振華機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計_工廠供電課程設(shè)計

1、河 西 學(xué) 院工 廠 供 電課 程 設(shè) 計 題 目：振華機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 工廠供電課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名學(xué) 號專業(yè)方向電氣工程及其自動化班 級題目名稱振華機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計的主要內(nèi)容1.1設(shè)計內(nèi)容：負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償；變電所主變壓器和主接線方案的選擇；短路電流的計算等。1、氣象資料：工廠所在地區(qū)的年最高氣溫為 34 ，年平均氣溫為 15 ，年最低氣溫為18，年最熱月平均最高氣溫為 25 ，年最熱月平均氣溫為 18 ，年最熱月地下0 . 8m處平均溫度為21 。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為 8 。2、地質(zhì)水文資

2、料：工廠所在地區(qū)平均海拔 1500m ，地層以砂粘土為主，地下水位為 2m 。3、電費(fèi)制度：工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計為 18 元kVA ，動力電費(fèi)為 0 . 20 元/kwh。工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不得低干0.90 ，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費(fèi)： 6 10kV 為 800 元kVA 。4、工廠負(fù)荷情況見下表：序號名稱類別設(shè)備容量需要系數(shù)cos計算負(fù)荷1鑄造車間動力70照明7小計772鍛壓車間動力80照明10小計903倉庫動力40照明5小計454電鍍車間動力

3、60照明6小計665工具車間動力120照明10小計1306組裝車間動力80照明30小計1107維修車間動力50照明10小計608金工車間動力300照明20小計3209焊接車間動力520照明30小計55010鍋爐房動力120照明3小計12311熱處理車間動力100照明10小計11012生活區(qū)照明90總計（380v側(cè)）動力照明取二、設(shè)計的基本要求1、設(shè)計及計算說明書（1）說明書要求書寫整齊，條理分明，表達(dá)正確、語言簡練。（2）主要計算過程和步驟完整無誤，分析論證過程簡單明了，各設(shè)計內(nèi)容列表匯總。2、圖紙（1）繪制電氣主接線圖（2）原理圖要求用標(biāo)準(zhǔn)符號繪制，布置均勻，設(shè)備符號大小合適清晰美觀。階段設(shè)

4、計各階段名稱起止日期1熟悉設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計題目及設(shè)計背景資料第1周周一2查閱有關(guān)資料、閱讀設(shè)計要求必讀的參考資料周二3負(fù)荷計算周三至周四4電氣主接線設(shè)計周五5短路電流計算周六6主要電氣設(shè)備選擇周日至第2周周一7書寫課程設(shè)計說明書周二至周三8打印整理課程設(shè)計資料周四9答辯及成績評定周五 目 錄 1 前言1 引言1.2 設(shè)計原則 1.3 本設(shè)計所做的主要工作2 負(fù)荷計算及電容補(bǔ)償42.1 負(fù)荷計算的方法42.2 負(fù)荷統(tǒng)計計算42.3 電容補(bǔ)償73 變壓器的選擇及主接線方案的確定93.1 主變壓器臺數(shù)選擇93.2 主變壓器容量選擇93.3 主接線方案確定103.3.1 變電所主接線方案的設(shè)計原則與要

5、求103.3.2 變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)103.3.3 工廠變電所常見的主接線方案113.3.4 確定主接線方案114 高低壓開關(guān)設(shè)備選擇154.1 短路電流的計算154.1.1 短路計算的方法154.1.2 本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算154.2 變電站一次設(shè)備的選擇與校驗214.2.1 一次設(shè)備選擇與校驗的條件214.2.2 按正常工作條件選擇224.2.3 按短路條件校驗224.2.4 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗234.2.5 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗254.3 高低壓母線的選擇265 變電所進(jìn)出線和低壓電纜選擇295.1 變電所進(jìn)出線的選擇范圍295.2 變電所進(jìn)出線方

6、式的選擇295.3 變電所進(jìn)出導(dǎo)線和電纜形式的選擇295.4 高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇305.4.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗305.4.2 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗315.4.3 380V低壓出線的選擇31 5.4.4 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗 變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定 5.6 振華機(jī)械廠降壓變電所一次系統(tǒng)主接線電路圖 6 總結(jié)37 7 參考文獻(xiàn)38附 錄39 1 前言電能是現(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；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。

7、在工程機(jī)械制造廠里，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。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(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。電能從區(qū)域變電站進(jìn)入機(jī)械廠后，首先要解決的就是如何對電能進(jìn)行控制、變換、分配和傳輸?shù)葐栴}。在機(jī)械廠，擔(dān)負(fù)這一任務(wù)的是供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。一旦變電所出了事故而造成停電，則整個機(jī)械廠的生產(chǎn)過程都將停止進(jìn)行，甚至還會引起一些嚴(yán)重的安全事故。機(jī)械廠變電所要很好地為

8、生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：(1)安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。(2)可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3)優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求(4)經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。設(shè)計原則按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kV及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)

9、計規(guī)范、JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行變電所設(shè)計必須遵循以下原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2、安全可靠、先進(jìn)合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工

10、廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。目前世界上機(jī)械生產(chǎn)能源和動力主要來源于電能。電網(wǎng)的正常運(yùn)行是保證機(jī)械生產(chǎn)安全前提。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合實際情況和市場上現(xiàn)有的電力產(chǎn)品及其技術(shù)，本文主要做了以下工作：1、負(fù)荷計算 機(jī)械廠變電所的負(fù)荷計算，是根據(jù)所提供的負(fù)荷情況進(jìn)行的，本文列出了負(fù)荷計算表，得出總負(fù)荷。2、一次系統(tǒng)圖跟據(jù)負(fù)荷類別及對供電可靠性的要求進(jìn)行負(fù)荷計算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。3、電容補(bǔ)償按負(fù)荷計算求出總降

11、壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需無功功率補(bǔ)償柜的規(guī)格和數(shù)量。4、變壓器選擇根據(jù)電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號。5、短路電流計算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計算。求出各短路點(diǎn)的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。6、高、低壓設(shè)備選擇及校驗參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇高、低壓配電設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和

12、力穩(wěn)定檢驗，并列表表示。7、電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件：電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時的最高允許溫度。2負(fù)荷計算及電容補(bǔ)償2.1負(fù)荷計算的方法負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。由于本機(jī)械廠用電部門較多，用電設(shè)備臺數(shù)較多，設(shè)計采用需要系數(shù)法予以確定。1單臺組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式(1).有功計算負(fù)荷(單位為kW)： (2-1)式中 設(shè)備有功計算負(fù)荷(單位為kW)；用電設(shè)備組總的設(shè)備容量(不含備用設(shè)備容量，單位為kW)；用電設(shè)備組的需要系數(shù)。(2).

13、無功計算負(fù)荷(單位為kvar) (2-2)式中 設(shè)備無功計算負(fù)荷(單位為kvar)；對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值。(3).視在計算負(fù)荷(單位為kVA) (2-3)式中 視在計算負(fù)荷(單位為kVA)；用電設(shè)備組的功率因數(shù)。(4).計算電流(單位為A) (2-4)式中 計算電流(單位為A)；用電設(shè)備組的視在功率(單位為kVA)；用電設(shè)備組的額定電壓(單位為kV)。2多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式(1).有功計算負(fù)荷(單位為kW) (2-5)式中 多組用電設(shè)備有功計算負(fù)荷(單位為kW)； 所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷之和； 有功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.70.95。(2).無功計算負(fù)荷(單位為kvar)

14、(2-6)式中 多組用電設(shè)備無功計算負(fù)荷(單位為kvar)；所有設(shè)備組無功計算負(fù)荷之和； 無功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.80.95。(3).視在計算負(fù)荷(單位為kVA) (2-7)(4).計算電流(單位為A) (2-8)(5).功率因數(shù) (2-9)2.2負(fù)荷統(tǒng)計計算根據(jù)提供的資料，列出負(fù)荷計算表。因設(shè)計的需要，計算了各負(fù)荷的有功功率、無功功率、視在功率、計算電流等。表中生活區(qū)的照明負(fù)荷中已經(jīng)包括生活區(qū)各用戶的家庭動力負(fù)荷。具體負(fù)荷的統(tǒng)計計算見表2-1。表2-1 某機(jī)械廠負(fù)荷計算表序號名稱類別設(shè)備容量需要系數(shù)cos計算負(fù)荷1鑄造車間動力70照明7小計772鍛壓車間動力80照明10小計903倉庫動力4

15、00.85照明5小計454電鍍車間動力60照明6小計665工具車間動力120照明10小計1306組裝車間動力80照明30小計1107維修車間動力50照明10小計608金工車間動力300照明20小計3209焊接車間動力520照明30小計55010鍋爐房動力120照明3小計12311熱處理車間動力100照明10小計11068.012生活區(qū)照明90總計（380v側(cè)）動力1540_照明231取 由表2-1知：，因此該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)為。供電部門要求該廠10kV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9

16、，本文取0.93來計算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量： (2-10) 選PGJ1型低壓自動補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺與方案3（輔屏）4臺相組合，總共容量84kvar5=420kvar。無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)的負(fù)荷計算：；補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因素：3變壓器選擇及主接線方案確定主變壓器臺數(shù)選擇選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則：1應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須有備用電源。2

17、對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可采用兩臺變壓器。3當(dāng)負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。4在確定變電所臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。主變壓器容量選擇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S3的需要，即 (3-1)2裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺變壓器的容量Sz應(yīng)同時滿足以下兩個條件：(1)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足總計算負(fù)荷S3的大約60%80%的需要，即 (3-2)(2)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的需要，即 (3-3)根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變

18、電所的主變壓器可有下列兩種方案：方案1 裝設(shè)一臺主變壓器根據(jù)式(3-1)，主變選用一臺接線方式為的S9-800/10(6)型變壓器，根據(jù)民用建筑規(guī)范要求變壓器的負(fù)載率不宜大于85%，而 (3-4)顯然滿足要求。至于機(jī)械廠的二級負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。因此裝設(shè)一臺主變壓器時選一臺接線方式為的S9-800/10(6)型低損耗配電變壓器。方案2 裝設(shè)兩臺主變壓器根據(jù)式(3-2)和(3-3)，可知 因此選兩臺接線方式為的S9-500/10(6)型低損耗配電變壓器。兩臺變壓器并列運(yùn)行，互為備用。主接線方案確定3.變電所主接線方案的設(shè)計原則與要求(變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在

19、供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。(1)安全 應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。2)可靠 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級負(fù)荷對供電可靠性的要求。(3)靈活 應(yīng)能必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。(4)經(jīng)濟(jì) 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。3.變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1.主接線方案的技術(shù)指標(biāo)(1)供電的安全性。主接線方案在確保運(yùn)行維護(hù)和檢修的安全方面的情況。(2)供電的可靠性。主接線方案在與用電負(fù)荷對可靠性要求的

20、適應(yīng)性方面的情況。(3)供電的電能質(zhì)量主要是指電壓質(zhì)量，包括電壓偏差、電壓波動及高次諧波等方面的情況。(4)運(yùn)行的靈活性和運(yùn)行維護(hù)的方便性。(5)對變電所今后增容擴(kuò)建的適應(yīng)性。2.主接線方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(1)線路和設(shè)備的綜合投資額 包括線路和設(shè)備本身的價格、運(yùn)輸費(fèi)、管理費(fèi)、基建安裝費(fèi)等，可按當(dāng)?shù)仉姎獍惭b部門的規(guī)定計算。(2)變配電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi) 包括線路和設(shè)備的折舊費(fèi)。維修管理費(fèi)和電能損耗費(fèi)等。(3)供電貼費(fèi)（系統(tǒng)增容費(fèi)） 有關(guān)部門還規(guī)定申請用電，用戶必須向供電部門一次性地交納供電貼費(fèi)。(4)線路的有色金屬消耗費(fèi) 指導(dǎo)線和有色金屬（銅、鋁）耗用的重量。3.工廠變電所常見的主接線方案1.只裝有一臺

21、主變壓器的變電所主接線方案只裝有一臺主變壓器的變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線，根據(jù)高壓側(cè)采用的開關(guān)電器不同，有三種比較典型的主接線方案：(1)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；(2)高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或負(fù)荷型跌開式熔斷器的主接線方案；(3)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的主接線方案。2.裝有兩臺主變壓器的變電所主接線方案裝有兩臺主變壓器的變電所的典型主接線方案有：(1)高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；(2)高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；(3)高低壓側(cè)均為單母線分段的主接線方案。3.確定主接線方案1.10kV側(cè)主接線方案的擬定由原始資料可知

22、，高壓側(cè)進(jìn)線有一條10kV的公用電源干線，為滿足工廠二級負(fù)荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡(luò)線的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側(cè)有兩條電源進(jìn)線，一條工作，一條備用，同時為保證供電的可靠性和對擴(kuò)建的適應(yīng)性所以10kV側(cè)可采用單母線或單母線分段的方案。2.380V側(cè)主接線方案的擬定由原始資料可知，工廠用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性可采用單母線或單母線分段接線的方案，對電能進(jìn)行匯集，使每一個用電部門都可以方便地獲得電能。3.方案確定根據(jù)前面章節(jié)的計算，若主變采用一臺S11型變壓器時，總進(jìn)線為兩路。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，低壓側(cè)采用單母線形式，其系統(tǒng)圖見：圖

23、3-1 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖。若主變采用兩臺S11型變壓器時，總進(jìn)線為兩路，為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，兩臺變壓器在正常情況下分裂運(yùn)行，當(dāng)其中任意一臺出現(xiàn)故障時另一臺作為備用，當(dāng)總進(jìn)線中的任一回路出現(xiàn)故障時兩臺變壓器并列運(yùn)行。低壓側(cè)采用也單母線分段形式，其系統(tǒng)圖見：圖3-2 采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖。 表3-3 兩種主接線方案的比較比較項目裝設(shè)一臺主變的方案裝設(shè)兩臺主變的方案技術(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要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗略大由于兩臺主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只有一臺主變，靈活性不好由于有兩臺主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性差

24、一些更好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額按單臺10萬元計，綜合投資為210=20萬元按單臺7.5萬元計，綜合投資為47.5=30萬元高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額按每臺4.2萬元計,綜合投資約為56臺GG-1A（F）型柜綜合投資約為6電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)約7萬元主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)約10萬元交供電部門的一次性供電貼費(fèi)按800元/kVA計，貼費(fèi)為8000.08萬元=64萬元貼費(fèi)為25008=80萬元 從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案。但從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，則裝設(shè)一臺主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺

25、主變的方案。因此決定采用裝設(shè)一臺主變的方案。4高低壓開關(guān)設(shè)備選擇 短路計算的方法進(jìn)行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點(diǎn)。短路計算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計算出電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電

26、路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（又稱有名單位制法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標(biāo)幺制法（又稱相對單位制法，因其短路計算中的有關(guān)物理量采用標(biāo)幺值即相對單位而得名）。本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算1標(biāo)幺制法計算步驟和方法 (1)繪計算電路圖，選擇短路計算點(diǎn)。計算電路圖上應(yīng)將短路計算中需計入的所以電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個元件依次編號。 (2)設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流。一般設(shè)=100MVA，設(shè)=（短路計算電壓）。短路基準(zhǔn)電流按下式計算： (4-1) (3)計算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺

27、值。一般只計算電抗。電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 (4-2)式中 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量（單位為MVA）。電力線路的電抗標(biāo)幺值 (4-3)式中 線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓（單位為kV）。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 (4-4)式中 變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值； 變壓器的額定容量（單位為kVA,計算時化為與同單位）。(4)繪短路回路等效電路，并計算總阻抗。用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算時，無論有幾個短路計算點(diǎn)，其短路等效電路只有一個。(5)計算短路電流。分別對短路計算點(diǎn)計算其各種短路電流：三相短路電流周期分量、短路次暫態(tài)短路電流、短路穩(wěn)態(tài)電流、短路沖擊電流及短路后第一個周期的短路全電流有效值（又稱短路沖

28、擊電流有效值）。 (4-5)在無限大容量系統(tǒng)中，存在下列關(guān)系：= (4-6)高壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算： (4-7)=1.51 (4-8)低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算： (4-9)= (4-10)(6)計算短路容量 (4-11)圖4-1 并列運(yùn)行時短路計算電路(1)根據(jù)原始資料及所設(shè)計方案，繪制計算電路，選擇短路計算點(diǎn)，如圖4-1所示。(2)設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流,設(shè)=100MVA，=，即高壓側(cè)=10.5kV,低壓側(cè)=0.4kV,則 (4-12) (4-13)(3)計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 (4-14

29、)式中 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量架空線路的電抗標(biāo)幺值，查得LGJ-150的單位電抗，而線路長8km,故 (4-15) 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值，查得S9-1000的短路電壓=4.5，故 (4-16) (4)繪制等效電路圖，如圖4-2所示：圖4-2 并列運(yùn)行時短路等效電路圖）的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標(biāo)幺值 (4-17)三相短路電流周期分量有效值 (4-18)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=2.04kA (4-19)三相短路沖擊電流2.04kA=5.2kA (4-20)第一個周期短路全電流有效值=kA=kA (4-21)三相短路容量 (4-22）的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及

30、三相短路電流和短路容量總阻抗標(biāo)幺值 (4-23)三相短路電流周期分量有效值 (4-24)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=18.7kA (4-25)三相短路沖擊電流18.7kA=34.41kA (4-26)第一個周期短路全電流有效值=kA=kA (4-27)三相短路容量 (4-28)短路電流計算結(jié)果見表4-1：表4-1 單獨(dú)運(yùn)行時短路電流計算結(jié)果短路計算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/K1K2正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時

31、必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 一次設(shè)備選擇與校驗的條件為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗：(1) 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。(2) 按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗。(3) 考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件和溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。 按正常工作條件選擇1.按工作電壓選擇 設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在線路的額定電壓，即 (4-29)設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即 (4-30)設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量

32、不應(yīng)小于設(shè)備分?jǐn)嗨查g的短路電流有效值或短路容量，即 (4-31)或 (4-32) 按短路條件校驗短路條件校驗，就是校驗電器和導(dǎo)體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。1.隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(1)動穩(wěn)定校驗條件 (4-33) 或 (4-34) 式中 、開關(guān)的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為kA）；、開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kA）。(2)熱穩(wěn)定校驗條件 (4-35) 式中 開關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）； 開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗時間（單位為s）；開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。(1)動穩(wěn)定校驗條件 (4-

33、36) 或 (4-37) 式中 電流互感器的動穩(wěn)定電流（單位為kA）；電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)（對）；電流互感器的額定一次電流（單位為A）。熱穩(wěn)定校驗條件 (4-38)或 (4-39)式中 電流互感器的熱穩(wěn)定電流（單位為kA）；電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間，一般取1s；電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)（對）。4.2.4 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗如下表所示： 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UNIN數(shù)據(jù)10KV46.19(I1NT)2一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UNEINEIOCimaxI2tt高壓少油斷路器SN10-10/63010 KV630A1

34、6KA40KA1622=512高壓隔離開關(guān)GN10 KV200A1025=500高壓熔斷器RN2-1010 KV50KA電壓互感器JDJ-10電壓互感器JDZJ-10KV電流互感器LQJ-1010 KV100/5A225(900.1)21=81二次負(fù)荷避雷器FS4-1010 KV戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012 KV400A25KA1025=500上表所選一次設(shè)備均滿足要求。4.2.5 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗如下表所示：380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 選擇交驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V總913A一次設(shè)備型號參數(shù)額定參數(shù)低壓斷路器DW15-1000/

35、3D380V1000A40kA低壓斷路器DZ-20-630380V630A(大于)一般30kA低壓斷路器DZ20-200380V200A(大于)一般25kA低壓刀開關(guān)HD13-1000/30380V1000A電流互感器500V1000/5A電流互感器500V100/5A160/5A上表所選設(shè)備均滿足要求。根據(jù)計算電流和GB5005394 10kV 及以下變電所設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定，高壓母線選擇LMY-3(404)型母線，相母線尺寸均為80mm8mm；低壓母線選擇LMY-3(1008)+ 606型母線，即相母線尺寸為100mm8mm,中性母線尺寸為60mm6mm。5變電所進(jìn)出線和低壓電纜選擇5.1

36、變電所進(jìn)出線的選擇范圍(1)如為專用線路，應(yīng)選專用線路的全長。(2)如從公共干線引至變電站，則僅選從公共干線到變電站的一段引出線。(3)對于靠墻安裝的高壓開關(guān)柜，柜下進(jìn)線時一般須經(jīng)電纜引入，因此架空進(jìn)線至變電站高壓側(cè)，往往需選一段引入電纜。(1)對于全線一致的架空出線或電纜出線，應(yīng)選線路的全長。(2)如經(jīng)一段電纜從高壓開關(guān)柜引出再架空配電的線路，則變電站高壓出線的選擇只選這一段引出電纜，而架空配電線路在廠區(qū)配電線路的設(shè)計中考慮。(1)如采用電纜配電，應(yīng)選線路的全長。(2)如經(jīng)一段穿管絕緣導(dǎo)線引出，再架空配電線路，則變電站低壓出線的選擇只選這一段引出的穿管絕緣導(dǎo)線，而架空配電線路則在廠區(qū)配電線路

37、或車間配電線路的設(shè)計中考慮。5.2 變電所進(jìn)出線方式的選擇1.架空線。在供電可靠性要求不很高或投資較少的中小型工廠供電設(shè)計中優(yōu)先選用。2.電纜。在供電可靠性要求較高或投資較高的各類工廠供電設(shè)計中優(yōu)先選用。5.3 變電所進(jìn)出導(dǎo)線和電纜形式的選擇1. 高壓架空線(1)一般采用鋁絞線。(2)當(dāng)檔距或交叉檔距較長、電桿較高時，宜采用鋼芯鋁絞線。(3)沿海地區(qū)及有腐蝕性介質(zhì)的場所，宜采用銅絞線或防腐鋁絞線。(1)一般環(huán)境和場所，可采用鋁芯電纜；但在有特殊要求的場所，應(yīng)采用銅芯電纜。(2)埋地敷設(shè)的電纜，應(yīng)采用有外護(hù)層的鎧裝電纜；但在無機(jī)械損傷可能的場所，可采用塑料護(hù)套電纜或帶有外護(hù)層的鉛包電纜。(1)一

38、般采用鋁芯電纜，但特別重要的或有特殊要求的線路可采用銅芯電纜。(2)電纜溝內(nèi)電纜，一般采用塑料護(hù)套電纜，也可采用裸鎧裝電纜。5.4 高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇5.4.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用電源干線。(1)按發(fā)熱條件選擇。由線路最大負(fù)荷時的計算電流及室外環(huán)境溫度25，初選LJ-16，其35時的允許持續(xù)載流量=，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗機(jī)械強(qiáng)度。因為鋁絞線架空裸導(dǎo)線在610kV的允許最小截面為35，因此按發(fā)熱條件選擇的LJ-16不滿足機(jī)械強(qiáng)度要求，故改選LJ-35。由于此線路很短，不需檢驗電壓損耗。 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗采用YJL22

39、-10kV型交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇。由線路最大負(fù)荷時的計算電流及土壤溫度21，選擇3芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜，其型號為mm2，其=90A，滿足發(fā)熱條件。（2）校驗短路熱穩(wěn)定。查得短路熱穩(wěn)定系數(shù)C=77 所以mm2電纜滿足要求。5.4.3 380V低壓出線的選擇1.饋電給鑄造車間的線路采用VLV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇。由計算電流=，及該地區(qū)地下處全年最熱月最高溫度為21，初選mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗電壓損耗。由總平面布置圖量得變電站至鑄造車間距離約100m，而25的鋁芯電纜的（按纜芯工作溫度75計），又鑄

40、造車間的，因此由線路電壓損耗的一般計算公式 (5-2)得： 滿足允許電壓損耗5%的要求。(3)短路熱穩(wěn)定度檢驗。查得短路熱穩(wěn)定系數(shù)C=76，則 (5-3)式中為變電站高壓側(cè)過電流保護(hù)動作時間按0.5s整定，再加上斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s。由于前面所選25的纜芯截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定度要求，故改選用纜芯截面為240mm2的電纜，即選VLV22-1kv-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。2. 饋電給鍛壓車間的線路 采用VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。線路計算電流為=，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為VLV22-1kv-3240+1

41、120mm2，經(jīng)檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。 3.饋電給倉庫的線路 亦采用VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。線路計算電流為=，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為VLV22-1kv-3240+1120mm2，經(jīng)檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。 4.饋電給電鍍車間的線路 亦采用VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。線路計算電流為=，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為VLV22-1kv-3240+1120mm2，經(jīng)檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。 5.饋電給工具車間的線路 亦采用

42、VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。線路計算電流為=，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為VLV22-1kv-3240+1120mm2，經(jīng)檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。 6.饋電給組裝車間的線路 亦采用VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。線路計算電流為=，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為VLV22-1kv-3240+1120mm2，經(jīng)檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。 7.饋電給維修車間的線路 亦采用VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。線路計算電流為=，為滿足斷路器上下級之間的

43、配合，此段電纜選用型號為VLV22-1kv-3240+1120mm2，經(jīng)檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。8.饋電給金工車間的線路 亦采用VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。線路計算電流為=，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為VLV22-1kv-3240+1120mm2，經(jīng)檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。9.饋電給焊接車間的線路 采用VJV22-1kV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。由于熱處理車間負(fù)荷較大，線路計算電流為=，線路長度為300m，決定由兩條線路對其供電。(1)按發(fā)熱條件選擇。由計算電流=，及該地區(qū)地下處全年最熱月最高溫度為21，初選2VLV22-1kv-3240+1120mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗電壓損耗。由總平面布置圖量得變電站至鑄造車間距離約250m，而240的鋁芯電纜的（按纜芯工作溫度75計），/km，又焊接車間的，因此由線路電壓損耗的一般計算公式 (5-6)得： 滿足允許電壓損耗5%的要求。(3)短路熱穩(wěn)定度檢驗。查得短路熱穩(wěn)定系數(shù)C=76，則 (5-7)式中為變電站高壓側(cè)過電流保護(hù)動作時間按0.5s整定，再加上斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s。由于前面所選240的纜芯截面，滿足短路熱穩(wěn)