典型車間變電所及低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 典型車間變電所及低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系） 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2010年 6 月 8 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 典型車間變電所及低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名_ 學(xué) 號(hào)_ 院（系） 專業(yè)班級(jí)_ 指導(dǎo)教師_ 職 稱_ 評(píng) 閱 人_ 職 稱_ _ 2010年 6 月 8 日注 意 事 項(xiàng)1. 設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1) 封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2) 題名頁(yè)3) 中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4) 外文摘要、關(guān)鍵詞 5) 目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6) 論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)7) 附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2. 論文字?jǐn)?shù)要求：設(shè)計(jì)（論文）字?jǐn)?shù)理工類不少

2、于1.5萬(wàn)字，文科類不少于1.2萬(wàn)字。3. 附件包括：任務(wù)書(shū)、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4. 文字、圖表要求：1) 文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)。2) 工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)。3) 畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印。4) 圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上。5) 軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔。5. 裝訂順序1) 設(shè)計(jì)（論文）2) 附件按照任務(wù)書(shū)、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、

3、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3) 教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）情況記錄表4) 其它學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用其材料。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 簽字日期 年 月 日中文摘要摘 要變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)中受電、經(jīng)過(guò)

4、變壓，然后分配電能的任務(wù),因此變電所的設(shè)計(jì)工作是整個(gè)電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的重要部分。本次設(shè)計(jì)對(duì)10kV車間配電所及低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，本著安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，結(jié)合實(shí)際情況，解決對(duì)各個(gè)部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)技術(shù)的分配電能問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)，首先進(jìn)行各個(gè)車間負(fù)荷計(jì)算及確定無(wú)功補(bǔ)償方案，提出2個(gè)可行的主變壓器配置方案，然后通過(guò)對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定主變壓器的選擇，進(jìn)而確定主接線方案。接著進(jìn)行短路電流計(jì)算，并根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果選擇變電所所需的一次設(shè)備、確定二次回路和繼電保護(hù)整定以及車間照明設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行防雷接地設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字： 車間變電所

5、主變選擇 一次設(shè)備 繼電保護(hù)目錄ABSTRACTSubstation is an important part of power system, it assumes by electricity from the power system, through the transformer, and then assigned the task of power, so the designof substation design and operation of the entire power grid an important part.The design of the 10kV di

6、stribution plant clinics and low voltage distribution system designed in detail，according to the various workshops the number and nature of the load, the production process on the load requirements as well as load distribution, in a safe, reliable, high-quality, economy, combined with the actual sit

7、uation to address the various departments of the safe, reliable, economic and technological problem of the distribution of power.First of all, for each plant load calculation and determine the reactive power compensation scheme, proposed two possible configuration of the main transformer, and then o

8、n the technical and economic indicators to determine the choice of the main transformer, and then determine the main connection of the program.Followed by short-circuit current calculation and choice according to short-circuit current calculations in a substation equipment needed to determine the se

9、condary circuit and relay setting and lighting design workshop, the final design for lightning protection and grounding.Keywords: workshopsubstation；Select the main transformer；Primary Equipment；relay protection目錄目 錄中文摘要英文摘要1 緒論11.1 供配電的現(xiàn)狀11.2 本設(shè)計(jì)的目的及意義11.3 本設(shè)計(jì)的主要工作21.4 車間原始資料22 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償52.2 負(fù)荷計(jì)算

10、52.3 無(wú)功功率補(bǔ)償103 電氣主接線設(shè)計(jì)133.1 變壓器的臺(tái)數(shù)和容量選擇133.2主接線設(shè)計(jì)方案144 短路電流及其計(jì)算194.1 短路電流計(jì)算條件194.2 高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算194.3 低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算215 一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)275.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目275.2 高壓電器的選擇與校驗(yàn)295.3 低壓電器的選擇與校驗(yàn)325.4 高低壓母線選擇355.6 變電所進(jìn)出線及與臨近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇366 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)427 車間變電所二次回路設(shè)計(jì)及繼電保護(hù)整定487.1 二次回路設(shè)計(jì)487.2 繼電保護(hù)整定488 車間照明設(shè)計(jì)519 防雷保護(hù)與接地裝置設(shè)計(jì)539.

11、1 變電所的防雷保護(hù)539.2.變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)53設(shè)計(jì)總結(jié)55致謝56參考文獻(xiàn)57附錄 圖紙58631 緒論1 緒論1.1 工廠供配電的現(xiàn)狀改革開(kāi)放十幾年來(lái),國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,人民的物質(zhì)文化水平日益提高。但從全局來(lái)看,發(fā)展水平不盡相同,在國(guó)內(nèi)各地區(qū),變電所自動(dòng)化水平也參差不齊?？偟目磥?lái),沿海經(jīng)濟(jì)開(kāi)放地區(qū)發(fā)展速度較快。以能代表自動(dòng)化發(fā)展水平的無(wú)人二次變?yōu)槔?深圳地區(qū)已有相當(dāng)部分達(dá)到無(wú)人值守,在自動(dòng)化方面,具備了遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)功能,并具有微機(jī)保護(hù)設(shè)備。遙控的實(shí)現(xiàn),可避免運(yùn)行人員的誤操作,計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài),做出正確的判斷,供運(yùn)行人員參考,避免系統(tǒng)事故的發(fā)生,減少人身傷亡及財(cái)

12、產(chǎn)損失,提高經(jīng)濟(jì)效益。此外,山東、河北、江蘇等地也投產(chǎn)了一部分無(wú)人值守二次變,而且根據(jù)發(fā)展情況,他們制定了一條原則,就是新投產(chǎn)的二次變一定達(dá)到無(wú)人值守程度,舊的變電所通過(guò)改造也要逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。他們所采用的設(shè)備大部分為國(guó)外進(jìn)口,但自動(dòng)化設(shè)備也不乏國(guó)內(nèi)產(chǎn)品,如南京自動(dòng)化設(shè)備廠的微機(jī)保護(hù)及RTU 等均有應(yīng)用。內(nèi)陸地區(qū)雖比不上沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)的發(fā)展速度,但在自動(dòng)化方面也取得了很大進(jìn)展,在東北的多數(shù)城市如哈爾濱、大慶等電業(yè)部門已投入了多套微機(jī)保護(hù)系統(tǒng),而在微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、絕緣在線監(jiān)測(cè)方面也取得了一定的成績(jī)。為了進(jìn)一步提高電力自動(dòng)化水平,各省局目前也在逐步擴(kuò)大無(wú)人值守二次變和220kV 變電所綜合自動(dòng)化試點(diǎn)范圍,

13、這些都將推動(dòng)各省變電所自動(dòng)化的迅猛發(fā)展。從有關(guān)變電所自動(dòng)化產(chǎn)品方面看,國(guó)內(nèi)目前已有眾多廠家能生產(chǎn)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備,絕緣在線監(jiān)測(cè)及微機(jī)故障處理設(shè)備也不斷涌現(xiàn),大部分都已達(dá)到能投入實(shí)際運(yùn)行的水平,有些產(chǎn)品如微機(jī)保護(hù)已躋身國(guó)際先進(jìn)行列。綜上所述,目前國(guó)內(nèi)變電所自動(dòng)化工作正處于飛速發(fā)展、蒸蒸日上的階段。1.2 本設(shè)計(jì)的目的及意義在工廠里，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?。ǔ娀I(yè)外）。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(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

14、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(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果1。 因此，做好工廠供電工作對(duì)于工業(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。1.3 本設(shè)計(jì)的主要工作 選用需用系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷，將車間內(nèi)多臺(tái)設(shè)備按其工作特點(diǎn)分組，把負(fù)荷曲線大致相近的分為一組，即用電設(shè)備組，然后一組為單位進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況

15、下，達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí)，則需要考慮增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置； 按設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇選擇一臺(tái)S9低損耗配電變壓器，聯(lián)結(jié)組別采用Yyn0； 根據(jù)主變壓器的選擇以及負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求初步確定2個(gè)比較合理的主接線方案，并根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇合適的主接線方案； 按照正常運(yùn)行條件（即電氣設(shè)備正常運(yùn)行的工作電壓及工作電流）選擇電氣設(shè)備，按短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)，并考慮設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境條件對(duì)設(shè)備的影響； 通過(guò)比較經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)技術(shù)指標(biāo)確定主接線方案； 在高壓側(cè)裝設(shè)專用計(jì)量柜、三項(xiàng)有功電度表、無(wú)功電度表和電壓互感器-避雷器柜等。在低壓側(cè)的動(dòng)力出線上裝設(shè)有功電度表和無(wú)功電度表，照明線

16、路上裝有三相四線有功電度表。低壓并聯(lián)電容器組線路上安裝無(wú)功電度表。每一回路均裝設(shè)電流表。低壓母線裝有電壓表。在主變壓器上裝設(shè)瓦斯保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)等繼電保護(hù)裝置并對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行整定，檢驗(yàn)其是否符合要求。 根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行車間電氣照明設(shè)計(jì)，使得生產(chǎn)車間擁有足夠的照度。進(jìn)行接地與防雷設(shè)計(jì)。1.4 車間原始資料本廠為三班工作制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4000小時(shí)，屬三級(jí)負(fù)荷。電源從35/10KV工廠總降壓變電所采用架空線路受電，線路長(zhǎng)為400m，已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度為80km，電纜線路總長(zhǎng)度為25km；如下圖所示： 10KV 架空線路 400m 0.4/km

17、10KV 車間變電所(待設(shè)計(jì))工廠總降壓變電所圖1.1 引入車間變電所的線路圖工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量為250MVA。工廠總降壓變電所10KV配電出線路定時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置的整定時(shí)間為2S；要求車間變電所最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)在0.9以上；在車間變電所10KV側(cè)進(jìn)行計(jì)量。機(jī)加工一車間用電設(shè)備及其他車間用電情況表1.1機(jī)加工一車間設(shè)備明細(xì)表設(shè)備代號(hào)設(shè)備名稱，型號(hào)臺(tái)數(shù)單臺(tái)容量（KW）1馬鞍車床C630M110.1252工具磨床M5M12.0753臥式車床C620-118.654臥式車床C620-118.655臥式車床C620-118.656臥式車床C620-315.6257臥式車床C62

18、014.6258臥式車床C62014.6259臥式車床C62014.62510臥式車床C62014.62511臥式車床C61814.62512臥式車床C61614.62513螺旋套燃機(jī)S-813914.12514臥式車床C630110.12515管螺紋車床Q11917.62516搖臂鉆床Z3518.517圓柱式立式鉆床Z5013.12518圓柱式立式鉆床Z5013.125195T單梁吊車110.2（e=25%）20立式砂輪S38L35011.7521牛頭刨床B6651322牛頭刨床B6651323升降臺(tái)銑床X63-WT11324升降臺(tái)銑床Y-3619.12525滾齒機(jī)X-52K15.126插床

19、B50321427弓齒機(jī)G7211.728立式鉆床Z51210.629電極式鹽洛電阻爐12030井式回火電阻爐12431箱式加熱電阻爐14532臥式車床CW6-1131.933單柱立式車床C512-1135.734臥式鏜床J6811035單臂刨床B1010170表1.2其它車間負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)序號(hào)供電回路容量（KW）P30（KW）Q30 （KVar）S30(KVA)I30(A)1機(jī)加工二車間NO1供電回路1505055NO2供電回路1404045NO3車間照明10802鑄造車間NO1供電回路1707065NO2供電回路1506560NO3供電回路1708075NO4車間照明86.403鉚焊車間N

20、O1供電回路1705090NO2供電回路18051101NO3車間照明75.604電修車間NO1供電回路1504578NO2供電回路1354465NO3車間照明10802 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償2 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償2.2 負(fù)荷計(jì)算2.2.1 單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW）：,為系數(shù)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）: 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kva）: 計(jì)算電流（單位為A）：，式中為用電設(shè)備額定電壓（單位為KV）2.2.2 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW）：式中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.850.95。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（

21、單位為kvar）: 式中是所有設(shè)備無(wú)功之和， 是無(wú)功同時(shí)系數(shù)，可取0.90.97。視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kva）: 計(jì)算電流（單位為A）：2.2.3 機(jī)加工一車間電力負(fù)荷計(jì)算 依照車間平面圖中設(shè)備配置情況，將車間配電線路分為三條回路?；芈芬话O(shè)備代號(hào)為： 1到13，32到35;回路二包含設(shè)備代號(hào)為：14到31；回路三為照明回路。 回路一計(jì)算負(fù)荷：查表知，=0.2，=0.5，=1.73（10.5+2.075+8.65×3+5.625+4.625×7+31.9+35.7+10+70)=224.125=0.2×224.125= 44.825=44.825×1.

22、73=77.547 回路二計(jì)算負(fù)荷：電熱設(shè)備組，查表知，=0.7，=1，=0，89=0.7× (20+24+45)=62.3=62.3×0=0 金屬切削機(jī)床組，查表知，=0.2，=0.5，=1.73，83.975=83.975×0.2=16.795=16.795×1.73=29.055回路二計(jì)算負(fù)荷總計(jì)：89+83.975=172.975=+=79.095=+=29.055 回路三負(fù)荷計(jì)算：通常車間電燈高度為4.25，平均照度為30，查表知，由工廠平面圖知受照房間平面面積為1188，總的安裝功率為： 查表知，=0.8，=1，=0，7.128 = 機(jī)加工一

23、車間的計(jì)算負(fù)荷總計(jì)為： 224.125+172.975+7.128=404.228 +=44.825+79.095+5.702=129.622 =+=77.547+29.055+0=106.602(1.73×0.38)=255.2892.2.4 其余車間計(jì)算負(fù)荷機(jī)加工二車間計(jì)算負(fù)荷：由表2-2知，（150+140+10）=300，（50+40+8）=98，=（55+45+0）=100。 、回路一負(fù)荷計(jì)算： 回路二負(fù)荷計(jì)算： 回路三負(fù)荷計(jì)算： 鑄造車間計(jì)算負(fù)荷： （170+150+170+8）=498（70+65+80+6.4）=221.4=（65+60+75）=200回路一負(fù)荷計(jì)算：

24、 回路二負(fù)荷計(jì)算： 回路三負(fù)荷計(jì)算： 回路四負(fù)荷計(jì)算： 鉚焊車間計(jì)算負(fù)荷：（170+180+7）=257（50+51+5.6）=106.6=（90+101+0）=191回路一負(fù)荷計(jì)算： 回路二負(fù)荷計(jì)算： 回路三負(fù)荷計(jì)算： 電修車間計(jì)算負(fù)荷：（150+135+10）=295（45+44+8）=97=（78+65+0）=133回路一負(fù)荷計(jì)算： 回路二負(fù)荷計(jì)算： 回路三負(fù)荷計(jì)算： 2.2.5 380V側(cè)計(jì)算負(fù)荷 由上兩節(jié)計(jì)算可知，380V側(cè)設(shè)備總?cè)萘繛楦鬈囬g之和為1754.228，各車間有功計(jì)算負(fù)荷合計(jì)為652.622，各車間無(wú)功計(jì)算負(fù)荷合計(jì)730.602，取=0.8，=0.85?？偟挠?jì)算負(fù)荷為=0

25、.8×652.622=522.098=0.85×*730.602=621.012最大負(fù)荷時(shí)功率因素為=522.098/811.321=0.64表2.1 工廠負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)名稱類別設(shè)備容量 Pe (KW)costan計(jì) 算 負(fù) 荷P30(KW)Q30(KVAR)S30(KVA)I30(A)1機(jī)加工一車間回路1224.1250.20.51.7344.8 77.5 89.65136.209回路2172.97579.095 29.055 84.263128.024回路37.1280.8105.702 05.7028.663小計(jì)404.228129.622 106.602 167.8

26、27 255.289 2機(jī)加工二車間回路115050.0 55.0 74.33112.933回路214040.0 45.0 60.20891.477回路3100.8108.0 0812.155小計(jì)30098.0 100.0 140.014 212.982 3鑄造車間回路117070.0 65.0 95.525145.135回路215065.0 60.0 88.459134.4回路317080.0 75.0 109.659166.609回路480.8106.4 06.49.724小計(jì)490221.4 200.0 298.359 453.847 4鉚焊車間回路117050.0 90.0 102.9

27、56156.426回路218051.0 101.0 113.146171.907回路370.8105.6 05.68.508小計(jì)257106.6 191.0 218.734 332.726 5電修車間回路115045.0 78.0 90.05136.817回路213544.0 65.0 78.492119.256回路3100.8108.0 0812.155小計(jì)29597.0 133.0 164.615 250.403 總計(jì)（380V側(cè)）1754.2280.64522.098621.012 811.321 1234.136 2.3 無(wú)功功率補(bǔ)償 無(wú)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

28、等兩種。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、運(yùn)行方便等特點(diǎn)，因此并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。由表2-3可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因素只有0.64。而供電部門要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因素不低于0.9?？紤]到主變電壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因素應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： 無(wú)功功率補(bǔ)償裝置選取并聯(lián)電容器為BSMJ0.4-20-3型，總共容量為420。 （為單個(gè)電容器的容量，單位為）補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因素補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為變壓器的功率損耗為變電所高壓

29、側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為 補(bǔ)償后工廠的功率因素為這一功率因素滿足（0.9）要求，使得工廠能取得可觀的經(jīng)濟(jì)效果。表2.2 無(wú)功補(bǔ)償后工廠計(jì)算負(fù)荷項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷P30(KW)Q30(KVAR)S30(KVA)I30(A)380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.64522.098621.012811.3211234.136380V無(wú)功補(bǔ)償容量-420380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.933522.098201.012559.457850.007變壓器功率損耗8.3933.56710KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.915530.488234.579580.0433.493 電氣主接線設(shè)計(jì)3 電氣主接線設(shè)計(jì)3.1 變壓器的臺(tái)數(shù)

30、和容量選擇3.1.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和型式的選擇 主變壓器臺(tái)屬應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求進(jìn)行選擇。當(dāng)負(fù)荷下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器： 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷 季節(jié)性負(fù)荷變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式 集中負(fù)荷較大，如大于1250時(shí) 在本設(shè)計(jì)中的變電所屬于負(fù)荷容量較小的三級(jí)負(fù)荷變電所，且季節(jié)性負(fù)荷基本無(wú)變化，可以選用一臺(tái)主變壓器。3.1.2 變壓所主變壓器容量的選擇 根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，車間變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案。對(duì)于裝有一臺(tái)主變壓器的變電所，主變壓器的容量應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷，即，由于裝設(shè)了低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，因此主變壓器的容量 滿足不小于補(bǔ)償后

31、的視在計(jì)算負(fù)荷 ，并出于考慮到今后負(fù)荷發(fā)展需要，變壓器負(fù)荷率取80%，即0.7/0.8564.638/0.8705.798 因此主變壓器容量選擇800就足夠了。裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器時(shí)，每臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷的60%到70%，由于裝設(shè)了低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，因此主變壓器的容量 滿足不小于補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷 的60%到70%，并出于考慮到今后負(fù)荷發(fā)展需要，變壓器負(fù)荷率取80%，即即0.60.80.7，0.6*564.6380.80.7*564.638338.7830.8395.2466423.479494.058 因此每臺(tái)主變壓器應(yīng)選擇500就足夠了。3.1.3 變壓所主變壓器型式和聯(lián)

32、結(jié)組別的選擇變壓器主變型式的選擇車間變電所處于一般正常的環(huán)境時(shí)，可選用油浸式變壓器，用電負(fù)荷對(duì)電壓水平要求不高，則可選用無(wú)載調(diào)壓變壓器。在本設(shè)計(jì)中車間變電所無(wú)環(huán)境要求和電壓水平要求，因此裝設(shè)一臺(tái)主變壓器時(shí)可選用油浸式變壓器S9-800/10，調(diào)壓方式選擇無(wú)載調(diào)壓，調(diào)壓范圍為±5%；裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器時(shí)可選油浸式變壓器S9-500/10，調(diào)壓方式選擇無(wú)載調(diào)壓，調(diào)壓范圍為±5%。變壓器主編聯(lián)結(jié)組別的選擇電壓器的聯(lián)結(jié)組別常見(jiàn)的有Yyn0和Dyn11兩種，其中Dyn11較Yyn0聯(lián)結(jié)而言，更利于抑制高次諧波和低壓?jiǎn)蜗嘟拥囟搪饭收系谋Ｗo(hù)和切除，而且其承受單相不平衡負(fù)荷的能力遠(yuǎn)比Yyn0

33、聯(lián)結(jié)變壓器大，但同時(shí)相對(duì)而言Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器一次繞組的絕緣強(qiáng)度要求比Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器稍低，從而制造成本稍低于Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。在本設(shè)計(jì)中三相負(fù)荷基本平衡，其低壓中性線電流不超過(guò)其低壓繞組額定電流的25、且供電系統(tǒng)諧波干擾并不嚴(yán)重，因此三相配電變壓器的聯(lián)結(jié)組選用Yyn0。表3.1 S9-800-10型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定容量（kV·A）額定電壓（kV）損耗（kW）阻抗電壓（%）空載電流（%）聯(lián)結(jié)組別高低空載負(fù)載S9-800/10800100.41.47.54.50.8Yyn0表3.2 S9-500-10型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定容量（kV·A）額定電壓（kV）損耗（

34、kW）阻抗電壓（%）空載電流（%）聯(lián)結(jié)組別高低空載負(fù)載S9-500/10500100.40.965.141.0Yyn03.2主接線設(shè)計(jì)方案3.2.1 主接線設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)變配電所主接線，應(yīng)按所選變壓器的臺(tái)數(shù)和容量以及負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求，初步確定23個(gè)比較合理的主接線方案來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，擇其優(yōu)者作為選定的變配電所主接線方案。對(duì)于變配電所主接線有以下基本要求： 安全 主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全； 可靠 應(yīng)滿足用電單位對(duì)供電可靠性的要求； 靈活 能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，操作檢修方便； 經(jīng)濟(jì) 在滿足以上要求的前提下，主接線設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行

35、管理費(fèi)用低。3.2.2 主接線可選方案圖3.1 裝設(shè)一臺(tái)主變的方案10kV單電源進(jìn)線，僅裝有一臺(tái)主變壓器時(shí)由于采用的油浸式變壓器S9-80010容量大于630kVA，因此采用高供高計(jì)、變壓器一次側(cè)采用斷路器接線的主接線設(shè)計(jì)。10kV單電源進(jìn)線、裝有兩臺(tái)變壓器時(shí) 由于兩臺(tái)油浸式變壓器單臺(tái)容量不大于630kVA，采用高供高計(jì)、電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)采用斷路器、變壓器一次側(cè)采用負(fù)合開(kāi)關(guān)熔斷器組合電器接線的主接線設(shè)計(jì)。圖3.2 裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案3.2.3 兩種主接線方案比較技術(shù)指標(biāo)比較表3.1 技術(shù)指標(biāo)比較比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足

36、要求供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變電壓損耗較大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較主接線方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要由線路和設(shè)備的綜合投資額、變配電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用、線路有色金屬消耗量構(gòu)成(供電貼費(fèi)現(xiàn)已取消)，由于兩種方案的輸電線路長(zhǎng)度差異不明顯，所以在這里，只對(duì)變壓器的綜合投資額、變電設(shè)備的年運(yùn)行費(fèi)進(jìn)行比較。方案一（一臺(tái)主變壓器的方案）：由圖4.1可知，方案一高壓設(shè)備由一臺(tái)800kV變壓器與三個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜，一個(gè)高壓計(jì)量柜組成，查詢資料知，一臺(tái)800kV變壓器出廠價(jià)約為7萬(wàn)，GG-1A高壓開(kāi)關(guān)柜與高壓計(jì)量柜出廠價(jià)約為4萬(wàn)，變

37、壓器綜合投資額約為變壓器價(jià)格的兩倍，高壓開(kāi)關(guān)柜與計(jì)量柜綜合投資額約為其出廠價(jià)格的1.5倍，主變壓器的設(shè)備折舊費(fèi)占變壓器綜合投資的5%，配電設(shè)備折舊費(fèi)占設(shè)備綜合投資的6%，變電設(shè)備的維修管理費(fèi)占綜合投資的6%。設(shè)備綜合投資額：電力變壓器的綜合投資額7萬(wàn)×214萬(wàn)高壓開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）綜合投資額4萬(wàn)×4×1.524萬(wàn)電力變壓器和高壓開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）的年運(yùn)行費(fèi)：電力變壓器的設(shè)備折舊費(fèi)14萬(wàn)×50.7萬(wàn)開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）的設(shè)備折舊費(fèi)24萬(wàn)×61.44萬(wàn)變配電設(shè)備維修管理費(fèi)（14萬(wàn)24萬(wàn)）×62.28萬(wàn)總的年運(yùn)行費(fèi)0.7萬(wàn)1.44萬(wàn)2.28萬(wàn)

38、4.42萬(wàn)方案二（兩臺(tái)主變壓器的方案）：由圖4.2知方案二高壓設(shè)備由兩臺(tái)500kV變壓器與六個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）組成，查詢資料知，一臺(tái)500kV變壓器出廠價(jià)約為6萬(wàn)，GG-1A高壓開(kāi)關(guān)柜與高壓計(jì)量柜出廠價(jià)約為4萬(wàn)，變壓器綜合投資額約為變壓器價(jià)格的兩倍，高壓開(kāi)關(guān)柜與計(jì)量柜綜合投資額約為其出廠價(jià)格的1.5倍，主變壓器的設(shè)備折舊費(fèi)占變壓器綜合投資的5%，配電設(shè)備折舊費(fèi)占設(shè)備綜合投資的6%，變電設(shè)備的維修管理費(fèi)占綜合投資的6%。設(shè)備綜合投資額：電力變壓器的綜合投資額6萬(wàn)×2×224萬(wàn)高壓開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）綜合投資額4萬(wàn)×6×1.536萬(wàn)電力變壓器和高壓開(kāi)關(guān)柜

39、（含計(jì)量柜）的年運(yùn)行費(fèi)：電力變壓器的設(shè)備折舊費(fèi)24萬(wàn)×51.2萬(wàn)開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）的設(shè)備折舊費(fèi)36萬(wàn)×62.16萬(wàn)變配電設(shè)備維修管理費(fèi)（24萬(wàn)36萬(wàn)）×63萬(wàn)總的年運(yùn)行費(fèi)1.2萬(wàn)2.16萬(wàn)3萬(wàn)6.36萬(wàn)表3.2經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較比較項(xiàng)目方案一方案二經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額14萬(wàn)24萬(wàn)高壓開(kāi)關(guān)柜的綜合投資額24萬(wàn)36萬(wàn)高壓設(shè)備的年運(yùn)行費(fèi)4.42萬(wàn)6.36萬(wàn)總計(jì)42.42萬(wàn)56.36萬(wàn)從表4.1和4.2可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案方略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案，因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變的方案。（

40、說(shuō)明，若工廠負(fù)荷近期可有較大增長(zhǎng)的話，則宜采用裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案）。4 短路電流極其計(jì)算4 短路電流及其計(jì)算4.1 短路電流計(jì)算條件一般用戶的高壓電源來(lái)自地區(qū)電力網(wǎng)，負(fù)荷容量遠(yuǎn)小于供電電源容量。短路時(shí)可認(rèn)為電源母線電壓維持不變，不考慮短路電流交流分量的衰減。即將該系統(tǒng)看做無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)或按遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)端短路進(jìn)行計(jì)算。假定短路回路各元件阻抗值保持不變。由于一般高壓短路回路的總電阻值遠(yuǎn)小于總電抗值的1/3，可不計(jì)高壓元件有效電阻。同時(shí)，電路電容和變壓器勵(lì)磁電流也略去不計(jì)。用戶高壓供配電網(wǎng)絡(luò)為單端電源，短路前三相系統(tǒng)時(shí)正常運(yùn)行情況下的接線方式。具有分接線開(kāi)關(guān)的變壓器，其分接線開(kāi)關(guān)位置視為主分接

41、位置。在短路持續(xù)時(shí)間內(nèi)，短路相數(shù)不變，如三相短路保持三相短路。不計(jì)短路電弧電阻。4.2 高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算0.4/kmk-2k-1S架空線=400m200MVA10.5Kv S9-800 0.4kV圖4.1 短路計(jì)算電路確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 設(shè) 計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值1) 電力系統(tǒng) 已知，故 2) 架空線路 已知，而線路長(zhǎng)為0.4，故 3) 電力變壓器 已知S9-800的阻抗電壓 因此繪短路計(jì)算等效電路圖4.2k-1k-2圖4.2 短路計(jì)算等效電路4) 計(jì)算可k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 三相短路次暫態(tài)電

42、流和穩(wěn)態(tài)電流 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值 三相短路容量 兩相短路電流0.866×8.46kA7.326kA表4.1高壓側(cè)短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVA      k-1 8.46 8.46 8.46 21.57 12.77153.85 4.3 低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算4.3.1 變壓器低壓側(cè)短路電流計(jì)算圖4.3各用電車間位置圖(比例為1:2000) 短路電流采用有名值法計(jì)算，計(jì)算公式如下表所示：表4.2 低壓短路回路各元件的

43、阻抗值序號(hào) 元件名稱（正序）阻抗 計(jì)算公式阻抗  電阻 電抗 1  高壓系統(tǒng)    2配電變壓器    3 配電母線     4  配電線路   注：為配電變壓器高壓側(cè)短路容量（MVA），為低壓電網(wǎng)額定電壓（380V）為配電變壓器短路損耗（kW），為配電變壓器的額定容量（kVA），為母線、線路單位長(zhǎng)度的阻抗，為母線、配電線路長(zhǎng)度（m），高壓系統(tǒng)阻抗與變壓器阻抗均為折算

44、到低壓側(cè)的值。表4.3 低壓三相和兩相短路計(jì)算序號(hào)物理量名稱計(jì)算公式1三相對(duì)稱短路電流初始值（AA）2三相對(duì)稱開(kāi)斷電流（有效值）（kA）對(duì)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)端短路，3三相短路電流峰值（kA）4三相穩(wěn)態(tài)短路電流（有效值）（kA）對(duì)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)端短路，5兩相穩(wěn)態(tài)短路電流（有效值）（kA）對(duì)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)端短路，注：為短路計(jì)算點(diǎn)所在電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓（380V）。 為峰值系數(shù)，圖4.4 變電所低壓側(cè)短路電流計(jì)算電路如圖4.4所示短路點(diǎn)選在變壓器低壓繞組出口處k-2點(diǎn)和低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)負(fù)荷側(cè)k-3點(diǎn)，以及k-4可到k-8處(即低壓柜處)1) 高壓系統(tǒng)（K-1點(diǎn)）短路電流計(jì)算：已知153.85MVA，0.4kV, 1. 04

45、 0.1041.03 2) 變壓器短路電流計(jì)算已知S9-800-10型變壓器，Yyn0聯(lián)結(jié)，, 3) k-2點(diǎn)短路電流計(jì)算 由于母線長(zhǎng)度很短對(duì)短路電流影響可以忽略不計(jì)，在這里不做計(jì)算，同時(shí)由于忽略了母線的影響，k-3點(diǎn)短路電流與k-2點(diǎn)處相同。 4) 各車間配電線路阻抗和電抗計(jì)算 由圖5-3所示，變電所到各車間配電線路長(zhǎng)度如下：機(jī)加工一車間：，機(jī)加工二車間：，鑄造車間：，鉚焊車間：，電修車間：。電纜電阻和電抗值數(shù)據(jù)初步選用進(jìn)行計(jì)算5) 機(jī)加工一車間短路電流計(jì)算： 由于配電線路長(zhǎng)度均為，3條回路短路計(jì)算相同。 6) 機(jī)加工二車間短路電流計(jì)算 由于配電線路長(zhǎng)度均為，3條回路短路計(jì)算相同。 7) 鑄

46、造車間短路電流計(jì)算由于配電線路長(zhǎng)度均為，3條回路短路計(jì)算相同。 8) 鉚焊車間短路電流計(jì)算由于配電線路長(zhǎng)度均為，3條回路短路計(jì)算相同。 9) 電修車間短路電流計(jì)算 表4.5 變壓器低壓側(cè)短路電流計(jì)算序號(hào)電路原件短路計(jì)算點(diǎn)元件相阻抗三相短路電流兩相短路電流1高壓系統(tǒng)k-10.11.031.048.461.821.577.3262變壓器T1.8758.803931+2k-21.9759.83310.02523.0361.53550.00719.94941+2k-31.9759.83310.02523.0361.53550.00719.9495k-4k-64.37510.45311.32420.2341.2736.34117.5236k-7k-930.77517.27335.2746.5471.0049.2965.77k-10k-136.77511.07312.97117.8041.14728.8815.4188k-14k-1611.57512.31316.88613.6761.05220.34711.8439k