機(jī)械廠(chǎng)降壓變電所的電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)一 機(jī)械廠(chǎng)降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求： 要求根據(jù)本廠(chǎng)所能取得的電源及本廠(chǎng)用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠(chǎng)的發(fā)展，按照安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置與形式，確定變電所主要變壓器的臺(tái)數(shù)與容量，類(lèi)型。選擇變電所主接線(xiàn)方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線(xiàn)，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)裝置，最后按要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪出設(shè)計(jì)圖樣。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)：1.2.1工廠(chǎng)總平面圖：1.2.2工廠(chǎng)負(fù)荷情況 本廠(chǎng)多數(shù)車(chē)間為兩班制年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠(chǎng)除鑄造車(chē)間、電鍍車(chē)間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。全廠(chǎng)負(fù)荷情況如1.1工廠(chǎng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料表所

2、示：1.2.3氣象資料 本場(chǎng)所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為23，年最低氣溫為-9，年最熱月平均最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為26，年最熱月地下0.8米處平均氣溫為25，當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20天。1.2.4地質(zhì)水文資料 本廠(chǎng)所在地區(qū)平均海拔500m，地層以砂粘土為主，地下水位為1m。1.2.5供電電源情況 按照工廠(chǎng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠(chǎng)可由附近一條10kv的公用電源干線(xiàn)取得工作電源。該干線(xiàn)的走向參看工廠(chǎng)總平面圖該干線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-150，導(dǎo)線(xiàn)為等腰三角形排列，線(xiàn)距為2m；干線(xiàn)首端距離本廠(chǎng)約8km。干線(xiàn)首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MV

3、A。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿(mǎn)足工廠(chǎng)二級(jí)符合要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線(xiàn)由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠(chǎng)高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線(xiàn)路總長(zhǎng)度為80km，電纜線(xiàn)路總長(zhǎng)度為25km。1.2.6電費(fèi)制度 本廠(chǎng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)達(dá)成協(xié)議，在工廠(chǎng)變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制繳納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元KVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.9元KW.H，照明電費(fèi)為0.5元KW.H。工廠(chǎng)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，此外，電力用戶(hù)需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性向供電部門(mén)繳納供電貼費(fèi)：610VA為800KVA。由下面的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表可以

4、得知：電力變壓器的綜合投資為30.2萬(wàn)元，主變壓器的折扣費(fèi)=30.2*0.05=1.51萬(wàn)元，高壓開(kāi)關(guān)柜的折舊費(fèi)=24萬(wàn)元*0.06=1.44萬(wàn)元，變配電的維修管理費(fèi)=（30.2+24）萬(wàn)元*0.06=3.25萬(wàn)元（24萬(wàn)為高壓開(kāi)關(guān)柜的綜合投資），因此計(jì)算主變壓器和高壓開(kāi)關(guān)柜的折舊費(fèi)和維修管理費(fèi)= （1.51+1.44+3.25）=6.2萬(wàn)元。 供電貼費(fèi)：主變壓器容量每KVA 為800元，供電貼費(fèi)=1000 KVA*0.08萬(wàn)元/ KVA=80萬(wàn)元。月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為18元/ KVA,故每年電費(fèi)1000*18*12=21.6萬(wàn)元；由前面可知年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，故可求得：動(dòng)

5、力費(fèi)用：2220kw*4600h*0.2元/kwh=204.24萬(wàn)元；照明費(fèi)用：406kw*4600h*0.5元/kwh=92.69萬(wàn)元。 年用電總計(jì)約：21.6+204.24+92.69=318.53萬(wàn)元（不含供電貼費(fèi)）。1.1、 負(fù)荷計(jì)算的目的、意義及原則（1）供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運(yùn)行，其中各個(gè)元件（包括電力變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線(xiàn)、電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了滿(mǎn)足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿(mǎn)足負(fù)荷電流的要求。因次，有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。（2）計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理

6、。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜選的過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燃燒引起火災(zāi)，同樣會(huì)造成更大損失。由此可見(jiàn)，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。（3）平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來(lái)計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。（4）計(jì)算負(fù)荷又稱(chēng)需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采

7、用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（5）尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。1.2、全廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算表及方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有： 有功功率： P30= Pe·Kd 無(wú)功功率: Q30 = P30 ·tg 視在功率: S3O = P30/cos 計(jì)算電流: I30 = S30/3Un 機(jī)械廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)名稱(chēng)類(lèi)別設(shè)備容量

8、Pe/kw需要系數(shù)Kdcostan計(jì)算負(fù)荷P30/kwQ30/kwS30/kvaI30/A1鑄造車(chē)間動(dòng)力3000.30.71.029091.8照明60.81.004.80小計(jì)30694.891.81322012鍛壓車(chē)間動(dòng)力3500.30.651.17105123照明80.71.005.60小計(jì)358110.61231652513熱處理車(chē)間動(dòng)力1500.60.80.759067.5照明50.81.0040小計(jì)1559467.54電鍍車(chē)間動(dòng)力2500.50.80.7512593.8照明50.81.0040小計(jì)25512993.81602445倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力200.40.80.7586照明10.81.00

9、0.80小計(jì)218.8610.716.26工具車(chē)間動(dòng)力3600.30.61.33108144照明70.91.006.30367114.31441842807金工車(chē)間動(dòng)力4000.20.651.178093.6照明100.81.0080小計(jì)8893.61281948鍋爐房動(dòng)力500.70.80.753526.3照明10.81.000.80小計(jì)5135.826.344.4679裝配車(chē)間動(dòng)力1800.30.71.025455.180.6122照明60.81.004.837.4小計(jì)18658.8010機(jī)修車(chē)間動(dòng)力1800.20.651.173237.4照明40.81.003.20小計(jì)16435.237

10、.451.47811生活區(qū)照明3500.70.90.48245117.6272413總計(jì)（380V側(cè)）動(dòng)力22201015.3856.1照明403計(jì)入Kep=0.8Keq=0.850.75812.2727.6109016561.3、無(wú)功功率補(bǔ)償 由上表可知，該廠(chǎng)380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)是0.75，而供電部門(mén)要求該廠(chǎng)10kv進(jìn)線(xiàn)側(cè)最大負(fù)荷時(shí)因數(shù)不應(yīng)低于0.90.考慮到主變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)因數(shù)應(yīng)稍大于0.90，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： Qc=P30(tan1-tan2)=812.2tan(arccos0.75)-tan(arcc

11、os0.92)kvar=370kvar 選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏（如圖2.1所示），并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺(tái)與方案3（輔屏）4臺(tái)相組合，總共容量84kvar*5=420kvar。因此無(wú)功補(bǔ)償后工廠(chǎng)380V側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如下表所示：項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380v側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.75812.2727.610901656380v側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量-420380v側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.935812.2307.6868.51320主變壓器功率損耗0.015S30=130.06S30=5210kv側(cè)負(fù)荷計(jì)算0.92825

12、.2359.6900521.3.1無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔脽o(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率耗損、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長(zhǎng)距離輸電中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可限制無(wú)功補(bǔ)償在電網(wǎng)中傳輸，相應(yīng)減小了線(xiàn)路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)分級(jí)就地和便于調(diào)整電壓的原則進(jìn)行配置。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分撒補(bǔ)償為主；高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主；調(diào)壓與降壓相結(jié)合；并且與配電網(wǎng)建設(shè)改造工程同步規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、同步投運(yùn)。無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁唧w體現(xiàn)在： 提高電壓質(zhì)量； 降低電能損耗； 提高發(fā)供

13、電設(shè)備運(yùn)行效率；減少用戶(hù)電費(fèi)支出。1.3.2無(wú)功功率補(bǔ)償裝置：一般用并聯(lián)電容器的方法來(lái)進(jìn)行功率補(bǔ)償。2.1變電所位置的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較確定： 一、接近負(fù)荷中心； 二、進(jìn)出線(xiàn)方便； 三、接近電源側(cè)； 四、設(shè)備運(yùn)輸方便； 五、不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所； 六、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)； 七、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰； 八、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境

14、電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定； 九、不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。1、裝有可燃性油浸電力變壓器的車(chē)間內(nèi)變電所，不應(yīng)設(shè)在三、四級(jí)耐火等級(jí)的建筑物內(nèi)；當(dāng)設(shè)在二級(jí)耐火等級(jí)的建筑物內(nèi)時(shí)，建筑物應(yīng)采取局部防火措施。2、多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配電所、變電所應(yīng)設(shè)置在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場(chǎng)所的正上方、正下方、貼鄰和疏散出口的兩旁。3、高層主體建筑內(nèi)不宜設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配電所和變電所，當(dāng)受條件限制必須設(shè)置時(shí)，應(yīng)設(shè)在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場(chǎng)所的正上方、正下方、貼鄰和疏散出口的兩旁，并應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范有關(guān)規(guī)定，采取相應(yīng)的防火措施。4、露天或半

15、露天的變電所，不應(yīng)設(shè)置在下列場(chǎng)所： 一、有腐蝕性氣體的場(chǎng)所； 二、挑檐為燃燒體或難燃體和耐火等級(jí)為四級(jí)的建筑物旁； 三、附近有棉、糧及其他易燃、易爆物品集中的露天堆場(chǎng)； 四、容易沉積可燃粉塵、可燃纖維、灰塵或?qū)щ妷m埃且嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所。變電所的型式應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷的狀況和周?chē)h(huán)境情況確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定： 一、負(fù)荷較大的車(chē)間和站房，宜設(shè)附設(shè)變電所或半露天變電所； 二、負(fù)荷較大的多跨廠(chǎng)房，負(fù)荷中心在廠(chǎng)房的中部且環(huán)境許可時(shí)，宜設(shè)車(chē)間內(nèi)變電所或組臺(tái)式成套變電站； 三、高層或大型民用建筑內(nèi)，宜設(shè)室內(nèi)變電所或組合式成套變電站； 四、負(fù)荷小而分散的工業(yè)企業(yè)和大中城市的居民區(qū)，宜設(shè)獨(dú)立變電所，有

16、條件時(shí)也可設(shè)附設(shè)變電所或戶(hù)外箱式變電站； 五、環(huán)境允許的中小城鎮(zhèn)居民區(qū)和工廠(chǎng)的生活區(qū)，當(dāng)變壓器容量在315KVA及以下時(shí)，宜設(shè)桿上式或高臺(tái)式變電所。帶可燃性油的高壓配電裝置,宜裝設(shè)在單獨(dú)的高壓配電室內(nèi)。當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜的數(shù)量為6臺(tái)及以下時(shí)，可與低壓配電屏設(shè)置在同一房間內(nèi)。不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器，可設(shè)置在同一房間內(nèi)。具有符合IP3X防護(hù)等級(jí)外殼的不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器，當(dāng)環(huán)境允許時(shí)，可相互靠近布置在車(chē)間內(nèi)。 。室內(nèi)變電所的每臺(tái)油量為100kg及以上的三相變壓器，應(yīng)設(shè)在單獨(dú)的變壓器室內(nèi)。在同一配電室內(nèi)單列布置高、低壓配電裝置時(shí)，當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜或低壓

17、配電屏頂面有裸露帶電導(dǎo)體時(shí)，兩者之間的凈距不應(yīng)小于2m；當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜和低壓配電屏的頂面封閉外殼防護(hù)等級(jí)符合IP2X級(jí)時(shí)，兩者可靠近布置。 有人值班的配電所，應(yīng)設(shè)單獨(dú)的值班室。當(dāng)?shù)蛪号潆娛壹孀髦蛋嗍視r(shí)，低壓配電室面積應(yīng)適當(dāng)增大。高壓配電室與值班室應(yīng)直通或經(jīng)過(guò)通道相通，值班室應(yīng)有直接通向戶(hù)外或通向走道的門(mén)。變電所宜單層布置。當(dāng)采用雙層布置時(shí)，變壓器應(yīng)設(shè)在底層。設(shè)于二層的配電室應(yīng)設(shè)搬運(yùn)設(shè)備的通道、平臺(tái)或孔洞。高（低）壓配電室內(nèi)，宜留有適當(dāng)數(shù)量配電裝置的備用位置。高壓配電裝置的柜頂為裸母線(xiàn)分段時(shí)，兩段母線(xiàn)分段處宜裝設(shè)絕緣隔板，其高度不應(yīng)小于0.3m。由同一配電所供給一級(jí)負(fù)荷用電時(shí),母線(xiàn)分段處應(yīng)設(shè)防火隔

18、板或有門(mén)洞的隔墻。供給一級(jí)負(fù)荷用電的兩路電纜不應(yīng)通過(guò)同一電纜溝，當(dāng)無(wú)法分開(kāi)時(shí)，該電纜溝內(nèi)的兩路電纜應(yīng)采用阻燃性電纜，且應(yīng)分別敷設(shè)在電纜溝兩側(cè)的支架上。戶(hù)外箱式變電站和組合式成套變電站的進(jìn)出線(xiàn)宜采用電纜。配電所宜設(shè)輔助生產(chǎn)用房。2.2變電所的形式（類(lèi)型）：（1） 車(chē)間附設(shè)變電所（2） 車(chē)間內(nèi)變電所（3） 露天（或半露天）變電所（4） 獨(dú)立變電所（5） 桿上變電臺(tái)（6） 地下變電所（7） 樓上變電所（8） 成套變電所（9） 移動(dòng)式變電所我們的工廠(chǎng)是10kv以下，變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠(chǎng)的負(fù)荷中心，工廠(chǎng)的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來(lái)確定。在工廠(chǎng)的平面圖下側(cè)和左側(cè)，分別作一條直角坐標(biāo)的x軸和y軸，然后測(cè)

19、出各車(chē)間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，p1、p2、p3p10分別代表廠(chǎng)房1、2、310號(hào)的功率，設(shè)定p1、p2p10并設(shè)定p11為生活區(qū)的中心負(fù)荷，如圖3-1所示。而工廠(chǎng)的負(fù)荷中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：把各車(chē)間的坐標(biāo)帶入（3-1） （3-2），得到x=5.38，y=5.38.由計(jì)算結(jié)果可知，工廠(chǎng)的負(fù)荷中心在6號(hào)廠(chǎng)房的西北角?？紤]到周?chē)h(huán)境和進(jìn)出線(xiàn)方便，決定在6號(hào)廠(chǎng)房的西側(cè)僅靠廠(chǎng)房建造工廠(chǎng)變電所，器型為附設(shè)式。3.1根據(jù)工廠(chǎng)的負(fù)荷情況和電源情況，工廠(chǎng)變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：2.類(lèi)型 ：我們這里選S9-630/10或S9-1000/10（下一章具體介紹選哪一臺(tái)比較好）

20、主變壓器的聯(lián)結(jié)組為Yyn0。 根據(jù)上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)出下列兩種主接線(xiàn)方案：4.1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線(xiàn)方案 如圖4-1所示：4.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線(xiàn)方案 如圖4-2所示4.3主接線(xiàn)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線(xiàn)方案略?xún)?yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線(xiàn)方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線(xiàn)方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線(xiàn)方案，因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線(xiàn)方案。 短路電流是供配電系統(tǒng)中的相間或相地之間因絕緣破壞而發(fā)生電氣連通的故障狀態(tài)。它的數(shù)值可達(dá)額定電流的十余倍至數(shù)十倍，而電路由常態(tài)變?yōu)槎搪返臅簯B(tài)工程中，還出現(xiàn)高達(dá)穩(wěn)態(tài)短路電流1825倍的沖擊

21、電流。會(huì)對(duì)供配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。一、短路電流計(jì)算的目的及幾點(diǎn)說(shuō)明：在供配電系統(tǒng)中除應(yīng)采取有效技術(shù)措施防止發(fā)生短路外，還應(yīng)設(shè)置靈敏、可靠的繼電保護(hù)裝置和有足夠斷流能力的斷路器，快速切除短路回路，把短路危害抑制到最低限度。為此必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確選擇和整定保護(hù)裝置、選擇限制短路電流的元件和開(kāi)關(guān)設(shè)備。（1）由于民用建筑內(nèi)所裝置的元件，其容量遠(yuǎn)比系統(tǒng)容量要小，而阻抗則較系統(tǒng)阻抗大得多，當(dāng)這些元件遇到短路時(shí)，系統(tǒng)母線(xiàn)上的電壓變動(dòng)很小，可認(rèn)為電壓維持不變。因此，在本次計(jì)算中，都是以上述的由無(wú)限大容量電力系統(tǒng)供電作為前提來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。（2）在計(jì)算高壓電路中的短路電流時(shí)，只需考慮短路電流值有重大

22、影響的電流元件如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、架空線(xiàn)及電纜等。由于發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電阻遠(yuǎn)小于本身電抗，因此可不考慮。但當(dāng)架空線(xiàn)和電纜較長(zhǎng)，使短路電流的總電阻大于總電抗1/3時(shí)，需要計(jì)如電阻。（3）短路電流計(jì)算按金屬性短路進(jìn)行。（4）短路電流計(jì)算的符號(hào)含義：短路電流計(jì)算應(yīng)求出最大短路電流值，以確定電氣設(shè)備容量或額定參數(shù)；求出最小短路電流值，作為選擇熔斷器、整定繼電保護(hù)裝置和校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的依據(jù)。（5）短路電流的計(jì)算方法有歐姆法和標(biāo)幺制法。在此需要計(jì)算下列短路電流值：Id-三相短路電流周期分量有效值，KA；Sd-三相短路容量，MVAI-次暫態(tài)短路電流，既三相短路電流周期分量第一周的有效值，KA；

23、I-三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值，KA；Ic-三相短路電流第一周全電流有效值，KA；ic-三相短路沖擊電流，既三相短路電流第一周全電流峰值，KA；I02-短路開(kāi)始到02s時(shí)的三相短路電流有效值，KA；S02-短路開(kāi)始到02s時(shí)的三相短路容量，MVA；二、歐姆法計(jì)算短路電流1.繪制計(jì)算電路及計(jì)算2.確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uc=1.05UN。UC為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv，則3.計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值3.1電力系統(tǒng)3.2架空線(xiàn)路3.3電力變壓器式中，Sn為變壓器的額定容量 因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖5-2所示4.k

24、-1點(diǎn)的相關(guān)計(jì)算4.1總電抗標(biāo)幺值4.2三相短路電流周期分量有效值4.3其它短路電流4.4三相短路容量5.k-2點(diǎn)的相關(guān)計(jì)算5.1總電抗標(biāo)幺值5.2三相短路電流周期分量有效值5.3其它短路電流5.4三相短路容量以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表5-1所示6.1電氣設(shè)備選擇的一般原則電氣設(shè)備選擇的一般原則主要有以下幾條：(1)按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備。 1)根據(jù)設(shè)備所在位置(戶(hù)內(nèi)或戶(hù)外)、使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設(shè)備型號(hào)。 2)按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓。 3)按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流。電氣設(shè)備的額定電流IN應(yīng)不小于實(shí)際通過(guò)它的最大負(fù)荷電流Imax(或計(jì)算電 流Ij)，即

25、 INImax 或INIj(71)(2)按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 為保證電氣設(shè)備在短路故障時(shí)不至損壞，按最大可能的短路電流校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定：電氣設(shè)備在沖擊短路屯流所產(chǎn)生的電動(dòng)力作用下，電氣設(shè)備不至損壞。熱穩(wěn)定：電氣設(shè)備載流導(dǎo)體在最大隱態(tài)短路屯流作用下，其發(fā)熱溫度不超過(guò)載流導(dǎo)體短時(shí)的允許發(fā)熱溫度。(3)開(kāi)關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)。斷路器和熔斷器等電氣設(shè)備擔(dān)負(fù)著可靠切斷短路電流的任務(wù)，所以開(kāi)關(guān)電器還必須校驗(yàn)斷流能力，開(kāi)關(guān)設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三相短路容量.6.2高低壓電氣設(shè)備的選擇一、高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)6.2.1按工作電壓選擇6.2.2 設(shè)備的額定電

26、流IN不應(yīng)小于所在的電路計(jì)算電流I30，既IN>I306.2.3按斷流能力選擇6.2.4隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)a）動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)二、低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如圖6-2所示，所選數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足要求。三、高低壓母線(xiàn)的選擇 查表得到10kv母線(xiàn)選LMY-3（40*4mm），即母線(xiàn)尺寸為40mm*4mm,380V母線(xiàn)選LMY-3（120*10）+80*6，即母線(xiàn)尺寸為120mm*10mm，而中性母線(xiàn)尺寸為80mm*6mm。7.1 10kv高壓進(jìn)線(xiàn)和引入電纜的選擇7.1.1 10kv高壓進(jìn)線(xiàn)的選擇校驗(yàn) 采用LGJ型鋼芯鋁絞線(xiàn)架空敷設(shè)，接往10

27、kv公用干線(xiàn)。a） 按發(fā)熱條件選擇 由I30=Int=57.7A及室外環(huán)境溫度33，查表得，初選LGJ-35，其35時(shí)的IL-149AI30，滿(mǎn)足發(fā)熱條件。b） 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表得，最小允許截面積AMIN=25mm2而LGJ-35滿(mǎn)足要求，故選它。由于此線(xiàn)路很短，故不需要檢驗(yàn)電壓損耗。7.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用JL22-10000型交聯(lián)聚乙烯的鋁芯電纜之間埋地敷設(shè)。 因此JL22-10000-3*25電纜滿(mǎn)足要求。7.2 380V低壓出線(xiàn)的選擇7.2.1 鑄造車(chē)間 饋電給1號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 7.2.2

28、 鍛壓車(chē)間饋電給2號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，略)。7.2.3 熱處理車(chē)間饋電給3號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，略)。7.2.4電鍍車(chē)間饋電給4號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，略)。7.2.5倉(cāng)庫(kù)饋電給5號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路，由于倉(cāng)庫(kù)就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導(dǎo)線(xiàn)BLV-1000型5根穿硬塑料管埋地敷設(shè)。7.2.6工具車(chē)間饋電給6號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，

29、略)。7.2.7金工車(chē)間饋電給7號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，略)。7.2.8鍋爐房饋電給8號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，略)。7.2.9裝備車(chē)間饋電給9號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，略)。7.2.10機(jī)修車(chē)間饋電給10號(hào)廠(chǎng)房的線(xiàn)路采用VLV22-10000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)(方法同上，略)。7.2.11生活區(qū)7.3作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的選擇校驗(yàn) 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設(shè)

30、，與相距約2km的臨近單位變配電所的10KV母線(xiàn)相連。7.3.1按發(fā)熱條件選擇7.3.2校驗(yàn)電壓損耗 由此可見(jiàn)滿(mǎn)足要求電壓損耗5%的要求。7.3.3短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗(yàn)，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，可知纜芯25mm的交聯(lián)電纜是滿(mǎn)足熱穩(wěn)定要求的。而臨近單位10kv的短路數(shù)據(jù)不知，因此該連路線(xiàn)的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算無(wú)法進(jìn)行只有暫缺。 以上所選變電所進(jìn)出線(xiàn)和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)和電纜型號(hào)規(guī)格如表7-1所示。8.1變電所二次回路的選擇 a）高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號(hào)回路： 斷路器采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，其控制與信號(hào)回路如工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖6-12所示。 b）變電所的電能計(jì)量回路： 變電

31、所高壓側(cè)裝設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，裝設(shè)三項(xiàng)有功電度表和無(wú)功電度表，分別計(jì)量全廠(chǎng)消耗的有功電能和無(wú)功電能，并以計(jì)算每月工廠(chǎng)的平均功率因數(shù)。計(jì)量柜由上級(jí)供電部門(mén)加封和管理。 c）變電所的測(cè)量和絕緣檢查回路： 變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器。其中電壓互感器3個(gè)JDZJ-10型，組成Y0/Y0/開(kāi)口Y0/Y0/的接線(xiàn)，用以實(shí)現(xiàn)電壓測(cè)量和絕緣檢查，其接線(xiàn)圖見(jiàn)工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖6-8.作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上，裝有三項(xiàng)有功電度表和三項(xiàng)無(wú)功電度表、電流表，接線(xiàn)圖見(jiàn)工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖6-9。高壓進(jìn)線(xiàn)上，也裝上電流表。低壓側(cè)的動(dòng)力出線(xiàn)上，均裝有有功電度表和無(wú)功電度表，低壓線(xiàn)路照明上裝上三相四線(xiàn)有功電度表。低壓并聯(lián)電容器組線(xiàn)

32、路上，裝上無(wú)功電度表。每一回路均裝設(shè)電流表。低壓母線(xiàn)裝有電壓表，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)符合要求。8.2變電所繼電保護(hù)裝置8.2.1主變壓器的繼電保護(hù)裝置 a）裝設(shè)瓦斯保護(hù)： 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時(shí)，應(yīng)付動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器。 b)裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)： 采用型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩項(xiàng)兩繼電器式接線(xiàn)，去分流跳閘的操作方式。8.2.2動(dòng)作電流整定因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為10A。8.2.3過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定 因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可整定為最短的0.5s。 8.2.4過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的校驗(yàn)8.3裝設(shè)電流

33、速斷保護(hù)8.3.1速斷電流的整定：8.3.2電流速斷保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)8.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的繼電保護(hù)裝置8.4.1裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)b）過(guò)電流保護(hù)工作電流的整定 按終端保護(hù)考慮，動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s。c）過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù) 因無(wú)臨近變單位電所10kv母線(xiàn)經(jīng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)到本場(chǎng)變電所低壓母線(xiàn)的短路數(shù)據(jù)，無(wú)法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，只有略。8.4.2裝設(shè)電流速斷保護(hù) 亦利用GL15的速斷裝置。但因無(wú)臨近單位變電所聯(lián)絡(luò)線(xiàn)到本場(chǎng)的變電所低壓母線(xiàn)的短路數(shù)據(jù)，無(wú)法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，只有略。8.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置a）低壓總開(kāi)關(guān)采用DW15-1500/3型低壓斷路器，三項(xiàng)均裝設(shè)過(guò)流脫扣器，既可保護(hù)低壓側(cè)

34、的相間短路和過(guò)負(fù)荷，而且可保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路，脫扣器動(dòng)作電流的整定可參看參考文獻(xiàn)和其他有關(guān)手冊(cè)。b）低壓側(cè)所有出線(xiàn)上均采用DZ20型低壓斷路器控制，瞬間脫扣器可實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)路的短路故障的保護(hù)，此限于篇幅，整定略。9.1變電所的防雷設(shè)計(jì)9.1.1直接防雷保護(hù) 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進(jìn)出兩根接地線(xiàn)與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有露天配電裝置時(shí)，則應(yīng)在配電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針（器），裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍保衛(wèi)整個(gè)變電所。如果變電所在其他建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，則可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置接地電阻RE<10歐（表9-

35、6），通常采用3-6根長(zhǎng)2.5米的鋼管，再裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6m，接地管間用40mm*4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線(xiàn)用25mm*4m的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針相連接。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁鋼，長(zhǎng)1至1.5.獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。9.1.2雷電侵入波的防護(hù) a）在10kv電源進(jìn)線(xiàn)的終端桿上裝設(shè)FS4-10型閥式避雷器。引下線(xiàn)采用25mm*4mm的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。 b）在10kv高壓配電室內(nèi)裝設(shè)

36、有GG-1A-54型開(kāi)關(guān)柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器保護(hù)，防雷電波的危害。 c）在380V低壓架空線(xiàn)的出線(xiàn)桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)低壓架空線(xiàn)侵入的電雷波。9.2變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)9.2.1接地電阻的要求按工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)表9-6.此邊點(diǎn)的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：其中因此公共接地電阻RE<4歐。9.2.2接地裝置的設(shè)計(jì) 采用2.5m，直徑50mm的鋼管16根，沿變電所三面均勻布置，管距5m，垂直打入地下，管頂距地面0.6米，管間用40mm*4m的鍍鋅扁鋼焊接而成。變電所的變壓器室有兩條接地干線(xiàn)，高低壓

37、配電室各有一條接地干線(xiàn)與室外公共接地裝置焊接而成，接地干線(xiàn)均采用25mm*4mm的鍍鋅扁鋼。變電所接地裝置平面布置圖如圖9-1所示，接地電阻的驗(yàn)算：9.3元件明細(xì)表 ： 元件明細(xì)表名稱(chēng)型號(hào)作用數(shù)量隔離開(kāi)關(guān)GN8-10/200隔離高壓電源8斷路器SN10-10/630切除短路故障3避雷器FS4-10保護(hù)設(shè)備的絕緣2變壓器S9-630/10改變電壓1電流互感器LQJ-10測(cè)量比較大的電流3電壓互感器JDZJ-10測(cè)量比較大的電壓2熔斷器RN2-10短路保護(hù)210kv側(cè)高壓進(jìn)線(xiàn)LGJ-35380v側(cè)低壓出線(xiàn)VLV22-10000 此次實(shí)驗(yàn)讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)課本知識(shí)的同時(shí)，能夠有機(jī)會(huì)實(shí)踐鍛煉，我也是非常認(rèn)真

38、，積極努力與同學(xué)老師進(jìn)行商討，并不斷從中找到自己的不足，努力發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決問(wèn)題。我深深懂得了要不斷把所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用，還需通過(guò)自身不斷努力，不斷提高自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我的專(zhuān)業(yè)技能，拓展了我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面，使我更加體會(huì)到要想完成一件事必須認(rèn)真、踏實(shí)、勤于思考、和謹(jǐn)慎穩(wěn)重。實(shí)驗(yàn)四 某車(chē)間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步熟悉和加深負(fù)荷計(jì)算的方法，掌握計(jì)算各用電設(shè)備組（或多個(gè)用電設(shè)備組），車(chē)間，變壓器低壓側(cè)和高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。二、實(shí)驗(yàn)原理負(fù)荷計(jì)算方法計(jì)算對(duì)象為10KV供電的中小型企業(yè)，其供電系統(tǒng)如圖1所示，采用需要系數(shù)法求計(jì)算負(fù)荷。 圖91 負(fù)荷計(jì)算用

39、供電系統(tǒng)圖(1) 計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷式中： 用電設(shè)備組的設(shè)備容量 KW 需要系數(shù) 功率因數(shù)角的正切值 用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷 KW 用電設(shè)備組的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 KVAR（2）計(jì)算車(chē)間（配電干線(xiàn)）的計(jì)算負(fù)荷式中： 有功功率同時(shí)系數(shù) 無(wú)功功率同時(shí)系數(shù) 車(chē)間（配電干線(xiàn)）的用電設(shè)備組組數(shù) 車(chē)間（配電干線(xiàn)）的有功計(jì)算負(fù)荷 KW 車(chē)間（配電干線(xiàn)）的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 KVAR（3）計(jì)算變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷式中： 車(chē)間（配電干線(xiàn)）數(shù) 變壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷 KW 變壓器低壓側(cè)的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 KVAR 變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷 KVA 變壓器低壓側(cè)的計(jì)算電流 A 變壓器低壓側(cè)的額定電壓 KV（4）計(jì)

40、算變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷式中： 變壓器高壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷 KW 變壓器高壓側(cè)的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 KVAR 變壓器高壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷 KVA 變壓器高壓側(cè)的計(jì)算電流 A 變壓器高壓側(cè)的額定電壓 KV 變壓器的有功功率損耗 KW 變壓器的無(wú)功功率損耗 KVAR  三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1負(fù)荷計(jì)算公式2負(fù)荷計(jì)算表 四、 附錄 某機(jī)械加工廠(chǎng)各車(chē)間用電設(shè)備1機(jī)加工車(chē)間冷加工機(jī)床 20臺(tái) 160KW起重機(jī) 2臺(tái) 46KW JC15照明 5KW 2熱處理車(chē)間 非自動(dòng)裝料電阻爐 3臺(tái) 105KW通風(fēng)機(jī) 5臺(tái) 15KW起重機(jī) 1臺(tái) 25KW JC15照明 3KW  3鑄造車(chē)間鑄造設(shè)備 8臺(tái) 20KW通風(fēng)機(jī) 3臺(tái) 30KW起重機(jī) 1臺(tái) 4KW JC15照明 4KW 4辦公及生