工廠供電課程方案設(shè)計(jì)書94961

1、編號 0814206Sb冷及L課程設(shè)計(jì)（2008級本科）題目：金立機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)系（部）院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 作者姓名：董光鵬指導(dǎo)教師：趙文忠 職稱:教授完成日期：2011 年_1_月 7 日二o年一月河西學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書論文題目金立機(jī)械廠變電所一欠系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者姓名所屬系、專業(yè)、年級 機(jī)電工程系電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)08級指導(dǎo)教師姓名、職稱趙文忠 教授任務(wù)下達(dá)日期2010年12月24日設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償；變電所主變壓器和主接線方案的選擇；短路 電流的計(jì)算等。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1、 氣象資料：工廠所在地區(qū)的年最高氣

2、溫為 34 C，年平均氣溫為15C，年最低 氣溫為18C，年最熱月平均最高氣溫為 25 C，年最熱月平均氣溫為 18C，年最熱 月地下0.8m處平均溫度為21 C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為 8。2、 地質(zhì)水文資料：工廠所在地區(qū)平均海拔1500m，地層以砂粘土為主，地下水位為 2m。3、電費(fèi)制度：工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為18元/kVA，動(dòng)力電費(fèi)為0 . 20元/kw h,照明電費(fèi)為0.50元/kw h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得 低干0.90，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性

3、地向供電部門交納供電貼 費(fèi)：6 10kV 為 800 元/ kVA。4、工廠負(fù)荷情況見下表：序號名稱類別設(shè)備容量需要系數(shù)cos ©tanfF計(jì)算負(fù)荷陽隔）1鑄造車間動(dòng)力1500.40.71.02照明100.80.90.48小計(jì)1602鍛壓車間動(dòng)力2000.30.61.33照明100.70.90.48小計(jì)2103倉庫動(dòng)力400.40.850.62照明50.80.90.48小計(jì)454電鍍車間動(dòng)力1000.50.850.62照明80.80.90.48小計(jì)1085工具車間動(dòng)力2000.30.651.17照明100.90.90.48小計(jì)2106組裝車間動(dòng)力2000.40.71.02照明300.

4、80.90.48小計(jì)2307維修車間動(dòng)力2000.20.61.33照明130.80.90.48小計(jì)2138金工車間動(dòng)力4000.20.651.17照明160.80.90.48小計(jì)4169焊接車間動(dòng)力8300.30.451.98照明460.80.90.48小計(jì)87610鍋爐房動(dòng)力1500.70.80.75照明30.80.90.48小計(jì)15311熱處理車間動(dòng)力2000.60.71.02照明100.80.90.48小計(jì)21012生活區(qū)照明800.70.90.48總計(jì)（380v側(cè)）動(dòng)力照明取 Kv=0.8 Kv=0.8二、設(shè)計(jì)的基本要求1、設(shè)計(jì)及計(jì)算說明書(1) 說明書要求書寫整齊，條理分明，表達(dá)正確

5、、語言簡練。(2) 主要計(jì)算過程和步驟完整無誤，分析論證過程簡單明了，各設(shè)計(jì)內(nèi)容列表匯總。2、圖紙(1) 繪制電氣主接線圖(2) 原理圖要求用標(biāo)準(zhǔn)符號繪制，布置均勻，設(shè)備符號大小合適清晰美觀。三.設(shè)計(jì)進(jìn)度安排階段設(shè)計(jì)各階段名稱起止日期1熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)背景資料12月27日2查閱有關(guān)資料、閱讀設(shè)計(jì)要求必讀的參考資料12月28日3負(fù)荷計(jì)算12月29日-12月30日4電氣主接線設(shè)計(jì)12月31日5短路電流計(jì)算1月1日6主要電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體選擇1月2日-1月3日7書寫課程設(shè)計(jì)說明書1月4日-1月6日8打印整理課程設(shè)計(jì)資料1月7日四.需收集和閱讀的資料及參考文獻(xiàn)（指導(dǎo)教師指定）【1】劉滌塵

6、、王明陽、吳政球電氣工程基礎(chǔ)M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社.2003 年【2】張學(xué)成.工礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M.北京：北京礦業(yè)大學(xué)出版社.1998年【3】劉介才.工廠供電簡明設(shè)計(jì)手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1993年【4】劉介才.實(shí)用供配電技術(shù)手冊M.北京：中國水利水電出版社.2002年【5】劉介才.工廠供電M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997年【6】 同濟(jì)大學(xué)電氣工程系.工廠供電M.北京：中國建筑工業(yè)出版社.1981年【7】蘇文成.工廠供電M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004年【8】工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊（補(bǔ)充本）.北京：水 利電力出版社.1990【9】JGJ16-20

7、08民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范【10】GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范【11】GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范【12】GB50217-2007電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范【13】GB50060-92 3110KV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范教研室意見負(fù)責(zé)人簽名：年月日系（ 部）.、厶 意見負(fù)責(zé)人簽名：年月日電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。機(jī)械廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。 變電所主接線設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本設(shè)計(jì)在給定機(jī)械廠具體資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)變電所設(shè)計(jì)的一般原則和步驟，完 成了變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中采用并聯(lián)電容器的方法來補(bǔ)償無功功率，以減少 供電系統(tǒng)的電能損

8、耗和電壓損失，同時(shí)提高了供電電壓的質(zhì)量。此機(jī)械廠變電所一次 系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：負(fù)荷的計(jì)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；變電所主接線方案的選擇；進(jìn)出線的選擇；短路計(jì)算和開關(guān)設(shè)備的選擇；根據(jù) 設(shè)計(jì)要求，繪制變電所一次系統(tǒng)圖。關(guān)鍵詞：電能；變電所；無功補(bǔ)償；一次系統(tǒng)。1前言11.1引言 11.2設(shè)計(jì)原則 11.3本設(shè)計(jì)所做的主要工作 22負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償 32.1負(fù)荷計(jì)算的方法 32.2負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算 42.3電容補(bǔ)償 63變壓器選擇及主接線方案確定63.1主變壓器臺數(shù)選擇 63.2主變壓器容量選擇 73.3主接線方案確定變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求變電所主接線方案的技術(shù)

9、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)工廠變電所常見的主接線方案.確定主接線方案3.4無功功率補(bǔ)償修定8 8 8 8 .9114高低壓開關(guān)設(shè)備選擇124.1短路電流的計(jì)算短路計(jì)算的方法 本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算.4.2變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 12121218一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件. 按正常工作條件選擇按短路條件校驗(yàn) 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn). 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn).181919202122224.3高低壓母線的選擇 5變電所進(jìn)出線和低壓電纜選擇5.1變電所進(jìn)出線的選擇范圍 225.2變電所進(jìn)出線方式的選擇 235.3變電所進(jìn)出導(dǎo)線和電纜形式的選擇 235.4高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇 245.4.1

10、10KV 高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn) 24542由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗(yàn) 24543 380V低壓出線的選擇 246總結(jié)297參考文獻(xiàn)301刖言1.1引言電能是現(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，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；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(dòng)化。在工程機(jī)械制造廠里，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小。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，

11、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)過程自動(dòng)化。電能從區(qū)域變電站進(jìn)入機(jī)械廠后，首先要解決的就是如何對電能進(jìn)行控制、變 換、分配和傳輸?shù)葐栴}。在機(jī)械廠，擔(dān)負(fù)這一任務(wù)的是供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的核心 部分是變電所。一旦變電所出了事故而造成停電，則整個(gè)機(jī)械廠的生產(chǎn)過程都將停 止進(jìn)行，甚至還會引起一些嚴(yán)重的安全事故。機(jī)械廠變電所要很好地為生產(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：(1) 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。(2) 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3) 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓

12、和頻率等質(zhì)量的要求(4) 經(jīng)濟(jì) 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)約電能和減少有 色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照 顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。1.2設(shè)計(jì)原則按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、 GB50053-9410kV及 以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范、JGJ16-2008民用建筑電 氣設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)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(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源， 節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2、

13、安全可靠、先進(jìn)合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合 理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做 到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工 廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。 工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工 廠的生產(chǎn)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(shè)計(jì) 的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。1.3本設(shè)計(jì)所做的主要工作目前世界上機(jī)械生產(chǎn)能源和動(dòng)力主要來源于

14、電能。電網(wǎng)的正常運(yùn)行是保證機(jī)械 生產(chǎn)安全前提。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際情況和市場上現(xiàn)有的電力產(chǎn)品及 其技術(shù)，本文主要做了以下工作：1、負(fù)荷計(jì)算機(jī)械廠變電所的負(fù)荷計(jì)算，是根據(jù)所提供的負(fù)荷情況進(jìn)行的，本文列出了負(fù)荷 計(jì)算表，得出總負(fù)荷。2、一次系統(tǒng)圖跟據(jù)負(fù)荷類別及對供電可靠性的要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變 電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維 修方便。3、電容補(bǔ)償按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)， 通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門 要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需無功功率補(bǔ)償柜的規(guī)格和 數(shù)量。4、變壓器選擇根據(jù)電源進(jìn)線方向，

15、綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù) 荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號。5、短路電流計(jì)算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無 限大容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。求出各短路點(diǎn)的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。6、高、低壓設(shè)備選擇及校驗(yàn)參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇高、低壓配 電設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等 設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)，并列表表示。7、電纜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)行電纜截面選擇時(shí)必須滿足發(fā)熱條件：電纜（包括母線）在通過正常最大負(fù)

16、荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的 發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。2負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。由于本機(jī)械廠用電部門較多，用電設(shè)備臺數(shù)較多，設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法予以確1 單臺組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（1）.有功計(jì)算負(fù)荷仲位為kW）:F3° = KdPe（2-1）式中P3o 設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）;Pe用電設(shè)備組總的設(shè)備容量（不含備用設(shè)備容量，單位為kW）；Kd 用電設(shè)備組的需要系數(shù)。（2）.無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）Q30 = P30 ta n（2-2）式中Q30 設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar

17、）;tan對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù) cos '的正切值。（3）.視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）P30S30 =型（2-3）cos®式中S30 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）;cos 用電設(shè)備組的功率因數(shù).計(jì)算電流（單位為A）7(2-4)式中130 計(jì)算電流（單位為A）；S30 用電設(shè)備組的視在功率（單位為kVA）;UN 用電設(shè)備組的額定電壓（單位為kV）。2 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（1）.有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）(2-5)式中P3z 多組用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kW)；刀恵”一所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷F3。之和； K刀?p 有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取 0.80.95。(2

18、) .無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)Qaz = K2 q EQ30 i.(2-6)式中Q3z 多組用電設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar);EQ30 i.所有設(shè)備組無功計(jì)算負(fù)荷Q30之和;K2q 無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.80.97(2-7)(2-8)(3) .視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kVA)S3z = ： P 3z + Q 3z.計(jì)算電流(單位為A)(5) .功率因數(shù)cos = -P3zS3z2.2負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算根據(jù)提供的資料，列出負(fù)荷計(jì)算表。因設(shè)計(jì)的需要，計(jì)算了各負(fù)荷的有功功率、 無功功率、視在功率、計(jì)算電流等。表中生活區(qū)的照明負(fù)荷中已經(jīng)包括生活區(qū)各用 戶的家庭動(dòng)力負(fù)荷。具體負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算見表 2

19、-1。表2-1金立機(jī)械廠負(fù)荷計(jì)算表序號名稱類別設(shè)備容量Pe(kW)需要系數(shù)Kdcos®tan申計(jì)算負(fù)荷P30 (kW)Q30 (k var)S30 (kVA)130(A)1鑄造車間動(dòng)力1500.40.71.0260.0061.20照明100.80.90.488.003.84小計(jì)16068.0065.0494.10142.972鍛壓車間動(dòng)力2000.30.61.3360.0079.80照明100.70.90.487.003.36小計(jì)21067.0083.16106.79162.263倉庫動(dòng)力400.40.850.6216.009.92照明50.80.90.484.001.92小計(jì)452

20、0.0011.8423.2435.314電鍍車間動(dòng)力1000.50.850.6250.0031.00照明80.80.90.486.403.07小計(jì)10856.4034.0765.89100.125工具車間動(dòng)力2000.30.651.1760.0070.20照明100.90.90.489.004.32小計(jì)21069.0074.52101.56154.316組裝車間動(dòng)力2000.40.71.0280.0081.60照明300.80.90.4824.0011.52小計(jì)230104.0093.12139.60212.107維修車間動(dòng)力2000.20.61.3340.0053.20照明130.80.90

21、.4810.404.99小計(jì)21350.4058.1976.98116.978金工車間動(dòng)力4000.20.651.1780.0093.60照明160.80.90.4812.806.14小計(jì)41692.8099.74136.24207.009焊接車間動(dòng)力8300.30.451.98249.00493.02照明460.80.90.4836.8017.66小計(jì)876285.80510.68585.22889.1710鍋爐房動(dòng)力1500.70.80.75105.0078.75照明30.80.90.482.401.15小計(jì)153107.4079.90133.86203.3911熱處理車間動(dòng)力2000.6

22、0.71.02120.00122.40照明100.80.90.488.003.84小計(jì)210128.00126.24179.78273.1512生活區(qū)照明800.70.90.4856.0026.8862.1294.38總計(jì)（380v側(cè)）動(dòng)力26701104.801263.39照明241取=0.8, K忑=0.8883.841010.721342.652040.012.3電容補(bǔ)償由表2-1知：忠=883.84KW,S3z T342.65KVA,因此該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)為cos 曳=0.658。S3z供電部門要求該廠10kV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不應(yīng)低于 0.9?？紤]到主 變壓器

23、的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此 380V側(cè)最負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于 0.9, 本文取0.92來計(jì)算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：Qc = F3z匯（tantan）（2-10）= 88 3.8 4 tan arcco 0.658tan kaarvcrc o s 0.9 2=635kavr選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 BW0.4-14-3型，采用其方案2 （主 屏）1臺與方案4 （輔屏）5臺相組合，總共容量112kvarx 6=672kvar。無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)的負(fù)荷計(jì)算：P3Z =883.84KW;Q 3z = 1010.72 - 672 二 338.72k var;III

24、QI QSaPaz Qaz =946.6 KVA；補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因素：cos©=883.8%46 6=0.934S3z.3變壓器選擇及主接線方案確定3.1主變壓器臺數(shù)選擇選擇主變壓器臺數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則：1 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所， 應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺變壓器能對一、 二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器， 但必須有備用電源。2對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可采用兩臺變壓器3. 當(dāng)負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用

25、兩臺或多 臺變壓器。4. 在確定變電所臺數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。3.2主變壓器容量選擇1. 只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量S應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷 S的需要，即S_ S30(3-1)2. 裝有兩臺主變壓器的變電所每臺變壓器的容量Sz應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：(1) 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷S的大約60%二80%勺需要，即S =(0.6 二 0.8金0(3-2)(2) 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的需要，即S 一 綣(濁)(3-3)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有下列兩種方案： 方案1裝設(shè)一臺主變壓器根據(jù)式(3

26、-1)，主變選用一臺接線方式為D.ynil的S9-1250/10型變壓器，根據(jù) 民用建筑規(guī)范要求變壓器的負(fù)載率不宜大于85%而Sz =1250 85% =1062.5kVA>946.6KVA(3-4)顯然滿足要求。至于機(jī)械廠的二級負(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)。因此裝設(shè)一臺主變壓器時(shí)選一臺接線方式為D.y n11的S9-1250/10型低損耗配電變壓器。方案2裝設(shè)兩臺主變壓器根據(jù)式(3-2)和(3-3)，可知S =(0.6 -0.8) 946.6kVA =(567.96 - 757.28)kVAS 一83。(汕)=(94.10+106.7965.89 133.86)

27、kVA 二 400.64kVA因此選兩臺接線方式為D.yn11的S9-800/10型低損耗配電變壓器。兩臺變壓器 并列運(yùn)行，互為備用。3.3主接線方案確定變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特 點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。(1) 安全應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安 全。(2) 可靠 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級負(fù)荷對供電可靠性的要求。(3) 靈活 應(yīng)能必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展(4) 經(jīng)濟(jì) 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資

28、少，運(yùn)行費(fèi)用低， 并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1. 主接線方案的技術(shù)指標(biāo)(1) 供電的安全性。主接線方案在確保運(yùn)行維護(hù)和檢修的安全方面的情況。(2) 供電的可靠性。主接線方案在與用電負(fù)荷對可靠性要求的適應(yīng)性方面的情 況。(3) 供電的電能質(zhì)量主要是指電壓質(zhì)量，包括電壓偏差、電壓波動(dòng)及高次諧波 等方面的情況。(4) 運(yùn)行的靈活性和運(yùn)行維護(hù)的方便性。(5) 對變電所今后增容擴(kuò)建的適應(yīng)性。2. 主接線方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(1) 線路和設(shè)備的綜合投資額包括線路和設(shè)備本身的價(jià)格、運(yùn)輸費(fèi)、管理費(fèi)、基建安裝費(fèi)等，可按當(dāng)?shù)仉姎獍惭b部門的規(guī)定計(jì)算。變配電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)包括線路和設(shè)備的折舊

29、費(fèi)。維修管理費(fèi)和電能損耗費(fèi)等。供電貼費(fèi)(系統(tǒng)增容費(fèi))有關(guān)部門還規(guī)定申請用電，用戶必須向供電部門一次性地交納供電貼費(fèi)。(4) 線路的有色金屬消耗費(fèi)指導(dǎo)線和有色金屬(銅、鋁)耗用的重量。工廠變電所常見的主接線方案1. 只裝有一臺主變壓器的變電所主接線方案只裝有一臺主變壓器的變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線，根據(jù)高壓側(cè) 采用的開關(guān)電器不同，有三種比較典型的主接線方案：(1) 高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；(2) 高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或負(fù)荷型跌開式熔斷器的主接線方案；(3) 高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的主接線方案。2. 裝有兩臺主變壓器的變電所主接線方案裝有兩臺主

30、變壓器的變電所的典型主接線方案有：(1) 高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；(2) 高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；(3) 高低壓側(cè)均為單母線分段的主接線方案。確定主接線方案1. 10k V側(cè)主接線方案的擬定由原始資料可知，高壓側(cè)進(jìn)線有一條10kV的公用電源干線，為滿足工廠二級負(fù) 荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡(luò)線的方式取得備用電源，因此，變電所 高壓側(cè)有兩條電源進(jìn)線，一條工作，一條備用，同時(shí)為保證供電的可靠性和對擴(kuò)建 的適應(yīng)性所以10k V側(cè)可采用單母線或單母線分段的方案。2. 380V側(cè)主接線方案的擬定由原始資料可知，工廠用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性可采

31、用單 母線或單母線分段接線的方案，對電能進(jìn)行匯集，使每一個(gè)用電部門都可以方便地 獲得電能。3. 方案確定根據(jù)前面章節(jié)的計(jì)算，若主變采用一臺 S11型變壓器時(shí)，總進(jìn)線為兩路。為提 高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，低壓側(cè)采用單母線形式，其系 統(tǒng)圖見：圖3-1采用一臺主變時(shí)的系統(tǒng)圖。若主變采用兩臺S11型變壓器時(shí)，總進(jìn)線為兩路，為提高供電系統(tǒng)的可靠性， 高壓側(cè)采用單母線分段形式，兩臺變壓器在正常情況下分裂運(yùn)行，當(dāng)其中任意一臺 出現(xiàn)故障時(shí)另一臺作為備用，當(dāng)總進(jìn)線中的任一回路出現(xiàn)故障時(shí)兩臺變壓器并列運(yùn) 行。低壓側(cè)采用也單母線分段形式，其系統(tǒng)圖見：圖3-2采用兩臺主變時(shí)的系統(tǒng)圖。囪壓母続趙母

32、Si圖3-1采用一臺主變時(shí)的系統(tǒng)圖高壓每銭高壓母線低壓母線低壓母錢圖3-2采用兩臺主變時(shí)的系統(tǒng)圖表3-1兩種主接線方案的比較比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺主變的方案裝設(shè)兩臺主變的方案技 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)量由于一臺主變，電壓損耗略 大由于兩臺主變并列，電壓損耗 略小靈活方便性只有一臺主變，靈活性不好由于有兩臺主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性差一些更好經(jīng) 濟(jì) 指 標(biāo)電力變壓器的綜合投資額按單臺8萬元計(jì)，綜合投資為2X 8=16萬元按單臺6萬元計(jì)，綜合投資為4X 6=24萬元咼壓開關(guān)柜(含計(jì) 量柜)的綜合投資 額按每臺3萬兀計(jì),綜合投資 約為5X 1.5 X 3=

33、22.5 萬元6臺GG-1A( F)型柜綜合投資 約為 6X 1.5 X 3=27萬元電力變壓器和高 壓開關(guān)柜的年運(yùn) 行費(fèi)主變和咼壓開關(guān)柜的折舊和 維修管理費(fèi)約7萬元主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維 修管理費(fèi)約10萬元交供電部門的一 次性供電貼費(fèi)按800元/kVA計(jì)，貼費(fèi)為1250X 0.08萬元=100萬元貼費(fèi)為 2X 800X 0.08=128 萬元從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案優(yōu)于裝設(shè)一臺主變 的方案。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，裝設(shè)一臺主變的方案優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案。由于集 中負(fù)荷較大，低壓側(cè)出線回路數(shù)較多，且有一定量的二級負(fù)荷，考慮今后增容擴(kuò)建 的適應(yīng)性，從技術(shù)指標(biāo)考慮，采用于

34、裝設(shè)兩臺主變的方案。3.4無功功率補(bǔ)償修定低壓采取單母線分段接線方式，考慮鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房為二級負(fù)荷， 采用雙回路供電，但在正常狀態(tài)下只由一回路供電，另回路作為備用。計(jì)算負(fù)荷時(shí) 則，只考慮其中一回路。為使兩段母線的負(fù)荷基本平衡，1段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：鑄 造車間、倉庫、電鍍車間、工具車間、金工車間、焊接車間；u段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為： 鍛壓車間、組裝車間、維修車間、鍋爐房、熱處理車間、生活區(qū)。I 段母線的負(fù)荷情況：7 P- =592kW，、Q=759.87kvar，cos、0.60，同時(shí) 系數(shù)取為 Kx =0.9，P- =532.8kW，Q - =716.3kvar;U段母線的負(fù)荷情況：P-=

35、512.8kW，、Q467.5kvar，cos，0.74，同 時(shí)系數(shù)取為 KX =0.9，P =461.52kW，Q =420.75kvar;對無功功率補(bǔ)償進(jìn)行修定：計(jì)算I段母線所需無功功率補(bǔ)償容量，取COS 0.92 :Qz 二 P （tan 1tan2） =532.8tan（arccos0.60）-tan（arccos0.92）k var = 483.43k var 選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 BW 0.4-14-3型，采用其方案1 （主屏） 1臺與方案3 （輔屏）5臺相組合，總共容量84kvar x 6=504kvar。補(bǔ)償后的功率因 素 cos ' =0.93。計(jì)

36、算U段母線所需無功功率補(bǔ)償容量，取cos 0.92 :Q z = P （tan -tan '） =461.52tan（arccos0.74）-tan（arccos0.92）k var = 222.88k var 選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 BW 0.4-14-3型，采用其方案1 （主屏） 1臺與方案3 （輔屏）2臺相組合，總共容量84kvar x 3=252kvar。補(bǔ)償后的功率因 素 cos ' =0.94。4高低壓開關(guān)設(shè)備選擇4.1短路電流的計(jì)算短路計(jì)算的方法進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所 考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來

37、，并將各元件依次編號，然后確定短路計(jì)算點(diǎn) 短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算出電路中各主要元件的 阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來， 并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電 力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、 并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（又稱有名單位制法，因其短路計(jì)算中 的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標(biāo)幺制法（

38、又稱相對單位制法，因其短 路計(jì)算中的有關(guān)物理量采用標(biāo)幺值即相對單位而得名）。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算1.標(biāo)幺制法計(jì)算步驟和方法(1) 繪計(jì)算電路圖，選擇短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算電路圖上應(yīng)將短路計(jì)算中需計(jì)入的所 有電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個(gè)元件依次編號。(2) 設(shè)定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓山，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Id。一, Sd =100MVA設(shè)Ud=Uc (短路計(jì)算電壓)。短路基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算：I - Sdd 、3Ud(4-1)(3)計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值。一般只計(jì)算電抗。 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值*SdXs TSoc(4-2)般設(shè)式中SOc電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量(單位

39、為 電力線路的電抗標(biāo)幺值MVA。SdXWL 二 X02U c(4-3)式中Uc線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓(單位為 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值x；=墾色100 Sn(4-4)式中Uk% 變壓器的短路電壓(阻抗電壓)百分值；Sd同單位)。Sn變壓器的額定容量(單位為kVA,計(jì)算時(shí)化為與(4) 繪短路回路等效電路，并計(jì)算總阻抗。用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，無論 有幾個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，其短路等效電路只有一個(gè)。(5) 計(jì)算短路電流。分別對短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算其各種短路電流：三相短路電流周期分量 層、短路次暫態(tài)短路電流|"、短路穩(wěn)態(tài)電流|(3)、短路沖擊電流iS3)及短路 后第一個(gè)周期的短路全電流有效值(又稱短

40、路沖擊電流有效值)is?。*X*(4-5)I (3)IdI k"(3)在無限大容量系統(tǒng)中，存在下列關(guān)系:(4-6)高壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計(jì)算:iS3) =2.55 I"(4-7)Is? =1.51 I"(4-8)低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計(jì)算:iS3)=1.84 I"(3)(4-9)Is? =1.09 I"(3)(4-10)(6) 計(jì)算短路容量(1)SdSkX<(4-11)500MVA (2) k1(2)LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV圖4-1并列運(yùn)行時(shí)短路計(jì)算電路2.

41、兩臺變壓器并列運(yùn)行時(shí)(1)根據(jù)原始資料及所設(shè)計(jì)方案，繪制計(jì)算電路，選擇短路計(jì)算點(diǎn)，如圖4-1所示。 設(shè)定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Id,設(shè)Sd =100MVAUd =Uc，即高壓側(cè) Ud1=10.5kV，低壓側(cè) Ud2=0.4kV,則d1Sd3Ud1100MVA.3 10.5kV= 5.5kAd2100MVA3 0.4kV-144kA(4-12)(4-13) 計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值*X1=100MVASoc 500MVA= 0.2(4-14)式中SOc電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量架空線路的電抗標(biāo)幺值，查得LGJ-150的單位電抗x0 =0.3

42、6"km，而線路長8km,故(4-15)*100MVAX2 = 0.36 82 = 2.6(10.5kV)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值，查得 S9-800的短路電壓Uk%=5，故亠 lOOMVA 乂.25100 800kVA(4-16)X4 =X3 =6.25(4) 繪制等效電路圖，如圖4-2所示：(4-17)求k-1點(diǎn)(10.5kV側(cè))的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容(4-18)總阻抗標(biāo)幺值X* 2 =X；X； =0.2 2.6 = 2.8三相短路電流周期分量有效值I1 k14 二超 “kAX'k28(4-19)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流"I"=

43、I (3)= lk=1.96kA(4-20)三相短路沖擊電流"(3)iS3) =2.55 I 3 =2.55 X 1.96kA=5.0kA(4-21)第一個(gè)周期短路全電流有效值1,3)=1.51 I"=1.51 X 1.96kA=2.96kA(4-22)三相短路容量Sd10OMVA=35.7MVA2.8(4-23)(6) 求k-2點(diǎn)(0.4kV側(cè))的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標(biāo)幺值= 5.925 (4-24)*6.25X 2 = Xi X2X3 -X4 =0.2 2.6三相短路電流周期分量有效值I (3)I d2I k2*空kA 二 24.3kA5.

44、925(4-25)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流"(3)l"=| (3) = I k2 =24.3kA(4-26)三相短路沖擊電流(4-27)iS3) =1.84 i"=1.84 X 24.3kA=44.7kA第一個(gè)周期短路全電流有效值(4-28)I，3)=1.09 I "(3) =1.09 X 24.3kA=26.5kA三相短路容量100MVA5.925-16.88MVA(4-29)3. 兩臺變壓器分裂運(yùn)行時(shí)(1) 繪制計(jì)算電路，選擇短路計(jì)算點(diǎn)，如圖 4-3所示(1)a系統(tǒng)500MVALGJ-150,8km10.5kVS9-1000圖4-3分裂運(yùn)行時(shí)短路

45、計(jì)算電路(2) 基準(zhǔn)值和短抗標(biāo)幺值同并列運(yùn)行時(shí)所算各值。 繪制等效電路圖，如圖4-4所示:10.222.6k14.5兒44.5 S rvwA圖4-4分裂運(yùn)行時(shí)短路等效電路圖(4) k-1點(diǎn)的短路計(jì)算值同并列運(yùn)行時(shí)k-1點(diǎn)的計(jì)算值。(5) k-2點(diǎn)(0.4kV側(cè))的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 總阻抗標(biāo)幺值X；X； X； =0.2 2.6 6.25 =9.05(4-30)三相短路電流周期分量有效值Ik2144kA9.05= 15.9kA(4-31)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流(4-32)I "(3) = I(3)= I k2 =15.9kA三相短路沖擊電流iS3)=1.

46、84 I"=1.84 X 15.9kA=29.26kA(4-33)第一個(gè)周期短路全電流有效值ISh) =1.09 I "(3) =1.09 X 15.9kA=17.3kA(4-34)三相短路容量100MVA9.05-11.05MVA(4-35)(6) k3點(diǎn)的短路計(jì)算值同k-2點(diǎn)的計(jì)算值。4. 短路電流計(jì)算結(jié)果短路電流計(jì)算結(jié)果見表4-1、表4-2 :表4-1并列運(yùn)行時(shí)短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì) 算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/ MVA11 kI"11 Q0i (3)i shI (3)I shQ (3)S kK-11.961.961.965.02.9635.7K-2

47、24.324.324.344.726.516.9表4-2并列運(yùn)行時(shí)短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì) 算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/ MVA1I kI "(3)I (3)I oOi (3)i shI (3)I shQ (3)S kK-11.961.961.965.02.9635.7K-215.915.915.929.2617.311.05K-315.915.915.929.2617.311.05比較變壓器并列和分裂運(yùn)行兩種情況下的短路計(jì)算，可得出分裂運(yùn)行時(shí)的低壓 側(cè)短路電流較并列運(yùn)行時(shí)有明顯減小，因此，為降低短路電流水平，所設(shè)計(jì)變電站 通常情況下應(yīng)分裂運(yùn)行。4.2變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

48、正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn) 行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地 采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、 經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行的需要。4.2.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn):(1) 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。(2) 按短路條件，包括動(dòng)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)境條件和溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、 防火、防爆等要求。422按正常工作條件選擇1. 按工作電壓選擇設(shè)備的額定電壓UNe不應(yīng)小于所在線路的額定電壓Un，即UnUn(4-36)2. 按工作電流選擇設(shè)備的額定電流iNe不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流 J。，即In 尹 Is。(4-37)3. 按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流loc或斷流容量Soc不應(yīng)小于設(shè)備分?jǐn)嗨查g的短路電流有效 值lk或短路容量Sk，即loc -lk(4-38)或Soc - Sk(4-39)按短路條件校驗(yàn)短路條件校驗(yàn)，就是校驗(yàn)電器和導(dǎo)體在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。1隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定