某模具廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展和進(jìn)步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。作為電能傳輸與控制的中間樞紐，變電所起著接受、變換和分配電能的作用。變電所必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，從實(shí)際出發(fā)，并考慮安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)等方面才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)和社會生活的發(fā)展趨勢。本設(shè)計(jì)為某模具廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)車間用電設(shè)備的情況和生產(chǎn)要求，進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。為滿足供電系統(tǒng)對企業(yè)功率因數(shù)的要求，進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。確定變電所主變壓器臺數(shù)和容量、聯(lián)結(jié)方式，根據(jù)主接線、進(jìn)出線的方案選擇高低壓配電裝置。關(guān)鍵詞：工廠供配電、短路計(jì)算、變壓器、無功補(bǔ)償AbstractWith develop

2、ment and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. As the pivot between what the electric energy is transmitted and controlled, the substation plays the role of transformation and

3、 distribution of electricity. The transformer substation must change the traditional design and control the mode. Embarking from the reality and considering safety, reliability, high-quality and economic aspects of workshop, could meet modern power system, modernized industrial production and develo

4、pment trend of social life.This design for a factory for distribution system design, I made a load calculation for mechanical processing workshop low-voltage distribution systems and workshop lighting design . To meet the design requirements, it needs to improve the high power factor and choose reac

5、tive power compensation equipment. Transformer substation main voltage transformer count and capacity, sureness of pattern, t mainly wire the choice of the scheme in the transformer substation, pass in and out the choice of the thread ,could determine the workshop distribution circuit and high-low-v

6、oltage distribution device.Key words：factory for distribution; short-circuit calculation; transformer ; Reactive power compensation目 錄1 緒論11.1 本課題的研究背景及意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 本課題的主要內(nèi)容22 配電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算32.1 概述32.2 負(fù)荷計(jì)算公式32.3 負(fù)荷計(jì)算過程4 低壓側(cè)負(fù)荷計(jì)算6 變壓器低壓側(cè)總負(fù)荷計(jì)算83 改善功率因數(shù)的措施103.1 概述10 無功功率補(bǔ)償10 無功功率補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷10 變壓器功率損耗113.2

7、 無功功率補(bǔ)償計(jì)算123.3 無功功率補(bǔ)償裝置的選擇124 電力變壓器的選擇174.1 概述174.2 變壓器臺數(shù)的選擇174.3 變壓器容量的選擇184.4 變壓器聯(lián)結(jié)組別的選擇185 配電系統(tǒng)主接線設(shè)計(jì)215.1 概述215.2 主接線的基本要求215.3 配電系統(tǒng)主接線設(shè)計(jì)225.4 高壓線路的接線方式235.5 電纜的敷設(shè)236 短路電流及其計(jì)算256.1 概述25 短路的原因25 短路的形式256.2 短路電流計(jì)算25 短路電流的計(jì)算方法266.3 短路計(jì)算電路267 供配電系統(tǒng)導(dǎo)線及母線的選擇307.1 電配電系統(tǒng)線路的選擇30 電纜選擇的基本原則30 導(dǎo)線和電纜截面的選擇原則30

8、7.2 變電所進(jìn)出線和引入電纜的選擇317.2.1 10架空線的選擇317.2.2 10母線的選擇31 配電所的電纜配出線選擇327.2.4 10進(jìn)線的電纜的選擇338 10電氣設(shè)備的配置及選擇348.1 電氣設(shè)備選擇的原則348.2 10側(cè)電氣設(shè)備的選擇34 高壓開關(guān)柜的選擇34 電能計(jì)量柜選擇36 進(jìn)線開關(guān)柜的選擇37 監(jiān)控開關(guān)柜的選擇38 出線開關(guān)柜的選擇39結(jié) 論41致 謝42參考文獻(xiàn)43附錄A 英文原文44附錄B 漢語翻譯491 緒論1.1 本課題的研究背景及意義工廠供電，即指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿δ茉?，由于電能與其他形式的能量相互轉(zhuǎn)換容易，輸送，分配和控

9、制簡單經(jīng)濟(jì)，因此電能的應(yīng)用非常廣泛，幾乎滲入社會生活的各個(gè)方面，特別是在工業(yè)生產(chǎn)中。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的損失。車間變電所是車間供配電的重要組成部分，它直接影響整個(gè)車間供電的可靠運(yùn)行，是聯(lián)系工廠與車間的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用

10、。本設(shè)計(jì)主要為變電所分配電能和變換電壓，車間具體電氣選擇，配電方案、輸電線的選擇做出具體設(shè)計(jì)。工廠供電設(shè)計(jì)要達(dá)到為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并從安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)方面出發(fā)做好節(jié)能工作。此外，在供電工作中，應(yīng)合理的處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部和當(dāng)前利益，又要有全局觀念，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對國家建設(shè)有重要的策略的意義，因此做好工廠供電設(shè)計(jì)，對能源節(jié)約、支援國家建設(shè)都有著重大的意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來能源緊張，為了滿足我國電網(wǎng)未來快速發(fā)展的要求，確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)

11、推動新技術(shù)應(yīng)用，以提高電網(wǎng)輸送能力，節(jié)約輸電走廊，提高線路投資效益，減少電能在網(wǎng)路中的損耗。這些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了完善的變電設(shè)計(jì)理論。與世界先進(jìn)水平相比，我國電網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用新技術(shù)方面存在較大差距，造成電網(wǎng)輸送能力低、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差。工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓再分配電能到各個(gè)廠房或車間中去，它由工廠降壓變電所，高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用電設(shè)備組成。變電所是電力系統(tǒng)中通過其變換電壓、接受和分配電能的電工裝置，它是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，同時(shí)通過變電所將各電壓等級的電網(wǎng)聯(lián)系起來，變電所的作用是變換電壓，傳輸和分配電能。1.3 本課題的主要內(nèi)容本課題主

12、要設(shè)計(jì)了車間配電所的電氣設(shè)計(jì)及保護(hù)系統(tǒng)，在滿足工廠供電設(shè)計(jì)中安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的基本要求的前提下，根據(jù)車間配電所電力系統(tǒng)要求，進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算，通過功率因數(shù)的計(jì)算，進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，確定了車間配電所供電系統(tǒng)的供電方案，以及供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了供配電系統(tǒng)的導(dǎo)線及母線，變壓器的臺數(shù)和容量。通過合理設(shè)置短路點(diǎn)，進(jìn)行短路計(jì)算、電氣設(shè)備的選型和校驗(yàn)。本模具廠的變電所在廠區(qū)的南側(cè)1公里處，生產(chǎn)車間為三班制，部分車間為單班或兩班制，全年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)為5000小時(shí)，屬于三級負(fù)荷。本車間的供電電源從本廠110/10總降壓變電所采用電纜線路引進(jìn)10電源，電纜線路長為1000m。工廠總降壓變電所10k

13、V母線配出線上的短路容量為200，定時(shí)限過流保護(hù)裝置的整定時(shí)間top=2s，供電系統(tǒng)圖如圖1.1所示。在車間變電所10側(cè)計(jì)量，且車間最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.90。圖1.1 供電系統(tǒng)圖2 配電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算2.1 概述計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備的導(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)荷狀態(tài)下運(yùn)行，不僅增加了電能損耗，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)。因此，正確選定確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。但由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)

14、荷的因素很多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定的規(guī)律可循，但仍難準(zhǔn)確確定極端負(fù)荷的大小。實(shí)際上，負(fù)荷也不是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)的技能以及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因此負(fù)荷計(jì)算只能力求接近實(shí)際。供電系統(tǒng)要能夠可靠地正常運(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、開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線電纜等。元件除應(yīng)該滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的是要滿足負(fù)荷電流的要求，因此有必要對系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。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計(jì)算負(fù)荷的方法，最為簡單和實(shí)用，二項(xiàng)式法的應(yīng)用局限性較大，但在確定設(shè)備臺

15、數(shù)較少的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)算簡便。 2.2 負(fù)荷計(jì)算公式本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法來確定設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算。單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷公式如下：計(jì)算負(fù)荷即有功功率計(jì)算公式： （2.1）式中，Kd需要系數(shù)；Pe用電設(shè)備組總的設(shè)備容量。 無功功率計(jì)算公式： （2.2）式中，tan對應(yīng)于用電設(shè)備組cos 的正切值。 視在計(jì)算負(fù)荷公式： （2.3）式中，cos用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。計(jì)算電流： （2.4）式中，用電設(shè)備組的額定電壓。多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷公式如下：總的有功計(jì)算負(fù)荷公式為： （2.5）總的無功計(jì)算負(fù)荷公式為： （2.6）式中，、多組用電設(shè)備的同時(shí)系數(shù)。總的視在功

16、率公式為： （2.7）總的計(jì)算電流公式為： （2.8）2.3 負(fù)荷計(jì)算過程本設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷如下：全廠設(shè)置5個(gè)車間變電所，各車間變電所負(fù)荷見表2.1所示：表2.1 各車間變電所負(fù)荷序號車間或用電單位名稱設(shè)備容量（1）NO.1車間變電所1薄膜車間9710.60.61.332原料庫300.250.51.733生活間100.811.334成品庫560.570.51.735材料庫320.350.51.73（2）NO.2車間變電所1單絲車間3850.50.61.302水泵房510.650.80.75（3）NO.3車間變電所1注塑車間1890.40.61.332管材車間8800.350.61.33（4）NO.

17、4車間變電所1備料復(fù)制車間1380.60.51.732生活間100.813浴室30.814鍛工車間300.30.651.175原料、生活間150.816倉庫150.30.51.177機(jī)修模具車間1000.250.651.738熱處理車間1500.60.71.029鉚焊車間1800.30.51.73（5）NO.5車間變電所1鍋爐房1120.70.750.882試驗(yàn)室550.250.51.733輔助材料庫700.20.51.734油泵房150.650.80.755加油站100.650.80.756辦公樓、招待所、食堂150.60.61.33 低壓側(cè)負(fù)荷計(jì)算一號車間變電所的計(jì)算負(fù)荷:1、薄膜車間計(jì)算

18、負(fù)荷，根據(jù)公式（2.1），（2.2），（2.3）得出：=9710.6=582.60 tan=582.61.33=774.86 =582.60/0.6=971.002、原料庫計(jì)算負(fù)荷：=7.50 =12.98 =15.003、生活間計(jì)算負(fù)荷：=8.00 =10.64 =8.004、成品庫計(jì)算負(fù)荷：=31.92 =55.22 =63.845、材料庫計(jì)算負(fù)荷： =11.20 =19.38 =22.40二號車間變電所的計(jì)算負(fù)荷:1、單絲車間計(jì)算負(fù)荷：=192.50 =250.25 =320.832、水泵房計(jì)算負(fù)荷：=33.15 =24.86 =44.43三號車間變電所的計(jì)算負(fù)荷:1、注塑車間計(jì)算負(fù)荷：

19、=75.60 =100.55 =126.002、管材車間計(jì)算負(fù)荷：=308.00 =409.64 =513.33四號車間變電所的計(jì)算負(fù)荷:1、備料復(fù)制車間計(jì)算負(fù)荷：=82.80 =143.24 =165.602、生活間計(jì)算負(fù)荷： =8.00 =0.00 =8.003、浴室計(jì)算負(fù)荷： =2.40 =0.00 =2.404、鍛工車間計(jì)算負(fù)荷： =9.00 =10.53 =13.855、原料、生活間計(jì)算負(fù)荷： =12.00 =0.00 =12.006、倉庫計(jì)算負(fù)荷：=4.50 =5.27 =9.007、機(jī)修模具車間計(jì)算負(fù)荷：=25.00 =43.25 =38.468、熱處理車間計(jì)算負(fù)荷：=90.00

20、 =91.80 =128.579、鉚焊車間計(jì)算負(fù)荷：=54.00 =93.42 =108.00五號車間變電所的計(jì)算負(fù)荷:1、鍋爐房計(jì)算負(fù)荷：=78.40 =68.99 =104.532、實(shí)驗(yàn)室計(jì)算負(fù)荷：=13.75 =23.78 =27.503、輔助材料庫計(jì)算負(fù)荷：=14.00 =24.22 =28.004、油泵房計(jì)算負(fù)荷：=9.75 =7.31 =12.195、加油站計(jì)算負(fù)荷：=6.50 =4.88 =8.136、辦公樓、招待所、食堂計(jì)算負(fù)荷：=9.00 =11.97 =15.00 變壓器低壓側(cè)總負(fù)荷計(jì)算多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷或車間變電所低壓母線計(jì)算負(fù)荷時(shí)取同時(shí)系數(shù)： =0.850.95，=0

21、.900.97；當(dāng)設(shè)備總?cè)萘枯^小時(shí)系數(shù)適當(dāng)取得大些、反之系數(shù)取得小些。因此，根據(jù)車間的要求系數(shù)進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)公式（2.5），（2.6），（2.7）得：一號車間變電所：總的有功計(jì)算負(fù)荷為：=0.90(582.60+7.50+8.00+31.92+11.20) =0.90641.22 =577.10總的無功計(jì)算負(fù)荷為：=0.90(774.86+12.98+10.64+55.22+19.38) =0.90873.08 =785.77總的視在功率為： =1013.40總的功率因數(shù)：0.59二號車間變電所:總的有功計(jì)算負(fù)荷為： =218.88總的無功計(jì)算負(fù)荷為：=266.86總的視在功率為： =345.

22、14總的功率因數(shù)：0.63三號車間變電所:總的有功計(jì)算負(fù)荷為：=372.09總的無功計(jì)算負(fù)荷為：=494.88總的視在功率為： =620.15總的功率因數(shù)：0.60四號車間變電所:總的有功計(jì)算負(fù)荷為：=250.30總的無功計(jì)算負(fù)荷為：=337.13總的視在功率為：=419.89總的功率因數(shù)：0.60五號車間變電所:總的有功計(jì)算負(fù)荷為：=116.95總的無功計(jì)算負(fù)荷為：=125.63總的視在功率為：=171.64總的功率因數(shù)：0.683 改善功率因數(shù)的措施3.1 概述工廠的功率因數(shù)，一般采用最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)。它是由負(fù)荷計(jì)算中有功計(jì)算負(fù)荷和視在計(jì)算負(fù)荷得來，即 （3.1） 無功功率補(bǔ)償工廠中由于

23、有大量的感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)荷，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的功率因數(shù)要求時(shí)，則需考慮人工補(bǔ)償。若是功率因數(shù)由提高到，這時(shí)在符合需要有功功率不變的條件下，無功功率將由減小到，視在功率將由減小到，相應(yīng)的負(fù)荷電流也減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)地降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對電力系統(tǒng)大有好處。當(dāng)功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)的無功功率補(bǔ)償裝置容量為 （3.2）或 （3.3）式中，稱無功補(bǔ)償率，或比補(bǔ)償容量。在確定了總的補(bǔ)償容量后，即

24、可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個(gè)容量來確定電容器個(gè)數(shù)： （3.4） 無功功率補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷工廠裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置以后，則在確定補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)以前總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償?shù)娜萘浚纯偟臒o功計(jì)算負(fù)荷為 （3.5）補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷為 （3.6）由上式可以看出，在變電所低壓側(cè)裝設(shè)了無功功率補(bǔ)償裝置后，由于低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷減小，從而使變電所主變壓器的容量選擇小一些。變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷應(yīng)考慮到變壓器的功率損耗，則高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 （3.7） （3.8）式中，變壓器的有功功率損耗；變壓器的無功功率損耗。無功功率因數(shù)補(bǔ)償條件如表3.1所示：表3.1 無功功率因數(shù)補(bǔ)償條件供電條件對功率因數(shù)c

25、os的要求高壓供電最大負(fù)荷時(shí)cos0.90低壓供電最大負(fù)荷時(shí)cos0.85 變壓器功率損耗變壓器功率損耗包括有功和無功兩部分，在負(fù)荷計(jì)算中，SL7、S7、S9、SC9等系列低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡化公式計(jì)算：有功功率損耗 （3.9）無功功率損耗 （3.10）3.2 無功功率補(bǔ)償計(jì)算本設(shè)計(jì)要求，車間變電所10側(cè)計(jì)量，且車間最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.93。并按上述方法進(jìn)行無功功率補(bǔ)償計(jì)算。 一號車間變電所：補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為=974.92主變壓器容量選擇條件為,因此未進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時(shí)，主變壓器的容量選擇為1000。這時(shí)低壓側(cè)的功率因數(shù)為cos=0.59按要求，車間變

26、電所10側(cè)車間最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.90。本設(shè)計(jì)采取低壓側(cè)集中補(bǔ)償。低壓側(cè)應(yīng)將變壓器損耗考慮在內(nèi)。又由于變壓器本身的無功功率損耗遠(yuǎn)大于其有功功率損耗，一般，因此在變壓器低壓側(cè)集中進(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)從0.67提高到0.92，低壓側(cè)需要裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量應(yīng)為:3.3 無功功率補(bǔ)償裝置的選擇根據(jù)對負(fù)荷容量的計(jì)算，GGJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏適合本設(shè)計(jì)使用。所以選擇GGJ1-01方案進(jìn)行補(bǔ)償。型號選擇BCMJ0.4163，這種型號分別有A、B、C、三種補(bǔ)償柜，補(bǔ)償容量分別為160，128，96。補(bǔ)償裝置原理

27、圖如3.1所示。圖3.1無功功率補(bǔ)償柜所以選擇型號GGJ1型BCMJ0.4163補(bǔ)償柜，3個(gè)A柜，1個(gè)B柜補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為變壓器的功率損耗為變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)為>0.9 滿足設(shè)計(jì)要求。高壓側(cè)的計(jì)算電流：=A=36.72二號車間變電所：其中計(jì)算過程與一號車間變電所相同補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷： <0.9 所以選擇型號GGJ1型BCMJ0.4163補(bǔ)償柜，2個(gè)C柜，取 補(bǔ)償后低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷：=231.33 =3.47 =13.88=222.35 =88.74 =239.4=0.93>0.9 滿足要求 =13.36三號車間變電所：計(jì)

28、算過程如上所示補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=620.15 =0.60 =334.88所以選擇型號GGJ1型BCMJ0.4163補(bǔ)償柜，3個(gè)A柜，取=480補(bǔ)償后低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷：=398.58 =5.98 =23.91=378.07=166.79=413.23=0.91>0.9 滿足要求 =21.83四號車間變電所：計(jì)算過程如上所示。補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=419.89 =0.60 =225.27所以選擇型號GGJ1型BCMJ0.4163補(bǔ)償柜，2個(gè)B柜，取=256補(bǔ)償后低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷：=250.89 =3.94 =15.77=266.80=96.90=283.8

29、5=0.94>0.9 滿足要求 =16.39五號車間變電所：計(jì)算過程如上所示補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=171.64 =0.68 =76.02所以選擇型號GGJ1型BCMJ0.4163補(bǔ)償柜，1個(gè)A柜，取=96 補(bǔ)償后低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷：=120.65 =1.81 =7.24=118.76=36.87=124.35=0.96>0.9 滿足要求 =7.18高壓側(cè)總的負(fù)荷計(jì)算：= =其中系數(shù)取=0.9 =0.9=0.9×（586.31+222.35+378.07+266.80+118.76）=1415.06=0.9×（246.61+88.74+166.79+

30、96.90+36.87）=572.31=1526.41=0.93>0.9 滿足要求因此無功功率補(bǔ)償后工廠10kV計(jì)算如下表3.2所示項(xiàng) 目補(bǔ)償前補(bǔ)償后計(jì) 算 負(fù) 荷補(bǔ)償容量P30/KwQ30/kvarS30/KVAI30/A一號車間0.590.92586.31246.61636.0636.72576二號車間0.630.93222.3588.74239.4013.36192三號車間0.600.91378.07166.79413.2321.83352四號車間0.600.94266.8096.90283.8516.39256五號車間0.680.96118.7636.87124.357.1896

31、表3.2 計(jì)算負(fù)荷及無功功率補(bǔ)償計(jì)算參數(shù)4 電力變壓器的選擇4.1 概述電力變壓器，是變電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，其功能是將電力系統(tǒng)中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。電力變壓按功能分，有升壓變壓器和降壓變壓器兩大類。工廠變電所都采用降壓變壓器。直接供電給用電設(shè)備的終端變電所降壓變壓器，通稱配電變壓器。電力變壓器按電壓調(diào)節(jié)方式分，有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩大類。工廠變電所過去大多采用鋁繞組變壓器，而現(xiàn)在低損耗的銅繞組變壓器已在現(xiàn)代工廠變電所中得到廣泛應(yīng)用。電力變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。工廠變電所一般采用雙繞組變壓器。電力變壓器按繞組絕緣和冷區(qū)

32、方式分，有油浸式、干式和充氣式等，其中油浸式變壓器有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等。工廠變電所大多采用油浸自冷式變壓器，但干式變壓器和充氣式變壓器是適于防火要求高的場所使用。4.2 變壓器臺數(shù)的選擇選擇主變壓器臺數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮以下原則：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。對只有二級負(fù)荷而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其它變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考慮采

33、用兩臺變壓器。除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器，但負(fù)荷集中而容量相當(dāng)大時(shí)可采用兩臺或多臺變壓器。在確定變電所主變壓器臺數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。本廠的負(fù)荷性質(zhì)為生產(chǎn)車間為三班制，部分車間為單班或兩班制，全年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)為5000小時(shí)，屬于三級負(fù)荷，一臺變壓器能滿足負(fù)荷需要，宜采用一臺變壓器，其容量由車間計(jì)算負(fù)荷確定。4.3 變壓器容量的選擇本次設(shè)計(jì)是給五個(gè)車間變電所進(jìn)行供電，所以選擇了五臺變壓器，變壓器容量應(yīng)滿足用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的要求，即 （4.1）即一號車間：其中=974.92，因此選擇其額定容量為1000 二號車間：其中=345.14，因此選擇其額定

34、容量為400三號車間：其中=620.15，因此選擇其額定容量為800四號車間：其中=419.89，因此選擇其額定容量為500五號車間：其中=171.64，因此選擇其額定容量為200電力變壓器的型號選擇列表如下4.1所示：表4.1 變壓器的選擇型號車間序號電力變壓器型號一號車間S9-1000/10二號車間S9-400/10三號車間S9-800/10四號車間S9-500/10五號車間S9-200/104.4 變壓器聯(lián)結(jié)組別的選擇電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成的變壓器一、二次側(cè)對應(yīng)線電壓之間不同的相位關(guān)系。近十年來，我國推廣使用Dyn11聯(lián)結(jié)方式，其優(yōu)點(diǎn)有很多

35、。首先對于Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器，其3n次（n為正整數(shù)）諧波勵(lì)磁電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，不致注入公共高壓電網(wǎng)中去，有利于抑制高次諧波電流。其次Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較小，從而有利于低壓單相接地短路故障的保護(hù)和切除。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的中性線電流允許達(dá)到相電流的75%以上，充分發(fā)揮變壓器設(shè)備性能。因此本次設(shè)計(jì)選擇了五臺變壓器，具體技術(shù)參數(shù)如下表所示：一號車間：型號額定容量()額定電壓()聯(lián)結(jié)組編號損耗()空載電流()阻抗電壓()一次二次空載負(fù)載S9-1000/101000100.4Dyn11170092001.75表4.1 S9-1000/10電力變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)二號

36、車間：表4.2 S9-400/10電力變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量()額定電壓()聯(lián)結(jié)組編號損耗()空載電流()阻抗電壓()一次二次空載負(fù)載S9-400/10400100.4Dyn1187042003.04三號車間：表4.3 S9-800/10電力變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量()額定電壓()聯(lián)結(jié)組編號損耗()空載電流()阻抗電壓()一次二次空載負(fù)載S9-630/10630100.4Dyn11140075002.55四號車間：表4.4 S9-500/10電力變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量()額定電壓()聯(lián)結(jié)組編號損耗()空載電流()阻抗電壓()一次二次空載負(fù)載S9-500/105001

37、00.4Dyn11103049503.05五號車間：表4.5 S9-200/10電力變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量()額定電壓()聯(lián)結(jié)組編號損耗()空載電流()阻抗電壓()一次二次空載負(fù)載S9-200/10200100.4Dyn11103049503.545 配電系統(tǒng)主接線設(shè)計(jì)5.1 概述變電所電氣主接線根據(jù)變電所電能輸送和分配的要求，表示主要電氣設(shè)備互相之間的連接關(guān)系，以及本變電所與電力系統(tǒng)的電氣連接關(guān)系，通常以單線圖表示。電氣主接線通常是根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，首先滿足電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求，然后根據(jù)規(guī)劃容量、供電負(fù)荷、電力系統(tǒng)短路容量、線路回路數(shù)以及電氣設(shè)備特點(diǎn)

38、等條件確定，并具有相應(yīng)的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。變電所電氣主接線方式的選擇，將直接影響著變電所電氣設(shè)備的選擇。因此，必須在合理選擇確定變電所的電氣主接線方案后，才能做到合理選擇變電所的電氣設(shè)備。5.2 主接線的基本要求對變電所的主接線方案有下列基本要求。1、安全性 應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。2、可靠性 應(yīng)滿足各級電力負(fù)荷對供電系統(tǒng)可靠性的要求。根據(jù)實(shí)際變電所的情況和用電需要，盡量達(dá)到簡單和供電可靠。做到斷路器檢修時(shí)，不影響供電。

39、斷路器或母線故障檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)回路數(shù)和時(shí)間，并保證大部分負(fù)荷的供電。3、靈活性 變電所電氣主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修、擴(kuò)建的靈活性。4、經(jīng)濟(jì)性 在滿足上述要求的前提下，經(jīng)盡量使主接線簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)約電能及有色金屬的消耗，盡可能選用技術(shù)先進(jìn)又經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品。5.3 配電系統(tǒng)主接線設(shè)計(jì)進(jìn)線采用單母線設(shè)計(jì)，所以主接線設(shè)計(jì)如圖5.1所示圖5.1配電所主接線設(shè)計(jì)圖5.4 高壓線路的接線方式工廠的高壓線路有放射式、樹干式和環(huán)形等基本接線方式。放射式接線，放射式接線的線路之間互不影響，因此供電可靠性較高，而且便于裝設(shè)自動化裝置，保護(hù)裝置也較簡單，但是高壓開關(guān)設(shè)備用得較多，而且每臺高壓斷

40、路器須裝設(shè)一個(gè)高壓開關(guān)柜，從而使投資增加，而且在發(fā)生故障或檢修時(shí)，該線路所供電的負(fù)荷都要停電。要提高這種放射式線路的供電可靠性，可在各車間變電所高壓側(cè)之間或低壓側(cè)之間敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線。要進(jìn)一步提高其供電可靠性，還可采用來自兩個(gè)電源的兩路高壓進(jìn)線，然后經(jīng)分段母線，有兩段母線用雙回路對用戶交叉供電。樹干式接線，樹干式接線與上述放射式接線相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：多數(shù)情況下，能減少線路的有色金屬消耗量，采用的高壓開關(guān)數(shù)量少，投資較省。但有下列缺點(diǎn)：供電可靠性低，當(dāng)高壓配電干線發(fā)生故障或檢修時(shí)，接于干線的所有變電所都要停電，且在實(shí)現(xiàn)自動化方面，適應(yīng)性較差。環(huán)形接線，實(shí)質(zhì)上是兩端供電的樹干式接線。這種接線在現(xiàn)代化城

41、市電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。為了避免環(huán)形線路上發(fā)生故障時(shí)影響整個(gè)電網(wǎng)，也為了便于實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)的選擇性，因此大多數(shù)環(huán)形線路采取“開口”運(yùn)行方式，即環(huán)形線路中間有一處開關(guān)是斷開的。實(shí)際上，工廠的高壓配電系統(tǒng)往往是幾種接線方式的組合，以具體情況而定。不過對大中型工廠，其高壓配電系統(tǒng)多優(yōu)先采用放射式，因?yàn)榉派涫降墓╇娍煽啃愿?，且便于運(yùn)營管理。但放射式采用的開關(guān)設(shè)備較多，投資較大。因此對于供電可靠性不高的輔助生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)，可采用比較經(jīng)濟(jì)的樹干式或環(huán)形配電?；诰C上所述及本廠的負(fù)荷性質(zhì)為三級負(fù)荷，本設(shè)計(jì)高壓線路和低壓線路的接線方式均采用放射式接線。5.5 電纜的敷設(shè)1.電纜敷設(shè)路徑的選擇 選擇電纜敷設(shè)路徑時(shí)，應(yīng)考

42、慮以下原則：避免電纜遭受機(jī)械性外力、過熱、腐蝕等的危害；在滿足安全條件下應(yīng)使電纜較短；便于敷設(shè)、維護(hù)；應(yīng)避開將要挖掘施工的地方。2.電纜的敷設(shè)方式 工廠中常見的電纜敷設(shè)方式有直接埋地的敷設(shè)、利用電纜溝和電纜橋架等幾種。而在發(fā)電廠、某些大型工廠和現(xiàn)代化城市中，則還有的采用電纜排管和電纜隧道等敷設(shè)方式。 根據(jù)本廠的其他條件允許采用直接埋地敷設(shè)。6 短路電流及其計(jì)算6.1 概述短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻性短接。供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除考慮正常運(yùn)行狀態(tài)外，還要考慮可能發(fā)生短路故障及不正常運(yùn)行狀況。 短路的原因造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè)備長期運(yùn)行、絕緣自

43、然老化或由于設(shè)備本身不合格、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過電壓（包括雷擊過電壓）擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。工作人員由于違反安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低壓的設(shè)備接入較高電壓的電路中，也可能造成短路。鳥獸跨越在裸露的相線之間或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，也是導(dǎo)致短路的一個(gè)原因。 短路的形式電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路故障，主要有三相短路、兩相短路和單相短路。一般情況下，三相短路電流都大于兩相或單相短路電流。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的機(jī)率最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但是從用戶這方面來說，一般是三相短路的電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重

44、。為了使電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，在選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，常以三相短路計(jì)算為主。6.2 短路電流計(jì)算在設(shè)計(jì)時(shí)，要計(jì)算短路的電流值，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(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。 短路電流的計(jì)算方法進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要會出計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路上，將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，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)算短路中各主要元器件的阻抗。在等效電路圖上，只需

45、將被計(jì)算的短路電流流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，一般是分子標(biāo)序號，分母標(biāo)阻抗值。然后將等效電路化簡。對于一般供電系統(tǒng)來說，大多只需要采用阻抗串并聯(lián)方法即可化簡電路，求出短路的等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。計(jì)算短路電流的方法，常用的有歐姆法（有名單位制法）和標(biāo)幺值法（相對單位制法），這里采用歐姆法，因其短路計(jì)算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名。根據(jù)本設(shè)計(jì)的各種條件，本設(shè)計(jì)的計(jì)算方法采用標(biāo)幺值法。6.3 短路計(jì)算電路短路計(jì)算電路圖如圖6.1所示。 圖6.1 計(jì)算電路圖1.確定基準(zhǔn)值設(shè)Sd=100MVA 高壓側(cè),低壓側(cè),=200MVA= =5.5= =144計(jì)算短路

46、電路各元件的電抗標(biāo)幺值：a.電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值： = =0.5b.架空線路的電抗標(biāo)幺值: = =2.計(jì)算K-1點(diǎn)10kV側(cè)短路電路總電抗及三相電路電流和短路容量a.總電抗標(biāo)幺值 + =0.5+0.36=0.86b.三相電路電流周期分量有效值= =6.4c.其它短路電流= =6.4=2.55 =2.55×6.4=16.32=1.51 =1.51×6.4 =9.66d.三相短路容量=1163.K-2點(diǎn)短路電路總電流及三相短路電流和短路容量一號車間變電所：1、 總電抗標(biāo)幺值 = =5 = + + =0.5+0.36+5=5.862、三相電路電流周期分量有效值= =24.573、

47、其它短路電流= =24.57=1.84=1.84×24.57kA=45.21=1.09=1.09×24.57 kA=26.784、三相短路容量= = =17.06二號車間變電所：計(jì)算過程同一號車間變電所相同。=4 =4.86 =29.63 = =29.63 =1.84=54.52 =1.09=32.30 =20.58三號車間變電所：計(jì)算過程如上述所示。=5 =5.86 =24.57 = =24.57 =1.84=45.21 =1.09=26.78 =17.06四號車間變電所：計(jì)算過程如上述所示。=4 =4.86 =29.63 = =29.63 =1.84=54.52 =1.

48、09=32.30 =20.58五號車間變電所：計(jì)算過程如上述所示。=4 =4.86 =29.63 = =29.63 =1.84=54.52 =1.09=32.30 =20.58以上計(jì)算結(jié)果綜合列下表： 表6.1 短路計(jì)算點(diǎn)值 車間 短路計(jì)算點(diǎn)三 相 短 路 電 流 /三相短路容量/ 1 K-16.46.416.329.66116.28K-224.5724.5745.2126.7817.062K-16.46.416.329.66116.28K-229.6329.6354.5232.3020.583K-16.46.416.329.66116.28K-224.5724.5745.2126.7817.

49、064K-16.46.416.329.66116.28K-229.6329.6354.5232.3020.585K-16.46.416.329.66116.28K-229.6329.6354.5232.3020.587 供配電系統(tǒng)導(dǎo)線及母線的選擇7.1 電配電系統(tǒng)線路的選擇 電纜選擇的基本原則1、電纜型號應(yīng)根據(jù)線路的額定電壓、環(huán)境條件、敷設(shè)方式和用電設(shè)備的特殊要求等條件選擇。2、電纜的持續(xù)載流量，應(yīng)按照敷設(shè)處的周圍介質(zhì)溫度進(jìn)行校正。再生產(chǎn)廠房、電纜隧道及電纜溝內(nèi)，所采用的周圍空氣溫度尚應(yīng)計(jì)入電纜發(fā)熱、散熱和通風(fēng)等因素。3、電纜應(yīng)按照短路條件驗(yàn)算其熱穩(wěn)定度。 導(dǎo)線和電纜截面的選擇原則導(dǎo)線和電纜截面的選擇十分重要。選擇的合理與否直接影響到有色金屬消耗量和線路的投資、以及電力網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。選擇導(dǎo)線必須貫徹以鋁代銅的技術(shù)政策，盡量采用鋁芯導(dǎo)線。為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，選擇電纜截面時(shí)必須滿足下列條件：1、發(fā)熱條件。導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即計(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、電壓損耗條件。導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。3、經(jīng)濟(jì)電流密度。35