工廠供電課程設(shè)計(jì)pro

1、學(xué)號(hào)：06工廠供電課程設(shè)計(jì)（2013級(jí)本科）題目:某變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)化作者姓名:指導(dǎo)教師:職稱：班主任完成日期： 2015 年 1月3日河西學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書論文題目某變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者姓名所屬系、專業(yè)、年級(jí)物電系電氣132班指導(dǎo)教師姓名、職稱任務(wù)下達(dá)日期設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容：負(fù)荷計(jì)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(jì)算等。設(shè)計(jì)依據(jù)1 、氣象資料：工廠所在地區(qū)的年最高氣溫為34 C，年平均氣溫為15 C ,年最低氣溫為-18C，年最熱月平均最高氣溫為25 C，年最熱月平均氣溫為18 C，年最熱月地下0.8m

2、處平均溫度為21 C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為2 、地質(zhì)水文資料：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(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)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(jì)為18元/ kVA，動(dòng)力電費(fèi)為0 .20元/kw h,照明電費(fèi)為元/kw h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低干，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)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(hào)名稱類別設(shè)備容量Pe(kW)需要系數(shù)Kdcostan計(jì)算負(fù)荷P30（

3、kW）Q3o（k var）S30（kVA）l30（A）1鑄造車間動(dòng)力290照明10小計(jì)3002鍛壓車間動(dòng)力200照明10小計(jì)2103倉庫動(dòng)力30照明5小計(jì)354電鍍車間動(dòng)力100照明8小計(jì)1085工具車間動(dòng)力220照明10小計(jì)2306組裝車間動(dòng)力200照明30小計(jì)2307維修車間動(dòng)力200照明13小計(jì)2138金工車間動(dòng)力400照明16小計(jì)4169焊接車間動(dòng)力830照明46小計(jì)87610鍋爐房動(dòng)力100照明3小計(jì)10311熱處理車間動(dòng)力200照明10小計(jì)21012生活區(qū)照明80總計(jì)(380V側(cè))動(dòng)力照明取K P 0.9 nK q 0.95設(shè)計(jì)的基本要求、設(shè)計(jì)及計(jì)算說明書(1)說明書要求書寫整齊，

4、條理分明，表達(dá)正確、語言簡(jiǎn)練。(2)主要計(jì)算過程和步驟完整無誤，分析論證過程簡(jiǎn)單明了，各設(shè)計(jì)內(nèi)容列表匯丿總。、圖紙(1)繪制電氣主接線圖(2)原理圖要求用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)繪制，布置均勻，設(shè)備符號(hào)大小合適清晰美觀。三.設(shè)計(jì)進(jìn)度安排階段設(shè)£計(jì)各階段名稱起止日期1熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)背景資料查閱有關(guān)資料、閱讀設(shè)計(jì)要求必讀的參考資料負(fù)荷計(jì)算電氣主接線設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算主要電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體選擇書寫課程設(shè)計(jì)說明書打印整理課程設(shè)計(jì)資料四.需收集和閱讀的資料及參考文獻(xiàn)（指導(dǎo)教師指定）【1】劉滌塵、王明陽、吳政球 .電氣工程基礎(chǔ)M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社.2003年張學(xué)成.工礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M

5、.北京：北京礦業(yè)大學(xué)出版社.1998年劉介才.工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1993年劉介才.實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè)M.北京：中國(guó)水利水電出版社 .2002年劉介才.工廠供電M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997年【6】同濟(jì)大學(xué)電氣工程系.工廠供電M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1981年【7】蘇文成.工廠供電M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004年【8】工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)編寫組 .工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本）.北京：水利電力出版社.1990【9】JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范【10】GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范【11】GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范【12】GB

6、50217-2007電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范【13】GB50060-92 3110KV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范教 研 室 意 見負(fù)責(zé)人簽名：系（ 部 ）意見負(fù)責(zé)人簽名：年 月日年 月日目錄目錄1緒論12引言12設(shè)計(jì)原則13本設(shè)計(jì)所做的主要工作132負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償15負(fù)荷計(jì)算的方法15負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算17電容補(bǔ)償193變壓器選擇及主接線方案確定20主變壓器臺(tái)數(shù)選擇20主變壓器容量選擇21主接線方案確定22變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求22變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)22工廠變電所常見的主接線方案23確定主接線方案24無功功率補(bǔ)償修定274 高低壓開關(guān)設(shè)備選擇29短路電流的計(jì)算29短路計(jì)算的方法29本

7、設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算29變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)37一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件37按正常工作條件選擇37按短路條件校驗(yàn)3810kV 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)39380V 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)40高低壓母線的選擇425 變電所進(jìn)出線和低壓電纜選擇42變電所進(jìn)出線的選擇范圍42變電所進(jìn)出線方式的選擇43變電所進(jìn)出導(dǎo)線和電纜形式的選擇43高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇4310kV 高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)43由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗(yàn)44380V 低壓出線的選擇446.防雷和接地裝置的確定48裝設(shè)避雷針48接地及其裝置48確定接地電阻49接地裝置初步方案49計(jì)算單根鋼管接地電阻49確定接地鋼管數(shù)和

8、最后的接地方案49附錄一：變電所 10kV 高壓一次系統(tǒng)圖：40附錄二：變電所 380V 低壓一次系統(tǒng)圖：40摘要關(guān)鍵詞： 工廠供電 負(fù)荷計(jì)算 短路計(jì)算 主接線 變壓器 一、二次設(shè)備 VISIO在本次課程設(shè)計(jì)過程中，我們小組共十個(gè)人利用兩周的時(shí)間完成了此次的課設(shè)。每個(gè)人在組長(zhǎng)的分配下，有不同的任務(wù)。我的任務(wù)是 10KV 高壓進(jìn)線的選擇和校驗(yàn)以及由高壓母線至主變的引入電纜的選 擇校驗(yàn)。10KV高壓進(jìn)線為L(zhǎng)GJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10KV共用電源干線。按發(fā)熱條件初選為L(zhǎng)GJ-16型，再通過校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度及電壓損耗確定為L(zhǎng)GJ-16型鋼芯鋁絞線?？紤]到高壓母線至主變的引入線的美觀及耐用程度，采用

9、YJV型交聯(lián)聚乙烯絕 緣銅芯電纜直接埋地敷設(shè)，按發(fā)熱條件初選為通過校驗(yàn)短路的熱穩(wěn)定度，得知此線滿 足條件。 結(jié)束后對(duì)每個(gè)人的工作進(jìn)行綜合， 利用 VISIO 軟件進(jìn)行對(duì)主接線、 二次回路、 及短路電路的繪制。繪制過程遇到很多的元器件無法找到，便利用折線及圓形矩形等 圖形進(jìn)行組合繪制。(1) 安全(2) 可靠應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。(3) 優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求1 緒論引言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)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(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)， 又便于控制、 調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。

10、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(dòng)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(shí)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(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞 動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)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(duì)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(gè)機(jī)械廠的生產(chǎn)過程都將停止進(jìn)行， 甚至還會(huì)引起一些嚴(yán)重的安全事故。機(jī)械

11、廠變電所要很好地為生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)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：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。(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(zhǎng)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(jì)原則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-9410kV及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范、JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī) 范等的規(guī)定，進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)必須遵循以下原則

12、：1 、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)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(jì)方案。工廠 供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)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，

13、有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān) 知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。本設(shè)計(jì)所做的主要工作目前世界上機(jī)械生產(chǎn)能源和動(dòng)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(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際情況和市場(chǎng)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(jì)算機(jī)械廠變電所的負(fù)荷計(jì)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(jì) 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(duì)供電可靠性的要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電 所高、低接線方式。對(duì)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(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供

14、電部門要 求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。 由手冊(cè)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(jì)算負(fù)荷 以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號(hào)。5、短路電流計(jì)算工廠用電，通常為國(guó)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(jì)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(yàn)參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)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)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)，并列表表示。7、電纜的

15、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(shí)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(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱 溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。2負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償負(fù)荷計(jì)算的方法負(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。由于本機(jī)械廠用電部門較多，用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法予以確定。1單臺(tái)組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（1）.有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）：(2-1)P30Kd Pe式中P30 設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）;巳一用電設(shè)備組總的設(shè)備容量（不含備用設(shè)備容量，單位為kW）；Kd 用電設(shè)備組的需要系數(shù)。(2).無功計(jì)算

16、負(fù)荷（單位為KVAR）Q30 = p30 tan(2-2)式中Q30 設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷（單位為KVAR）tan 對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)cos的正切值。(3).視在計(jì)算負(fù)荷（單位為KVA）S = RoS30 =cos(2-3)式中S30 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為KVA）;cos 用電設(shè)備組的功率因數(shù)。.計(jì)算電流（單位為A）I = S30I30=；M(2-4)式中 I30 計(jì)算 電流（單位為A）;S30 用電設(shè)備組的視在功率（單位為KVA）;Un 用電設(shè)備組的額定電壓（單位為KV）。2多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（1）.有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）P30K PP30i(2-5)式中P30 多組用電設(shè)

17、備有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvy ；XP30i所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷P30之和;K工?P 有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取。（2）.無功計(jì)算負(fù)荷（單位為KVAR）QoK qQ30i(2-6)式中Q30 多組用電設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷（單位為KVAR）Q30i 所有設(shè)備組無功計(jì)算負(fù)荷Q30之和;Kq 無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取。（3）.視在計(jì)算負(fù)荷（單位為KVA）S30Q3o(2-7)（4）.計(jì)算電流（單位為A）(2-8)IS30I 30f=亦Un(5) .功率因數(shù)cosBoS30(2-9)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算根據(jù)提供的資料，列出負(fù)荷計(jì)算表。因設(shè)計(jì)的需要，計(jì)算了各負(fù)荷的有功功率、無功功率、視在功率、計(jì)算電流等。表中生活區(qū)的照明

18、負(fù)荷中已經(jīng)包括生活區(qū)各用戶的家庭動(dòng)力負(fù)荷。具體負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算見表2-1 0序號(hào)名稱類別設(shè)備容量Pe(kW)需要系數(shù)Kdcostan計(jì)算負(fù)荷P30 (kW)Q30(k var)S30 (kVA)130(A)1鑄造車間動(dòng)力290116照明10小計(jì)3001242鍛壓車間動(dòng)力20060100照明107小計(jì)21067830163倉庫動(dòng)力30照明5小計(jì)354電鍍車間動(dòng)力100照明8小計(jì)1085工具車間動(dòng)力220照明10小計(jì)2306組裝車間動(dòng)力200照明30小計(jì)2307維修車間動(dòng)力200照明13小計(jì)2138金工車間動(dòng)力400照明16小計(jì)4169焊接車間動(dòng)力830249照明46小計(jì)87610鍋爐房動(dòng)力100照

19、明3小計(jì)10311熱處理車間動(dòng)力200照明10小計(jì)21012生活區(qū)照明80總計(jì)（380v側(cè)）動(dòng)力照明取P0. 9q 0.95表2-1某變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算表電容補(bǔ)償由表2-1 知：P301015.02KW, Qo1233.85Kvar, S301597.7KVA，因此該廠 380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)為COS 0. 64供電部門要求該廠10kV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不應(yīng)低于?？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(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于，本文取來計(jì)算 380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量:Qc 1015. 02tan(arcco s 0. 64) tan(arccos

20、0.93)選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為3型，采用其方案1 （主屏）1臺(tái)與方 案3 （輔屏）10臺(tái)相組合，總共容量 75kvar x 11=825kvar。無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)的負(fù)荷計(jì)算:P30do1015. 02KW1233825408. 85k varS30'2Q0(1015. 022408. 8521094.27KVA補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因素:cos0.932 Q。無功補(bǔ)償后工廠10KV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算:P30P'氏010251KWQ0Q Q03843k varS30I 3010948KVA6318Acos0.943變壓器選擇及主接線方案確定主變壓器臺(tái)數(shù)選擇選擇主

21、變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則:1. 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí) 負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)只有二級(jí)而無一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺(tái)變壓器，但必 須有備用電源。2對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大， 適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所， 可采用 兩臺(tái)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(jí)負(fù)荷， 也可以采用兩臺(tái)或多臺(tái)變 壓器。4在確定變電所臺(tái)數(shù)時(shí)，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(tái)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(jì)算負(fù)荷S30的需要，即S

22、N.T2 * * S30(3-1)2裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量SZ應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件:(1) 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷 S3的大約60% 70%勺需要，即SN.T0.6 0.7 S30(3-2)(3-3)顯然滿足要求。至于機(jī)械廠的二級(jí)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(tái)主變壓器時(shí)選一臺(tái)接線方式為S9-1250/1ffi低損耗配電變壓器。S ( 0. 6 0.7)S30(656. 56 765. 99)KVAS S(1.2) (174. 07 65. 89 90. 11) 330. 07KVA因此選兩臺(tái)接線方式為的 S9-800/10

23、 型低損耗配電變壓器。兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，互為備用。主接線方案確定變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(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(guó)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(jí)負(fù)荷對(duì)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(jiǎn)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。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

24、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(duì)可靠性要求的適應(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(dòng)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(duì)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(jià)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(jì)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(qǐng)用電，用戶

25、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。工廠變電所常見的主接線方案1.只裝有一臺(tái)主變壓器的變電所主接線方案只裝有一臺(tái)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(tái)主變壓器的變電所主接線方案裝有兩臺(tái)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?jiǎn)文妇€分段的主

26、接線方案；(2) 高壓采用單母線、低壓?jiǎn)文妇€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。確定主接線方案 側(cè)主接線方案的擬定由原始資料可知，高壓側(cè)進(jìn)線有一條10kV勺公用電源干線，為滿足工廠二級(jí)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(shí)為保證供電勺可靠性和對(duì)擴(kuò)建勺適應(yīng) 性所以10kV則可采用單母線或單母線分段的方案。側(cè)主接線方案勺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(duì)電能進(jìn)行匯集，使每一個(gè)用電部門都可以方便地獲得 電能。3. 方案確

27、定根據(jù)前面章節(jié)的計(jì)算，若主變采用一臺(tái)S11型變壓器時(shí)，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3-1 采用一臺(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖。若主變采用兩臺(tái)S11型變壓器時(shí)，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(tái)變壓器在正常情況下分裂運(yùn)行，當(dāng)其中任意一臺(tái)出現(xiàn)故 障時(shí)另一臺(tái)作為備用，當(dāng)總進(jìn)線中的任一回路出現(xiàn)故障時(shí)兩臺(tái)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(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖。VA©006©V6 、VQ 0 0 9VAA圖3-1采用一臺(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖10KV電

28、源進(jìn)線10KV電源進(jìn)線GN6-10/200/LQJ-10,100/5GN8-10/200NO.101FS4-10RN2-10/0.5-1A(J)-03RN2-10/0.5JDZJ-10GN 810/200JDJ-10,10000/100GN8-10/200LQJ-10100/5SN1O-10I/630GG1A(F)-07iz/GN6-10/200S9-1600/101 vy JS9-1600/10Yyn0*1Yyn0HD13-1500/30 10HD13-1500/30PG2-0515-1500/3 ONC PGlDW515-1500/3LMZJ1-0,5,1500/LMZJ1-0,5,150

29、0/55LQJ-10,100/5GN8-10/200NO.101FS4-10RN2-10/0.5GG-1A(J)-03220/380VJDJ-10,10000/100GN8-10/200GCLQJ-10100/5SN1O- 10I/630GN8-10/200-1 A /lAc-71A(F)-07'1 丄SN10-10I/630CD-曠護(hù)LQJ-100/5GN6-10/100.聯(lián)絡(luò)線（備用電F源）圖3-2采用兩臺(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技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術(shù)供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變，電壓損耗略大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗

30、略小指標(biāo)靈活方便性只有一臺(tái)主變，靈活性不好由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好l/J、擴(kuò)建適應(yīng)性差一些更好電力變壓器的按單臺(tái)萬元計(jì)，綜合投資按單臺(tái)萬元計(jì)，綜合投資綜合投資額為2X =萬元為4X =萬元經(jīng)高壓開關(guān)柜(含計(jì)量按每臺(tái)萬元計(jì)，綜合投資約為6臺(tái)GG-1A( F)型柜綜合投資約濟(jì)柜)的綜合投資額5 XX =萬元為6XX = 萬元指電力變壓器和高壓主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修標(biāo)開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)管理費(fèi)約7萬元管理費(fèi)約10萬元交供電部門的一次按800元/KVA計(jì)，貼費(fèi)為1250貼費(fèi)為2X 800X =128萬元性供電貼費(fèi)X萬元=100萬元表3-3兩種主接線方案的比較從上表可以看

31、出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的方案。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，裝設(shè)一臺(tái)主變的方案優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案。由于集中負(fù) 荷較大，已經(jīng)大于1250kVA,低壓側(cè)出線回路數(shù)較多，且有一定量的二級(jí)負(fù)荷，考慮今 后增容擴(kuò)建的適應(yīng)性，從技術(shù)指標(biāo)考慮，采用于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案。無功功率補(bǔ)償修定低壓采取單母線分段接線方式，考慮鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房為二級(jí)負(fù)荷，采 用雙回路供電，但在正常狀態(tài)下只由一回路供電，另回路作為備用。計(jì)算負(fù)荷時(shí)則,只考慮其中一回路。為使兩段母線的負(fù)荷基本平衡，I段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：鑄造車間、 鍛壓車間、倉庫、組裝車間、工具車間、維修車間、熱處理車間；n段母線負(fù)荷設(shè)計(jì) 為

32、：鍋爐房、電鍍車間、金工車間、焊接車間、生活區(qū)。I 段母線的負(fù)荷情況P 5644KW Q573 64k var， S 804. 7KVA,同時(shí)系數(shù)取為 Kp0. 95, Kq0. 97PKp564. 40. 95536. 18KWQKq573. 640. 97556. 4KvarSi772. 7KVAcos536.18KW772. 7KVA0. 69n段母線的負(fù)荷情況:Pi563. 4KW ,Qi725.0KvarSii918. 2KVA同時(shí)系數(shù)取為：Kp0.95,Kq0.97Pi535. 23KVy Q703. 3Kvar SII883. 8KVAcos II0. 61對(duì)無功功率補(bǔ)償進(jìn)行修定

33、:計(jì)算I段母線所需無功功率補(bǔ)償容量，取cos 0. 92 :QcP(tan 1 tan 2)53618 tan(arccos0.69 tan(arccosO. 92)k var53618 (1.05 0.43)3324k var選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 BW型，采用其方案2 （主屏）1臺(tái)與53618方案4 （輔屏）4臺(tái)相組合，總共容量112kvar x 6=672kvar。補(bǔ)償后的功率因素cos I B 一0.93 S 擁(Q Qi)2計(jì)算n段母線所需無功功率補(bǔ)償容量，取cos 0. 92 :QiiP (tan I tan J 53523 tan(arccosO. 61) ta

34、n(arccosO.90k var535 23 (1.29 0.43)選 PGJ1460 3Ck var型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 BW型，采用其方案1 （主屏）1臺(tái)與方案4（輔屏）2臺(tái)相組合，總共容量112kvar x 2+84=308kvar。補(bǔ)償后的功率因素Pi cos II Si53523092JP (Q Qii)24高低壓開關(guān)設(shè)備選擇短路電流的計(jì)算短路計(jì)算的方法進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)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(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短 路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著

35、，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)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(jì)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(hào)和阻抗值，然后將等效電路化簡(jiǎn)。對(duì)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(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián) 的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（又稱有名單位制法，因其短路計(jì)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(duì)單位制法，因其短路計(jì) 算中的有關(guān)物理量采用標(biāo)幺值即相對(duì)單位而得名）。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算1.標(biāo)幺制法計(jì)

36、算步驟和方法(1)繪計(jì)算電路圖，選擇短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算電路圖上應(yīng)將短路計(jì)算中需計(jì)入的所以電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個(gè)元件依次編號(hào)。(2)設(shè)定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Id。一般設(shè)Sd=100MVA設(shè)Ud=Uc (短路計(jì)算電壓)。短路基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算:(4-1)(3)計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值。一般只計(jì)算電抗。電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值Xs* SSoc(4-2)式中SOc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XWLX0lU c(4-3)式中Uc 線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓(單位為 KV。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值V* Uk% SdXt100

37、 Sn(4-4)式中Uk% 變壓器的短路電壓(阻抗電壓)百分值;Sn 變壓器的額定容量(單位為 KVA計(jì)算時(shí)化為與Si同單位)。(4)繪短路回路等效電路，并計(jì)算總阻抗。用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，無論有幾個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，其短路等效電路只有一個(gè)。"(5)計(jì)算短路電流。分別對(duì)短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算其各種短路電流： 三相短路電流周期分 量lk3)、短路次暫態(tài)短路電流|"、短路穩(wěn)態(tài)電流I、短路沖擊電流iS：)及短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值(又稱短路沖擊電流有效值)I S3)(4-5)I (3) Id IkX在無限大容量系統(tǒng)中，存在下列關(guān)系:"(3)I "(3) = I

38、 =1 k3)(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(jì)算:isS3) = I"(3)(4-7)"(3)isJ"(3)(4-9)IsJ"(3)(4-10)(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(jì)算:(1)根據(jù)原始資料及所設(shè)計(jì)方案,圖4-1(6)計(jì)算短路容量(4-11)2.兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)繪制計(jì)算電路，選擇短路計(jì)算點(diǎn)，如圖4-1所示。并列運(yùn)行時(shí)短路計(jì)算電路 設(shè)定基準(zhǔn)容量Si和基準(zhǔn)電壓Ud，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Id,設(shè)Sd =100MVAUd=Uc，即高壓側(cè)Ud1=,低壓側(cè)Ud2=,則I d1Sd73Ud1嚴(yán) 5.5kA7

39、3 10.5kV(4-12)I d2Sd73Ud2背也144kA73 0.4kV(4-13) 計(jì)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X； S 濃 0.2(4-14)式中SOc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x0 0.36 /km，而線路長(zhǎng)9km,(4-15)X；0. 36 10100MVA3.27(10. 5KV)2電力變壓器的電抗標(biāo)幺值，查得 S9-800的短路電壓Uk% = ,故X34_51005.62580CKW(4-16)X3 X44.5(4-17)(4) 繪制等效電路圖，如圖4-2所示:3k-1K-21 20723727At

40、45.63圖4-2并列運(yùn)行時(shí)短路等效電路圖(5) 求k1點(diǎn)(側(cè))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* * *X (K1)X1X20. 23. 273. 47(4-18)三相短路電流周期分量有效值I (3)1 d1IK1 r5. 5kA3.471. 59KA(4-19)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流"I "(3) = I =ik3) =(4-20)三相短路沖擊電流"(3)iS?=廣=x =(4-21)"(3)第一個(gè)周期短路全電流有效值(4-22)三相短路容量sK3)Sd*X ( K1)100MVA 28. 82MVA3.47(4-23

41、)(6)求k2點(diǎn)(側(cè))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6 28X* K 2X；X2X31| X40.2三相短路電流周期分量有效值I1 K2I d2X* K 2144KA6. 2822 93KA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流"(3)I "(3) = I (3) = lS =(4-26)三相短路沖擊電流iSAl="(3)(4-27)第一個(gè)周期短路全電流有效值lS3)=l="(3)(4-28)三相短路容量10QMVA6. 2815 92MVA(4-29)3.兩臺(tái)變壓器分裂運(yùn)行時(shí)圖4-3分裂運(yùn)行時(shí)短路計(jì)算電路(2) 基準(zhǔn)值和短抗標(biāo)幺值同并

42、列運(yùn)行時(shí)所算各值。(3) 繪制等效電路圖，如圖4-4所示:3563k-22327k-4k-35.63 cm圖4-4分裂運(yùn)行時(shí)短路等效電路圖(4) k1點(diǎn)的短路計(jì)算值同并列運(yùn)行時(shí)k1點(diǎn)的計(jì)算值。(5) k2點(diǎn)(側(cè))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X* K2* *XX2X；0.2 3 27 5.63 9.1(4-30)三相短路電流周期分量有效值I d 144X915.82KA(4-31)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流l"=1=隠="(3)(4-32)iS3) = i"(3) =三相短路沖擊電流(4-33)第一個(gè)周期短路全電流有效值"(

43、3)IS? = I ' = X =(4-34)三相短路容量(4-35)SK3SdX100MVA 11.0MVA9. 1(6) k3點(diǎn)的短路計(jì)算值同k2點(diǎn)的計(jì)算值。4.短路電流計(jì)算結(jié)果短路電流計(jì)算結(jié)果見表4-1、表4-2 :表4-1并列運(yùn)行時(shí)短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量/ MVAIkI "(3)Ii ( 3)i sh1(3)I shSS kK1K2表4-2分列運(yùn)行時(shí)短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量/ MVAIkI "(3)1i ( 3)i shI sTSS kK1K2K3比較變壓器并列和分裂運(yùn)行兩種情況下的短路計(jì)算，可得出分裂運(yùn)行時(shí)的低壓側(cè)短路電流較并列運(yùn)行時(shí)有明顯減小，因此，為降低短路電流水平，所設(shè)計(jì)變電站通常 情況下應(yīng)分裂運(yùn)行。變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)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(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)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(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)