活區(qū)進線10KV母線35KV母線162911.6 A30.8 A1969 A36.7

45、A3.86 A9416 A25.6 A車間1線路，車間2線路，車間3線路，車間4線路，生活區(qū)線路，10kv母線，35kv母線允許載流量分別不小于通過相線的計算電流Ial，（2）按經濟電流密度選擇35kv母線截面： 式中： 經濟截面 , ：正常工作情況下電路中的最大長期工作電流A J：經濟電流密度 ，A/最大長期工用電流=26.97(A)因為最大利用小時數：(h/a)>5000h/a取J=0.9×106A/m2 =30(mm2)查=25時母線載流量表選取截面為35mm2鋼芯鋁絞線LGJ-35。（3）10kv母線選擇：最大長期工用電流=98.9(A)因為最大利用小時數：(h/a)&

46、gt;5000h/a 取J=0.9×106A/m2=109.9(mm2)查=25時母線載流量表選取截面為2鋼芯鋁絞線LGJ-120。6.2.2 35KV一次設備選擇短路點產生短路電流時，有一個短路沖擊電流，它是短路電流的倍。由于電流突然升高，對設備的傷害很大，所以選擇一次設備的時候應該滿足斷流能力。(1) 按額定電流和額定電壓選擇 式中 斷路器安裝地點電網的額定電壓為35kV,所以選為 35kV=26.97(A)因為最大利用小時數：(h/a)>5000h/a 取J=0.9×106A/m2=30(mm2)查=25時母線載流量表選取截面為30mm2鋼芯鋁絞線LGJ-35。

47、表6-3 35kv設備數據選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數UN(KV)IN（A）.tima數據35額定參數UII&imaxIT2.t真空斷路器ZN-353516002050(202)高壓隔離關GN19-35XT3563050(202表6-4 35kv斷路器各項參數型號額定電壓（KV）額定電 流（A）斷流容量（MVA）6KV額定斷流量（KA）根限通過電流熱穩(wěn)定電流（KA）固有分閘時間（s）合閘時間（s）峰值有效值5秒SN2-35351500150024.8(4)秒6.2.3 10KV一次設備選擇（1）按額定電流和額定電壓選擇 式中斷路器安裝地點電網的額定電壓為

48、10kV,所以選為 10kV=98.9(A)=I=24k(A)同理：滿足熱穩(wěn)定要求表6-4 10kv斷路器各項參數型號額定電壓額定電流極限通過電流10s熱穩(wěn)定電流合閘時間分閘時間峰值有效值SN210T/200010KV2000A5585KA36KA01s（2）動穩(wěn)定校驗=75(kA)（極限峰值）=(13.520)kA滿足動穩(wěn)定要求。10kV出線上斷路器的選擇與10kV側斷路器的選擇相同。第七章 防雷接地防雷保護裝置(1)避雷針和避雷線防直擊雷最常用的措施是裝設避雷針,它是由金屬制成,比被保護設備高,具有良好接地的裝置,其作用是將雷吸引到自己身上并安全導入地中,從而保護了附近比它矮的設備、建筑免

49、受雷擊。避雷針包括三部分:接閃器(避雷針的針頭),引下線和接地體,接閃器可用直徑為1012mm的圓鋼;引下線可用直徑為6mm的圓鋼;接地體一般可用三根長的40mm×40mm×4mm的角鋼打入地中再并聯(lián)后與引下線可靠連接。所謂避雷針的保護范圍是植被保護物再次空間范圍內不致遭受雷擊而言.它是在實驗中用沖擊電壓下小模型的放電結果求出的,由于它與近似直流電壓的雷云對空間極長間隙下的放電有很大差異,所以這一保護范圍并未得到科學界的公認,但我們可以把它看成一種用以決定避雷針的高度與數目的工程辦法。(2) 避雷器避雷器共有三種形式，即保護間隙、管形避雷器和閥式避雷器。變電所通常采用閥式避

50、雷器。閥式避雷器一般用來保護交、直流系統(tǒng)中的變壓器和電氣設備的絕緣，以免由于過電壓而損壞。它主要由火花間隙和非線性電阻（閥片）組成。當發(fā)生大氣過電壓時，火花間隙放電，使雷電流流入大地，從而降低過電壓幅值，使其在設備的絕緣可以承受的水平以下。當過電壓過去以后，避雷器通過閥片電阻的非線性特性和間隙滅弧的作用，自行將工頻續(xù)流切斷。防雷接地設計接地是指電氣設備的帶電部分或不帶電部分與大地連接。接地可分為故障接地、工作接地、保護接地和重復接地。(1)接地的一般要求在供電系統(tǒng)的某些部位，由于工作的需要或安全的需要而和大地進行直接連接，這就是接地。為了保證達到接地的目的，接地裝置必須正確設置（包括正確的布置、正確的連接、采用適當的散流電阻等），并且連接可靠，否則，不僅達不到接地的目的，還可能反而帶來不利的影響。變電所的接地裝置除采用自然接地體外，還應設置人工接地網，通常用鋼管或角鋼作垂直接地體埋入地中，用扁