某廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、某廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本次設(shè)計(jì)是針對(duì)車間變電所和車間低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)中采用10KV 電源進(jìn)線，然后經(jīng)過車間變電所降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓220/380V；設(shè)計(jì)過程中先計(jì)算車間的總負(fù)荷和無功功率補(bǔ)償，確定變壓器容量及型號(hào)，再考慮的建設(shè)方案，變電所主接線方案的選擇，高壓一次設(shè)備的選擇，低壓一次設(shè)備的先擇，進(jìn)出線的先擇，短路計(jì)算及開關(guān)設(shè)備的選擇，二次回路方案的確定及繼電保護(hù)的選擇與整定，防雷保護(hù)及接零的設(shè)計(jì)，變電所電氣照明的設(shè)計(jì)等關(guān)鍵詞：變電所； 低壓配電系統(tǒng)； 負(fù)荷計(jì)算； 短路計(jì)算； 電氣設(shè)備選擇； 主接線； 防雷保護(hù)； 電氣照明等Abstract：The wor

2、kshop is designed for low-voltage substation and distribution system design workshops, design 10KV power line used, and then reduced to low pressure through the plant substation voltage electrical equipment required 220/380V; design processthe first workshop in the calculation of total load and reac

3、tive power compensation, determine the transformer capacity and model, consider the construction plan, selection of substation main wiring scheme, a high-voltage equipment selection, equipment, first choose a low-voltage, inlet and outlet of thefirst choice, short circuit calculations and switching

4、equipment selection, determination and the secondary circuit program selection and setting of relay protection, lightning protection and access to zero design,lightingdesign,electricalsubstationKeywords: substation, low voltage distribution systems, load calculations, short circuit calculations, ele

5、ctrical equipment selection, the main wiring, lightning protection, electrical lighting, etc.目錄第一章 緒論11.1變電所的發(fā)展概況及其前景展望11.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及依據(jù)1設(shè)計(jì)內(nèi)容1設(shè)計(jì)依據(jù)2第二章 變電所的設(shè)計(jì)62.1變電所的負(fù)荷計(jì)算6變電所的負(fù)荷分級(jí)6負(fù)荷計(jì)算的目的6負(fù)荷計(jì)算方法的選擇7變電所各車間的負(fù)荷計(jì)算82.2變電所的無功功率補(bǔ)償計(jì)算16無功功率補(bǔ)償?shù)哪康?6無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算16無功補(bǔ)償方案的選擇172.3車間變電所位置和型式的選擇18變配電所所址的選擇原則18變電所型式的選擇182.4供電電

6、壓選擇,變電所主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定19供電電壓的選擇19變電器臺(tái)數(shù)和容量的選擇202.5變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的選擇212.6變電所主接線方案的設(shè)計(jì)22只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所常見主接線圖22主接線圖的選擇232.7短路電流的計(jì)算23短路計(jì)算的目的23短路電流計(jì)算242.8變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)27電氣設(shè)備的選擇原則27變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)27變壓所高低壓進(jìn)出線的選擇31導(dǎo)線和電纜的選擇校驗(yàn)342.9變電所二次回路的設(shè)計(jì)及保護(hù)36變電所高低壓側(cè)常見二次回路及設(shè)備36變電所二次回路的保護(hù)和整定校驗(yàn)計(jì)算382.10變電所的防雷接地保護(hù)41防雷保護(hù)設(shè)計(jì)41公共接地裝置設(shè)計(jì)41第三章 低壓

7、配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)443.1車間低壓配電系統(tǒng)的布線方案44低壓配電系統(tǒng)常用接線方式44車間配電系統(tǒng)接線方案的選擇453.2低壓配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇46一號(hào)加工車間配電箱設(shè)置方案的確定46各用電設(shè)備連接導(dǎo)線和配電保護(hù)設(shè)備的選擇463.3配電線路敷設(shè)方式493.4加工一車間照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)50電光源，燈具及其布置初方案的選擇50照明設(shè)計(jì)計(jì)算（利用系數(shù)法）50配電照明線截面的選擇513.5低壓配電系統(tǒng)接地保護(hù)和等電位聯(lián)結(jié)52低壓配電系統(tǒng)接地保護(hù)的選擇52等電位聯(lián)結(jié)52結(jié)束語53結(jié)束語53致謝54參考文獻(xiàn)55第一章 緒論 1.1變電所的發(fā)展概況及其前景展望隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高帶

8、來了電力負(fù)荷的高速增長。尤其是近兩、三年來，由于電力負(fù)荷增長迅猛，而發(fā)電裝機(jī)容量和輸配電能力不足，造成全國近20個(gè)省市電力 供應(yīng)緊張，部分省市出現(xiàn)限電拉閘。與此同時(shí)，隨著電力市場(chǎng)的開放，電力用戶對(duì)電能質(zhì)量和管理的要求也在提高，電力生產(chǎn)與供應(yīng)企業(yè)也比以往任何時(shí)候都重重視電力系統(tǒng)的運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。電氣化程度是衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志，隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)得到了發(fā)展。廠站綜合自動(dòng)化是集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、電力技術(shù)多學(xué)科多領(lǐng)域?yàn)橐惑w，而形成的完整、安全可靠的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。自20世紀(jì)80年代末至今，我國變電所在新技術(shù)的運(yùn)用上得到了飛速發(fā)展，如變電所監(jiān)控技

9、術(shù)，可通過遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遙控和數(shù)據(jù)采集等來實(shí)時(shí)跟蹤和采集變電所運(yùn)行情況，反饋狀態(tài)信息，達(dá)到及時(shí)控制各種危險(xiǎn)事故；同時(shí)仿真技術(shù)也在變電所得到廣泛的應(yīng)用，對(duì)變電所電力設(shè)備實(shí)物、一次設(shè)備和二次設(shè)備接線圖進(jìn)行仿真，在變電所運(yùn)行人員的培訓(xùn)中起到重要作用，提高了培訓(xùn)效率，縮短了培訓(xùn)周期，也進(jìn)一步提高了運(yùn)行人員的正確判斷和處理事故的能力，防止事故擴(kuò)大化和縮縮短事故處理埋單，從而確保電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；另輸電技術(shù)也得到更新如FACTS技術(shù)、緊湊型技術(shù)、導(dǎo)線能改善等技術(shù)的結(jié)合，主要有：（1）串并聯(lián)補(bǔ)償；（2）緊湊型線路；（3）動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)；（4）大截面耐熱導(dǎo)線等。綜合我國變電所的現(xiàn)狀是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變

10、，有人值班向無人值班變電所轉(zhuǎn)變，交流傳輸向直流輸出轉(zhuǎn)變，國外主要是交流輸出向直流輸出轉(zhuǎn)變。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及依據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容電能是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求，而工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變配電所。因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量的變電所是極為重要的。本次設(shè)計(jì)是針對(duì)某機(jī)械廠車間的變電所和一號(hào)車間低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求為該廠設(shè)計(jì)10/0.4kv車間降壓變配電所及一號(hào)車間的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)為二號(hào)加工車間、鑄造車間和電修車間提供電源配給。設(shè)計(jì)依據(jù)一、機(jī)加工一車間的生產(chǎn)任務(wù)本車間承擔(dān)機(jī)修廠修理的配件生產(chǎn)。二、設(shè)

11、計(jì)依據(jù)車間平面及設(shè)備布置圖。（表1.1）本車間承擔(dān)機(jī)修廠修理的件生產(chǎn)車間用電設(shè)備明細(xì)表。（表1.21.3）車間變電所配電范圍車間變電所設(shè)在車間東南角，除為機(jī)械加工一車間配電外，還要為機(jī)械加工二車間、鑄造、鉚焊、電修車間配電，其用電設(shè)備明細(xì)表。（附3）機(jī)械加工二車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源（其中一回路為照明回路）；鑄造車間要求車間變電所低壓側(cè)提供四路電源（其中一回路為照明回路）；鉚焊車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源（其中一回路為照明回路）；電修車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源（其中一回路為照明回路）。負(fù)荷性質(zhì)：三班工作制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為3500h。三級(jí)負(fù)荷。供電電源條件：

12、1）電源由35/10KV總降壓變電所采用架空線路受電，線路長300M。2）工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計(jì)。3）工廠總降壓變電所10KV配電出線定時(shí)限過流保護(hù)裝置的整定時(shí)間top=2s。4）要求車間變電所最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。5）要求在車間變電所10KV側(cè)進(jìn)行計(jì)量。車間自然條件氣溫歷年最高氣溫： 40.6歷年最低氣溫： -7.7一月最低氣溫： 5.3七月最高氣溫： 29.6車間內(nèi)計(jì)算氣溫：35 C.地質(zhì)水文：平均海拔500m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m表1.1表1.23機(jī)加工一車間設(shè)備明細(xì)表(附表1.2)設(shè)備代號(hào)設(shè)備名稱代號(hào)臺(tái)數(shù)單臺(tái)容量（KW）總?cè)萘浚?/p>

13、KW）1冷墩機(jī)GB-3155552冷墩機(jī)GB-3155553普通車床C620-117.6257.6254普通車床C620-117.6257.6255普通車床C620-117.6257.6256立式車床C512-1A135.735.77普通車床C62014.6254.6258普通車床C62014.6254.6259普通車床C62014.6254.62510普通車床C62014.6254.62511普通車床C62014.6254.62512普通車床C61614.6254.62513螺絲套絲機(jī)S-813913.1253.12514普通車床C630110.12510.12515管螺紋車床Q11917.

14、6257.62516搖臂鉆床Z3518.58.517立式鉆床Z504013.1253.12518立式鉆床Z504013.1253.125195噸吊車110.210.220立式車床C512-1A135.735.721立式車床C512-1A135.735.722刨床B66513323萬能銑床X63WT1131324立式銑床X52K19.1259.12525滾齒機(jī)Y-3614.14.126插床B503214427弓鋸機(jī)G72 11.71.728立式鉆床Z51210.6O.629電阻爐120（380V）2030電阻爐1242431電阻爐1454532車床CW6-1131.931.933立式車床C512

15、-1A135.735.734臥式鏜床J681101035單臂刨床B101017070機(jī)加工二車間、鉚焊、電修車間的負(fù)荷計(jì)算(附表1.3)序號(hào)車間名稱供電回路代號(hào)設(shè)備容量計(jì)算負(fù)荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1機(jī)加工二車間No.1供電回路15546.554.4No.2供電回路1203642.1No.3照明回路10802鑄造車間No.4供電回路1606465.3No.5供電回路1405657.1No.6供電回路1807273.4No.7照明回路86.403鉚焊車間No.8供電回路1504589.1No.9供電回路17051101No.10照明回路75.604電修車間No.

16、11供電回路1504578No.12供電回路1464465No.13照明回路1080第二章 變電所的設(shè)計(jì)2.1變電所的負(fù)荷計(jì)算變電所的負(fù)荷分級(jí)按照GB500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，電力負(fù)荷根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響分為三級(jí)：1.一級(jí)負(fù)荷（first order load）一級(jí)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)備損失、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需長時(shí)間才能恢復(fù)等。因此一級(jí)負(fù)荷中斷供電造成的后果是非常嚴(yán)重的，所以要求由兩個(gè)電源供電，當(dāng)中其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)

17、，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損失。2.二級(jí)負(fù)荷（second order load）二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。因二級(jí)負(fù)荷也屬于重要負(fù)荷，要求由兩回路供電，供電變電壓器也應(yīng)有兩臺(tái)。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。3.三級(jí)負(fù)荷（third order load） 三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，指所有不屬于上述一、二級(jí)負(fù)荷者，對(duì)供電電源無特殊要求。 負(fù)荷計(jì)算的目的供電系統(tǒng)要能夠可靠正常運(yùn)行，就必須正確地選擇系統(tǒng)中的所有元件，包括電力變壓器、開

18、關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線電纜等。元件除應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的是滿足負(fù)荷電流的要求，因此有必要對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜選得過大，造成浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，不只增加了電能損耗，更危險(xiǎn)的是產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀，引發(fā)火災(zāi)！由此可見，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。負(fù)荷計(jì)算方法的選擇我國普遍采用的確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法，主要是需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是國際上通用的確定

19、計(jì)算負(fù)荷的方法，最為簡(jiǎn)便實(shí)用。二項(xiàng)式的應(yīng)用局限性較大，但在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，較之需要系數(shù)法合理，且計(jì)算也較簡(jiǎn)便。實(shí)踐證明，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率與照明質(zhì)量有密切的關(guān)系。良好的照明是保證安全生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、保障職工視力健康的必要措施。因此我對(duì)電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝都進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)范，而車間一般照明的總的安裝容量可以根據(jù)劉介才編著工廠供電附錄表35查得照明的比功率，然后通過公式計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算公式及參數(shù)列表（表2.1）名稱公式備注用電設(shè)備組的容量設(shè)備的額定容量設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)設(shè)備組的平均效率配電線路的平均效率對(duì)應(yīng)用電設(shè)備組的正

20、切值用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)用電設(shè)備組的額定電壓以上參數(shù)由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取。用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷需要系數(shù) 無功計(jì)算負(fù)荷視在計(jì)算負(fù)荷計(jì)算電流有功負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)無功負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)總的有功計(jì)算負(fù)荷總的無功計(jì)算負(fù)荷總的視在計(jì)算負(fù)荷變電所各車間的負(fù)荷計(jì)算2.1.4.1一號(hào)機(jī)械加工車間負(fù)荷計(jì)算1）一號(hào)加工車間的設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見下表2.2 一號(hào)機(jī)械加工車間設(shè)備明細(xì)（表2.2）設(shè)備代號(hào)設(shè)備名稱代號(hào)臺(tái)數(shù)單臺(tái)容量（KW）總?cè)萘浚↘W）1冷墩機(jī)GB-3155552冷墩機(jī)GB-3155553普通車床C620-117.6257.6254普通車床C620-117.6257.6255普通車床C620-1

21、17.6257.6256立式車床C512-1A135.735.77普通車床C62014.6254.6258普通車床C62014.6254.6259普通車床C62014.6254.62510普通車床C62014.6254.62511普通車床C62014.6254.62512普通車床C61614.6254.62513螺絲套絲機(jī)S-813913.1253.12514普通車床C630110.12510.12515管螺紋車床Q11917.6257.62516搖臂鉆床Z3518.58.517立式鉆床Z504013.1253.12518立式鉆床Z504013.1253.125195噸吊車110.210.22

22、0立式車床C512-1A135.735.721立式車床C512-1A135.735.722刨床B66513323萬能銑床X63WT1131324立式銑床X52K19.1259.12525滾齒機(jī)Y-3614.14.126插床B503214427弓鋸機(jī)G72 11.71.728立式鉆床Z51210.6O.629電阻爐1 20（380V）2030電阻爐1242431電阻爐1454532車床CW6-1131.931.933立式車床C512-1A135.735.734臥式鏜床J681101035單臂刨床B1010170702）一號(hào)車間干線及設(shè)備分配一號(hào)車間分為WL1、WL2、WL3、WL4四號(hào)電源干線。

23、WL1干線有13臺(tái)金屬冷加工機(jī)床組，分別分配給3個(gè)配電箱AP-1-1、AP-1-2、AP-1-3,其中AP-1-1供配2、3、4、5、6號(hào)設(shè)備機(jī)床（對(duì)應(yīng)表1設(shè)備代號(hào)），AP-1-2供配8、9、10、11、12、13號(hào)設(shè)備機(jī)床，AP-1-2供配35號(hào)設(shè)備機(jī)床。WL2干線有3臺(tái)電阻爐設(shè)備(29、30、31號(hào)設(shè)備)，對(duì)應(yīng)配電箱AP-2-1。WL3干線有18臺(tái)金屬冷加工機(jī)床組，分別分配給3個(gè)配電箱AP-3-1、AP-3-2、AP-3-3,其中AP-3-1供配1、14、15、16、17、18、32、33號(hào)設(shè)備機(jī)床，AP-3-2供配19、20、21、22、23、24、34號(hào)設(shè)備機(jī)床，AP-3-3供配25、

24、26、27、28號(hào)設(shè)備機(jī)床。WL4干線供配一號(hào)加工車間的照明系統(tǒng)。 3）一號(hào)加工車間的負(fù)荷計(jì)算本次一號(hào)車間的負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)設(shè)備容量及一號(hào)車間VL1、VL2、VL3干線的設(shè)備分配可知此三條干線按需要系數(shù)法計(jì)算，而VL4干線照明系統(tǒng)的負(fù)荷則按面積計(jì)算法。VL1號(hào)干線的負(fù)荷計(jì)算VL1號(hào)干線有13臺(tái)（2、3、4、5、6/8、9、10、11、12、13/35）金屬冷加工機(jī)床組Pe=55+7.625*3+35.7+4.625*6+3.125+70=214.45(kw)查劉介才編著工廠供電附錄表1（用電設(shè)備組的需要系數(shù)、二項(xiàng)式系數(shù)及功率因數(shù)值），取Kd=0.2,cos=0.5,tan=1.73故：P30（L

25、1）=0.2*214.45=42.89（kw）Q30（L1）=42.89*1.73=74.2(kvar)因此VL1總的負(fù)荷計(jì)算S30（L1）=85.7 kV·AI30（L1）= =130.2 A 2、VL2號(hào)干線的負(fù)荷計(jì)算VL2號(hào)干線有3臺(tái)電阻爐（29、30、31號(hào)設(shè)備）Pe=20+24+45=89(kw)查劉介才編著工廠供電附錄表1取Kd=0.7,cos=1,tan=0故: P30（L2）=0.7×89=62.3 kW Q30（L2）=17.8×0=0 kvar因此VL2總的負(fù)荷計(jì)算S30（L2）=62.3 kV·AI30（L2）= =94.7 A 3

26、、3號(hào)干線計(jì)算負(fù)荷（1）、18臺(tái)（1、14、15、16、17、18、32、33/19、20、21、22、23、24、34/25、26、27、28號(hào)設(shè)備）金屬冷加工機(jī)床組Pe=55+10.125+7.625+3.125*2+31.9+35.7*3+10.2+3+13+9.125+10+4.1+4+1.7+0.6=272.025(kw)查劉介才編著工廠供電附錄表1,取Kd=0.2,cos=0.5 ,tan=1.73故: P30=0.2×272.025=54.405 kW Q30=54.405×1.73=94.12 kvar(2)吊車計(jì)算負(fù)荷查劉介才編著工廠供電附錄表1，取Kd=

27、0.15,P30=0.15*10.2=1.53kwQ30=1.53*1.73=2.64kvar因此VL3總的負(fù)荷計(jì)算P30（L3）=0.95*(54.405+1.53)=53.138 kWQ30（L3）=0.97*(94.12+2.64)=93.857kvar S30（L3）=107.86 kV.AI30（L3）= =163.87 A 4機(jī)加工一車間照明負(fù)荷車間照明的安裝容量.由車間工藝平面圖可知車間照明總面積約為1080m2 ,查劉介才編著工廠供電附錄表35可知單位面積安裝功率P0=6w/m2 (計(jì)算高度4-6 m ),則車間均勻布置的一般照明負(fù)荷為P30=A*P0=1080*0.006kw

28、=6.48kw其它部分的照明負(fù)荷見表2.3其他部分的照明負(fù)荷（表2.3）單獨(dú)使用一般照明照度（lx）面積（m2）安裝功率（w）工具室303x6120工藝室303x6120低壓配電室303x7.5120變壓器室203x3.7575高壓室303x3.75100總計(jì)535VL4的總照明負(fù)荷P30（L4）=6.48+0.535=7.015kw 考慮到 一號(hào)加工車間的照明系統(tǒng)日后的安裝和整改，所以一號(hào)車間的照明設(shè)備總?cè)萘咳?0kw，現(xiàn)有功功率取8kw.綜上所述一號(hào)加工車間總的負(fù)荷計(jì)算，如下由于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取 KP=0.900.95 Kq=0.930.97一號(hào)加工車間總的負(fù)荷計(jì)算 Pe

29、（1）=214.45+89+282.225+10=595.675kw P30（1）= KPP30=0.95*(42.89+62.3+53.138+8)=158.012kw Q30（1）= KqQ30=0.97*(74.2+0+93.857+0)=163.015kvar S30（1）= =227.028 I30（1）=334.93A 所以得： 一號(hào)車間各干線負(fù)荷計(jì)算表2.42.1.4.2機(jī)加工二號(hào)車間、鉚焊、電修車間的負(fù)荷計(jì)算（1）機(jī)加工二號(hào)車間、鉚焊、電修車間的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表2.5序號(hào)車間名稱供電回路代號(hào)設(shè)備容量計(jì)算負(fù)荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A2機(jī)加工二車間No.1

30、供電回路15546.554.4No.2供電回路1203642.1No.3照明回路10803鑄造車間No.4供電回路1606465.3No.5供電回路1405657.1No.6供電回路1807273.4No.7照明回路86.404鉚焊車間No.8供電回路1504589.1No.9供電回路17051101No.10照明回路75.605電修車間No.11供電回路1504578No.12供電回路1464465No.13照明回路1080由表2.5可計(jì)算二號(hào)加工車間、鑄造車間、鉚焊車間、電修車間的負(fù)荷二號(hào)加工車間的負(fù)荷計(jì)算Pe（2）=155+120+10=285kwP30（2）=46.5+36+8=90.

31、5kwQ30（2）=54.4+42.1+0=96.5kvar鑄造車間的負(fù)荷計(jì)算Pe（3）=160+140+180+8=488kwP30（3）=64+56+72+6.4=198.4kwQ30（3）=65.3+57.1+73.4+0=195.8kvar鉚焊車間的負(fù)荷計(jì)算Pe（4）=150+170+7=327kwP30（4）=45+51+5.6=101.6kwQ30（4）=89.1+101+0=190.1kvar電修車間的負(fù)荷計(jì)算Pe（5）=150+146+10=306kwP30（5）=45+44+8=97kwQ30（5）=78+65+0=143kvar機(jī)械廠變電所總的負(fù)荷計(jì)算經(jīng)上述計(jì)算可得機(jī)械加工

32、一號(hào)車間、二號(hào)車間、鑄造車間、鉚焊車間、電修車間的總?cè)萘?、有功?jì)算負(fù)荷、無功計(jì)算負(fù)荷、計(jì)算電流。 因此可以計(jì)算出機(jī)械廠總的負(fù)荷如下：總?cè)萘浚篜e=Pe（1）+Pe（2）+Pe（3）+Pe（4）+Pe（5）=595.675+285+488+327+306=2001.675kw 有功計(jì)算負(fù)荷： P30= P30（1）+P30（2）+P30（3）+P30（4）+P30（5） =(42.89+62.3+53.138+8)+90.5+198.4+101.6+97=653.828kw 無功計(jì)算負(fù)荷： Q30= Q30（1）+Q30（2）+Q30（3）+Q30（4）+Q30（5） =(74.2+0+93.8

33、57+0)+96.5+195.8+190.1+143=793.457變壓器低壓側(cè)（380v側(cè)）總負(fù)荷計(jì)算 在確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）KP和Kq； 由于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取 KP=0.900.95 Kq=0.930.97 P30= KPP30=0.95*653.828=621.14kw Q30= KqQ30=0.97*793.457=769.65kvar S30= I30（1）=1

34、502.7A變電所各車間負(fù)荷計(jì)算表2.62.2變電所的無功功率補(bǔ)償計(jì)算無功功率補(bǔ)償?shù)哪康脑谏a(chǎn)過程中，如果功率因數(shù)過低將導(dǎo)致系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，容量增大，從而使工廠內(nèi)部的起動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費(fèi)用，而且增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗，從而影響負(fù)荷端的異步電動(dòng)機(jī)及其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用。綜上可知電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問題，因此無功補(bǔ)償可以提高電力網(wǎng)中各種有關(guān)部分的功率因數(shù)，保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時(shí)對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。無功功率補(bǔ)

35、償?shù)挠?jì)算（1）補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)的計(jì)算變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 S= kV·A =989 kV·A主變壓器容量選擇條件為 SS ，因此未進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，主變壓器容量應(yīng)選為了1000 kV·A。（參考劉介才編著工廠供電附錄表8）這時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為cos=621/989=0.63 (2)無功補(bǔ)償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的cos0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗Q遠(yuǎn)大于其有功功率損耗P，一般Q=(45)P，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90 ，這里取cos=0.92 。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由063提高到09

36、2，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為Q=621×(tanarccos0.63 tanarccos0.92) kvar=502 kvar取 Q=540 kvar（3）補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為S= kV·A =662.2 kV·A因此主變壓器容量可改選為800 kV·A。比補(bǔ)償前容量減少200 kV·A。變壓器的功率損耗為P0.015S=0.015×662.2 kV·A =9.9 kWQ0.06S=0.06×662.2 kV·A =39.7 kvar變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為

37、 P=621.1 kW + 9.9 =631 kW （769.7 - 540）kvar 39.7 kvar269.4 kvar （6312+269.42）(1/2) kV·A686.1 kV·A補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為cos= P/ S= 631/686.1 = 0.92這一功率因數(shù)滿足規(guī)定（0.9）要求。 （4）無功補(bǔ)償前后比較 =1000-800=200KV.A主變壓器容量在補(bǔ)償后減少了200KV.A，不僅會(huì)減少基本電費(fèi)開支，而且由于提高了功率因數(shù)，還會(huì)減少電度電費(fèi)開支。無功功率補(bǔ)償計(jì)算表2.7項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷/KW/kvar/kVA/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.6362

38、1.1769.7989.01502.7380V側(cè)無功補(bǔ)償容量540380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.92 621.1229.7662.21006.1主變壓器功率損耗9.939.710KV側(cè)負(fù)荷計(jì)算631.0269.4686.139.6無功補(bǔ)償方案的選擇（1）無功補(bǔ)償裝置類型的選擇無功補(bǔ)償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置。目前常用的補(bǔ)償裝置有：靜止補(bǔ)償器、同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器。本次設(shè)計(jì)應(yīng)采用并聯(lián)電容器的低壓集中補(bǔ)償方式。 (2)電容器個(gè)數(shù)的計(jì)算 在本次設(shè)計(jì)中選擇電容器額定容量10Kvar,額定電容200uF,型號(hào)BCMJ0.4-10-3,所以電容器個(gè)數(shù)N計(jì)算如下： N=540/15=36(臺(tái)

39、)（3）無功補(bǔ)償選擇方案見表2.8無功補(bǔ)償補(bǔ)償容量540kvar總無功電流值779A電容器VarPlus投切步組合1,1,2,2,2安裝組合(15kvar×2) ×2+(15Kvar×4) ×8功率因數(shù)控制器Varlogic NR6Varlogic NR12程序選擇OPTIM斷路器2*NS630/3*NS400熔斷器80A3*2160A3*8接觸器LC1-DPK12M7C2LC1-DWK12M7C8Blokset推薦柜寬(mm)2*900推薦柜深(mm)2*1000推薦柜高(mm)22002.3車間變電所位置和型式的選擇變配電所擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過

40、變壓，然后分配電能的任務(wù)。變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐，在工廠中占有特殊重要的地位。變配電所所址的選擇原則1） 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，特別是要考慮便于架空線出線。3） 靠近電源側(cè)，特別是在選擇工廠總變配電所進(jìn)要考慮這一點(diǎn)。4） 設(shè)備運(yùn)輸方便，以便運(yùn)輸電力變壓器和高低壓開關(guān)柜等大型設(shè)備。5） 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫以及多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所。6） 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方。7） 不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。變電所型式的選擇 因?yàn)榇藱C(jī)械加工廠規(guī)模較小，生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程要經(jīng)常調(diào)整

41、、設(shè)備也要相應(yīng)變動(dòng)的生產(chǎn)車間，所以宜采用附設(shè)變電所的型式。至于是采用內(nèi)附式還是外附式，要依具體情況而定，經(jīng)考慮本次變電所設(shè)計(jì)采用外附式，因?yàn)橥飧绞讲徽蓟蛏僬忌a(chǎn)面積，而且變壓器室處在車間的墻外方便輸電力變壓器和高低壓柜等大型設(shè)備的運(yùn)輸。 圖 2.1 10KV配電所及附設(shè)車間變電所布置方案示例1-10V電纜進(jìn)線 2-10KV高壓開關(guān)柜 3-10/0.4KV配電變壓器4-380V低壓配電屏2.4供電電壓選擇,變電所主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定供電電壓的選擇負(fù)荷性質(zhì)：三班工作制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為3500h。三級(jí)負(fù)荷。供電條件：1）電源由35/10KV總降壓變電所采用架空線路受電，線路長300M。2

42、）工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計(jì)。 圖2.2 架空線短路示意圖3）工廠總降壓變電所10KV配電出線定時(shí)限過流保護(hù)裝置的整定時(shí)間top=2s。4）要求車間變電所最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。變電器臺(tái)數(shù)和容量的選擇2.4.2.1變電器臺(tái)數(shù)選擇原則對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。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，也可考慮采用兩臺(tái)變壓器。除上兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。但是負(fù)荷集中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。

43、在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。2.4.2.2變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇變電所主變壓器的選擇 根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可以有下列兩種方案：（1）裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，型式采用S9系列油浸式銅線電力變壓器，而容量根據(jù)SN。T=800KVA>S30=662.2KV.A選擇，但為工廠今后五年的發(fā)展和擴(kuò)建，所以可選一臺(tái)S9-800/10型油浸式銅線低損耗配電變壓。至于工廠二級(jí)負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓，聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。（2）裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，型式也采用S9，每臺(tái)容量按式SN·T（0.60.7）S30選擇，即SN·T

44、（0.60.7）×662.2kVA=(397.32463.54)kVA因此選兩臺(tái)S9-400/10型低損耗配電變壓器。（3）變電所變壓器臺(tái)數(shù)的技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)性比較（表2.9）。比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變，電壓損耗略大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額查得S9-800/10的單價(jià)為91100元，而變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍，因此綜合投資約為：2*91100=18.22萬元由

45、表2-8查得S9-400的單價(jià)為5.31萬元，因此兩臺(tái)綜合投資為4×5.31萬元21.24萬元，比一臺(tái)主變方案多投資6.3萬元高壓開關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額查得5-15得JYN2-10型柜可按每臺(tái)4.5萬元計(jì)，其綜合投資可按設(shè)備的1.3倍計(jì)，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為4*1.3*4.5=23.4萬元本方案采用6臺(tái)GG-1A(F)柜，其綜合投資約為6×1.5×3.5萬元31.5萬元，比一臺(tái)主變方案多投資10.5萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)查表3-2，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年:18.22*0.11=2.0042萬元23.4*0.12=2.8

46、08萬元總計(jì)：4.8122萬元主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為6.752萬元，比一臺(tái)主變方案多耗3.046萬元交供電部門的一次性供電貼費(fèi)主變?nèi)萘棵縆VA為800元，供電貼費(fèi)=800KVA*0.8萬元/KVA=640萬元貼費(fèi)為2×400×0.08萬元64萬元，比一臺(tái)主變方案多交13.6萬元從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，以上兩種方案均可承受三級(jí)至二級(jí)負(fù)荷性質(zhì)的工廠供配電，但也可看出裝設(shè)兩臺(tái)主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主結(jié)線方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案，而且此變壓器容量略大于選定容量，對(duì)工廠日后的發(fā)展有一定的可擴(kuò)展性，因此決定采用

47、裝設(shè)一臺(tái)主變的方案。2.5變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的選擇 變壓器聯(lián)結(jié)有Dyn11和Yyn0兩種組別：1） Dyn11結(jié)線，具有輸出電壓質(zhì)量高、中性點(diǎn)不漂移、防雷性能好等特點(diǎn)。在箱變低壓側(cè)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，由于零序電流和三次諧波電流可以在高壓繞阻的閉合回路內(nèi)流通，每個(gè)鐵心柱上的總零序磁勢(shì)和三次諧波磁勢(shì)幾乎等于零，所以低壓中性點(diǎn)電位不漂移，各項(xiàng)電壓質(zhì)量高；同樣由于雷電流也可以在高壓繞阻的閉合回路內(nèi)流通，雷電流在每個(gè)鐵心柱上的總磁勢(shì)幾乎等于零，消除了正、逆變換過電壓，所以防雷性能好但存在非全相運(yùn)行問題，可在低壓主開關(guān)加裝欠壓保護(hù)裝置。 2） Yyn0接線，當(dāng)高壓熔絲一相熔斷時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一相電壓為零，另兩相電

48、壓沒變化，可使停電范圍減少至1/3。這種情況對(duì)于低壓側(cè)為單相供電的照明負(fù)載不會(huì)產(chǎn)生影響。若低壓側(cè)為三相供電的動(dòng)力負(fù)載，一般均配置缺相保護(hù)，故此不會(huì)造成動(dòng)力負(fù)載因缺相運(yùn)行而燒毀。由可知Yyn0接線在生產(chǎn)過程中，不易出現(xiàn)大范圍斷電，對(duì)工廠生產(chǎn)不會(huì)產(chǎn)生無法彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)損失，因此本次設(shè)計(jì)中變壓器聯(lián)結(jié)選用Yyn0型接線。2.6變電所主接線方案的設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的結(jié)構(gòu),今后供電的可靠性以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都與變電所主接線有著密切的關(guān)系。在本次設(shè)計(jì)中，由上述可知三級(jí)負(fù)荷車間變電所采用的是一臺(tái)S9-800/10型號(hào)變壓器，因此變電所主接線在滿足安全,可靠供電的前提下,盡可能使接線簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，并考慮工廠今后51

49、0年的發(fā)展。只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所常見主接線圖 圖2.3 a ) 高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與熔斷器或戶外跌落式熔斷器b ) 高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)與熔斷器 c ) 高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與斷路器1.高壓側(cè)采用隔離開關(guān)熔斷器或戶外式跌開式熔斷器的變電所主接線圖（如圖2.3.a）缺點(diǎn)：1）受隔離開關(guān)和跌開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制，一般只用于500KV.A及以下容量的變電所中。2）供電可靠性不高，易發(fā)生事故，造成變電所停電。優(yōu)點(diǎn)：只適用于三級(jí)負(fù)荷的小型變電所。2.高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)熔斷器的變電所主接線圖（如圖2.3.b）缺點(diǎn)：1）在發(fā)生短路故障時(shí)，仍是熔斷器熔斷，因此供電可靠性不高。優(yōu)點(diǎn)：1）由于

50、負(fù)荷開關(guān)能帶負(fù)荷操作，從而使變電所停電和送電的操作比上述主接線（圖2.3.a）要簡(jiǎn)便靈活得多，也不存在帶負(fù)荷拉閘的問題。2)在發(fā)生過負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷開關(guān)可能有熱脫扣進(jìn)行保護(hù)，使開關(guān)跳閘。3）適用于三級(jí)負(fù)荷的小型變電所 3.高壓側(cè)采用隔離開關(guān)斷路器的變電所主接線圖（如圖2.3.c）缺點(diǎn)：無明顯缺點(diǎn)，除只適用于三級(jí)負(fù)荷的變電所，但供電容量較大。優(yōu)點(diǎn)：1）變電所的停、送電操作十分靈活方便。2）高壓斷路器者配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路或過負(fù)荷時(shí)均能自動(dòng)跳閘，而且在故障和異能性況消除后，又可直接迅速合閘，從而使恢復(fù)供電時(shí)間大大縮短。主接線圖的選擇通過上述幾種常見三級(jí)負(fù)荷一臺(tái)變壓器主接線圖的比較，高壓側(cè)

51、采用隔離開關(guān)斷路器的變電所主接線圖適用于三級(jí)負(fù)荷且具有明顯優(yōu)示，其兩路電源進(jìn)線，具有更高的可靠性，可供二級(jí)負(fù)荷。如果低壓側(cè)還有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連，甚至還可供少量一級(jí)負(fù)荷。但是本次變電所為三級(jí)負(fù)荷性質(zhì)，而且從經(jīng)濟(jì)角度考慮，單路電源進(jìn)線隔離開關(guān)斷路器的變電所主接線方案完全能滿足設(shè)計(jì)需要。因此本次變電所采用三級(jí)負(fù)荷S9-800/10型變壓器單回路電源進(jìn)線隔離開關(guān)斷路器的變電所主接線方案設(shè)計(jì)（圖2.3.c）。2.7短路電流的計(jì)算2.7.1短路計(jì)算的目的工廠供電系統(tǒng)要求正常地不簡(jiǎn)斷地用電負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是由于種種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻性短接。短路后，短路電流比正常電流大得多；在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安甚至幾十萬安。如此大的電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短