10KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

- 1 - 10電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。除某些特殊的大型工業(yè)企業(yè)帶有自備發(fā)電站以外，工廠都是由電力系統(tǒng)的終端降壓變配電所，即總降（配）變電所提供電能?？偨担ㄅ洌┳冸娝⒐╇娋€路和用電設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)完整的工廠供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)一旦確定，就決定了用戶內(nèi)部用電負(fù)荷的供電可靠性和供電質(zhì)量。電能易于轉(zhuǎn)換，易于傳輸，分配簡單經(jīng)濟(jì)，便于調(diào)節(jié)、控制和測量等特點(diǎn)，使得電能成為了工業(yè)生產(chǎn)的主要能源。能否保證供電的可靠性和電能質(zhì)量直接影響到工業(yè)生產(chǎn)能否正常進(jìn)行，能否做到合理用電 、節(jié)約用電、高質(zhì)量用電成為決定工廠生產(chǎn)力和企業(yè)效益的重要因素。因此，設(shè)計(jì)符合工廠具體負(fù)荷情況的供電系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)的必備條件。 做好工廠供電工作對發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，完善工廠供電系統(tǒng)的配置對節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)也有很大的促進(jìn)作用。為了使工廠供電工作能夠切實(shí)為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，要求做到以下幾點(diǎn)： 1) 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用過程中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 2) 可靠 不同級別的負(fù)荷對供電可靠性的要求不同，工廠供電系統(tǒng)必須滿足相應(yīng)負(fù)荷的要求。 3) 優(yōu)質(zhì) 供電系統(tǒng)提供的電能應(yīng)該滿足電力用戶對電壓、頻率等電能質(zhì)量的要求。 4) 經(jīng)濟(jì) 在保證供電可靠性的情況下，供電系統(tǒng)的投資要盡量少，運(yùn)行費(fèi)用要盡量低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 工廠供電設(shè)計(jì)必須以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程的實(shí)際情況進(jìn)行。按照國家標(biāo)準(zhǔn) 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、 10以下設(shè)計(jì)規(guī)范、 壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范、全國通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 的規(guī) - 2 - 定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則： 1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家有關(guān)方針和政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 2） 安全可靠、先進(jìn)合理； 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理， 采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 3） 近期為主、考慮發(fā)展 應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到 遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧 按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，綜合考慮，確定合理的設(shè)計(jì)方案。 工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)電力用戶所處地理環(huán)境、生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求、各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)、負(fù)荷布局以及地區(qū)供電條件進(jìn)行的。要求設(shè)計(jì)成果能應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，能夠讓該供電系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的分配電能，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。設(shè)計(jì)的具體步驟如下： 1） 計(jì)算負(fù)荷。 2） 定供電電源、電壓等級和供電方式。 3） 擇變電所的位置、變壓器數(shù)量和容量。 4） 靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的主 接線，選擇合理的戶外高壓配電方案。 5） 6） 照正常工作條件、短路時(shí)的工作條件、電氣設(shè)備自身特點(diǎn)進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)，用主接線圖表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 7). 主變壓器和饋線電路保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)及整定，包括保護(hù)方式的確認(rèn)、保護(hù)值的整定、保護(hù)裝置的選擇以及靈敏度校驗(yàn)。 - 3 - 8). 變電所的防雷和接地設(shè)計(jì)，總降的電照設(shè)計(jì)。 9) 1 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償 荷計(jì)算 荷計(jì)算的意義和目的 計(jì)算負(fù) 荷是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量。這些設(shè)備品種多，數(shù)量大，工作情況復(fù)雜，因此如何根據(jù)這些資料正確估計(jì)工廠所需的電力和電量非常重要。估計(jì)的準(zhǔn)確程度，直接影響到工程的質(zhì)量。如果估算過高，會(huì)增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量，浪費(fèi)大量的人力財(cái)力；相反，如果估算過低，工廠投產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流而過熱，加速其老化絕緣速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常可靠運(yùn)行。由此可見，進(jìn) 行負(fù)荷計(jì)算是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，能否準(zhǔn)確的估算計(jì)算負(fù)荷決定了設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能否安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的供電。 計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷，負(fù)荷計(jì)算的目的就是求出這個(gè)假想負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇工廠電力系統(tǒng)的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù) 。供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，就是通過負(fù)荷計(jì)算，將復(fù)雜、凌亂的負(fù)荷數(shù)據(jù)整理成設(shè)計(jì)所需要的資料。 荷計(jì)算的常用方法 負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、形狀系數(shù)法、附加系數(shù)法等幾種。鑒于本廠的負(fù)荷特點(diǎn)以及任務(wù)書 所提供的條件，本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷。用需要系數(shù)法求計(jì)算負(fù)荷的具體步驟如下： 1） 出各組用電設(shè)備的總額定容量。 2） 3） c, 4） 從負(fù)荷端逐級算向電源端，而且需要在各級配電點(diǎn)乘以同期系數(shù) K 。在逐級計(jì)算時(shí)，應(yīng)記及變壓器上的電能損耗，由于廠區(qū)高壓配電網(wǎng)的距離較短，在負(fù)荷計(jì)算時(shí)可忽略配電網(wǎng)的電能損耗。 - 4 - 間變電所負(fù)荷計(jì)算 各車間用電負(fù)荷計(jì)算如下： 1#變電所負(fù)荷： 主要計(jì)算公式為： i)= i)= i) i) i)。 (2) 3 其中 功、有功、視在功率的單位分別為 算電流 。計(jì)算如下： 制條車間： 50 73 273 紗車間： 60 水站： 0 4 54 工車間： 0 4 14 修車間： 00 05 105 兒園： 0 庫： 0 2 12 小計(jì)： i) K =（ 273+4+14+105+2） i) K =（ ） 30= (2)= 3 1380 變電所 用電單位 設(shè)備容量 要系數(shù) 30 30 1#變電所 制條車間 350 73 紡紗車間 360 軟水站 90 4 鍛工車間 40 4 機(jī)修車間 300 05 幼 兒園 20 倉庫 40 2 9 小計(jì) 1200 1380 - 5 - 由于無功和有功的 K 值均為 在小計(jì)時(shí) 應(yīng)的 果表達(dá)如上表。 2和 3變電所計(jì)算方法與此相同。 2#變電所負(fù)荷： 變電所 用電單位 設(shè)備容量 要系數(shù) 30 30 2#變電所 織造車間 600 10 408 染整車間 500 00 312 綜合樓 40 0 32 0 餐廳 30 宿舍 20 0 16 0 小計(jì) 1190 #變電所負(fù)荷： 變電所 用電單位 設(shè)備容量 要系數(shù) 30 30 3#變電所 鍋爐房 200 50 120 水泵房 120 0 化驗(yàn)室 50 0 卸油泵房 30 8 小計(jì) 400 所用變負(fù)荷計(jì)算 0 4 64 8 (2)=80 廠負(fù)荷計(jì)算 上面三個(gè)表格表達(dá)了車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷，其計(jì)算結(jié)果可用來選擇車間變電所變壓器的容量，然后選擇車間變壓器，查表算出變壓器上的功率損耗。為了簡化計(jì)算，可以采用公式 ( (算。當(dāng)采用低損耗變壓器時(shí)，也可以用公式 算出車間變壓器上的功率損耗。 1變電所： - 6 - 2變電所 : 變電所 : 所用變壓器： 80= 80=于廠區(qū)高壓配電網(wǎng)距離較短，故在確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，廠區(qū)高壓輸電線路上的功率損耗可以忽略不計(jì)，因此高壓配電所引出 線上的計(jì)算負(fù)荷可以認(rèn)為是變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷加上變壓器的功率損耗。 高壓引出線上的計(jì)算負(fù)荷分別為： + + + + + + 0=P+ + 根據(jù)計(jì)算負(fù)荷的等級查表可知高壓配電母線的同期系數(shù)為 K 本廠沒有高壓用電負(fù)荷，故配 電所進(jìn)線上的的計(jì)算負(fù)荷為： P= ( Q=( 率因數(shù)和無功補(bǔ)償 S= (2)= 功率因數(shù)為 計(jì)要求達(dá)到的功率因數(shù)為 上，顯然不符合要求，需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。工廠企業(yè)廣泛采用的補(bǔ)償裝置是靜電電容器，其補(bǔ)償方式有個(gè)別補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和集中補(bǔ)償。由于集中補(bǔ)償具有電容器利用率高，易于管理的特點(diǎn)，故采用集中補(bǔ)償方式 。高壓補(bǔ)償?shù)碾娙萜鞅容^便宜，電容器利用率高，但是投切電容器的開關(guān)設(shè)備及保護(hù)裝置價(jià)格都比較高；低壓補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償效果好，開關(guān)及保護(hù)設(shè)備價(jià)格低且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切，但是電容器利用不充分?？紤]到低壓靜電電容器與高壓靜電電容器價(jià)格差別不大，而高壓斷路器等開關(guān)設(shè)備價(jià)格高昂、維護(hù)費(fèi)用高，從節(jié)約建設(shè)和運(yùn)行成本的角度考慮，在設(shè)計(jì)中采用低壓補(bǔ)償?shù)姆绞?。為了提高車間變 - 7 - 電所變壓器的負(fù)荷能力，在車間變電所的低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償。 補(bǔ)償容量計(jì)算： 1變電所： 變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷： 壓側(cè)功率因數(shù)： 在低壓側(cè)裝設(shè)補(bǔ)償電容器，考慮到變壓器的無功損耗，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)稍高于 妨取 低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量： (擇低壓單相并聯(lián)電容器 個(gè)容量為 14選 24 個(gè)，由于所選電容器是單相的，所以個(gè)數(shù)應(yīng)為 3 的倍數(shù)，符合條件。則補(bǔ)償容量整合為 2414=336 補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)： 變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷： *（ =壓器的功率損耗： 電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷： P=(= (2)=電所 高壓側(cè)的功率因數(shù)： 理， 2變電所選擇 21個(gè) 則： 變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)： P= Q= S= (2)= 電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)： P= Q= S= (2)= 變電所選擇 6個(gè) 則： 變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù) ： P= Q= S= (2)= 電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)： P= Q= S= (2)= 用變壓器選擇 3個(gè) 則： - 8 - 變壓器低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)： P=64 Q=24 S= (2)= 壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)： P= Q= S= (2)= 廠的功率因數(shù)計(jì)算： P= Q= S= P=K * P= Q=K * Q= (2)= P/ S=過無功補(bǔ)償以后，全廠功率因數(shù)為 足設(shè)計(jì)要求。在裝設(shè)無 功補(bǔ)償裝置以后，減少了無功損耗，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷也隨之減小，有可能使進(jìn)線選用更細(xì)的導(dǎo)線，車間變壓器容量可能選小 1級，節(jié)約了有色金屬和變電投資。這不僅可以降低初投資，而且可以減少企業(yè)的電費(fèi)支出，對提高電能質(zhì)量和系統(tǒng)調(diào)壓能力也有好處。計(jì)算負(fù)荷以補(bǔ)償后的為準(zhǔn)。 2 供電方案和廠區(qū)配電電壓選擇 任務(wù)書的分析 本工廠供電系統(tǒng)的電源是從電業(yè)部門某 35/10電所用 10回架空線引入廠變的，架空線的長度為 線電壓等級為 10于一般車間變壓器的進(jìn)線電壓等級。具體的供電電壓選擇要看負(fù) 荷情況而定。一般工廠供電系統(tǒng)有兩種供電方案，即一次降壓供電和二次降壓供電。 電方案論證 電源使用方案： 從可靠性上來看，如果電源的投切速度夠快的話，雙回線路同時(shí)工作和一回工作一回備用的方式的可靠性都比較高，兩者區(qū)別不大；從經(jīng)濟(jì)性上來看，雙回線路供電時(shí)系統(tǒng)能耗較少，因此本設(shè)計(jì)中的兩路架空線都當(dāng)作工作電源。 系統(tǒng)供配電方案： 由于電源進(jìn)線為 10果采用二次降壓供電的話，應(yīng)該將電壓降至 6者3后再降至 0.4 行供電。由于本工廠沒有高壓電動(dòng)機(jī)等高壓用電負(fù)荷（沒有 6（ 3） 用電設(shè)備 ），二次降壓沒有實(shí)際性的作用，相反還增加了變電設(shè)備的 - 9 - 投資，加大了維護(hù)的工作量和難度，增加了電能損耗和有色金屬消耗，從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的角度都不應(yīng)該采用二次降壓供電。一次降壓供電又有兩種可能：一是不設(shè)置總降壓變電所而僅設(shè)一個(gè)總配電所，以 10壓輸送電能到車間，在經(jīng)車間變壓器將電壓降至 低壓負(fù)荷供電；二是將整個(gè)工廠變電所當(dāng)成一個(gè)車間變電所，在工廠變電所裝設(shè) 10/壓器，通過低壓配電系統(tǒng)將電能分配到各個(gè)車間，再通過車間低壓配電母線送往各用電設(shè)備。從技術(shù)性角度來看，如果先降壓再配電的話，由于全 廠計(jì)算負(fù)荷 S=假設(shè)工廠變電所采用 2臺(tái)主變（變電所一般只有 1 2臺(tái)變壓器）， 2臺(tái)主變按照暗備用方式運(yùn)行（可減小單臺(tái)變壓器的容量），每臺(tái)主變的容量為 70%=1368.4 按照相關(guān)規(guī)定，由于低壓開關(guān)的斷流能力有限，車間變電所單臺(tái)變壓器的容量不宜大于 1250 以選擇先降壓再配電的方式會(huì)造成一些安全隱患。如果采取先配電再降壓的方式，由于負(fù)荷被分到了 3個(gè)車間中，單臺(tái)變壓器承受的負(fù)荷減小，便不存在這個(gè)問題；從經(jīng)濟(jì)性來考慮，先配電再降壓的方式采用的是高壓配電線路，和先降壓 再配電的方式相比，可以減小電能損耗，選取供電導(dǎo)線時(shí)也可以選擇較細(xì)的導(dǎo)線，節(jié)約了有色金屬。從企業(yè)的長期發(fā)展考慮，先配電再降壓的供電方式從經(jīng)濟(jì)性和可靠性上來看都是較優(yōu)的方案，故在設(shè)計(jì)中采用電源 總配電所 車間變電所 用電負(fù)荷的供電方式。 電線路 查表可知， 10空線輸送 3000功率時(shí)可以輸送 5 15廠的負(fù)荷小于 3000可輸送更遠(yuǎn)距離，因此選擇 10 區(qū)配電電壓選擇 電源進(jìn)線為 10沒有高壓用電設(shè)備，加之 10術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，高 壓配電顯然選擇 10配電電壓較合理。低壓配電采用較常見的 380/220V。 廠供電系統(tǒng)概況 高壓配電所以兩回 105/10出線接至工廠車間變電所。車間變電所高壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地。 3 總配電所電氣主接線及廠區(qū)高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 10 - 電所電氣主接線 接線的基本要求 主接線的選擇，要達(dá)到安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的要求。要在滿足供電可靠性的情況下，盡量節(jié)省投資。 安全：要求選擇合適的電氣設(shè)備，具有良好的監(jiān)視和保護(hù)系統(tǒng) ，以保證人身和設(shè)備安全。 可靠：滿足各級負(fù)荷的不中斷供電要求。 靈活：利用較少的切換來適應(yīng)不同的運(yùn)行方式，檢修方便，電源和負(fù)荷投切方便。 經(jīng)濟(jì)：保證供電可靠性的情況下，盡量節(jié)省初投資和年運(yùn)行費(fèi)用。 此外，變電所擴(kuò)建的可能性較大，其主接線應(yīng)該方便改造和擴(kuò)建。 接線的選擇 主接線對變電所設(shè)備的選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。在工廠供電系統(tǒng)中，最主要的部分就是總降壓變（配）電所?？偨祲鹤冸娝校邏簜?cè)（電源側(cè)）的主接線概括為兩類：線路 路變壓器組方式即“一進(jìn)線一主變”方式，用于二、三級負(fù)荷的供電，也可擴(kuò)展成為雙回線路 于一、二級負(fù)荷供電。橋型方式能實(shí)現(xiàn)線路和變壓器的充分利用，可靠性非常高，但線路復(fù)雜，操作不便，投資較大。主變的低壓側(cè)（配電所的電源進(jìn)線）接到母線上進(jìn)行電能分配。在工廠供電系統(tǒng)中涉及到的母線制較少，常用的母線制有：單母線，單母分段，雙母。 由于沒有總降壓變電所，故電源進(jìn)線直接接到高壓配電母線上。電源進(jìn)線為兩回，負(fù)荷等級為二級，因此單母線方式不能適應(yīng)該供電系統(tǒng)的可靠性要求。 雙母線制盡管可靠性比較高，但是開關(guān)數(shù)目較多，連鎖機(jī)構(gòu)復(fù)雜，切換操作繁瑣，造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)上不合理。采用單母分段方式配電，當(dāng)一回線路故障時(shí)，合上分段開關(guān)可保證對所有重要負(fù)荷的供電；當(dāng)一段母線故障時(shí)，另一段母線上的負(fù)荷不受影響。從電壓等級以及該配電所在電力系統(tǒng)中的位置來看，該工廠的用電負(fù)荷用單母分段方式已經(jīng)可以完全滿足其供電可靠性，和雙母線方式相比它又節(jié)約了安裝維護(hù)費(fèi)用，因此，高壓配電所采用單母分段接線。 - 11 - 單母分段開關(guān)在運(yùn)行時(shí)是合是分，要按照具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較而定。在本設(shè)計(jì)的工廠供電系統(tǒng)中，有雙回路同 時(shí)供電，采取“分”的方式運(yùn)行比較好，分析原因如下： 如果采取“合”的方式，一路電源故障時(shí)，其電源側(cè)開關(guān)跳開，所有負(fù)荷由另一路電源供電；一段母線故障時(shí)，兩個(gè)電源側(cè)斷路器都跳開，整條母線停電，也就是說停電范圍波及到了另外一段正常的母線及其負(fù)荷，而且這時(shí)運(yùn)行人員不好確定是哪段母線故障，出于安全考慮，不可能快速恢復(fù)供電。而采取“分”的方式，一路電源故障時(shí)，入口開關(guān)跳開，合上分段開關(guān)對故障部分的負(fù)荷供電，這中間會(huì)有短時(shí)的停電，這是“分”的不足之處；但采取“分”的方式時(shí)，如果一段母線故障，不會(huì)影響 到另一段母線的正常供電。而且出現(xiàn)故障后，運(yùn)行人員馬上就能發(fā)現(xiàn)哪一段是故障母線，縮小了故障排查范圍，能夠較快地恢復(fù)供電。 采取“分”的方式運(yùn)行時(shí)，如果檢修線路和母線的話，可以采用分段檢修，不會(huì)使全部負(fù)荷中斷；采取“合”的方式的話，如果斷開電源檢修，會(huì)使全部負(fù)荷的供電中斷，顯然不合理，如果也采取分段檢修方式，要求先拉閘，檢修完以后又合閘，加大了工作量，也降低了斷路器的壽命，經(jīng)濟(jì)上不合理。 采用分段運(yùn)行方式，顯然短路電流會(huì)比較小，對限 制短路電流起到很明顯的作用。 綜上所述，該配電所在正常情況下采用分列運(yùn)行方式，單母分段開關(guān)要拉開。 壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 壓配電系統(tǒng)的類型 工廠供電系統(tǒng)常用的典型配電方式有放射式，樹干式和環(huán)式三種。 放射式：放射式的特點(diǎn)是配電母線上每條饋出線僅給車間變壓器、高壓電動(dòng)機(jī)以及高壓配電所的母線等設(shè)備單獨(dú)供電。放射式的優(yōu)點(diǎn)是： 障發(fā)生后影響范圍小。 于整定且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 換操作方便。 - 12 - 其缺點(diǎn)有：一旦線路或開關(guān)設(shè)備發(fā)生故障，由該回路供電 的負(fù)荷將中斷供電且難以恢復(fù)；配電線路和高壓開關(guān)柜數(shù)量多，投資大。根據(jù)不同的供電可靠性要求，可以選擇單回路或者是雙回路放射式配電。（如下圖） 樹干式：樹干式的特點(diǎn)是一條配電線路沿廠區(qū)走線，連接多個(gè)用戶，為檢修方便，線路通常采用架空線，一般用于對三級負(fù)荷供電。樹干式的優(yōu)點(diǎn)是配電所饋出線回路數(shù)少，投資小，結(jié)構(gòu)簡單，其缺點(diǎn)是可靠性差，線路，線路故障范圍大。 環(huán)式：環(huán)形接線供電可靠性較高，運(yùn)行方式靈活，可用于對二、三級負(fù)荷供電。環(huán)式配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置整定和配合都比較復(fù)雜。 壓配電方案的選擇 從 本廠的負(fù)荷分布情況、供電可靠性要求、自動(dòng)化程度要求以及工程投資綜合考慮，認(rèn)為利用放射式供電是較優(yōu)的方案。根據(jù)變壓器個(gè)數(shù)的不同，大致擬定 3種方案： 方案一： 3個(gè)變電所可以全部采用兩臺(tái)變壓器，用雙回路放射式配電。這樣做的好處是供電可靠性高，在變壓器故障時(shí)，另外一臺(tái)變壓器可以承擔(dān)車間的全部負(fù)荷；其缺點(diǎn)是接線復(fù)雜，投資較大。 方案二：全部采用 1 臺(tái)變壓器，用單回路放射式配電。由于變壓器故障率比較低，所以兩臺(tái)及以上變壓器同時(shí)故障的情況我們不考慮。觀察本廠的負(fù)荷情況，雖然是二級負(fù)荷，但是其容量并不大。將 1號車間和 3號車間接至 102 號和所用接至第二分段，可以看到兩段母線上承受的負(fù)荷為 10221024 1 號和 2 號， 1 號和 3 號， 2 號和 3 號車間之間裝設(shè)低壓聯(lián)絡(luò)線，形成環(huán)形的低壓聯(lián)絡(luò)，聯(lián)絡(luò)線在正常運(yùn)行時(shí)處于斷開狀態(tài)。當(dāng) 1 號或者 3 號的變壓器故障時(shí)，由 2 號的聯(lián)絡(luò)線給他們的低壓負(fù)荷供電；當(dāng) 2 號的變壓器故障或者是母線二分段故障時(shí)，由 1號和 3號同時(shí)對 2號車間供電；當(dāng)母線一分段故障時(shí)， 1號和 3 號的變壓器均被切除，這時(shí)由 2 號車間變壓器同時(shí)對 3 個(gè)車間供電。在故 - 13 - 障最嚴(yán)重時(shí)，即母線故障或者 2號車間變故障 時(shí)，單臺(tái)變壓器過負(fù)荷率約為 100%，允許的搶修時(shí)間較短，約為 10分鐘。 方案三： 1號車間和 3號車間變電所均只設(shè)一臺(tái)變壓器。 2號車間裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，分別由兩段母線供電，其低壓側(cè)也采用單母分段制，對重要的用電設(shè)備由兩段母線交叉供電。車間變電所的低壓側(cè)，設(shè)低壓聯(lián)絡(luò)線相互連接，以提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和靈活性。觀察 2號變電所的負(fù)荷特點(diǎn)，調(diào)整兩段母線的負(fù)荷，將染整車間和織造車間分別連在不同的分段上，可以使兩段母線帶的負(fù)荷比較平均。 當(dāng) 1 號車間變壓器故障時(shí)，由 2 號車間變壓器通過聯(lián)絡(luò)線供電，變壓器過負(fù)荷率約為（ 690+450 800 43%，保證了 1 號車間重要負(fù)荷的持續(xù)供電； 2號車間變電所兩臺(tái)變壓器互為備用，可靠性較高； 3號車間變電所通過 2號車間的聯(lián)絡(luò)線也能保證其供電可靠性。本方案可靠性高，允許的搶修時(shí)間長（ 50 分鐘左右），和方案一相比投資較少，缺點(diǎn)是配電方案依然復(fù)雜，不便于維護(hù)。 由于母線的故障率也很低，一般情況下不考慮母線故障的情況。即使母線故障，由于本廠還是存在一些不重要的負(fù)荷。在出現(xiàn)母線故障的時(shí)候，可以切除部分不重要的負(fù)荷，可以將變壓器的過負(fù)荷倍數(shù)控制在 30% 40%左右，同理， 2 號車間變故障的時(shí)候也能 控制過負(fù)荷倍數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)。因此 2 號方案中的變壓器的實(shí)際工作條件并不是那么惡劣。由此可見，采用 2 號方案時(shí)，如果發(fā)生故障，變壓器能夠在過負(fù)荷情況下保證重要負(fù)荷的供電，滿足本廠對供電可靠性的要求。方案 2 采用低壓聯(lián)絡(luò)，和雙回放射有著同樣的可靠性保證，在投資方面卻有了很大的節(jié)省，因此該方案比較合理。 綜合考慮，由于 2 號方案已經(jīng)能夠保證該工廠負(fù)荷的供電可靠性，而該方案和其他方案相比，所選變壓器個(gè)數(shù)最少，高壓開關(guān)設(shè)備最少，具有投資省，接線清晰，便于運(yùn)行檢修的特點(diǎn)，因此選擇 2 號方案。在配電方案確定以后，也可以確定每個(gè)車間 都是選擇 1臺(tái)變壓器。 在所用變采用高壓熔斷器進(jìn)行保護(hù)，以節(jié)省投資；根據(jù)饋出線方案的相關(guān)規(guī)定，負(fù)荷小于 500 饋出線可以用熔斷器保護(hù)，由于 3 號車間的負(fù)荷較小（ ，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，饋線可采用帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)。 1號和 2號車間由于負(fù)荷較大，采用斷路器饋電以保證供電的可靠性。（此圖為草圖，主接線以 - 14 - 手繪圖為準(zhǔn)）。 至 3 號 車 間至 2 號 車 間至 1 號 車 間至所用變至所用變分段開關(guān)10 源進(jìn)線10 源進(jìn)線（供電系統(tǒng)草圖） 壓配電系統(tǒng)的線路 工廠配電系統(tǒng)中，和架空線相比，電纜具有 的優(yōu)點(diǎn)有： 靠，不受外界影響。 用占地，節(jié)約鋼材，木材，水泥。 受路面和地上建筑物的影響，不影響廠區(qū)美化。 易燃易爆等條件特殊的場所。 因此，本設(shè)計(jì)中廠區(qū)采用電纜配電。綜合本廠情況考慮，將電纜敷設(shè)在深約 1m,底部寬約 壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 低壓配電系統(tǒng)，采用樹干式與放射式混合配電。 4 總配電所位置及車間變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇 - 15 - 配電所的位置選擇 總配電所的位置應(yīng)該接近負(fù)荷中心，同時(shí)還要考 慮電源的進(jìn)線方向，以節(jié)省導(dǎo)線的費(fèi)用和減小線路的電能損耗。另外，總配電所的位置還應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)廠房布置、進(jìn)出線路環(huán)境、工廠工藝裝備的布局、防火要求、廠區(qū)運(yùn)輸、安全保衛(wèi)以及其他因素綜合考慮選擇。 間變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇 壓器選擇的原則 變壓器的臺(tái)數(shù)選擇：變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等綜合考慮而定。變電所的變壓器臺(tái)數(shù)一般不超過兩臺(tái)。供電可靠性要求不高時(shí)，可用一臺(tái)變壓器供電；當(dāng)一、二級負(fù)荷較大時(shí)，為滿足供電可靠性，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器供電，在有足夠容量的低壓備用電源時(shí)也可采 用一臺(tái)變壓器。 變壓器的容量選擇： 壓器能夠長期可靠運(yùn)行。對于單臺(tái)變壓器 于兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器 +， +，式中 、 分別為并列運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器的額定容量。 適用工廠發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量還應(yīng)留有一定的裕量。 暗備用方式運(yùn)行時(shí)，變壓器的容量為 70%S 50%S，滿足條件 1、 2；其負(fù)荷率為 50%S/70%S 70%,負(fù)荷率大于 68%，滿足條件 3。暗備用方式投資省，能耗小，故應(yīng)用廣泛。 變壓器調(diào)壓方式選擇：視負(fù)荷大小、可靠性要求、電壓質(zhì)量要求而定，一般車間變電所不使用有載調(diào)壓變壓器。 變壓器相數(shù)選擇：一般選擇三相變壓器。 間變壓器臺(tái)數(shù)選擇 由負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果， 1#車間， 2#車間， 3#車間，所用變低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷分別為： 1#車間： P= Q= S=#車間： P= Q= S=- 16 - 3#車間： P= Q= S=用變： P=64 Q=24 S=于變壓器故障率是比較低的，且各車間計(jì)算負(fù)荷 000照規(guī)定各車間均可只設(shè)一臺(tái)變壓器。考慮到該工廠屬于二級負(fù)荷，對供電可靠性要求較高，為了防止變壓器或者母線故障時(shí)供電中斷，保證負(fù)荷的持續(xù)供電，可以考慮采用低壓聯(lián)絡(luò)線。當(dāng)然，在車間選擇 2 臺(tái)變壓器可以提高供電可靠性，也是合理的方案。經(jīng)過配電方案的比較，決定 選用 1 臺(tái)變壓器，方案比較的內(nèi)容在高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中已完成。 間變壓器容量選擇 1 號變電所選用 1 臺(tái)變壓器，其低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為 壓器選擇時(shí)應(yīng)留有一定裕量，但是也要保證其負(fù)荷率不能過低，這樣會(huì)浪費(fèi)變壓器的容量。綜合考慮后，決定選擇 800 變壓器。 2 號變電所選擇 1 臺(tái) 1000變壓器供電。 3 號變電所選用 1 臺(tái)變壓器，其容量為 315用變壓器選擇 2 臺(tái)，按照暗備用方式，容量應(yīng)為 0%=慮到所用變的重要性，留出一些裕量，選擇其 容量為 80 唐山 地區(qū)年平均氣溫和宜昌接近，約為 18C 。在年平均溫度為 20C時(shí)，變壓器的壽命為正常壽命，因?yàn)閺S區(qū)的氣溫比較接近 20C，為了方便計(jì)算，變壓器的容量可不必校正。 在選出車間變壓器的容量以后，可以由此算出變壓器上的功率損耗。對于 1號車間變電所： 有功損耗 2 = 00） 2 =功損耗 2 =（ 00） *1000+（ 00） *1000*（ 00） 2 = 號車間采用 1 臺(tái)變壓器，容量為 1000功率損耗為： 有功損耗 2 =- 17 - 無功損耗 2 =變壓器容量驗(yàn)算車間變壓器的損耗，和前面的運(yùn)算結(jié)果誤差較小，證明變壓器的選擇符合設(shè)計(jì)的要求。 間變壓器型號選擇 選擇 低損耗變壓器 ， 按照其容量大小，選擇變壓器型號為： 1號車間： 800/10， 800 （ 6； 10） /Y, 1臺(tái) 2 號車間： 1000/10， 1000 （ 6； 10） /Y, 1臺(tái) 3 號車間： 315/10， 315 （ 6； 10） /Y, 4 1臺(tái) 所用變壓器： 80/10， 80 （ 6； 10） /Y, 4 2臺(tái) 所選的 壓范圍是 5%，足以保證電壓質(zhì)量。 5 短路電流計(jì)算 路電流計(jì)算的目的和步驟 短 路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。 當(dāng)電源運(yùn)行狀 態(tài)變化時(shí)，短路電流發(fā)生顯著變化，選擇設(shè)備時(shí)，需要知道通過該設(shè)備最大可能的三相短路電流，因此要按最大運(yùn)行方式計(jì)算短路電流；校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度時(shí)，按最小運(yùn)行方式短路時(shí)的靈敏系數(shù)是否合格，需算出最小運(yùn)行方式下的短路電流。 進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算 - 18 - 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。 本設(shè)計(jì)中，經(jīng)過短路電流的定性比較，選擇 10線和 線作 為短路點(diǎn)。 接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。 國家電網(wǎng)供電的工廠，都按“無限大電源系統(tǒng)”進(jìn)行短路電流計(jì)算，使計(jì)算內(nèi)容簡化。 工廠供電系統(tǒng)的 短路電路比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量 ，短路方式一般選擇按三相短路方式。 短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺 值 法。 高壓系統(tǒng)的短路電流 計(jì)算多用標(biāo)么值法，用此方法可以避免不同電壓等級間復(fù)雜的折算。 標(biāo) 幺值法進(jìn)行短路計(jì)算 大運(yùn)行方式下短路電流計(jì)算 本設(shè)計(jì)中，需要選擇 10 千伏的高壓電氣設(shè)備， 伏的電氣設(shè)備選擇不做要求，只需作一個(gè)保護(hù)值的整定計(jì)算，不必詳細(xì)計(jì)算低壓側(cè)的短路電流。由于 3個(gè)變電所的情況比較相似，選擇負(fù)荷較大的 2號車間的低壓母線計(jì)算短路電流。 選取功率基準(zhǔn)值 00， 對于 K 1 點(diǎn) 短 路 時(shí) ， 取 基 準(zhǔn) 電 壓 則 基 準(zhǔn) 電 流j/( 3100/( 3* 對于 K 2 點(diǎn) 短 路 時(shí) ， 取 基 準(zhǔn) 電 壓 則 基 準(zhǔn) 電 流 3100/( 3* 計(jì)算各元件阻抗的標(biāo)么值 電源電抗標(biāo)么值： X*1M=)=100/187=0千伏單回架空線路電抗標(biāo)么值： X*2=J/00/于是采用最大運(yùn)行方式，則兩回架空線并列運(yùn)行，其等效阻抗為： X*2=- 19 - 高壓母線阻抗較小，其阻抗值可以忽略 。廠區(qū)配電使用電纜，電纜的阻抗較架空線小很多，從廠區(qū)的分布圖可以看出，比例尺為 1： 4000，到 2 號車間變電所的電纜長度大約為 24000=這段電纜的阻抗為： 00/段阻抗完全可以忽略。為了方便計(jì)算， 伏的母線也是不計(jì)阻抗的。 2號車間變壓器電抗標(biāo)么值： X*3 =( 100)*(00)*（ 100/1） =求電源至短路點(diǎn)總阻抗 對 K 1點(diǎn)： X* X*1M + X*2= K 2點(diǎn)： X* X*1M + X*2+ X*3=求短路電流的周期分量、沖擊電流及短路容量 對 K 1：周期分量有效值 I X* 擊短路電流 i I 路電流最大有效值 I 相短路容量 S I *J=1/ X* J=1/00=160 對 K 2：周期分量 I 路沖擊電流 i 路電流最大有效值 I 相短路容量 S 00/ 最大運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算電路圖： - 20 - 電源阻抗車間變壓器阻抗0 . 4 k V 短 路 點(diǎn)1 0 k V 短 路 小運(yùn)行方式下短路電流計(jì)算 選取功率基準(zhǔn)值 00， 對于 K 1點(diǎn)短路時(shí)，取基準(zhǔn)電壓 基準(zhǔn)電流 對于 K 2點(diǎn)短路時(shí)，取基準(zhǔn)電壓 基準(zhǔn)電流 計(jì)算各元件阻抗的標(biāo)么值 電源電抗標(biāo)么值： X*1M=100/107=0千伏單回架空線路電抗標(biāo)么值： X*00/小運(yùn)行方式下單母分段開關(guān)打開，兩回線路分列運(yùn)行，電源 車間母線單線供電，架空線路阻抗為 變壓器電抗標(biāo)么值： X*B=00*（ 100/1） =求電源至短路點(diǎn)總阻抗 對 K 1點(diǎn)： X* K 2點(diǎn)： X* 求短路電流的周期分量、沖擊電流及短路容量 對 K 1：周期分量有效值 I 擊短路電流 i - 21 - 短路電流最大有效值 I 相短路容量 S 00/ 對 K 2：周 期分量 I 路沖擊電流 i 路電流最大有效值 I 相短路容量 S 00/ 最小運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算電路圖： 線短路10 果表達(dá) 最大運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算： 三相短路電流 /相短路容量 / I i 60 小運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算： 三相短路電流