工廠10kv總變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計

1、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）工廠10kv總變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計摘 要工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓再分配電能到各個廠房或車間中去，它由工廠降壓變電所，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。工廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況.解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟技術(shù)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：進線電壓的選擇, 變配電所位置的電氣設(shè)計, 短路電流的計算及繼電保護, 電氣設(shè)備的選擇,車間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇, 防雷接地裝置設(shè)計等。本設(shè)計在對化工廠進行供配電調(diào)研、論證的基礎(chǔ)上，完成

2、了化工廠的負(fù)荷計算，無功功率補償，變配電所位置和型式選擇，10KV變配電所主接線設(shè)計；還進行了短路電流計算、電氣設(shè)備的選擇與校驗。最后對化工廠的變壓器進行了保護和供電系統(tǒng)的防雷。關(guān)鍵詞：變電所，負(fù)荷，短路電流，電力設(shè)備 CHEMICAL TOTAL SUBSTATION AND DISTIBUTION SYSTEM DESIGNABSTRACTFactory power supply system is the redistribution of power system power step-down power to each plant or shop floor to it by th

3、e factory step-down transformer substation, high voltage distribution lines, plant and substation, low voltage distribution lines and electrical equipment composition. The total plant step-down substation and distribution system design is based on the load of each number and nature of the workshop,

4、the production process on the load requirements, and load distribution, combined with the national electricity supply. Address the various departments of the safe, reliable, economic and technological The distribution of electric energy issues. The basic contents of the following areas: incoming lin

5、e voltage selection, the location of the electrical substation design, calculation and short circuit current protection, electrical equipment selection, the number of plant and transformer substation location and capacity choices lightning protection grounding design. The design of power distributio

6、n in the chemical plant for research, demonstration, based on the completion of the chemical load calculation, reactive power compensation, power distribution by location and type selection, 10KV substation main wiring design; also conducted short-circuit current calculation, electrical equipment se

7、lection and validation. Finally, chemical plants and power transformer protection lightning protection system. KEY WORDS: substation ,load ,short-circuit current,power equipment12目錄前言1第1章 負(fù)荷計算31.1 計算負(fù)荷31.1.1 一號變電所的計算負(fù)荷41.1.2 二號變電所的計算負(fù)荷51.1.3 三號變電所的計算負(fù)荷51.1.4 四號變電所的計算負(fù)荷51.1.5五號變電所的計算負(fù)荷61.2 無功功率補償61.2

8、.1 一號變電所的無功功率補償61.2.2 二號變電所的無功功率補償81.2.3 三號變電所的無功功率補償91.2.4 四號變電所的無功功率補償101.2.5 五號變電所的無功功率補償111.2.6 所有車間無功補償后的計算負(fù)荷12第2章 變壓器和主接線方案的選擇132.1 變配電所位置的選擇和負(fù)荷中心確定132.1.1 一號車間變電所變壓器位置和型式的選擇152.1.2 二號車間變電所變壓器位置和型式的選擇162.1.3 三號車間變電所變壓器位置和型式的選擇162.1.4 四號車間變電所變壓器位置和型式的選擇162.1.5 五號車間變電所變壓器位置和型式的選擇172.2 變壓器和主接線的選擇

9、182.2.1 變電所變壓器的選擇182.2.2 變電所主接線方案的選擇192.3 短路電流的計算262.3.1繪制計算電路272.3.2 確定基準(zhǔn)值272.3.3 計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值272.3.4 k-1點短路電流的計算282.3.5 k-2點短路電流的計算292.3.6 短路電流計算結(jié)果匯總30第3章 設(shè)備的選擇校驗313.1 變電所一次設(shè)備的選擇校驗313.1.1 各回路高壓側(cè)的條件313.1.2 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇及校驗323.1.4 高低壓母線的選擇333.2 配變電所進出線的選擇333.2.1 10KV高壓進線的選擇校驗343.2.2 由高壓配電室至各車變電纜的

10、選擇校驗34第4章 二次保護和防雷384.1 配變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定384.1.1 配變電所的電能計量回路384.1.2 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路384.1.3.變壓器的保護裝置384.2 配變電所的防雷保護414.2.1直擊雷防護414.2.2雷電侵入波的防護41結(jié) 論42謝 辭43參考文獻44附 錄45工廠供電設(shè)計的一般原則50前言工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。 眾所周知，電能是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)

11、過程自動化。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。 在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 工廠供電工作，不僅對電力工業(yè)是一種促進，而且對發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化也具有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展和進

12、步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。作為電能傳輸與控制的中間樞紐，變電所的作用越來越顯著。電能從區(qū)域變電站進入工廠后，首先要解決的就是如何對電能進行控制、變換、分配和傳輸?shù)葐栴}，而變電所就擔(dān)負(fù)這一重任?；S總變電所及配電系統(tǒng)的合理設(shè)計對于怎樣實現(xiàn)電能的合理利用和節(jié)約具有重要意義。尋找低耗能，高性能，便于安裝維護，快速施工的新型電氣設(shè)備及配電電器，選擇合理的進線電壓,設(shè)計合理的變配電所位置,進行短路電流的計算及繼電保護,電氣設(shè)備的選擇與校驗,變壓器數(shù)量、容量的選擇,防雷接地裝置的設(shè)計等，是現(xiàn)代工廠電力設(shè)計的必然趨勢。這對于用電管理，電能的優(yōu)化分配，電壓和功率因數(shù)的改善

13、和提高，諧波危害的抑制與消除，為工廠企業(yè),設(shè)計機構(gòu)，培養(yǎng)大批技術(shù)人員，從事工廠供電方面的設(shè)計，研究和維護管理工作是非常必要的。有利于節(jié)約資源，降低成本，安全用電，深入貫徹科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會。本次設(shè)計主要進行了計算負(fù)荷、無功功率補償、變電所位置及形式選擇、變壓器和主接線方案的選擇、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線等）以及防雷保護等的設(shè)計。本廠自然條件為：1、氣象條件（1）最熱月平均最高溫度為35度。（2）土壤中0.71米深處最熱月平均最高溫度為20度。（3）年雷暴日為30天。（4）土壤凍結(jié)深度為1.10米。（5）夏季主

14、導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)。2、地質(zhì)及水文條件（1）根據(jù)工程地質(zhì)資料：廠區(qū)地勢平坦，底層為沙質(zhì)粘土，地質(zhì)條件較好。（2）地下水位為2.05.3米。（3）地表耐壓力為20噸/平方米。由于自然條件較好，因此在防雷保護等一些設(shè)計中僅作一般性設(shè)計。而這些設(shè)計是能滿足它的要求的。所有設(shè)計中有很多是經(jīng)驗設(shè)計方法，有長期的實踐檢驗，具有一定的合理性。 第1章 負(fù)荷計算1.1 計算負(fù)荷計算負(fù)荷也稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與某一段時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均作為按民熱條件選擇電器工導(dǎo)體的依據(jù)。我國目前普遍采用的確定計算負(fù)荷的方法有需要系數(shù)

15、法和二項式法。需要系數(shù)法的優(yōu)點是簡便，適用于全廠和車間變電所負(fù)荷的計算。我們采用需要系數(shù)法計算負(fù)荷。全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負(fù)荷計算表（見表1-1至表1-5）設(shè)備容量為 單位：KW有功功率為 單位：KW無功功率為 單位：Kvar視在功率為 單位：KVA需要系數(shù)為功率因數(shù)為同期系數(shù)為則 =× =× =/同期系數(shù)當(dāng)計算負(fù)荷小于5000KW時取0.91.0。本處統(tǒng)一取0.95。對于薄膜車間=×=1440.00×0.60=864.00(KW) =×=864.00×1.33=1149.12(Kvar)=1437.70(KVA)原料庫、生活

16、間、成品庫1、成品庫2、包裝材料庫計算方法同上。代入數(shù)據(jù)計算出結(jié)果填入表格。小計：=864.00+7.50+8.00+7.50+7.20+6.00=900.20(KW)=1149.12+12.98+10.64+12.98+12.46+7.98=1206.16(Kvar) =1505.39(KVA)在選取，后 =900.20×0.95=855.19(KW) =1206.16×0.95=1145.85(Kvar)=1430.12(KVA)則總的計算結(jié)果見表1-1。其余車間變電所計算同此。計算結(jié)果見表1-2至1-5。1.1.1 一號變電所的計算負(fù)荷（表1-1）一號變電所的計算負(fù)荷

17、表序號 用電單位名稱設(shè)備容量（KW）計算負(fù)荷(KW)(Kvar)(KVA)1薄膜車間1440.000.600.601.33864.001149.121437.702原料庫30.000.250.501.737.5012.9815.003生活間10.000.801.001.338.0010.6413.324成品庫25.000.300.501.737.5012.9815.005成品庫24.000.300.501.737.2012.4614.396包裝材料庫20.000.300.501.336.007.989.98小計1549.00900.201206.161505.39選取=0.95=0.950.6

18、0855.191145.851430.12同樣，對于以下的車間負(fù)荷計算均是如此。這里將計算結(jié)果填入相應(yīng)表格。 1.1.2 二號變電所的計算負(fù)荷（表1-2）二號變電所的計算負(fù)荷表1單絲車間1385.000.600.601.30831.001080.301362.942附屬設(shè)施20.000.650.800.7513.009.7516.25小計1405.00844.001090.051379.19選取=0.95=0.950.61801.801035.551309.67 1.1.3 三號變電所的計算負(fù)荷（表1-3）三號變電所的計算負(fù)荷表1注塑車間189.000.400.601.3375.60100.5

19、5125.802管材車間880.000.350.601.33308.00409.64512.51小計1069.00383.60509.64638.31選取=0.95=0.950.60364.42484.16605.981.1.4 四號變電所的計算負(fù)荷（表1-4）四號變電所的計算負(fù)荷表1備料車間138.000.600.501.7382.80143.24165.452生活間10.000.801.000.008.000.008.003原料間15.000.801.000.0012.000.0012.004鉚焊車間180.000.300.500.8754.0093.42107.905鍛工車間30.000

20、.300.651.179.0010.5313.856機修間100.000.250.51.7325.0043.2549.967熱處理車間150.000.600.701.0290.0091.80128.568倉庫15.000.300.501.174.505.276.938浴室3.000.801.000.002.400.002.40小計633.00285.30387.51495.05選取=0.95=0.950.58271.04368.13457.151.1.5五號變電所的計算負(fù)荷（表1-5）五號變電所的計算負(fù)荷表1鍋爐房200.000.700.751.88140.00263.20298.122實驗室

21、125.000.250.501.7331.2554.0662.443原料間110.000.200.501.7322.0038.0643.964泵房15.000.650.800.759.757.3112.195加油站10.000.650.800.756.504.888.136辦公樓15.000.600.601.339.0011.9714.98小計475.00218.50379.48439.82選取=0.95=0.950.50207.58360.51416.091.2 無功功率補償在電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所補償無功功率,以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動,從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減

22、小網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，這種技術(shù)措施稱為無功功率補償。1.2.1 一號變電所的無功功率補償由表1-1可知變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.60，而供電部門要求該廠10K進線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)在0.90以上，考慮到變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此在變壓器低壓側(cè)補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高一些，所以變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量:則 =855.19×（1.33-0.43） =855.19×0.90 =769.67（Kvar）則每一相的補償容量為769.67/3=256.57（Kvar） 查

23、工廠供電（第二版） 陜西機械學(xué)院 蘇文成 主編 機械工業(yè)出版社p328附錄表45 并聯(lián)電容器技術(shù)數(shù)據(jù) 選BWM6.3-334-1W型三個，則總共電容補償量為 334×3=1002（Kvar）取 =1002Kvar無功補償后的變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：=867.20（KVA）變電所變壓器的功率損耗為：=0.02×867.20=17.34（KW）=0.09×867.20=78.05（Kvar）變電所變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為:=855.1917.34=872.53（KW）=(1145.85-1002)44.18=188.03（Kvar）=892.56（KVA）無功補

24、償后，功率因數(shù)提高為：=0.98無功補償前后變壓器容量的變化:根據(jù)補償前變壓器應(yīng)選擇=1600KVA補償后則應(yīng)選擇=1000KVA1.2.2 二號變電所的無功功率補償由表1-2 可知變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.61，而供電部門要求該廠10K進線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)在0.90以上，考慮到變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此在變壓器低壓側(cè)補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高一些，所以變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量:則 =801.8×(1.30-0.43) =801.8×0.87 =697.57（Kvar）則每

25、一相的補償容量為697.57/3=232.52（Kvar） 查工廠供電（第二版） 陜西機械學(xué)院 蘇文成 主編 機械工業(yè)出版社p328附錄表45 并聯(lián)電容器技術(shù)數(shù)據(jù) 選BWM6.3-334-1W型三個,則總共補償電容容量為 334×3=1002Kvar取 =1002Kvar那么無功補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：=802.48（KVA）變電所變壓器的功率損耗為：=0.02×802.48=16.05（KW）=0.09×802.48=72.22（Kvar）變電所變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為:=801.816.05=817.85（KW）=(1035-1002)72.22=

26、105.22（Kvar）=824.59（KVA）無功補償后，功率因數(shù)提高為：=0.99無功補償前后變壓器容量的變化：根據(jù)補償前變壓器應(yīng)選擇=1600KVA補償后則應(yīng)選擇=1000KVA1.2.3 三號變電所的無功功率補償由表1-3 可知變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.60，而供電部門要求該廠10K進線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)在0.90以上，考慮到變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此在變壓器低壓側(cè)補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高一些，所以變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量:則 =364.42×（1.33-0.43） =364

27、.42×0.9 =327.98（Kvar）則每一相的補償容量為327.98/3=109.33（Kvar） 查工廠供電（第二版） 陜西機械學(xué)院 蘇文成 主編 機械工業(yè)出版社p328附錄表45 并聯(lián)電容器技術(shù)數(shù)據(jù) 選BWF10.5-120-1W型三個,則總共電容補償量為120×3=360（Kvar）取 =360Kvar那么無功補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：=384.99（KVA）變電所變壓器的功率損耗為：=0.02×384.99=7.7（KW）=0.09×384.99=34.65（Kvar）變電所變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為:=364.427.7=372.

28、12（KW）=(484.16-360)34.65=158.81（Kvar）=404.59（KVA）無功補償后，功率因數(shù)提高為：=0.92無功補償前后變壓器容量的變化：根據(jù)補償前變壓器應(yīng)選擇=630KVA補償后則應(yīng)選擇=500KVA1.2.4 四號變電所的無功功率補償由表1-4 可知變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.58，而供電部門要求該廠10K進線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上，考慮到變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此在變壓器低壓側(cè)補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高一些，所以變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量:則 =271.04

29、×（1.4-0.43） =271.04×0.97 =262.9（Kvar）則每一相的補償容量為262.9/3=87.64（Kvar） 查工廠供電（第二版） 陜西機械學(xué)院 蘇文成 主編 機械工業(yè)出版社p328附錄表45 并聯(lián)電容器技術(shù)數(shù)據(jù) 選BWM6.3-100-1W型三個，則總共電容補償量為 100×3=300（Kvar）取 =300Kvar那么無功補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：=279.47（KVA）變電所變壓器的功率損耗為：=0.02×279.47=5.59（KW）=0.09×279.47=25.15（Kvar）變電所變壓器高壓側(cè)的計

30、算負(fù)荷為:=271.045.59=276.63（KW）=（368.13-300）25.15=93.28（Kvar）=291.93（KVA）無功補償后，功率因數(shù)提高為：=0.95無功補償前后變壓器容量的變化根據(jù)補償前變壓器應(yīng)選擇=500KVA補償后則應(yīng)選擇=315KVA1.2.5 五號變電所的無功功率補償 由表1-5 可知變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.50，而供電部門要求該廠10K進線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)在0.90以上，考慮到變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此在變壓器低壓側(cè)補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高一些，所以變電所380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)暫取0.92來計算380V

31、側(cè)所需無功功率補償容量:則 =207.58×（1.73-0.43） =207.58×1.3 =269.85Kvar則每一相的補償容量為269.85/3=89.95Kvar 查工廠供電（第二版） 陜西機械學(xué)院 蘇文成 主編 機械工業(yè)出版社p328附錄表45 并聯(lián)電容器技術(shù)數(shù)據(jù) 選BWF6.3-100-1W型三個，則總共電容為100×3=300Kvar取=300Kvar那么無功補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：=216.22KVA變電所變壓器的功率損耗為：=0.02×216.22=4.32KW=0.09×216.39=19.46Kvar變電所變壓

32、器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為:=207.584.32=211.90KW=360.51-30019.46=79.97Kvar=226.67KVA無功補償后，功率因數(shù)提高為：=0.94無功補償前后變壓器容量的變化：根據(jù)補償前變壓器應(yīng)選擇=500KVA補償后則應(yīng)選擇=250KVA1.2.6 所有車間無功補償后的計算負(fù)荷（表16）補償后的計算負(fù)荷表項目計算負(fù)荷一號車間變電所0.98872.25188.03892.56二號車間變電所0.99817.85105.22824.59三號車間變電所0.92372.12158.81404.59四號車間變電所0.95276.6393.28291.93五號車間變電所0.942

33、11.9079.97226.67總計2550.75625.312640.34第2章 變壓器和主接線方案的選擇2.1 變配電所位置的選擇和負(fù)荷中心確定選擇工廠變配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)與經(jīng)濟比較后確定：1.接近負(fù)荷中心。2.進出線方便。3.接近電源側(cè)。4.設(shè)備運輸方便。5.不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所。6.不宜設(shè)在多塵或有腐蝕氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。7.不應(yīng)設(shè)在廁所浴池或其它經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。8.不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的正上方或正下方，且不易設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行

34、國家標(biāo)準(zhǔn)GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。9.不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。10.高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓用電設(shè)備的廠房合建在一起。GB50053-9410kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范還規(guī)定：1.裝有可燃性浸電力變壓器的車間內(nèi)變電所，不應(yīng)設(shè)在三四級耐火等級的建筑物內(nèi)；當(dāng)設(shè)在二級耐火等級的建筑物內(nèi)時，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)備的變配電所應(yīng)設(shè)在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場所的正上方，正下方，貼鄰和疏散出口的兩旁。3.高層主體建筑物內(nèi)不宜設(shè)裝有可燃性油的電氣設(shè)備的變配電所。當(dāng)受條件限制必須設(shè)置時，應(yīng)在底層靠

35、外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集的場所的正上方，正下方，貼鄰和疏散出口的兩旁，并采取相應(yīng)的防火措施。4.露天或半露天的變電所，不應(yīng)設(shè)在下列場所：有腐蝕氣體的場所；挑檐為燃燒體或難燃燒和耐火等級為四級的建筑物旁；附近有棉糧及其它易燃易爆物品集中的露天堆放場；容易沉積粉塵，可燃纖維和灰塵，或?qū)щ妷m埃且嚴(yán)重影響變壓器安全運行的場所。確定負(fù)荷中心，計算如下：利用負(fù)荷功率矩陣確定負(fù)荷中心。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，任作一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸，測出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點的坐標(biāo)位置，例如等。而工廠的負(fù)荷中心設(shè)在，P為。因此仿照力學(xué)中計算重心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：車間變電所的選址應(yīng)以接近負(fù)荷中心和方便進出

36、線的原則來確定。確定負(fù)荷中心，計算如下： 在下圖中左下角選一位置做為垂直坐標(biāo)系的原點，在相同比例下測量各車間用電設(shè)備的坐標(biāo)值（圖2-1）某化工廠全廠總平面布置圖1-薄膜車間 2-原料庫 3-成品庫 4-包裝材料庫5-單絲車間 6-注塑車間 7-管材車間 8-備料復(fù)制車間9-鍛工車間 10-倉庫 11-機修模具車間12-鍋爐房 13水泵房 14-油泵房 15-辦公樓2.1.1 一號車間變電所變壓器位置和型式的選擇各用電單位的坐標(biāo)為：的坐標(biāo)為（4.50，5.40），的坐標(biāo)為（4.80，6.60），的坐標(biāo)為（2.60，8.30），的坐標(biāo)為（2.50，5.90），=864.00KW =7.50KW =

37、14.70KW =6.00KW(其中為各用電單位的計算負(fù)荷，此處取粗略值，下同。)因此負(fù)荷中心的坐標(biāo)為： =4.46 =5.46由計算結(jié)果可知，負(fù)荷中心在靠近薄膜車間，考慮到方便進出線及周圍環(huán)境情況，決定在1號廠房（薄膜車間）的北側(cè)緊靠廠房修建車間變電所，其型式為外附式。2.1.2 二號車間變電所變壓器位置和型式的選擇采用同樣的方法計算其負(fù)荷中心的位置。由于此變電所只有單絲車間和附屬設(shè)施。而附屬設(shè)施的容量遠(yuǎn)小于單絲車間的容量。因此可在單絲車間附近修建變電所，其型式為外附式。2.1.3 三號車間變電所變壓器位置和型式的選擇各車間或用電單位的坐標(biāo)為的坐標(biāo)為（6.90，7.50），的坐標(biāo)為（7.00

38、，6.50）=75.60KW =308KW因此負(fù)荷中心的坐標(biāo)為： =6.98 =6.70由計算結(jié)果可知，負(fù)荷中心在靠近管材車間，考慮到方便進出線及周圍環(huán)境情況，決定在7號廠房（管材車間）的東北側(cè)緊靠廠房修建車間變電所，其型式為外附式。2.1.4 四號車間變電所變壓器位置和型式的選擇考慮到車間變電所的負(fù)荷較小，所以采用高壓配電所帶一附設(shè)車間變電所方案設(shè)計，所址靠近主要負(fù)荷車間（即備料車間和機修車間），考慮到高壓進線即周邊環(huán)境情況，決定高壓配變電所修建在12號廠房（機修車間）的南側(cè)，其型式采用獨立式。2.1.5 五號車間變電所變壓器位置和型式的選擇考慮到車間變電所的負(fù)荷較小，所以采用高壓配電所帶一

39、附設(shè)車間變電所方案設(shè)計，所址靠近主要負(fù)荷車間（即鍋爐房），考慮到高壓進線即周邊環(huán)境情況，決定高壓配變電所修建在12號廠房（鍋爐房）的西側(cè)，其型式采用獨立式。具體布置見下圖 （圖2-2）某化工廠全廠變壓器位置總平面布置圖（注：引出線首端為車間變電所）1-薄膜車間 2-原料庫 3-成品庫 4-包裝材料庫5-單絲車間 6-注塑車間 7-管材車間 8-備料復(fù)制車間9-鍛工車間 10-倉庫 11-機修模具車間12-鍋爐房 13水泵房 14-油泵房 15-辦公樓2.2 變壓器和主接線的選擇2.2.1 變電所變壓器的選擇根據(jù)工廠各車間的負(fù)荷性質(zhì)和負(fù)荷大小，車間變電所的變壓器可有以下選擇。一.變電所由于存在二

40、級負(fù)荷，所以決定裝設(shè)兩臺變壓器，型號采用SL，變壓器的容量是根據(jù)無功補償后的計算負(fù)荷確定的，而每臺容量按下面公式計算選擇：且 即： =611.3KVA且 =8640.98=881.63KVA因此選兩臺SL100010型低損耗配電變壓器。二. 變電所 由于存在容量比較大的二級集中負(fù)荷，所以亦決定裝設(shè)兩臺變壓器，型號亦采用SL，每臺容量同樣按和一號車間變電所計算式同樣的公式，容量計算如下：=577.21KVA且 =8310.99=839.39KVA因此亦選兩臺SL100010型低損耗配電變壓器。三.變電所 由于存在容量比較大的二級集中負(fù)荷，所以亦決定裝設(shè)兩臺變壓器，型號亦采用SL，每臺容量同樣按和

41、一號車間變電所計算式同樣的公式，容量計算如下：=283.21KVA且 =（75.6+308）0.92=416.97KVA因此亦選兩臺SL50010型低損耗配電變壓器。四.變電所由于不存在二級負(fù)荷且總的負(fù)荷較小，所以決定裝設(shè)一臺變壓器，型號亦采用SL，變壓器的容量按下述公式計算選擇：KVA因此選一臺SL31510型低損耗配電變壓器。五.變電所 由于不存在二級負(fù)荷且總的負(fù)荷較小，所以決定裝設(shè)一臺變壓器，型號亦采用SL, 變壓器的容量按下述公式計算選擇：即 =226.67KVA因此亦選一臺SL31510型低損耗配電變壓器。2.2.2 變電所主接線方案的選擇一.主接線的設(shè)計原則。主接線應(yīng)滿足可靠性,靈

42、活性和經(jīng)濟性的基本要求：1可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù),保證供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求,主接線首先應(yīng)滿足這個要求。滿足電力系統(tǒng)與供電用戶供電可靠性要求?？煽啃缘木唧w要求：1）斷路器檢修時,不影響對系統(tǒng)和負(fù)荷的供電。2）斷路器和母線故障以及母線檢修應(yīng)盡量減少停電時間和回數(shù),并要保證一級負(fù)荷及大部分二級負(fù)荷的供電。3）盡量避免全所停運、停電的可靠性。2.靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。1）調(diào)度時,應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路,調(diào)配電源和負(fù)荷。滿足系統(tǒng)在事故運行方式,檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。2）檢修時,可以方便地停運斷路器,母線及其繼電保

43、護設(shè)備,進行安全檢修,而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。3）擴建時,可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電和停電時間最短的情況下,投入變壓器或線路而不互相干擾,并且對一次和二次部分的改建工作量最少。3.經(jīng)濟性主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下,做到經(jīng)濟合理。1）投資者主接線力求簡單,以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。要能使繼電器保護和二次回路不過于復(fù)雜,以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。要能限制短路電流,以便于選擇價廉的電器設(shè)備或輕型電器。如果滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求,110KV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。2）占地面積小 主接線設(shè)計要為配

44、電裝置布置創(chuàng)造條件,盡量使占地面積減少。3）電能損失少 經(jīng)濟地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量、要避免因兩次變壓器而增加電能損失。二.電氣主接線電氣主接線是變電所電氣設(shè)計的重要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。因此有以下方案可供選擇：單母線接線；雙母線接線；單母線分段接線；內(nèi)橋接線；外橋接線等。(a)單母線接線 (b)雙母線接線 (c)單母線分段接線(d)內(nèi)橋接線 （e）外橋接

45、線（圖23）主接線的類型1、采用單母線接線優(yōu)點：接線簡單、清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴建，可以采用成套配電裝置。缺點：可靠性和靈活性較差，在母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時，各支路都必須停止工作；引出線的斷路器檢修時，該支路要停止供電。適用范圍：單母線接線不能滿足對不允許停電的重要用戶的供電要求。一般適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)且不超過兩回。2、采用雙母接線優(yōu)點：1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。2）調(diào)度靈活。各個電源和各回路負(fù)荷可以

46、任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3）擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。4）便于試驗。當(dāng)個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。缺點：1）增加一組母線和使每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。 2）當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。適用范圍：一般用于引出線和電源較多、輸送和穿越功率較大、要求可靠性和靈活性較高的場合。3、單母線分段接線優(yōu)點：1）當(dāng)母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止工作

47、，另一母線仍繼續(xù)工作。2）兩端母線可看成是兩個獨立的電源，提高了供電可靠性，可對重要用戶供電。缺點：1）當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開接在該段母線上所用支路，使之停止工作。2）當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越。3）擴建時需向兩個方向均衡擴建。4）任一支路斷路器檢修時，該支路必須停止工作。 適用范圍：單母線分段接線用于電壓為610KV時，每段母線容量不超過25MW；用于35KV時，出線回路數(shù)為48回；用于110KV，出線回路數(shù)為34回為宜。4、內(nèi)橋接線優(yōu)點：線路操作方便；高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：1）正常運行時變壓器操作復(fù)雜。需動作兩臺斷路器，影響

48、一回線路的暫時運行。2）橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系。3）出線斷路器故障或檢修時，造成該回路停電。適用范圍：內(nèi)橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較長、故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運行方式的發(fā)電廠和變電站中。5、外橋接線優(yōu)點：變壓器操作方便；高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：1）線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。2）橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。 3）變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時期停運。為此，在實際接線中可采用設(shè)內(nèi)跨條來提高運行靈活性。適用范圍：外橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較短故障可能性小

49、和變壓器需要經(jīng)常切換。根據(jù)以上論述和結(jié)合本次設(shè)計的實際情況，初步設(shè)計兩種方案。方案一是每個車間都配有變壓器，其中第一、第二、第三車間都配兩臺相同的變壓器，容量分別為1000MVA, 1000MVA，500MVA。第四、第五各配一臺，容量均為315MVA。方案二是第四、第五車間不設(shè)變壓器，而是分別接到第一、第二車間，第三車間仍然單獨設(shè)置。它們的容量依次是1000MVA, 1000MVA，500MVA。具體的比較項目及方案見下表及圖。（表21）兩種主接線方案的比較比較項目方案一方案二技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性滿足要求滿足要求供電質(zhì)量滿足要求滿足要求靈活方便性靈活性較好靈活性稍差擴

50、建適應(yīng)性更好一些稍差一些經(jīng)濟指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額查表可知SL1000/10的單價為13400元，SL500/10的單價為7600元，SL315/10的單價為5400元，而查表得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此綜合投資為1.34×4+0.76×40.54×410.56萬元綜合投資為1.34×4+0.76×48.4萬元比方案一要少高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額本方案中采用22個熔斷器和44個隔離開關(guān)本方案采用了20個熔斷器和40個隔離開關(guān).此處僅定性的分析，可知要比方案一要省電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費要大些相對要小從上表可以看出

51、，按技術(shù)指標(biāo)，方案一略優(yōu)于方案二，但按經(jīng)濟指標(biāo)，方案二優(yōu)于方案一，在技術(shù)指標(biāo)滿足的情況下，考慮到經(jīng)濟因素。因此決定采用方案二。2.3 短路電流的計算短路電流指電力系統(tǒng)在運行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，并取決于短路點距電源的電氣距離。2.3.1繪制計算電路 (圖2-6)計算電路2.3.2 確定基準(zhǔn)值設(shè)，即高壓側(cè)10.5KV,低壓側(cè)0.4KV,則（KA）(KA)2.3.3 計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值1、電力系統(tǒng)標(biāo)幺值是電力系統(tǒng)分析和工程計算中常用的數(shù)值標(biāo)記方法，表示各物理量及參數(shù)的相對值。標(biāo)幺值是相對于某一基準(zhǔn)值而言的，

52、同一有名值，當(dāng)基準(zhǔn)值選取不同時，其標(biāo)幺值也不同。它們的關(guān)系如下:標(biāo)幺值有名值/基準(zhǔn)值。 使用標(biāo)幺值的好處： 1）三相電路的計算公式與單相電路的計算公式完全相同，線電壓的標(biāo)幺值與相電壓的標(biāo)幺值相等，三相功率的標(biāo)幺值和單相功率的標(biāo)標(biāo)幺值相等； 2）只需確定各電壓級的基準(zhǔn)值，而后直接在各自的基準(zhǔn)值下計算標(biāo)幺值，不需要進行參數(shù)和計算結(jié)果的折算； 3) 對于低壓系統(tǒng)，功率的標(biāo)幺值遠(yuǎn)小于1； 4）用標(biāo)幺值后，電力系統(tǒng)的元件參數(shù)比較接近，易于進行計算和對結(jié)果的分析比較。因為變電所最大運行方式時電源10千伏母線短路容量是200MVA，所以: =0.52、架空線路 本方案中采用LGJ-150，查得LGJ-150的=0.36/km，而線路長1km，故 =(0.36×1)×=0.333、電力變壓器對于SL-1000型，查得=4.5,故 =4.5對于SL-500型，查得=4，故 =4因此繪等效電路，如下圖： (圖2-7)等效電路2.3.4 k-1點短路電流的計算1、總電