某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分初步的設(shè)計(jì)

1、工廠供電課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)題目某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)目的及要求通過(guò)本課程設(shè)計(jì)：熟悉供配電系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)程序、 設(shè)計(jì)規(guī)范等，鍛煉工程設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較、工程計(jì)算、工具書(shū)使用等能力，并了解供 電配電系統(tǒng)前沿技術(shù)及先進(jìn)設(shè)備。要求根據(jù)用戶所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的 發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，選擇配變電所主接線方案、高壓配電線 路接線方式、高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定車(chē)間變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型。最后按要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三、設(shè)計(jì)依據(jù)1. 工廠負(fù)荷情況工廠各車(chē)間負(fù)荷情況及

2、車(chē)間變電所的容量見(jiàn)表1。表1各車(chē)間和車(chē)間變電所負(fù)荷計(jì)算表（380 V）序號(hào)車(chē)間名稱設(shè)備容量kWKdcos®計(jì)算負(fù)荷車(chē)間變電所代號(hào)P30kWQ30kvarS30kVA1 30A1薄膜車(chē)間3000.750.6No.1原料庫(kù)500.350.5生活間150.81.0成品庫(kù)（一）150.350.5成品庫(kù)（一）170.350.5材料庫(kù)100.350.5小計(jì)(k 刀=0.95)2單絲車(chē)間1850.60.65No.2水泵房600.650.8小計(jì)(k 刀=0.98)3注塑車(chē)間1890.40.6No.3管材車(chē)間1600.350.6小計(jì)(k 刀=0.98)4備料車(chē)間1380.60.5No.4生活間100.

3、81.0浴室50.81.0鍛工車(chē)間300.30.65原料間150.81.0倉(cāng)庫(kù)150.30.5機(jī)修車(chē)間970.250.65熱處理車(chē)間1650.60.7鉚焊車(chē)間1800.30.5小計(jì)(k 刀=0.87)5鍋爐房1350.70.75No.5試驗(yàn)室750.250.5輔助材料室500.20.5油泵房150.650.6加油站120.650.5辦公樓500.60.6小計(jì)（k 滬0.9）2. 供用電協(xié)議 1）從電力系統(tǒng)的某35/10kV的變電站用10kv架空線路向工廠饋電。變電站在廠南 1.5km。2）系統(tǒng)變電站饋電線的定時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置的整定時(shí)間為2s，要求工廠總配電所的保護(hù)整定時(shí)間不大于1.5s。3）在

4、工廠總配電所的10kv進(jìn)線側(cè)計(jì)量。工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.93。4）電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如下表所示。電力系統(tǒng)10kv母線的短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式10kv母線短路容量備注系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)200MVA電力系統(tǒng)可視為無(wú)限大容量系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)115MVA5）工廠負(fù)荷性質(zhì)本廠屬三級(jí)負(fù)荷。6）氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38C,年平均氣溫為23 C,年最低氣溫為-8C,年最熱月平均最高氣溫為33C，年最熱月平均氣溫為26C，年最熱月地下0.8m 處平均溫度為25 C。眾所周知，電能是現(xiàn)代 工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電

5、能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它決定設(shè)備容量的選用，管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總 造價(jià)等,這是技術(shù)人員熟知的事實(shí)。通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條 件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷(calculated load )。在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率 ，一種是無(wú) 功功率。無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設(shè) 備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。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

6、 置的整定計(jì)算。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源， 而且短路電路也比較簡(jiǎn)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(jiǎn)，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳送 和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。電氣設(shè)備選擇的一般要

7、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。再校驗(yàn)其電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度、短路導(dǎo)線和電纜截面的選擇與校驗(yàn)。對(duì) 10kV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)力線路， 通常先按發(fā)熱條件來(lái)選擇導(dǎo)線和電纜截面， 熱穩(wěn)定等條件負(fù)荷計(jì)算 無(wú)功補(bǔ)償 短路電流計(jì)算電氣主接線電氣設(shè)備選擇12摘要1.刖言工廠供電的意義和要求1.2 選題的背景和意義2.負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義2.2參數(shù)的計(jì)算2.3車(chē)間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果3. 無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算4. 變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇4.1車(chē)間變壓器的選擇原則4.2 選擇車(chē)間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型105.

8、電氣主接線5.1電氣主接線的意義及重要性1010126.1產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計(jì)算方法125.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)6. 短路電流的計(jì)算12167.1電氣設(shè)備的選擇對(duì)工廠企業(yè)的意義6.2 短路電流點(diǎn)的計(jì)算7. 高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇167.2電氣設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)理論167.3驗(yàn)177.4電線電纜的選擇與校驗(yàn)199.小結(jié)23參考文獻(xiàn)24附錄24黃石理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告51刖言1.1工廠供電的意義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式 的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，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

9、分配既 簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)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(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(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái) 說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對(duì)于 發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代

10、化，具有十分 重要的意義，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)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：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?？煽繎?yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4）有色金屬的消耗量。1.2選題的背景和意義供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少本課題應(yīng)用供配電設(shè)計(jì)的基本原則和方法進(jìn)行塑料五金廠供配電系統(tǒng)電氣 部分設(shè)計(jì)。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)、基本技能和專 業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的

11、能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)、新技術(shù)和新信息 的能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路 ，學(xué)生能夠理解“安全、可 靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)要求，掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)所必須的 基本理論和基本技能。2負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它決定設(shè)備容量的選用，管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程 總造價(jià)等,這是技術(shù)人員熟知的事實(shí)。但是近幾年來(lái)用估算的方法替代了負(fù)荷計(jì) 算,給制定方案、工程審核造成一定的困難。通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷 值，稱為計(jì)算負(fù)荷(calculated load )2.2參數(shù)的計(jì)算目前，對(duì)工礦企業(yè)的電力負(fù)

12、荷計(jì)算主要采用三種方法：?jiǎn)挝蝗萘糠ā⑿枰禂?shù)法、用系數(shù)法。在本設(shè)計(jì)中采用的是需要系法來(lái)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。(一)一組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷主要計(jì)算公式有:有功計(jì)算負(fù)荷:無(wú)功計(jì)算負(fù)荷:Pc= Kd PeQc = Pc tan ®(2-1)(2-2)視在計(jì)算負(fù)荷:Sc = Pc/ cos ® lc = Sc/屁 N(2-3)(2-4)式中Kd為用電設(shè)備組的需要系數(shù)值；cos®為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù); tan W為功率因數(shù)cosW的正切值；Un為用電設(shè)備組的額定電壓。(二)多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷在確定低壓干線上或低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可結(jié)合具體情況對(duì)其有功和 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷計(jì)

13、入一個(gè)同時(shí)系數(shù) KE。計(jì)算電流:0.38kV圖2-1多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷對(duì)于干線，可取KE P=0.85-0.95;K刀Q=0.90-0.97對(duì)于低壓母線，由用電設(shè)備 計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取 KE P=0.8-09 K刀Q =0.85-0.95。由干線負(fù) 荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取 KE P=0.95, K刀Q =0.97。其計(jì)算公式如下:Sc =Jfc2+qQc =Qc.i旦1 c 73u N（2-6）(2-5)由此確定五金廠各車(chē)間變電所總的電力負(fù)荷。2.3車(chē)間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果由該工廠車(chē)間負(fù)荷表可確定五金廠各車(chē)間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表，分別如下表: 表1各車(chē)間和車(chē)間變電所負(fù)荷計(jì)算表（380

14、 V）序號(hào)車(chē)間名稱設(shè)備容量kWKdcos®計(jì)算負(fù)荷車(chē)間變電所代號(hào)P30kWQ30kvarS30kVAI 30A1薄膜車(chē)間3000.750.6225375No.1原料庫(kù)500.350.517.535生活間150.81.01212成品庫(kù)（一）150.350.55.2510.5成品庫(kù)（一）170.350.55.95材料庫(kù)100.350.53.5小計(jì)(k 刀=0.95)2單絲車(chē)間1850.60.65111No.2水泵房600.650.839小計(jì)(k 刀=0.98)3注塑車(chē)間1890.40.675.6No.3管材車(chē)間1600.350.656小計(jì)(k 刀=0.98)4備料車(chē)間1380.60.58

15、1.6No.4生活間100.81.08浴室50.81.04鍛工車(chē)間300.30.659原料間150.81.012倉(cāng)庫(kù)150.30.54.5機(jī)修車(chē)間970.250.6524,25熱處理車(chē)間1650.60.799鉚焊車(chē)間1800.30.554小計(jì)(k 刀=0.87)5鍋爐房1350.70.7594.5No.5試驗(yàn)室750.250.518.75輔助材料室500.20.525油泵房150.650.69.75加油站120.650.57.8辦公樓500.60.630小計(jì)(k 刀=0.9)表2-2 :各車(chē)間變電所負(fù)荷計(jì)算情況某塑料五金制品廠 N0.1車(chē)間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱P e(kW)Kdco

16、satanaP c(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)1注塑車(chē)間1890.40.61.3375.6100.55125.8191.192備料車(chē)間1380.60.51.7382.8143.24165.45251.443鍛工車(chē)間200.40.80.75861015.24模具車(chē)間1000.250.651.172529.2538.4858.485熱處理間1500.60.71.029091.8128.56195.386鉚焊車(chē)間1800.30.51.735493.42107.9163.987生活間200.8101601624.328倉(cāng)庫(kù)150.30.51.734.57.79913.68/355

17、.9472.05/913.67總計(jì)KE P=0.95;KE Q=0.970.59/338.11458.52569.70864.79某塑料五金制品廠 N0.2車(chē)間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaP c(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)9擠出車(chē)間4500.50.61.33225300375569.810原料庫(kù)3500.30.651.17105122.85161.61245.6111包裝庫(kù)200.30.51.73610.3811.9918.2212成品庫(kù)500.30.51.731525.9529.9745.5513生活間100.81080812.1614水

18、泵房200.650.80.75139.7516.2524.7417468.83916.04總計(jì)KE P=0.95;KE Q=0.970.61353.4454.8575.96883.95某塑料五金制品廠 N0.3車(chē)間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosaTanaP c(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)15裝配車(chē)間4100.20.750.888272.16109.2316616加工車(chē)間2300.20.61.334661.1876.54116.3217鍋爐房2000.70.750.88140123.2186.7283.718試驗(yàn)室1250.250.51.7331.255

19、4.0662.4494.919材料庫(kù)1100.20.51.732238.0643.9666.820油泵房150.650.80.759.757.3112.0418.321加油站100.650.80.756.54.888.1312.3622辦公食堂150.60.61.33911.9715.7523.94346.5372.82782.3總計(jì)KE P=0.95;0.67329.18362.37489.561 742.98黃石理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告3無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無(wú) 功功率。無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設(shè)

20、備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功 ，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。由于它不?duì)外做功，才被稱之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號(hào)用Q表示，單位為乏(Var) 或千乏(kVar)。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需 要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ) 償裝置的道理。0.93,而由上面計(jì)根據(jù)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償，低壓成組補(bǔ) 償和低壓補(bǔ)償三種方式。由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于 算可知COS*=0.6v0.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償

21、。 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償。以NO1(STS1車(chē)間變電所為例，計(jì)算它的功率補(bǔ)償Q.C = 338.11 x( tanarc cos0.59 tanarccos0.92 ) kvar=318.66kvar根據(jù)補(bǔ)償柜的規(guī)格要求,初選BCMJ0.4-16-3,每組容量qN.C =16kvar,則需要安裝 的電容組數(shù)為n= Qn.c /qN.c =318.66 kvar /16 kvar=19.91 花 20 無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為:2cP c=338.11 Qc=(458.52-320)kvar=138.52kvarSc =血2 +QSc=365.38kV.A

22、 cosa=0.925又考慮到變壓器的功率損耗為:I SA Pt =也 PFe + 也 Pcu.N I 3XN.T 丿也Qt =AQ0 + AQn I 旦I Sn.T2乏 Sn.T(Sn.T 丿I Io% 丄 AU k% I ScI(3-20。100ISn.T /簡(jiǎn)化公式有: PT=0.01Sc, A QT=0.05Sc(3-3)即：A PT=0.01Sc=3.65kWA QT=0.05Sc=18.27kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為:FC.i= PC + A Pt =341.74kWQc.i= Qc-QN.C + A Qt =156.79kvarSc.i =JPci+Qc2i =374.42

23、kV 4補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：Cos© =巳'.1/5；.1=0.91各個(gè)車(chē)間的補(bǔ)償結(jié)果如下表3-1表3-1功率補(bǔ)償結(jié)果計(jì)算(低壓側(cè))車(chē)間變電 所代 號(hào)無(wú)功功率補(bǔ)償前電 容 個(gè) 數(shù) 組無(wú)功功率補(bǔ)償后Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素變壓器容量補(bǔ)償容量(kvar)Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素計(jì)算電流(A)STS1458.5569.70.5963032016138.5365.30.92555.1STS2454.8575.90.6163032016134.8378.20.93574.7STS3362.37489.50.6763024012122.3351.20.93

24、533.6由計(jì)算，可以算出在變壓器的高壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償后的結(jié)果，見(jiàn)下表3-2表3-2功率補(bǔ)償后結(jié)果(高壓側(cè))車(chē)間變電所代號(hào) Pt(kW) Qt(kvar)Pc(kW)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)cosaSTS13.618.3341.74156.79374.4221.610.91STS23.515.5356.90150.25387.2422.360.92STS33.113.9332.30136.24359.1420.700.93考慮到低壓母線的同時(shí)系數(shù)：由式(2-5) (2-6)式及表3-2可確定:k var補(bǔ)償后總的有功計(jì)算負(fù)荷：Pc = K迓=979L08kW總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q

25、c = K近=426.52總的視在計(jì)算負(fù)荷：Sc= JfC2+Q； =1067.95kV.ACos© =F>/ Sc= 0.92Ic=Sc/ 73Un = 64.70A由表和計(jì)算可得各變電所折算到高壓側(cè)的功率因數(shù)均大于0.92,整個(gè)工廠的功率因數(shù)為0.92即功率補(bǔ)償?shù)碾娙葸x擇合理，符合本設(shè)計(jì)的要求。按兩部電價(jià)制交納電費(fèi)，基本電價(jià)20元/千伏安/月，電度電價(jià)0.5元/度，該工廠采取補(bǔ)償可節(jié)約能量為 S1+A S2+A S3= (630-500 )X 3kV.A=390 kV.A 采取 無(wú)功補(bǔ)償后該工廠每月可節(jié)約 20 X 390=7800元我國(guó)供電營(yíng)業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在 lOOkV

26、A及以上高壓供電用戶，最大負(fù)荷 使得功率因數(shù)不得低于0.9，如果達(dá)不到要求，則必須進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。因此，在 設(shè)計(jì)時(shí)，可用此功率因數(shù)來(lái)確定需要采用無(wú)功補(bǔ)償?shù)米畲笕萘?。由兩部電費(fèi)制度可知采用無(wú)功補(bǔ)償為工廠節(jié)約了資金。254變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇4.1車(chē)間變壓器的選擇原則(1) 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則:1)應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。2)對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所。3)4)除上述兩種情況外，一般車(chē)間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余量。(2)變電所主變壓器容量的選擇1)只

27、裝一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器的容量S.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要，即Sn.tS302)裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量Sn.t應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件: 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，S.t(0.60.7 ) S30 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，S.tA So (I +n)4.2選擇車(chē)間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型1、根據(jù)表4-1選擇變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型。對(duì)于三個(gè)車(chē)間變電站STS1STS2、STS3的容量分別為:365.3kVA、387.2 kVA、351.2 kVA。本工廠屬于二級(jí)負(fù)荷但是考慮到相應(yīng)得精進(jìn)基礎(chǔ)和技術(shù)參數(shù)，在節(jié)能和留有余量方面負(fù)荷率為70%-80%選定三臺(tái)常得運(yùn)行。SC( B

28、) 10其額定容量為500kVA，從而保證工廠得負(fù)荷正2、該工廠得自然條件為年最熱月平均最高氣溫；年最高氣溫39 C,年平均氣溫23 C,年最低氣溫-5 C ,33 r，年最熱月平均氣溫 26 C,年最熱月地下 0.8m處平均溫度25C.主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m,地層以砂粘土為主?？紤]到土壤電阻率較高，和防雷要求得提高選用此型別為sc(B)10型變壓器(見(jiàn)附錄)初步選定變壓器得容量型號(hào)如下表:表4-1車(chē)間變電所變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)5電氣主接線方案選擇5.1電氣主接線的意義及重要性電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳 送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的

29、、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電 路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線 路等。它們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作 用。一般在研究主接線方案和運(yùn)行方式時(shí)，為了清晰和方便，通常將三相電路圖描 繪成單線圖。在繪制主接線全圖時(shí)，將互感器、避雷器、電容器、中性點(diǎn)設(shè)備以 及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來(lái)。對(duì)一個(gè)電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、 電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、 發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面，經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映

30、正常和事 故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。電氣主接線應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求:1 ）運(yùn)行的可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對(duì)用戶供電的可靠性，特別是保證對(duì)重 要負(fù)荷的供電。2 ）運(yùn)行的靈活性：主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況，特別是當(dāng)一部 分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí)，能夠通過(guò)倒換開(kāi)關(guān)的運(yùn)行方式，做到調(diào)度靈 活，不中斷向用戶的供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。3 ）主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下 做到經(jīng)濟(jì)合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資。5.2電氣主接線的設(shè)計(jì)變配電所的電氣主接線是一電源進(jìn)線和引出線為基本環(huán)節(jié)，以母線為中間環(huán)節(jié)的電能輸配

31、電路。1、主接線方式其基本形式按有母線接線和無(wú)母線接線。母線又稱匯流排，起著匯集電能的作用。在擁護(hù)的變配電所中，有母線的主接線按母線的設(shè)置不同，又有單母線接線，單母線分段接線，雙母線接線。2、主接線方案的選擇該機(jī)械廠本廠可由附近35/10kV地區(qū)變電站取得工作電源，所以直接經(jīng)車(chē)間變電所，降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓如380V、220V。該工廠屬于二級(jí)負(fù)荷，直接引入10kV的高壓電，選擇二路電源進(jìn)線的接線。采用冷備用的工作方式。(見(jiàn)附錄)(1) 單母線接線又稱典型單母線接線，圖5-1所示。所有電源和引出線回路都連接在同一母 線上，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，清晰，設(shè)備少，運(yùn)行操作方便且有利于擴(kuò)建。(2) 各車(chē)

32、間變點(diǎn)站相互獨(dú)立如圖5-2所示。由于該工廠為二級(jí)負(fù)荷，對(duì)供電的可靠性要求不是很高，采用如圖所示的接線方式具有接線簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備少，投資小等優(yōu)點(diǎn)。出線1出線2出線3QSgQStQS3QSqQSsQSj 1QFi電源圖5 -1單母線接線1 TA電瀝3、QFi電源1電瀝2圖5-2各變電站低壓側(cè)相互獨(dú)立通過(guò)綜合考慮，本方案一次側(cè)選擇單母線分段接線，二次側(cè)各變電站相互獨(dú) 立接線方式。（見(jiàn)附錄）6短路電流的計(jì)算6.1產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計(jì)算方法短路電流產(chǎn)生的原因：（1）設(shè)備絕緣損壞。老化、污閃、霧閃、鹽堿擊穿。（2）外力破壞。雷擊、鳥(niǎo)害、動(dòng)物接觸、人員或植物距離太近。（3）設(shè)備機(jī)械 損傷。疲勞

33、嚴(yán)重、斷線、倒塔、倒桿、電動(dòng)力太大拉斷導(dǎo)線。（ 4）運(yùn)行人員誤 操作、帶地線合隔離開(kāi)關(guān)、帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)關(guān)。（5）其他原因。短路電流產(chǎn)生的主要危害：（1）短路電流的弧光高溫直接燒壞電氣設(shè)備。（2） 短路電流造成的大電動(dòng)力破壞其它設(shè)備，造成連續(xù)的短路發(fā)生。（ 3）電壓太低 影響用戶的正常供電。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)幺制法（又 稱相對(duì)單位制法）。繪制短路電路圖 6-1如圖圖6-1短路計(jì)算電路6.2短路電流點(diǎn)的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算1.在最大運(yùn)行方式下：以STS1變電所為例Sk.max=500MV 4(1)確定基準(zhǔn)值取 Sd=100 MV 4Vc1=10

34、.5kVVC2 =0.4kV而 ldi =Sd/73Uci =100MV 4/(73*10.5 kV) =5.5kAId2 =Sd/73Uc2 =100MV 4/(73*0.4 kV) =144.34kA電力系統(tǒng):(2)計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值X, =Sd/Sk=100 MV ”A /500 MV ”A =0.2架空線路:x2= x0L Sd/ U； =0.332電力變壓器(由附錄表Uk%6)總電抗標(biāo)幺值Z (k-1)=x；+x2 =0.2+0.332=0.5322)三相短路電流周期分量有效值XUk%Sd/100SNT =4X 100X 1000kV ”A/100 X 500kV

35、”A =8繪制等效電路如圖6-2，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計(jì) 算點(diǎn)。K-1K-2圖6-2等效電路(3) 求k-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流1)= ld1/x2 (k-1) =5.5kA/0.532=10.34kA3)其他三相短路電流Ik'(2=ISL=Ik(2=10.34kAiS3) =2.55*5.73kA=26.36kAIS3)=1.51*5.73kA=15.61kA4)三相短路容量Sk3I=Sd/X送(7=100 MV 4 /0.532=187.97 MV ”A(4) 求k-2點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及短路電流1) 總電抗標(biāo)幺值X送(k 2)= x1

36、+ x2 +x3 =0.2+0.332+8=8.5322) 三相短路電流周期分量有效值I：篤=ld2/x送 2)=144.34kA/8.532=16.92kA3) 其他三相短路電流Ik篤=I器=Ik3,16.92kA謂=2.26 X 16.92kA=38.24kA驚=1.31 X 16.92kA=19.12kA4)三相短路容量Sk32 = Sd/x送(2)=100/8.532=11.72 MV ”A短路計(jì)算結(jié)果表見(jiàn)表6-1其它車(chē)間K-1點(diǎn)即變壓器高壓側(cè)短路時(shí)的短路電流和短路容量是相同的，只需計(jì) 算K-2點(diǎn)變壓器低壓側(cè)短路時(shí)的短路電流和短路容量；根據(jù)相同的方法可計(jì)算其 它車(chē)間K-2點(diǎn)短路電流和短

37、路容量。表6-1 STS1短路計(jì)算短路計(jì) 算點(diǎn)總電抗 標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短 路容量MV ” AX2 *1 (3)I K1 I UI (3)ish1 (3)I shk-10.53210.3410.3410.3426.3615.61187.97k-28.53216.9216.9216.9238.2419.1211.722最小方式運(yùn)行情況下：以STS1為例計(jì)算Sk.min=200MVA(1)確定基準(zhǔn)值取 Si =100MV 4 Uc1 =10.5kV Uc2=0.4kV而 Id1 =Sd/V3Uc1=100MV ”a/ (73*10.5kV ) =5.50kAId2 =Sd/73Uc2=1

38、00MV 識(shí)/( V3*0.4kV)=144.34kA (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) x；= Si / 氏=100 MV 識(shí) /200 MV 識(shí)=0.52) 架空線路 x2= X0L Sd/ U：=0.35 A /km X 1kmX 100 MV 4 /(10.5kV)2=0.3323)電力變壓器 x3= Uk% q/lOO SNt=4X 100X 103 kV ”A /100 X200 kV ”A=8（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送（k）=x；+ x；=0.5+0.332=0.8322）三相短路電流周期分量有效值

39、1兀=咕/ X送（k）=5.5kA/0.832=6.61kA3）其他三相短路電流1（兀）=lS=6.61kAiS3)=2.55 x 6.61kA=16.86kA iS? =1.51 x 6.61kA=9.98kA4）三相短路容量Sk =Sd /X送（k4=100MV 4 /0.832=120.19 MV A（4）求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值三相短路電流的短路容量1）總電抗標(biāo)幺值 X送（k/）= X1 + X*+X3 =0.5+8=8.8322）三相短路電流周期分量有效值ikr Id2/ X£（k/）=144.34KA/8.832=16.34kA3）其他三相短路電流I（"

40、kl "ILikheakA iS3) =2.26 x 16.34kA=36.93kAI S3)=1.31 X 16.34kA=21.41kA4) 三相短路容量=X22)=100MV ”A/8.832=11.32 MV 4其短路計(jì)算表如下:表6-2 STS1短路計(jì)算短路計(jì) 算點(diǎn)總電抗 標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短 路容量MV 'AxW *11 K1 IU1 (3)I OC ish1 (3)I shk-10.836.616.616.6116.869.98120.19k-28.83216.34416.3416.3416.3421.4111.327高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇7.1電

41、氣設(shè)備的選擇對(duì)工廠企業(yè)的意義電器是指能夠根據(jù)外界施加的信號(hào)和要求，自動(dòng)或手動(dòng)地接通和斷開(kāi)電路, 斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電量對(duì)象的變換、檢測(cè)、控制、 保護(hù)、調(diào)節(jié)和傳遞信息用的電氣器具。工廠供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行對(duì)工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō) 至關(guān)重要，特別是對(duì)于大型企業(yè)，企業(yè)供電的可靠性、連續(xù)性和安全性要求很高。7.2電氣設(shè)備的選擇及其效驗(yàn)理論供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、 負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、電抗器、 互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。電氣設(shè)備選擇的一般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。對(duì)于高壓設(shè)備器件的校

42、驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表7-1 :表7-1高壓設(shè)備器件的校驗(yàn)項(xiàng)目電器設(shè)備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA短路電流校驗(yàn)短流能力熱穩(wěn)定度真空斷路器VVVVV旋轉(zhuǎn)式隔離開(kāi)關(guān)VV一VV高壓熔斷器VVV一一電流互感器VV一VV電壓互感器V一一一一條件設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小 于裝置地點(diǎn) 的額定電壓設(shè)備的額定 電流應(yīng)不小 于通過(guò)設(shè)備 的計(jì)算電流設(shè)備的最大 開(kāi)斷（或功 率）應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷 的最大電流（或功率）按三相短路沖擊電電流和流校驗(yàn)按三相短路 穩(wěn)態(tài)短路發(fā) 熱假象時(shí)間校驗(yàn)選擇校驗(yàn)的電氣設(shè)備按在正常條件下工作進(jìn)行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和 電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內(nèi)或室外）、環(huán)境溫度、海

43、拔 高度以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。電氣要求是指電氣裝置對(duì)設(shè)備的 電壓、電流、頻率（一般為 50HZ等的要求；對(duì)一些斷流電器如開(kāi)關(guān)、熔斷器 等，應(yīng)考慮其斷流能力。7.3主要設(shè)備的選擇校驗(yàn)在本設(shè)計(jì)中所用到的10kV的高壓成套設(shè)備為XGN56-1茨流金屬封閉式開(kāi)關(guān)設(shè)備 （考慮到設(shè)備的選擇性，出線柜的斷路器設(shè)備容量可小一些，經(jīng)校驗(yàn)也符合要求， 所以三臺(tái)出線柜與進(jìn)線柜選擇相同的型號(hào)）。該設(shè)備是三相交流50Hz單母線及單 母線帶旁路系統(tǒng)的戶內(nèi)成套設(shè)備，具有安全連鎖、防誤性能、運(yùn)行安全可靠、真 空滅弧室免維護(hù)等特點(diǎn)。在該設(shè)計(jì)的車(chē)間變電所用到該系列的開(kāi)關(guān)柜有如下器件:電流互感器 LZZB6-12，

44、真空斷路器 ZN98B（VK）,熔斷器 RN2-12,電壓互感器JDZ-12，隔離開(kāi)關(guān)GN19-12C HY5W避雷針 帶電顯示器（1）電流互感器LZZB6-12的選擇和校驗(yàn)電流互感器應(yīng)按裝設(shè) 地點(diǎn)條件及額定電壓，一次電流，二次電流（一般為5A）， 準(zhǔn)確級(jí)等進(jìn)行選擇，并應(yīng)校驗(yàn)其短路動(dòng)穩(wěn)態(tài)和和熱穩(wěn)態(tài)。校驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7-2表 7-2 LZZBJ-12 校驗(yàn)安裝地點(diǎn)的電氣條件LZZB6-12結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)110kVUN12kV合格2I C64.70AI N100A合格3 I K10.34kAIk合格4(3)ish26.36kAi sh44kA合格21.5S=160.37kA .S(10.34kA

45、) 2X2446.25kA .S合格(2) RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗(yàn)，見(jiàn)下表 7-3表7-3 RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗(yàn)表序 號(hào)安裝地點(diǎn)的電氣條件RN2-12高壓熔斷器項(xiàng)目數(shù) 據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1Un10kVUn12kV合格2Ic0.5Ic0.5A合格3 I K10.34KAIk31.5kA合格(3)高壓側(cè)其他設(shè)備的選擇校驗(yàn)表表7-4高壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)表選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能 力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度2I t IMA結(jié)論安裝地點(diǎn)的電氣條件參數(shù)UNIcIk(3).ish數(shù)據(jù)10kV64.70A10.34KA26.36kA2(10.34kA )X 1.6S16.54 kA 2.S合格設(shè)備型號(hào)

46、規(guī)格參數(shù)UNI NI Ki shI2t合格真空斷路 器ZN98B(vk )-1212kV630A20kA50kA2(20kA)X 4S=1600kA2.S合格電壓互感器 JDZ-1212kV-合格隔離開(kāi)關(guān)GN30-12GN19-1210kV630A80kA(31.5kA) 2X24S=3969 kA .S合 格(4)低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)低壓側(cè)進(jìn)線柜主要是 CW1-2000/1600/3斷路器EH-0.66/5x34電流互感器其校驗(yàn)與變壓器高壓側(cè)一致其校驗(yàn)結(jié)果如下表:表7-5低壓側(cè)部分電器設(shè)備校驗(yàn)表選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能 力動(dòng)穩(wěn)定度安裝地點(diǎn)參數(shù)UNIcIk(3)(3)ish熱穩(wěn)定度2I

47、t IMA結(jié)論的電氣條件數(shù)據(jù)0.38kV21.61A16.92kA101.94kA2(16 . 92kA )X 1.6S=302. 4kA2.S合 格設(shè)備型號(hào) 規(guī)格參數(shù)UNI NI Ki shI2t合格電流互感 器EH-0.660.38kV50A-160KA-3500 kA2.S合格斷路器CW1-2000/16000.4kV630A50kA150kA2(50kA) X4S=100002kA .S合格7.4電線電纜選擇與校驗(yàn)1、電線電纜選擇的條件（1）發(fā)熱條件（2）電壓損失條件（3）經(jīng)濟(jì)電流密度條件（4）機(jī)械強(qiáng)度條件（5）短路熱穩(wěn)定條件用戶的對(duì)電力電纜不必校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。其具體校驗(yàn)條件如下:a按發(fā)

48、熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時(shí)，應(yīng)使其允許載流量lai大于通過(guò)相線的計(jì)算電流Ic，即lai > Ic所謂導(dǎo)線和電纜的允許載流量，就是在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而 不致使其穩(wěn)定溫度超過(guò)允許值的最大電流。影響導(dǎo)線和電纜的允許載流量的主要因素： 導(dǎo)線和電纜的導(dǎo)體材料與絕緣材料、導(dǎo)線和電纜的環(huán)境溫度、導(dǎo)線和電纜的敷設(shè)方式、導(dǎo)線和電纜的并列根數(shù)。按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體截面后，再校驗(yàn)電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度、短路熱穩(wěn)定等條件。b按電壓損失條件選擇導(dǎo)線和電纜截面 。當(dāng)先按電壓損失條件選擇導(dǎo)線（或 電纜，下同）截面時(shí)，由于截面未知，故有兩個(gè)未知數(shù)，即導(dǎo)線的電阻和電抗。 可先假定一個(gè)單位長(zhǎng)度的電抗值x0 ,然后再進(jìn)行選擇計(jì)算。1( n n 1TTTTT I r。送 p i L i + X0S q Li J < 3 a|%(7-1)10U Ni zti ziJ2 nr。式中l(wèi)10UNAUaiXZ qLi( c、<i ¥X7-2)（7-3）是導(dǎo)線材料電阻率的計(jì)算值，銅取18.8，單位