工廠低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

..頁(yè)腳.酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2014級(jí)專(zhuān)業(yè)題目：畢業(yè)時(shí)間：學(xué)生姓名：張宏澤指導(dǎo)教師：班級(jí)：2014年5月20日摘要：電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿δ茉?，工廠供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過(guò)合理的傳輸、變換、分配到工廠車(chē)間中每一個(gè)用電設(shè)備上，隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量快速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的要求也日益提高，供電設(shè)計(jì)是否完善，不僅影響工廠的基本建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備和人身安全等是密切相關(guān)的。關(guān)鍵詞；變電所；變壓器；工廠負(fù)荷；接線方案；防雷及接地保護(hù)目錄前言 11車(chē)間的負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償 21.1負(fù)荷計(jì)算的目的、意義及原則 21.2工廠負(fù)荷情況 31.3計(jì)算負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷、視在負(fù)荷的計(jì)算 51.4無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔?82確定車(chē)間變電所的所址和形式 82.2變電所的形式（類(lèi)型） 103確定車(chē)間變電所主變壓器型式，容量和臺(tái)數(shù)及主結(jié)線方案 124短路計(jì)算 144.1計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電流和短路容量（UC1=10kv） 154.1.1計(jì)算短路電路中各無(wú)件的電抗 154.1.2計(jì)算三相短路電流和短路容量 164.2計(jì)算k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（UC2=0.4kv） 164.2.1計(jì)算短路電路中各無(wú)件的電抗 164.2.2計(jì)算三相短路電流和短路容量 175一次設(shè)備的選擇 185.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 185.2高低壓電氣設(shè)備的選擇 185.2.1按工作電壓選擇 185.2.2按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流 185.2.3對(duì)開(kāi)關(guān)類(lèi)電氣設(shè)備還應(yīng)考慮其斷流能力 195.2.4隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 196選擇車(chē)間變電所高低進(jìn)出線截面 216.1變壓器高壓側(cè)進(jìn)線電纜截面選擇 216.2380V低壓出線的選擇 217選擇電源進(jìn)線的二次回路及整定繼電保護(hù)。 227.1測(cè)量與指示 227.2繼電保護(hù) 238車(chē)間變電所的防雷保護(hù)及接地裝置的設(shè)計(jì)。 248.1防直擊雷 248.2避雷器的選擇(防雷電波) 249車(chē)間變電所主結(jié)線電路圖 25結(jié)束語(yǔ) 26參考文獻(xiàn): 26前言現(xiàn)在除個(gè)別大型工業(yè)聯(lián)合企業(yè)有自備電廠外，絕大多數(shù)工廠都是從國(guó)家電力系統(tǒng)取得電能的，因此，工廠工業(yè)負(fù)荷是電力系統(tǒng)的主要用戶，工廠供電系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，保證安全供電和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不僅關(guān)系到企業(yè)的利益，也關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及合理利用能源。工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循國(guó)家的各項(xiàng)方針政策，設(shè)計(jì)方案必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)必須滿足以下幾項(xiàng)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)滿足能用戶對(duì)供電可靠性的要求。3、優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(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)用低，并盡可能工節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部和當(dāng)前和利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：車(chē)間的負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償，確定車(chē)間變電所的所址和型式，車(chē)間變電所的主接線方案，短路電流計(jì)算，主要用電設(shè)備選擇和校驗(yàn)，車(chē)間變電所整定繼電保護(hù)和防雷保護(hù)及接地裝置的設(shè)計(jì)等。工廠分布圖1車(chē)間的負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償1.1負(fù)荷計(jì)算的目的、意義及原則（1）供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運(yùn)行，其中各個(gè)元件（包括電力變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。因次，有必要對(duì)供電系統(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。（2）計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線電纜選的過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燃燒引起火災(zāi)，同樣會(huì)造成更大損失。由此可見(jiàn)，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。（3）平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來(lái)計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。（4）計(jì)算負(fù)荷又稱(chēng)需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（5）尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。1.2、全廠負(fù)荷計(jì)算表及方法負(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。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有：有功功率：P30=Pe·Kd無(wú)功功率:Q30=P30·tgφ視在功率:S3O=P30/cosφ計(jì)算電流:I30=S30/√3Un 1.2工廠負(fù)荷情況工廠有8個(gè)廠房分別為冷加工車(chē)間，金屬加工車(chē)間，變壓器裝配房，檢修車(chē)間和4個(gè)工具車(chē)間。機(jī)床設(shè)備情況如下：表1-1設(shè)備代號(hào)設(shè)備名稱(chēng)單臺(tái)容量（KW）功率因數(shù)Cosφ效率η1車(chē)床20.80.82車(chē)床40.80.83車(chē)床50.80.84銑床3.50.80.85銑床30.80.86銑床20.80.87插齒機(jī)4.50.850.858工具磨床1.50.80.89小沖床1.50.80.810磨床1.50.80.811磨床4.50.850.8512沖床4.50.850.8513鉆床1.50.80.814變壓器20.80.9各車(chē)間負(fù)荷情況表1-2車(chē)間編號(hào)擁有設(shè)備設(shè)備容量（KW）功率因數(shù)Cosφ需要系數(shù)Kd冷加工車(chē)間1,2,3號(hào)車(chē)床各2臺(tái)。4,5,6號(hào)銑床各2臺(tái)。插齒機(jī)1臺(tái)43.50.80.4照明50.80.8金屬加工車(chē)間3號(hào)車(chē)床6臺(tái)，13號(hào)鉆床10臺(tái).工具磨床2臺(tái)，10號(hào)磨床2臺(tái)，11號(hào)磨床1臺(tái)小沖床3臺(tái)55.5+4.50.8，,0850.3照明60.80.9變壓器裝配房14號(hào)變壓器4個(gè)80.80.5照明20.80.8檢修車(chē)間1500.850.2550.850.9工具車(chē)間1500.850.340.850.9工具車(chē)間2550.850.340.850.9工具車(chē)間3400.850.330.850.9工具車(chē)間4350.850.330.850.91.3計(jì)算負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷、視在負(fù)荷的計(jì)算根據(jù)公式:有功功率：P30=Pe·Kd無(wú)功功率:Q30=P30·tanφ視在功率:S3O=P30/cosφ計(jì)算電流:I30=S30/√3Un表1-3車(chē)間負(fù)荷計(jì)算表（Un=380V）車(chē)間設(shè)備類(lèi)別設(shè)備容量（KW）功率因數(shù)cosφ需要系數(shù)Kdtanφ計(jì)算負(fù)荷P30/kwQ30/kwS30/kvaI30/A冷加工車(chē)間動(dòng)力43.50.80.40.7517.413.0521.7533.05照明50.80.80.754357.6金屬加工車(chē)間動(dòng)力600.80.30.751813.522.534.2照明60.80.90.755.44.056.7510.26變壓器裝配房動(dòng)力80.80.50.754357.60照明20.80.80.751.61.223.04檢修車(chē)間動(dòng)力1500.850.250.637.522.544.1267.03照明50.850.90.64.52.75.298.04工具車(chē)間1動(dòng)力500.850.30.615917.6526.81照明40.850.90.63.62.164.246.44工具車(chē)間2動(dòng)力550.850.30.616.59.919.4129.49照明40.850.90.63.62.164.246.44工具車(chē)間3動(dòng)力400.850.30.6127.214.1221.45照明30.850.90.62.71.623.184.83工具車(chē)間4動(dòng)力350.850.30.610.56.312.3518.77照明30.850.90.62.71.623.184.83總計(jì)動(dòng)力441.5130.984.45156.9238.43照明3228.418.5133.8551.480.835159.3102.96190.75289.91由上表可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)是0.84，而供電部門(mén)要求該廠10kv進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)因數(shù)不應(yīng)低于0.90.考慮到主變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)因數(shù)應(yīng)稍大于0.90，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量：Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=159.3[tan(arccos0.84)-tan(arccos0.92)]kvar=35.84kvar無(wú)功功率補(bǔ)償裝置：一般用并聯(lián)電容器的方法來(lái)進(jìn)行功率補(bǔ)償。查表知選擇型號(hào)BKMJ0.4-12-1/3并聯(lián)電容器3只取Qc=36kvar.補(bǔ)償后無(wú)功功率ΣQ30－36＝102.96-36=66.96kvar補(bǔ)償后視在功率S30=√(159.3)2+(66.96)2=172.8KV.A變壓器容量選擇(kVA)200kVA變壓器的功率損耗為：ΔPT=0.015*172.8=2.592KWΔQT=0.06*172.8=10.368kvar變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：P30（1）=159.3+2.592=161.892KWQ30（1）=66.96+10.368=77.328KWS30（1）=√(P30（1）)2+(Q30（1）)2=179.41KVA補(bǔ)償后的功率因數(shù)：cosφ（1）=P30（1）/S30（1）=0.902。這一功率因數(shù)滿足要求。因此無(wú)功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如下表所示：表1-4項(xiàng)目cosφ計(jì)算負(fù)荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380v側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.84159.3102.96190.75289.91380v側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量-36380v側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.92159.366.96172.8249.42主變壓器功率損耗0.015S30=2.5920.06S30=10.36810kv側(cè)負(fù)荷計(jì)算0.902161.89277.328179.4110.3581.4無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔脽o(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率耗損、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長(zhǎng)距離輸電中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可限制無(wú)功補(bǔ)償在電網(wǎng)中傳輸，相應(yīng)減小了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)分級(jí)就地和便于調(diào)整電壓的原則進(jìn)行配置。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分撒補(bǔ)償為主；高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主；調(diào)壓與降壓相結(jié)合；并且與配電網(wǎng)建設(shè)改造工程同步規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、同步投運(yùn)。無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁唧w體現(xiàn)在：①提高電壓質(zhì)量；②降低電能損耗；③提高發(fā)供電設(shè)備運(yùn)行效率；④減少用戶電費(fèi)支出。2確定車(chē)間變電所的所址和形式2.1變電所位置的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較確定

一、接近負(fù)荷中心；

二、進(jìn)出線方便；

三、接近電源側(cè)；

四、設(shè)備運(yùn)輸方便；

五、不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；

六、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；

七、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰；

八、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定；

九、不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。1、裝有可燃性油浸電力變壓器的車(chē)間內(nèi)變電所，不應(yīng)設(shè)在三、四級(jí)耐火等級(jí)的建筑物內(nèi)；當(dāng)設(shè)在二級(jí)耐火等級(jí)的建筑物內(nèi)時(shí)，建筑物應(yīng)采取局部防火措施。2、多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配電所、變電所應(yīng)設(shè)置在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場(chǎng)所的正上方、正下方、貼鄰和疏散出口的兩旁。3、高層主體建筑內(nèi)不宜設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配電所和變電所，當(dāng)受條件限制必須設(shè)置時(shí)，應(yīng)設(shè)在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場(chǎng)所的正上方、正下方、貼鄰和疏散出口的兩旁，并應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，采取相應(yīng)的防火措施。4、露天或半露天的變電所，不應(yīng)設(shè)置在下列場(chǎng)所：

一、有腐蝕性氣體的場(chǎng)所；

二、挑檐為燃燒體或難燃體和耐火等級(jí)為四級(jí)的建筑物旁；

三、附近有棉、糧及其他易燃、易爆物品集中的露天堆場(chǎng)；

四、容易沉積可燃粉塵、可燃纖維、灰塵或?qū)щ妷m埃且嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所。變電所的型式應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷的狀況和周?chē)h(huán)境情況確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

一、負(fù)荷較大的車(chē)間和站房，宜設(shè)附設(shè)變電所或半露天變電所；

二、負(fù)荷較大的多跨廠房，負(fù)荷中心在廠房的中部且環(huán)境許可時(shí)，宜設(shè)車(chē)間內(nèi)變電所或組臺(tái)式成套變電站；

三、高層或大型民用建筑內(nèi)，宜設(shè)室內(nèi)變電所或組合式成套變電站；

四、負(fù)荷小而分散的工業(yè)企業(yè)和大中城市的居民區(qū)，宜設(shè)獨(dú)立變電所，有條件時(shí)也可設(shè)附設(shè)變電所或戶外箱式變電站；

五、環(huán)境允許的中小城鎮(zhèn)居民區(qū)和工廠的生活區(qū)，當(dāng)變壓器容量在315KVA及以下時(shí)，宜設(shè)桿上式或高臺(tái)式變電所。帶可燃性油的高壓配電裝置,宜裝設(shè)在單獨(dú)的高壓配電室內(nèi)。當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜的數(shù)量為6臺(tái)及以下時(shí)，可與低壓配電屏設(shè)置在同一房間內(nèi)。不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器，可設(shè)置在同一房間內(nèi)。具有符合IP3X防護(hù)等級(jí)外殼的不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器，當(dāng)環(huán)境允許時(shí)，可相互靠近布置在車(chē)間內(nèi)。

。室內(nèi)變電所的每臺(tái)油量為100kg及以上的三相變壓器，應(yīng)設(shè)在單獨(dú)的變壓器室內(nèi)。在同一配電室內(nèi)單列布置高、低壓配電裝置時(shí)，當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜或低壓配電屏頂面有裸露帶電導(dǎo)體時(shí)，兩者之間的凈距不應(yīng)小于2m；當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜和低壓配電屏的頂面封閉外殼防護(hù)等級(jí)符合IP2X級(jí)時(shí)，兩者可靠近布置。

有人值班的配電所，應(yīng)設(shè)單獨(dú)的值班室。當(dāng)?shù)蛪号潆娛壹孀髦蛋嗍視r(shí)，低壓配電室面積應(yīng)適當(dāng)增大。高壓配電室與值班室應(yīng)直通或經(jīng)過(guò)通道相通，值班室應(yīng)有直接通向戶外或通向走道的門(mén)。變電所宜單層布置。當(dāng)采用雙層布置時(shí)，變壓器應(yīng)設(shè)在底層。設(shè)于二層的配電室應(yīng)設(shè)搬運(yùn)設(shè)備的通道、平臺(tái)或孔洞。高（低）壓配電室內(nèi)，宜留有適當(dāng)數(shù)量配電裝置的備用位置。高壓配電裝置的柜頂為裸母線分段時(shí)，兩段母線分段處宜裝設(shè)絕緣隔板，其高度不應(yīng)小于0.3m。由同一配電所供給一級(jí)負(fù)荷用電時(shí),母線分段處應(yīng)設(shè)防火隔板或有門(mén)洞的隔墻。供給一級(jí)負(fù)荷用電的兩路電纜不應(yīng)通過(guò)同一電纜溝，當(dāng)無(wú)法分開(kāi)時(shí)，該電纜溝內(nèi)的兩路電纜應(yīng)采用阻燃性電纜，且應(yīng)分別敷設(shè)在電纜溝兩側(cè)的支架上。戶外箱式變電站和組合式成套變電站的進(jìn)出線宜采用電纜。配電所宜設(shè)輔助生產(chǎn)用房。2.2變電所的形式（類(lèi)型）車(chē)間附設(shè)變電所車(chē)間內(nèi)變電所露天（或半露天）變電所獨(dú)立變電所桿上變電臺(tái)地下變電所樓上變電所成套變電所移動(dòng)式變電所工廠是10kv以下，變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心，工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來(lái)確定。在工廠的平面圖下側(cè)和左側(cè)，分別作一條直角坐標(biāo)的x軸和y軸，然后測(cè)出各車(chē)間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，p1、p2、p3……pi分別代表廠房1、2、3……n號(hào)的功率，設(shè)定p1、p2……pi并設(shè)定p11為生活區(qū)的中心負(fù)荷，如圖3-1所示。而工廠的負(fù)荷中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：（2-1）（2-2）圖2-1把各車(chē)間的坐標(biāo)帶入（2-1）（2-2），得到x=12，y=11.86.由計(jì)算結(jié)果可知，工廠的負(fù)荷中心在金屬加工車(chē)間廠房的東南角?？紤]到周?chē)h(huán)境和進(jìn)出線方便，決定在金屬加工車(chē)間廠房的東側(cè)僅靠廠房建造工廠變電所，器型為附設(shè)式。圖2-2裝設(shè)高壓配電所后工廠分布圖3確定車(chē)間變電所主變壓器型式，容量和臺(tái)數(shù)及主結(jié)線方案主結(jié)線方案選擇原則：工廠變電所的主變壓器可列兩種方案：只裝一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器的容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要，即SN.T≥S30裝二臺(tái)主變壓器的變電所每變壓器的容量SN.T應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的60%~70%的需要即SN.T≥（0.6~0.7）S30任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足一二級(jí)負(fù)荷的需要，即SN.T≥S30（）根據(jù)本車(chē)間負(fù)荷性質(zhì)屬三級(jí)負(fù)荷，車(chē)間變電所設(shè)置一臺(tái)變壓器主結(jié)線方案選擇：變電所主變壓器的選擇根據(jù)車(chē)間的性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可列兩種方案：由于車(chē)間所有的設(shè)備都屬于三級(jí)負(fù)荷，所以一臺(tái)主變即可。方案一和方案二都裝設(shè)一臺(tái)主變器，采用油浸式變壓器S9，而容量根據(jù)SN.T>S30=172.8kVA,即選一臺(tái)S9－200/10型低損耗變壓器，。變壓器容量為200kVA，額定電壓10KV，聯(lián)結(jié)組別Yyn0，阻抗電壓為4%，空載損耗為0.48kW，短路損耗為2.6kW，空載電流1.3%。方案1方案2圖3-1表3-1比較項(xiàng)目方案一方案二技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求基本滿足要求供電可靠性基本滿足要求稍差一點(diǎn)供電質(zhì)量一臺(tái)主變，電壓損耗較大一樣靈活方便性采用高壓斷路器，停送電操作十分靈活方便采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)，也可以帶負(fù)荷操作擴(kuò)建適應(yīng)性一般較差經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額S9－200單價(jià)19.18萬(wàn)元，變壓器綜合投資約為單價(jià)的2倍，因此其綜合投資為2＊7.47＝38.36萬(wàn)元一樣高壓開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額GG－1A（F）型按每臺(tái)3.8萬(wàn)元計(jì)，其綜合投資按設(shè)備價(jià)1.5倍，因此其綜合投資為2＊1.5＊3.8＝11.4萬(wàn)元一樣電力變壓器和高壓開(kāi)關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)主變各高壓開(kāi)關(guān)柜的折舊各維修管理費(fèi)每年為2.903萬(wàn)元（其余略）一樣從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，方案一和方案二都比較適用于三級(jí)負(fù)荷，但考慮發(fā)生短路時(shí)方案二只能熔斷器恢復(fù)供電的時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而且可靠性不高，而方案一采用高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分方便，同時(shí)高壓斷路器有斷電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過(guò)負(fù)荷時(shí)均能自動(dòng)跳閘，而且在短路故障和過(guò)負(fù)荷情況消除后，又可直接快速合閘，從而恢復(fù)供電的時(shí)間縮短，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看，方案二比方案一投資稍低，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益看，方案一比較好一些，因此決定采用方案一。各配電干線、支線采用VV22型銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套內(nèi)鋼帶鎧裝電力電纜，配電干線沿電纜溝敷設(shè)，配電箱到用電設(shè)備的配電支線有條件時(shí)沿電纜溝敷設(shè)，否則采用穿鐵管沿地暗敷設(shè)。動(dòng)力配電箱采用型號(hào)為XL(F)-14、15落地式防塵型動(dòng)力配電箱，動(dòng)力配電箱安裝高度是箱底離地面0.3米，箱底座用水泥、沙、磚堆砌作基礎(chǔ)，并做好防小動(dòng)物措施。配電屏選擇型號(hào)為GGD2A固定低壓配電屏。4短路計(jì)算短路電流是供配電系統(tǒng)中的相間或相地之間因絕緣破壞而發(fā)生電氣連通的故障狀態(tài)。它的數(shù)值可達(dá)額定電流的十余倍至數(shù)十倍，而電路由常態(tài)變?yōu)槎搪返臅簯B(tài)工程中，還出現(xiàn)高達(dá)穩(wěn)態(tài)短路電流1．8～2．5倍的沖擊電流。會(huì)對(duì)供配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。一、短路電流計(jì)算的目的及幾點(diǎn)說(shuō)明：在供配電系統(tǒng)中除應(yīng)采取有效技術(shù)措施防止發(fā)生短路外，還應(yīng)設(shè)置靈敏、可靠的繼電保護(hù)裝置和有足夠斷流能力的斷路器，快速切除短路回路，把短路危害抑制到最低限度。為此必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確選擇和整定保護(hù)裝置、選擇限制短路電流的元件和開(kāi)關(guān)設(shè)備。（1）由于民用建筑內(nèi)所裝置的元件，其容量遠(yuǎn)比系統(tǒng)容量要小，而阻抗則較系統(tǒng)阻抗大得多，當(dāng)這些元件遇到短路時(shí)，系統(tǒng)母線上的電壓變動(dòng)很小，可認(rèn)為電壓維持不變。因此，在本次計(jì)算中，都是以上述的由無(wú)限大容量電力系統(tǒng)供電作為前提來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。（2）在計(jì)算高壓電路中的短路電流時(shí)，只需考慮短路電流值有重大影響的電流元件如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、架空線及電纜等。由于發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電阻遠(yuǎn)小于本身電抗，因此可不考慮。但當(dāng)架空線和電纜較長(zhǎng)，使短路電流的總電阻大于總電抗1/3時(shí)，需要計(jì)如電阻。（3）短路電流計(jì)算按金屬性短路進(jìn)行。（4）短路電流計(jì)算的符號(hào)含義：短路電流計(jì)算應(yīng)求出最大短路電流值，以確定電氣設(shè)備容量或額定參數(shù)；求出最小短路電流值，作為選擇熔斷器、整定繼電保護(hù)裝置和校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的依據(jù)。（5）短路電流的計(jì)算方法有歐姆法和標(biāo)幺制法。10KV母線Sd’(3)=500M10KV母線Sd’(3)=500MVA9300.4KV母線0.4KV低壓配電室電纜線路5km電纜線路5km0.35Ω/kMK2點(diǎn)0.35Ω/kMK2點(diǎn)圖4-14.1計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電流和短路容量（UC1=10kv）4.1.1計(jì)算短路電路中各無(wú)件的電抗1)電力系統(tǒng)的等效電抗X1‘=UC12/Sd=(10kV)2/500MVA=0.2Ω2)架空線路電抗X0=0.35Ω/kmX2=X0L=0.35Ω/km×5km=1.75Ω3)繪制k-1點(diǎn)的等效電路如下圖圖4-2其總電抗為X∑（k-1）=X1+X2=0.2Ω+1.75Ω=1.95Ω4.1.2計(jì)算三相短路電流和短路容量1)三相短路電流周期分量有效值IK-1(3)=UC1/√3X∑K-1＝10KV/√3×1.95Ω＝2.96kA2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)定電流I’’(3)＝I∞(3)＝IK-1(3)＝2.96kA3)三相短路沖擊電流及第一個(gè)短路全電流有效值ish(3)＝2.55I’’(3)＝2.55×2.96KA＝7.548kAIsh(3)＝1.51I’’(3)＝1.51×2.96KA＝4.470kA4）三相短路容量：SK-1(3)＝√3UC1IK-1(3)＝√3×10KV×2.96KA＝51.267MVA4.2計(jì)算k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（UC2=0.4kv）4.2.1計(jì)算短路電路中各無(wú)件的電抗1)電力系統(tǒng)的等效電抗X1’‘=UC22/Sd=(0.4kV)2/500MVA=3.2×10-4Ω2)架空線路電抗X0=0.35Ω/kmX2’=X0L（UC2’/UC1）2=0.35Ω/km×5km（0.4’/10）2=2.8×10-3Ω3）電力變壓器的電抗：XT＝UK%×UC22/100.SN=4.5×(0.4KV)2/100×1000kVA=7.2×10-3Ω4)繪制k-2點(diǎn)的等效電路如下圖圖4-3其總電抗為X∑（k-2）=X1’+X2’+XT=3.2×10-4Ω+2.8×10-3Ω=1.032×10-2Ω4.2.2計(jì)算三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值：IK-2(3)=UC2/√3X∑（k-2）＝0.4KV/√3×1.032×10-2Ω＝22.38kA2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)定電流：I’’(3)＝I∞(3)＝Ik-2(3)＝22.38kA3)三相短路沖擊電流及第一個(gè)短路全電流有效值。ish(3)＝1.84I’’(3)＝1.84×22.38kA＝41.18kAIsh(3)＝1.09I’’(3)＝1.09×22.38kA＝24.39kA4)三相短路容量：SK-2(3)＝√3UC2IK-2(3)＝√3×0.4KV×22.38KA＝15.50MVA短路計(jì)算結(jié)果如下表：表4－1短路三相短路電流/kA三相短路容量/MV.A計(jì)算點(diǎn)IK(3)I’’(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)SK(3)k-12.962.962.967.5484.47051.267k-222.3822.3822.3841.1824.3915.505一次設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則電氣設(shè)備選擇的一般原則主要有以下幾條：

(1)按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備。

1)根據(jù)設(shè)備所在位置(戶內(nèi)或戶外)、使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設(shè)備型號(hào)。

2)按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓。

3)按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流。

電氣設(shè)備的額定電流IN應(yīng)不小于實(shí)際通過(guò)它的最大負(fù)荷電流Imax(或計(jì)算電流Ij)，即

IN≥Imax

或IN≥Ij(7—1)

(2)按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。

為保證電氣設(shè)備在短路故障時(shí)不至損壞，按最大可能的短路電流校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定：電氣設(shè)備在沖擊短路屯流所產(chǎn)生的電動(dòng)力作用下，電氣設(shè)備不至損壞。熱穩(wěn)定：電氣設(shè)備載流導(dǎo)體在最大隱態(tài)短路屯流作用下，其發(fā)熱溫度不超過(guò)載流導(dǎo)體短時(shí)的允許發(fā)熱溫度。

(3)開(kāi)關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)。

斷路器和熔斷器等電氣設(shè)備擔(dān)負(fù)著可靠切斷短路電流的任務(wù)，所以開(kāi)關(guān)電器還必須校驗(yàn)斷流能力，開(kāi)關(guān)設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三相短路容量.5.2高低壓電氣設(shè)備的選擇一、高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)5.2.1按工作電壓選擇一般電氣設(shè)備和導(dǎo)線的額定電壓UNt應(yīng)不低于設(shè)備安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的電壓UNUNt≥UN=10KV5.2.2按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流，以IN表示，該電流應(yīng)不小于通過(guò)設(shè)備的最大負(fù)荷電流（計(jì)算電流）I30,即：IN>I305.2.3對(duì)開(kāi)關(guān)類(lèi)電氣設(shè)備還應(yīng)考慮其斷流能力設(shè)備的最大開(kāi)斷電流I∞（或容量S∞）應(yīng)不小于安裝地點(diǎn)的最大三相短路電流IK(3)（或短路容量SK(3)），即：I∞≥IK(3)S∞≥SK(3)5.2.4隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)a）動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定（電動(dòng)力穩(wěn)定）是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力。滿足動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件是：imax≥ish(3)或Imax≥Ish(3)式中,imax和Imax為設(shè)備安裝地點(diǎn)的三相短路沖擊電流峰值；ish和Ish為設(shè)備安裝地點(diǎn)的三相短路沖擊電流有效值；b）熱穩(wěn)定度校驗(yàn)通過(guò)短路電流時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件的發(fā)熱溫度不應(yīng)超過(guò)短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度值，即：It2≥I∞(3)2tima其中tima=tK+0.05當(dāng)tk>1s時(shí)式中，I∞(3)為設(shè)備安裝地點(diǎn)的三相短路穩(wěn)態(tài)電流；tima為短路發(fā)熱假想時(shí)間（又稱(chēng)短路發(fā)熱等值時(shí)間）；tK為實(shí)際短路時(shí)間；It為t秒內(nèi)允許通過(guò)的短路電流值或稱(chēng)t秒熱穩(wěn)定電流；ｔ為設(shè)備生產(chǎn)廠家給出的設(shè)備熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間，一般為4秒、5秒、1秒等。IN=200MVA/(√3×UN)=11.5KA表5-1選擇效驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝設(shè)地點(diǎn)條件參數(shù)UNINIK(3)ish(3)I∞(3)2tima數(shù)據(jù)10KV11.547A2.96KA7.55KA2.962×1.5=13.14一次設(shè)備的型號(hào)規(guī)格高壓少油斷路器SN10-10Ⅰ/63010KV630A16KA40KA162×2=512高壓熔斷器RN2-1010KV0.5A50KA——電壓互感器JDZ-1010/0.1KV————電壓互感器JDZJ-10——電流互感器LQJ-1010KV100/5A—225××0.1KV=31.8KV(90×0.1)2×1=81避雷器FZ-1010KV————二、低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)表5-2選擇效驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝設(shè)地點(diǎn)條件參數(shù)UNINIK(3)ish(3)I∞(3)2tima數(shù)據(jù)380V288.6822.38KA41.18KA22.382×0.7=350.6一次設(shè)備的型號(hào)規(guī)格低壓斷路器DW15-400380V40025低壓熔斷器DW16-100380V10030——低壓熔斷器DW15-630380V63030——低壓熔斷器DW16-200380V20030電流互感器LMZ1-0.5500V100/5———三、高低壓母線的選擇1,變壓器阻抗電壓為4%，空載損耗為0.48kW，短路損耗為2.6kW，空載電流百分比I0%為1.3。⊿P0=⊿P0+Pd(SJS/SC)2=0.48+2.6(172.8/200)2=2.42⊿Qb=I0%/100SC+Uz%/100SC(SJS/SC)2=(1.3/100)×200+(4/100)×200(172.8/200)2=4.09kvar車(chē)間變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：P’JS=159.3＋2.42=161.7kWQ’JS=66.96+4.09=71.05kVarS’’JS=√(161.7)2+(71.05)2=176.62kVAIJS=S’’JS/(√3×10)=125.52/(√3×10)=10.2A車(chē)間變電所低壓側(cè)母線電流為：IjS=S30/(√3×0.4)=172.8/(√3×0.4)=177.28A查表得到10kv母線選LMY-（40*4mm），即母線尺寸為40mm*4mm,380V母線選LMY-（120*10）+80*6.3，即母線尺寸為120mm*10mm，而中性母線尺寸為80mm*6.3mm。6選擇車(chē)間變電所高低進(jìn)出線截面6.1變壓器高壓側(cè)進(jìn)線電纜截面選擇IUx≥I30=200MVA/√3×10kV=11.5KA變壓器10kV額定電流很?。↖JS=10.2A），因此，按短路熱穩(wěn)定電流校驗(yàn)選擇電纜截面。C為熱穩(wěn)定系數(shù)Amin=(I∞(3)×√tim)/C=(11.5×103×√(1.5+0.2)/115=130.4mm2因此選用YJV22-10KV3×150電纜作為10KV進(jìn)線電纜。6.2380V低壓出線的選擇以冷加工車(chē)間為例<1>校驗(yàn)發(fā)熱條件查《建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》P305頁(yè)表13-35中VV-3×35+1×10電力電纜在環(huán)境氣溫為30℃時(shí)允許載流量：IUX=165.2A>I30=33.05A<2>校驗(yàn)額定電壓U\.oc=1000V>U\c=380V<3>校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度Amin=(I∞(3)×√tim)/c=(22.38×103×√0.02)/115mm2=27.5mm2<4>校驗(yàn)滿足電壓損耗全部設(shè)備cos?=0.8,tg?=0.75，P＝17.4KW，Q＝13.05kvar查《建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》P274頁(yè)表室內(nèi)敷設(shè)電力電纜的電阻和電抗分別值是：r0=1.3Ω/km,xo=0.22Ω/km,假設(shè)L=0.2km?！鱑﹪=〔(PL)r0+(QL)X0〕/Ue=〔(17.4×0.2)×1.3+（13.05×0.2）×0.22〕/380=0.0134=1.34﹪電壓損耗滿足要求。通過(guò)上面校驗(yàn)各干線電纜需選擇VV-3×35+1×16電力電纜。其他個(gè)車(chē)間選擇計(jì)算與上相同經(jīng)以上計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，車(chē)間變電所高、低壓進(jìn)出線截面（包括母線）選擇如下表：表6-1車(chē)間變電所高、低壓進(jìn)出線截面（包括母線）選擇表進(jìn)出線回路編號(hào)回路名稱(chēng)回路容量回路電流截面?zhèn)渥ⅲ╧VA）（A）(mm)01冷加工車(chē)間21.7533.05相35,零1602金屬加工車(chē)間22.534.2相35,零1603檢修車(chē)間44.267.03相35,零1604工具車(chē)間117.6526.81相35,零1605工具車(chē)間219.4129.49相35,零1606工具車(chē)間314.1221.45相35,零1607工具車(chē)間412.3518.77相35,零167選擇電源進(jìn)線的二次回路及整定繼電保護(hù)。7.1測(cè)量與指示 10kV斷路器采用手動(dòng)操作，變電所高壓側(cè)裝設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無(wú)功電度表，分別計(jì)量全廠消耗的有功電能和無(wú)功電能，并據(jù)以計(jì)量每月工廠的平均功率因數(shù)。變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器－避雷器柜，其中電壓互感器為3個(gè)JDZY-10型，組成Y0/Y0/Δ的結(jié)線，用以實(shí)現(xiàn)電壓測(cè)量和絕緣監(jiān)察。低壓側(cè)的動(dòng)力出線上，均裝有有功電度表和無(wú)功電度表，低壓照明線路上裝有三相四線有功電度表。低壓并聯(lián)電容器柜上，裝有無(wú)功電度表。每一回路均裝有電流表。低壓母線裝有電壓表。7.2繼電保護(hù)變電所保護(hù)配置如下：表7-1變壓器電流速斷保護(hù)、過(guò)電流、溫度報(bào)警、保護(hù)低壓線路電流速斷保護(hù)、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、接