某水泥廠供配電系統(tǒng)設(shè)計.doc

寧夏理工學(xué)院課程設(shè)計 前言 本課程設(shè)計選擇進行了某60噸水泥工廠的供配電系統(tǒng)，電壓等級高壓35kv，中壓6kv，低壓380v，50Hz的降壓變電所，既含有高壓供配電部分又含有電力變壓器低壓配電部分。本設(shè)計書論述了供配電系統(tǒng)的整體功能和相關(guān)的技術(shù)知識，重點介紹了工廠供配電系統(tǒng)的組成部分，系統(tǒng)的設(shè)計和計算，相關(guān)的系統(tǒng)的運行與管理，并根據(jù)工廠所能取得的電源及工廠實際用電負(fù)荷的情況，按照安全，可靠，優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟的要求，對工廠進行了選址，并確定了變電所的位置與形式。本設(shè)計書根據(jù)某水泥廠所能取得的供電電源和該廠用電的實際負(fù)荷，并適當(dāng)?shù)目紤]生產(chǎn)的發(fā)展，按工廠供電的基本要求，對各個車間進行了負(fù)荷的計算和無功功率的補償；確定出了各個變電所的位置及各個變電所變壓器的臺數(shù)、容量和型式；計算的短路電流；選擇了各線路的導(dǎo)線截面和變電所高低壓設(shè)備；配置了繼電保護裝置；繪出了設(shè)計圖樣，完成了水泥廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計。 本設(shè)計主要由小組4個成員完成，賈偉：變壓器的選擇及效驗，導(dǎo)線及其他電氣設(shè)備的選擇。張思佳：全廠負(fù)荷計算，斷路器的選擇。李佳鈺:變電所的選址，防雷接地。張勇: 二次回路的設(shè)計，主線路的設(shè)計，功率補償，最后整理。最終共同完成了本次設(shè)計。III摘要電能是是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，做好工廠供電設(shè)計對于發(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。工廠供電系統(tǒng)首先要能滿足工廠生產(chǎn)和生活用電的需求，其次要確保安全，供電可靠，技術(shù)安全和經(jīng)濟合理，并能做好節(jié)能。本設(shè)計根據(jù)某水泥廠所能取得的供電電源和該廠用電的實際負(fù)荷，并適當(dāng)?shù)目紤]生產(chǎn)的發(fā)展，按工廠供電的基本要求，對各個車間進行了負(fù)荷運算和無功功率的補償；確定了各個變電所的變壓器的臺數(shù)、容量和型號；計算出了短路電流；選擇了各線路的導(dǎo)線截面和變電所高低壓設(shè)備；配置了繼電保護裝置；繪出了設(shè)計圖樣，完成了某60萬噸水泥廠供配電系統(tǒng)設(shè)計。關(guān)鍵詞：計算負(fù)荷，無功補償，短路電流，變壓器 目錄 第一章 課程設(shè)計. 1.1 水泥廠生產(chǎn)流程， 1.2 工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計的意義. 1.3 工廠供電設(shè)計的一般原則. 1.4 該設(shè)計的具體內(nèi)容. 1.3.1 該設(shè)計的主要目的. 1.3.2 設(shè)計的主要內(nèi)容. 第二章 水泥廠供配電的概況. 2.1 水泥廠的供配電系統(tǒng) 2.2 目前水泥廠供電的概況. 第三章 負(fù)荷計算. 3.1 有關(guān)于負(fù)荷計算. 3.2 水泥廠各個車間負(fù)荷計算. 3.3 水泥廠總負(fù)荷統(tǒng)計. 第4章 短路電流計算. 4.1短路的原因、后果及形式第五章電氣主接線的選擇. 4.1 各車間變電所的設(shè)計及無功功率補償. 4.1.1 變配電所選擇的一般原則. 4.1.2 各個車間變電所的位置及全廠供電平面草圖. 4.1.3 各車間變壓器臺數(shù)、容量選擇及無功功率補償. 4.2 工廠變電所的電氣設(shè)計. 4.2.1 電氣主接線的意義和重要性. 4.2.2 工廠變電所主接線的設(shè)計說明. 4.2.3 工廠變電所的主接線選擇. 4.3 供電線路的導(dǎo)線選擇. 4.3.1 工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號及選擇. 4.3.2 供電10KV 線路的導(dǎo)線選擇. 第六章設(shè)備選型. 第七章繼電保護的設(shè)計和整定. 第八章總結(jié)與展望. 致謝. 附錄. 破碎及預(yù)均 生料制備生料均化4、預(yù)熱分解（1）物料分散（2）氣固分離（3）預(yù)分解4、水泥熟料的燒成5、水泥磨粉 6、水泥包裝 第一章課程設(shè)計1.1 工廠供配電系統(tǒng)的意義 眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動力。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應(yīng)用。電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，而且現(xiàn)代社會的信息技術(shù)和其它高新技術(shù)無一不是建立在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)之上的。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。 在企業(yè)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?。ǔ娀I(yè)外）。例如在機械工業(yè)生產(chǎn)中，電費開支僅占成本的5%左右。從投資來看，一般機械工廠在供電設(shè)備上的投資業(yè)僅占5%左右。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。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)重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間內(nèi)的停電，也會引起重大設(shè)備的損壞，或者引起大量的產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶來極大地經(jīng)濟損失?？梢?，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)自動化生產(chǎn)，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(shè)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(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并確實做好節(jié)能環(huán)保工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全：在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)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：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。 此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)社會的發(fā)展。為了保證工廠供電的正常運轉(zhuǎn)，就必須要有一套完整的保護，監(jiān)視和測量裝置。目前多以采用自動裝置，將計算機應(yīng)用到工廠配電控制系統(tǒng)中去。1.2 工廠供電設(shè)計的一般原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)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(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。 （2）安全可靠、先進合理；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)先進和經(jīng)合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。 （3）近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴建的可能性。 （4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。 工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)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(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。 1.3.1 該設(shè)計的主要目的 本課題應(yīng)用供配電設(shè)計的基本原則和方法進行水泥廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計。通過本課題的設(shè)計,能培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)的理論知識、基本技能和專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力,培養(yǎng)我們獨立獲取新知識、新技術(shù)和新信息的能力,使我們初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路,能夠理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的設(shè)計要求,掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計計算和運行維護所必須的基本理論 和基本技能。2.2目前水泥廠的概況本設(shè)計是為水泥廠設(shè)計的供配電系統(tǒng)。該廠年產(chǎn)水泥60萬噸，全場大致可分為四部分：生料破碎和均化、預(yù)熱和燒成、冷卻和儲存、磨粉和包裝。單臺設(shè)備容量超過200kw時采用6kv中壓電機。水泥廠內(nèi)用電機械主要為：輸送機、風(fēng)機、破碎機、磨機、電收塵器。1、 供電電源及輸電線路 本水泥廠供電電源來自兩千米外的當(dāng)?shù)嘏潆娬荆≒LN）,單回路，AC20KV,50HZ.進入本廠變電站時采用電纜直埋。2、 備用保安電源為保證廠內(nèi)一些重要設(shè)施電源的不間斷性，在靠近這些設(shè)施的地方設(shè)置一套備用設(shè)備保安電源，它采用一臺400kw柴油發(fā)電機組和電源自動切換裝置。在主電源失去電力時，自動啟動柴油發(fā)電機，并自動切換這些重要設(shè)施的電源來路，15s內(nèi)恢復(fù)電力。3、全廠配電系統(tǒng)a.總變電站電壓等級：高壓35KV、中壓6KV、低壓380V、50Hz。35KV電源開關(guān)柜及兩臺主變壓器（5000KVA,7500KVA）的設(shè)計供貨由業(yè)主提供。業(yè)主將在緊挨主配電站設(shè)立一座總變電站，將35KV電力變?yōu)?.3KV。b.總配電站在廠內(nèi)灰塵小、季風(fēng)路線上端、地勢高并靠近負(fù)荷中心處，設(shè)置一座6KV配電站。按業(yè)主要求，他的系統(tǒng)采用雙進線單排母線分段方式。其中一段接受來自5000KVA變壓器6.3KVA側(cè)電源，另一端接受來自7500KVA變壓器6.3KV側(cè)電源。用配電裝置將6.3KV電力分配給分布在全廠的五座二級變電所(亦稱MCC，電機控制中心)及中壓電機控制柜。兩段6KV母線上分別并聯(lián)有固定式電容補償裝置。以滿足業(yè)主要求的全場功率因數(shù)不小于0.90的技術(shù)指標(biāo)。c.二級變電站（MCC）在廠內(nèi)設(shè)置7座變壓器，其中5座有二級變壓器，將6KV電力變?yōu)?80V。MCC里除有電機控制柜和儀表柜外，還有照明、空調(diào)配電屏。380V母線上并聯(lián)有低壓功率補償裝置。合同規(guī)定低壓功率因數(shù)不得低于0.90。4、設(shè)備選型本系統(tǒng)中選用設(shè)備的型號如下：a.6KV配電柜采用金屬封閉可抽式。b.二級變電所（MCC）內(nèi)變壓器采用國產(chǎn)S9系列。c.所有戶內(nèi)安裝的電氣設(shè)備外觀顏色采取國標(biāo)色，牌號GSB G5100194Y01。d.全場電動機種類和電壓等級：中壓電機：AC 6KV,50Hz； 低壓三相電機：AC 380V,50Hz；低壓單項電機：AC 220V,50Hz；低壓直流電機：DC 440V。5、氣象資料。本廠所在地區(qū)的年平均的年最熱月平均氣溫為34.6。6、地質(zhì)情況。土壤電阻率100m。 3.3 變電所的選址 一 配變電所位置選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定： (1) 接近負(fù)荷中心。 (2) 進出線方便。 (3) 接近電源側(cè)。 (4) 設(shè)備吊裝、運輸方便。 (5) 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動的場所。 (6) 不宜設(shè)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(yīng)設(shè)在污源的下風(fēng)側(cè)。 (7) 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方或貼鄰。 (8) 不應(yīng)設(shè)在爆炸危險場所以內(nèi)和不宜設(shè)在有火災(zāi)危險場所的正上方或正下方，如布置在爆炸危險場所范圍以內(nèi)和布置在與火災(zāi)危險場所的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行的爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。 (9) 配變電所為獨立建筑物時，不宜設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。 (10) 高層建筑地下層配變電所的位置，宜選擇在通風(fēng)、散熱條件較好的場所。 (11) 配變電所位于高層建筑(或其他地下建筑)的地下室時，不宜設(shè)在最底層。當(dāng)?shù)叵聝H有一層時，應(yīng)采取適當(dāng)抬高該所地面等防水措施。并應(yīng)避免洪水或積水從其他渠道淹漬配變電所的可能性。4.2.2 裝有可燃性油浸電力變壓器的變電所，不應(yīng)設(shè)在耐火等級為三、四級的建筑中。4.2.3 在無特殊防火要求的多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所，可設(shè)置在底層靠外墻部位，但不應(yīng)設(shè)在人員密集場所的上方、下方、貼鄰或疏散出口的兩旁。4.2.4 高層建筑的配變電所，宜設(shè)置在地下層或首層；當(dāng)建筑物高度超過100m時，也可在高層區(qū)的避難層或上技術(shù)層內(nèi)設(shè)置變電所。4.2.5 一類高、低層主體建筑內(nèi)，嚴(yán)禁設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所二類高、低層主體建筑內(nèi)不宜設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所，如受條件限制亦可采用難燃性油的變壓器，并應(yīng)設(shè)在首層靠外墻部位或地下室，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場所的上下方、貼鄰或出口的兩旁，并應(yīng)采取相應(yīng)的防火和排油措施。4.2.6 大、中城市除居住小區(qū)的桿上變電所外，民用建筑中不宜采用露天或半露天的變電所，如確因需要設(shè)置時，宜選用帶防護外殼的戶外成套變電所。1變電所所址選擇的基本要求1.1靠近負(fù)荷中心變電所址的選擇必須適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和布局的要求，盡可能的接近主要用戶，靠近負(fù)荷中心。這樣，既減少了輸配電線路的投資和電能的損耗，也降低了造成事故的機率，同時也可避免由于所址遠離負(fù)荷中心而帶來的其它問題。1.2節(jié)約用地節(jié)約工程用地是我們的國策，我們需要遵循技術(shù)經(jīng)濟合理的原則，合理布置，盡可能提高土地的利用率，凡有荒地可以利用的，不得占用耕地，凡有差地可以利用的，不得占用良田。尤其要避免占用菜地良田等經(jīng)濟效益高的土地。用地要緊湊，因地制宜，用劣地作為所址選擇方案是決定一個設(shè)計方案好壞的主要條件之一。1線路走廊變電所所址的選擇，應(yīng)便于各級電壓線路的引進和引出。變電所的進出線在變電所附近時，往往需要集中在一起架設(shè)，其所占的范圍和路徑的通道稱為線路走廊。對于電壓在110kV及以上的大、中型變電所，在變電所周圍應(yīng)有一定寬度的空地，以利于線路的引進和引出，故進出線走廊應(yīng)與所址選擇同時確定。在確定出線走廊時，還應(yīng)考慮與廠區(qū)的協(xié)調(diào)。2交通運輸所址應(yīng)盡可能選擇在已有或規(guī)劃的公路等廠區(qū)交通線附近，以減少交通運輸?shù)耐顿Y，加快建設(shè)和降低運輸成本。所址的選擇還應(yīng)考慮施工時設(shè)備材料的運輸。特別應(yīng)考慮大型設(shè)備，如：主變壓器等大件的運輸方案，以及運行時搶修、維護的道路。變電所在運行后的對外運輸量是很小的。3盡量避開污穢地段選擇所址應(yīng)盡量避開污穢地段，因污穢地段的各種污穢物，嚴(yán)重影響著變電所電氣設(shè)備運行的可靠性。其對電氣設(shè)備危害的程度與污染物的導(dǎo)電性、吸水性、附著力、氣象條件、污染物的數(shù)量、比重及與污染源的距離有密切聯(lián)系。3環(huán)境保護隨著新工業(yè)基地的不斷出現(xiàn)，必然給環(huán)境帶來一系列的新的污染物排放問題。保護環(huán)境和改善環(huán)境是至關(guān)重要的。目前我國的自然環(huán)境和生活環(huán)境的污染已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。所以所址的選擇必須認(rèn)真考慮環(huán)境保護的要求，減少和防止污染。盡可能地利用所內(nèi)的邊角地帶進行綠化，以提高綠化率。清潔、優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境，是世界范圍的話題，所以在新選所址的確定階段都必須論及所址對環(huán)境的影響，并爭得環(huán)保部門的同意。與此同時，還應(yīng)考慮周圍環(huán)境是否對變電所內(nèi)電氣設(shè)備有無不良影響，要取得良好的環(huán)境效益。變電所在運行過程中，所排放的生產(chǎn)廢水和生活污水的污染情況是不盡相同的，因此，處理的方法也自然不一樣。生產(chǎn)廢水主要來自油系統(tǒng)的含油污水和蓄水池調(diào)酸廢水等，一般采用化學(xué)和物理處理方法。化學(xué)處理方法有中和處理，物理處理方法有沉淀、分離等。目前對含油污水采取油水分離池和集油池的形式進行處理。再有，噪音也是一種污染。由于市內(nèi)變電所有的就位于居民區(qū)附近，主變的長期噪音對人的健康也有危害。所以，市區(qū)建變電所在盡量采用低噪音設(shè)備的同時,還應(yīng)在設(shè)計及基建時采取工程措施解決噪音問題，即利用各種吸音材料遮蔽噪音路徑。隔絕聲源的辦法雖然較為被動、消極，但也較為實際。有條件的，應(yīng)通過增加建筑物的間距來實現(xiàn)周圍的噪音防護。2總體規(guī)劃的重要性所址一經(jīng)選定，就應(yīng)做好變電所的總體規(guī)劃?？傮w規(guī)劃是建所的總的安排，即在擬建變電所的場地上，對變電所的所區(qū)、生活區(qū)、水源地、進出線走廊、道路、供排水管線、防排洪設(shè)施、施工、擴建等項目工程用地進行安排、布置。按照工藝要求、安全運行、經(jīng)濟合理、有利管理、方便生活的原則，在技術(shù)經(jīng)濟論證的基礎(chǔ)上，進行合理布局與全面規(guī)劃。變電所的總體規(guī)劃是總布置設(shè)計的首要環(huán)節(jié)，只有在正確的總體規(guī)劃指導(dǎo)下，才能設(shè)計出好的總布置?？傮w規(guī)劃一般采用以下方法和步驟：第一，在已取得的建所地形圖、地質(zhì)資料、進出線路徑規(guī)劃、城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)規(guī)劃圖的基礎(chǔ)上著手進行規(guī)劃。第二，先標(biāo)出所區(qū)位置及范圍，再依次標(biāo)出：各級電壓進出線方位，并與所內(nèi)相對應(yīng)的配電裝置方位一致，標(biāo)明進出線回路及走廊寬度；進所道路接引點和路徑；所區(qū)主要的出入口位置；水源地及供水管線走徑、取水設(shè)施及建筑(構(gòu))物；排水設(shè)施、排放點位置及排水管走徑；生活區(qū)位置；標(biāo)出為變電所服務(wù)的生活設(shè)施的位置；現(xiàn)場勘探，調(diào)查研究，協(xié)調(diào)各方關(guān)系，進行必要地調(diào)整和補充。3總平面設(shè)計的主要內(nèi)容變電所的總布置設(shè)計主要包括以下內(nèi)容?？偲矫娌贾?。主要協(xié)調(diào)和解決全所建（構(gòu)）筑物、道路在平面位置布局上的相對關(guān)系和相對位置。豎向布置。主要解決所區(qū)各建（構(gòu)）筑物、道路、場地的設(shè)計標(biāo)高及其在豎向上的相互關(guān)系。管、溝布置。全面統(tǒng)籌安排所區(qū)地下設(shè)施。道路。合理確定所內(nèi)、外道路之間的綜合關(guān)系，滿足運行、檢修、施工運輸要求。 第三章 負(fù)荷計算3.1有關(guān)于負(fù)荷計算 工廠進行電力設(shè)計的基本原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量。工廠的用電設(shè)備種類多，數(shù)量大，工況復(fù)雜，如何根據(jù)這些資料正確估計工廠所需的電力和電量是一個非常重要的問題。估算過高，浪費有色金屬；估算過低，設(shè)備過熱，加快絕緣老化，增大電能損耗。為此，引入了計算負(fù)荷的概念。 計算電力負(fù)荷的定義：負(fù)荷不是恒定值，是隨時間而變化的變動值。因為用電設(shè)備并不同時運行，即使用時，也并不是都能達到額定容量。另外，各用電設(shè)備的工作制也不一樣，有長期、短時、重復(fù)短時之分。在設(shè)計時，如果簡單地把各用電設(shè)備的容量加起來作為選擇導(dǎo)線、電纜截面和電氣設(shè)備容量的依據(jù)，那么，過大會使設(shè)備欠載，造成投資和有色金屬的浪費；過小則又會出現(xiàn)過載運行。其結(jié)果不是不經(jīng)濟，就是出現(xiàn)過熱絕緣損壞、線損增加，影響導(dǎo)線、電纜或電氣設(shè)備的安全運行，嚴(yán)重時，會造成火災(zāi)事故。因此負(fù)荷計算也只能力求接近實際。即根據(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，其熱效應(yīng)與同時間內(nèi)實際變動負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。計算電力負(fù)荷的意義：計算負(fù)荷是確定供電線路導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器以及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)。若要使供配電系統(tǒng)在正常條件下可靠地運行，必須正確選擇電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等，這就需要對電力負(fù)荷進行計算。計算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護的重要數(shù)據(jù)。計算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否合理。如計算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線截面選擇過大，造成投資和有色金屬的浪費；如計算負(fù)荷確定過小，又將使電器和導(dǎo)線運行時增加電能損耗，并產(chǎn)生過熱，引起絕緣過早老化，甚至燒毀，以至發(fā)生事故。由此可見，正確的確定計算負(fù)荷意義重大。但由于各類的負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計算負(fù)荷的因素很多，各類負(fù)荷變化有一定的規(guī)律，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)者的技能及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)。為此，正確進行負(fù)荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。 目前普遍采用的確定用電設(shè)備計算負(fù)荷的方法有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是各國普遍采用的確定計算負(fù)荷的基本方法，簡單方便，較適用于用電設(shè)備臺數(shù)較多、各臺容量設(shè)備相差不大的情況。二項式法局限性較大，應(yīng)用于確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的情況。因此，該設(shè)計選用需要系數(shù)法進行負(fù)荷的計算。3.2 水泥廠各個車間負(fù)荷計算3.2.1車間一的負(fù)荷計算1、單臺設(shè)備負(fù)荷計算（1）破碎站控制室MCC1的負(fù)荷計算 已知 Pe=279.77kw P30=204.8kw cos=0.7 tan=1.02 所以 S30=P30/cos=292.57kw Q30=P30tan=208.896kvA I30=444.5A（2）堆場控制室MCC2的負(fù)荷計算 已知 Pe=232.15kw P30=174.19kw cos=0.7 tan=1.02 所以 S30=P30/cos=249.86kw Q30=P30tan=178.398kvA I30=379.6A（3）空調(diào)照明的負(fù)荷計算 已知 Pe=50kw P30=40kw cos=0.6 tan=1.33 所以 S30=P30/cos=66.67kw Q30=P30tan=53.2kvA I30=101.3A 車間一總計算負(fù)荷統(tǒng)計 已知 Pe=562kw P30=378kw cos=0.7 tan=1.05 所以 S30=P30/cos=540kw Q30=P30tan=396.9kvA I30=603A3.2.2車間二的負(fù)荷計算1、 單臺設(shè)備負(fù)荷計算（1） 循環(huán)水泵房的負(fù)荷計算 已知 Pe=59.4kw P30=52.35kw cos=0.8 tan=0.75 所以 S30=P30/cos=65.44kw Q30=P30tan=39.263kvA I30=99.4A（2） 水泥磨控制室MCCS 已知 Pe=684.1kw P30=572.2kw cos=0.78 tan=0.8 所以 S30=P30/cos=733.59kw Q30=P30tan=457.76kvA I30=1114.6A（3） 包裝控制室MCC9的負(fù)荷計算 已知 Pe=190kw P30=136.5kw cos=0.7 tan=1.02 所以 S30=P30/cos=195kw Q30=P30tan=198.9kvA I30=296.3A（4） 空調(diào)照明的負(fù)荷計算 已知 Pe=125kw P30=100kw cos=0.6 tan=1.33 所以 S30=P30/cos=166.67kw Q30=P30tan=133kvA I30=253.2A2、 車間二總計算負(fù)荷統(tǒng)計 已知 Pe=1058kw P30=775kw cos=0.75 tan=0.89 所以 S30=P30/cos=1039kw Q30=P30tan=689.75kvA I30=1579A3.3.3車間三的負(fù)荷計算1、 單臺設(shè)備負(fù)荷計算（1） 生料磨控制室MCC3的負(fù)荷計算 已知 Pe=356.72kw P30=268.4kw cos=0.7 tan=1.02 所以 S30=P30/cos=383.43kw Q30=P30tan=273.768kvA I30=582.6A（2） 煤磨料控制室MCC7的負(fù)荷計算 已知 Pe=674.32kw P30=499.5kw cos=0.78 tan=0.8 所以 S30=P30/cos=640.38kw Q30=P30tan=399.6kvA I30=973A（3） 增濕塔泵房的負(fù)荷計算 已知 Pe=40kw P30=40kw cos=0.8 tan=0.75 所以 S30=P30/cos=50kw Q30=P30tan=30kvA I30=76A（4） 空調(diào)照明的負(fù)荷計算 已知 Pe=100kw P30=80kw cos=0.6 tan=1.33 所以 S30=P30/cos=133.34kw Q30=P30tan=106.4kvA I30=202.6A2、 車間三總計算負(fù)荷統(tǒng)計 已知 Pe=1171kw P30=799kw cos=0.74 tan=0.91 所以 S30=P30/cos=1081kw Q30=P30tan=727.09kvA I30=1642A3.3.4車間四的負(fù)荷計算1、 單臺設(shè)備負(fù)荷計算（1） 窯尾控制室MCC4的負(fù)荷計算 已知 Pe=581.37kw P30=450kw cos=0.73 tan=0.94 所以 S30=P30/cos=616.44kw Q30=P30tan=423kvA I30=937A均化控制室MCC5（2） 空壓站的負(fù)荷計算 已知 Pe=260kw P30=260kw cos=0.8 tan=0.75 所以 S30=P30/cos=325kw Q30=P30tan=195kvA I30=494A（4）空調(diào)照明的負(fù)荷計算 已知 Pe=75kw P30=60kw cos=0.6 tan=1.33 所以 S30=P30/cos=100kw Q30=P30tan=79.8kvA I30=152A2、 車間四總計算負(fù)荷統(tǒng)計已知 Pe=916kw P30=693kw cos=0.74 tan=0.90所以 S30=P30/cos=935kw Q30=P30tan=623.7kvA I30=1423A 3.4.5車間五的負(fù)荷計算1、 單臺設(shè)備負(fù)荷計算（1）窯頭控制室MCC6的負(fù)荷計算已知 Pe=1074.07kw P30=860.75kw cos=0.79 tan=0.77所以 S30=P30/cos=616.44kw Q30=P30tan=662.78kvA I30=937A（1） 空調(diào)照明的負(fù)荷計算已知 Pe=150kw P30=120kw cos=0.6 tan=1.33所以 S30=P30/cos=200kw Q30=P30tan=159.6kvA I30=937A2、車間五的總計算負(fù)荷 已知 Pe=1224kw P30=883kw cos=0.77 tan=0.83 所以 S30=P30/cos=1152kw Q30=P30tan=732.89kvA I30=1750A3.4.6五個車間的總負(fù)荷計算已知 Pe=4931kw P30=3351kw cos=0.74 tan=0.90所以 S30=P30/cos=4505kw Q30=P30tan=3015.9kvA I30=937A 序號控制室代號車間設(shè)備裝機容量P30/kWcos/ tanS30/KVA中壓電機M.V1破碎站控制室MCC1131,132279.77204.80.7/1.023152堆場控制室MCC2152232.15174.90.7/1.023空調(diào)照明50400.6/1.33小計變電所MCC25623780.7/1.055474循環(huán)水泵房C0159.452.350.8/0.755水泥磨控制室MCCS481,521,232541,551684.1572.20.78/0.825006包裝控制室MCC9621,641190136.50.7/1.027空調(diào)，照明1251000.6/1.33小計變電所MCC810587750.75/0.8910398生料磨控制室MCC3163,331,341356.72268.40.7/1.028009煤磨料控制室 MCC7461,231674.32499.50.78/0.831510增濕塔泵房C0240400.8/0.7511空調(diào)照明100800.6/1.33小計變電所MCC711717990.74/0.91108112窯尾控制室MCC4341.B,421,431,361581.374500.73/0.9463013均化控制室MCC550014空壓站C032602600.8/0.7515空調(diào)照明75600.6/1.33小計變電所MCC29166930.74/0.9093516窯頭控制室MCC6441,471,7511074.07860.750.79/0.7717空調(diào)照明1501200.6/1.33小計變電所MCC612248830.77/0.831152總量493133510.74/0.904505 二級變電所負(fù)荷清單39 第4章 設(shè)備的選擇4.1設(shè)備的選擇1、斷路器的選擇根據(jù)額定電流的選擇 則高壓斷路器的電流 則根據(jù)工廠供電附錄表8可選擇 少油戶內(nèi)斷路器 型號額定電壓額定電流開斷電流斷流容量SN10-10II(10V)12V1000 A31.5 KA500 MVA2、電流互感器的選擇高壓側(cè)為35KV 則電流為則選擇LSJC-35I型號電流變化范圍額定電流比備注LSJC-35I100A-300A200/5見電工手冊P173表3-2-8高壓側(cè)為6KV 則電流為則選擇LSJC-35I型號電流變化范圍額定電流比備注LSJC-35I600A-1500A1000/5見電工手冊P173表3-2-84.2 電流互感器的校驗一般電氣的動穩(wěn)定度校驗條件按下列公式進行校驗： 和分別為電器的動穩(wěn)定電流峰值和有效值K-1 DW8-35斷路器的電流峰值和有效值K-2 SN10-10II斷路器的電流峰值和有效值 所以 滿足短路動穩(wěn)定度的校驗條件 則電流互感器選擇合理。 第5章 功率補償?shù)挠嬎阋阎狿30=335KW S30=4505KVA所以 (參見2-41) (參見2-19) =3010所以 需要從0.74補償?shù)?.98=（tanarccos0.74-tanarccos0.98） （參見2-42） =3351（tanarc0.74- tancos0.98) =2365KVA補償后變電所低壓側(cè) (參見2-46) 所以 PT=0.013414=34.13 （參見2-37） QT=0.053414=170.65 （參見2-38）P30=3351+34.13=3385.13Q30=(3010-2365)+170.65=815.65根據(jù)變壓器單臺運行時應(yīng)滿足有一、二級負(fù)荷的需要 SN7S30(I+II)所以 選容量為4000KVA的變壓器（S9-4000/10C6）第六章 短路電流計算6.1短路的原因、后果 短路：指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地 線等）之間發(fā)生的低阻性短接。 1、 短路的原因 主要原因：（1）由于設(shè)備長期運行,絕緣自然老化,被正常電壓擊穿。（2）設(shè)備質(zhì)量低劣,絕緣強度不夠,被正常電壓擊穿。（3）設(shè)備絕緣滿足要求,但被過電壓擊穿。（4）設(shè)備絕緣受外力損傷,造成短路,像被老鼠咬壞絕緣這類。 人為原因:比如工作人員發(fā)生誤操作或者將低電壓設(shè)備接入高電壓的電路中,就可能造成短路2、短路的后果（1）短路時產(chǎn)生很大的電動力和很高的問題,會使短路電路中的元件受到損壞,很可能引發(fā)火災(zāi)事故。（2）短路時電路的電壓驟降,嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運行。（3）短路時保護裝置動作,如熔斷器的保險絲熔斷,將短路電路切除,這會造成停電,而且短路點越靠近電源,停電范圍越大,造成生活的不便和經(jīng)濟上的損失。（4）嚴(yán)重的短路會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,可使并列運行的發(fā)電機組失去同步,造成系統(tǒng)解列。（5）不對稱短路,像單相短路和兩相短路,短路電流會產(chǎn)生較強的不平衡交變電磁場,對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，有可能引發(fā)誤動作。6.2短路電流計算1、電力系統(tǒng)的電抗 由表查得 DW8-35 斷流容量 SOC =1000MVA （參見手冊224頁） 所以 短路計算電流比線路額定電流高5 2、 架空線路的電抗 X0=0.4/km X2=X0l=0.42000=0.83、 繪從K-1 、K-2點短路等效電路 總電抗 X（k-1）=X1+X2=1.35+0.8=2.15 6.3 三相短路電流和短路容量1、 三相短路電流周期分量有效值2、 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流3、 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值4、 三相短路容量K-2點的短路電流和短路容量(=6.3kv)1電力系統(tǒng)電抗 =0.039692架空線路電抗3電力變壓器的電抗 主變壓器一5000kva =7% 主變壓器二8000kva =7.5% 4 =0.094+15.6+計算三相短路電流和短路容量1三相短路電流周期分量有效值 2三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 3三相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值 4三相短路容量 短路計算統(tǒng)計表短路計算點 K-1 K-2 三相短路電流/KA 10 10 10 25.5 15.137.05 37.05 37.05 69.7 40.4三相短路容量/KVAR636.5409.2 第七章線路的選擇7.1電纜的選擇 由于本水泥廠設(shè)計的供電系統(tǒng)的供電電源來自兩千米外的當(dāng)?shù)嘏潆娬荆≒LN）單回路，AC20kv，50hz，進入本廠變電站是采用電纜直埋。2廠內(nèi)電纜敷設(shè)由總變站向二級變電站和中壓電機去的6KV電力電纜采用直埋方式，有二級變電站通向用電設(shè)備的電力電纜和控制電纜采用橋架和穿線管敷設(shè)結(jié)合的方式。墻上明設(shè)，地下暗埋。氣象資料：本廠所在地區(qū)的年平均的年最熱月平均氣溫為34.6地質(zhì)情況：土壤電阻率100m。因為水泥廠一般采用三班制即年工作時間為3000h5000h根據(jù)工廠供電表5-4導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度選取電纜線路為鋁線經(jīng)濟電流密度為=1.73A/按照經(jīng)濟電流密度計算經(jīng)濟截面的公式為 （5-9） 又因為 = 即 則根據(jù)工廠常用電氣設(shè)備手冊 表22-5-2935KV電纜線路選擇型號 芯 經(jīng)濟截面 適用范圍YJLV29 三芯 50-150適用于敷設(shè)在地下能承受機械外力作用校驗發(fā)熱條件35KV YJLV29型電纜線芯長期允許工作溫度不超過80而本水泥廠所在地區(qū)的年平均最熱月平均氣溫為34.6，8034.6滿足發(fā)熱條件。所選電纜合理。6KV電纜線路選擇同理 根據(jù)工廠供電表5-4導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度選取電纜線路為銅線經(jīng)濟電流密度為=2.25A/按照經(jīng)濟電流密度計算經(jīng)濟截面的公式為 （5-9） 又因為 = 即 選取6KV電纜線路用于橋架的電纜為ZL12 400用于穿線鋼管敷設(shè)ZQ11 400墻上明設(shè)的電纜為ZQ 400 地下暗埋的電纜為Zl12 16-500相線的選擇 根據(jù)工廠供電表5-4導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度選取電纜線路為鋁芯橡皮線經(jīng)濟電流密度為=1.73A/按照經(jīng)濟電流密度和經(jīng)濟截面導(dǎo)線選擇為橡皮絕緣線BLX型 參見工廠供電附錄表19 BLX型 經(jīng)濟截面為240 絕緣導(dǎo)線明敷時的載流量為441A滿足發(fā)熱條件。即所選導(dǎo)線合理。水泥廠二次回路設(shè)計(一)二次回路概述指對一次設(shè)備的工作進行監(jiān)視、控制、測量、調(diào)節(jié)和保護，所配置的如：測量儀表、繼電器、控制和信號元件，自動裝置 ，繼電保護裝置、電流互感器等，按一定的要求連接在一起所構(gòu)成的電氣回路，稱為二次接線或稱為二次回路。電力變壓器的繼電保護對于我廠的高壓測電壓為35kv來說，我廠應(yīng)裝設(shè)帶時限的過電流保護，電流速斷保護，過負(fù)荷保護，瓦斯保護。GB規(guī)定10000kVA及以上的單獨運行變壓器和6300kVA及以上的并列運行變壓器，應(yīng)裝設(shè)差動保護；6300kVA及以下單獨運行的重要變壓器，宜裝設(shè)差動保護 （二）電力變壓器的過電流保護 因為我廠要求過電流保護動作時間精確，整定簡便，固采用定時限過電流保護。 定時限過電流保護動作原理：當(dāng)一次側(cè)電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA 瞬時動作，閉合其觸電，使時間繼電器KT動作。KT經(jīng)過整定的時限后，其延時觸電閉合，使串聯(lián)的信號繼電器KS和中間繼電器KM動作。KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，給出燈光信號和音響信號。KM動作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。QF跳閘后，其輔助觸電QF1-2隨之切斷跳閘回路。在短路故障被切除后，繼電器保護裝置除KS外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可手動復(fù)位（三）電力變壓器電流速斷保護 1）為了保證速斷保護動作的選擇性，在下一級線路首端發(fā)生最大短路電流時電流