工廠供電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、工廠供電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書變配電所在供配電系統(tǒng)中處于中心地位，設(shè)計(jì)好變配電所是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，變電所設(shè)計(jì)要做到供電可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、維護(hù)方便和保障人身安全。變電所設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和5年10年發(fā)展規(guī)劃，處理近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，遠(yuǎn)近結(jié)合，以近期為主。變電所設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，綜合負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)、所址環(huán)境、地區(qū)供電條件和節(jié)約電能等因素合理確定設(shè)計(jì)方案。變電所設(shè)計(jì)好采用的設(shè)備，應(yīng)符合國家或行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的產(chǎn)品。 變配電所設(shè)計(jì)按照規(guī)范，可以分三個層次，即：10kV及以下變電所設(shè)計(jì)，35kV110kV 變電所設(shè)計(jì)，220kV500kV變電所設(shè)

2、計(jì)。不同電壓等級的變電所規(guī)范要求有所不同。為了進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)，在此之前要搜集齊下列資料：1) 向電力部門取得的資料2) 向當(dāng)?shù)貧庀蟆⑺牡刭|(zhì)部門收集的資料 最高年平均氣溫、最熱月平均最高氣溫、歷年極端最高最低氣溫；當(dāng)?shù)啬昀妆┤諗?shù)及年雷電小時數(shù)；當(dāng)?shù)赝寥佬再|(zhì)、土壤電阻率；當(dāng)?shù)卦?jīng)出現(xiàn)過或可能出現(xiàn)的最高地震烈度；當(dāng)?shù)爻Ｄ曛鲗?dǎo)風(fēng)向、歷年最大風(fēng)速；當(dāng)?shù)啬杲邓?、積雪深度；地下水位及最高洪水位等， 3) 向電力用戶收集的資料 建筑總平面圖，各建筑(車間)的土建平、斷面圖；各用電設(shè)備的詳細(xì)型號、規(guī)格，對供電的要求，各設(shè)備的平面圖及主要斷面圖；用戶已有供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖及平面布置圖；用戶的最大負(fù)荷、年耗電量

3、、功率因數(shù)等。一、負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償1、負(fù)荷計(jì)算 資料準(zhǔn)備齊了以后，設(shè)計(jì)的第一步是進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法等。負(fù)荷計(jì)算出來后，列表表示出來。編號名稱類別設(shè)備容量Pe/kW需要系數(shù)Kdcostan計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kvAI30/A總計(jì)（380V側(cè)）動力2220915.3853.1照明403KP=0.8計(jì)入Kq=0.80.75812.2727.6109016562、無功功率補(bǔ)償計(jì)算出來后列表表示項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kvAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷380V側(cè)無功補(bǔ)償容量380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷主變壓器功率損

4、耗10KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)二、變配電所方案選擇及電氣主接線 1. 變配電所方案選擇 變配電所設(shè)計(jì)應(yīng)先拿出總體設(shè)計(jì)方案。即根據(jù)預(yù)測或計(jì)算出的計(jì)算負(fù)荷容量大小、負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷分布、負(fù)荷數(shù)量、供電半徑等定出變配電所的進(jìn)線電壓、電源及備用電源數(shù)量，確定出線電壓、出線回路數(shù)；按照靠近負(fù)荷中心，考慮污染、易燃易爆、防洪，考慮進(jìn)出線、施工運(yùn)輸、職工生活方便等等因素，選擇變配電所的位置；結(jié)合規(guī)范確定變配電所主接線，選出變壓器等主要設(shè)備；最后進(jìn)行工程估算。 變配電所的總體設(shè)計(jì)方案通常有多個可供選擇。方案比較要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的角度進(jìn)行。首先設(shè)計(jì)方案要滿足技術(shù)性需求，即從供電的可靠性、電能質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備技術(shù)等方面進(jìn)

5、行比較；其次設(shè)計(jì)方案要考慮變配電所建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，即讓變配電所建設(shè)的總投資和年運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到最小?？傮w設(shè)計(jì)方案通過技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性比較選出最優(yōu)方案，進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)。如果總體設(shè)計(jì)不足以確定最優(yōu)方案，那么可以進(jìn)一步在初步設(shè)計(jì)階段完成后再進(jìn)行變配電所方案比較與選擇。 2. 變配電所電氣主接線 1) 10kV及以下變配電所中的主接線設(shè)置原則： 高壓及低壓母線宜采用單母線或分段單母線接線。當(dāng)供電連續(xù)性要求很高時，高壓母線可采用分段單母線帶旁路母線或雙母線的接線。 2) 35kV變電所中的主接線設(shè)置原則：高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。當(dāng)35kV110kV線路為2回及以下時，宜采用橋形、線路變壓

6、器組或線路分支接線。超過2回時，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線或分段單母線的接線。 三、變電所主變壓器的選擇原則 變電所主變壓器數(shù)量、容量基本選擇原則前面章節(jié)已介紹過，這里需要注意的是： (1) 10kV及以下變電所中的單臺配電變壓器(低壓為0.4kV)的容量不宜大于1250kVA。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時，可選用較大容量的變壓器。 (2) 在一般情況下，動力和照明宜共用配電變壓器。但當(dāng)照明負(fù)荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈具使用壽命，單臺單相負(fù)荷較大，沖擊性負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時，可設(shè)專用變壓器；在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導(dǎo)電體就地接地系統(tǒng)(

7、IT系統(tǒng))的低壓電網(wǎng)中，照明負(fù)荷應(yīng)設(shè)專用配電變壓器。 (3) 多層或高層主體建筑內(nèi)變電所，宜選用不燃或難燃型變壓器。 (4) 在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場所，應(yīng)選用防塵型或防腐型變壓器。 (5) 當(dāng)變電所具有3種電壓時，如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，則主變壓器宜采用三線圈變壓器。 (6) 對深入市區(qū)的城市電力網(wǎng)變電所，結(jié)合城市供電規(guī)劃，為簡化變壓層次和接線，也可采用雙繞組變壓器。 (7) 電力潮流變化大和電壓偏移大的變電所，如經(jīng)計(jì)算普通變壓器不能滿足電力系統(tǒng)和用戶對電壓質(zhì)量的要求時，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。主變壓器調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合SDJ161

8、1985(試行)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)500kV變壓器采用有載調(diào)壓時，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。四、 變電所短路電流計(jì)算 計(jì)算短路電流主要是選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及為了繼電保護(hù)的整定與靈敏度校驗(yàn)。變電所短路電流的計(jì)算因考慮到有多個電壓等級，故一般用標(biāo)幺制法。采用標(biāo)么制法進(jìn)行變電所短路電流計(jì)算應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 變電所短路電流計(jì)算從簡化的角度考慮可按無限大容量電源系統(tǒng)的方法計(jì)算，認(rèn)為在短路的全過程中系統(tǒng)電源的端電壓保持不變；不過，要計(jì)入系統(tǒng)電源的內(nèi)阻對短路電流的影響。 (2) 基準(zhǔn)值的選?。夯鶞?zhǔn)電壓要選取電網(wǎng)額定電壓的1.05倍；基準(zhǔn)容量一般選取100MVA，并且在設(shè)計(jì)計(jì)算時只能有一

9、個基準(zhǔn)容量。 (3) 最大運(yùn)行方式與最小運(yùn)行方式： 電力系統(tǒng)在運(yùn)行時有所謂的最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式，最大運(yùn)行方式下系統(tǒng)各電廠投入的發(fā)電機(jī)組最多，供電部門及用戶的輸、變電設(shè)備按最大負(fù)荷的情況相互連接投入運(yùn)行。 此時發(fā)生短路故障，系統(tǒng)電源至短路點(diǎn)的總阻抗最小，短路電流最大。在最小運(yùn)行方式下，系統(tǒng)各電廠投入的發(fā)電機(jī)組少，輸變電設(shè)備解列處于單列運(yùn)行狀態(tài)。短路時，短路回路總阻抗最大，因此有最小的短路電流。計(jì)算最大運(yùn)行方式下的短路電流可作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備、繼電保護(hù)的整定依據(jù)，計(jì)算最小運(yùn)行方式下短路電流可作為校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置靈敏度的依據(jù)。在短路電流計(jì)算時既要考慮系統(tǒng)電源在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下

10、的容量，又要考慮變電所主接線的不同運(yùn)行方式，如圖7.1所示。(b) 最大運(yùn)行方式下短路計(jì)算等效阻抗圖c) 最小運(yùn)行方式下短路計(jì)算等效阻抗圖圖7.1不同運(yùn)行方式下短路電流計(jì)算示意圖 (4) 短路電流計(jì)算的短路點(diǎn)選取。在變電所設(shè)計(jì)時需要校驗(yàn)的電氣設(shè)備很多，而短路計(jì)算通常只考慮電源、線路、變壓器、電抗器等相對的大阻抗，所以短路點(diǎn)只有有限的幾個。實(shí)際電氣設(shè)備短路校驗(yàn)選擇的短路電流是與其相近的(近似于金屬性短接)短路點(diǎn)的電流，如圖7.2所示。圖7.2 電氣設(shè)備短路校驗(yàn)選用短路點(diǎn)示意圖五、變電所一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按照下列條件選擇和校驗(yàn)：1） 按正常工作條件，包括電壓、

11、電流、頻率、開斷電流等選擇。2） 按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗(yàn)。3） 考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4） 按照各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確級等進(jìn)行選擇。六、變電所電源進(jìn)線和配電線路的選擇為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時必須滿足下列條件:1）發(fā)熱條件2）電壓損耗條件3）經(jīng)濟(jì)電流密度4）機(jī)械強(qiáng)度根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，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。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行

12、選擇，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(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。架空進(jìn)線的選擇按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面。七、 變電所二次回路方案的選擇和繼電保護(hù)1、二次回路方案的選擇內(nèi)容：1） 高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號回路2） 變電所的電能計(jì)量回路3） 變電所的測量和絕緣監(jiān)測回路2、變電所的繼電保護(hù)內(nèi)容1） 主變壓器的保護(hù)2） 線路的保護(hù)八、變電所的防雷與接地裝置1、 變電所的防雷保護(hù)（1）裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護(hù)。（2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至310KV主變壓器的最大電氣如下表。避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起。在每路進(jìn)線終端和每段母線上，均