東盛化工機(jī)械廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、目錄摘 要. 2 第一章 緒論. 31.1 供配電所設(shè)計(jì)的意義 . 3 1.2 供配電所設(shè)計(jì)的要求 . 3 1.3 本文的主要內(nèi)容 . 4 第二章 全廠設(shè)計(jì)資料. 5 第三章 負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償. 8 3.1 負(fù)荷計(jì)算的目的和意義 . 8 3.2 負(fù)荷計(jì)算 . 8 第四章 主接線的選擇. 124.1 接線方案的選擇 . 12 4.2 主接線的選擇及確定 . 12第五章 短路電流計(jì)算. 15 5.1 短路電流計(jì)算 . 15 5.2 短路電流計(jì)算結(jié)果 . 17 第六章 全廠主設(shè)備的選擇. 19 6.1 電氣設(shè)備選擇 . 19 6.2 所選設(shè)備參數(shù). 20 第七章 防雷與接地. 21 7.1 防雷設(shè)

2、備. 21 7.2 接地裝置. 21 結(jié)論. 22 參考文獻(xiàn). 23 致謝. 錯(cuò)誤！未定義書簽。 錯(cuò)誤！未定義書簽。 摘 要本文是東盛化工機(jī)械廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（主要是該工廠的機(jī)械加工車間） 。 設(shè)計(jì)的目的是通過對(duì)該電力系統(tǒng)的地理環(huán)境、供電條件、供電方式和公用系統(tǒng)等 用電負(fù)荷資料的分析，為該車間尋找更加完善的供電設(shè)計(jì)方案。電能是工廠運(yùn)作 的主要能源，對(duì)工廠的正常運(yùn)作有舉足輕重的作用，因此如何進(jìn)行合理用電、安 全用電、節(jié)約用電、高質(zhì)量用電已經(jīng)成為工廠建設(shè)和運(yùn)行的主要問題之一。工廠 的安全正常運(yùn)作、節(jié)電節(jié)能、提高工廠用電效率，都必須有一個(gè)安全、可靠、經(jīng) 濟(jì)、合理的供電系統(tǒng)和使用電能的系統(tǒng)保障，才能實(shí)

3、現(xiàn)工廠電能利用、和節(jié)省電 能的理想化、經(jīng)濟(jì)化。 由于工廠類型很多，且同一類型工廠的生產(chǎn)規(guī)模、自動(dòng)化程度、用電設(shè)備布 局等情況千變?nèi)f化，所以工廠供電系統(tǒng)也不同?；诒敬蔚脑O(shè)計(jì)要求，此設(shè)計(jì)的 基本內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：進(jìn)線電壓等級(jí)及容量的選擇，變配電所主電路接 線形式的選擇， 短路電流計(jì)算。 同時(shí)針對(duì)主接線形式， 本方案進(jìn)行了控制、 計(jì)算、 保護(hù)，防雷接地裝置設(shè)計(jì)等。 關(guān)鍵詞：工廠供電；總壓降（總配電）變電所；電器主接線；供電安全性；高壓 ： 配電系統(tǒng)；電氣設(shè)備選擇 2 第一章 緒論 1.1 供配電所設(shè)計(jì)的意義工廠供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是保障電能從安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、地送到工廠的 各個(gè)部門。眾所周知

4、，電能是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。是用其它形式能 轉(zhuǎn)化為電能，電能又易于轉(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(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性， 并不在于他在產(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(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， 降低成本。 因此， 一個(gè)穩(wěn)定可靠的供配電系統(tǒng)對(duì)發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)， 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的工業(yè)，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)于國家建設(shè)經(jīng)濟(jì)性社會(huì)具有更重要的戰(zhàn)略意義

5、。因此在 當(dāng)今全球資源緊張的局勢下，一個(gè)好的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán) 境、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 1.2 供配電所設(shè)計(jì)的要求工廠供電工作要更好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需 要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到一下基本要求： 1、工廠供電設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵守國家的有關(guān)法令、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國家 的有關(guān)方針、 政策， 如節(jié)約有色金屬， 以鋁代銅， 采用低能耗設(shè)備以節(jié)約能源等。 2、必須從全局出發(fā)，按照負(fù)荷的等級(jí)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電規(guī)劃統(tǒng) 籌規(guī)劃，合理確定整體設(shè)計(jì)方案。 3、工廠供電設(shè)計(jì)應(yīng)做到供電可靠、保證人身和設(shè)備安全。要求供電電能質(zhì)量合 格、優(yōu)

6、質(zhì)、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。設(shè)計(jì)應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗 低、性能先進(jìn)的設(shè)備。 4、應(yīng)根據(jù)整個(gè)工程的特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理工程的近、遠(yuǎn)期的建設(shè) 發(fā)展關(guān)系，以近為主，遠(yuǎn)、近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 總結(jié)一點(diǎn)就是要安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。此外，在供電工作中，應(yīng)合理 的處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系。既要照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全 3 局的觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 1.3 本文的主要內(nèi)容本文主要對(duì) 10kv 及以下供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。 1、負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算； 2、變配電所主變壓器選擇； 3、變配電所電器主接線方案的選擇； 4、短路電流計(jì)算

7、； 5、變配電所一次電氣設(shè)備的選擇； 6、變配電所的計(jì)量、測量及控制回路等二次回路方案選擇； 7、變電所防雷保護(hù)及接地裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算； 8、繪制供電系統(tǒng)電氣原理圖 4 第二章全廠設(shè)計(jì)資料東盛化工機(jī)械廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)：按照國家標(biāo)準(zhǔn) gb50052-95供配電系 統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 、gb50053-9410kv 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范及 gb50054-95低壓 配電設(shè)計(jì)規(guī)范等規(guī)范，進(jìn)行工廠供配電設(shè)計(jì)。做“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)” 的基本要求。并處理好局部與全局、當(dāng)前與長遠(yuǎn)利益的關(guān)系，以便適應(yīng)今后發(fā)展 的需要，同時(shí)還要注意電能和有色金屬的節(jié)約等問題。啟東市東盛化工機(jī)械廠基 本情況如下： 1、電源：工廠

8、4 公里方向有一降壓變電所（號(hào)電站）110/35/10kv，3000kva 變壓器一臺(tái)作為工廠的主電源，10kv 母線三相短路容量：1920mva；用 10kv 的 電壓以單回架空線向工廠實(shí)行供電。供電部門對(duì)國家左右的公司有這樣一個(gè)規(guī) 定： 區(qū)域變電站 35kv 饋電母線的過電流保護(hù)整定時(shí)間 1.8s，要求工廠總壓降變 電所的過電流保護(hù)整定時(shí)間不大于 1.3s。 工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)因不低于 0.9，要求 10kv 側(cè) cos ? = 0.91 。 本設(shè)計(jì)里面我主要突出是設(shè)計(jì)本廠里面的一個(gè)機(jī)械加工車間， 功率因數(shù)也就 按照全場的要求來計(jì)算。 2、 該車間平時(shí)為三班倒， 全年工作時(shí)間為 500

9、0h， 最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)為 4500h。 （這個(gè)數(shù)值僅供參考） 3、電費(fèi)：有兩種價(jià)格 基本電價(jià)：工廠總壓降變電所變壓器總?cè)萘?15 元/月； 電能電價(jià)：按所在地工業(yè)電價(jià)計(jì)算。一般取動(dòng)力電費(fèi) 3 毛錢一度電，照明電 費(fèi)按 5.5 毛一度。 4、進(jìn)行工廠總壓降變電所 35kv、10kv 母線三相短路計(jì)算時(shí)，沖擊系數(shù) kch 均取 1.8。 5、關(guān)于全廠符合情況見下表： 表 2-1、全廠負(fù)荷廠房編號(hào) 1 廠房名稱 配件中心 負(fù)荷類別 動(dòng)力 照明 2 焊接車間 動(dòng)力 設(shè)備容量/kw 350 8 400 需要系數(shù) 0.25 0.8 0.25 功率因數(shù) 0.8 1.0 0.8 5 照明 3 4 機(jī)械加工車

10、間 工具車間 見表 2-2 動(dòng)力 照明 5 電鍍車間 動(dòng)力 照明 6 吹灰處理 動(dòng)力 照明 7 包裝間 動(dòng)力 照明 8 維修車間 動(dòng)力 照明 9 鍋爐房 動(dòng)力 照明 10 倉庫 動(dòng)力 照明 11 員工宿舍區(qū) 照明 8 0.8 1.0 380 9 270 5 140 4 230 7 180 4 70 1.5 50 1.3 250 0.25 0.8 0.25 0.8 0.25 0.8 0.25 0.8 0.25 0.8 0.25 0.8 0.25 0.8 0.8 0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 表 2-2、 機(jī)

11、械加工車間設(shè)備明細(xì)表 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 設(shè)備名稱 普通車床-1 車普通床-2 普通車床-3 普通車床-4 普通車床-5 普通車床-6 管螺紋車床 螺旋套絲機(jī) 鉆床 立式鉆床 單臂吊橋 設(shè)備容量/kw 10 0.125 2 0.075 7 0.625 5 0.625 4 0.625 3 0.125 10 0.125 3 0.125 8 0.5 3 0.125 10 0.2 6 臺(tái)數(shù) 6 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 需要系數(shù) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 功率因素 0.5

12、 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 立式砂輪 刨床 萬能銑床 立式銑床 滾齒機(jī) 插床 弓鋸床 立式鉆床 電極式電阻爐 井式電阻爐 箱式電阻爐 萬能工具磨床 立式鏜床 臥式刨床 單臂刨床 加工車間照明 1.75 3 13 9 0.125 4.1 4 1.7 0.6 20 24 45 31.9 35.7 10 70 25 4 1 1 5 1 7 1 1 1 1 6 1 1 1 1 1 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.

13、25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 7 第三章 負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償 3.1 負(fù)荷計(jì)算的目的和意義工廠供電負(fù)荷計(jì)算（或稱為計(jì)算負(fù)荷）的目的是確定工廠最大負(fù)荷，作為 按允許發(fā)熱條件選擇供電變壓器、輸電線路導(dǎo)線及開關(guān)電器等電氣設(shè)備的依據(jù)。 電力負(fù)荷計(jì)算的方法主要有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和單位產(chǎn)值耗電量法。需 要系數(shù)法計(jì)算簡單對(duì)任何工業(yè)企業(yè)都適用， 特別適用長期工作制用電設(shè)備占主要 負(fù)荷的車間，計(jì)算結(jié)果基本符合實(shí)際。二項(xiàng)式法考慮

14、了用電設(shè)備的數(shù)量和大容量 用電設(shè)備符合的影響。計(jì)算結(jié)果偏大，適用于機(jī)械加工企業(yè)的負(fù)荷計(jì)算。 已知產(chǎn)品的單位產(chǎn)量的耗電量或單位產(chǎn)值的耗電量時(shí)， 可用單位產(chǎn)量和單位 產(chǎn)值耗電量法進(jìn)行估算，單位面積用電量法使用于住宅、辦公室和具有均勻分布 符合的生產(chǎn)線等負(fù)荷的計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算的目的是： 1、計(jì)算變配電所內(nèi)變壓器的負(fù)荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。 2、計(jì)算流過各主要電氣設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)、母線、熔斷器等）的負(fù)荷電 流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。 3、計(jì)算流過各條線路（電源進(jìn)線、高低壓配電線路等）的負(fù)荷電流，作為選擇 這些線路電纜或?qū)Ь€截面的依據(jù)。 4、計(jì)算尖峰負(fù)荷，用于保護(hù)電氣的整定計(jì)算

15、和校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。 5、為電氣設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷是工程設(shè)計(jì)中按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和 電氣設(shè)備額依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定得是否合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇 是否經(jīng)濟(jì)合理，如果計(jì)算負(fù)荷確定的過大，將使電氣和導(dǎo)線電纜選得過大，照成 投資和有色金屬的浪費(fèi)， 而變壓器負(fù)荷率較低運(yùn)行時(shí)， 也將造成長期低效率運(yùn)行。 如果計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將使電氣和掉線處過于負(fù)荷運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn) 生過熱，導(dǎo)線絕緣過早老化甚至產(chǎn)生火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確確 定計(jì)算負(fù)荷具有很大的意義。 3.2 負(fù)荷計(jì)算我國目前普遍采用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法確定用電設(shè)備的負(fù)荷， 其中需 要系數(shù)法是國際上普遍采

16、用的確定計(jì)算負(fù)荷的方法，最為簡便，而二項(xiàng)式系數(shù)法 在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少且各臺(tái)設(shè)備容量差別大的分支干線計(jì)算負(fù)荷時(shí)比較合理， 本 文采用需要系數(shù)法。 8 1、確定用電設(shè)備組或用電單位計(jì)算負(fù)荷的公式用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷， 所以通常用: p 30 = p n ? m /w n p n ? m 式中 (3-1) p n ?m 電動(dòng)機(jī)的額定功率； w n 電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)荷下的效率。（1） 需要系數(shù)法 在所計(jì)算的范圍內(nèi) （如一條干笑、 一段母線或一臺(tái)變壓器） ， 將用電設(shè)備按其設(shè)備性質(zhì)不同分為若干組，對(duì)每一組選用合適的需要系數(shù)，算出 每組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，然后由

17、各組計(jì)算負(fù)荷求總的計(jì)算負(fù)荷，這種方法稱為 需要系數(shù)法。所以需要系數(shù)法一般用來求多臺(tái)三相用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 p 30 = k k l /(w ew wl ) p e 式中 令k (3-2) p e 設(shè)備容量 wl k l /( w ew p q 30 30 ) =k p d ，k d 就稱為需要系數(shù)。 （2） 單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 = k d e （kw） (3-3) (3-4) (3-5) (3-6) = p 30 tan ? （kvar） s 30 = p 30 / cos ? i 30 =s 30 / ( （kv ? a） n 3u ) （a） 2、機(jī)械加工車間負(fù)荷計(jì)算 （1）需要系數(shù)

18、 k d = 0.25 的設(shè)備 p 1 = 10 6 + 2 + 7 + 5 + 4 + 3 + 10 2 + 3 + 8 2 + 3 + 10 + 1 . 75 4 + 3 + 13 + 9 5 + 4 . 1 + 4 7 + 1 . 7 + 0 . 6 + 20 + 24 + 45 6 + 31 . 9 + 35 . 7 + 10 + 70 + 25 = 721 kw 因?yàn)椋?cos ? = 0 . 5 ， 所以：p = p 1 kd 301 tan ? = 1 . 73 （3-7） （3-8） = 721 0.25=180.25 kw q301 = p301 tan ? = 180.25

19、 1.73 =311.8325 kvar （2）需要系數(shù) k d = 0 .25 的設(shè)備 p 2 = 25 kw 因?yàn)椋?cos ? = 0 . 9 ， tan ? = 0 . 5 （3-9） （3-10） 所以： p = p 2 kd =25 0.25=6.25 kw 302 q302 = p302 tan ? = 6.25 0.5=3.125 kvar 9 機(jī)械加工車間總負(fù)荷計(jì)算： p30 = p301 + p302 = 180 . 25 + 6 . 25 = 186 . 5 kw q 30 = q 301 + q 302 = 311 . 8325 + 3 . 125 = 314 . 95

20、75 k var （3-11） （3-12） 全廠負(fù)荷計(jì)算全廠動(dòng)力 （除機(jī)械加工車間外） 30 = p k d =2070 0.25=517.5 kw （3-13） p q30 = p30 tan ? = 517.5 0.75=388.125 kvar 全廠照明（除機(jī)械加工車間外） p30 = p k d = 298 0.8=238.4 kw q30 = p30 tan ?1 + pzm tan ? 2 = 600 0.8 0.75=360kvar ( 條件：有功同時(shí)系數(shù)為 0.95，無功同時(shí)系數(shù)為 0.97 ) 全廠有功功率=（機(jī)械加工車間有功負(fù)荷+全廠動(dòng)力有功負(fù)荷+全廠照明有功負(fù) （186

21、.5+517.5+238.4） 0.95=942.4 0.95=895.28kw 荷） 0.95= 0.97=（314.9575+388.125+360） 0.97=1031.2 kvar cos? = 895.28/1365.6=0.66 （3-14）（3-15） （3-16） （3-17） 全廠無功功率=（機(jī)械加工無功負(fù)荷+全廠動(dòng)力無功負(fù)荷+全廠照明無功負(fù)荷） （3-18） 目前工廠中大多數(shù)負(fù)載都是感性負(fù)載，如異步電動(dòng)機(jī)、變壓器等，使功率因 素偏低。若功率因素打不到 0.85，就需要工人補(bǔ)償。提高功率因素的方法可采用 同步補(bǔ)償機(jī)或裝設(shè)補(bǔ)償電容器。由于本設(shè)計(jì)中要求功率因數(shù)大于等于 0.9，而

22、由 于上面計(jì)算功率因數(shù)小于 0.9，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合考慮采用并聯(lián)電容 進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。 表 3-1 全廠負(fù)荷計(jì)算 名稱 機(jī)械加工車間 動(dòng)力設(shè)備 照明設(shè)備 全 廠 ( 除 機(jī) 械 加 動(dòng)力設(shè)備 工車間外) 照明設(shè)備 無功功率(kvar) 311.83 3.13 388.13 360 有功功率(kw) 180.25 6.25 517.5 238.4 第二節(jié) 無功補(bǔ)償使用電容的注意事項(xiàng)：電容器的阻抗是和頻率成反比。隨著頻率的增高， 損耗也增大。對(duì)于電路中的諧波和涌流要采取措施加以限制。電容器總是要產(chǎn)生 熱量的，要特別注意通風(fēng)冷卻。無功補(bǔ)償裝置安裝后，運(yùn)行過程中，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn) 行檢測，發(fā)現(xiàn)過

23、電壓、過電流、震蕩、諧波等要及時(shí)采取措施，這對(duì)于電容器的 10 正常運(yùn)行是非常重要的。 電容器的補(bǔ)償方式和連接方式：單獨(dú)就地補(bǔ)償方式;分散補(bǔ)償方式;集 中補(bǔ)償方式（這個(gè)適合于 10kv 大中型煤礦的主要補(bǔ)償方式）. 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。電容的連接方式有兩 種：三角形接法和星形接法。 （由于公司要求，對(duì)于無功補(bǔ)償方面設(shè)計(jì)的固定值 0.91，故下面的計(jì)算就按 照 0.91 計(jì)算） 表 3-2 功率補(bǔ)償數(shù)據(jù) cos ? 補(bǔ)償前 補(bǔ)償后 1 tan ? 1 cos ? 1 =0.66 cos ? 2 =0.914 tan ? 1 =1.14 tan ? 2 =0.43 補(bǔ)償?shù)?/p>

24、q c 補(bǔ)=p 30總 (tan ? 1 - tan ? 2 )=895.28 0.71=635.6 kvar q 635 . 6 c= = = 51800 uf 2 2 fu 2 3 . 14 50 220 2 c 51800 c1 = = = 959uf n 54 因?yàn)殡娙輦€(gè)數(shù)是 3 的倍數(shù)，所以本設(shè)計(jì)選 54 個(gè)，每個(gè)容量： 每個(gè)電容容量為 959uf。 補(bǔ)償后工廠的總?cè)萘浚?（q s 2 = p 2 30總 + 30總 ? qc ) 2 =.=978.8kva cos? 2 = 895.28/978.8=0.9140.9，因此滿足本設(shè)計(jì)的要求。 電容柜里面的電容器本身就已經(jīng)連接好了，三

25、角形連接。 11 第四章 主接線的選擇 4.1 接線方案的選擇對(duì)于電源總進(jìn)線為 10kv 及以上的大中型工廠， 通常是經(jīng)工廠總降壓變電所 降為車間所需要的電壓。 總降壓變電所注解線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，有各電力設(shè)備（變 壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單母線表示。 主接線對(duì)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)。 1、一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種內(nèi)橋 式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、 并且變電所的 變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 2、一次側(cè)

26、采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接 線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。但與 內(nèi)橋式接線使用的場合有所不同。 這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷 變動(dòng)較大、使用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總壓降變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)形 接線時(shí)，也宜于采用這種接線。 3、一、二次側(cè)均采用單母線分段的總壓降變電所，這種主接線方式兼有上述兩 種橋式接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所有高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供于一、二級(jí)負(fù) 荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。 4、一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所，采用雙母線線接線較之采用單母 線接線，供電可靠性和運(yùn)行靈

27、活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大 增加了初投資， 所以雙母線接線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運(yùn)用主要用 于電力系統(tǒng)的樞紐變電所。 本次設(shè)計(jì)的工廠是連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷變動(dòng)較小，電源進(jìn)線較長，主變壓器不需 要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠(yuǎn)發(fā)展。一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采 用單母線分段接線。 4.2 主接線的選擇及確定 1、35kv 側(cè)： （1）單母線帶旁路接線： 12 優(yōu)點(diǎn)：可靠性極高，故障率低的變壓器的出口不裝斷路器，投資較省，整個(gè)線 路具有相當(dāng)高的靈活性，當(dāng)雙母線的兩組母線同時(shí)工作時(shí)，通過母聯(lián)斷路器并聯(lián) 運(yùn)動(dòng)，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，當(dāng)母線斷路器斷開后，變電所負(fù)荷可

28、全部接在母線或副母線上。 缺點(diǎn)：當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，將隔離開關(guān)運(yùn)行倒閘操作，容易發(fā)生誤操作。 （2）單母線分段帶旁路母線： 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，運(yùn)行靈活，但是主要用于出現(xiàn)回路數(shù)不多。但負(fù)荷較重 要的中小型變電所。 兩組接線方案相比較：單母線接線方式更加適用于本廠。 2、10kv 側(cè)： （1）單母線分段帶旁路母線： 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，運(yùn)行靈活，但是主要用于出線回路數(shù)不多。但負(fù)荷較 重要的中小型變電所。 缺點(diǎn)：在母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí),各支路都必須停止工作;引出線 的斷路器檢修時(shí),該支路要停止供電. （2）單母線帶旁路母線： 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，斷路器故障檢修時(shí)，可不停負(fù)荷進(jìn)行檢修，供電

29、可靠 運(yùn)行靈活，適用于重要用戶供電，出現(xiàn)回路數(shù)較多的變電所。 兩組接線方案相比較：單母線分段接線方式更加適用與本廠。 圖 4-1 單母線帶旁路 圖 4-2 單母線分段 圖 4-3 單母線帶旁路 圖 4-4 單母線分段 13 東盛化工機(jī)械廠的實(shí)際的情況，該工廠為二級(jí)負(fù)荷供電。容量是 1400kva 少于 1250kva 對(duì)電能的要求還是蠻高的。 所以經(jīng)上述條件綜述，該廠應(yīng)該選用單母線分段接線。 4.3 供電系統(tǒng)接線圖工廠電源進(jìn)線電壓為 35kv,先經(jīng)過工廠總降壓變電所降壓為 10kv 的高壓配 電電壓,然后經(jīng)過車間變電所,降為一般電壓用電設(shè)備所需要的電壓 220/380v。 由于電源進(jìn)線線路較長

30、因而發(fā)生故障和停電事故有點(diǎn)多,并且變壓器不需要經(jīng)常 切換。 所以,總降壓變電所一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線,二次側(cè)采用單母線分段的總降 壓變電所主接線圖。如果某線路電源例如 wl1 線路停電檢修或有故障的時(shí)候,則 斷開 qf11,投入 qf10(兩側(cè)的 qs101 和 qs102 先閉合),即可由 wl2 回復(fù)對(duì)變壓器 t1 的宮殿。這種主接線的靈活性比較好,供電可靠性也高。 圖 4-5 全廠系統(tǒng)主接線圖 14 第五章 短路電流計(jì)算 5.1 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算的目的是：正確的選擇電氣設(shè)備及導(dǎo)體，使之在短路故障發(fā) 生時(shí)不致?lián)p壞； 正確選擇過電流保護(hù)裝置， 使其在短路故障時(shí)可能可靠切除故障。 選擇限

31、制電流的電器。如限流電抗器。 在電力系統(tǒng)中，短路電流計(jì)算的結(jié)果具體應(yīng)用于如下： 1、選擇變配電所中斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、成套設(shè)備、 避雷器等設(shè)備以及軟導(dǎo)線、硬導(dǎo)體。 2、為選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體進(jìn)行熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)。 3、選擇和整定繼電保護(hù)裝置。 4、合理的確定主接線方案。 5、最小運(yùn)行方式下： 圖 5-1 最小運(yùn)行方式下的短路圖 （1）確定基準(zhǔn)值：取 s d = 100 ma ? a , u c1 = 60 kv ， u c 2 = 10.5 kv 而 i d 1 = s d / 3u c1 = 100 /( 3 60) = 0.96 ka i d 2 = s

32、d / 3u c 2 = 100 /( 3 10.5) = 505 ka （2）計(jì)算短路電流中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1）電力系統(tǒng)（ s oc = 310mv ? a ） x 1* = 100 / 310 = 0.32? 2）架空線路（ x 0 = 0.4? / km ） * x 2 = 0.4 4 100 / 10.5 = 1.52? 3）電力變壓器（ u k % = 7.5 ) * x 3 = u k % s d / 100 s n = 7.5 100 103 /(100 1250) = 0.62 （3）求 k-1 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三項(xiàng)短路電流和短路容量。 1）總電抗標(biāo)幺值 *

33、x * ( k ?1) = x 1* + x 2 = 0.32 + 1.52 = 1.84? 15 2）三相短路電流周期分量有效值 i k ? 2( 3) = i d 1 / x * ( k ?1) = 0.96 / 1.84 = 0.52? 3）其他三相短路電流 i (3) = i (3) = i k ?1(3) = 0.52 ka ish (3) = 2.55 0.52 = 1.33ka i sh (3) = 1.51 0.52 = 0.79 ka 4）三相短路容量 = 100 / 1.84 = 54.3 ( k ?1) （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

34、1）總電抗標(biāo)幺值 * * * x * ( k ?2) = x 1* + x 2 + x 3 / x 4 = 0.32 + 1.52 + 0.62 / 2 = 2.15 2）三相短路電流周期分量有效值 s k ?1(3) = s d / x * i k ?2( 3) = i d 2 / x * ( k ?2) = 505 / 2.15 = 234.9 ka 3）其他三相短路電流 i (3) = i (3) = i k ?2 (3) = 234.9 ka ish (3) = 1.84 234.9 = 432.2 ka i sh (3) = 1.09 234.9 = 256.1ka 4）三相短路總?cè)?/p>

35、量 s k ? 2(3) = s d / x * k ?1 = 100 / 2.15 = 46.5mv ? a 6、最大運(yùn)行方式下： 圖 5-2 最大運(yùn)行方式下的短路圖 （1）確定基準(zhǔn)值 取 s d = 100 mv ? a ， u c1 = 60 kv , u c 2 = 0.5 kv 而 i d 1 = s d /( 3u c1 ) = 1000 /( 3 60) = 9.6 ka i d 2 = s d / 3u c 2 = 1000 /( 3 10.5) = 55 ka （2）計(jì)算短路電流中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1）電力系統(tǒng)（ s 0c = 1338mv ? a ） 16 x 1*

36、= 1000 / 1338 = 0.75? 2）架空線路（ x o = 0.4? / km ) * x 2 = 0.4 4 1000 / 602 = 0.45? 3）電力變壓器 * * x 3 = x 4 = u k % s d / 100 s n = 4.5 1000 103 /(100 1250) = 3.71? （3）求 k-1 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 * ( k ?1) = x 1* + x 2 = 0.75 + 0.45 = 1.2 2）三相短路電流周期分量有效值 i k ?1( 3) = i d 1 / x * ( k ?1) =

37、 9.6 / 1.2 = 8 ka 3）其它三相短路電流 i (3) = i (3) = i k ?1(3) = 8 ka ish ( 3) = 2.55 8 = 20.4 ka i sh (3) = 1.51 8 = 12.1ka 4）三相短路容量 s k ?1(3) = s d / x * ( k ?1) = 1000 / 1.2 = 833mv ? a （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 * * * x * ( k ? 2 ) = x 1* + x 2 + x 3 / x 4 = 0.75 + 0.45 + 3.71 / 2 = 3.1?

38、 2）三相短路電流周期分量有效值 i k ? 2( 3) = i d 2 / x * ( k ? 2) = 55 / 3.1 = 17.7 ka 3）其他三相短路電流 i (3) = i (3) = i k ? 2(3) = 17.7 ka ish (3) = 2.55 17.7 = 45.1ka i sh (3) = 1.51 17.7 = 26.7 ka 4)三相短路各電流計(jì)算結(jié)果 短路電流計(jì)算結(jié)果如下表 5-1,5-2 所示： 表 5-1 最大運(yùn)行方式 三相短路電流/ka 三相短路 容量/mva i k (3) i ( 3 ) i 17 (3) ish ( 3 ) ish ( 3 ) s

39、k ( 3 ) k-1 點(diǎn) k-2 點(diǎn) 8 17.7 8 17.7 8 17.7 20.4 45.1 12.1 26.7 833 322.6 表 5-2 最小運(yùn)行方式 三相短路電流/ka 三相短路 容量/mva i k-1 點(diǎn) k-2 點(diǎn) k (3) i ( 3 ) i (3 ) ish ( 3 ) ish ( 3 ) 0.8 256.1 sk (3 ) 0.52 234.9 0.52 234.9 0.52 234.9 1.33 432.2 54.3 46.5 18 第六章 全廠主設(shè)備的選擇 6.1 電氣設(shè)備選擇 1、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 所謂正常工作條件是指電氣設(shè)備的電壓、電流、工作環(huán)

40、境等。 （1）電壓 （2）電流 電氣設(shè)備的最高允許工作電壓應(yīng)大于或等于實(shí)際工作電壓。 電氣設(shè)備的額定電流要大于或等于通過電氣設(shè)備的實(shí)際最大工作電 如果電氣設(shè)備或載流導(dǎo)體 流。 由于額定電流是在一定的周圍空氣溫度 0 下確定， 所處的周圍環(huán)境溫度高于 0 時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。 （3）工作環(huán)境 在選擇電氣時(shí)還要考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，如當(dāng)?shù)販囟取?海拔高度、污穢程度等，此外還應(yīng)考慮防腐、防暴、防火、防塵等要求。 2、按短路情況進(jìn)行校驗(yàn) 在選擇有可能通過短路電流的電氣設(shè)備時(shí)， 必須校驗(yàn)短路電流的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn) 定，以保證系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)不致?lián)p壞。在進(jìn)行短路校驗(yàn)時(shí)，必須計(jì)算該電器所承 受的最大可能短路沖擊

41、電流 (ish ) 所產(chǎn)生的電動(dòng)力和可能通過的最大短路電流所 2 產(chǎn)生的熱量 ( i tima ) 均不得超過允許值。 6.2 所選設(shè)備參數(shù)高壓側(cè)設(shè)備的選擇:按照上述原則,結(jié)合短路電流計(jì)算結(jié)果按正常工作條件 選擇和按短路情況校驗(yàn)確定的總降壓變電所高低壓電器設(shè)備如下: 裝設(shè)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量 st 應(yīng)同時(shí)滿足一項(xiàng)兩個(gè)條件： 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)， st (0.6 ? 0.7) s 30 ；任意一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)， st s 30 ，因 為該廠為二級(jí)負(fù)荷所以按條件選擇。 1、35kv 側(cè)： （1）變壓器選擇 sw2-35/1000，因?yàn)樗x變壓器容量大于 s n = 322.6 mva 滿

42、 足該工廠的要求。 （2）隔離開關(guān)應(yīng)從額定電壓、額定電流、動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定四個(gè)條件進(jìn)行選 (3 擇。 u n = 35 kv ， ich ) = 1.33ka 隔離開關(guān) gw2-35gd/600 均滿足上述幾個(gè)要求。 （3）電壓互感器應(yīng)從額定電壓這個(gè)方面進(jìn)行選擇。 u n = 35 kv ，jdzj9-35 滿足這個(gè)要求。 （4）電流互感器的選擇應(yīng)從額定電壓、額定電流、動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定這四個(gè) 19 條件進(jìn)行選擇。 u n = 35 kv ，lcw-35 滿足上述所述條件。 具體選擇列入表 6-1 中 表 6-1 35kv 側(cè)電器設(shè)備 計(jì)算數(shù)據(jù) 設(shè)備名稱 高壓斷路 隔 離 開 電壓互感 電 流 互

43、避 雷 備注 器 sw2-35/1 000 u n = 35 kv ( ) i d3max = 0.52 ka . (3 ich ) = 1.33ka ( s d3) = 322.6 mva 關(guān) gw2-35 gd/600 35kv 器 jdzj9-35 感 器 器 fz-35 lcw-35 35kv 16.5ka 45ka 1000mva 35kv 35kv 35kv 選 用 kyn10-4 50ka 0.5-2-8 b 高壓開 關(guān)柜 2、10kv 側(cè)： 變壓器選擇 sn10-101，因?yàn)樗x變壓器的容量大于 s n = 45.6 mva 滿足該工 廠的要求。其他設(shè)備的選擇均可以按照 35k

44、v 側(cè)的選擇方法進(jìn)行選擇。 具體選擇列入表 6-2 中 表 6-2 主變壓器 10kv 側(cè)電氣設(shè)備 計(jì)算數(shù)據(jù) 設(shè)備名稱 10kv 側(cè)斷路器 隔 離 開 關(guān) 電 流 互 感 備注 sn10-101 gn8-10t/10 00 u n = 10.5 kv ( ) i d3max = 8 ka . (3 ich ) = 12.1ka ( s d3) = 45.6 mva 器 la-10 10kv 40ka 16ka 300mva 10kv 52ka 10kv 63.64ka 選 用 gg-1a(f) 高 壓開關(guān)柜 3、380v 側(cè)電氣設(shè)備的選擇： 因?yàn)?u n = 380v , i n = 1500 a i 30 故本廠選擇斷路器型號(hào)就是 dz15-1500/30。 20 第七章 防雷與接地 7.1 防雷設(shè)備防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器,其中,接閃器就是專門用來接受直擊雷 的金屬物體。接閃的金屬成為避雷器。接閃的金屬線成為避雷線,或稱架空地線。 接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。 避雷器是