某化纖廠降壓變電所電氣設計.doc

畢業(yè)設計（說明）標 題：某化纖廠降壓變電所電氣設計 學生姓名: 袁衛(wèi) 系 部：電子信息工程系 專 業(yè)：電氣自動化技術 班 級：電氣0902 指導教師：李曉 株洲職業(yè)技術學院教務處制株洲職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名袁衛(wèi)學號200920310246所在系部電子信息系所學專業(yè)電氣自動化所在班級0902E-聯(lián)系電業(yè)設計（論文）題目某化纖廠降壓變電所電氣設計指導教師姓 名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式李曉講師株洲職業(yè)技術學設計選題根據(jù)（欲解決的問題及其實用價值）：工廠內(nèi)部接受、變換、分配和消費電能的總電路稱為工廠供配電系統(tǒng)，它是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分?，F(xiàn)代化工廠的設計是一門綜合性技術，包括工藝設計、土建設計、給排水設計、暖通設計、環(huán)保設計以及全廠供配電系統(tǒng)設計等多項任務。其中，工廠供電設計是重要的設計內(nèi)容之一。電能是生產(chǎn)的主要能源和動力，工業(yè)生產(chǎn)實現(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，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。如果工廠供電突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果，甚至給國家和人民帶來重大經(jīng)濟損失。工廠供電系統(tǒng)設計的是否完善，不僅會影響工廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，還會影響電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)、實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。專業(yè)方向、基本理論及設計內(nèi)容（設計要求和設計步驟要求詳細到章節(jié)）： 本設計是屬于電氣自動化專業(yè)方向的技術應用型設計項目，需要學生具備電子、供配電、計算機等方面的理論和專業(yè)知識，是一個涉及范圍比較廣的課題。 根據(jù)化纖廠用電負荷，并適當考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，確定工廠變電所的位置與型式；通過負荷計算，確定主變壓器臺數(shù)及容量；進行短路電流計算，選擇變電所的主接線及高、低壓電氣設備；選擇整定繼電保護裝置；最后按要求寫出設計計算說明書，繪出設計圖紙。主要參考文獻、資料：1徐濾非主編.供配電系統(tǒng).機械工業(yè)出版社.20072彭澎主編.工廠配電設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社.19983閻士琦主編.農(nóng)村配電設計手冊.中國電力出版社4張華主編.電類專業(yè)畢業(yè)設計指導.北京：機械工業(yè)出版社.20015陳家媚主編.供配電系統(tǒng)及其電氣設備.北京:中國水利水電出版社，20046丁滿主編.工廠常用電氣設備手冊.北京：機械工業(yè)出版社.20007張瑩主編1林玉歧主編.工廠供電技術.化學工業(yè)出版社.20038翁雙安主編.供配電工程設計指導.北京：機械工業(yè)出版社.20089王士政主編.電力工程類專題課程設計與畢業(yè)設計指導教程.北京：中國水利水電出版社.2007教研室審批意見專業(yè)教研室主任簽字：（蓋章）系部審批意見系部主任簽字： （蓋章）任務書下達時間： 年 月 日注：1、本表由指導教師填寫或打印，一式二份，其中1份發(fā)給學生（附在論文前），1份交專業(yè)教研室。2、任務書從網(wǎng)上下載后，用A4紙打印。目 錄摘要1第一章 工廠的原始資料和變電所位置的確定21.1 工廠各車間計算負荷和無功補償21.2全廠計算負荷計算21.3 變電所位置的選擇3第二章 變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇62.1負荷分級及供電要求62.2計算廠總降壓變負荷82.3各車間的負荷計算92.4動力支路負荷計算132.5變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇142.6變壓器容量的確定142.7各車間變壓器臺數(shù)及容量選擇152.8工廠總降壓變電所主變壓器臺數(shù)、容量選擇18第三章 短路電流的計算203.1短路的種類及產(chǎn)生短路的原因203.2按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流233.3 主接線的設計原則和要求273.4主接線的設計步驟313.5基本接線型式313.6主接線初步設計方案343.7 本變電所高低壓電氣設備的選擇35第四章 繼電保護裝置374.1 繼電保護的任務374.2繼電保護裝置374.3主變壓器保護374.4 35kV進線線路保護384.5 10kV線路保護38總結39致謝40參考文獻41摘要電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，它的發(fā)展直接關系到國家經(jīng)濟建設的興衰成敗，它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學技術和國防提供必不可少的動力。以發(fā)電廠電氣部分、高電壓技術、繼電保護等專業(yè)知識為理論依據(jù)，主要對該廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設計訓練。設計步驟主要包括：負荷統(tǒng)計、負荷計算、方案比較、供電方式確定、短路電流計算、電氣設備選擇與繼電保護整定以及防雷接地等內(nèi)容。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力.隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設計和建造一個安全、經(jīng)濟的變電所，是極為重要的。工廠內(nèi)部接受、變換、分配和消費電能的總電路稱為工廠供配電系統(tǒng)，它是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分?，F(xiàn)代化工廠的設計是一門綜合性技術，包括工藝設計、土建設計、給排水設計、暖通設計、環(huán)保設計以及全廠供配電系統(tǒng)設計等多項任務。其中，工廠供電設計是重要的設計內(nèi)容之一。電能是生產(chǎn)的主要能源和動力，工業(yè)生產(chǎn)實現(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，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。如果工廠供電突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果，甚至給國家和人民帶來重大經(jīng)濟損失。工廠供電系統(tǒng)設計的是否完善，不僅會影響工廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，還會影響電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)、實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。關鍵詞:變電所;負荷;短路電流;繼電保護第一章 工廠的原始資料和變電所位置的確定1.1 工廠各車間計算負荷和無功補償 1-1紡練車間單臺機械負荷統(tǒng)計序號車間設備名稱安裝容 計算負荷 1紡絲機2200.80.78 176.0137.282筒絞機560.750.75 4231.53烘干機700.751.02 52.553.554脫水機180.60.8 10.88.645通風機2400.70.75 1681266淋洗機200.750.78 16.512.877變頻機9500.80.7 7605328傳送機300.80.7 2416.89 小計16060.810.791249.8918.641.2全廠計算負荷計算1-2各車間計算負荷統(tǒng)計見表序號車間設備名稱安裝容量 1紡練車間1393982.4826.671283.94 2原液車間照明1040780546952 3酸站照明260169118.3206.3 4鍋爐房照明320240180300 5排毒車間照明16011267.2130.6 6其他車間照明240168126210因為在一定的情況下是不可能發(fā)生所有的用電設備同時工作的情況,，如果按照全部用電設備的用電負荷之和來計算全廠計算負荷的話，勢必會造成,經(jīng)濟不運行和浪費等,情況,也就是我們常說的大馬拉小車。取全部用電負荷之和的，這樣在一定程度上就避免了大馬拉小車情況的發(fā)生,提高了運行效率,符合了經(jīng)濟生產(chǎn)、生活的需要。因此，本次課程設計中的全廠計算負荷就為各個設備計算負荷之和的95%即：全廠計算負荷=(紡練車間計算負荷+原液車間計算負荷+酸站照明計算負荷+鍋爐房照明計算負荷+ 排度車間計算負荷+其他車間計算負荷) （1-1） （1-2）S= （1-3） （1-4）考慮5年的發(fā)展，年增長率按2%計算，全廠計算負荷 （1-5） （1-6）1.3 變電所位置的選擇變電所位置和數(shù)量的選擇，實際上就是在整個企業(yè)內(nèi)選擇布置供電點。為了使供電系統(tǒng)合理布局及提高電能質(zhì)量，必須根據(jù)企業(yè)負荷類型，負荷大小和分布特點，以及企業(yè)內(nèi)部環(huán)境條件及生產(chǎn)工藝上的要求進行全面考慮。1.3.1配變電所位置選擇，應根據(jù)下列要求綜合考慮確定1.接近負荷中心。2.進出線方便。3.接近電源側。4.設備吊裝，運輸方便。5.不應設在有劇烈震動的場所。6.不宜設在多塵，水霧（如大型冷卻塔）或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠離時，不應設在污源的下風側。7.不應設在廁所，浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方或貼鄰。 8.配變電所為獨立建筑物時，不宜設在地勢低洼和可能積水的場所。9.高層建筑地下層配變電所的位置宜選擇在通風，散熱條件較好的場所。10.殊防火要求的多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設備的配變電所，可設置在底層靠外墻部位，但不應設在人員密集場所的上方，下方，貼鄰或疏散出口的兩旁。1.3.2變電所位置的選擇原則1.變電所的位置盡量靠近負荷中心，特別是車間變電所更應該如此；2.進出線方便，特別是采用架空線金瘡線時更應該考慮這一點；3.盡量靠近電源側，對工廠總降壓變電所要特別考慮這一點；4交通運輸方便，以便于變壓器和控制柜等設備的運輸；5選定變電所的位置，不應妨礙工廠或車間的發(fā)展，應留有擴建的余地，適當考慮變電所本身擴建的可能。1.3.3車間變電所位置的確定根據(jù)地理位置及各車間計算負荷大小，決定設立3個車間變電所，各自供電范圍如下：變電所：紡煉車間、鍋爐房。變電所：原液車間。變電所：排毒車間、其他車間、酸站。1.3.4變電所型式總降壓變電所變，配電裝置總體布置設計綜合前述設計計算結果，參照國家有關規(guī)程規(guī)定，進行內(nèi)外的變換。1.3.5其中配電柜的作用及柜內(nèi)主要元件1.便于分片（或分類）配置電源；2.當線路出現(xiàn)故障時，有利于控制故障范圍也方便快速找出故障點及時加以排除；3.配電柜內(nèi)主要有接線端子、各種刀閘、保護設備（空氣開關、熔斷器之類）、測量設備（電壓表、電流表、周波表等）、計量設備（有功、無功功率表）。1.3.6 配電所高壓開關柜的選擇高壓開關柜是按一定的線路方案將有關一，二次設備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機，變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關設備，保護電器，監(jiān)視儀表和母線，絕緣子等。高壓開關柜有固定式和手車式兩大類型。第二章 變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇2.1負荷分級及供電要求 .負荷分級電力負荷應根據(jù)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度，分為一級負荷、二級負荷及三級負荷。1.一級負荷a.中斷供電將造成人身傷亡者。b.中斷供電將造成重大政治影響者。c.中斷供電將造成重大經(jīng)濟損失者。d.中斷供電將造成公共場所秩序嚴重混亂者。(1).一級負荷中特別重要的負荷是指：1. 中斷供電將發(fā)生中毒，爆炸和火災等情況的負荷；b.特別重要場所的不允許中斷供電的負荷；c.如正常電源中斷時，必須設有處理安全停產(chǎn)所必須的應急照明，通信系統(tǒng)，火災報警系統(tǒng)，保證安全停產(chǎn)的自動控制裝置等。d.民用建筑中大型金屬中心的關鍵電子計算機系統(tǒng)和防盜報警系統(tǒng)，大型國際比賽場的記分系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)等。2.二級負荷a.中斷供電將造成較大政治經(jīng)濟損失的負荷。所謂較大損失指主要設備損壞，大量產(chǎn)品報廢，連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要較長時間才能恢復，重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。b. 中斷供電將影響重要用電單位正常工作的負荷。如交通樞紐，通信樞紐用點單位中的重要電力負荷。c.中斷供電造成大型影劇院，商場等較多人員集中的公共場所秩序混亂的負荷。如商業(yè)住宅建筑屬于二級負荷。不屬于一級，二級負荷的均屬于三級負荷。對一些非連續(xù)生產(chǎn)的中小企業(yè)，停業(yè)僅影響產(chǎn)量或?qū)е律倭慨a(chǎn)品報廢的用電設備，以及一般民用建筑的用電負荷等均屬于三級負荷。3.三級負荷不屬于一級，二級負荷的均屬于三級負荷。對一些非連續(xù)生產(chǎn)的中小企業(yè)，停業(yè)僅影響產(chǎn)量或?qū)е律倭慨a(chǎn)品報廢的用電設備，以及一般民用建筑的用電負荷等均屬于三級負荷。.各級負荷對電源的要求1.一級負荷一級負荷應有兩個回路（或兩個回路以上）的獨立電源供電。兩路電源應來自不同電源點或同一變電站的不同變壓器供電的不同母線段。當其中一個電源發(fā)生故障時，另一路電源不受影響，且能承擔全部負載。負荷容量較大或有高雅用電設備應采用兩路高壓電源。如一級容量不大，可從電力系統(tǒng)或鄰近單位取得第二低壓電源。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩路電源外，還必須增設應急電源。為確保對特別重要負荷的.供電，嚴禁將其他負荷介入應急供電系統(tǒng)。根據(jù)允許中斷供電的時間可分別選擇下列應急電源：a.蓄電池靜止型不間斷供電裝置，蓄電池及寫出能帶年級型不間斷供電裝置或柴油機電磁儲能電機型不間斷供電裝置。適用于允許中斷供電時間為毫秒級的負荷。b.帶有自動投入裝置的獨立于正常電源的專用饋電線路。適用于自動裝置的動作時間能滿足允許中斷供電 以上的供電系統(tǒng)。2.二級負荷a.二級負荷應有兩個電源供電，供電變壓器也應由兩臺（兩臺變壓器不一定在同一變電所）。做到當發(fā)生貸能力變壓器故障或電力線路常見故障時不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。b.在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，可有一路 及以上專用架空線路供電；當采用電纜線路時，采用兩根電纜組成的電纜段供電，每根電纜應能承受百分之百的二級負荷；為了解決線路和變配電設備的檢修以及突然停電后，設備能安全停產(chǎn)的問題，可采用小容量的柴油發(fā)電站，其容量可有實際需要確定。3.三級負荷三級負荷對供電電源的要求。對松散級負荷供電無特殊要求。2.2計算廠總降壓變負荷.計算負荷概念供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠運行，則其中各個元件（包括電力變壓器、開關設備及導線、電纜等）都必須選擇得當，除了應滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的，來選擇供電系統(tǒng)中設備。.用電負荷所謂電負荷是指用電客戶的用電設備在某一時刻實際取用的功率總和。從電力系統(tǒng)來講，則是指為了滿足用戶用電所需具備的發(fā)電出力。用電負荷是一個不斷變動的量，對一個地區(qū)而言，負荷變化的特性主要取決于用電行業(yè)結構、地域、季節(jié)變化、經(jīng)濟發(fā)展和生活水平。用電負荷在時間上的不均衡性使得某一時段用電較多，某一時段用電較少，這就形成了用電高峰負荷與低谷負荷。由于用戶的用電性質(zhì)不同，各類用戶最大負荷出現(xiàn)的時間也不相同。當用電負荷增加時，電力系統(tǒng)的出力也隨之增加；當用電負荷減少時，電力系統(tǒng)的出力也須相應減少。如果各類用戶的用電最大負荷出現(xiàn)的時間過分集中，電力系統(tǒng)就得有足夠的出力來滿足用戶需要，否則電力系統(tǒng)的出力和負荷就不能平衡，出現(xiàn)供小于求的狀況造成拉閘限電。當用電高峰時段一過，電力供大于求，造成發(fā)電設備的壓機運行或停機。電網(wǎng)的大峰谷差運行方式會帶來危害，一方面浪費了大量的電力投資，增加了發(fā)、供電成本，另一方面發(fā)電機組的頻繁啟停或壓負荷運行造成能源和電力資源的浪費，并對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來威脅。因此實施電力需求側管理，合理調(diào)整負荷，優(yōu)化用電方式，避峰、錯峰用電，移峰填谷是一項成本低、收效快的有效措施。.計算負荷目的計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。.計算負荷定義所謂計算負荷，是指與實際用電負荷較接近的假想負荷，按計算負荷選擇的電氣設備既能滿足生產(chǎn)和生活、工作需要又不會使設備選得過大造成浪費和運行不經(jīng)濟。它也是指一組用電負載實際運行時，在線路中形成的或負載自身消耗的最大平均功率。如果某一不變的假想負荷在線路中產(chǎn)生的最大熱效應（使導線產(chǎn)生的平均最高溫升）相等，則把這一不變的假想負荷叫做該組實際負載的計算負荷。 所謂負荷計算，是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析，從而求出該線路的計算負荷的過程。負荷計算與計算負荷，是兩個不同的概念，不可混淆。在現(xiàn)行的設計規(guī)范中，負荷計算的內(nèi)容不僅包括確定計算負荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級負荷的容量已及季節(jié)性負荷的容量2.3各車間的負荷計算.各車間計算負荷和無功補償（需要系數(shù)法）1.紡練車間單臺機械負荷計算a.紡絲機已知：，。故： （2-1）b.筒絲機已知：，。故： （2-2）c.烘干機已知：，。故： （2-3）d.脫水機已知：，。故： （2-4）e.通風機已知：，。故： （2-5）f.淋洗機已知：，。故： （2-6）g.變頻機已知：，。故： （2-7）h.傳送機已知：，。故： （2-8）紡練車間單臺機械負荷統(tǒng)計見表2-1。2-1紡練車間負荷統(tǒng)計列表序號車間設備名稱安裝容 計算負荷 1紡絲機2000.80.78160124.82筒絞機300.750.7522.518.883烘干機850.751.0263.7565.034脫水機120.60.810.88.45通風機1800.70.7512694.56淋洗機60.750.784.53.577變頻機8400.80.7672470.48傳送機400.80.73222.4 9小計13931091.55870.182.車間計算負荷統(tǒng)計(計及同時系數(shù)）取同時系數(shù)：， （2-9）3.其余各車間負荷計算a.原液車間已知：，。故： （2-10）b.酸站照明已知：，。故： （2-11）c.鍋爐房照明已知：，。故： （2-12）d.排毒車間已知：，。故： （2-13）e.其他車間已知：，。故： （2-14）2.全廠計算負荷計算各車間計算負荷統(tǒng)計見表2-22-2各車間計算負荷統(tǒng)計列表序號車間設備名稱安裝容量 1紡練車間1393982.4826.671283.942原液車間照明10407805469523酸站照明260169118.3206.34鍋爐房照明3202401803005排毒車間照明16011267.2130.66其他車間照明240168126210計算全廠的計算負荷時，總的計算負荷要小于每個用電負荷加起來的和，我們在通常情況下取的全部用電負荷之和的。因為在一定的情況下是不可能發(fā)生所有的用電設備同時工作的情況,，如果按照全部用電設備的用電負荷之和來計算全廠計算負荷的話，勢必會造成,經(jīng)濟不運行和浪費等,情況,也就是我們常說的大馬拉小車。取全部用電負荷之和的，這樣在一定程度上就避免了大馬拉小車情況的發(fā)生,提高了運行效率,符合了經(jīng)濟生產(chǎn)、生活的需要。因此，本次課程設計中的全廠計算負荷就為各個設備計算負荷之和的95%即：全廠計算負荷=(紡練車間計算負荷+原液車間計算負荷+酸站照明計算負荷+鍋爐房照明計算負荷+ 排度車間計算負荷+其他車間計算負荷) （2-15）考慮5年的發(fā)展，年增長率按2%計算，全廠計算負荷2.4動力支路負荷計算 在采用需要系數(shù)法進行動力支路負荷計算時，應將計算范圍內(nèi)的用電設備分組，分別進行各個組內(nèi)的負荷計算并將計算結果相加得到總的計算負荷，然后根據(jù)用電設備的臺數(shù)和容量的大小以及用電設備的性質(zhì)乘以一個同時系數(shù)，得到計算結果。 每個組內(nèi)的負荷計算可以采用通用計算公式進行，動力支路的負荷計算采用下式進行： （2-16）式中 支路上有功計算負荷，；支路上無功計算負荷，；支路上視在計算負荷，；、分別為支路上有功同時系數(shù)，無功同時系數(shù)；支路上計算電流；支路的額定電壓。在使用上述公式時要注意：1.分組的原則：用電設備的性質(zhì)相同、功率因數(shù)相同、需要系數(shù)相同的分一組。2.有功、無功同時系數(shù)的概念和數(shù)值是不同的，通常對于同一組用電設備組無功同時系數(shù)的值比有功同時系數(shù)要大。通常情況下有功同時系數(shù)的范圍、無功同時系數(shù)范圍。2.5變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇1變電所變壓器臺數(shù)的確定2確定原則1.對于大城市郊區(qū)的一次變電所在中低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。2.對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。3.對于規(guī)劃只裝設兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 12 級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。3選擇變壓器臺數(shù)時,應考慮以下因素1.應滿足用電負荷對供電的可靠性的要求，對供有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺能對一、二級負荷繼續(xù)供電。2.對于一級負荷的場所，鄰近又無備用電源聯(lián)絡線可接,或季節(jié)性負荷變化較大時,宜采用兩臺變壓器。3.是否裝設變壓器，應視其負荷的大小和鄰近變電所的距離而定。當負荷超過320KVA時，任何距離都應裝設變壓器。2.6變壓器容量的確定變壓器容量選擇時應遵循的原則1.只裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應滿足全部用電設備計算負荷的需要。2.裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量應同時滿足以下兩個條件：a.任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要；b.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部用電容量設備的需要。3.變壓器正常運行時的負荷率應控制在額定容量的為宜，以提高運行率。2.7各車間變壓器臺數(shù)及容量選擇1.變壓所I 變壓器及容量選擇a.變壓所I的供電負荷統(tǒng)計。取同時系數(shù)：， （2-17）b.變壓所I得的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）。無功補償試?。貉a償以后： （2-18）c.變電所I的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供電車間總負荷的70%）：查課程設計指導書附表3-2：選擇變壓器型號SL7系列，額定容量為1000KVA，兩臺。查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗；負載損耗；阻抗電壓；空載電流。d.計算每臺變壓器的功率損耗。 （2-19）也可用簡化經(jīng)驗公式：2.變壓所變壓器臺數(shù)及容量選擇a.變壓所的供電負荷統(tǒng)計。b.變壓所的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）。無功補償試取：補償以后： （2-20）c.變電所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供電車間總負荷的）： （2-21）查課程設計指導書表3-2：選擇變壓器型號SL7系列，額定容量為630KVA，兩臺。查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗；負載損耗；阻抗電壓；空載電流。d.計算每臺變壓器的功率損耗。 （2-22）也可用簡化經(jīng)驗公式： （2-23）3.變壓所變壓器臺數(shù)及容量選擇a.變壓所的供電負荷統(tǒng)計。 （2-24）b.變壓所I的供電負荷統(tǒng)計。取同時系數(shù)：， （2-25）c.變壓所的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）。無功補償試?。貉a償以后： （2-26）變電所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供電車間總負荷的）：查課程設計指導書表-2：選擇變壓器型號SL7系列，額定容量為315KVA，兩臺。查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗；負載損耗；阻抗電壓；空載電流。d.計算每臺變壓器的功率損耗。 （2-27）也可用簡化經(jīng)驗公式： （2-28）2.8工廠總降壓變電所主變壓器臺數(shù)、容量選擇 （2-29）總降壓變側無功補償試取：合格 （2-30） 選擇變壓器型號，兩臺。查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗P=負載損耗Pk=；阻抗電壓；空載電流。第三章 短路電流的計算工廠供電系統(tǒng)要求正常地不簡斷地用電負荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。但是由于種種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是指不同電位的導電部分之間的低阻性短接。短路后，短路電流比正常電流大得多；在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。如此大的電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確的選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大電流時不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計算短路電流。3.1短路的種類及產(chǎn)生短路的原因1.短路：供電系統(tǒng)中不等電位的點沒有經(jīng)過用電器而直接相連通。2.類型：三相、兩相、兩相接地、單相、單相接地。分對稱性短路和非對稱性短路。 對稱短路：、最關鍵的兩個短路電流：最大短路電流-選擇設備、導線，最小短路電流-繼電保護裝置校驗 短路的電壓與電流的相位差較正常時增大，接近于90度。 單相短路只發(fā)生在中性點直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中。 其他：層間、層間短路。主要指電動機、變壓器和線圈等。.造成短路原因：絕緣損壞、設備老化、使用不當、外力作用、誤操作、鳥獸觸及等。.短路的危害a.特點：電流劇增至正常電流的幾十甚至幾百倍（電流大）。系統(tǒng)電壓驟降。b.后果：損害設備和線路。設備不能正常工作。影響電力系統(tǒng)運行。通信線路、電子設備干擾、產(chǎn)生誤動作。c.保護措施：限制、裝設熔斷器、繼電保護裝置等。.計算短路電流的目的和任務a.選擇導線和設備。b.選擇和整定繼電保護裝置。c.確定接線和運行方式。d.選擇限流電抗器。.影響短路電流的因素影響短路電流的因素主要有以下幾點：a.電源布局及其地理位置，特別是大容量發(fā)電廠及發(fā)電廠群距受端系統(tǒng)或負荷中心的電氣距離； b.發(fā)電廠的規(guī)模、單機容量、接入系統(tǒng)電壓等級及主接線方式；c.電力網(wǎng)結構（特別是主網(wǎng)架）的緊密程度及不同電壓電力網(wǎng)間的耦合程度；d.接至樞紐變電所的發(fā)電和變電容量，其中性點接地數(shù)量和方式對單相短路電流水平影響很大；e.電力系統(tǒng)間互聯(lián)的強弱及互聯(lián)方式。.限制短路電流的措施當電力網(wǎng)短路電流數(shù)值與系統(tǒng)運行和發(fā)展不適應時，應采取措施限制短路電流，一般可以從電力網(wǎng)結構、系統(tǒng)運行和設備等方面采取措施：a. 電力網(wǎng)結構方面：在保持合理電網(wǎng)結構的基礎上，及時發(fā)展高一級電壓、電網(wǎng)互聯(lián)或新建線路時注意減少網(wǎng)絡的緊密性，大容量發(fā)電廠盡量接入最高一級電壓電網(wǎng)，合理選擇開閉所的位置及直流聯(lián)網(wǎng)等，要經(jīng)過全面技術經(jīng)濟比較后決定。b. 系統(tǒng)運行方面：高一級電壓電網(wǎng)形成后及時將低一級電壓電網(wǎng)分片運行、多母線分列運行和母線分段運行等。c.設備方面：結合電力網(wǎng)具體情況，可采用高阻抗變壓器、分裂電抗器等常用措施，在高壓電網(wǎng)必要時可采用LC諧振式或晶閘管控制式短路電流限制裝置。d.其他方面：為限制單相短路電流，可采用減少中性點接地變壓器數(shù)目、變壓器中性點經(jīng)小電抗接地、部分變壓器中性點正常不接地，在變壓器跳開前使用快速接地開關將中性點接地、發(fā)電機變壓器組的升壓變壓器不接地，但要提高變壓器和中性點的絕緣水平及限制自耦變壓器使用等。.短路電流的計算見表3-1。3-1公式及參數(shù)列表參數(shù)名稱有名值標幺值說明功率S一般取Sd=100MVA電壓U一般取Ud=Uev電流I電抗X=是以Sd為基準容量的標幺值變壓器電抗線路電抗為線路每公里電抗值電抗器電抗%為電抗器銘牌上數(shù)值系統(tǒng)等值電抗（MVA）（KA）為某點短路容量，為該點的三相短路電流電動機電抗為啟動電流倍數(shù)按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流。短路計算電路圖見圖2 。為簡單起見，標幺值符號全去掉。1.工廠總降壓變母線短路電流（短路點)a.確定標幺值基準：， （3-1）b.計算各主要元件的電抗標幺值：系統(tǒng)電抗（取短路器） （3-2）線路電抗c.求三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值： （3-3）三相短路電流周期分量有效值： （3-4）其他三相短路電流電流值： （3-5）三相短路容量： （3-6）3.2按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流路圖見圖4.1。圖3-11.工廠總降壓變35KV母線短路電流（短路點)a.確定標幺值基準：， （3-7）b.計算各主要元件的電抗標幺值：系統(tǒng)電抗（取短路器） （3-8）線路電抗c.求三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值： （3-9）三相短路電流周期分量有效值： （3-10）其他三相短路電流電流值： （3-11）三相短路容量： （3-12）2.10KV母線短路電流（短路點)a.確定標幺值基準：， （3-13）b.計算各主要元件的電抗標幺值：系統(tǒng)電抗線路電抗電力變壓器電抗 （3-14）c.求三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值： （3-15）求三相短路電流周期分量有效值： （3-16）其他三相短路電流電流值：三相短路容量： （3-17）3.母線短路電流（短路點)a.確定標幺值基準：， （3-18）b.計算各主要元件的電抗標幺值：系統(tǒng)電抗線路電抗 （3-19）電力變壓器電抗 （3-20）廠內(nèi)架空線路電抗（給變電所供電）：因這段架空線路很短，電抗可不計。電力變壓器（變壓器）： （3-21）c.求三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值： （3-22）求三相短路電流周期分量有效值： （3-23）其他三相短路電流電流值： （3-24）三相短路容量：3-2三相短路電流和短路容量計算結果列表匯總短路點計算三相短路電流三相短路容量 點 2.842.842.847.424.32181.82點 0.630.630.631.610.96158.7點 13.2113.2113.2133.6920.087.573.3 主接線的設計原則和要求電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并依照相應的技術要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。主接線代表了變電站電氣部分主體結構，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關技術經(jīng)濟政策的前提下，正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，力爭使其技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。. 電氣主接線的設計原則電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。1.接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在 配電裝置中，當出線為2 回時，一般采用橋形接線；當出線不超過4 回時，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電站中，當 出線在4 回及以上時，一般采用雙母接線。在大容量變電站中，為了限制 出線上的短路電流，一般可采用下列措施：a.變壓器分列運行；b.在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；c.采用低壓側為分裂繞組的變壓器。d.出線上裝設電抗器。2.主變壓器選擇a.主變壓器臺數(shù)：為保證供電可靠性，變電站一般裝設兩臺主變壓器。當只有個電源或變電站可由低壓側電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺。對于大型樞紐變電站，根據(jù)工程具體情況，當技術經(jīng)濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。b.主變壓器容量：主變壓器容量應根據(jù) 年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，并應考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。對裝設兩臺變壓器的變電站，每臺變壓器額定容量一般按下式選擇 為變電站最大負荷。這樣，當一臺變壓器停用時，可保證對60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40%，則可保證對84%負荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電站大約有的非重要負荷，因此，采用 ，對變電站保證重要負荷來說多數(shù)是可行的。對于一、二級負荷比重大的變電站，應能在一臺停用時，仍能保證對一、二級負荷的供電。d.主變壓器的型式：一般情況下采用三相式變壓器。具有三種電壓的變電站，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到 以上時，可采用三繞組變壓器。其中，當主網(wǎng)電壓為，而中壓網(wǎng)絡為 時，由于中性點具有不同的接地形式，應采用普通的三繞組變壓器；當主網(wǎng)電壓為 及以上，中壓為 及以上時，多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟效益。e.斷路器的設置根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應設有相應數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務。f.為正確選擇接線和設備，必須進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當缺乏足夠的資料時，可采用下列數(shù)據(jù)：最小負荷為最大負荷的，如主要是農(nóng)業(yè)負荷時則宜??；負荷同時率取，當饋線在三回以下且其中有特大負荷時，可取0.951；功率因數(shù)一般取0.8；線損平均取5%。. 設計主接線的基本要求在設計電氣主接線時，應使其滿足供電可靠，運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。1.可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應全面地看待以下幾個問題：a.可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設計技術規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結。設計時應予遵循。b.主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次設備和二次設備）的可靠性的綜合。因此主接線設計，要同時考慮一次設備和二次設備的故障率及其對供電的影響。c.可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所則可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。2.通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：a.斷路器檢修時，能否不影響供電。b.線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。3.變電站全部停運的可能性。a.靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。調(diào)度靈活，操作簡便：應能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。檢修安全：應能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。擴建方便：應能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設備等所需的改造最少。b.經(jīng)濟性：在滿足技術要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。投資?。褐鹘泳€