某工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 某工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 電信學(xué)院 答辯日期 2013.06.17 摘要作為當(dāng)今工業(yè)發(fā)展最重要的能源和動(dòng)力，電能既可以由其他能量轉(zhuǎn)化也可以轉(zhuǎn)化為其他的能量。電能的輸送和分配具有可靠、經(jīng)濟(jì)、安全、快捷的特點(diǎn)。電力用戶(hù)包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)葒?guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)以及市政和居民生活用電等。因此，保證可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量的供電對(duì)于工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和人民生活有著很大的影響和重要意義。 冶金廠供配電設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)各個(gè)車(chē)間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)、無(wú)功補(bǔ)償、變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的選擇、短路電流的

2、計(jì)算以及變電所高低壓側(cè)電氣設(shè)備選擇等因素，從而為該冶金廠提供安全可靠、優(yōu)質(zhì)的電力資源，并可最大限度的減少公司的資金投入和降低運(yùn)行成本。使用的方法：工廠的供配電設(shè)計(jì)應(yīng)考慮多個(gè)方面，運(yùn)用負(fù)荷計(jì)算，變壓器容量、型號(hào)、數(shù)量的計(jì)算，無(wú)限大容量電源系統(tǒng)供電時(shí)短路電流的計(jì)算，以確定各高低壓側(cè)電氣設(shè)及導(dǎo)線(xiàn)的規(guī)格，再進(jìn)行變壓器繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和整定以及防雷接地設(shè)計(jì)。最終為本冶金機(jī)械修造廠設(shè)計(jì)一個(gè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的供配電控制系統(tǒng)圖，滿(mǎn)足該廠的生產(chǎn)需求。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；供配電；負(fù)荷計(jì)算；短路電流AbstractAs of todays most important industrial

3、development of energy and power, power not only by other energy conversion can also be converted into other energy. Electricity transmission and distribution of reliable, economical, safe, fast. Electricity users, including industry, agriculture,transportation and other various national economic sec

4、tors aswell as municipal and residential electricity. Therefore, to ensure reliable, safe, economical,high quality power supply for industrial and agricultural production and peoples lives have a great impact and significance of. Metallurgical plant for distribution design should be based on the num

5、ber and nature of each workshop load, reactive power compensation, transformer station numberand choice of capacity, the calculation of shortcircuit current and the substation high and low pressure side of the electrical equipment selection and other factors, which forthe metallurgical plant providi

6、ng safe,reliable, high-quality power resources, and can minimize the companys capital investment and lower operating costs. Using the method: the plant for distribution design should take intoaccount various aspects, the use of load calculation, transformer capacity, model, quantity calculation, the

7、 calculation of the infinite bulk power system short-circuitcurrent when powered to determine the high and low pressure side of the electrical equipment and wire specifications, design and tuning of transformer protection devices, and lightning protection and grounding design.Final-based metallurgic

8、almachinery repair workshop to design a safe and reliable and economically reasonable, technologically advanced power supply control system diagram to meet the production needs of the plant. Key words：Power systems; protection; supply and distribution; load calculation; short-circuit current 目 錄摘 要I

9、AbstractII目 錄III第一章 引 言- 1 -1.1 選題的背景及意義- 1 - 1.1.1 選題的背景- 1 -1.1.2 選題的意義- 1 -1.2 工廠供電設(shè)計(jì)的要求及原則- 1 -1.3 本設(shè)計(jì)的主要要求- 2 -第二章 冶金廠各變電所負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算- 4 -2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的及其計(jì)算方法- 4 -2.1.1 負(fù)荷計(jì)算的目的- 4 -2.1.2負(fù)荷計(jì)算的計(jì)算方法- 4 -2.2 冶金廠各個(gè)車(chē)間及整個(gè)工廠計(jì)算負(fù)荷的確定- 5 -2.2.1 380V車(chē)間計(jì)算負(fù)荷的確定- 5 -2.2.2 6KV車(chē)間負(fù)荷計(jì)算- 6 -2.2.3 冶金廠總負(fù)荷列表- 7 -2.3 無(wú)功功

10、率補(bǔ)償方式及其計(jì)算- 8 -2.3.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞? 8 -2.3.2 380V車(chē)間無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算- 9 -2.3.3 6kV側(cè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算- 10 -2.3.4 變壓器損耗的計(jì)算- 10 -2.3.5 全廠計(jì)算負(fù)荷- 10 -第三章 冶金廠主變壓器的選擇- 12 -3.1變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇原則- 12 -3.2 變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇- 13 -第四章 冶金廠變電所的主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)- 14 -4.1變電所主接線(xiàn)的原則- 14 -4.2變電所主接線(xiàn)方式- 14 -4.3變電所主接線(xiàn)方案的確定- 17 -4.4主接線(xiàn)中設(shè)備的配置- 17 -第五章 短路電流的計(jì)算- 18 -5.1短路電流

11、計(jì)算的目的和方法- 21 -5.2短路電流計(jì)算- 22 -第六章 廠各變電所進(jìn)線(xiàn)及用電設(shè)備的選擇- 24 -6.1變電所進(jìn)線(xiàn)的選擇- 24 -6.1.1 架空線(xiàn)的選擇及校驗(yàn)- 24 -6.1.2 6kV側(cè)母線(xiàn)選擇- 25 -6.1.3 各變電所進(jìn)線(xiàn)選擇- 25 -6.1.4 各變電所低壓出線(xiàn)的選擇- 26 -6.2 用電設(shè)備的選擇與校驗(yàn)- 27 -6.2.1 高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇- 32 -6.2.2 35kV高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)- 38 -6.2.3 6kV互感器的選擇與效驗(yàn)- 29 -6.2.4 各車(chē)間高壓進(jìn)線(xiàn)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)- 32 -6.2.5 各車(chē)間低壓出線(xiàn)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)- 38 -

12、第七章 系統(tǒng)保護(hù)配置- 43 -7.1繼電保護(hù)- 43 - 7.1.1繼電保護(hù)的作用- 34 - 7.1.2繼電保護(hù)的要求- 34 -7.2主變繼電保護(hù)的整定與計(jì)算- 46 -7.3各車(chē)間變壓器繼電保護(hù)的整定與計(jì)算- 48 -第八章 防雷與接地- 51 -8.1防雷保護(hù)- 51 -8.2接地裝置- 51 -第九章 設(shè)計(jì)總結(jié)- 53 -參考文獻(xiàn)- 54 -外文翻譯- 55 -致謝- 75 -附錄- 77 - 附錄1電氣主接線(xiàn)圖- 77 -附錄2主變繼電保護(hù)圖- 78 -第一章 前言1.1 選題的背景及意義 1.1. 1 選題的背景 現(xiàn)階段工廠的供配電系統(tǒng)還不發(fā)達(dá)，所涉及的常規(guī)供配電系統(tǒng)最突出的問(wèn)

13、題就是設(shè)備落后，結(jié)構(gòu)不合理，占地多，投資大，損耗高，效率低等缺點(diǎn)。雖然這樣的現(xiàn)狀落后但是方便簡(jiǎn)單，適合初學(xué)者進(jìn)行鍛煉。并且本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的是運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。從最簡(jiǎn)單的工程設(shè)計(jì)入手來(lái)掌握工廠變電站電氣一次側(cè)，二次側(cè)初設(shè)的一般過(guò)程，運(yùn)用在工廠供電等專(zhuān)業(yè)課中學(xué)到的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題如主接線(xiàn)設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇等問(wèn)題；學(xué)習(xí)查閱各種相關(guān)的手冊(cè)和參考資料，為以后從事相關(guān)專(zhuān)業(yè)打下基礎(chǔ)。 1.1.2 選題的意義 在這個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)學(xué)習(xí)對(duì)工廠供電的設(shè)計(jì)規(guī)范、各種電氣設(shè)備的選擇以及設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意到的問(wèn)題有了更加深入的認(rèn)識(shí)。對(duì)工廠的供配電技術(shù)有了初步

14、的掌握與理解，有助于以后的工作學(xué)習(xí)。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。因此工廠供電的設(shè)計(jì)應(yīng)做到供電可靠、保證人身和設(shè)備安全，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分的考慮：進(jìn)線(xiàn)電壓的選擇，變電所位置的電氣設(shè)計(jì)，短路電流的計(jì)算及繼電保護(hù)，電氣設(shè)備的選擇，車(chē)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(jì)等。做好工廠的供配電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。1.2 工廠供電設(shè)計(jì)的要求及原則 工廠供電設(shè)計(jì)的過(guò)程應(yīng)具備以下幾個(gè)基本原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策 按照國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，貫徹國(guó)家的相關(guān)方針和政策，包括節(jié)約資源，合理施工的要求。2、安全可靠、先進(jìn)合理

15、 在設(shè)計(jì)過(guò)程共要充分考慮工作人員和設(shè)備的安全，保證供電設(shè)備的安全有序運(yùn)行。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下協(xié)調(diào)各方面的優(yōu)勢(shì)，采用經(jīng)濟(jì)環(huán)保的電器產(chǎn)品。3、近期為主、考慮將來(lái) 考慮工作的特點(diǎn)、規(guī)模和進(jìn)一步的發(fā)展情況。合理處理近期和將來(lái)的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性，做到可持續(xù)的發(fā)展。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧 按照用電情況、負(fù)荷特性、地區(qū)供電狀況、項(xiàng)目特點(diǎn)等，正確制定設(shè)計(jì)方案。作為整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的主要環(huán)節(jié)工廠供電設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)狀況直接關(guān)系到工廠是否正確運(yùn)行。工廠的供配電設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該充分考慮各方面的因素，在設(shè)計(jì)過(guò)程中做到心中有數(shù)。1.3 本設(shè)計(jì)的主要要求 在了解冶金廠的生產(chǎn)工藝過(guò)程基礎(chǔ)上，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按

16、照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，合理設(shè)計(jì)一個(gè)適合的供配電系統(tǒng)。設(shè)計(jì)過(guò)程包括：資料收集； 進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器臺(tái)數(shù)和容量，設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)圖； 進(jìn)行短路容量計(jì)算，以確定各高、低壓電氣設(shè)備及導(dǎo)體規(guī)格； 進(jìn)行變壓器繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和整定，以及供電電源的設(shè)計(jì)；根據(jù)供電要求設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)圖和繪制二次接線(xiàn)圖。要求采用CAD繪制部分圖紙。 冶金廠各個(gè)車(chē)間的負(fù)荷如下：表1.1各車(chē)間380V負(fù)荷資料序號(hào)車(chē)間或設(shè)備組名稱(chēng) 設(shè)備容量(kW) 需用系數(shù)kd 功率因數(shù)cos變電所11 鑄鋼車(chē)間 2000 0.4 0.60 變電所2 1 鑄鐵車(chē)間 11500.53 0.80 2 砂庫(kù) 1200.66 0.64

17、變電所31 鉚焊車(chē)間 9600.36 0.57 2 水泵房 100 0.65 0.87 變電所41 空壓站 580 0.78 0.82 2 機(jī)修車(chē)間 1600.32 0.76 3 鍛造車(chē)間 2300.36 0.704 木型車(chē)間 180 0.35 0.65 5 制材場(chǎng)600.28 0.77 6 綜合樓 90 0.83 1.00變電所5 1 鍋爐房360 0.7 0.88 2 水泵房 40 0.750.85 3 倉(cāng)庫(kù) 140.35 0.69 4污水提升站 20 0.65 0.86 表1.2 各車(chē)間6KV負(fù)荷資料序號(hào)車(chē)間或設(shè)備組名稱(chēng) 設(shè)備容量(kW) 需用系數(shù)kd 功率因數(shù)cos1 電弧爐 2125

18、00.9 0.882 工頻爐23000.8 0.92 3 空壓機(jī)22500.850.811、 工廠電源從供電部門(mén)某220/35kV變電所以35kV雙回路架空線(xiàn)引入本廠，其中一路作為工作電源，另一路作為備用電源。兩個(gè)電源不并列運(yùn)行。變電站距離廠東側(cè)8km。 2、 要求本廠的功率因數(shù)在0.9以上。 第二章 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的及其計(jì)算方法2.1.1 負(fù)荷計(jì)算的目的 作為供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷是否合理會(huì)直接影響各種電力器材的選擇以及電氣設(shè)備的使用情況。計(jì)算負(fù)荷應(yīng)該定的合理，否則假如定得過(guò)小會(huì)造成電氣設(shè)備工作在過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，供電系統(tǒng)的線(xiàn)路及電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流而

19、過(guò)熱，影響供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。假如把計(jì)算負(fù)荷定的過(guò)小會(huì)造成電纜、架空線(xiàn)等有色金屬的浪費(fèi)。所以考慮到安全、經(jīng)濟(jì)等角度應(yīng)該合理確定計(jì)算負(fù)荷。2.1.2負(fù)荷計(jì)算的計(jì)算方法 電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù),直接求出計(jì)算負(fù)荷，適用于全廠和車(chē)間變電所負(fù)荷計(jì)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(tái)婁和功率差異的影響,乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)求得計(jì)算負(fù)荷；二項(xiàng)式將負(fù)荷分為基本負(fù)荷和附加負(fù)荷,后者考慮一定數(shù)量大容量設(shè)備影響。 由于在初步設(shè)計(jì)且無(wú)大功率

20、設(shè)備時(shí)宜采用需要系數(shù)法，且需要系數(shù)法簡(jiǎn)單易行所以本設(shè)計(jì)應(yīng)采用需要系數(shù)法確定。（1）單臺(tái)用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷：有功功率 （2.1）無(wú)功功率 （2.2）視在功率 （2.3）計(jì)算電流 （2.4）式中、電設(shè)備組的有功、無(wú)功、視在功率的計(jì)算負(fù)荷； 用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量； 功率因數(shù)角的正切值； 用電設(shè)備組的計(jì)算電流； 額定電壓； （2）用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷：有功功率 (2.5)無(wú)功功率 (2.6)視在功率 (2.7)計(jì)算電流 (2.8)式中所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和； 有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，本設(shè)計(jì)取0.9； 所有設(shè)備組無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和； 無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，本設(shè)計(jì)取0.9。2.2 負(fù)荷計(jì)算 為了通過(guò)計(jì)算得出冶

21、金廠的電氣設(shè)備型號(hào)，本次設(shè)計(jì)采用逐級(jí)計(jì)算法。該方法可以通過(guò)供配電原理圖，從最基礎(chǔ)的電氣設(shè)備開(kāi)始計(jì)算。向著進(jìn)線(xiàn)方向逐級(jí)計(jì)算，經(jīng)過(guò)計(jì)算后可以得出整個(gè)工廠的計(jì)算負(fù)荷。2.2.1 380V車(chē)間負(fù)荷計(jì)算（1） 冶金廠第一變電所負(fù)荷計(jì)算由式（2.1）、（2.2）和（2.3）可得 （2）冶金廠第二變電所負(fù)荷計(jì)算由式（2.1）、（22）和（2.3）可得 （3）冶金廠第三變電所負(fù)荷計(jì)算算由式（2.1）、（2.2）和（2.3）可得 （4）冶金廠第四變電所負(fù)荷計(jì)算由式（2.1）、（2.2）和（2.3）可得 （5）冶金廠第五變電所負(fù)荷計(jì)算由式（2.1）、（2.2）和（2.2）可得 2.2.2 6KV車(chē)間負(fù)荷計(jì)算 （1

22、）有功計(jì)算負(fù)荷：1) 電弧爐：2) 工頻爐：3) 空壓機(jī)：（2）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：1） 電弧爐：2） 工頻爐：3） 空壓機(jī)：（3）視在計(jì)算功率：1）電弧爐：2) 工頻爐：3) 空壓機(jī)：（4）6KV側(cè)總負(fù)荷計(jì)算由公式（2.4）、（2.5）、（2.6）1）計(jì)算6KV側(cè)總有功負(fù)荷 2）計(jì)算6KV側(cè)總無(wú)功功率 3） 計(jì)算6KV側(cè)總視在功率 2.2.3 冶金廠總負(fù)荷列表 經(jīng)過(guò)上面各式的計(jì)算可以得出全廠各車(chē)間的有功功率、無(wú)功功率、視在功率，并將計(jì)算值寫(xiě)入表（2.1）、（2.2）中： 表2.1 380V車(chē)間負(fù)荷計(jì)算車(chē)間變電所/NO180010641331.2NO2688.7552.1882.7NO3410.65

23、34.8674.2NO4740.9532.8912.6NO5299.9167.5343.5總計(jì)26462566.13685.9 表2.2 6KV車(chē)間負(fù)荷計(jì)算車(chē)間變電所/1電弧爐2250121525572工頻爐480206.4522.53空壓機(jī) 425306523.7小計(jì)2839.51554.73237.22.3無(wú)功補(bǔ)償方式及其計(jì)算2.3.1無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞綖榱朔乐篃o(wú)功電力倒送，改善企業(yè)用電的功率因數(shù)，應(yīng)在配電系統(tǒng)中設(shè)計(jì)安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨負(fù)荷和電壓的變動(dòng)及時(shí)投入或切除。工廠中基本上采用并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償供電系統(tǒng)中的無(wú)功功率。并聯(lián)電容器的方法有三種：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償。本

24、次無(wú)功補(bǔ)償采用6kv高壓集中補(bǔ)償和低壓集中補(bǔ)償方式相結(jié)合。無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算主要計(jì)算公式：功率因數(shù)角的余弦 （2.9）無(wú)功功率補(bǔ)償容量 （2.10）補(bǔ)償后視在計(jì)算負(fù)荷 （2.11）式中功率因數(shù)角的余弦值； 無(wú)功功率補(bǔ)償容量 ； 、補(bǔ)償前后的功率因數(shù)角； 補(bǔ)償后視在計(jì)算負(fù)荷 。2.3.2 380V車(chē)間無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 下面以NO.1變電所為例進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算：1） 由公式（2.9）得 2） 由最大負(fù)荷的功率因數(shù)為0.9以上取0.92。則 NO.1所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量由公式 （2.10）得 選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺(tái)與方案4（輔屏）6臺(tái)相組合，

25、總共容量112kvar7=784kvar。 補(bǔ)償后有功計(jì)算負(fù)荷：=800KW補(bǔ)償后無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：=-=1064-784=280 Kvar補(bǔ)償后視在計(jì)算負(fù)荷：=847.6 KVA高壓側(cè)功率因數(shù)的校檢：=0.015=0.015847.6=12.7 KW =0.06=0.06847.6=50.9 Kvar高壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷：=+=812.7 KW高壓側(cè)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：=+=330.9 KVA高壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=887.5 KVA高壓側(cè)計(jì)算電流：=85.4 A高壓側(cè)的功率因數(shù)：=0.9160.9，滿(mǎn)足要求。其它車(chē)間的無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算同理可得。 表2.3 各380V車(chē)間功率補(bǔ)償計(jì)算結(jié)果變電所NO.1NO.2

26、NO.3NO.4NO.5補(bǔ)償前0.60.780.610.810.87(KW)800688.7410.6740.9299.9(Kvar)1064552.1534.8532.8167.5(KVA)1331.2882.7674.2912.6343.5補(bǔ)償后0.940.950.960.920.92(KW)800688.7410.6740.9299.9(Kvar)280216.1114.8308.8125.5(KVA)847.6721.8426.3802.7325.1高壓側(cè)0.920.940.950.9040.90(KW)812.7699.5417752.9304.8(Kvar)330.9259.444

27、0357145(KVA)887.5746440833.3337.52.3.3 6KV側(cè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算1) 由公式（2.9）。2) 由最大負(fù)荷的功率因數(shù)為0.9以上取0.94。則 6KV所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量 由公式（2.10）得 根據(jù)計(jì)算的所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量可以看出應(yīng)并聯(lián)可用的方法是每一相并聯(lián)接上2個(gè)BWF6.3-100-1型號(hào)的電容器。4）補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.920.9 變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償后視在功率由公式(2.11)得 因此主變壓器容量比補(bǔ)償前容量減少了。 表2.4 6KV側(cè)無(wú)功功率補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷 項(xiàng)目 補(bǔ)償前負(fù)荷0.872839.51554.73237.2無(wú)功補(bǔ)償容量600 補(bǔ)償后負(fù)荷0.

28、9482839.5954.72995.72.3.4 變壓器損耗的計(jì)算 35KV變壓器損耗由公式（2.12）、（2.13）： 2.3.5 全廠計(jì)算負(fù)荷 35KV側(cè)總有功功率計(jì)算由公式（2.5）： 35KV側(cè)總無(wú)功功率計(jì)算由公式（2.6）： 35KV側(cè)視在功率計(jì)算由公式（2.7）： 35KV側(cè)總計(jì)算電流由公式（2.8）： 經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算可以得出工廠工廠功率補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷列表如下： 表2.5 全廠功功率補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷 項(xiàng)目全廠車(chē)間0.9185919.82560.86450106.4第三章 主變壓器的選擇 變壓器具有降低和升高電壓的功能，是變電系統(tǒng)中最重要的一次設(shè)備，有利于電能合理的輸送、分配、使

29、用。 變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯，XED型，ED型，CD型。變壓器按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器試驗(yàn)變壓器、轉(zhuǎn)角變壓器、大電流變壓器、勵(lì)磁變壓器。 按照經(jīng)濟(jì)的原則，變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等綜合確定。在確定變壓器容量時(shí)，除考慮正常負(fù)荷外，還應(yīng)考慮到變壓器的過(guò)負(fù)荷能力和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件。3.1變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇原則1、主變壓器臺(tái)數(shù)的

30、原則選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求選擇。 1）應(yīng)滿(mǎn)足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求。再有一二級(jí)負(fù)荷的變電所中，應(yīng)選擇兩臺(tái)變壓器。 2）由于季節(jié)和晝夜的變化引起負(fù)荷發(fā)生變化宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的變壓器，技術(shù)性合理時(shí)可選擇兩臺(tái)變壓器。 由于本廠為二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，應(yīng)考慮采用兩臺(tái)變壓器。采用暗備用的方式，目的是當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)另一臺(tái)變壓器可以繼續(xù)供電。2、由于本設(shè)計(jì)要求兩臺(tái)變壓器，應(yīng)考慮采用兩臺(tái)變壓器采用暗備用（暗備用是指兩臺(tái)變壓器都工作，兩路電源變壓器容量都是按計(jì)算負(fù)荷一、二級(jí)負(fù)荷確定）的方式，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器發(fā)生發(fā)生故障另一臺(tái)主變壓器容量應(yīng)滿(mǎn)足全部負(fù)荷的70%，考慮變壓器的事故過(guò)負(fù)

31、荷能力為40%則可保證80%負(fù)荷供電。 1）主變壓器裝設(shè)一臺(tái)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足：主變壓器容量應(yīng)不小于總計(jì)算負(fù)荷，即： (3.1) 2) 主變壓器裝設(shè)兩臺(tái)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足：每臺(tái)變壓器容量不應(yīng)小于總計(jì)算負(fù)荷的60%最好為70%左右，即： (3.2)3.2變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇（1）NO.1 由于該車(chē)間對(duì)電壓可靠性要求較高所以用兩臺(tái)變壓器，用公式 (3.2)選擇兩臺(tái) S9-500/6變壓器。（2）NO.2 由于該車(chē)間對(duì)電壓可靠性要求較高所以用兩臺(tái)變壓器，用公式 (3.2) 選擇兩臺(tái)S9-500/6變壓器。 (3) NO.3 由于對(duì)電源的可靠性要求比較低所以用一臺(tái)變壓器，用公式 (3.1) 選擇一臺(tái)S9-500/6變壓

32、器。 (4) NO.4 由于對(duì)電源的可靠性要求比較低所以用一臺(tái)變壓器，用公式 (3.1) 選擇一臺(tái)S9-1000/6變壓器。 (5) NO.4 由于對(duì)電源的可靠性要求比較低，所以用一臺(tái)變壓器，用公式 (3.1) 選擇一臺(tái)S9-400/6變壓器。 （6）總降壓變電所變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇，由于冶金廠的負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，所以應(yīng)選擇兩臺(tái)變壓器，變壓器容量計(jì)算： 選擇兩臺(tái)S9-4000/35變壓器。 由于本設(shè)計(jì)主要為二級(jí)負(fù)荷所以整個(gè)工廠的主變壓器采用兩臺(tái)變壓器變壓器的型號(hào)為S9-4000/35，所以車(chē)間NO.1、NO.2為鑄鋼和鑄鐵車(chē)間，而在冶金廠中鑄鋼、鑄鐵兩個(gè)車(chē)間相對(duì)于其他車(chē)間重要，對(duì)電能的可靠性要

33、求較高，所以應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器并列工作,從而提高工廠供電的可靠性。第四章 變電所的主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)4.1變電所主接線(xiàn)的原則 變電所的主接線(xiàn)是指實(shí)現(xiàn)電能輸送和分配的一次電氣接線(xiàn)，應(yīng)根據(jù)不同的變電所在整個(gè)供電系統(tǒng)中的地位、設(shè)備特點(diǎn)、進(jìn)出線(xiàn)回路數(shù)、符合性質(zhì)等條件確定。應(yīng)滿(mǎn)足安全、經(jīng)濟(jì)、靈活可靠等要求。雖然一臺(tái)主變壓器的主接線(xiàn)方案在成本上比兩臺(tái)主變要低一些，但是冶金廠為二級(jí)負(fù)荷，假入出現(xiàn)中途斷電，在經(jīng)濟(jì)上的損失遠(yuǎn)大于裝設(shè)的費(fèi)用，因此決定兩臺(tái)主變的方案。在大中型企業(yè)配電室的位置應(yīng)該盡量靠近負(fù)荷中心，總配電所主接線(xiàn)圖表示工廠接受、分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、互感器）組成。主

34、接線(xiàn)直接關(guān)系到運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、靈活、可靠要求，是供電系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)。（1） 安全性：包括設(shè)備安全和人身安全。因此，電氣設(shè)計(jì)必須遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和電氣設(shè)計(jì)規(guī)范，正確設(shè)計(jì)各個(gè)線(xiàn)路電氣接線(xiàn)，合理選擇電氣設(shè)備，嚴(yán)格配置正常監(jiān)視系統(tǒng)和故障保護(hù)系統(tǒng)，全面考慮各種保障人身安全的技術(shù)要求。（2） 可靠性：就是變電所的主接線(xiàn)應(yīng)能滿(mǎn)足各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。提高供電可靠性的途徑很多，例如設(shè)置備用并采用備用電源自動(dòng)投入裝置、多路并聯(lián)供電等。電氣設(shè)備是供電系統(tǒng)中最薄弱的元件，為了使供電系統(tǒng)工作可靠，接線(xiàn)方式應(yīng)力求簡(jiǎn)單清晰，減少電氣設(shè)備的數(shù)目等。（3） 靈活性：就是在保障安全可靠的前提下，主接線(xiàn)能夠適應(yīng)不同的運(yùn)行方式

35、。例如負(fù)荷較時(shí)，能方便地切除不必要的變壓器，而在負(fù)荷增大時(shí)，又能方便地投入，以利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。檢修時(shí)操作簡(jiǎn)單，不致中斷供電等。（4） 經(jīng)濟(jì)性：是在滿(mǎn)足以上要求的前提下盡量降低建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用。但是，在投資增加不多或經(jīng)濟(jì)許可的情況下，應(yīng)盡量提高供電可靠性，減少停電損失。實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。4.2變電所主接線(xiàn)方式（1） 變電所常用的主接線(xiàn)基本形式有線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)、單母線(xiàn)接線(xiàn)、橋式接線(xiàn)三種類(lèi)型。 1) 線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)，只有一路電源供電線(xiàn)路和一臺(tái)變壓器時(shí)可采用線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：所用電氣設(shè)備少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障或者檢修時(shí)，變電所全部停電，可靠性差。

36、如圖 4.1所示。 圖 4.1 線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn) 2) 單母線(xiàn)接線(xiàn) ，單母線(xiàn)不分段接線(xiàn)如圖4.2。 圖4.2 單母線(xiàn)不分段接線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)等）故障時(shí)檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電，單母線(xiàn)可用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線(xiàn)故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線(xiàn)段分開(kāi)后才能恢復(fù)非故障母線(xiàn)的供電。 適用范圍：6-10KV配電裝置的出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)5回；35-63KV配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)3回；110-220KV配電裝置的出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)2回。 3) 單母線(xiàn)接線(xiàn) ，單母線(xiàn)分段接線(xiàn)如圖

37、4.3。 圖4.3 單母線(xiàn)分段接線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線(xiàn)分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線(xiàn)不間斷供電和不致使重要用戶(hù)停電。 缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線(xiàn)的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當(dāng)出線(xiàn)為雙回路時(shí)，常使架空線(xiàn)路出現(xiàn)交叉跨越。擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 適用范圍：6-10KV配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為6回及以上時(shí)；35KV配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為4-8回時(shí)；110-220KV配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為3-4回時(shí)。 3）橋式接線(xiàn)，將兩個(gè)線(xiàn)路變壓器單元通過(guò)組開(kāi)關(guān)連在一起的接線(xiàn)。斷路器跨接在進(jìn)線(xiàn)斷路器內(nèi)側(cè)靠

38、近變壓器成為內(nèi)橋式接線(xiàn)，如圖4.4；若斷路器跨在進(jìn)線(xiàn)斷路器外側(cè)，靠近電源側(cè)，稱(chēng)為外橋式接線(xiàn)，如圖4.5。 內(nèi)橋接線(xiàn)適用范圍：供電線(xiàn)路距離長(zhǎng)，線(xiàn)路容易發(fā)生故障；負(fù)荷不出現(xiàn)大的波動(dòng)，主變壓器基本不切換；沒(méi)有穿越功率的中斷總將壓變電所。外橋接線(xiàn)適用范圍：供電線(xiàn)路距離長(zhǎng)，線(xiàn)路不容易發(fā)生故障；負(fù)荷經(jīng)常出現(xiàn)大的波動(dòng)，主變壓器經(jīng)常切換，有穿越功率的中斷總將壓變電所，因?yàn)椴捎米⊥鈽蚴浇泳€(xiàn)根據(jù)其特點(diǎn)可以看出不會(huì)影響電力系統(tǒng)潮流。 圖4.4 內(nèi)橋接線(xiàn) 圖4.5 外橋接線(xiàn)4.3變電所主接線(xiàn)方案的確定方案一：35kV側(cè)采用內(nèi)橋接線(xiàn)，6kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。方案二：35kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，6kV側(cè)采用單母線(xiàn)分

39、段接線(xiàn)。此兩種方案的比較：方案一 35kV、10kV采用單母分段連線(xiàn)，對(duì)重要用戶(hù)可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母線(xiàn)供電不間斷，所以此方案同時(shí)兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。 方案二雖供電更可靠，調(diào)度更靈活，但與方案一相比較，設(shè)備增多，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面增大，而且，當(dāng)母線(xiàn)故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作。由以上可知，在本設(shè)計(jì)中采用第一種接線(xiàn)，即35kV側(cè)采用內(nèi)橋接線(xiàn)，6kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。如圖4.6所示：4.4 主接線(xiàn)中的設(shè)備配置4.4.1 隔離開(kāi)關(guān)的配置 中小型發(fā)電機(jī)出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)：容量為220MW

40、及以上大機(jī)組與雙繞組變壓器為單元連接時(shí)，其出口不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點(diǎn)。 在出線(xiàn)上裝設(shè)電抗器的610KV配電裝置中，當(dāng)向不同用戶(hù)供電的兩回線(xiàn)共用一臺(tái)斷路器和一組電抗器時(shí)，每回線(xiàn)上應(yīng)各裝設(shè)一組出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)。 接在發(fā)電機(jī)、變壓器因出線(xiàn)或中性點(diǎn)上的避雷器不可裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。 中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地；自耦變壓器的中性點(diǎn)則不必裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。 圖4.6 工廠主接線(xiàn)圖 4.4.2 接地刀閘或接地器的配置 為保證電器和母線(xiàn)的檢修安全，35KV及以上每段母線(xiàn)根據(jù)長(zhǎng)度宜裝設(shè)12組接地刀閘或接地器，每?jī)山拥氐堕l間的距離應(yīng)盡量保持適中。母線(xiàn)的接地刀閘宜裝設(shè)在母線(xiàn)電壓互感器的隔離開(kāi)關(guān)和母

41、聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)上，也可裝于其他回路母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的基座上。必要時(shí)可設(shè)置獨(dú)立式母線(xiàn)接地器。 63KV及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)和線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)的線(xiàn)路宜配置接地刀閘。4.4.3 電壓互感器的配置 電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線(xiàn)方式有關(guān)，并應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù) 裝置不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。 旁路母線(xiàn)上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線(xiàn)外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線(xiàn)路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線(xiàn)側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 當(dāng)需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時(shí)，可盡量利用變壓器電容式套管上的電

42、壓抽取裝置。 發(fā)電機(jī)出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測(cè)量、保護(hù)和自動(dòng)電壓調(diào)整裝置需要。當(dāng)發(fā)電機(jī)配有雙套自動(dòng)電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護(hù)時(shí)，可再增設(shè)一組電壓互感器。4.4.4 電流互感器的配置 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器其數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)量?jī)x表、保護(hù)和自動(dòng)裝置要求。 在未設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線(xiàn)的跨條上等。 對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對(duì)非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。 一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)中，線(xiàn)路線(xiàn)路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿(mǎn)足保護(hù)和測(cè)量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。線(xiàn)路變壓器串，當(dāng)變壓器的

43、套管電流互感器可以利用時(shí)，可裝設(shè)三組電流互感器。4.4.5 避雷器的裝置 配電裝置的每組母線(xiàn)上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線(xiàn)裝設(shè)避雷器時(shí)除外。 旁路母線(xiàn)上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線(xiàn)投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿(mǎn)足要求而定。 220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。 三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺(tái)避雷器。 下列情況的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且裝有隔離開(kāi)關(guān)時(shí)。 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線(xiàn)且為單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)。 接地和經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線(xiàn)變壓器中性點(diǎn)

44、上。 發(fā)電廠變電所35KV及以上電纜進(jìn)線(xiàn)段，在電纜與架空線(xiàn)的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。 SF6全封閉電器的架空線(xiàn)路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。 110220KV線(xiàn)路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。 第五章 短路電流的計(jì)算5.1短路電流計(jì)算的目的和方法 短路是指供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或者相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、誤操作、雷擊或過(guò)電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。供電系統(tǒng)的短路的類(lèi)型與其電源的中性點(diǎn)是否接地有關(guān)。短路基本上分為三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。為了選擇和效驗(yàn)電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置

45、，需要計(jì)算三相短路電流。 進(jìn)行短路計(jì)算，應(yīng)該先繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖終將要所需要的各種元件的各種額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，對(duì)短路電流大的點(diǎn)需要進(jìn)行短路校驗(yàn)。計(jì)算短路電流的方法有兩種：一種是有明值法，另一種是標(biāo)幺值法。在電力工程計(jì)算中廣泛應(yīng)用的一種計(jì)算方法是標(biāo)幺值法。標(biāo)幺值法的概念： 所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線(xiàn)路、變壓器、電抗器和用戶(hù)線(xiàn)路，為了求出電源至短路點(diǎn)的短路電抗標(biāo)幺值，需要逐一地求出這些元件的標(biāo)幺值。計(jì)算出每個(gè)元件的電抗后，畫(huà)出由電源至短路點(diǎn)的等效電路圖。 （1）輸電線(xiàn)路 （5.1） L輸電線(xiàn)路的長(zhǎng)度； 每公里電抗值； 系統(tǒng)阻抗相對(duì)于基準(zhǔn)容量； 基準(zhǔn)電壓；（2）變壓器 （5.2） 變壓器的短路電