工廠供電系統(tǒng)方案設計書

1、工廠供配電技術論文題目： 工廠供電技術 班級：長沙地鐵 姓名：黃睿杰學號： 201001380126 指導老師：嚴俊老師 完成日期： 2012 年 10 月 31 號第一章 緒論1.1 工廠供電的含義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉 換而來， 又易于轉換為其它形式的能量以供應用； 電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟， 又便于控 制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產及整個國民經(jīng)濟 生活中應用極為廣泛。在工廠里， 電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力， 但是它在產品成本中所占

2、的比重一 般很小(除電化工業(yè)外) 。電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總 額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量， 提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度， 改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn) 生產過程自動化。 從另一方面來說， 如果工廠的電能供應突然中斷， 則對工業(yè)生產可能造成 嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。 由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面， 而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設具有十分重要 的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設， 也具有重大

3、的作 用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務， 切實保證工廠生產和生活用電的需要， 并做好 節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：1) 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。2) 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。3) 優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求4) 經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少， 運行費用要低， 并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬 的消耗量。當前和長遠等關系， 既要照顧局部的此外， 在供電工作中，應合理地處理局部和全局、 當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。1.2 工廠供電設計的一般原則按照國家標準 GB50052-95 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范

4、 、GB50053-94 10kv 及以下設計規(guī) 范、 GB50054-95 低壓配電設計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則： ( 1) 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家的有關規(guī)定及標準， 執(zhí)行國家的有關方針政策， 包括節(jié)約能源， 節(jié)約有色金屬 等技術經(jīng)濟政策。（2）安全可靠、先進合理；應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。（3）近期為主、考慮發(fā)展；應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合， 適當考慮擴建的可能性。（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質、用電容量、 工程特

5、點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發(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計的有關知識，以便適應設計工作口 J 需。1.3工廠負荷性質按GB50052-5供配電系統(tǒng)設計規(guī)范規(guī)定，根據(jù)電力系統(tǒng)對供電可靠性的要求及中 斷供電在政治經(jīng)濟上所造成的損失或影響程度，電力負荷分為以下三級：一級負荷 中斷供電將造成人身傷亡；中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失時。例如：重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢、國民經(jīng)濟中 重點企業(yè)的連續(xù)生產過程被打亂需要長時間才能恢復等；中斷供電將影響

6、有重大政 治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓 館、大型體育場館、經(jīng)常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重 要電力負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以 及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。二級負荷 中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失時。例如：主要設備損壞、大量產品報廢、連續(xù)生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產等。中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的 重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的 公共場

7、所秩序混亂。三級負荷 不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷。對一級負荷一律應由兩個獨立電源供電。二級負荷較重要的電力負荷對該類負荷供電的中斷，將造成工農業(yè)大量減產、工礦交通運輸停頓、生產率下降以及市人民 正常生活和業(yè)務活動遭受重大影響等。一般大型工廠企業(yè)、科研院校等都屬于二級負 荷。三級負荷 不屬于上述一、二級的其他電力負荷，如附屬企業(yè)、附屬車間和某些 非生產性場所中不重要的電力負荷等。1.4工廠供配電系統(tǒng)工廠供配電系統(tǒng)由總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設備組成?？偨祲鹤冸娝偨祲鹤冸娝撠煂?35110kV的外部供電電壓變換為610kV的廠區(qū)高壓配電電壓,給廠區(qū)各車間

8、變電所或高壓電動機供電。車間變電所車間變電所將 610kV的電壓降為380/220V ,再通過車間低壓配電線路，給車間用電 設備供電。配電線路配電線路分為廠區(qū)高壓配電線路和車間低壓配電線路。10kV區(qū)域變電所|總降壓變電所35-11OkV<1>:配電所車間變電所1IQkV工廠自備發(fā)電廠圖1.1大中型工廠供電系統(tǒng)主接線示意圖1.5供電半徑供電半徑就是從電源點開始到其供電的最遠的負荷點之間的線路的距離，供電半徑指供電線路物理距離，而不是空間距離。低壓供電半徑指從配電變壓器到最遠負荷點的線路的距離，而不是空間距離。城區(qū)中壓線路供電半徑不宜大于3公里，近郊不宜大于6公里。因電網(wǎng)條件不能滿足

9、供電半徑要求時，應采取保證客戶端電壓質量的技術措施。0.4千伏線路供電半徑在市區(qū)不宜大于300米。近郊地區(qū)不宜大于500米。接戶線長度不宜超過20米，不能滿足時應采取保證客戶端電壓質量的技術措施。供電半徑是電氣豎井設置的位置及數(shù)量最重要的參數(shù)。250米為低壓的供電半徑，考慮50米的室內配電線路,取200米為低壓的供電半徑,當超過250米時,每100米加大一級電纜。低壓配電半徑 200米左右指的是變電所（二次為380伏）的供電半徑，樓內豎井一般以800平方左右設一個，末端箱的配電半徑一般3050米。供電半徑取決于以下2個因素的影響：1、電壓等級（電壓等級越高，供電半徑相對較大）2、用戶終端密集度

10、（即：電力負載越多，供電半徑越小）同種電壓等級輸電中，電壓跌落情況小，那么供電半徑就大。相比較來說：在同能負載情況下，10kV的供電半徑要比6kV的供電半徑大。在統(tǒng)一電壓等級下，城市或工業(yè)區(qū)的供電半徑要比郊區(qū)的供電半徑小。三相供電時，銅線和鋁線的最大合理供電半徑計算公式（J為經(jīng)濟電流密度）：Lst=1.79 X 85 X 11.65/j=1773/jmLsl=1.79 X 50 X 11.65/j=1042/jm銅線和鋁線最大合理供電半徑計算公式如下。Ldt=4.55 X 14X 13.91/j=885/jm（11）Ldl=4.55 X 8.3 X 13.91/j=525/jm（12）選定經(jīng)濟

11、截面后，其最大合理供電半徑，三相都大于0.5km，單相基本為三四百米，因此單純規(guī)定不大于0.5km，對于三相來說是“精力過?！?，對單相來說則“力不從心”。1.6功率因數(shù).在電力網(wǎng)的功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分比運行中 ,我們所希望的是功率因數(shù)越大越好,若能做到這一點 ,則電路中的視在功率大部分用來供給有功功率 ,以減少無功功率的消耗 .用戶功率因數(shù)的高低 ,對于電力系統(tǒng)發(fā)、 供用電設備 的充分利用，有著顯著的影響。影響功率因數(shù)的主要因素：功率因數(shù)的產生主要是因為交流用電設備在其工作過程中 ，除消耗有功功率外， 還需 要無功功率。當有功功率P一定時，如減少無功功率

12、 Q,則功率因數(shù)便能提高。 因此提高功 率因數(shù)問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備：異步電動機的定子與轉子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所 組成。所以要改善異步電動機的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。 變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。第二章 工廠供電設計內容2.1 變配電所設計無論工廠總降壓變電所或車間變電所， 設計的內容都基本相同。 工廠高雅配電所， 則除 了沒有主變壓器的選擇外，其余的

13、設計內容也與變電所設計基本相同。 變配電所的設計內容應包括： 變配電所復核的計算和無功功率的補償， 變配電所所址的選擇， 變電所主變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定，變配電所主結線方案的選擇，進出線的選擇，短 路計算及開關設備的選擇， 二次回路方案的確定及繼電保護的選擇與整定， 防雷保護欲接地 和接零的設計， 變配電所電氣照明的設計等。 最后需編制設計說明書、 設備材料清單及工程 概（預）算，繪制變配電所主電路圖、平剖面圖、二次回路及其它施工圖紙。2.2 配電線路的設計工廠配電線路設計分廠區(qū)配電線路設計和車間配電線路設計。廠區(qū)配電線路設計， 包括廠區(qū)高壓供配電線路設計及車間外部低壓配電線路設計。其設

14、計能容應包括： 配電線路路徑及線路結構型式的確定， 負荷的計算， 導線或電纜及配電設備和保 護設備的選擇， 架空線路桿位的確定及電桿與絕緣子、 金具的選擇， 防雷保護與接地和接零 的設計、最后需編制設計說明書、設備材料清單及工程概（預）算，繪制廠區(qū)配電線路系統(tǒng) 圖和平面圖、電桿總裝圖及其它施工圖紙。車間配電線路設計， 包括車間配電線路布線方案的確定、 負荷的計算、 線路導線及配電 設備和保護設備的選擇、 線路敷設設計等。 最后也需編制設計說明書、 設備材料清單及工程 概（預）算，繪制車間配電線路系統(tǒng)圖、平面及其它施工圖紙。2.3 電氣照明設計工廠電氣照明設計， 包括廠區(qū)室外照明系統(tǒng)設計和車間（

15、建筑）內照明系統(tǒng)設計。 無論 是廠區(qū)室外照明設計還是車間內照明設計， 其內容均應包括： 照明光源和燈具的選擇， 燈具 布置方案的確定和照度的計算， 照明負荷計算及導線的選擇， 保護與控制設備的選擇等。 最 后編制設計說明書、設備材料清單及工程概算，繪制照明系統(tǒng)圖，平面圖及其它施工圖紙。第三章 負荷計算及功率補償3.1 負荷計算全廠總降壓變電所的負荷計算， 是在車間負荷計算的基礎上進行的。 考慮車間變電所變 壓器的功率損耗， 從而求出全廠總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因數(shù)。 列出負荷計算 表、表達計算成果。3.2 負荷計算的內容和目的計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。 計算負荷是一個假想的持續(xù)

16、性的負荷， 其熱效應與 同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用 30 分鐘的最 大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據(jù)。尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續(xù) 1 秒左右的最大負荷電流。 一般取啟動電流上午周 期分量作為計算電壓損失、 電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。 在校驗 瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。 常選用最大負荷班 （即 有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班） 的平均負荷， 有時也計算年平均負荷。 平均 負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。3.3 負荷計算的方法負荷計

17、算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有：有功功率：P30=Pe Kd無功功率 :Q30 =P30 tg $視在功率 :S3O=P30/Cos $計算電流 :I30 =S30/3UN3.4交配電所所址和型式的選擇交配電所所址選擇的一般原則選擇工廠變、配電所的所址，應根據(jù)下列要求并且經(jīng)技術、經(jīng)濟比較后擇優(yōu)確定。 接近負荷中心； 進出線方便； 接近電源側； 設備吊裝和運輸方便； 不應設在有劇烈振動和高溫的場所； 不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在污染源的下風側； 不應設在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼

18、鄰； 不應設在有爆炸危險環(huán)境、有火災危險環(huán)境的正上方或正下方；當與有爆炸或火災危險的建筑物毗連時，應符合現(xiàn)行國家標準GB 50058-1992爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范； 不應設在地勢低洼和可能積水的場所； 高壓配電所盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓設備的廠房合建在一起。3.5負荷中心的確定利用負荷功率距法確定負荷中心：在工廠平面圖的下方和左側，分別作為一直角坐標的X軸和Y軸，然后測出個車間（建筑）和生活區(qū)負荷點的坐標位置，例如Pl（xi,yi）, P2（X2,y2）, P3（X3,y3）, P4（X4,y4）， P5（X5,y5）。而工廠的負荷中心假設為 P（x, y）,其中P=P什

19、P2 +P3+ P4+ P5 ；仿照力學中計算重心力矩方程， 可得負荷中心的坐標。這里必須指出：負荷中心雖然是選擇變電所位置的重要因素，但是不是唯一因素。因 此負荷中心的計算不必要求十分精確。變配電所的所址，必須全面分析比較后擇優(yōu)選擇。各車間和生活變電所的地理位置圖，比列： 1公分（格）=200米。以此圖建立x, y軸坐標：以左下表格邊間為坐標原點，可以得出各點坐標大概數(shù)字如 下：Pi （1400， 580）P2 （380， 1900）P3 （1800， 1600）P4 （2600， 1200）P5（50，1200）P1=182.4 ； P2=450.4; P3=228.2 ； P4=564.

20、6 ； P5=62.44;ER = R +F2+F3+F4 +F5 =1488.04所以負荷中心的坐標為：P1X1 P2X2 P3X3 P5X4 P5X5P(TPi，P1 y1 +P2y2+卩3丫3+P4 y4 +P5y5 、!Pi)代入數(shù)據(jù)得：P（1246，576）換算知：P在表中占得格子數(shù)為：X=7.76格，丫=6.97格。由計算可以知道，工廠的負荷中心在河的邊緣，根據(jù)交配電所所址選擇原則，必須避 開有積水的地方，并且高壓配電所盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓設備的廠房合建在- 起?？梢該駜?yōu)選擇一個坐標做為負荷中心。圖例：車間變電所匚 生活變電所O 高壓電機©總降變電所3.6變壓

21、器的選擇為保證供電的可靠性，避免一臺主變故障或檢修時影響供電，變電所一般裝設兩臺主變壓器，但一般不超過兩臺變壓器。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供 電時，可裝設一臺主變壓器。對于大型超高壓樞紐變電所，裝設兩臺大型變壓器，當一臺發(fā)生故障時，要切斷大量負 荷是很困難的，因此，對大型樞紐變電所，根具工程具體情況，應安裝24臺主變壓器。這種裝設方法可以提高變電所的供電可靠性，變壓器的單臺容量以及安裝的總容量皆可有所節(jié)約，且可根據(jù)負荷的實際增長的進程，分別逐臺裝設變壓器，而不致積壓資金。當變電所裝設兩臺以及以上的主變時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停運時，其余變壓器容量至少能保證所供

22、的一級負荷或為變電所全部負荷的60%75% 。通常一次變電所采用 75%,二次變電所采用60%。本次設計的是線變阻，選擇按備用要求，每臺按變壓器的最大負荷選擇。正常情況下兩臺變壓器都參加工作，這時，每臺變壓器均承受50%最大負荷，這種備用及能滿足正常工作時經(jīng)濟運行的要求，又能在故障情況下承擔全部負荷，是比較合理的備用方式。3.7車間變電所變壓器的確定及補償電容器的選擇變電所對功率因數(shù)有這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法，一般不能滿足要求。因此，變電所需裝設無功補償裝置，對功率因數(shù)進行人工補償。按照我國原電力工 業(yè)部1996年頒布實施的 供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：用戶應在提高用電自然功率因數(shù)的

23、基礎上， 按有關標準設計和安裝無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功電力倒送。除電網(wǎng)有特殊要求的用戶外，用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功 率因數(shù)，應達到以下規(guī)定：100KVA及以上高壓供電的用戶，功率因數(shù)為0.9以上。其他電力用戶和大，中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上。在本課程設計中，采用并聯(lián)電容的方法進行無功功率的補償。各車間變壓器及主變壓器的容量及型號根據(jù)計算負荷數(shù)據(jù)，選擇變壓器時應注意有10%的余量，以保證變壓器穩(wěn)定、安全的運行。3.8主變壓器的確定裝有兩臺主變壓器的變電所每臺主變壓器的容量Snt不應小于總負荷的60%70% ,Snt(0.60.7

24、) S0，同時每臺主變壓器的容量Snt不應小于全部一、二級負荷之和S30(-.二本次設計計算數(shù)據(jù)可由1.3負荷計算數(shù)據(jù)得到 S30。?t=0.95 (228.2+185.356+573.8+457.737+63.337)=1443 KWQ 二=0.97 )(225.8+77.64+271.59+220.5+3.764) =774.9 kvarS30= - Pt Qt2 =1629 kVASnt=0.67 1629=1059 kV As30r - =200.9+507.9+340.6=1049 kV A取兩臺主變壓器的容量為1250KVA并聯(lián)運行時可以滿足要求。主變壓器臺數(shù)的確定主變壓器臺數(shù)的應

25、根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行的要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜安裝兩臺以上的主變壓器。(1) 有大量一級負荷或二級負荷。(2) 季節(jié)性負荷變化大，適于采用經(jīng)濟運行方式。(3) 集中負荷大，列如大于1250kVA時。5Snt=100%S30=0.95 乂 S 30(1)1'.=0.95 (228.2+185.356+573.8+457.737+63.337)=1443 kWQ 亍0.97 )(225.8+77.64+271.59+220.5+3.764) =774.9 kvarSnt= P2 Qt = . 14432 744.92 =1629 kV -Acos = - =0.8797 S

26、NT功率因數(shù)提高到0.92,Qc=1443 ><(tanarccos0.8797 tanarccos0.92)= 164.2 kvarS30(2)= .14332 (774.9 -170)2 =1555.4 kVA因此主變壓器選擇S9-2000/10型號 Pt =0.015 S；0(2)=23.33 kw Qt =0.06 S 30(2) =93.324 kvarP30(1) =1433+23.33=1456.33 kWQ 30(1) =774.9 170+93.324=698.22 kvarS 30(1)=1615.1 kVA1456.33cos =0.9021615.1因此校驗

27、合格。但Snt>1250 ,不符合設計要求。宜選用兩臺主變壓器。所選變壓器型號及參數(shù)表3-2變壓器型號及容量'、數(shù)據(jù)型號X額定容 量KV-A臺數(shù)額定電壓KV補償容量Qckvar功率因數(shù)COS®連接組標號阻抗電 壓%高壓低壓T1T2S9-1250/101250235101700.902Ydn 1151#變壓器S9-250/10250211,10.510,6.360.41100.915Dyn1142#變壓器S9-630/1063023500.90153#變壓器S9-800/1080011150.90454#變壓器S9-80/10801不補償14說明：T1，T2是兩臺主變壓器

28、，1 #、2#、3#、4#變壓器分別裝設在車間變電所 1、車 間變電所2、車間變電所4和生活區(qū)。車間1、2為一級負荷應裝設兩臺變壓器。 COS'為補 償后工廠的功率因數(shù)。第四章 變配電所主接線方案設計4.1 設計原則和要求1. 安全性(1) 在高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關。(2) 在低壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設低壓刀開關。(3) 在裝設高壓熔斷器的 -負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關。(4) 交配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設避雷器。裝于母線上的避雷器，宜 與電壓互感器共用一組隔離開關。接于變壓器引出線上的避雷

29、器，不宜裝設隔離開關。2. 可靠性(1) 變配電所的主接線方案，必須與其負荷級別相適應。對一級負荷，應由兩個電 源供電。對二級負荷，應由兩回路或一回 6KV 以上專用架空線或電纜線供電；其中采 用電纜供電時，應采用兩根電纜并聯(lián)供電，且每根電纜應能承受100% 的二級負荷。(2) 變配電所的非專用電源進線側， 應裝設帶保護短路的斷路器或負荷開關-熔斷器。(3) 對一般生產區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變電所采用放射式的高壓配電，以確 保供電可靠性，但對輔助生產區(qū)及生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。(4) 變電所低壓側的總開關，宜采用低壓熔斷器。當?shù)蛪簜葹閱文妇€分段，且有自 動切換電源要求時，低壓總開

30、關和低壓母線分段開關，均應采用低壓熔斷器。3. 靈活性(1) 變配電所的高低壓母線，一般采勇單母線或單母線分段接線方式。(2) 35KV 及以上電源進線為雙回路時，宜采用橋式接線和線路-變壓器。(3) 變配電所的主接線方案應與主變壓器的經(jīng)濟運行要求相適應。4. 經(jīng)濟性(1) 變配電所的主接線在滿足運行要求的前提下應力求簡單。(2) 中小型工廠變電所，一般可采用高壓少油斷路器。(3) 工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜，其中的電流、電壓互感器只供計費的 電能表用。變電站主接線的設計要求， 根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、 負荷性質、 出線 回路數(shù)等條件和具體情況確定。通常變電站主接線的高壓側，應盡

31、可能采用短路器數(shù)目教少的接線，以節(jié)省投資， 隨出線數(shù)目的不同， 可采用橋形、單母線、雙母線及角形接線等。 如果變電站電壓為超 高壓等級， 又是重要的樞紐變電站， 宜采用雙母線帶旁母接線或采用一臺半斷路器接線。 變電站的低壓側常采用單母分段接線或雙母線接線，以便于擴建。 610KV 饋線應選輕 型斷路器，如 SN10 型少油斷路器或 ZN13 型真空斷路器；若不能滿足開斷電流及動穩(wěn) 定和熱穩(wěn)定要求時， 應采用限流措施。 在變電站中最簡單的限制短路電流的方法， 是使 變壓器低壓側分列運行； 若分列運行仍不能滿足要求， 則可裝設分列電抗器， 一般盡可 能不裝限流效果較小的母線電抗器。故綜合從以下幾個

32、方面考慮：(1) 斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電；(2) 線路能否滿足i , n類負荷對供電的要求；(3) 大型機組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產生的后果等因素。 主接線方案的擬定：對本變電所原始材料進行分析， 結合對電氣主接線的可靠性、 靈活性及經(jīng)濟性等基 本要求，綜合考慮。在滿足技術、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術先進，供電可靠， 經(jīng)濟合理的主接線方案。 此主接線還應具有足夠的靈活性， 能適應各種運行方式的變化， 且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調度靈活、檢修安全、擴建發(fā)展方便。4.2 主接線方案確定變電所的接線應從安全、可靠、靈活、經(jīng)濟出發(fā)。本次設計工廠 35KV 總降變電所，

33、地 位較為重要， 應盡量保證供電的可靠性， 又由于是總降變電所， 從經(jīng)濟性來考慮主接線不宜 復雜。(1) 只裝有一臺主變壓器的總降變電所主接線通常采用一次側無母線、 二次側為單母線的主接線。 一次側采用斷路器為主開關。 其特點是 簡單經(jīng)濟，但供電可靠性不高，只適用于三級負荷。(2) 一次側為內橋式接線的總降變電所主接線這種主接線的運行靈活性較好， 供電可靠性較高， 適用于一、 二級負荷。這種內橋式接 線多用于電源線路較長而主變壓器不須經(jīng)常切換的總降壓變電所。(3) 一次側為外橋式接線的總降變電所主接線這種主接線也適用于一、 二級負荷。 這種外橋式接線多用于電源線路不長而主變壓器需 經(jīng)常切換以適

34、應經(jīng)濟運行的總降壓變電所。(4) 一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主接線這種主接線兼有上述內橋式和外橋式兩種接線的運行靈活性的優(yōu)點， 但所用高壓開關設 備較多，投資較大。可供一、二級負荷，適用于一、二次側進出線較多的情況。(5) 一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所主接線采用雙母線接線較之采用單母線接線， 供電可靠性和運行靈活性大大提高， 但開關設備 也大大提高， 從而大大增加了初投資， 所以雙母線接線在企業(yè)中少用， 主要用于電力系統(tǒng)中。 綜合上述的主接線方案的比較 ,一次側選用線路 變壓器組接線方式 ,即采用兩臺變壓器分列 運行 ,二次側采用單母分段接線方式。第五章短路電流計算5.1

35、短路電流的概述電氣設備或導體發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實際運行經(jīng)驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中一相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗很小， 于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數(shù)情況下，絕緣的破壞多數(shù)是由于未及時發(fā)現(xiàn)和未及時消除設備中

36、的缺陷，以及設計、安裝和運行維護不當所， 例如：過電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機械損壞等，運行人員的錯誤操作，如帶負荷 拉開隔離開關，或者檢修后未拆接地線就接通斷路器；在長期過負荷元件中，由于電流過大，載流導體的溫度升高到不能容許的程度，使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時或消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時，其它兩相對地電壓升高 ,3倍，造成絕緣損壞；在某些化工廠或沿海地區(qū)空氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質，如不加強絕緣，經(jīng)常進行維護檢修或者采取其他特殊防護措施等，都很容易造成短路。 此外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接導致短路，如桿塔塌導線斷線等。動物或飛

37、禽跨接載流導體也會造成短路 事故。短路電流所產生的電動力能形成很大的破壞應力，如果導體和它們的支架不夠堅固， 則可能遭到嚴重破壞。短路電流越大，通過的時間越長，對故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時間很短， 也會使短路電流所經(jīng)過的元件和導體收起不能容許 的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時流通很大的短路電流（超過額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經(jīng)電氣設備的載流導體，必然要產 生很大的電動力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點和持續(xù)時間的長短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個系統(tǒng)。5.2短路回路參數(shù)的計算在進行短路電流計算時， 首

38、先需要計算回路中各元件的阻抗。 各元件阻抗的計算通常采 用有名值和標么值兩種計算方法。前一種計算方法主要適用于1KV以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一種計算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。標么值法標么值一般又稱為相對值，是一個無單位的值，通常采用帶有*號的下標以示區(qū)別，標么值乘以100，即可得到用同一基準值表示的百分值。在標么值計算中。首先要選定基準值。雖然基準值可以任意選取，但實際計算中往往要考慮計算的方便和所得到的標么值清晰可 見，如選取基值功率為 100MVA和短路點所在網(wǎng)路的平均額定電壓為基準電壓。尚須指出， 在電路的計算中，各量基準值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就

39、是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個物理量的基準值之間應滿足下列關系：表5-1標么值換算公式序號元 件 名 稱標幺值有名值（Q）短路功率（MVA）備注1發(fā) 電 機（ 或 電 動 機）""SdX *dg = X*dg sSNGv "U NGXg Sng"100Snt Sk ="Xg%nSng、 X*g發(fā)電機的額定容量，MAV及其次暫態(tài)電抗Snt、uk%-變壓器 的額定容 量MAV及 其短路電 壓的百分 值Unr、inr、X r% 電 抗器的額2變壓器XUk% SdX *dT 100 Sntw "U K U NRX dT &#

40、39;100 Sntc即uNrRT=2SNR2、，U k%UnrXt-100SNRS"100SNTSK Uk%3電抗器、,X R % U NR 1 av丫X r% U NR100 陽NR"100w31NRUavSk X r%u nrX*R 100 U av 1 NR4線路X*dL =X°L =筆 Ufvc" ufvSK XXOL定電壓、額 定電流及 電抗百分 值U av電抗 器或線所 在網(wǎng)路的 平均額定 電壓也Pt變 壓器短路 損耗KW表5-2電力線路每相的單位長度電抗平均值線路結構線路電壓35KV以上610KV220 / 380V架空線路0.40.35

41、0.32電纜線路0.120.080.066圖5-1短路等效電路圖短路計算過程1當由區(qū)域變電所供電時，架空線路為4.5km。Uci=36.75KV, Uc2=10.5KV,取基準值 Sd=100MVA ,Soc=1000MVA|d1 =Sd100=1.57 KA ,Sd3Uc2Id2=100=5.5 KA電力系統(tǒng)的電抗標么值：Xi*= 10okva =0.11000KVA架空線路的電抗標么值，查表的到，Xo=O.4乎km* 100X2 = X oL=O.4 4.5 X 2 =0.13336.752電力變壓器的電抗標么值：Uk%=5 , X 3 = 5_100MVA_=4100 劃250KVA1)

42、 當k-1點發(fā)生短路時20133三相短路電流周期分量有效值圖5-2 k-1點短路等效電路圖總電抗 X 鄧)=0.1+0.133=0.233三相短路電流周期分量有效值|(3)= Id1 1.57KA =6.738 KAk-1 0.2330.233其他三相短路電流I (3= I(3) = I(3) =6.738 KAk -1iS3) =2.55 附=2.55 &738=17.182 KAIS3) =1.51 不倉=10.174 KA三相短路容量sk匕皐盤429.18 MVA(3) I d2 5.5KA ,Ik-2= 2.233 一 2.233 = .其他三相短路電流I (3= I (3)

43、= I(3)2 =2.463 KAk-2iS3) =2.55 磴1=2.55 2.463=6.281 KA嚟九51 O3.719 KA三相短路容量=44.78 MV A2.233表5-3短路電流計算表短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量 /MVA I kI "(3)丨1 QOi1 shI (3)I shSk3)k-16.7836.7836.78317.18210.174429.18k-22.4632.4632.4636.2813.71944.782當由火力發(fā)電產供電時，架空線路為17km。Uci=36.75KV, Uc2=10.5KV,取基準值 Sd=100MVA ,Soc=10

44、00MVASd100Id1=.3Uc1：=1.57 KA ,36.751003 10.5Id2=Sd=5.5 KA電力系統(tǒng)的電抗標么值:7 * 100KVAX1 =1000KVA=0.1架空線路的電抗標么值，查表的到,XWkm三相短路電流周期分量有效值I=山1Ik-1 = 0.61.57KA-0.6=2.617KA其他三相短路電流I” (3= I(3) = £=2.617 KAiS =2.55=2.55 >.617=6.673 KA嚟九51仆.036 KA三相短路容量S-1 = =100 =166.7 MV AX$k）0.62）當k-2點發(fā)生短路時總電抗 X 毎 2）=0.1+

45、0.5+ 4 =2.6三相短路電流周期分量有效值|篦=込=2.115 KAk-2 2.6 2.6其他三相短路電流I里|（3）= 陽=2.115 KAiS3）=2.55 f）2=2.55 忽.115=5.393 KA嚟九51 ><3)2=3.194 KA三相短路容量= = 100 =38.46 MV AX§k_2)2-6表5-4短路電流計算表短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量 /MVAII kI "(3)I(3)i shI shSk3)k-12.6172.6172.6176.6734.036166.7k-22.1152.1152.1155.3933.1943

46、8.46第六章電氣設備選擇和校驗6.1高壓電器選擇的一般原則為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗：1）按正常工作條件包括電壓，電流，頻率及開斷電流等選擇；2）按短路條件包括動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度進行校驗；3）考慮電氣設備運行的環(huán)境條件如溫度，濕度，海拔高度以及有無防塵，防腐，防火，防爆等要求；4）按各類設備的不同特點和要求如斷路器的操作性能，互感器的二次負荷和準確度級等進 行選擇；高壓電器選擇的主要任務是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟的運行條件。要使企業(yè)供電系統(tǒng)的安全可靠，必須正確合理的選擇各種電氣設備，選擇企業(yè)供電

47、系統(tǒng)中高壓電氣設備的一般原則，除按正常運行下的額定電壓、額定電流等條件外， 還應按短路情況下進行校驗，但各種電氣設備的選擇與校驗項目也不盡一樣，見下表6-1:表6-1高壓設備選擇和校驗的項目設備名稱選擇項目校驗項目額 疋 電 壓KV額 疋 電 流KV裝置 類型 戶內 戶外準 確 度 級電抗 百分 數(shù)X%短路電流開斷能力二次容量剩余電壓熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓短路器XXX*負何開關XXX*隔離開關XXX*熔斷器XXX*電流互感器XXXX*電壓互感器XXX*母線XX*電纜XX*說明：X需要選擇的項目*需要校驗的項目6.2設備的選擇和校驗計算校驗的基本原則：1)設備的額定電壓UN.e 般不小于所在系統(tǒng)的額定

48、電壓Un即：UNe>UN ； 2)設備的額定電流he不小于所在電路的計算電流130，即lN.e>l30；3) 設備的額定開斷電流I&不應小于它的最大短路電流有效值1(3)即l&> lk3) ； 4)按短路條件校驗電器和導體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。第七章防雷接地7.1防雷保護裝置防直擊雷最常用的措施是裝設避雷針, 它是由金屬制成 ,比被保護設備高 ,具有良好接地的裝置 ,其作用是將雷吸引到自己身上并安全導入地中,從而保護了附近比它矮的設備、建筑免受雷擊。避雷針包括三部分：接閃器（避雷針的針頭），引下線和接地體，接閃器可用直徑為 10 12mm 的 圓 鋼 ; 引 下 線 可 用 直 徑 為 6mm 的 圓 鋼 ; 接 地 體 一 般 可 用 三 根 2.5m 長 的 40mm< 40mmK 4mm的角鋼打入地中再并聯(lián)后與引下線可靠連接。所謂避雷針的保護范圍是植被保護物再次空間范圍內不致遭受雷擊而言.它是在實驗中用沖擊電壓下小模型的放電結果求