某冶金機(jī)械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)

電氣工程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)陳訴

題目名稱：某冶金機(jī)器廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)

學(xué)院：

專業(yè)：

班級：

學(xué)號：

學(xué)生姓名：

指導(dǎo)老師：

2015年01月20日

前百

要害詞：供電系統(tǒng)；供電容量；企業(yè)

電能是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。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給用；電能的輸送的分派既簡樸經(jīng)濟(jì)，

又便于控制、調(diào)治和丈量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)歷程自動化。因此，電能在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)

生產(chǎn)及整個百姓經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為遍及。

在工場里，電能雖然是產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)物本錢中所

占的比重一般很?。ǔ娀a(chǎn)業(yè)外）。電能在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它

在產(chǎn)物本錢中或投資總額中所占的比重幾多，而在于產(chǎn)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)物質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，低落生產(chǎn)本錢，減輕工人的

勞動強(qiáng)度，改進(jìn)工人的勞動條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)歷程自動化。從另一方面來說,

如果工場的電能供給突然中斷，則對產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的結(jié)果。

因此，做好工場供電事情對付生長產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重

要的意義。由于能源節(jié)約是工場供電事情的一個重要方面，而能源節(jié)約對付國度

經(jīng)濟(jì)建立具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工場供電事情，對付節(jié)約能源、支

援國度經(jīng)濟(jì)建立，也具有重大的作用。

工場供電事情要很好地為產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)辦事，切實(shí)包管工場生產(chǎn)和生活用電的需

要，并做好節(jié)能事情，就必須到達(dá)以下根本要求：

1.寧靜：在電能的供給、分派和使用中，不應(yīng)產(chǎn)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)行用度要低，并盡可能地節(jié)約電能和淘

汰有色金屬的消耗量。

別的，在供配電事情中，應(yīng)公道地處置懲罰局部和全局、當(dāng)前和久遠(yuǎn)等干系，

既要照顧局部的當(dāng)前利益,又耍有全局看法.能顧全大局,適應(yīng)牛長

目錄

一、概述...........................................................1

1設(shè)計(jì)配景.......................................................1

2設(shè)計(jì)要求.......................................................1

二、設(shè)計(jì)原始資料...................................................2

三、系統(tǒng)負(fù)荷盤算...................................................4

3-1三相用電設(shè)備組負(fù)荷盤算的要領(lǐng)................................4

3-2盤算負(fù)荷.....................................................4

3-3全廠負(fù)荷功率.................................................6

3-4年耗電量的估算..............................................7

3-5負(fù)荷中心估算.................................................7

四、主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇................................8

4-1主變壓器臺數(shù)的選擇..........................................8

4-2主變壓器容量的選擇..........................................8

4-3主變壓器類型的選擇..........................................9

五、高、低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線選擇......................................9

5-1導(dǎo)線截面選擇原則............................................9

5-2高壓線路導(dǎo)線的選擇............................................10

5-3低壓線路導(dǎo)線的選擇............................................11

5-4低壓出線導(dǎo)線選擇..............................................11

六、改進(jìn)功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)............................................13

七、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)..........................................14

7-1變配電所主結(jié)線的選擇原則......................................14

7-2主結(jié)線方案選擇及比力..........................................15

八、短路電流的盤算..................................................18

8-1短路電流盤算的目的及要領(lǐng)......................................18

8-2本設(shè)計(jì)接納標(biāo)幺制法進(jìn)行短路盤算................................18

九、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)......................................20

9-1變電所高壓一次設(shè)備的選擇......................................20

9-2變電所高壓一次設(shè)備的校驗(yàn)......................................21

9.2.1設(shè)備的動穩(wěn)定校驗(yàn)..........................................21

9.2.2高壓設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)....................................22

9-3變電所低壓一次設(shè)備的選擇......................................23

9-4變電所低壓一次設(shè)備的校驗(yàn)......................................24

十、繼電掩護(hù)裝置的設(shè)計(jì)..............................................25

10-1繼電掩護(hù)的整定................................................25

10-2變壓器繼電掩護(hù)................................................25

10-310KV側(cè)繼電掩護(hù)...............................................26

10-40.38KV側(cè)低壓斷路器掩護(hù).......................................27

十一、變電所防雷裝置設(shè)計(jì)............................................28

11-1防雷設(shè)備......................................................28

11-2防雷步伐......................................................28

11-3接地裝置的設(shè)計(jì)................................................30

11-4確定接地電阻..................................................30

十二、心得體會......................................................32

參考文獻(xiàn)............................................................33

附錄

一次接線圖

一、概述

1、設(shè)計(jì)配景

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟(jì)生長的重要因素。為包

管正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。工場的飛速生長給國

度帶來了具大的收益同時(shí)用電負(fù)荷也越來越大，特點(diǎn)是負(fù)荷容量大、用電設(shè)備多，

在這選用10kV。所以本文針對變電所的特點(diǎn)，論述了10kV變電所的設(shè)計(jì)思路、

設(shè)計(jì)步調(diào)，并進(jìn)行了相關(guān)設(shè)備的盤算和校驗(yàn)。并要害介紹了主接線是變電所的最

重要組成部分。它決定著變電所的功效、建立投資、運(yùn)行質(zhì)量、維護(hù)條件和供電

可靠性。所以在此熟悉變電所的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)歷程，對從事電力工程設(shè)計(jì)，妨

礙闡發(fā)和判斷是非常有益的。

設(shè)計(jì)的意義：通過設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地溫習(xí)、牢固工場供電的根本知識，提高設(shè)計(jì)

盤算能力和綜合闡發(fā)能力，為今后的事情奠基底子。

2、設(shè)計(jì)要求

要求憑據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷情況，并適當(dāng)考慮到工場生產(chǎn)

的生長，憑據(jù)寧靜可靠、技能先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)公道的要求，確定變電所的位置與型式,

確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量，選擇變電所主接線方案及崎嶇壓設(shè)備與進(jìn)出

線，確定二次回路方案，選擇整定繼電掩護(hù)裝置，確定防宙和接地裝置，最后按

要求提交設(shè)計(jì)盤算書及說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。

二、設(shè)計(jì)原始資料

1設(shè)計(jì)息平面部署圖如下圖所不

宿

合區(qū)⑥

負(fù)

的

心

中

H荷

「

后

.M廠1*1

吩

中

園

區(qū)

廠門

XX81微廠◎平面圖

大街

公共電源迸線1比例1：2000

2全廠各車間負(fù)荷盤算如下表所示

廠房用電單元負(fù)荷性

設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)

編號名稱質(zhì)

動力720.250.60

1堆棧

照明40.751.0

動力3200.40.65

2鑄造車間

照明100.751.0

動力2500.250.65

3鍛壓車間

照明100.751.0

動力2400.250.65

4金工車間

照明80.751.0

動力3500.250.60

5東西車間

照明100.751.0

動力2200.50.75

6電鍍車間

照明100.751.0

熱處置懲動力2000.50.75

7

罰車間照明80.751.0

動力2000.40.70

8裝配乍間

照明100.751.0

動力1500.250.65

9機(jī)修車間

照明60.751.0

動力1600.50.65

10鍋爐房

照明30.751.0

宿舍區(qū)照明2500.81.0

3供用電協(xié)議

憑據(jù)工場與本地供電部分簽訂的供用電協(xié)議劃定，本廠可由四周一條lOKv

的公用電源線取得事情電源。該干線的走向參看工場總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌

號為LGJ-185,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.2米；電力系統(tǒng)饋電變電站距

本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA,此斷路器配備有定

時(shí)限過電流掩護(hù)和電流速斷掩護(hù)，其定時(shí)限過電流掩護(hù)整定的行動時(shí)間為1.5

秒。為滿足工場二級負(fù)荷的要求，可接納高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單元取得備

用電源。

4負(fù)荷情況

本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4800h,口最大負(fù)荷連續(xù)時(shí)

間8h0該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余均屬三級負(fù)荷。

低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電

壓為220V.

5自然條件

氣象條件

(1)最熱月平均最高氣溫為31.5。。；

(2)年最高氣溫為40。。；

(3)土壤中0.8米深處一年中最熱月平均溫度為28.7℃；

(4)年宙暴日為31.3天；

(5)土壤凍結(jié)深度為1.1米；

(6)夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)。

地質(zhì)及水文條件

本廠所在地域平均海拔130m,地層以沙粘土為主，地下水位為3%

6設(shè)計(jì)內(nèi)容及步調(diào)

1負(fù)荷盤算；

2電力變壓器的臺數(shù)、容量及類型；

3選擇高、低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線型號及截面；

4改進(jìn)功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)（高壓側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9,低壓

側(cè)不應(yīng)低于0.85）；

5變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)：

6短路電流的盤算；

7變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；

8繼電掩護(hù)裝置的設(shè)計(jì)；

9變電所防雷裝置設(shè)計(jì)（選做）。

三、系統(tǒng)負(fù)荷盤算

3-1三相用電設(shè)備組負(fù)荷盤算的要領(lǐng)

有功盤算負(fù)荷（kW）P,=KR

無功精算負(fù)荷（kvar）Q(=P(tan中

視在負(fù)荷盤算（kV-A）cos。

盤算電流（A）Ic=

3-2盤算負(fù)荷

確定負(fù)荷盤算的要領(lǐng)有多種，包羅估算法、需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和單相復(fù)

合的盤算，在這里我們接納需要系數(shù)法。

對付單組用電設(shè)備的盤算負(fù)荷公式如5：

有功功率：Pc=K2P.無功功率：0c=C.tan/

視在功率：SLyjpJ+Qc2盤算電流：。=吝

式中：Kd——該用電設(shè)備組的需要系數(shù)

tan”——功率因數(shù)角的正切值

%一一該用電設(shè)備組的額定電壓，單元是kV

以鑄造車間的盤算歷程為例:

動力部分

P(3O)=320kwX0.4=128kw

S(30)=128kw/0.65=196.9kvA

Q(30)=128kwX1.17=149.76kvar

照明部分

P(30)=10kwX0.75=7.5kw

S(30)=7.5kw/l=7.5kvA

Q(30)=0

由上式要領(lǐng)可算出個廠房的盤算負(fù)荷，整理成表格如下:

用

負(fù)

廠電盤算負(fù)荷

荷設(shè)備

房單需要系按廠房盤

性容量功率因數(shù)

編元數(shù)算

質(zhì)P30/kQ30/kS30/kP30

/kW

號名

稱WarA

動

720.250.60182430

堆力

121

棧）、、、

40.751.0303

明

鑄

造3200.40.65128149.6196.9

2車135.5

間照

100.751.07.507.5

明

動

鍛

力

壓2500.250.6562.573.196.2

車

3昭70

間J、、、

100.751.07.507.5

明S

金

2400.250.656070.192.3

工

466

車?昭、、、

80.751.0606

間明

東

西3500.250.6087.5116.7145.8

5車[S95

間照

100.751.07.507.5

明

一

電動

力2200.50.7511096.8146.7

鍍

6昭117.5

車J、、、

100.751.07.507.5

間明

熱m

處2000.50.7510088.2133.3

置

懲

7106

罰照

車80.751.0606

明

間

裝動

力2000.40.708081.6114.3

配

887.5

車照

100.751.07.507.5

問明

機(jī)

動

修1500.250.6537.543.857.7

力

車

9昭-12

間八、、

60.751.04.504.5

明

鍋

1600.50.658093.5123.1

爐

1082.25

房照

30.751.02.2502.25

明

照

宿舍區(qū)2500.81.02000200200

明

總計(jì)1022.75886.1

3-3全廠功率負(fù)荷：

取全場的同時(shí)系數(shù)為：KEp=0.95,KEq=O.97,

則全場負(fù)荷為：

P(30)=0.95X1022.75=971.61kw

Q(30)=0.97X886.1=859.52kvar

S(30);J971.612+859.52人2=1297.23kv.A

I(30)=1297.23kv.A/(V3XO.38kv)=1970.94A

此時(shí)功率因數(shù)為：P(33)/S(30)=971.61kw/1297.23kv.A=0.75

3-4年耗電量的估算

年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式盤算得到:

W〃a=aP3°Ta

年有功電能消耗量:

年無功電能耗電量:

結(jié)合本廠的情況，年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)圖為4800h,多數(shù)車間為兩班制，取年

平均有功負(fù)荷系數(shù)。=0.6,年平均無功負(fù)荷系數(shù)夕=0.65。由此可得本廠:

年有功耗電量：Wpa="6。'=0.6*971.61KW*48C0h=2798.2kkw.h

Wqa

年無功耗電量：-阻4=o.65*859.52KW*4800h=2681.7kkw.h

3-5負(fù)荷中心估算

變電所的位置和形式選擇：變電所的位置應(yīng)盡量靠近工場的負(fù)荷中心.

廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來確定。在工場平面圖的下邊和左側(cè)，任作一

直角坐標(biāo)的X軸和Y軸，然后測出各車間（修建）和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，

例如匕（x”y）、「2區(qū),%）、巳&3,丫3）等，勺、乙、分別代表廠房1、2、

3...10號的功率，工場的負(fù)荷中心假設(shè)在P（x,歹），其中

P=<+乙+勺—+%=EE。因此模仿《力學(xué)》中盤算中心的力矩方程，可得負(fù)荷

中心的坐標(biāo)：

々玉+巴看+勺七+…匕小二仁巧）

A-----------------------------—_----

士十心十乙十…公1

=」必+88+優(yōu)為+…%必?=

-"+,?/一?

按比例K在工場平面圖中測出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置表3.1所示。

以電源縱向電源干線為Y軸，橫向電源干線為X軸，測出具體坐標(biāo)。

表3.1各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置

宿

坐標(biāo)12345678910

舍

軸

區(qū)

X(cm)1.11.21.53.13.23.33.47.57.69.90.5

Y(cm)2.03.34.72.73.24.04.82.73.24.75.0

X=[(l.1*21)+(1.2*135.5)+(1.5*70)+(3.1*66)+(3.2*95)+(3.3*117.5)+(3.4*1

06)+(7.5*87.5)+(7.6*42)+(9.9*82.25)+(0.5*200)]/1022.75=3.36cm

Y=([(2.0*21)+(3.3*135.5)+(4.7*70)+(2.7*66)+(3.2*95)+(4.0*117.5)+(4.8*

106)+(2.7*87.5)+(3.2*42)+(4.7*82.25)+(5.0*200)]/1022.75=3.95cm

由盤算結(jié)果可知，x=3.36,y=3.95,工場的負(fù)荷中心在6號廠房的東北面。

考慮的方便進(jìn)出線及周圍情況情況，決定在6號廠房的東北側(cè)緊靠廠房修建工場

變電所。結(jié)合本廠的實(shí)際情況，這里變電所接納單獨(dú)設(shè)立方法。

四、主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇

4-1主變壓器臺數(shù)的選擇

由于該廠的負(fù)荷中鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負(fù)荷，對電源的供

電可靠性要求較高，宜接納兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器產(chǎn)生妨礙后查驗(yàn)時(shí)，

另一臺變壓器能對二、三級負(fù)荷繼承供電，故選兩臺變壓器。

4-2主變壓器容量的選擇

裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個條

件：

(1)任一臺單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST=(0.6-0.7)*S30

(2)任一臺單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST2S30(I+II),即滿足全部二、三級負(fù)荷需

求。

代入數(shù)據(jù)可得：ST=(0.6-0.7)*1297.23=(778.33—908.06)KV*A

同時(shí)又考慮到未來的幾年的生長，所以取ST=1000KV*Ao

第二個變壓器容量盤算：

ST(2)二S(鑄造車間)+S(電鍍車間)+S(鍋爐房)

=196.9KW+7.5KW+146.7KW+7.5KW+123.1KW+2.25KW

=483.95KV.A

可取變壓器容量500KV.A。

4?3、主變壓器類型的選擇

考慮到寧靜和可靠性的問題，確定變壓器為SC9系列箱型干式變壓器。型號和主

要技能要求指標(biāo)如下表所示：

變壓器型號

額定額定電壓聯(lián)結(jié)損耗空載短路

容量

KV組型/KV電流阻抗

/KV*A

號To%Uk%

高低空負(fù)

壓壓載載

SC9-1000/10100010.50.4Dynll1.407.510.86

SC-500/1050010.50.4Dynll0.94.51.04

五、高、低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線選擇

為了包管供電的寧靜、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，選擇導(dǎo)線和電纜時(shí)應(yīng)滿足下列條

件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機(jī)器強(qiáng)度。

憑據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)

熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)器強(qiáng)度。對付低壓照明線路,

因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件和

機(jī)器強(qiáng)度。

5-1導(dǎo)線截面選擇原則

導(dǎo)線電纜截面的選擇要求必須滿足寧靜、可靠和經(jīng)濟(jì)的條件，其選擇原則為:

1.發(fā)熱條件滿足短路穩(wěn)定度的條件排擠線路因其散熱性較好，可不作穩(wěn)

定性校驗(yàn)，絕緣導(dǎo)線和電纜應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)，母線也要校驗(yàn)其熱穩(wěn)定。

2.電壓損耗按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和截面在導(dǎo)線和電纜（包羅母線）

通過正常最大負(fù)荷電流（即盤算電流）時(shí)，線路上產(chǎn)生的電壓損失不應(yīng)凌駕正常

運(yùn)行時(shí)允許的電壓損失。

3.經(jīng)濟(jì)電流密度按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面經(jīng)濟(jì)電流密度是指

使線路的年運(yùn)行用度支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導(dǎo)線和電纜截面稱

為經(jīng)濟(jì)截面。

4.機(jī)器強(qiáng)度按機(jī)器強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面這是對排擠線路而言的。要

求所選的截面不小于其最小允許截面。對電纜不必校驗(yàn)其機(jī)器強(qiáng)度。

憑據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)

熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)器強(qiáng)度。對付低壓照明線路,

因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件和

機(jī)器強(qiáng)度。

5-2高壓線路導(dǎo)線的選擇

母線都用支柱絕緣子牢固在開關(guān)柜上，有矩形母線和管型母線，母線的質(zhì)料

有銅、鋁。目前變電所的母線除大電流接納銅母線以外，一般盡量接納鋁母線。

變電所高壓開關(guān)柜上的高壓母線，通常選用硬鋁矩形母線（LMY）。

年平均負(fù)荷、傳輸容量較大時(shí)，母線截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。

1）選擇經(jīng)濟(jì)截面

對付鋁母線，按年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4800小時(shí)，憑據(jù)工場供電課本（第

4版，劉介才著）180頁表5-3導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)密度得,‘二1.15。

/,0=-T=^-=1297.23kLA/（V3X10kv）=74.9A

力=區(qū)=74.9/1.15=65.1M2

Jec

選擇尺度截面為160的單排矩形鋁母線寬*厚二40X4,即L.MY-（40X4）o

2）校驗(yàn)發(fā)熱條件

Smin=I4ijTc=3.07X1000X^O-55/87=124〃"〃2<160"〃/

3）校驗(yàn)機(jī)器強(qiáng)度

設(shè)10KV母線水平平放，檔距為1.2m,檔數(shù)大于2,相鄰相間距離為200mm

導(dǎo)體截面系數(shù)

W=b2h/6=(0.05)2X0.005/6=2.1X10V

(3)27

F=1.73(ish)(l/a)xIO-

=1.73x(3.07X10")2x(1.2/0.2)xw7

=9.78N

M=F1/1O=9.78x1.2/10=1.2N?m

oc=M/W=1.2/(2.1X10Y)=0.57MPa

oal=70MPa>0.57MPa

5-3低壓線路導(dǎo)線的選擇

相母線：低壓側(cè)母線仍按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇硬鋁矩形母線，

盤算電流小二鼠/可、=1970.9A

A.e="=1970.9/1.15=1713.9〃加

Jee

選擇時(shí)，應(yīng)選比兒.偏小的截面，因?yàn)殡娔軗p泯火和年運(yùn)行費(fèi)在電流較大時(shí)

變革較小，考慮負(fù)荷盤算值偏大，以及其變革紀(jì)律，理論盤算的電能損耗亦將稍

大于實(shí)際值，截面選擇比盤算稍小，節(jié)省初投資和有色金屬消耗量。所以選尺度

截面為2000mw2的單排矩形鋁母線寬*厚=200*10。

中性母線：一般三相四線制線路中的中性線截面應(yīng)不小于相線截面的一半，

即4>0.5%,=1000〃?〃/,所以選擇單排矩形鋁母線寬*厚:100*10。

5-4低壓出線導(dǎo)線選擇

戶外排擠線380V電壓品級一般接納絕緣導(dǎo)線，絕緣導(dǎo)線的線芯質(zhì)料有鋁心

和銅心兩種。絕緣導(dǎo)線外皮的絕緣質(zhì)料有塑料絕緣和橡膠絕緣。塑料絕緣的絕緣

性能良好，代價(jià)低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設(shè)可取代橡膠絕緣線。橡膠絕

緣線現(xiàn)已不使用，塑料絕緣線不宜在戶外使用，以免高溫時(shí)軟化，低溫時(shí)變硬變

脆。因低壓出線為戶外排擠線，所以我們選擇常用的BLX型橡皮絕緣導(dǎo)線。

由于車間的用電設(shè)備均為低壓用電，其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件：

1）相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，I/N%；

2）中性線（N線）截面選擇，這里接納的為一般三相四線，滿足420.54；

3）掩護(hù)線（PE線）的截面選擇

2

一、4>35mm時(shí)，APE>0.5；

2

二、<16mm時(shí)，APE>

222

三、16mm<A^<35mm時(shí)，APE>16mm

4）掩護(hù)中性線（PEN）的選擇，?。∟線）與（PE）的最大截面。

對每個車間分別選擇變電所低壓出線。其中動力負(fù)荷導(dǎo)線按允許載流量選

擇，尺度載流量為導(dǎo)線在情況溫度為25。。時(shí)的載流量卻,實(shí)際載流量是廠區(qū)實(shí)

際情況溫度下的載流量乙。滿足乙=俘白、&二熙|x&二0.845加。

丫%-。0V60-25

憑據(jù)發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，接納BLX-500型鋁芯橡皮導(dǎo)線明敷?？梢杂萌龡l導(dǎo)線作

為相線，再選中性線（N線）和掩護(hù)線（PE線）。所選線路的導(dǎo)線型號規(guī)格：

BLX-500-（3x相線截面+1x/V線截面+PE截面）

表BLX-500型導(dǎo)線截面/〃?〃/

廠房編廠房名稱/A相線/〃加PE線/〃?〃/N線/〃加

號

1鑄造車間312.51509570

2鍛壓車間238.5955050

3金工車間241.9955050

4東西車間274.21207070

5電鍍車間330.51509595

6熱處置懲219.3703535

罰車

7裝配車間138.9352525

8機(jī)修車間98.2251616

9鍋爐房128.9352525

10堆棧38.0644

11生活486.2240120120

另外，送至各車間的照明線路其均小于13.7A,因此接納：芯線截面為2.5〃?〃/。

六、改進(jìn)功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)

由系統(tǒng)負(fù)荷盤算所得數(shù)據(jù)可以得知該廠的功率因數(shù)低于國度尺度值，所以要

進(jìn)行功率賠償。

方案一：高壓會合賠償

該賠償只能賠償總降樂變電所6'10KV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率

產(chǎn)生的影響，而對無功功忘在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)引起的損耗無法賠償，所以

賠償范疇最小，經(jīng)濟(jì)效果最差。

方案二：低壓會合賠償

該賠償方法賠償范疇介于前兩者之間，比高壓會合賠償要大，并且該賠償方

法能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比力經(jīng)濟(jì),

方案三：個體賠償

該賠償方法范疇最大，效果最大但是投資較大，并且如果被賠償?shù)脑O(shè)備停止

運(yùn)行的話，電容器組也被切除，電容的利用率就很低。同時(shí)存在小容量容器的單

元代價(jià)、電容器已收到機(jī)器振動及其他情況條件的影響等缺點(diǎn)。所以這種賠償方

法適用于恒久穩(wěn)定運(yùn)行，無功功率需要較大或距離電源較遠(yuǎn)且未便實(shí)現(xiàn)其他賠償

裝置的場所。

無功賠償裝置的選擇：

無功賠償裝置主要有二利h

①并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無功賠償裝置。用它進(jìn)夕亍的賠償稱為并聯(lián)電容賠

償。

②同步調(diào)相機(jī)。

3靜止無功賠償器。后兩者屬于動態(tài)的無功賠償裝置

木題中直接接納并聯(lián)電容器的要領(lǐng)提高功率因數(shù)。

為使高壓側(cè)的功率因數(shù)2().90,則低壓側(cè)賠償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90,?。?/p>

cos”=0.95o要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.75提高到0.95,則低壓側(cè)需裝設(shè)的

并聯(lián)電容器容量為：

Qc=971.61x(tanarccos0.75-tanarccos0.95)Zrvar=537.3(Kvar

?。篞(、=540%var則賠償后變電所低壓側(cè)的視在盤算負(fù)荷為：

S川⑵二/971.6F+(859.52-540)2=1022.80〃?A

血匕山、云,，1022.80〃4

盤算電流/小⑺=1=------------=1553.98/

百x0.38小

變壓器的功率損耗為：

\PTX0.0155^=0.015x1022.80吠A=\5.34物

△QTY0.06S；?(2)=0.06x1022.80AP-A=61.37A:var

變電所高壓側(cè)的盤算負(fù)荷為：&⑴=971.61〃％+15.34%少=986.954%

0；0(1)=(859.52一540)%var+61.37攵var=380.89攵var

5"=,9X6.952+38。.8923PA=1057.90AV-A/川⑴J邛W'=^

⑴n⑴V3xlOZrK6108

賠償后的功率因數(shù)為：cos。'=加色竺=0.93滿足(不低于0.90)的要求

1057.90

故選取的電容的容量537.30Kvar

型號BWF10.5T00-1(容量為lOOKvar)并聯(lián)6個即可滿足。

七、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)

7-1變配電所主結(jié)線的選擇原則

(1)當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不消斷路器，以節(jié)省投資。

(2)當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)接納斷路器分段的單母線接

線。

（3）當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時(shí)，宜接納線路變壓器

組結(jié)線。

（4）為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所，應(yīng)接納

變壓器分列運(yùn)行。

（5）接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)斷絕開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與

電壓互感器適用一組斷絕開關(guān)。

（6）6?10KV牢固式配電裝置的出線側(cè)，在排擠線路或有反饋可能的電纜出線

回路中，應(yīng)裝設(shè)線路斷絕開關(guān)。

（7）接納6?10KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)牢固式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)斷絕

開關(guān)。

（8）由地域電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)用度的專用電壓、電

流互感器（一般都安裝計(jì)量柜）。

（9）變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜接納低壓斷路器或斷絕開關(guān)。當(dāng)有繼電

掩護(hù)或自動切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)接納低壓斷路

器。

（10）當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)接納低壓斷路

器時(shí)，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或斷絕觸頭。

7-2主結(jié)線方案選擇及比力

憑據(jù)工場情況，該工場四周有一條10KV的公用電源干線。電壓降落應(yīng)不大，電

能損失少。由于該工場中有二級負(fù)荷，可接納高壓聯(lián)絡(luò)線由四周的單元取得備用

電源。工場總配電有多種方案，現(xiàn)對其中兩種方案作技能及經(jīng)濟(jì)闡發(fā)，以確定最

優(yōu)的結(jié)線方案。

憑據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則和要求有兩種方案可進(jìn)行選擇比力，其設(shè)計(jì)比力如下：

方案一；高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線方法。

圖2高壓側(cè)無母線、低E側(cè)單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線圖

優(yōu)點(diǎn)：

供電可靠性高，當(dāng)任意一臺變壓器或任一電源進(jìn)線停電查驗(yàn)或產(chǎn)生妨礙時(shí)，

該變壓器通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速規(guī)復(fù)對整個變電所的供電，如果

兩臺主變壓器低壓側(cè)主開關(guān)（接納電磁或電動機(jī)合閘操縱的力能式低壓斷路器）

都裝設(shè)互為備用電源自動投入裝置（APD）,則任一主變壓器低壓主開關(guān)因電源

斷電（失壓）而跳閘時(shí)，另一主變壓器低壓側(cè)的主開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)將在

APD作用下自動合閘，規(guī)復(fù)整個變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級負(fù)

荷。

方案二：高壓接納無母線、低壓雙母線的主接線，其接線圖如圖3所示。

圖3高壓側(cè)無母線，低壓雙母線接線圖

優(yōu)點(diǎn)：

這種方案可靠性好、運(yùn)行靈活，通過兩組母線斷絕開關(guān)的倒換操縱可輪流查

驗(yàn)一組母線不致使供電中斷，一組母線查驗(yàn)時(shí)所有回路均不中斷供電，查驗(yàn)任

一回路的母線側(cè)斷絕開關(guān)時(shí)，只中斷該回路的供電。查驗(yàn)任一回路斷路器時(shí)，可

用母聯(lián)斷路器取代事情；擴(kuò)建方便，這種方案遍及用于進(jìn)出線回路較多，容量大

的場所。

缺點(diǎn)：

(1)運(yùn)行方法改變時(shí)，需要用母線斷絕開關(guān)進(jìn)行倒閘操縱,操縱步調(diào)較為龐大，容

易出現(xiàn)誤操縱,導(dǎo)致人身或設(shè)備事故。

(2)任一回路斷路器查驗(yàn)時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。

(3)增加了大量的母線側(cè)斷絕開關(guān)及母線的長度，配電裝置結(jié)構(gòu)較為龐大，占地

面積與投資都有所增加。

兩種方案的比力

從寧靜性看這兩種主接線方法都滿足國度的尺度的技能范例的要求，能充實(shí)

包管人身和設(shè)備的寧靜，滿足供電要求。

從可靠性來看，方案一的可靠性比方案二的差一些。但方案二任一回路斷路

器查驗(yàn)時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。

從靈活性看，方案一操縱比方案二更簡樸，方案二雙母線機(jī)構(gòu)龐大維修和維

護(hù)水平大。

從經(jīng)濟(jì)上看，方案二由于接納大量的斷路器和母線的長度比方案一大幅度增

加，所以初投資本錢高，旦線路維護(hù)事情量大，所以運(yùn)行本錢高，方案一低壓單

母線的主接線方案一次側(cè)的接法同方案二一樣。但是低壓雙母線的接法使低壓斷

路器的個數(shù)明顯多于低壓單.母線，使得投資增大。

憑據(jù)該工場事情情況和條件，木廠屬二級負(fù)荷。因此主接線方案選擇方案一,

工場乍間變電所及低壓配電系統(tǒng)主接線如附錄一所示c

八、短路電流的盤算

8-1短路電流盤算的目的及要領(lǐng):

本廠的供電系統(tǒng)簡圖如下圖所示。接納兩路電源供線，一路為距本廠6km

的饋電變電站經(jīng)LGJ-185排擠線（系統(tǒng)按8電源計(jì)），咳干線首段所裝高壓斷路

器的斷流容量為500MV.A；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面盤算本廠變電所高壓

10kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容

量。

SC9-1000/10

K-lK-2

ZDynll/

8系統(tǒng)

QF架空線

L=6KM

鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線—Q；F）—

10KV380V

SC9-/10

8-2本設(shè)計(jì)接納標(biāo)幺制法進(jìn)行短路盤算

（1）確定基準(zhǔn)值

?。篠d=10.5AT,UJ=0.4K1/

SC9-500/10

所以：小聲=粵"=5.5。?！?

V34IA/3xlO.5kr

Q==144.000M

同673x0.4kK

（2）盤算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值：（忽略排擠線至變電所的電纜

電抗）

X*=也絲W0.286

1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值350Mp-A

2)排擠線路(X0=0.32Q/km)%；=0.32(Q/km)x6kmx10QA/K

=1.741

~(10.5kr)"

(查表12-2《供配電技能P378》)

6xl00WJ

3)電力變壓器(UK%=6)y；=%；==6.ooo

lOOxlOOOkT-J

可繪得等效電路如圖如下圖所示：

36

1/0.2862/1.741

rwv-\■ZWYX

3/6

rvwx

（3）求kT點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

1）總電抗標(biāo)幺值：=X；+X；=0.286+1.741=2.027

2）三相短路電流周期分量有效值：

/_5.50M

dl2.7IkA

￥嬴:2.027

3）其他三相短路電流:

/”⑶=/2>=/：：：=2.711

=2.55x2.71M=6.9105M

=1.51x2.7IM=4.092IM

4）三相短路容量：Si：=—^―=10°A"'.'=49.334A/P.4

2.027

（4）求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

1）總電抗標(biāo)幺值：

y*（k_2）=X；+X；+（Y；〃X：）=0.286+1.741+6/2=5.027

2）三相短路電流周期分量有效值:

七=―^—=也衛(wèi)=28.645M

X嬴⑵5.027

3）其他三相短路電流:

“⑶=/J=/：：;=28.645。

i『二1.84x28.645M=52.7068。

/『=1.51x28.645M=43.25。

匚二幽空89262力

4）三相短路容量：S：；

程皿,5.027

九、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

9-1變電所高壓一次設(shè)備的選擇

由上面盤算出高壓側(cè)短路電流數(shù)據(jù)分別為

三相短路電流周期分量有效值：

_5.50k4

=2.71kA