供配電系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、本論文主要是對小型工廠供配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計。工廠由戶外引入10kV的高壓電源，經(jīng)過工廠變電所降為220/380V的低壓電，直接供給工廠車間的動力系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。在選擇電氣設(shè)備之前，先對工廠負(fù)荷進(jìn)行計算，確定工廠總的負(fù)荷容量，同時在低壓母線側(cè)進(jìn)行無功功率的補償，以提高功率因數(shù)。根據(jù)補償后的負(fù)荷容量，選擇工廠變電所變壓器的容量和臺數(shù)，然后確定工廠采用的供電系統(tǒng)，選擇合適的車間配電方案，畫出供配電系統(tǒng)主接線圖。高壓一次設(shè)備、低壓一次設(shè)備和導(dǎo)線截面積選擇時，都必須滿足電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求。電氣設(shè)備不僅要滿足在短路故障條件下的工作要求，還必須按最大可能的短路故障時的動穩(wěn)態(tài)度和

2、熱穩(wěn)態(tài)度進(jìn)行校驗，以判斷設(shè)備是否滿足工作要求。電路發(fā)生三相短路時的短路電流電流最大，計算三相短路電流，以進(jìn)行設(shè)備的校驗。最后，進(jìn)行繼電保護和防雷接地，來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計算，三相短路，主接線，繼電保護AbstartThis thesis is mainly to the small factory power supply system of the electric part design. The factory from outdoor into 10 kv high-voltage power supply, through the factory substat

3、ion reduced to 220/380 v low voltage electric, direct supply factory workshop of power system and lighting system.In the selection of electrical equipment, before the factory load calculation, determine the factory total load capacity, and at the same time, in the low voltage bus side for reactive p

4、ower compensation, in order to improve power factor. According to the compensation after the load capacity, choose the factory substation transformer capacity and sets, and then determine the factory power supply system, choose appropriate workshop distribution plan, draw for distribution system mai

5、n wiring .High pressure a equipment, low pressure a equipment and wire .Keywords: load calculation, three phase short circuit, Lord, relaying protection目錄摘要I目錄III第1章 緒論1第2章 電力負(fù)荷及其計算22.1 負(fù)荷分級及供電電源措施22.1.1 工廠電力負(fù)荷的分級22.1.2 各級負(fù)荷的供電措施22.2 工廠計算負(fù)荷的確定22.2.1 負(fù)荷計算的目的和意義22.2.2 負(fù)荷計算的方法32.3 無功功率補償42.3.1功率因數(shù)42.3.

6、2 無功補償?shù)倪x擇5第3章 變壓器的選擇及其電氣主接線63.1 變壓器的選擇63.1.1 電力變壓器及其分類63.1.2 電力變壓器的連接組別63.1.3 變壓器臺數(shù)和容量的選擇63.1.4電力變壓器的校驗73.2 工廠變配電所的主接線圖83.2.1 電氣主接線的概況83.2.2 車間和小型工廠變電所的主接線圖93.2.3 本工廠變電所主接線的確定14第4章 設(shè)備選擇與校驗164.1 導(dǎo)線的選擇與校驗164.1.1 車間導(dǎo)線截面及配電箱的選擇164.1.2 車間導(dǎo)線的校驗214.2 高壓一次設(shè)備的選擇與校驗234.2.1 一次設(shè)備及其分類234.2.2 一次設(shè)備的選擇244.2.3 一次設(shè)備的

7、校驗26第5章 繼電保護與防雷接地295.1 工廠的繼電保護295.1.1 繼電保護的選擇295.1.2 繼電保護的整定及計算295.2 工廠的防雷與接地30總結(jié)32參考文獻(xiàn)33致謝34第1章 緒論電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(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)自動化。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。一般中小型工廠的電壓進(jìn)線電壓為6-10kV。電能先經(jīng)高壓配電所集中，在由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或者高壓配電線路供給給高壓用電設(shè)備。車間變電所內(nèi)裝設(shè)

8、有電力變壓器，將6-10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。對于大型工廠及其某些電源進(jìn)線電壓為35 kV及以上的中型工廠，一般經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠后，先經(jīng)總降壓變電所，有大容量的電力變壓器將35kV及以上的電源電壓降為6-10kV的配電電壓，再通過高壓配電線路或高壓配電所將電能送到各個車間變電所，最后經(jīng)變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。有的35kV進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，及35kV線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的配電變壓器直接降為低壓用電設(shè)備所需電壓。這種配電方式稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式

9、。這樣可以省去一級中間變壓，從而簡化了供電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低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)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”要求而定，否則不宜采用，以確保供電安全。對于總供電容量不超過1000kV的小型工廠，通常只設(shè)一個降壓變電所，將6-10kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V）。如果工廠所需容量不大于160kVA時，一般采用低壓電源進(jìn)線，工廠只需設(shè)一個低壓配電間。本廠屬于中小型工廠，采用10kV供電電源，在金工車間東側(cè)1020m處有一座10kV配電室，先用1km的架空線路，后改為電纜線路至本廠變電所，將6-10kV的高壓降為一

10、般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。第2章 電力負(fù)荷及其計算2.1 負(fù)荷分級及供電電源措施 工廠電力負(fù)荷的分級工廠的電力負(fù)荷，按GB 50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，根據(jù)對供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟上造成的損失或影響的程度進(jìn)行分級，負(fù)荷可以分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。 一級負(fù)荷 符合下列條件之一的，為一級負(fù)荷 1）中斷供電，將造成人身傷亡的負(fù)荷； 2）中斷供電，將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失的負(fù)荷； 3）中斷供電，將影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作的負(fù)荷。在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷

11、，以及特別重要場所不允許中斷的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。 二級負(fù)荷 符合下列條件之一的，為二級負(fù)荷 1）中斷供電，將在政治上、經(jīng)濟上造成較大損失的負(fù)荷； 2）中斷供電，將影響重要用電單位的正常工作的負(fù)荷。 三級負(fù)荷 不屬于一、二級負(fù)荷者為三級負(fù)荷。 各級負(fù)荷的供電措施 一級負(fù)荷的供電措施 一 級負(fù)荷應(yīng)有兩個獨立電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不至于同時受到損壞，以維持供電；而且當(dāng)一個電源中斷供電時，另一個電源應(yīng)能承擔(dān)本用戶的全部一級負(fù)荷設(shè)備的供電。一級負(fù)荷用戶的變配電室內(nèi)的高低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)采用單母線分段的主結(jié)線形式，分列運行并互為備用。一級負(fù)荷設(shè)備應(yīng)采用雙電源供電，并在最末一級

12、配電盤（箱）處設(shè)置自動切換裝置。一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 二級負(fù)荷的供電措施 二級負(fù)荷應(yīng)有兩個電源供電，即應(yīng)有兩回路供電。當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時不至于中斷供電（或中斷后能立即回復(fù)）。 三級負(fù)荷的供電措施 三級負(fù)荷對供電無特殊要求，可采用單回路市電供電。但應(yīng)使配電系統(tǒng)簡潔可靠，盡量減少配電級數(shù)，低壓配電級數(shù)一般不超過四級，并且應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟合理的情況下，盡量減少電壓偏差和電壓波動。2.2 工廠計算負(fù)荷的確定 負(fù)荷計算的目的和意義計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。在供配電系統(tǒng)中，以30min的最大計算

13、負(fù)荷作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認(rèn)為只要電氣設(shè)備能承受該負(fù)荷的長期作用，即可在正常情況下長期運行。一般將這個最大計算負(fù)荷簡稱計算負(fù)荷Pc。負(fù)荷計算的目的是： 計算變配電所內(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)。 計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)。 計算流過各條線路(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)。 計算尖峰負(fù)荷，用于保護電器的整定計算和校驗電動機的啟動條件。 為電氣設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)。計算負(fù)荷是工程設(shè)計中按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備的依據(jù)。計算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容

14、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依據(jù)。計算負(fù)荷確定的是否正確，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟合理。正確進(jìn)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。如果計算負(fù)荷確定的過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費，而變壓器負(fù)荷率較低運行時，也將造成長期低效率運行。如果計算負(fù)荷確定的過小，又將使電器和導(dǎo)線處于過負(fù)荷運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至產(chǎn)生火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟損失。因此，正確確定計算負(fù)荷具有很大的意義。 負(fù)荷計算的方法在已知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計算有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法；在未知用電設(shè)

15、備的情況下，負(fù)荷計算有負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法和住宅用電量指標(biāo)法。 需要系數(shù)法用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計算負(fù)荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負(fù)荷計算。 利用系數(shù)法采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺屬和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，因而計算結(jié)果比較接近實際，但因利用系數(shù)的實測與統(tǒng)計較困難，在電氣設(shè)計中一般不用。 二項式法在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計算負(fù)荷。 負(fù)荷密度法當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度時，某建筑的平均負(fù)荷可按下式計算 Pav =&#

16、183;A（kW）式中:負(fù)荷密度（kW/m2） A某建筑面積（m2）在建筑方案設(shè)計階段，可采用建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷估算。在建筑施工階段設(shè)計時，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核。2.3 無功功率補償工業(yè)與民用用電設(shè)備中，有大量設(shè)備的工作需要通過向系統(tǒng)吸收感性的無功功率來建立交變的磁場，這使系統(tǒng)輸送的電能容量中無功功率的成分增加，在系統(tǒng)變配電設(shè)備及輸送線路規(guī)格一定的情況下，直接影響到有功功率的輸送。電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運行過程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供

17、、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補償。功率因數(shù) 功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響功率因數(shù)低是無功功率大的表現(xiàn)，無功功率大會對系統(tǒng)造成如下影響：1）使配電設(shè)備的容量增加：在三相交流系統(tǒng)中，電流和有功功率的關(guān)系式是： 式（2.10）其中有功功率是系統(tǒng)向用電設(shè)備提供的，要轉(zhuǎn)化為其他形式能量的功率，這部分功率是不能減少的。因此在電壓一定時，功率因數(shù)越小，即無功分量越大，則電流越大。若要承受較大的電流，系統(tǒng)電氣設(shè)備的容量必然要加大，這就會增加系統(tǒng)成本，使電氣設(shè)備利用率降低。2）使供電系統(tǒng)的損耗增加：從供配電系統(tǒng)功率損耗

18、計算式中不難看出，通過系統(tǒng)的電流增加，系統(tǒng)上的功率損耗也會增加。3）使電壓損失增加：線路電流越大，電壓損失也就越大。4）使發(fā)電機效率降低：系統(tǒng)中負(fù)荷對無功功率需求量增大時，發(fā)電機必須增發(fā)相應(yīng)的無功功率去平衡，這樣就降低了效率。提高功率因數(shù)的意義在用電設(shè)備中絕大部分為感性負(fù)荷，使用電單位功率因數(shù)小于1。為了保證供電質(zhì)量和節(jié)能，充分利用電力系統(tǒng)中發(fā)配電設(shè)備的容量，減小供電線路的截面，減小電網(wǎng)的功率損耗、電能損耗，減小線路的電壓損失，必須提高用電單位的功率因數(shù)。對用戶的補償容量在全國供電規(guī)則中已有規(guī)定：“無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率應(yīng)屬的基礎(chǔ)上，設(shè)計和裝置無功補償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷

19、和電壓變動及時投入和切除，防止無功電力倒送，用戶在當(dāng)?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰時的功率因數(shù)，應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：高壓供電的用戶和高壓供電裝有負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.9以上；其他100kVA（kW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上。因此，在供配電系統(tǒng)中，必須改變無功功率大小，即提高功率因數(shù)，以便提高系統(tǒng)中設(shè)備的有效利用率。 無功補償?shù)倪x擇要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般可從兩個方面采取措施。一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不用任何補償裝置時的功率因數(shù)；一是采取人工補償?shù)姆椒ㄊ故箍偣β室驍?shù)得以提高，總功率因數(shù)是指采用了補償裝置后得到的功率因數(shù)。

20、 提高自然功率因數(shù)的方法：電動機類電氣設(shè)備的額定功率因數(shù)是較高的，一般都在0.85以上，可是當(dāng)它們在非額定狀態(tài)下（如輕載）工作時，功率因數(shù)和效率都將大幅度降低，對此，主要采用如下措施改善自然功率因數(shù)：1）合理選擇電動機的型號和規(guī)格。2）合理選擇變壓器的型號和規(guī)格，避免因長期輕載運行而造成的功率因數(shù)降低。 采用人工補償提高功率因數(shù)的方法：人工補償方法有發(fā)電機補償、電容器補償、調(diào)相機補償和靜止補償器補償，主要有兩種，一是采用同步電動機補償，一是采用并聯(lián)電容器補償。1）在供配電系統(tǒng)中一般只有在能使負(fù)荷使用要求得以滿足的情況下，才采用同步電動機代替異步電動機工作，且同步電動機兼作無功補償設(shè)備，此時無功

21、補償?shù)恼{(diào)節(jié)可以做到平滑的自動調(diào)節(jié)；專為無功補償而設(shè)的同步電動機稱為同步調(diào)相機，由于投資和損耗較大，又不便于維護、檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用這種補償方式。2) 采用并聯(lián)電容器補償是目前供配電系統(tǒng)中普遍采用的一種無功補償方法，也叫移相電容器靜止無功補償。它具有功損耗小、運行維護方便、補償容量增減方便、個別電容器的損壞不影響整體使用等特點，但不能實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。第3章 變壓器的選擇及其電氣主接線3.1 變壓器的選擇 電力變壓器及其分類電力變壓器是變電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是將電力系統(tǒng)的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。常用變壓器的種類，在中低壓供配電系統(tǒng)中，常用的電力變壓

22、器有如下幾種分類方式： 按相數(shù)分類：有三相電力變壓器和單相電力變壓器。大多數(shù)場合使用三相電力變壓器，在一些低壓單相負(fù)載較多的場合，也使用單相變壓器。 按繞組導(dǎo)電材料分類：有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器，目前一般采用銅繞組變壓器。 按絕緣介質(zhì)分類：有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類。 按繞組聯(lián)結(jié)組別分類：有Yyn0和Dyn11兩種。 電力變壓器的連接組別電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對應(yīng)的線電壓之間不同相位關(guān)系。中壓配電變壓器有Yyn0,和Dyn11兩種常見的聯(lián)結(jié)組，配電變壓器用Dyn11聯(lián)結(jié)較之采用Yyn0聯(lián)結(jié)有一下優(yōu)點： 對Dyn11聯(lián)結(jié)變

23、壓器來說，其3n次諧波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這交之一次繞組接成星形接線的Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器更有利于抑制高次諧波電流。 Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗小的多，從而更有利于低壓單相接地故障保護的動作和故障的切除。 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)接用單相不平衡負(fù)荷時，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求低壓中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，因而嚴(yán)重限制了其接用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的發(fā)揮。GB 50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時，宜與選用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)中性線電流

24、允許達(dá)到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負(fù)荷的能力遠(yuǎn)比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。因此，機器廠的電力變壓器選擇Dyn11聯(lián)結(jié)形式。 變壓器臺數(shù)和容量的選擇 選擇主變壓器臺數(shù)應(yīng)考慮下列原則:1) 三級負(fù)荷一般設(shè)一臺變壓器，但考慮現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備開斷容量的限制，所選單臺變壓器的容量一般不大于1250kVA；當(dāng)用電負(fù)荷所需的變壓器容量大于1250kVA時，通常應(yīng)采用兩臺或更多臺變壓器。2) 當(dāng)季節(jié)性或晝夜性的負(fù)荷較多時，可將這些負(fù)荷采用單獨的變壓器供電，以便這些負(fù)荷不投入使用時，切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。3) 當(dāng)有較大的沖擊性負(fù)荷時，為避免對其他負(fù)荷供電質(zhì)量的影響，可單獨設(shè)變壓器對其供

25、電。4) 當(dāng)有大量一、二級負(fù)荷時，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺或多臺變壓器。以起到相互備用的作用。5) 在確定變電所住變壓器臺數(shù)時，應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余量。 變壓器容量的選擇1）只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量S應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負(fù)荷S30的需求，即 式（3.1）2) 裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺變壓器的容量S應(yīng)該同時滿足以下兩個條件： a.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總的計算負(fù)荷S30的大約60%-70%的需要，即 式（3.2） b.任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的要求。即 式（3.3） 車間變電所主變壓器的單臺容量上限車間變電所主變壓器的單臺容量，一般

26、不宜大于1000kVA。這一方面是受以往低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展應(yīng)適當(dāng)考慮今后510年電力負(fù)荷的增長，留有一定的余地。本工廠的負(fù)荷屬于三級負(fù)荷，并且補償后可選500kVA的變壓器，考慮到今后發(fā)展的要求，選擇S9-630/10型變壓器一臺。 電力變壓器的校驗電力變壓器的額定容量S是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。如果安住地點的年平均氣溫時，則年平均氣溫每升高1°C，變壓器容量相應(yīng)地減少1%，戶外電力變壓器的實際容量為式（3.4）對于戶內(nèi)

27、變壓器，由于散熱條件差，一般變壓器室的出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口間有約15°C的溫差，從而使處于室內(nèi)中間的變壓器環(huán)境溫度比戶外變壓器環(huán)境溫度要高出大約8°C，因此戶內(nèi)變壓器的實際容量較之上式所計算的容量還要小8%。°C，即年平均氣溫不等于20°C，對于室內(nèi)變壓器，其實際容量為因此，選擇的變壓器滿足要求。3.2 工廠變配電所的主接線圖 電氣主接線的概況電氣主接線圖即主電路圖，是表示供電系統(tǒng)中電能輸送和分配線路的電路圖，亦稱一次電路圖。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。電氣主接線

28、應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面：可靠性：為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，電氣主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟性兩方面，做出切合實際的決定。靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面：1）操作的方便性 電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌

29、握，不致在操作過程中出差錯。2）調(diào)度的方便性 電氣主接線在正常運行時，要根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運行方式。并且發(fā)生事故時，要能盡快地切出故障，故停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。3）擴建的方便性 對將來要擴建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴建的方便性。經(jīng)濟性：采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。 車間和小型工廠變電所的主接線圖 車間變電所的主接線圖車間變電所的主接線分兩種情況：1） 有工廠總降壓變電所或高壓配電所的車間變電所其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護裝置和測量儀表等，一般都安裝在高壓配電線路的首段，即總配電所的高壓配電室內(nèi)，而車間變電所只

30、設(shè)變壓器室和低壓配電室，其高壓側(cè)多數(shù)不安裝開關(guān)，或只安裝簡單的隔離開關(guān)、熔斷器、避雷器等，如圖3.1所示。圖3.1 車間變電所高壓側(cè)主接線方案a）高壓電纜進(jìn)線，無開關(guān) b）高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān) c）高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān)-熔斷器 d）高壓電纜進(jìn)線，裝負(fù)荷開關(guān)-熔斷器 e）高壓架空進(jìn)線，裝跌開式熔斷器和避雷器 f）高壓架空進(jìn)線，裝隔離開關(guān)-熔斷器和避雷器g）高壓架空線，裝隔離開關(guān)-熔斷器和避雷器由圖可以看出，凡是高壓架空進(jìn)線，變電所高壓側(cè)必須裝設(shè)避雷器，以防雷電波沿著架空線路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他設(shè)備的絕緣。而采用高壓電纜進(jìn)線時，避雷器則裝設(shè)在電纜的首端，而且避雷器的接地端要連同電

31、纜的金屬外皮一起接地。此時變壓器高壓側(cè)一般可以不再裝設(shè)避雷器。如果變壓器高壓側(cè)為架空線又經(jīng)過一段電纜引入時，則變壓器高壓側(cè)仍應(yīng)裝設(shè)避雷器。 2）工廠無總變、配電所的車間變電所工廠內(nèi)無總降壓變電所和高壓配電所時，其車間變電所往往就是工廠的降壓變電所，其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護裝置和測量儀表等，都必須配備齊全，所以一般要設(shè)置高壓配電室。在變壓器容量較小、供電可靠性要求不高的情況下，就可以不設(shè)高壓配電室，其高壓側(cè)的開關(guān)電器就裝在變壓器室的墻上或電桿上，而在低壓側(cè)計量電能，或者其高壓柜就裝在低壓配電室內(nèi)，在高壓側(cè)計量電能。小型工廠變電所的主接線圖1）只裝有一臺主變壓器的小型變電所主接線圖只裝有一臺主變壓

32、器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線。根據(jù)其高壓側(cè)采用的開關(guān)電器不同，有以下三種比較經(jīng)典的主接線方案。a.高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線圖（圖3.2）這種主接線，受隔離開關(guān)和開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制，一般只用于500kVA及以下容量的變電所。圖3.2 高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器 圖3.3 高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或跌開式熔斷器的變電所主接線圖 或負(fù)荷跌開式熔斷器的變電所直接線圖這種變電所相當(dāng)簡單經(jīng)濟，但供電可靠性不高，當(dāng)主變壓器或高于側(cè)停電檢修或發(fā)生故障時，整個變電所要停電。由于隔離開關(guān)和跌開式熔斷器不能帶負(fù)荷操作，因此變電所送電和停電的操作程序

33、比較復(fù)雜，如果稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負(fù)荷拉閘的嚴(yán)重事故，而且在熔斷器熔斷后，更換熔體需一定時間，從而影響供電的可靠性。但是這種主接線簡單經(jīng)濟，對于三級負(fù)荷的小容量變電所是相當(dāng)適宜的。b.高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或負(fù)荷跌開式熔斷器的變電所主接線圖（圖3.3） 由于負(fù)荷開關(guān)和負(fù)荷跌開式熔斷器能帶負(fù)荷操作，從而使變電所停、送電的操作簡便靈活得多，也不存在著在帶負(fù)荷拉閘的危險。但在發(fā)生短路故障時，只能是熔斷器熔斷，因此這種主接線仍然存在著在排除短路故障時恢復(fù)供電的時間較長的缺點，供電可靠性仍然不高，一般也只用于三級負(fù)荷的變電所。 -圖3.4 斷路器的變電所主接線圖 圖3.5 變壓器變電所主接線圖c.

34、高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的變電所主接線圖（圖3.4）這種主接線由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，而且在發(fā)生短路故障時，過電流保護裝置動作，斷路器會自動跳閘，如果短路故障已經(jīng)消除，則可立即合閘回復(fù)供電。如果配備自動重合閘裝置，則供電可靠性更高。但是如果變電所只此一路電源進(jìn)線時，一般也只用于三級負(fù)荷；但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連時，或另有備用電源時，則可用于二級負(fù)荷。如果變電所有兩路電源進(jìn)線，如圖3.5所示，則供電可靠性相當(dāng)提高，可供二級負(fù)荷或少量一級負(fù)荷。圖3.6 高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母分段的變電所主接線圖2）裝有兩臺主變壓器的小型變電所主接線圖a.高

35、壓無母線、低壓單母線分段的變電所主接線圖（圖3.6） 這種主接線的供電可靠性較高，當(dāng)任一主變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。如果兩臺主變壓器高壓側(cè)斷路器裝設(shè)互為備用的備用電源自動投入裝置，則任一主變壓器高壓側(cè)斷路器因電影斷電而跳閘時，另一主變壓器高壓側(cè)的斷路器在備用電源自動投入裝置作用下自動合閘，恢復(fù)整個變電所的供電。這時變電所可供一、二級負(fù)荷。圖3.7 高壓采用單母線、低壓單母線分段的變電所主接線b.高壓側(cè)采用單母線、低壓側(cè)采用單母分段的變電所主接線圖（圖3.7） 這種主接線適用于裝有兩臺及以上主變壓器或具有多路高壓出

36、線的變電所，其供電可靠性也較高。任一主變壓器檢修或發(fā)生故障是，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。但是高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)線檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍要停電。這時只能供電給三級負(fù)荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線時，則可供一、二級負(fù)荷。c.高低壓側(cè)均采用單母線分段的變電所主接線圖（圖3.8） 這種主接線的兩段高壓母線，在正常時可以接通運行，也可以分段運行。任一臺主變壓器或任一路電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，均可迅速恢復(fù)整個變電所的供電。因此，其供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二級負(fù)荷。圖3.8 高低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線圖 本工廠變電所主接線的確定 本

37、工廠為三級負(fù)荷，供電可靠性要求不高，因此選擇高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的變電所主接線圖，主接線圖見附錄A 第4章 設(shè)備選擇與校驗4.1 導(dǎo)線的選擇與校驗 車間導(dǎo)線截面及配電箱的選擇 選擇配電箱中各路的熔體額定電流。根據(jù)設(shè)備明細(xì)表中各設(shè)備的容量，依據(jù)熔斷器的選擇方法和原則，可得出各路的熔體額定電流。 根據(jù)已選出的各路熔體額定電流，并預(yù)留1-2路（將來增加用電設(shè)備時可不更換分電箱）。確定線路數(shù)和熔斷器電流相適應(yīng)的分電箱。 根據(jù)已選出的各路熔體電流及其敷設(shè)方式、環(huán)境溫度等，依據(jù)導(dǎo)線及電線管得選擇方法和原則，可選出相應(yīng)的導(dǎo)線及電線管。 引入配電箱分干線截面的選擇。由于每小分電箱所接的設(shè)備臺數(shù)不多，所以

38、分干線的計算電流應(yīng)按二項式法計算。這樣才能照顧到大容量設(shè)備對計算機電流的影響。例如：1號分電箱所接設(shè)備是設(shè)備1設(shè)備4設(shè)備容量：對于大批量生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機，其二項式系數(shù)：b=0.14;c=0.5;x=5;。5臺最大容量電動機的設(shè)備容量:對于的電動機，其沖擊電流，其額定電流尖峰電流：根據(jù)熔體額定電流，且即選熔斷器時應(yīng)滿足。選，即RT0-100/80的熔斷器。選干線截面時，應(yīng)留有余量，以備負(fù)荷發(fā)展。干線導(dǎo)線有兩部分組成：一部分是敷設(shè)在車間的明敷部分，按明敷設(shè)選導(dǎo)線；另一部分是從配電箱引到干線小于2m要加保護措施，采用穿管敷設(shè)，應(yīng)按穿管導(dǎo)線選擇導(dǎo)線。35°C時每相的BLX型導(dǎo)線線芯

39、截面積為16mm²的單芯線的允許載流量為按發(fā)熱條件，相線截面選為16mm²，而中性線截面按0.5A選，選10mm²。選BLX-500-（3*16+1*10）明敷設(shè)。35°C時每相的BLX型導(dǎo)線線芯截面積為35mm²的4根單芯線穿鋼管時的允許載流量為按發(fā)熱條件，相線截面選為35mm²，而中的性線截面選為0.5A，選25mm²。穿線鋼管內(nèi)徑查表選為40mm²。選BLX500（3*35+1*25）G40，G為鋼管代號。熔斷器、導(dǎo)線及分電箱的選擇如表6.1所示。其他各分電箱選出結(jié)果見表6.2至表6.10。表6.1 01號分

40、電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm11550/401521550/401537.1251550/4015426100/60620分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/80(16)3540注：（）內(nèi)數(shù)字表示明敷設(shè)導(dǎo)線截面積；表中Pe為設(shè)備容量， I30為計算電流， I為熔斷器額定電流。表6.2 02號分電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm51560/501562060/502072060/602082060/602092060/6020分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/80(16)3540表6.3 03號分

41、電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm131560/5015141560/5015151560/5015161560/5015172060/6020182060/6020分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/80(16)3550表6.4 04號分電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm1933100/8010252033100/801025211550/40153126100/60620分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/80(25)3550表6.5 05號分電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線

42、截面/mm2電線管直徑/mm412060/6020422060/6020432060/6020分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/100(25)5050表6.6 06號分電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm442060/6020452060/6020462060/6020472060/6020分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/80(16)3540表6.7 07號分電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm2226100/60620231550/4015241550/4015251550/4015分電箱到干線的導(dǎo)

43、線RT0100/80(16)3540表6.8 08號分電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm321560/5015331560/5015341560/5015351560/5015361560/5015分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/80(16)3540表6.9 09號分電箱設(shè)備編號Pe/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm2633100/8010252733110/8010253833100/8010253726100/80620分電箱到干線的導(dǎo)線RT0200/120(35)7070表6.10 10號分電箱設(shè)備編號P

44、e/KWI30/AI/I/A(RL1)導(dǎo)線截面/mm2電線管直徑/mm1060/301511115/61512115/615分電箱到干線的導(dǎo)線RT0100/30(2.5)420選總線干線時，每路干線所接設(shè)備臺數(shù)不多，干線的計算電流也應(yīng)按二項式法計算。1號干線所接的設(shè)備是設(shè)備1設(shè)備9同樣，其二項式系數(shù)：b=0.14，c=0.5，x=5，對于10KW電動機，其沖擊電流，其額定電流尖峰電流： 且即且選，有，因此選RT0100/100的熔斷器。35°C時每相的BLX型導(dǎo)線的線芯截面為25mm²的導(dǎo)線的允許載流量：按發(fā)熱條件，相線截面選25mm²，中性線截面按選。即，選16

45、mm²。35°C時每相的BLX型導(dǎo)線的線芯截面為70mm²的4根單芯穿線管導(dǎo)線允許載流量： 按發(fā)熱條件，相線截面選70mm²，中性線截面按選。即，選35mm²。穿線的鋼管內(nèi)徑查表選70mm。因此選擇結(jié)果可以表示為BLX500（3*25+1*16） 明敷設(shè)BLX500（3*70+1*35） 穿鋼管敷設(shè)依此法計算，可分別選出金工車間干線型號及規(guī)格，選擇結(jié)果如表6.11所示。表6.11 金工車間干線型號及規(guī)格X號干線（所接設(shè)備）I30/ART0/AI/I明敷設(shè)導(dǎo)線型號穿管敷設(shè)導(dǎo)線型號1（1-9）100/100BLX-500(3×25+1&#

46、215;16)BLX-500(3×70+1×25)-G702（13-21、31）200/120BLX-500(3×25+1×25)BLX-500(3×70+1×35)-G703（41-47）100/100BLX-500(3×25+1×16)BLX-500(3×50+1×25)-G504（22-27 32-28 10-12）200/150BLX-500(3×50+1×25)BLX-500(3×95+1×50)-G705（28）400/300BLX-500(3

47、×95+1×50)BLX-500(3×185+1×95)-G806（39）400/400BLX-500(3×70+1×35)BLX-500(3×120+1×70)-G707（40）400/400BLX-500(3×70+1×35)BLX-500(3×120+1×70)-G708（29）200/200BLX-500(3×25+1×25)BLX-500(3×95+1×50)-G709（30）200/120BLX-500(3×16+

48、1×10)BLX-500(3×35+1×25)-G4010（49、50）150200/150BLX-500(3×50+1×25)BLX-500(3×120)-G7011（48）40100/40BLX-500(3×16)BLX-500(3×6+1)-G2012(冷作車間)400/250BLX-500(3×95+1×50)BLX-500(3×185)-G8013(裝配車間)200/200BLX-500(3×701×35)BLX-500(3×150+1×

49、;95)-G7014(倉庫)100/60BLX-500(3×10+1×6)BLX-500(3×16+1×10)-G3215(戶外照明)100/40BLX-500(3×16+1×10)BLX-500(3×10+1×6)-G2516(戶內(nèi)照明)100/40BLX-500(3×16+1×10)BLX-500(3×10+1×6)-G25 車間導(dǎo)線的校驗 2號分干線的校驗：導(dǎo)線明敷設(shè)校驗：根據(jù)而，滿足發(fā)熱要求。根據(jù)，滿足機械強度要求。熔斷器與導(dǎo)線配合： RT0100/80 則則 滿足配

50、合要求。穿管的導(dǎo)線的校驗：根據(jù)，滿足發(fā)熱要求。根據(jù)，滿足機械強度要求。則滿足配合要求。 2號干線的校驗：已知,根據(jù)則，滿足發(fā)熱要求。根據(jù)，滿足機械強度要求。則滿足導(dǎo)線配合要求。穿管線的校驗：根據(jù)，滿足發(fā)熱要求。根據(jù)，滿足機械強度要求則滿足導(dǎo)線配合要求。電壓損耗校驗：由于線路存在阻抗，所以在符合電流通過線路時要產(chǎn)生電壓損耗。按規(guī)定，高壓配電線路的電壓損耗，一般不超過線路額定電壓的5%；從變壓器低壓側(cè)母線到用電設(shè)備受電端的低壓線路的電壓損耗，一般不超過用電設(shè)備額定電壓的5%。例如，干線1的電壓損耗校驗。干線1截面為，電壓損失為0.419%A.km， , 滿足要求（明敷設(shè)）。導(dǎo)線穿管 對于截面為，電

51、壓損失為0.419%A.km，有干線1的電壓損耗滿足要求。表6.12 各干線校驗表干線編號敷設(shè)方式I30/AL/km電壓損失/（%A·km）線路的電壓損耗百分值U/(%)結(jié)論1明敷合格穿管合格2明敷合格穿管合格3明敷合格穿管合格4明敷合格穿管合格5明敷合格穿管合格6明敷合格穿管合格7明敷合格穿管合格8明敷合格穿管合格9明敷合格穿管合格10明敷150合格穿管合格11明敷40合格穿管合格12明敷合格穿管合格13明敷合格穿管合格14明敷合格穿管合格15明敷合格穿管合格16明敷合格穿管合格4.2 高壓一次設(shè)備的選擇與校驗 一次設(shè)備及其分類變電所中承擔(dān)輸送和分配電能的任務(wù)電路，稱為一次電路，一

52、次電路中的所有設(shè)備，稱為一次設(shè)備。一次設(shè)備按其功能來分，可分為以下幾類： 變換設(shè)備 其功能是按電力系統(tǒng)運行的要求改變電壓或電流、頻率等，例如電力變壓器、電壓互感器、電力互感器、變頻機等。 控制設(shè)備 其功能是按電力系統(tǒng)運行的要求來控制一次設(shè)備的通、斷，例如各種高低壓開關(guān)設(shè)備。 保護設(shè)備 其功能是用來對電力系統(tǒng)進(jìn)行過電流和過電壓等的保護，例如熔斷器和避雷器等。 補償設(shè)備 其功能是用來補償電力系統(tǒng)中的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器等。 成套設(shè)備 它是按一次電路接線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及控制、指示、監(jiān)測和保護一次設(shè)備的二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏、動力和

53、照明配電箱等。 一次設(shè)備的選擇 高壓一次設(shè)備的選擇高壓開關(guān)柜有固定式和手車式兩大類，手車式（又稱移開式）高壓開關(guān)柜，雖具有檢修安全、供電可靠性高等優(yōu)點，但價格較貴。在一般中小型工廠中，往往采用較為經(jīng)濟的固定式高壓開關(guān)柜。我國現(xiàn)在大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用的是GG1A（F）型。這種防誤型開關(guān)柜裝設(shè)了防止電氣誤操作和保障人身安全的閉鎖裝置，即所謂“五防”功能防止誤跳、誤合斷路器，防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，防止帶電掛接地線，防止帶接地線合隔離開關(guān)，防止人員誤入帶電隔離。本次設(shè)計中，確定用630kVA的變壓器把10kV的高壓降到動力設(shè)備所需要的電壓0.4kV。若有重要負(fù)荷，可靠性要求較高，則可選用手車式開關(guān)柜，如JYN、KYN。本廠都是動力設(shè)備，無重要負(fù)荷，因此，變電所可采用固定式開關(guān)柜。這里選用GG1A(F)03，此柜