工廠供配電系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘要本論文要緊是對(duì)小型工廠供配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。工廠由戶外引入10kV的高壓電源，通過(guò)工廠變電所降為220/380V的低壓電，直接供給工廠車間的動(dòng)力系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。在選擇電氣設(shè)備之前，先對(duì)工廠負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，確定工廠總的負(fù)荷容量，同時(shí)在低壓母線側(cè)進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)。依照補(bǔ)償后的負(fù)荷容量，選擇工廠變電所變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，然后確定工廠采納的供電系統(tǒng)，選擇合適的車間配電方案，畫(huà)出供配電系統(tǒng)主接線圖。高壓一次設(shè)備、低壓一次設(shè)備和導(dǎo)線截面積選擇時(shí)，都必須滿足電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求。電氣設(shè)備不僅要滿足在短路故障條件下的工作要求，還必須按最大可能的短路故障時(shí)的動(dòng)穩(wěn)態(tài)

2、度和熱穩(wěn)態(tài)度進(jìn)行校驗(yàn)，以推斷設(shè)備是否滿足工作要求。電路發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流電流最大，計(jì)算三相短路電流，以進(jìn)行設(shè)備的校驗(yàn)。最后，進(jìn)行繼電愛(ài)護(hù)和防雷接地，來(lái)提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算，三相短路，主接線，繼電愛(ài)護(hù)，設(shè)備選擇目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325284855 摘要 PAGEREF _Toc325284855 h I HYPERLINK l _Toc325284856 Abstract PAGEREF _Toc325284856 h II HYPERLINK l _Toc325284857 目錄 PAGEREF _Toc32528

3、4857 h III HYPERLINK l _Toc325284858 1 緒論 PAGEREF _Toc325284858 h 1 HYPERLINK l _Toc325284859 2 電力負(fù)荷及其計(jì)算 PAGEREF _Toc325284859 h 2 HYPERLINK l _Toc325284860 2.1 負(fù)荷分級(jí)及供電電源措施 PAGEREF _Toc325284860 h 2 HYPERLINK l _Toc325284861 2.1.1 工廠電力負(fù)荷的分級(jí) PAGEREF _Toc325284861 h 2 HYPERLINK l _Toc325284862 2.1.2 各

4、級(jí)負(fù)荷的供電措施 PAGEREF _Toc325284862 h 2 HYPERLINK l _Toc325284863 2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定 PAGEREF _Toc325284863 h 3 HYPERLINK l _Toc325284864 2.2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義 PAGEREF _Toc325284864 h 3 HYPERLINK l _Toc325284865 2.2.2負(fù)荷計(jì)算的方法 PAGEREF _Toc325284865 h 3 HYPERLINK l _Toc325284866 2.2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 PAGEREF _Toc325284866 h

5、4 HYPERLINK l _Toc325284867 2.2.4二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷 PAGEREF _Toc325284867 h 6 HYPERLINK l _Toc325284868 2.2.5工廠負(fù)荷的計(jì)算 PAGEREF _Toc325284868 h 6 HYPERLINK l _Toc325284869 2.3無(wú)功功率補(bǔ)償 PAGEREF _Toc325284869 h 9 HYPERLINK l _Toc325284870 2.3.1功率因數(shù) PAGEREF _Toc325284870 h 9 HYPERLINK l _Toc325284871 2.3.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪x擇 PA

6、GEREF _Toc325284871 h 10 HYPERLINK l _Toc325284872 2.3.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 PAGEREF _Toc325284872 h 11 HYPERLINK l _Toc325284873 3 變壓器的選擇及其電氣主接線 PAGEREF _Toc325284873 h 13 HYPERLINK l _Toc325284874 3.1變壓器的選擇 PAGEREF _Toc325284874 h 13 HYPERLINK l _Toc325284875 3.1.1電力變壓器及其分類 PAGEREF _Toc325284875 h 13 HYPERLINK

7、 l _Toc325284876 3.1.2電力變壓器的連接組不 PAGEREF _Toc325284876 h 13 HYPERLINK l _Toc325284877 3.1.3變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 PAGEREF _Toc325284877 h 14 HYPERLINK l _Toc325284878 3.1.4電力變壓器的校驗(yàn) PAGEREF _Toc325284878 h 15 HYPERLINK l _Toc325284879 3.2工廠變配電所的主接線圖 PAGEREF _Toc325284879 h 15 HYPERLINK l _Toc325284880 3.2.1電氣主接

8、線的概況 PAGEREF _Toc325284880 h 15 HYPERLINK l _Toc325284881 3.2.2車間和小型工廠變電所的主接線圖 PAGEREF _Toc325284881 h 16 HYPERLINK l _Toc325284882 3.2.3本工廠變電所主接線的確定 PAGEREF _Toc325284882 h 21 HYPERLINK l _Toc325284883 4 短路電流的計(jì)算 PAGEREF _Toc325284883 h 22 HYPERLINK l _Toc325284884 4.1短路的緣故、后果及其形式 PAGEREF _Toc325284

9、884 h 22 HYPERLINK l _Toc325284885 4.1.1短路的緣故 PAGEREF _Toc325284885 h 22 HYPERLINK l _Toc325284886 4.1.2短路的后果 PAGEREF _Toc325284886 h 22 HYPERLINK l _Toc325284887 4.1.3短路的形式 PAGEREF _Toc325284887 h 23 HYPERLINK l _Toc325284888 4.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)的三相短路計(jì)算 PAGEREF _Toc325284888 h 23 HYPERLINK l _Toc325284889

10、4.2.1無(wú)限大容量電力系統(tǒng) PAGEREF _Toc325284889 h 23 HYPERLINK l _Toc325284890 4.2.2短路電流的計(jì)算方法 PAGEREF _Toc325284890 h 23 HYPERLINK l _Toc325284891 4.2.3工廠三相短路電流的計(jì)算 PAGEREF _Toc325284891 h 25 HYPERLINK l _Toc325284892 第5章 金工車間的配電 PAGEREF _Toc325284892 h 28 HYPERLINK l _Toc325284893 5.1低壓配電線路接線方式 PAGEREF _Toc325

11、284893 h 28 HYPERLINK l _Toc325284894 5.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式 PAGEREF _Toc325284894 h 29 HYPERLINK l _Toc325284895 第6章 設(shè)備選擇與校驗(yàn) PAGEREF _Toc325284895 h 33 HYPERLINK l _Toc325284896 6.1導(dǎo)線的選擇與校驗(yàn) PAGEREF _Toc325284896 h 33 HYPERLINK l _Toc325284897 6.1.1車間導(dǎo)線截面及配電箱的選擇 PAGEREF _Toc325284897 h 33 HYPERLINK l _Toc32

12、5284898 6.1.2車間導(dǎo)線的校驗(yàn) PAGEREF _Toc325284898 h 38 HYPERLINK l _Toc325284899 6.2高壓一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) PAGEREF _Toc325284899 h 40 HYPERLINK l _Toc325284900 6.2.1一次設(shè)備及其分類 PAGEREF _Toc325284900 h 40 HYPERLINK l _Toc325284901 6.2.2一次設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc325284901 h 41 HYPERLINK l _Toc325284902 6.2.3一次設(shè)備的校驗(yàn) PAGEREF _To

13、c325284902 h 43 HYPERLINK l _Toc325284903 6.3低壓補(bǔ)償柜選擇 PAGEREF _Toc325284903 h 45 HYPERLINK l _Toc325284904 第7章 繼電愛(ài)護(hù)與防雷接地 PAGEREF _Toc325284904 h 46 HYPERLINK l _Toc325284905 7.1工廠的繼電愛(ài)護(hù) PAGEREF _Toc325284905 h 46 HYPERLINK l _Toc325284906 7.1.1繼電愛(ài)護(hù)的選擇 PAGEREF _Toc325284906 h 46 HYPERLINK l _Toc3252849

14、07 7.1.2繼電愛(ài)護(hù)的整定及計(jì)算 PAGEREF _Toc325284907 h 46 HYPERLINK l _Toc325284908 7.2工廠的防雷與接地 PAGEREF _Toc325284908 h 47 HYPERLINK l _Toc325284909 總結(jié) PAGEREF _Toc325284909 h 49 HYPERLINK l _Toc325284910 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325284910 h 50 HYPERLINK l _Toc325284911 致謝 PAGEREF _Toc325284911 h 51附錄A1 緒論電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要緊能

15、源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于操縱、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)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。一般中小型工廠的電壓進(jìn)線電壓為6-10kV。電能先經(jīng)高壓配電所集中，在由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或者高壓配電線路供給給高壓用電設(shè)備。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將6-10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。關(guān)于大型工廠及其某些電源進(jìn)線電壓為35 kV及以上的中型工廠，一般通過(guò)兩次降壓，也確實(shí)是電源進(jìn)廠

16、后，先經(jīng)總降壓變電所，有大容量的電力變壓器將35kV及以上的電源電壓降為6-10kV的配電電壓，再通過(guò)高壓配電線路或高壓配電所將電能送到各個(gè)車間變電所，最后經(jīng)變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。有的35kV進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，及35kV線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的配電變壓器直接降為低壓用電設(shè)備所需電壓。這種配電方式稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。如此能夠省去一級(jí)中間變壓，從而簡(jiǎn)化了供電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質(zhì)量。然而這要依照廠區(qū)環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采納，以確保供電安全。關(guān)于總供

17、電容量不超過(guò)1000kV的小型工廠，通常只設(shè)一個(gè)降壓變電所，將6-10kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V）。假如工廠所需容量不大于160kVA時(shí)，一般采納低壓電源進(jìn)線，工廠只需設(shè)一個(gè)低壓配電間。本廠屬于中小型工廠，采納10kV供電電源，在金工車間東側(cè)1020m處有一座10kV配電室，先用1km的架空線路，后改為電纜線路至本廠變電所，將6-10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。2 電力負(fù)荷及其計(jì)算2.1 負(fù)荷分級(jí)及供電電源措施2.1.1 工廠電力負(fù)荷的分級(jí)工廠的電力負(fù)荷，按GB 500521995供配電系統(tǒng)設(shè)

18、計(jì)規(guī)范規(guī)定，依照對(duì)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或阻礙的程度進(jìn)行分級(jí)，負(fù)荷能夠分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。 一級(jí)負(fù)荷 符合下列條件之一的，為一級(jí)負(fù)荷 1）中斷供電，將造成人身傷亡的負(fù)荷； 2）中斷供電，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失的負(fù)荷； 3）中斷供電，將阻礙有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作的負(fù)荷。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特不重要場(chǎng)所不同意中斷的負(fù)荷，應(yīng)視為特不重要的負(fù)荷。 二級(jí)負(fù)荷 符合下列條件之一的，為二級(jí)負(fù)荷 1）中斷供電，將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷； 2）中斷供電，將阻礙重要用電單位的正常工作的負(fù)荷。 三級(jí)負(fù)荷

19、不屬于一、二級(jí)負(fù)荷者為三級(jí)負(fù)荷。2.1.2 各級(jí)負(fù)荷的供電措施 一級(jí)負(fù)荷的供電措施 一 級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不至于同時(shí)受到損壞，以維持供電；而且當(dāng)一個(gè)電源中斷供電時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)能承擔(dān)本用戶的全部一級(jí)負(fù)荷設(shè)備的供電。一級(jí)負(fù)荷用戶的變配電室內(nèi)的高低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)采納單母線分段的主結(jié)線形式，分列運(yùn)行并互為備用。一級(jí)負(fù)荷設(shè)備應(yīng)采納雙電源供電，并在最末一級(jí)配電盤(pán)（箱）處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。一級(jí)負(fù)荷中特不重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 二級(jí)負(fù)荷的供電措施 二級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)電源供電，即應(yīng)有兩回路供電。當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線路常見(jiàn)故障時(shí)不至于中斷

20、供電（或中斷后能立即回復(fù)）。 三級(jí)負(fù)荷的供電措施 三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)專門(mén)要求，可采納單回路市電供電。但應(yīng)使配電系統(tǒng)簡(jiǎn)潔可靠，盡量減少配電級(jí)數(shù)，低壓配電級(jí)數(shù)一般不超過(guò)四級(jí)，同時(shí)應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下，盡量減少電壓偏差和電壓波動(dòng)。2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定2.2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時(shí)刻內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。在供配電系統(tǒng)中，以30min的最大計(jì)算負(fù)荷作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認(rèn)為只要電氣設(shè)備能承受該負(fù)荷的長(zhǎng)期作用，即可在正常情況下長(zhǎng)期運(yùn)行。一般將那個(gè)最大計(jì)算負(fù)荷簡(jiǎn)稱計(jì)算負(fù)荷Pc。負(fù)荷計(jì)算的目的是： 計(jì)算變配電所內(nèi)變壓器的負(fù)荷電流及視在功率，作為

21、選擇變壓器容量的依據(jù)。 計(jì)算流過(guò)各要緊電氣設(shè)備(斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線、熔斷器等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。 計(jì)算流過(guò)各條線路(電源進(jìn)線、高低壓配電線路等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些線路電纜或?qū)Ь€截面的依據(jù)。 計(jì)算尖峰負(fù)荷，用于愛(ài)護(hù)電器的整定計(jì)算和校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。 為電氣設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷是工程設(shè)計(jì)中按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備的依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電愛(ài)護(hù)的重要依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確，直接阻礙到電器和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)確實(shí)是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必

22、要手段。假如計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的白費(fèi)，而變壓器負(fù)荷率較低運(yùn)行時(shí)，也將造成長(zhǎng)期低效率運(yùn)行。假如計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至產(chǎn)生火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確確定計(jì)算負(fù)荷具有專門(mén)大的意義。2.2.2負(fù)荷計(jì)算的方法在已知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計(jì)算有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和利用系數(shù)法；在未知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計(jì)算有負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法和住宅用電量指標(biāo)法。 需要系數(shù)法用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負(fù)荷計(jì)算。 利用系數(shù)法采

23、納利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)屬和功率差異的阻礙，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論依照是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)測(cè)與統(tǒng)計(jì)較困難，在電氣設(shè)計(jì)中一般不用。 二項(xiàng)式法在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的阻礙，采納經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計(jì)算負(fù)荷。 負(fù)荷密度法當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度時(shí)，某建筑的平均負(fù)荷可按下式計(jì)算 Pav =A（kW）式中:負(fù)荷密度（kW/m2） A某建筑面積（m2）在建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)期，可采納建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷估算。在建筑施工時(shí)期設(shè)計(jì)時(shí)，可采納需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核。2.2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算

24、負(fù)荷 差不多公式需要系數(shù)法確定用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷的差不多公式為： 式（2.1）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.2）視在計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.3）計(jì)算電流為： 式（2.4）需要系數(shù)有功計(jì)算負(fù)荷，單位為kW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷，單位為kvar視在計(jì)算負(fù)荷，單位為kVA用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)用電設(shè)備組平均功率因數(shù)的正切值 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定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)其用功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷分不計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)和。對(duì)車間干線，取對(duì)低壓母線，分兩種情況：1）由用電設(shè)備組

25、計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，取2）由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，取總的有功計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.5）總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.6）以上兩式中的和分不為各組設(shè)備的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和?？偟囊曉谟?jì)算負(fù)荷為： 式（2.7）總的計(jì)算電流為： 式（2.8）由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來(lái)計(jì)算。2.2.4二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷 二項(xiàng)式法的差不多公式是 式（2.9）式中，表示用電設(shè)備組的平均功率，其中是用電設(shè)備組的總?cè)萘?，其?jì)算方法如前需要系數(shù)法所述；表示用電設(shè)備組中x臺(tái)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中是x臺(tái)最大

26、容量的設(shè)備總?cè)萘浚琤.c為二項(xiàng)式系數(shù)。由于二項(xiàng)式法不僅考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時(shí)的平均負(fù)荷，而且考慮了少數(shù)容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外阻礙，因此二項(xiàng)式法比較適合確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差不較大的低壓干線和分支線的計(jì)算負(fù)荷。2.2.5工廠負(fù)荷的計(jì)算基礎(chǔ)資料： 工廠各車間負(fù)荷情況，如表2.1所示表2.1 各車間負(fù)荷表車間/kW/kvar最大電動(dòng)機(jī)/kW冷作10011030裝配809022倉(cāng)庫(kù)20207.5戶外照明2015金工車間設(shè)備負(fù)荷如表2.2所示 表2.2 金工車間負(fù)荷表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備容量/kW臺(tái)數(shù)/臺(tái)13 1316 232536 3234車床7+0.125144銑床10+2.81

27、5 21 35搖臂鉆4.5+1.7+0.6+0.12536 7 41 42銑床7+2.848 9銑床7+1.7210砂輪機(jī)3.2111 12砂輪機(jī)1217 18磨床7+1.7+0.5219磨床10+2.8+1.5120 38磨床10+2.8+0.5222 37車床10+0.125226 27磨床14+1+0.6+0.15228 29立床55+7+1137+1.7130車床20+0.15131搖臂鉆10+0.5139 40龍門(mén)刨75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5243 44 45銑床7+1.7346鏜床6.5+2.8147銑床7+2.8148橋式起重機(jī)（=25%）11+5+5+2.21

28、49 50橋式起重機(jī)（=25%）16+5+5+3.52全廠照明密度為：12W/ 依照基礎(chǔ)資料提供的各廠房電力負(fù)荷清單，全廠差不多上三級(jí)負(fù)荷。按需要系數(shù)法分不計(jì)算出各個(gè)廠房及全廠的計(jì)算負(fù)荷。1）金工車間負(fù)荷計(jì)算a.金屬切削機(jī)床設(shè)備容量： 關(guān)于大批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)，其需要系數(shù)：，有功計(jì)算負(fù)荷：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：b.橋式起重機(jī)容量；關(guān)于鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配等類車間的吊車，其需要系數(shù): ，有功計(jì)算負(fù)荷：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：C金工車間照明： 車間面積： 設(shè)備容量： 關(guān)于生產(chǎn)廠房及辦公室、閱覽室、實(shí)驗(yàn)室照明，其需要系數(shù)： ，有功計(jì)算負(fù)荷： 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： 2）全廠總負(fù)荷取有功同時(shí)系數(shù)，無(wú)功同時(shí)系數(shù)有功

29、計(jì)算負(fù)荷： 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： 視在計(jì)算負(fù)荷： 功率因數(shù)： 按逐級(jí)法計(jì)算法確定工廠的計(jì)算負(fù)荷工廠的計(jì)算負(fù)荷，應(yīng)該是高壓母線上因此高壓配電線路計(jì)算負(fù)荷之和，在乘以一個(gè)同事系數(shù)。高壓配電線路的計(jì)算負(fù)荷，應(yīng)該是該線路所供車間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷加上變壓器的功率損耗和高壓配電線路的功率損耗，如此逐級(jí)計(jì)算即可求得供電系統(tǒng)所有元件的計(jì)算負(fù)荷。但對(duì)一般工廠供電系統(tǒng)來(lái)講，由于高低壓配電線路一般不長(zhǎng)，其損耗較小，因此在確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)往往不記線路損耗。在符合計(jì)算中，新型低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算：有功損耗： 無(wú)功損耗： 為變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷機(jī)器廠變壓器高壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷：機(jī)器廠變壓器高

30、壓側(cè)的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： 機(jī)器廠變壓器高壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷： 功率因數(shù)： 2.3無(wú)功功率補(bǔ)償工業(yè)與民用用電設(shè)備中，有大量設(shè)備的工作需要通過(guò)向系統(tǒng)汲取感性的無(wú)功功率來(lái)建立交變的磁場(chǎng)，這使系統(tǒng)輸送的電能容量中無(wú)功功率的成分增加，在系統(tǒng)變配電設(shè)備及輸送線路規(guī)格一定的情況下，直接阻礙到有功功率的輸送。電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行過(guò)程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備以后，能夠提供感性負(fù)載所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無(wú)功功率，由于減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流淌，因此能夠降低線路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能

31、損耗，這確實(shí)是無(wú)功補(bǔ)償。2.3.1功率因數(shù) 功率因數(shù)低對(duì)供配電系統(tǒng)的阻礙功率因數(shù)低是無(wú)功功率大的表現(xiàn)，無(wú)功功率大會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成如下阻礙：1）使配電設(shè)備的容量增加：在三相交流系統(tǒng)中，電流和有功功率的關(guān)系式是： 式（2.10）其中有功功率是系統(tǒng)向用電設(shè)備提供的，要轉(zhuǎn)化為其他形式能量的功率，這部分功率是不能減少的。因此在電壓一定時(shí)，功率因數(shù)越小，即無(wú)功重量越大，則電流越大。若要承受較大的電流，系統(tǒng)電氣設(shè)備的容量必定要加大，這就會(huì)增加系統(tǒng)成本，使電氣設(shè)備利用率降低。2）使供電系統(tǒng)的損耗增加：從供配電系統(tǒng)功率損耗計(jì)算式中不難看出，通過(guò)系統(tǒng)的電流增加，系統(tǒng)上的功率損耗也會(huì)增加。3）使電壓損失增加：線路電流越

32、大，電壓損失也就越大。4）使發(fā)電機(jī)效率降低：系統(tǒng)中負(fù)荷對(duì)無(wú)功功率需求量增大時(shí)，發(fā)電機(jī)必須增發(fā)相應(yīng)的無(wú)功功率去平衡，如此就降低了效率。 提高功率因數(shù)的意義在用電設(shè)備中絕大部分為感性負(fù)荷，使用電單位功率因數(shù)小于1。為了保證供電質(zhì)量和節(jié)能，充分利用電力系統(tǒng)中發(fā)配電設(shè)備的容量，減小供電線路的截面，減小電網(wǎng)的功率損耗、電能損耗，減小線路的電壓損失，必須提高用電單位的功率因數(shù)。對(duì)用戶的補(bǔ)償容量在全國(guó)供電規(guī)則中已有規(guī)定：“無(wú)功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率應(yīng)屬的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和裝置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動(dòng)及時(shí)投入和切除，防止無(wú)功電力倒送，用戶在當(dāng)?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰時(shí)的功率因數(shù)，應(yīng)達(dá)

33、到下列規(guī)定：高壓供電的用戶和高壓供電裝有負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.9以上；其他100kVA（kW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上。因此，在供配電系統(tǒng)中，必須改變無(wú)功功率大小，即提高功率因數(shù)，以便提高系統(tǒng)中設(shè)備的有效利用率。2.3.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪x擇要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般可從兩個(gè)方面采取措施。一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不用任何補(bǔ)償裝置時(shí)的功率因數(shù)；一是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ故箍偣β室驍?shù)得以提高，總功率因數(shù)是指采納了補(bǔ)償裝置后得到的功率因數(shù)。 提高自然功率因數(shù)的方法：電動(dòng)機(jī)類電氣設(shè)備的額定功率因數(shù)是較高的，一般都在0.85以

34、上，但是當(dāng)它們?cè)诜穷~定狀態(tài)下（如輕載）工作時(shí)，功率因數(shù)和效率都將大幅度降低，對(duì)此，要緊采納如下措施改善自然功率因數(shù)：1）合理選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。2）合理選擇變壓器的型號(hào)和規(guī)格，幸免因長(zhǎng)期輕載運(yùn)行而造成的功率因數(shù)降低。 采納人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)的方法：人工補(bǔ)償方法有發(fā)電機(jī)補(bǔ)償、電容器補(bǔ)償、調(diào)相機(jī)補(bǔ)償和靜止補(bǔ)償器補(bǔ)償，要緊有兩種，一是采納同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償，一是采納并聯(lián)電容器補(bǔ)償。1）在供配電系統(tǒng)中一般只有在能使負(fù)荷使用要求得以滿足的情況下，才采納同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)工作，且同步電動(dòng)機(jī)兼作無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，現(xiàn)在無(wú)功補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)能夠做到平滑的自動(dòng)調(diào)節(jié)；專為無(wú)功補(bǔ)償而設(shè)的同步電動(dòng)機(jī)稱為同步調(diào)相機(jī)，由于投

35、資和損耗較大，又不便于維護(hù)、檢修，供配電系統(tǒng)中專門(mén)少采納這種補(bǔ)償方式。2) 采納并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前供配電系統(tǒng)中普遍采納的一種無(wú)功補(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無(wú)功補(bǔ)償。它具有功損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個(gè)不電容器的損壞不阻礙整體使用等特點(diǎn)，但不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。2.3.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其容量為： 式（2.11），稱為無(wú)功補(bǔ)償率 工廠無(wú)功功率的補(bǔ)償： 取為 補(bǔ)償后變壓器的容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后變壓器器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷： 變壓器低壓側(cè)的計(jì)算電流：主變壓器的功率損耗：變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷：有功計(jì)算負(fù)荷：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：

36、功率因數(shù)：補(bǔ)償后功率因數(shù)滿足要求。3 變壓器的選擇及其電氣主接線3.1變壓器的選擇3.1.1電力變壓器及其分類電力變壓器是變電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，其要緊功能是將電力系統(tǒng)的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。常用變壓器的種類，在中低壓供配電系統(tǒng)中，常用的電力變壓器有如下幾種分類方式： 按相數(shù)分類：有三相電力變壓器和單相電力變壓器。大多數(shù)場(chǎng)合使用三相電力變壓器，在一些低壓?jiǎn)蜗嘭?fù)載較多的場(chǎng)合，也使用單相變壓器。 按繞組導(dǎo)電材料分類：有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器，目前一般采納銅繞組變壓器。 按絕緣介質(zhì)分類：有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類。 按繞組聯(lián)結(jié)組不分類：有Yyn0和Dyn1

37、1兩種。3.1.2電力變壓器的連接組不電力變壓器的聯(lián)結(jié)組不，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)的線電壓之間不同相位關(guān)系。中壓配電變壓器有Yyn0,和Dyn11兩種常見(jiàn)的聯(lián)結(jié)組，配電變壓器用Dyn11聯(lián)結(jié)較之采納Yyn0聯(lián)結(jié)有一下優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器來(lái)講，其3n次諧波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這交之一次繞組接成星形接線的Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器更有利于抑制高次諧波電流。 Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗小的多，從而更有利于低壓?jiǎn)蜗嘟拥毓收蠍?ài)護(hù)的動(dòng)作和故障的切除。 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)接用單相不平

38、衡負(fù)荷時(shí)，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求低壓中性線電流不超過(guò)低壓繞組額定電流的25%，因而嚴(yán)峻限制了其接用單相負(fù)荷的容量，阻礙了變壓器設(shè)備能力的發(fā)揮。GB 50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，低壓為T(mén)N及TT系統(tǒng)時(shí)，宜與選用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)中性線電流同意達(dá)到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負(fù)荷的能力遠(yuǎn)比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。因此，機(jī)器廠的電力變壓器選擇Dyn11聯(lián)結(jié)形式。3.1.3變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 選擇主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)考慮下列原則:1) 三級(jí)負(fù)荷一般設(shè)一臺(tái)變壓器，但考慮現(xiàn)有開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)斷容量的限制，所選單臺(tái)變壓器的容量一般不大于1250kV

39、A；當(dāng)用電負(fù)荷所需的變壓器容量大于1250kVA時(shí)，通常應(yīng)采納兩臺(tái)或更多臺(tái)變壓器。2) 當(dāng)季節(jié)性或晝夜性的負(fù)荷較多時(shí)，可將這些負(fù)荷采納單獨(dú)的變壓器供電，以便這些負(fù)荷不投入使用時(shí)，切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。3) 當(dāng)有較大的沖擊性負(fù)荷時(shí)，為幸免對(duì)其他負(fù)荷供電質(zhì)量的阻礙，可單獨(dú)設(shè)變壓器對(duì)其供電。4) 當(dāng)有大量一、二級(jí)負(fù)荷時(shí)，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。以起到相互備用的作用。5) 在確定變電所住變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷的進(jìn)展，留有一定的余量。 變壓器容量的選擇1）只裝一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需求，即 式（3.1）2) 裝有兩臺(tái)主

40、變壓器的變電所 每臺(tái)變壓器的容量SN.T應(yīng)該同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： a.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總的計(jì)算負(fù)荷S30的大約60%-70%的需要，即 式（3.2） b.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的要求。即 式（3.3） 車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量上限車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量，一般不宜大于1000kVA。這一方面是受以往低壓開(kāi)關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面也是考慮到能夠使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 適當(dāng)考慮負(fù)荷的進(jìn)展應(yīng)適當(dāng)考慮今后510年電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，留有一定的余地。本工廠的負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，

41、同時(shí)補(bǔ)償后可選500kVA的變壓器，考慮到今后進(jìn)展的要求，選擇S9-630/10型變壓器一臺(tái)。3.1.4電力變壓器的校驗(yàn)電力變壓器的額定容量SN.T是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。假如安住地點(diǎn)的年平均氣溫時(shí)，則年平均氣溫每升高1C 式（3.4）關(guān)于戶內(nèi)變壓器，由于散熱條件差，一般變壓器室的出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口間有約15C的溫差，從而使處于室內(nèi)中間的變壓器環(huán)境溫度比戶外變壓器環(huán)境溫度要高出大約關(guān)于S9-630/10型變壓器，考慮本地年平均氣溫為23.2C，即年平均氣溫不等于 因此，選擇的變壓器滿足要求。3.2工廠變配電所的主接線圖3.2.1電氣主接線的概況電氣主接線圖即主電路圖，是表示供電系統(tǒng)中

42、電能輸送和分配線路的電路圖，亦稱一次電路圖。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電愛(ài)護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面： 可靠性：為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，電氣主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求幸免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計(jì)算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，做出切合實(shí)際的決定。 靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種

43、運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個(gè)方面：1）操作的方便性 電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的差不多要求條件下，接線簡(jiǎn)單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，不致在操作過(guò)程中出差錯(cuò)。2）調(diào)度的方便性 電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要依照調(diào)度要求，方便的改變運(yùn)行方式。同時(shí)發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切出故障，故停電時(shí)刻最短，阻礙范圍最小，不致過(guò)多地阻礙對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。3）擴(kuò)建的方便性 對(duì)今后要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴(kuò)建的方便性。 經(jīng)濟(jì)性：采納簡(jiǎn)單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)約設(shè)備上的投資。3.2.2車間和小型工廠變電所的主接線圖 車間變電所的主接

44、線圖車間變電所的主接線分兩種情況：1） 有工廠總降壓變電所或高壓配電所的車間變電所其高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)電器、愛(ài)護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表等，一般都安裝在高壓配電線路的首段，即總配電所的高壓配電室內(nèi)，而車間變電所只設(shè)變壓器室和低壓配電室，其高壓側(cè)多數(shù)不安裝開(kāi)關(guān)，或只安裝簡(jiǎn)單的隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、避雷器等，如圖3.1所示。圖3.1 車間變電所高壓側(cè)主接線方案a）高壓電纜進(jìn)線，無(wú)開(kāi)關(guān) b）高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開(kāi)關(guān) c）高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器 d）高壓電纜進(jìn)線，裝負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器 e）高壓架空進(jìn)線，裝跌開(kāi)式熔斷器和避雷器 f）高壓架空進(jìn)線，裝隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器和避雷器g）高壓架空線，裝隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器和避雷器由

45、圖能夠看出，凡是高壓架空進(jìn)線，變電所高壓側(cè)必須裝設(shè)避雷器，以防雷電波沿著架空線路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他設(shè)備的絕緣。而采納高壓電纜進(jìn)線時(shí)，避雷器則裝設(shè)在電纜的首端，而且避雷器的接地端要連同電纜的金屬外皮一起接地。現(xiàn)在變壓器高壓側(cè)一般能夠不再裝設(shè)避雷器。假如變壓器高壓側(cè)為架空線又通過(guò)一段電纜引入時(shí)，則變壓器高壓側(cè)仍應(yīng)裝設(shè)避雷器。 2）工廠無(wú)總變、配電所的車間變電所工廠內(nèi)無(wú)總降壓變電所和高壓配電所時(shí)，其車間變電所往往確實(shí)是工廠的降壓變電所，其高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)電器、愛(ài)護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表等，都必須配備齊全，因此一般要設(shè)置高壓配電室。在變壓器容量較小、供電可靠性要求不高的情況下，就能夠不設(shè)高壓配電室，其

46、高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)電器就裝在變壓器室的墻上或電桿上，而在低壓側(cè)計(jì)量電能，或者其高壓柜就裝在低壓配電室內(nèi)，在高壓側(cè)計(jì)量電能。小型工廠變電所的主接線圖1）只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所主接線圖只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采納無(wú)母線的接線。依照其高壓側(cè)采納的開(kāi)關(guān)電器不同，有以下三種比較經(jīng)典的主接線方案。a.高壓側(cè)采納隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器或戶外跌開(kāi)式熔斷器的變電所主接線圖（圖3.2）這種主接線，受隔離開(kāi)關(guān)和開(kāi)式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制，一般只用于500kVA及以下容量的變電所。圖3.2 高壓側(cè)采納隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器 圖3.3 高壓側(cè)采納負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器或跌開(kāi)式熔斷器的變電所主接線圖 或負(fù)荷跌

47、開(kāi)式熔斷器的變電所直接線圖這種變電所相當(dāng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，當(dāng)主變壓器或高于側(cè)停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)變電所要停電。由于隔離開(kāi)關(guān)和跌開(kāi)式熔斷器不能帶負(fù)荷操作，因此變電所送電和停電的操作程序比較復(fù)雜，假如稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負(fù)荷拉閘的嚴(yán)峻事故，而且在熔斷器熔斷后，更換熔體需一定時(shí)刻，從而阻礙供電的可靠性。然而這種主接線簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，關(guān)于三級(jí)負(fù)荷的小容量變電所是相當(dāng)適宜的。b.高壓側(cè)采納負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器或負(fù)荷跌開(kāi)式熔斷器的變電所主接線圖（圖3.3） 由于負(fù)荷開(kāi)關(guān)和負(fù)荷跌開(kāi)式熔斷器能帶負(fù)荷操作，從而使變電所停、送電的操作簡(jiǎn)便靈活得多，也不存在著在帶負(fù)荷拉閘的危險(xiǎn)。但在發(fā)生短路故障時(shí)，只能是熔

48、斷器熔斷，因此這種主接線仍然存在著在排除短路故障時(shí)恢復(fù)供電的時(shí)刻較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，供電可靠性仍然不高，一般也只用于三級(jí)負(fù)荷的變電所。圖3.4 高壓側(cè)采納隔離開(kāi)關(guān) 圖3.5 高壓雙回路進(jìn)線的一臺(tái)主 -斷路器的變電所主接線圖 變壓器變電所主接線圖c.高壓側(cè)采納隔離開(kāi)關(guān)-斷路器的變電所主接線圖（圖3.4）這種主接線由于采納了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，而且在發(fā)生短路故障時(shí)，過(guò)電流愛(ài)護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘，假如短路故障差不多消除，則可立即合閘回復(fù)供電。假如配備自動(dòng)重合閘裝置，則供電可靠性更高。然而假如變電所只此一路電源進(jìn)線時(shí)，一般也只用于三級(jí)負(fù)荷；但假如變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其他

49、變電所相連時(shí)，或另有備用電源時(shí)，則可用于二級(jí)負(fù)荷。假如變電所有兩路電源進(jìn)線，如圖3.5所示，則供電可靠性相當(dāng)提高，可供二級(jí)負(fù)荷或少量一級(jí)負(fù)荷。圖3.6 高壓側(cè)無(wú)母線、低壓側(cè)單母分段的變電所主接線圖2）裝有兩臺(tái)主變壓器的小型變電所主接線圖a.高壓無(wú)母線、低壓?jiǎn)文妇€分段的變電所主接線圖（圖3.6） 這種主接線的供電可靠性較高，當(dāng)任一主變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變電所通過(guò)閉合低壓母線分段開(kāi)關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。假如兩臺(tái)主變壓器高壓側(cè)斷路器裝設(shè)互為備用的備用電源自動(dòng)投入裝置，則任一主變壓器高壓側(cè)斷路器因電影斷電而跳閘時(shí)，另一主變壓器高壓側(cè)的斷路器在備用電源自動(dòng)投入裝置作

50、用下自動(dòng)合閘，恢復(fù)整個(gè)變電所的供電。這時(shí)變電所可供一、二級(jí)負(fù)荷。圖3.7 高壓采納單母線、低壓?jiǎn)文妇€分段的變電所主接線b.高壓側(cè)采納單母線、低壓側(cè)采納單母分段的變電所主接線圖（圖3.7） 這種主接線適用于裝有兩臺(tái)及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。任一主變壓器檢修或發(fā)生故障是，通過(guò)切換操作，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。然而高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)線檢修或發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)變電所仍要停電。這時(shí)只能供電給三級(jí)負(fù)荷。假如有與其他變電所相連的高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線時(shí)，則可供一、二級(jí)負(fù)荷。c.高低壓側(cè)均采納單母線分段的變電所主接線圖（圖3.8） 這種主接線的兩段高壓母線，在正常時(shí)能夠接

51、通運(yùn)行，也能夠分段運(yùn)行。任一臺(tái)主變壓器或任一路電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)切換操作，均可迅速恢復(fù)整個(gè)變電所的供電。因此，其供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二級(jí)負(fù)荷。圖3.8 高低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線圖3.2.3本工廠變電所主接線的確定 本工廠為三級(jí)負(fù)荷，供電可靠性要求不高，因此選擇高壓側(cè)采納隔離開(kāi)關(guān)-斷路器的變電所主接線圖，主接線圖見(jiàn)附錄A4 短路電流的計(jì)算4.1短路的緣故、后果及其形式4.1.1短路的緣故系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障確實(shí)是短路，短路確實(shí)是指不同電位的導(dǎo)電部分對(duì)地之間的低阻性短接。產(chǎn)生短路的緣故有： 電氣設(shè)備絕緣被損壞絕緣損壞多由于未及時(shí)發(fā)覺(jué)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計(jì)、安裝和

52、運(yùn)行維護(hù)不良所致。例如，過(guò)電壓、設(shè)備遭雷擊、絕緣材料陳舊、機(jī)械損傷等等。 有關(guān)人員誤操作這種情況大多是由于操作人員違反安全操作規(guī)程而發(fā)生的，例如帶負(fù)荷拉閘，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中而造成擊穿短路。 鳥(niǎo)獸為害事故鳥(niǎo)獸跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣，從而導(dǎo)致短路。4.1.2短路的后果短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大得多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。短路電流對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的危害： 短路時(shí)要產(chǎn)生專門(mén)大的點(diǎn)動(dòng)力和專門(mén)高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。 短路時(shí)電路的電壓驟降，

53、嚴(yán)峻阻礙電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 短路時(shí)愛(ài)護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。 嚴(yán)峻的短路要阻礙電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)結(jié)列。 不對(duì)稱短路包括單相和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變電磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，阻礙其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。由此可見(jiàn)，短路的后果是十分嚴(yán)峻的，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)行短路電流的計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障

54、的開(kāi)關(guān)電器、整定短路愛(ài)護(hù)的繼電裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也必須計(jì)算短路電流。4.1.3短路的形式在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路，實(shí)質(zhì)是兩相短路。按短路電路的對(duì)稱性來(lái)分，三相短路屬于對(duì)稱性短路，其他形式短路均不為對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般情況下，特不是遠(yuǎn)離電源的工廠供電系統(tǒng)中，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)峻。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)峻的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。實(shí)際上，不對(duì)稱短路

55、也能夠按對(duì)稱的短路電流分解為對(duì)稱的正序、負(fù)序、零序重量，然后按對(duì)稱量來(lái)分析和計(jì)算，因此對(duì)稱的三相短路分析計(jì)算也是不對(duì)稱短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)。4.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)的三相短路計(jì)算4.2.1無(wú)限大容量電力系統(tǒng)無(wú)限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量先關(guān)于用戶供電系統(tǒng)容量大的多的電力系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能差不多維持不變。假如電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過(guò)短路總阻抗的5%-10%，或者電力系統(tǒng)容量超過(guò)用戶供電系統(tǒng)容量的50倍時(shí)，可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量系統(tǒng)。對(duì)一般工廠供電系統(tǒng)來(lái)講，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃?，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得

56、多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，也確實(shí)是講可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量的電源。4.2.2短路電流的計(jì)算方法進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪出計(jì)算電路圖，在電路圖上，將短路計(jì)算所需要考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將個(gè)元件依次編號(hào)，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(guò)。 電力系統(tǒng)的阻抗計(jì)算電力系統(tǒng)的電阻相關(guān)于電抗來(lái)講專門(mén)小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站饋電線出口斷路器的斷路容量來(lái)估算，電力系的電抗為 式（4.1）式中，為電力系統(tǒng)饋電線的短路計(jì)算電壓，但為了便于短路電路總阻抗的計(jì)算，

57、免去阻抗換算的苦惱，此式中的可直接采納短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；為系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，假如只有斷路器的開(kāi)斷電流，則其斷流容量，那個(gè)地點(diǎn)的為斷路器的額定電壓。 電力變壓器的阻抗計(jì)算1）變壓器的電阻 可由變壓器的短路損耗近似計(jì)算因故 式（4.2）式中，為短路點(diǎn)短路計(jì)算電壓；為變壓器的額定容量；為變壓器的短路損耗。2）變壓器的電抗 可由變壓器的短路電壓近似地計(jì)算。因故 式（4.3）式中，為變壓器的短路電壓百分值。 電力線路的阻抗計(jì)算1）線路的電阻 可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電阻乘以線路長(zhǎng)度求得，即 式（4.4）式中，為導(dǎo)線電纜單位長(zhǎng)度電阻，為線路長(zhǎng)度。2）線路的電抗 可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電抗乘以線路

58、長(zhǎng)度求得，即 式（4.5）表4.1 電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kV及以上6-10kV220V/380V架空線路電纜線路50.080.320.066在計(jì)算短路電路的阻抗時(shí)，假如電路內(nèi)含有電力變壓器時(shí)，電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)該統(tǒng)一換算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓去，阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。4.2.3工廠三相短路電流的計(jì)算畫(huà)出短路計(jì)算電路圖，如圖4.1所示：圖4.1 短路計(jì)算電路圖畫(huà)出短路等效電路圖，如圖4.2所示：圖4.2 短路等效電路圖 求短路點(diǎn)K-1處短路電流和短路容量（）。計(jì)算短路電路中各元件的電流和總阻抗。a.電力系統(tǒng)的電抗：查表得SN10-10型斷路器

59、的斷流容量b架空線路的電抗：c電纜線路的電抗：計(jì)算總電抗：計(jì)算K-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期重量有效值:三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流:三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值:三相短路容量:求K-2點(diǎn)三相短路電流和短路容量（）1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗和總電抗a電力系統(tǒng)的電抗：b架空線路的電抗:c電纜線路的電抗:d電力變壓器的電抗：查表則總電抗3) 計(jì)算K-2點(diǎn)三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期重量有效值:三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：三相短路容量：5 金工車間的配電5.1低壓配電線路接線方式工廠的低電壓配電線路

60、有放射式、樹(shù)干式和環(huán)形三種差不多結(jié)線方式。放射式結(jié)線的特點(diǎn)是：其引出線發(fā)生故障時(shí)互不阻礙，供電可靠性較高，而且便于裝設(shè)自動(dòng)裝置。但有色金屬消耗較多，采納的開(kāi)關(guān)設(shè)備也較多。放射式接線方式多用于設(shè)備容量大或供電可靠性要求較高的設(shè)備供電。而樹(shù)干式結(jié)線的特點(diǎn)正好與放射式接線相反。專門(mén)適于供電給容量較小而分布均勻的用電設(shè)備。環(huán)形結(jié)線供電可靠性較高，但其愛(ài)護(hù)裝置及整定配合比較復(fù)雜。因此，依照金工車間的具體情況，本系統(tǒng)采納放射式和樹(shù)干式組合的結(jié)線方式，能滿足生產(chǎn)要求。配電設(shè)計(jì)方案1：如圖5.1所示：配電設(shè)計(jì)方案2：如圖5.2所示：圖5.1 金工車間配電方案1方案比較： 方案1和方案2對(duì)金工車間的供電是可行且