機(jī)械工廠變配電所的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

機(jī)械工廠變配電所的設(shè)計(jì)摘要機(jī)械工廠供電的目的是從電力系統(tǒng)取得電能，經(jīng)過合理的傳輸，變換，分配到機(jī)械工廠車間中的每一個(gè)用電設(shè)備上以供使用。隨著機(jī)械工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展以及工廠用電量的迅速增長(zhǎng)，使工廠對(duì)電能的質(zhì)量，供電的可靠行以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等要求也日益提高。工廠供電系統(tǒng)是由工廠總降壓變電所（高壓變電所），高壓配電系統(tǒng)，車間變電所，低壓配電系統(tǒng)及用電設(shè)備組成。本設(shè)計(jì)對(duì)一個(gè)大型機(jī)械工廠的供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括進(jìn)線電壓等級(jí)的選擇；總降壓變電所主接線的設(shè)計(jì)；通過負(fù)荷計(jì)算確定主變壓器及各車間配電變壓器的型號(hào)；用標(biāo)幺值法及有歐姆法進(jìn)行了短路計(jì)算，進(jìn)而對(duì)總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所及低壓配電線路中的電氣設(shè)備進(jìn)行選擇與校驗(yàn)，例如斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器。本文也對(duì)二次保護(hù)回路進(jìn)行了簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)在確定高壓側(cè)接線方案及對(duì)高壓側(cè)設(shè)備選擇時(shí)進(jìn)行了較為詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，力求達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理可靠。因?yàn)楣╇娫O(shè)計(jì)是否完善，不僅影響工廠的基本建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備和人身安全等是密切相關(guān)的。關(guān)鍵詞變電所；主接線；設(shè)備選擇；二次繼電保護(hù)ABSTRACTTHEPOWERSUPPLYSYSTEMOFTHEMACHINERYFACTORYAIMSTOOBTAINTHEPOWERFROMTHEPOWERSYSTEM,ANDDISTRIBUTINGTHEPOWERTOEACHOFTHEELECTRICALEQUIPMENTSINMACHINERYFACTORYTHROUGHREASONABLETRANSFORMATIONANDTRANSMISSIONWITHTHEDEVELOPMENTOFMACHINERYINDUSTRIALSELECTRICALAUTOMATIONANDTHERAPIDGROWTHOFELECTRICITYCONSUMPTION,POWERQUALITYANDTHERELIABILITYOFPOWERSUPPLYAREREQUIREDINCREASINGBYTHEFACTORY,SOWASTHETECHNOECONOMICINDICATORSTHEFACTORYPOWERSUPPLYSYSTEMISCONSISTOFTHETOTALSUBSTATIONHIGHVOLTAGESUBSTATION,HIGHVOLTAGEDISTRIBUTIONSYSTEM,WORKSHOPSUBSTATIONS,LOWVOLTAGEDISTRIBUTIONSYSTEMANDELECTRICEQUIPMENTTHEDESIGNOFALARGEMACHINERYFACTORYPOWERSUPPLYSYSTEMWASINTRODUCEDINTHISPAPER,INCLUDINGCHOOSINGTHEVOLTAGELEVELOFTHEINCOMINGLINEDESIGNINGTHEMAINCONNECTIONOFTHETOTALSUBSTATIONSELECTINGTHETYPEOFTHEMAINTRANSFORMERANDWOKSHOPDISTRIBUTIONTRANSFORMERSTHROUGHTHELOADCALCULATIONPERFORMINGTHECALCULATIONOFSHORTCURRENTUSEPERUNITVALUEMETHODANDOHMSMETHOD,THENCHOOSINGTHEEQUIPMENTSFORTHEFACTORYPOWERSUPPLYSYSTEM,SUCHASCIRCUITBREAKERS,DISCONNECTORS,CURRENTANDVOLTAGESENSORSANDSOONITALSOINTRODUCESTHEDESIGNOFSECONDARYRELAYPROTECTIONCIRCUITSIMPLYDETAILEDTECHNICALANDECONOMICCOMPARISONABOUTHIGHVOLTAGESIDESCHEMEOFCONNECTIONANDEQUIPMENTSSELECTIONWASINTRODUCEDINTHISPAPER,STRIVINGTOACHIEVEECONOMICREASONABLEANDRELIABLEWHETHERTHEPOWERSUPPLYSYSTEMISDESIGNEDPERFECTORNOT,NOTONLYAFFECTSTHEFACTORYSCONSTRUCTIONINVESTMENT,OPERATINGCOSTSANDNONFERROUSMETALCONSUMPTION,BUTALSOREFLECTSTHERELIABILITYOFTHEPOWERSUPPLYFORTHEFACTORYANDPRODUCTIONSAFETY,ITHASCLOSERELATIONSHIPWITHTHEECONOMICEFFICIENCY,EQUIPMENTSANDPERSONALSAFETYOFENTERPRISESKEYWORDSSUBSTATION，EQUIPMENTSELECTION，MAINCONNECTION，RELAYPROTECTION目錄摘要IABSTRACTII1緒論111課題的意義112課題研究概述113本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)與目標(biāo)22負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償421負(fù)荷調(diào)查4211工廠總平面圖4212工廠負(fù)荷情況4213供電電源情況5214工廠自然條件5215電費(fèi)制度522按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷6221基本公式6222多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定723無功功率補(bǔ)償9231無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x9232無功功率的補(bǔ)償方式9233無功功率補(bǔ)償計(jì)算103供電電壓及總降壓變電所主電路的確定1331總降壓變電所主電路13311總降壓變電所主電路的分類13312供電電源及總降壓變電所主接線方案1532經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定總降壓變電所主接線方案16321三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析16322三個(gè)方案35KV高壓線路的選擇及電壓損耗計(jì)算16323方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析19334總降壓變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)214高壓電氣設(shè)備的選擇及二次回路設(shè)計(jì)2241短路計(jì)算22411短路計(jì)算的意義和類型22412短路計(jì)算2442總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇28421高壓電氣設(shè)備選擇的一般原則2842235KV側(cè)電氣設(shè)備的選擇3042310KV側(cè)電氣設(shè)備的選擇3142410KV母線的選擇3243總降壓變電所二次回路的設(shè)計(jì)33431二次回路概述33432操作電源的設(shè)計(jì)34433電測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)36434中央信號(hào)裝置3744主變壓器繼電保護(hù)的選擇與整定38441繼電保護(hù)裝置的基本要求38441主變壓器的繼電保護(hù)4045總降壓變電所所址的選擇43451所址的選擇435工廠車間變電所的設(shè)計(jì)4451車間變電所的位置及變壓器的選擇44511車間變電所的位置44512各車間變電所的負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇4452短路計(jì)算及車間變電所設(shè)備的選擇45521短路計(jì)算45522車間低壓配電屏的選擇48523車間進(jìn)線電纜的選擇49524車間低壓母線的選擇51525車間干線的選擇55結(jié)論56致謝57參考文獻(xiàn)58附錄A總降壓變電所主接線59附錄B二號(hào)車間變電所主接線601緒論11課題的意義眾所周知，電能是機(jī)械工廠生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，也易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。在機(jī)械工業(yè)中，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小，電費(fèi)開支僅占產(chǎn)品成本的5左右，從投資額來看，一般機(jī)械工廠在供電設(shè)備上的投資也僅占總投資額的5左右。因此電能在工業(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，而是在于工業(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)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來說，如果工廠的電力供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。例如某些對(duì)供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時(shí)間的停電，也會(huì)引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報(bào)廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國(guó)家和人民帶來經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(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。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)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(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。機(jī)械工廠變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐及核心，所以經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較設(shè)計(jì)好工廠變配電所的主接線及其設(shè)備選型，對(duì)機(jī)械工廠供電具有十分重要的意義。112課題研究概述工廠供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過合理的運(yùn)輸、變換，分配到工廠車間中每一個(gè)用電設(shè)備上。隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量的迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的要求也日益提高。供電設(shè)計(jì)是否完善，不僅影響工廠的基本建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備和人身安全等是密切相關(guān)的?，F(xiàn)在除個(gè)別大型工業(yè)聯(lián)合企業(yè)有自備電廠外，絕大多數(shù)工廠都是從國(guó)家電力系統(tǒng)取得電能的。因此，工廠工業(yè)負(fù)荷是電力系統(tǒng)的主要用戶，工廠供電系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，保證企業(yè)安全供電和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不僅關(guān)系到企業(yè)的利益，也關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及合理利用能源。45工廠供電系統(tǒng)是由工廠總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設(shè)備組成。一般中型工廠的電源是610KV。電能先經(jīng)高壓配電所，由高壓配電線路將電能分送至各個(gè)車間變電所。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將610KV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓，通常降為220/380V（220V為三相電路相電壓，380V為其線電壓）。如果工廠有610KV的高壓用電設(shè)備，則由高壓配電所直接對(duì)其進(jìn)行配電。對(duì)于大型工廠及某些進(jìn)線電壓為35KV及以上的中型工廠，通常經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總降壓變電所，其中裝有較大容量的電力變壓器，將35KV及以上的電源電壓降為610KV的配電電壓，然后經(jīng)過610KV高壓配電線路將電能送到各個(gè)車間變電所，也有的經(jīng)高壓配電所再送到車間變電所，最后經(jīng)車間變電所的配電變壓器降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。有的35KV進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，即35KV線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的變壓器直接降為低壓用電設(shè)備所需的電壓。這種供電方式，稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。這種直配方式，可以省去一級(jí)中間變壓，從而簡(jiǎn)化了供電系統(tǒng)，節(jié)約了有色金屬，降低了電能損耗和電壓損耗，提高供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足35KV架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”而定，否則不宜采用，以確保供電安全。配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能，不改變電壓，而變電所的任務(wù)是接受電能，變換電壓和分配電能。以上所講的工廠供電系統(tǒng)，是指從電源進(jìn)線進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個(gè)電路系統(tǒng)，包括廠內(nèi)的變、配電所和所有高低壓配電線路。45工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，就必須遵循國(guó)家的各項(xiàng)方針政策，設(shè)計(jì)方案必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)應(yīng)滿足以下幾項(xiàng)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(duì)供電可靠性即連續(xù)供電的要求。（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)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)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。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(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。813本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)與目標(biāo)機(jī)械工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)包括（1）供電電壓的選擇根據(jù)供電部門提供的資料，選擇本廠最優(yōu)供電電壓等級(jí)。（2）總降壓變電站的設(shè)計(jì)主接線設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，經(jīng)過概略分析比較，留下23個(gè)較優(yōu)方案，對(duì)較優(yōu)方案進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。短路計(jì)算根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。無功補(bǔ)償求出工廠平均功率因數(shù)，確定補(bǔ)償方式，選出相應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)備。主要電氣設(shè)備的選擇包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導(dǎo)線等設(shè)備的選擇及校驗(yàn)。選用設(shè)備型號(hào)、數(shù)量并匯成設(shè)備一覽表。主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)主要為主變壓器的保護(hù)方式進(jìn)行選擇和整定計(jì)算?？偨祲鹤冸娝位芈返脑O(shè)計(jì)主要包括對(duì)操作電源及電測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)。（3）廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)配電裝置的選擇包括配電裝置如高壓開關(guān)柜、線路的選擇。（4）車間變電所的設(shè)計(jì)主接線設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，選擇車間變電所的臺(tái)數(shù)、容量并設(shè)計(jì)主接線。配電裝置的選擇包括配電裝置如低壓配電屏、線路的選擇。2負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償21負(fù)荷調(diào)查211工廠總平面圖廠門生活區(qū)1號(hào)車間2號(hào)車間4號(hào)車間10號(hào)車間35KV電源進(jìn)線11號(hào)車間3號(hào)車間6號(hào)車間5號(hào)車間7號(hào)車間8號(hào)車間9號(hào)車間鄰廠10KV備用電源10KV電源進(jìn)線車間變電所總降壓變電所高壓配電線高壓配電所高壓電源進(jìn)線低壓配電線總降壓變電所21某機(jī)械工廠總平面圖212工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為三班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為，全年實(shí)際工作小時(shí)數(shù)560H為。該廠除鑄造車間、電鍍車間、空氣壓縮車間、鍋爐房屬于二級(jí)負(fù)荷外，其余690H均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表21所示表21工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料車間編號(hào)車間名稱設(shè)備容量（KW）需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間50003072空氣壓縮車間74007083鍛壓車間550030654金工車間580020655工具車間57003066電鍍車間42005087熱處理車間26006088裝配車間30003079機(jī)修車間2800206510鍋爐車間220070811配料車間310040812生活區(qū)4800708213供電電源情況當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供兩個(gè)供電電源，供設(shè)計(jì)者選用。從某區(qū)域變電所提供1035KV電源，該變電所距廠南。從某區(qū)域變電所提供電源，該變電所距廠西南10KM10KV側(cè)。該廠可通過高壓聯(lián)絡(luò)線由距該廠的鄰近單位取得備用電源。10KM2214工廠自然條件（1）氣象資料年最高氣溫，年平均氣溫，年最低氣溫，年最35C4C30C熱月平均最高氣溫。年最熱月地下土壤中處平均溫度為，常年主導(dǎo)30071M2風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。年雷暴日天。1（2）地質(zhì)水文資料平均海拔，地層以沙質(zhì)黏土為主，地下水位，4685M地耐壓力為。2TM215電費(fèi)制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)為元/，動(dòng)力電費(fèi)為元/。此外，18KVA04KVA電力用戶需按新裝變壓器的容量，一次性向供電部門交納供電貼費(fèi)為元/。722按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷221基本公式用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷。30P用電設(shè)備組的設(shè)備容量，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量EP之和，即。而設(shè)備的額定容量，是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。NPENNP但是用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷，同時(shí)設(shè)備本身有功率損耗，配電線路也有功率損耗，因此用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為（21）XL30EWKP式中，為設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部容量之XK比；為設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之L比；為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與取用功率之比；E為配電線路的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率（亦即設(shè)備組的取用WL功率）與首端功率（亦即計(jì)算負(fù)荷）之比。令上式中的，這里的稱為需要系數(shù)。由上式可知需要系數(shù)的定XLEWDKDK義式為（22）30DEP即用電設(shè)備組的需要系數(shù)，是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)需要的有功功率與其設(shè)備容量的比值。由此可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為（23）30DEPK實(shí)際上，需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線路DK損耗等因素有關(guān)，而且與操作人員的技能和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)，因此應(yīng)盡可能地通過實(shí)測(cè)分析確定，使之盡量接近實(shí)際。在求出有功計(jì)算負(fù)荷后，可按下列各式分別求出其余的計(jì)算負(fù)荷。30P無功計(jì)算負(fù)荷為（24）30TANQP式中，為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。TANCOS視在計(jì)算負(fù)荷為（25）30COSPS式中，為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。COS計(jì)算電流為（26）30NISU式中，為用電設(shè)備組的額定電壓。NU45負(fù)荷計(jì)算中常用的單位有功功率為“千瓦”，無功功率為“千乏”，KWKVAR視在功率為“千伏安”，電流為“安”，電壓為“千伏”。KVAAKV1222多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）和PKQ對(duì)車間干線取PK0859Q7對(duì)低壓母線（1）由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取P089QK5（2）由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)取P09Q37總的有功計(jì)算負(fù)荷為（27）30P30,IK總的無功計(jì)算負(fù)荷為（28）30Q30,IQ以上兩式中的和分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。30,IP30,I總的視在計(jì)算負(fù)荷為（29）23030SP總的計(jì)算電流為（210）30NISU注意由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算，總的視在計(jì)算負(fù)荷也不能按式（25）計(jì)算。13根據(jù)式（23）（26），可以得到各車間的負(fù)荷計(jì)算表，如表22所示。表22各車間的負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間名稱30/KWP30/KVARQ30/KVAS30/I1鑄造車間150153214332562空氣壓縮車間5183885647598383鍛壓車間165193253838564金工車間1161357178527125工具車間17122742854336電鍍車間2101575262539887熱處理車間15611719529638裝配車間90918128619549機(jī)修車間5665586213110鍋爐車間15411551925292511配料車間12493155235512生活區(qū)33616134206381總計(jì)224618992301945868取，根據(jù)式（27）（210）可得P08KQ5總有功計(jì)算負(fù)荷30P30,I82461798KWK總無功計(jì)算負(fù)荷30Q30,I532VARQ總的視在計(jì)算負(fù)荷22230301796841547KVASP總的計(jì)算電流30N53086IU23無功功率補(bǔ)償231無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場(chǎng)才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的“無功”并不是“無用”的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已。因此在供電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。對(duì)廣大供電企業(yè)來說，用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動(dòng)，而且關(guān)系到節(jié)約用電和整個(gè)供電區(qū)域的供電質(zhì)量。在電網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。因此，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，已成為電力工業(yè)中的一個(gè)重要內(nèi)容，而提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)，首先就要提高各用戶的功率因數(shù)。用戶功率因數(shù)的高低，對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分的發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力，減少線路損失，改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。因此，對(duì)于全國(guó)廣大供電企業(yè)，若能有效的搞好低壓補(bǔ)償，不但可以減輕上一級(jí)電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫?，改善提高用戶功率因?shù)，而且能夠有效降低電能損失，減少用戶電費(fèi)，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。我國(guó)電力工業(yè)部于年制定的供電營(yíng)業(yè)規(guī)則規(guī)定“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定196的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定”及以上高壓供電的用戶功率10KVA因數(shù)為以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購(gòu)轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)09為以上。并規(guī)定，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)添加無功補(bǔ)償裝置。8513232無功功率的補(bǔ)償方式（1）高壓集中補(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的母線上。這610KV種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償母線前所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內(nèi)線路610KV的無功功率得不到補(bǔ)償，所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。但這種補(bǔ)償方式的初投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對(duì)工廠高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效的無功補(bǔ)償，以滿足工廠總功率因數(shù)的要求，所以這種補(bǔ)償方式在一些大中型工廠中應(yīng)用相當(dāng)普遍。按規(guī)定室內(nèi)高壓電容器裝置宜設(shè)置在單獨(dú)房間內(nèi)。當(dāng)電容器組容量GB50394較小時(shí)，可設(shè)置在高壓配電室內(nèi)，但與高壓配電裝置的距離不應(yīng)小于15M。（2）低壓集中補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償是將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。這種補(bǔ)償方式能補(bǔ)償車間變電所低壓母線前車間變電所和前面高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。由于這種補(bǔ)償能使車間主變壓器的視在功率減小從而可使主變壓器容量選得較小，因此比較經(jīng)濟(jì)，而且這種補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜饕话憧砂惭b在低壓配電室內(nèi)（只在電容器柜比較多時(shí)才考慮單設(shè)一房間），運(yùn)行維護(hù)安全方便，因此這種補(bǔ)償方式在工廠中相當(dāng)普遍。（3）單獨(dú)就地補(bǔ)償單獨(dú)就地補(bǔ)償，又稱個(gè)別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償，是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在需進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)用電設(shè)備旁邊。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，因此其補(bǔ)償范圍最大，補(bǔ)償效果最好，應(yīng)予優(yōu)先采用。但這種補(bǔ)償方式的總投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償?shù)挠秒娫O(shè)備停止工作時(shí)，它也將一并被切除，因此其利用率較低。對(duì)于供電系統(tǒng)中高壓側(cè)和低壓側(cè)的基本無功功率的補(bǔ)償，仍宜采用高壓集中補(bǔ)償和低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞健?233無功功率補(bǔ)償計(jì)算（1）功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算公式補(bǔ)償前平均負(fù)荷功率因數(shù)為（211）30A22COSPTQ式中，為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取07075；為年平均無功負(fù)荷系數(shù)，一般取076082；為年實(shí)際工作小時(shí)數(shù)，三班制可取6900H；本設(shè)計(jì)取07，取076。AT要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)的無功補(bǔ)償裝置容量為COSCS（212）C3030TANQP式中，為無功補(bǔ)償后的無功功率。30Q電容器實(shí)際容量與實(shí)際工作電壓平方成正比，即11U（213）2CN其中，為單只電容器的額定容量；為電容器的額定電壓。CN并聯(lián)電容器的臺(tái)數(shù)為（214）C1NQ式中，為無功補(bǔ)償容量；為電容器的實(shí)際容量。CQC1變壓器的有功功率損耗及無功功率損耗為（215）T3025PS（216）6式中，為補(bǔ)償后側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷。302S10KV補(bǔ)償后平均負(fù)荷功率因數(shù)為（217）30A22COSPTQ式中，和為補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷。30PQ（2）功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)姆桨讣坝?jì)算為了便于集中管理并減小投資，本廠采用高壓集中補(bǔ)償方式。無功功率的人工補(bǔ)償裝置主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器兩種，由于并聯(lián)電容器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此本廠采用并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償裝置。由式（211）得補(bǔ)償前平均負(fù)荷功率因數(shù)為30A22221576COS078PTQ該廠側(cè)平均負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有，而供電部門要求進(jìn)線側(cè)最大380V035KV負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于。9由式（212）得無功補(bǔ)償容量為C303011TAN1768TCOS72CS095876KVARP因此，若選，由式（213）知該電容器的實(shí)際容量為BWF221C1N43RUQ由式（214）得并聯(lián)電容器的臺(tái)數(shù)為C15987N由于是單相電容器，所以應(yīng)取的倍數(shù)以便三相均衡分配，因此，BF1303可選三臺(tái)并聯(lián)電容器。則實(shí)際補(bǔ)償容量。C90KVARQ補(bǔ)償后側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為KV22223030ASPQ由式（215）及式（216）得變壓器的功率損耗為T30215193582KWPS66VARQ變電所側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為35KV30T17981258K30C6430630VAR由式（217）得無功補(bǔ)償后工廠的平均功率因數(shù)為30A2222178COS94PTQ滿足要求。3供電電壓及總降壓變電所主電路的確定31總降壓變電所主電路311總降壓變電所主電路的分類（1）具有一回電源進(jìn)線和一臺(tái)變壓器的主電路接線這種情況在變電所的高壓側(cè)通常是線路一變壓器組的接線，而變壓器低壓側(cè)則采用單母線接線方式。圖為變壓器高壓側(cè)裝有斷路器的線路變壓器組結(jié)線，這種接31線由于變壓器高壓側(cè)裝有斷路器，正常運(yùn)行時(shí)變壓器的投切操作及發(fā)生故障時(shí)故障線路的切除均可利用斷路器進(jìn)行，所以運(yùn)行操作比較方便。低壓側(cè)單母線接線是最簡(jiǎn)單的母線接線，由母線引出饋電線路到工廠配電所或車間變電所。饋電線路可用斷路器或負(fù)荷開關(guān)控制，或者簡(jiǎn)單地采用隔離開關(guān)及熔斷器控制方式，視負(fù)荷的大小及重要程度而定。35KV電源進(jìn)線610KVQS1QS2QS3QF2QF135KV電源進(jìn)線610KVQS1QS2QS3QF1圖31高壓側(cè)裝有斷路器的圖32高壓側(cè)只裝隔離開關(guān)的線路變壓器組結(jié)線線路變壓器組結(jié)線在工廠供電系統(tǒng)中，為了簡(jiǎn)化配電裝置，減少投資，往往從簡(jiǎn)化變壓器一次側(cè)的開關(guān)設(shè)備入手。圖32為變壓器高壓側(cè)只設(shè)隔離開關(guān)的結(jié)線圖。正常工作時(shí)，若要切除變壓器，首先需要斷開變壓器低壓側(cè)斷路器，然后再打開隔離開關(guān)；投入變壓QF1QS1器時(shí)，要先合上，再合。由于利用隔離開關(guān)進(jìn)行變壓器的空載分閘和合閘，這QS1F種結(jié)線在變壓器容量上有一定限制對(duì)于電壓，變壓器容量限制在以下；35KV0KVA對(duì)于電壓，變壓器容量限制在以下。10KV20A這兩種結(jié)線都具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，雖然第一種結(jié)線還采用了高壓斷路器，投資稍大些，但是由于只有一回進(jìn)線和一臺(tái)變壓器，低壓側(cè)又是單母線結(jié)線，所以供電可靠性都不高。當(dāng)線路一變壓器組中的任一元件或低壓母線發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時(shí)，全所都要停電。因此，這一類結(jié)線一般僅用于給三級(jí)負(fù)荷的中小型變電所供電。（2）具有兩回電源進(jìn)線和兩臺(tái)變壓器的變電所主電路接線為使重要負(fù)荷得到可靠的供電，大型企業(yè)變電所通常有兩回電源進(jìn)線并且設(shè)置兩臺(tái)主變壓器，在這種情況下，變電所高壓側(cè)多采用橋式結(jié)線。當(dāng)供電線路較長(zhǎng)、工廠負(fù)荷比較平穩(wěn)，兩臺(tái)變壓器需要經(jīng)常投入運(yùn)行時(shí)采用內(nèi)橋式接線，如圖所示；如供3電線路較短，而工廠負(fù)荷又極不均衡，需要按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式經(jīng)常投切變壓器的變電所，則采用外橋式接線，如圖34所示。WL1T2T1QF11QF12WL2QF10QF21QF22QS111QS121QS112QS122QS101QS102QS113QS123QS211QS221QF2035KV電源進(jìn)線WL1T2T1QF11QF12WL2QF10QF21QF22QS111QS121QS112QS122QS101QS102QS113QS123QS211QS221QF20圖33內(nèi)橋接線圖34外橋接線由于裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，因此變壓器低壓側(cè)可以采用單母線分段接線方式，一般分兩段。分段開關(guān)可采用斷路器或隔離開關(guān)，如果采用斷路器分段，則接線的供電可靠性和靈活性均較高。車間重要負(fù)荷可用雙回路供電，二回線路分別接在兩段上，可保證重要負(fù)荷的不間斷供電。根據(jù)橋斷路器及低壓母線分段開關(guān)的不同狀態(tài)，橋式接線在正常情況QF10QF20下有多種運(yùn)行方式高壓橋斷路器閉合，低壓母線分段開關(guān)也閉合。這時(shí)兩回電源進(jìn)線和兩臺(tái)變壓器作并聯(lián)運(yùn)行，可靠性高，但短路電流大，繼電保護(hù)裝置復(fù)雜。高壓橋斷路器斷開，低壓分段開關(guān)閉合。這種運(yùn)行方式可以限制短路電流，宜用于來自同一電源的雙回進(jìn)線。高壓橋斷路器斷開，低壓母線分段開關(guān)也斷開。這適用于兩個(gè)未經(jīng)同期的獨(dú)立電源，它的運(yùn)行性能相當(dāng)于兩個(gè)互為備用的線路一變壓器組。高壓橋斷路器閉合，低壓母線分段開關(guān)斷開。這種運(yùn)行方式適用于高壓兩回電源進(jìn)線來自不同地區(qū)變電所，其中有一電源進(jìn)線是正常工作電源，而另一電源進(jìn)線在正常情況下則是備用電源。這種情況下低壓母線分段開關(guān)斷開是為了減少短路電流。為了進(jìn)一步提高這種高壓采用橋式接線、低壓采用單母線分段接線的變電所的供電可靠性和靈活性，通常在高壓側(cè)和低壓側(cè)都裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。為了簡(jiǎn)化結(jié)線和減少配電裝置的投資，對(duì)雙電源進(jìn)線和兩臺(tái)變壓器的總降壓變電所，也可以在變壓器高壓側(cè)不設(shè)斷路器只設(shè)隔離開關(guān)。當(dāng)電源進(jìn)線來自兩個(gè)不同獨(dú)立電源，而變壓器低壓側(cè)的單母線分段接線中設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置時(shí)，這種接線完全可以滿足任何類型用戶的要求。45312供電電源及總降壓變電所主接線方案根據(jù)電力系統(tǒng)電源提供的情況，供電電壓等級(jí)以及總降壓變電所主接線有三個(gè)方案可供選擇（1）方案一工作電源與備用電源均用電壓，在這個(gè)方案中，工廠總降壓35KV變電所的高壓側(cè)接線方式可用的有兩種，即單母線分段接線和內(nèi)橋型接線。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可知，二者初投資差不多，只是內(nèi)橋型接線要多投資一個(gè)高壓斷路器，但顯然在靈活性上橋型接線優(yōu)于單母線分段接線，因此采用內(nèi)橋型接線作為本方案的接線方式，總降壓變電所內(nèi)裝兩臺(tái)主變壓器。（2）方案二工作電源和備用電源均采用電壓，因此不用設(shè)總降壓變電所，10KV只需設(shè)一個(gè)高壓配電所，配電所的母線采用單母線分段接線方式，電源進(jìn)線均用10K斷路器控制。（3）方案三工廠電源采用，用架空線路引入，廠內(nèi)總降壓變電所中裝設(shè)35KV一臺(tái)主變壓器，由于主變壓器容量大于，所以變壓器高壓側(cè)必須裝設(shè)高壓斷10A路器，備用電源為，接在總降壓變電所內(nèi)母線的一個(gè)分段上。10KK32經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定總降壓變電所主接線方案321三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析方案一工作電源與備用電源均為35KV優(yōu)點(diǎn)（1）供電電壓高，線路功率損耗及電能損耗少。（2）電壓損失小，調(diào)壓?jiǎn)栴}易解決。（3）要求的值低，補(bǔ)償容量小，可減少補(bǔ)償設(shè)備及其投資。COS（4）要建總降壓變電所，對(duì)供電設(shè)備便于集中管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（5）根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，的架空線路的故障率比的架空線路的35KV10KV故障率低一半，因而供電可靠性高。缺點(diǎn)（1）廠內(nèi)要設(shè)總降壓變電所，需占一定的土地面積。（2）要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，投資及運(yùn)行費(fèi)用均增加。方案二工作電源及備用電源均為10KV優(yōu)點(diǎn)（1）工廠內(nèi)不裝主變壓器，可簡(jiǎn)化結(jié)線，降低投資及運(yùn)行費(fèi)用。（2）廠內(nèi)不設(shè)總降壓變電所，可減少土地面積，減少管理人員及維護(hù)工作量。缺點(diǎn)（1）供電電壓低，會(huì)增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也大。（2）要求的值高，要增加補(bǔ)償容量及投資。COS（3）要設(shè)總配電所。（4）線路的故障率要比的高，所以供電可靠性不如。35KV35KV方案三工作電源是，備用電源為10K這個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介于上述兩個(gè)方案之間。322三個(gè)方案35KV高壓線路的選擇及電壓損耗計(jì)算（1）變壓器功率損耗及線路功率損耗計(jì)算公式變壓器電壓損耗計(jì)算公式（31）230T0DN1SPN（32）2030TNN1DIUSQNS式中，為變壓器的計(jì)算負(fù)荷；為變壓器的額定容量；為變壓器空載有功損耗；30S0P為變壓器短路有功損耗；為變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)；為變壓器短路電壓DP0ID百分?jǐn)?shù)；為變壓器臺(tái)數(shù)。N線路的電壓損耗計(jì)算（33）0I0I2N1QURPLXU式中，和為線路單位長(zhǎng)度的電阻和電抗；和為線路各負(fù)荷點(diǎn)的有功負(fù)荷和無0RXII功負(fù)荷；為各負(fù)荷點(diǎn)至電源的長(zhǎng)度和各段干線的長(zhǎng)度。IL（2）三個(gè)方案高壓進(jìn)線線路的選擇及損耗計(jì)算方案一根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷為，考慮一臺(tái)變壓器故障，另一臺(tái)變壓器可以過負(fù)24157KVA荷運(yùn)行，本方案選用兩臺(tái)容量為變壓器，查設(shè)備手冊(cè)可選型號(hào)為0的兩臺(tái)變壓器，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下，SL720/35034KWPD198K，。14ID6U線路功率等于計(jì)算負(fù)荷與變壓器損耗之和KV301T17968218P43592KVARQ由式（29）及（210）得計(jì)算負(fù)荷和線路電流為222230130181605VASN659349IU據(jù)規(guī)定，及以上鋁及鋁合金架空裸導(dǎo)線的最小截面為，按發(fā)熱條件選5KV23M擇導(dǎo)線，由設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，大于，滿足要求。LGJ3170方案二用電壓供電，廠內(nèi)不設(shè)主變壓器，無變壓器損耗。10由式（29）及（210）得計(jì)算負(fù)荷和線路電流為3024157KVAS30N301946IU按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，大于LGJ170A，滿足要求。13946A方案三正常運(yùn)行時(shí)以單回路供電，另設(shè)一條線路作為備用電源，根據(jù)計(jì)算負(fù)35KV10KV荷情況，廠內(nèi)總降壓變電所設(shè)一臺(tái)容量為的變壓器，型號(hào)為，其主25ASL7250/3要技術(shù)數(shù)據(jù)為，。04WPD303ID6U線路功率等于計(jì)算負(fù)荷與變壓器損耗之和35K301TP17968412KW7985VARQ由式（29）及（210）得計(jì)算負(fù)荷和線路電流為222230130181KVASN59354IU按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，由設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，大于LGJ170，滿足要求。42A備用線路僅考慮供二級(jí)負(fù)荷用，則由式（29）及（210）得計(jì)算負(fù)荷和線路10KV電流為302146752195368KVAS30N807IU按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，滿足條件。LJ135由式（31）（33）可得到三個(gè)方案的變壓器損耗及高壓線路電壓損耗率如表31和表32所示。表31三個(gè)方案變壓器功率損耗計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目方案一方案二方案三有功功率損耗（KW）TP212402547無功功率損耗（KVAR）32三個(gè)方案高壓線路電壓損耗率項(xiàng)目方案一方案二方案三高壓線路電壓損耗率181211179323方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析由上述計(jì)算比較可知，方案一供電可靠，運(yùn)行靈活，電壓損失和能量損失都較低，但因裝設(shè)兩臺(tái)變壓器和三臺(tái)高壓斷路器致使投資增大很多。方案二投資雖少，但35KV電壓損失嚴(yán)重，無法滿足負(fù)荷長(zhǎng)期正常運(yùn)行的要求，因此不予考慮。方案三介于上述兩個(gè)方案之間，正常運(yùn)行時(shí)，電壓損失不大，能滿足要求。線路故障時(shí)，35KV備用線路運(yùn)行期間，電壓降較大，但這種情況較少且時(shí)間不長(zhǎng)；從設(shè)備投資來看，10KV方案三比方案一少一臺(tái)主變壓器和兩臺(tái)斷路器，投資將降低，至于備用線路的電35KV壓損失問題，可以采用適當(dāng)提高線路導(dǎo)線截面的辦法來降低電壓損失。因此將方案一與方案三再作進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)比較，如表33和表34所示。經(jīng)濟(jì)計(jì)算包括基本建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用兩大項(xiàng)。（1）基建投資Z基建投資一般采用供配電系統(tǒng)中各主要設(shè)備從訂貨到安裝完成所需的全部工程費(fèi)用的綜合投資指標(biāo)表示。所謂綜合投資，包括設(shè)備本體價(jià)值、輔助設(shè)備及配件、材料費(fèi)、設(shè)備的試驗(yàn)調(diào)整費(fèi)用，土建及安裝費(fèi)用，也包括設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)。由式31表示為（34）TLZ式中，為變電所綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置等綜合投資，為線TZLZ路綜合投資。表33方案一和方案三的投資費(fèi)比較比較項(xiàng)目方案一方案三線路綜合投資單價(jià)為萬元/千米，需要千LGJ35120米，則費(fèi)用為萬元20單價(jià)為萬元/千米，需要千米，LGJ35110單價(jià)為萬元/千米，需要千米，則072費(fèi)用為萬元2346電力變壓器綜合投資單價(jià)為萬元，需要兩S720/5臺(tái)，由于變壓器的綜合投資為其單價(jià)的兩倍，則費(fèi)用為萬21608元單價(jià)為萬元，需要一臺(tái)，由S25/31于變壓器的綜合投資為其單價(jià)的兩倍，則費(fèi)用為萬元7342斷路35KV器單價(jià)為萬元，需要SN1035/三臺(tái)，則費(fèi)用為萬元3單價(jià)為萬元，需要一臺(tái)，則N1035/2費(fèi)用為萬元1供電貼費(fèi)按元/計(jì)，貼費(fèi)為7KVA萬元210按元/計(jì)，貼費(fèi)為7KVA萬元075合計(jì)萬元8萬元2（2）年運(yùn)行費(fèi)F由式（35）（38）可得方案一與方案三的年運(yùn)行費(fèi)用比較如表34所示。表34方案一和方案三的年運(yùn)行費(fèi)比較比較項(xiàng)目方案一方案三線路折舊費(fèi)按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)4按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)4用為萬元2048用為萬元15406線路維修管理費(fèi)按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)5用為萬元1按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元8變壓器折舊費(fèi)按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)6用為萬元0837按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元342605變壓器維修費(fèi)按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元基本電價(jià)費(fèi)用按每月元/計(jì)算，則費(fèi)用為1KVA萬元208264按每月元/計(jì)算，則費(fèi)用為18KVA萬元250254合計(jì)萬元95萬元9年運(yùn)行費(fèi)是指設(shè)備投入運(yùn)行后為維持正常運(yùn)行每年所付出的費(fèi)用，一般包括以下三項(xiàng)設(shè)備的折舊費(fèi)用ZF供電系統(tǒng)的各種設(shè)備在運(yùn)行期間將逐年陳舊、老化，因此，每一個(gè)設(shè)備過了一定的使用年限，就需要更換新的設(shè)備，更新設(shè)備的費(fèi)用，要靠工廠在原設(shè)備使用年限內(nèi)逐年積累。對(duì)每一設(shè)備每年所必須提存的資金稱為折舊費(fèi)，折舊費(fèi)一般按設(shè)備投資的一個(gè)百分?jǐn)?shù)提取。這個(gè)百分比稱為折舊率。折舊費(fèi)按下式計(jì)算1C萬元/年（35）ZF設(shè)備維護(hù)管理費(fèi)W為使供電系統(tǒng)保持良好的性能和正常運(yùn)行，必須對(duì)各種設(shè)備經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢查和管理，為此需配備各種維修管理人員。設(shè)備維修管理所需的設(shè)備及交通工具等所需的費(fèi)用統(tǒng)稱為設(shè)備的維修管理費(fèi)，一般也按設(shè)備投資的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，這個(gè)百分比稱為維修管理費(fèi)率。維修管理費(fèi)按下式計(jì)算2C萬元/年（36）W2FZC年基本電價(jià)費(fèi)J工廠大多數(shù)皆按大宗工業(yè)用電計(jì)算電費(fèi)，為二部電價(jià)制。一部分叫基本電費(fèi)，是按所裝用的主變壓器容量來計(jì)費(fèi)的，規(guī)定每月按容量要交多少錢，容量越大，交KVA的基本電費(fèi)就多，容量減小了，交的基本電費(fèi)就少了。另一部分電費(fèi)叫電度電費(fèi)，是按每月實(shí)際耗用的電能數(shù)來計(jì)算電費(fèi)，并且根據(jù)月平均功率因數(shù)的高低乘上一個(gè)KVA調(diào)整系數(shù)。年基本電費(fèi)用下式計(jì)算基本電價(jià)總降壓變電所主變壓器總?cè)萘咳f元/年（37）JF12410整個(gè)供電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)為F（38）ZWJF334總降壓變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)由以上分析可知，方案三的綜合投資及年運(yùn)行費(fèi)均低于方案一，可節(jié)省大約萬925元，從供電可靠性來講，兩個(gè)方案接近，因此決定采用方案三，即正常運(yùn)行時(shí)以單3KV回路供電，另加備用線路。根據(jù)所確定的供電方案，可設(shè)計(jì)出總降壓變電所的主10K接線如附圖。該主接線的主要特點(diǎn)如下A（1）總降壓變電所設(shè)一臺(tái)容量為的降壓變壓器，變壓器與250KVA3/10K架空線路接成線路變壓器組。在變壓器高壓側(cè)設(shè)置少油斷路器，這便于變電所的35K控制、運(yùn)行和維修。（2）總降壓變電所的側(cè)采用單母線分段接線，用少油斷路器將母線分10KV成兩段。（3）主變壓器低壓側(cè)經(jīng)少油斷路器接在母線的一個(gè)分段上，而備用線10K10K路也經(jīng)少油斷路器接在另一段上。（4）備用電源只為二級(jí)負(fù)荷供電，所以所有二級(jí)負(fù)荷車間接在連接備用電源的分段母線上。（5）根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停止運(yùn)行及主變壓器故障或檢修時(shí)才能投入，因此備用電源進(jìn)線開關(guān)在正常時(shí)是斷開的，而母線的分段斷路器在正常時(shí)則10KV是閉合的。（6）在母線側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置，當(dāng)10KV工作電源因故障而斷開時(shí)，備用電源會(huì)立即投入。（7）當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。4高壓電氣設(shè)備的選擇及二次回路設(shè)計(jì)41短路計(jì)算411短路計(jì)算的意義和類型（1）意義工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中不僅要考慮正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)。其中短路故障危害最大，短路的電流引起的電氣設(shè)備熱效應(yīng)和力效應(yīng)使設(shè)備損壞，電壓降落嚴(yán)重影響非故障元件的正常運(yùn)行。但是只要正確選擇電氣設(shè)備，滿足短路電流的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求，采取限制短路電流的措施就可以完全消除或減輕短路電流的危害。進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)要考慮供電系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。在最大運(yùn)行方式下，通過故障元件的短路電流值最大，作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)及繼電保護(hù)整定計(jì)算的依據(jù)；在最小運(yùn)行方式下，通過保護(hù)安裝處的短路電流值最小，可作為繼電保護(hù)校驗(yàn)靈敏度的依據(jù)。短路電流計(jì)算高壓（及以上）宜采用標(biāo)幺值法（相對(duì)單位制），低壓宜1KV40V采用歐姆法（有名單位制）。采用標(biāo)幺值法計(jì)算高壓電路的短路電流十分方便，因?yàn)闊o論計(jì)算哪個(gè)短路點(diǎn)，電抗標(biāo)幺值都不需要折算。計(jì)算步驟同歐姆法，只是采用基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算。（2）類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電機(jī)還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的，60兩相短路約占，兩相接地短路約占，三相短路約占。三相短路雖少，但15205不能不考慮，因?yàn)樗吘褂邪l(fā)生的可能，并且對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著十分不利的影響。單相短路雖然機(jī)會(huì)多短路電流也大，但可以人為的減小單相短路電流數(shù)值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設(shè)備可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇。3（3）采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算標(biāo)幺制法，即相對(duì)單位制法，因其短路計(jì)算中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺制而得名。按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。DSDU基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取或。D10MVAS10基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即取。DC選定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓以后，基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算。DSDUDI（41）DC3SI基準(zhǔn)電抗則按下式計(jì)算。DX（42）2DC3XSI下面分別講述供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值（43）DSKS式中，為電力系統(tǒng)出口的短路容量。KS電力變壓器的電抗標(biāo)幺值（44）KDBN10UXS式中，為變壓器的阻抗電壓百分值；為變壓器的額定容量。KU電力線路的電抗標(biāo)幺值（45）DL02CXU式中，為電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值；為線路的長(zhǎng)度；為電力線路所0XCU在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓。無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值按下式計(jì)算。（46）3DIX三相短路電流次暫態(tài)電流和穩(wěn)定電流為（47）33DDII三相短路電流沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值為（48）3SHD25I（49）1II短路容量為（410）3DCDSUI412短路計(jì)算短路電流按正常運(yùn)行方式計(jì)算如圖41所示。