化纖廠總配電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、工廠供電課程設(shè)計(jì)課題：某化纖廠總配電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：完成日期:6第 1 章 設(shè)計(jì)題目目錄*第 2 章 工廠電氣設(shè)計(jì)總則*第 3 章 負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)補(bǔ)償*第 4 章 短路電流概念及計(jì)算*24第 5 章 總配電所主接線方案的設(shè)計(jì)*29第 6 章 工廠電力線路的設(shè)計(jì)*33第 7 章 主要電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)*37第 8 章 繼電保護(hù)裝置*41第9章防雷與接地*45課程設(shè)計(jì)收獲與感想*48第1章設(shè)計(jì)題目題目8某化纖廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)一.原始資料1.工廠的總平面布置圖機(jī)修 車(chē)間預(yù)留 擴(kuò)建 機(jī)修 車(chē)間幼兒園汪：二車(chē)間變電所飲水站No.3預(yù)留 擴(kuò)建 單身 宿舍 No.1

2、制條車(chē)間紡紗車(chē)間織造車(chē)間染整車(chē)間0 No.2浴室 理發(fā)室預(yù)留 機(jī)配 件庫(kù)預(yù)留 機(jī)配 件庫(kù)污水處理站單身宿舍食堂露天浴池木 工 車(chē) 間化 驗(yàn) 室 及 水 泵 房工廠擴(kuò)建區(qū)比例：1： 5000圖1工廠總平面布置圖2. 工廠的生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格：本廠生產(chǎn)化纖產(chǎn)品，年生產(chǎn)能力為2.3 X 106m，其中：厚織物占50%中厚織物占30%薄織物占20%全部產(chǎn)品中以腈綸為主體的混紡物占60%以滌綸為主體的混紡物占40%3. 工廠各車(chē)間的負(fù)荷情況及變電所的容量：如表1。表1 各車(chē)間380V負(fù)荷計(jì)算表序 號(hào)車(chē)間（單位）名稱(chēng)設(shè)備容量/kWKCOStan計(jì)算負(fù)荷車(chē)間 變電所代號(hào)變壓器臺(tái)數(shù)及容量/kVAP30/

3、kWQo /kvarS30/kVAI 30/A1制條車(chē)間3400.80.80No.1車(chē)變1 X紡紗車(chē)間3400.80.80飲水站860.650.80鍛工車(chē)間370.20.65機(jī)修車(chē)間2960.30.50幼兒園12.80.60.60倉(cāng)庫(kù)380.30.50小計(jì)（K =0.9 ）2織造車(chē)間5250.80.80N.2車(chē)變1 X染整車(chē)間4900.80.80浴室、理發(fā)室50.81.0食堂400.750.80單身宿舍500.81.0小計(jì)（K =0.9 ）3鍋爐房1510.750.80N.3車(chē)變1 X水泵房1180.750.80化驗(yàn)室500.750.80油泵房280.750.80小計(jì)（K =0.9 ）4.供用

4、電協(xié)議：(1) 從電力系統(tǒng)的某 35/10KV變電站，用雙回10KV架空線路向工廠饋電。系統(tǒng)變電站在工廠南0.5km。(2) 系統(tǒng)變電站饋電線的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定時(shí)間tp1.5s，要求工廠總配變電所的保護(hù)整定時(shí)間不大于1s。(3) 在工廠總配電所的10KV進(jìn)線側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。(4) 電力系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)，如表2所示。其配電系統(tǒng)圖如圖2。表2電力系統(tǒng)10KV母線的短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式10KV母線短路容量備注|最大運(yùn)行方式S/max=187MVA電力系統(tǒng)可視為無(wú)限大容量最小運(yùn)行方式Sn=107MVA區(qū)域變電站k圖2配電系統(tǒng)圖(5) 供電貼費(fèi)和每月電費(fèi)制：每月

5、基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為18元/kVA，電費(fèi)為0.5元/kW h。此外，電力用戶(hù)需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性地向供電部門(mén)交納供電貼費(fèi)：610kV為800元/kVA。5工廠負(fù)荷性質(zhì)：本廠多數(shù)車(chē)間為三班制，少數(shù)車(chē)間為一班或兩班制，年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h。本廠屬二級(jí)負(fù)荷。6工廠自然條件：(1) 氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38oC，年平均氣溫為23 C,年最低氣溫為8 C,年最熱月平均最高 氣溫為33 C,年最熱月平均氣溫為 26 C,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年 雷暴日數(shù)為20。(2) 地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m,底層以砂粘土為

6、主，地下水位為2m。二.設(shè)計(jì)內(nèi)容1總降壓變電站設(shè)計(jì)(1 )負(fù)荷計(jì)算(2 )主結(jié)線設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，根據(jù)改方案初選主變壓器及高壓開(kāi)關(guān)等設(shè)備，經(jīng)過(guò)概略分析比較，留下23個(gè)較優(yōu)方案，對(duì)較優(yōu)方案進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析比較，(經(jīng)濟(jì)計(jì)算分析時(shí)，設(shè)備價(jià)格、使用綜合投資指標(biāo))，確定最優(yōu)方案。(3) 短路電流計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短 路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。(4) 主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、導(dǎo)線截 面和型號(hào)、絕緣子等設(shè)備的選擇及校驗(yàn)。選用設(shè)備型號(hào)、數(shù)量、匯成設(shè)備一覽表。(5)

7、 主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：包括主變壓器、線路等元件的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算。(6) 配電裝置設(shè)計(jì)：包括配電裝置布置型式的選擇、設(shè)備布置圖。(7) 防雷、接地設(shè)計(jì)：包括直擊雷保護(hù)、進(jìn)行波保護(hù)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。2. 車(chē)間變電所設(shè)計(jì)根據(jù)車(chē)間負(fù)荷情況，選擇車(chē)間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。3. 廠區(qū)380V配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。三.設(shè)計(jì)成果1設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括全部設(shè)計(jì)內(nèi)容 ，負(fù)荷計(jì)算，短路計(jì)算及設(shè)備選擇要求列表2電氣主接線圖(三號(hào)圖紙)3繼電保護(hù)配置圖(三號(hào)圖紙)-56 -第2章工廠電氣設(shè)計(jì)總則2.1工廠供電的意義和要求工廠供電，

8、就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱(chēng)工廠配電。眾所周知，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(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既 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(guò)程自動(dòng)化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(dòng)力， 但是它在產(chǎn)品成本中所 占的比重一般很?。ǔ娀I(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(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)

9、度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)， 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，做好 工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面， 而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建 設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家 經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)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：（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(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)供電可靠性的

10、要求。（3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)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(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。2.2研究大型工廠供電系統(tǒng)背景我國(guó)的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是有一定的差距， 我們 人均電量水平還很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 電力市場(chǎng)還未完善，管理水平、技術(shù)水平都有待提高。為了使我國(guó)電力工業(yè)趕上世界電力技術(shù)的發(fā)展水平 ，叢21世紀(jì)一開(kāi)始，我國(guó) 就進(jìn)一步加強(qiáng)在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)

11、濟(jì)運(yùn)行、電力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)度與管理、電 力通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、繼電保護(hù)等領(lǐng)域開(kāi)展研究，尤其注意完善電力市場(chǎng)，研究電 力市場(chǎng)的技術(shù)支持系統(tǒng)，促進(jìn)我們的電力工業(yè)不斷前進(jìn)。工廠供電就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。我們知道 ，電能是現(xiàn)代工業(yè)生 產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用電能和實(shí)現(xiàn)電氣化以后，能大大增加產(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)，改善工人的 勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。但是，工廠的電能供應(yīng)如果突然中斷，則 將對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果，甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞事故或人身傷亡事 故；由此可見(jiàn)，搞好工廠供電工作對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分

12、重大的意義。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需電能，一般是由外部電力系統(tǒng)供給，經(jīng)企業(yè)內(nèi)各級(jí)變電所 變電壓后，分配到各用電設(shè)備。工業(yè)企業(yè)變電所是企業(yè)電力供應(yīng)的紐約，所處地位十分重要，所以正確計(jì)算選擇各級(jí)變電站的變壓器容量及其他設(shè)備是實(shí)現(xiàn)安全 可靠供電的前提。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的目的就是為正確選擇企業(yè)各級(jí)變電站 的變壓器容量，各種電氣設(shè)備的型號(hào)，規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線型號(hào)等提供科 學(xué)的依據(jù)。2.3工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則按照國(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)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供 電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：（1）遵守規(guī)程、

13、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， 有必要

14、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。第3章負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)補(bǔ)償3.1電力負(fù)荷定義及分級(jí)在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所需用的電功率稱(chēng)為負(fù)荷或電力（w或 Kvy。由于電功率分為視在功率、有功功率和無(wú)功功率，一般用電流表示的負(fù)荷，實(shí)際上是對(duì)應(yīng)視在功率而言。目前供電部門(mén)所分配的負(fù)荷指標(biāo)，主要是指小時(shí)平均的有 功負(fù)荷指標(biāo)，而不是視在功率和無(wú)功功率。電力負(fù)荷又稱(chēng)電力負(fù)載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電 單位，如說(shuō)重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一種是指用電設(shè) 備或用電單位所耗用的電功率或電流大小， 如說(shuō)輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、 空負(fù)荷（空載）、滿(mǎn)負(fù)荷（

15、滿(mǎn)載）等。電力負(fù)荷的分級(jí)按用戶(hù)電力負(fù)荷的重要性及要求對(duì)其供電連續(xù)性和可靠性 程度的不同，一般將電力負(fù)荷分三等級(jí)：（1）一級(jí)負(fù)荷 重要的電力負(fù)荷。對(duì)該類(lèi)負(fù)荷供電的中斷，將招致人的生命危險(xiǎn)、設(shè)備損壞、重要的產(chǎn)品報(bào)廢，使生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)期紊亂，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大 損失或超成社會(huì)秩序混亂。屬于這類(lèi)負(fù)荷的有冶金、電爐煉鋼企業(yè)、重要的國(guó)防 工業(yè)和科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)院手術(shù)室、鐵路與交通的電力牽引和鐵路鐵路樞紐、行車(chē)信號(hào)與集中閉塞負(fù)荷等。對(duì)一級(jí)負(fù)荷一律應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。（2）二級(jí)負(fù)荷 較重要的電力負(fù)荷供電的中斷， 將超成工農(nóng)業(yè)大量減產(chǎn)、工 礦交通運(yùn)輸停頓、生產(chǎn)率下降以及市人民正常生活和業(yè)務(wù)活動(dòng)遭受重大影響等。 一般大

16、型工廠企業(yè)、科研院校等都屬于二級(jí)負(fù)荷。（3）三級(jí)負(fù)荷 不屬于一、二級(jí)的其他電力負(fù)荷，如附屬企業(yè)、附屬車(chē)間和 某些非生產(chǎn)性場(chǎng)所中不重要的電力負(fù)荷等。各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電電源的要求：（1）一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求要求應(yīng)有兩個(gè)供電電源，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不致同時(shí)受到 損壞。對(duì)一級(jí)負(fù)荷特別重要的負(fù)荷，除要求有上述兩個(gè)電源外，還要求增設(shè)應(yīng)急 電源。常用的應(yīng)急電源有：1）獨(dú)產(chǎn)于正常電源的發(fā)電機(jī)組2）干電池3）蓄電池4）供電系統(tǒng)中有效地獨(dú)立于正常電源的專(zhuān)門(mén)供電線路。（2）二級(jí)負(fù)荷對(duì)電源的要求要求做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障時(shí)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供 電。通常要求兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有

17、兩臺(tái)。（3）三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，因此它對(duì)電源無(wú)特殊要求。3.2計(jì)算負(fù)荷定義及相關(guān)計(jì)算計(jì)算負(fù)荷，是通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的各元 件的負(fù)荷值 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。通常取半小時(shí)平均最大負(fù)荷P30（亦即年最大負(fù)荷）作為計(jì)算負(fù)荷。但是由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷的因 素很多，實(shí)際上，負(fù)荷也不可能是一成不變的，它與設(shè)備的性能，生產(chǎn)的組織以 及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因而負(fù)荷計(jì)算也只能力求實(shí)際。電力負(fù)荷的確定，為選擇變壓器容量、電氣主接線、電氣設(shè)備以及供電網(wǎng)絡(luò) 接線和導(dǎo)線型號(hào)等提供依據(jù)。負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備

18、和 導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。若負(fù)荷確定得過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線過(guò)大，造成投資 增大和有色金屬的浪費(fèi)；若負(fù)荷確定得過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)增加電能 損耗，并產(chǎn)生過(guò)熱，加速電氣設(shè)備的絕緣老化，降低設(shè)備的使用壽命，影響供電 系統(tǒng)的安全性、可靠性。因而必須正確進(jìn)行電力負(fù)荷的計(jì)算。其計(jì)算方法有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法、單耗法（1）需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷需要系數(shù)法是將電力設(shè)備的額定容量加起來(lái)， 再乘以需要系數(shù)，就得到計(jì)算 負(fù)荷。由于需要系數(shù)法的需要系數(shù)值是根據(jù)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、容量差別不是很大的一般情況來(lái)確定的，未考慮設(shè)備容量相差懸殊時(shí)少數(shù)大容量設(shè)備對(duì)計(jì)算機(jī)負(fù)荷的 影響，因此此法較適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較多的車(chē)間

19、及全廠范圍額的計(jì)算負(fù)荷的確定。相關(guān)計(jì)算:變電所1 制條車(chē)間查表得巳0(1)KdPe0.8340272kwQ30(1)P30(1)tan272 0.75204k varP30(1)272S30(1)340kv ACOS0.8S303401 30(1)3Un1.732 0.38紡紗車(chē)間P30(2)KdPed e0.8340272kwQ30(2)P30(1)tan272 0.75204 k varP30(2)272S30( 2)340kv ACOS0.8S30340I 30(2)517Acos1.732 0.38飲水站P30(3)KdPe0.6586 56kwQ30(3)P30(3)tan56 0.

20、7542k varP30(3)56S30(3)70kv ACOS0.8S30(3)70“aI 30(3)廠106A3Un,1.732 0.38鍛工車(chē)間P30(4)KdPe0.33711.1kwQ30(4)P30(4)ta n11.1 1.1712.99k varP30(4)11.1S30( 4)-17kv ACOS0.65S3017c CCI 30(4)L25.83A3Un11.732 0.38機(jī)修車(chē)間卩30(5)KdPe0.3 296 88.8kwQ30(5)P30(5)tan88.8 1.73153.62k varS30(5)88.80.5177.2kv AP30(5)COSI 30(5)

21、177.21.732 0.38269.2A幼兒園P30(6)KdPe0.6 12.8 7.68kwQ30(6)P30)tan 7.68 1.33 10.21 k varS30(6)7.680.612.8kv AP30(6)COSI 30(7)12.8、3 0.3819.45A倉(cāng)庫(kù)P30(7)Kd Fe0.3 3811.4kwQ30(7)P30(7) tan11.4 1.1713.3k varS30(7)也空 22.8kv Acos 0.51 30(7)S30(7) 3Un22.81.732 0.3834.6A變電所2織造車(chē)間P30(1)KdPe 0.8 525 420kwQ30(1)P30(1

22、) tan420 0.75315k varSP30(1)S30(1)COS4200.8525kv AI 30(1)5251.732 0.38797.7A染整車(chē)間P30KdPe0.8490392kw浴室、理發(fā)室食堂單身宿舍Q30(2)S30( 2)I 30(2)Q30(3)S30(3)I 30(3)P30(4)Q30(4)S30( 4)I 30(4)P30(5)P30(2) tanP30(2)392cos0.8S30(2)3nP30(3)392 0.75 294k var490kv4901.732 0.38KdPe0.8 5P30(3) tan巳0(3)cosS30(3)3UnKdPe744.5

23、A4kw4kv A1.732 0.386.08A0.75P30(4)tanP30(4)30cos0.8S30(4) 3UnKdPe40 30kw30 0.7522.5k var37.5kv A37.51.7320.8 500.38 57A40kwSP30(5)S30(5)cos40140kvA1S30(5)4060.8AI30(5).3Un30.38Q30(5)P30( 5) tan=0變電所3鍋爐房巳0(1)KdPe0.75151113.25kwQ30(1)P30(1) itan113.25 0.7584.9375k varS30(1)P30(1)113.25cos0.8I 30(1)301

24、41.5624 r HP A,3Un乙 1 w. kJO/V1.732 0.38水泵房P30(2)KdPe0.7511888.5kwQ30(2)P30(2)ta n88.5 0.75 66.375k varS30( 2)P30(2)88.5110.625kv Acos0.8IS30(2)110.625I 30(2)3Un30.38化驗(yàn)室P30(3)KdPe0.755037.5kwQ30(3)P30(3)tan37.5 0.7528.125kvarS30(3)P30(3)37.546.875kv Acos0.81S30(3)46.87574 Q A30(3)、3Un/I.2A1.732 0.38

25、卸油泵房P30(4)KdPe0.7528 21kwQ30(4)P30(4)ta n21 0.7515.75k varS30( 4)P30(4)2126.25kv Acos0.81S30(4)26.25QO Q Q A30(4)3Un39.88,1.732 0.38變電所設(shè)定K P 0.95 K q 0.95變電所1Q300.9 (272272 56 11.188.87.6811.4)647.082kw0.9 (2042044212.99153.62 10.2113.3)576.108k var30866.321.732 0.38S30. F3。2 Q302：647.0822 576.10828

26、66.32kv A1316.24A變電所2P300.9 (4203924 3040)797.4kwQ300.9 (31529422.5)568.35k var30979.221.732 0.38S30, F302 Q302. 797.42 568.352979.22kv A1487.77A變電所30.9 (113.25 88.537.521)234.22kwQ300.9 (84.9466.37528.125 15.75)175.67k varS30. F302 Q302. 234.222 175.672292.78kv A30S30，3Un292.781.732 0.38444.83A表3-1

27、各車(chē)間和車(chē)間變電所負(fù)荷計(jì)算表表1 各車(chē)間380V負(fù)荷計(jì)算表序 號(hào)車(chē)間（單 位） 名稱(chēng)設(shè)備容量/kWKdCOStan計(jì)算負(fù)荷車(chē)間 變電 所代號(hào)變壓器 臺(tái)數(shù)及 容量/kVAP30/kWQ0/kvarS30/kVAI 30/A1制條車(chē)間3400.80.800.75272204340517No.1車(chē)變33 X1000紡紗車(chē)間3400.80.800.75272204340517飲水站860.650.800.75564270106鍛工車(chē)間370.20.651.1711.112.991725.83機(jī)修車(chē)間2960.30.501.7388.8153.62177.2269.2幼兒園12.80.60.601.33

28、7.6810.2112.819.45倉(cāng)庫(kù)380.30.501.1711.413.322.834.6小計(jì)（Ks=0.9 ）647.082576.108866.321316.2442織造車(chē)間5250.80.800.75420315525797.7No.2車(chē)變26 X1000染整車(chē)間4900.80.800.75392294490744.5浴室、理發(fā)室50.81.004046.08食堂400.750.800.753022.537.557單身宿舍500.81.004004060.8小計(jì)（Ks=0.9 ）797.4568.35979.221487.773鍋爐房1510.750.800.75113.2584

29、.94141.56215.08No.3車(chē)變9 X 315水泵房1180.750.800.7588.566.375110.625168.08化驗(yàn)室500.750.800.7537.528.12546.87571.2油泵房280.750.800.752115.7526.2539.88小計(jì)（Ks=0.9 ）234.22175.67292.78444.83變壓器1的損耗 PtO.OI5S30 866.32 0.01 8.66kw Qt0.05S300.05 866.3243.316k var ST-ft2Qt 28.66243.316244.17kw ItSt44.1767.11A3Un1.732 0

30、.38變壓器 2 的損耗 PT 0.01S30979.22 0.019.79kw Qt 0.05S300.05 979.22 48.96kvar ST R2 Qt214.942 59.76249.93kw ItSt49.9375.86A,3Un1.7320.38變壓器3的損耗 Pt0.01S300.01292.782.93kw Qt0.05S300.05292.7814.64k var St.Pt2Qt2. 2.93214.64214.93kv A ItSt14.9322.68A3Un1.732 0.383.3功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算在工廠供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感的特性。 這些設(shè)備不僅需

31、 要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要吸收無(wú)功功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必需 的交變磁場(chǎng)。然而在輸送有功功率一定的情況下， 無(wú)功功率增大，就會(huì)降低供電 系統(tǒng)的功率因數(shù)。因此，功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用程度及電器設(shè)備 使用狀況的一個(gè)具有代表性的重要指標(biāo)。功率因數(shù)的降低產(chǎn)生的不良影響：（1）系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電 系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等容量增大，從而使工廠內(nèi)部的 啟動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費(fèi)用；（2）由于無(wú)功功率的增大而引起的總電流的增加，使得設(shè)備及供電線路的有功功率損耗相應(yīng) 地增大；（3）由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過(guò)的電

32、流，因此總電流 增大，就使的供電系統(tǒng)中的電壓損失增加，使得調(diào)壓困難；對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)功電流的增大，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，過(guò)度增大激磁電流，從而使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過(guò)允許范圍， 為了保證轉(zhuǎn)子繞組的正常 工作，發(fā)電機(jī)就不能達(dá)到預(yù)定的出力。無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。因此，供電單位和工廠內(nèi)部都有降低無(wú)功功率需要量的要求，無(wú)功功率的減少就相應(yīng)地提高了 功率因數(shù)。供電單位在工廠進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)功率因數(shù)都要提出一定的要求， 它是根據(jù) 工廠電源進(jìn)線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠的相對(duì)位置以及工廠負(fù)荷的容量決定的。 根據(jù)全 國(guó)供用電規(guī)則的規(guī)定，本設(shè)計(jì)要求用戶(hù)的功率因數(shù) c

33、os 0.9。供電單位對(duì)工廠功率因數(shù)這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦 法，一般不能滿(mǎn)足要求。因此，工廠便需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行 人工補(bǔ)償。按相關(guān)規(guī)定，補(bǔ)償后變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9，即cos 0.9考慮到變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗，所以低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng) 略大于 0.9，取 0.95。補(bǔ)償容量可按下式確定：QcF3(tan 1 tan 2)qc .P30，n Qc式中，tan i 補(bǔ)償前自然平均功率因數(shù)cos 1對(duì)應(yīng)的正切值；tan 2補(bǔ)償后自然平均功率因數(shù)cos 2對(duì)應(yīng)的正切值; qc補(bǔ)償率 k var kwP30 設(shè)計(jì)時(shí)求得的平均負(fù)荷，單位

34、為 kw ；qc 單個(gè)電容器的容量 kvarn并聯(lián)電容器的個(gè)數(shù)補(bǔ)償計(jì)算：變壓器總 1P30(3) 647.082 8.66 655.742kwQ30(3)576.10843.316619.424 k varS30(3)655.7422 619.4242 902.044kv AI 30(3)S：30(3)3U n902.0441.732 0.381370.51A無(wú)功補(bǔ)償cos 2卩：范0 655.74%02.044 0.7Qc2P301 (tan ! tan 2)P30 (tan arccosO. 7 tanarccos0.95)482k var取整490S30(2)655.7422(619.4

35、24490)2668.39kv A補(bǔ)償后選800 kv A變壓器2 PT0 .01S30(2) QtP300.01 668.396.7kw0.05S30(2)0.05 668.3933.42k var Pt647.0826.7653.782kwQ30(1) 576.108 490 33.42 119.528k varS30(1)653.7822 119.5282 664.62kv Acos653.78%64.62 0.980.9P30(3)797.4 7.79 805.19kwQ30(3)568.35 48.96 617.31k varS30(3)805.192 617.3121014.59k

36、v AI 30(3)S30(3)3Un1014.591.732 0.381541.52A無(wú)功補(bǔ)償cos 2805.1%014 59 .79Qc2% (tan 1 tan 2)P302 (tan arccos0.79 tanarccos0.95)357k var2S30(2)； 805.192(617.31357)846.22kv A補(bǔ)償后選1000 kv A PT0.01S30(2)0.01 846.22 8.46kw qt0.06S30(2)0.05 872846.2242.31kvarP30(1)805.198.46813.65814kwQ30(1)617.3135742.31303k v

37、ar變壓器3S30(1)cosP30(3)Q30(3).81423032868kv A814868 .94 O9234.222.93237.15kw175.67 14.64190.31k varS30(3).237.152190.312304.07kv A無(wú)功補(bǔ)償I 30(3)cosS30(3)304.073Un 1.732462A0.38QC3237.15/304.07P303 (tan 1 tanP30 3 (tan arccos0.780.78tan arccos0.95)118k varS30(2) 237.152(190.31 120)2247.35kv補(bǔ)償后選300 kv A Pt

38、001S3 0(2)0.01 247.352.47kw Qt0.05S30 (2)0.05 247.3512.38k varP30 (1)237.15 2.47239.62kwQ30(1)190.31 12012.3882.69k varS30(1)239.62282.692253.5kv Acos239.62253.5.95 .9取整 120 k varA補(bǔ)償前各變電所功率因數(shù)如下表 3-2所示:表3-2補(bǔ)償前各變電所的功率因數(shù)序號(hào)NO.1NO.2NO.3co0.70.790.78設(shè)計(jì)中考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則采用低壓集中補(bǔ)償方式，其特點(diǎn)是能補(bǔ)償?shù)蛪?母線以前的無(wú)功功率，可使變壓器的無(wú)功功率得到

39、補(bǔ)償， 從而有可能改變變壓器 容量，且運(yùn)行維護(hù)也較方便。適用于中小型工廠或車(chē)間變電所低壓側(cè)無(wú)功功率的 補(bǔ)償。并聯(lián)電容器采用我國(guó)生產(chǎn)的BW0.4 14 3系列靜電電容器，其單臺(tái)靜電電 容器發(fā)出的無(wú)功功率少，qc=14 kvar，容易組成所需的補(bǔ)償容量，并且安裝拆 卸方便，對(duì)于放電電阻采用 6只220V 25W白熾燈泡星形連接，即可滿(mǎn)足要求，但必須注意以下特點(diǎn)：（1）靜電電容器的周?chē)諝鈽O限溫度是-40 C 40E，因此電容器室應(yīng)有良好的通風(fēng)，當(dāng)周?chē)?氣溫度達(dá)到35時(shí)，應(yīng)將電容器從電網(wǎng)中切除；（2）電容器對(duì)電壓較敏感，運(yùn)行時(shí) 要嚴(yán)格監(jiān)視其電壓；（3）電容器從電網(wǎng)上切除時(shí)，電容器上有殘余電量，危及

40、工 作人員安全，必須加接放電電阻。經(jīng)查表得qc，根據(jù)以上公式求得各變電所所需的電容器個(gè)數(shù)，列于下表:表3-3各變電所所需的電容器個(gè)數(shù)NO.1NO.2NO.3qc0.710.450.47Qc459.2357118n33269補(bǔ)償后各變電所的計(jì)算負(fù)荷如下表所示：表3-4補(bǔ)償后各變電所的計(jì)算負(fù)荷序號(hào)計(jì)算負(fù)荷功率因數(shù)CO有功（千瓦）無(wú)功（千乏）視在（千伏安）NO.16541206650.98NO.28143038680.94NO.3240832540.953.4變壓器的選擇變壓器是電力系統(tǒng)中數(shù)量極多且地位十分重要的電器設(shè)備，它的作用就是升高和降低電壓。車(chē)間變電站變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則：（1）對(duì)于一般的生

41、產(chǎn)車(chē)間盡量裝設(shè)一臺(tái)變壓器；（2）如果車(chē)間的一、二級(jí)負(fù)荷所占比重較大，必須兩個(gè)電源供電時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。每臺(tái)變壓器均能承擔(dān)對(duì)全部一、 二級(jí)負(fù)荷的供電任務(wù)。如果與相 鄰車(chē)間有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，當(dāng)車(chē)間變電站出現(xiàn)故障時(shí)，其一、二級(jí)負(fù)荷可通過(guò)聯(lián)絡(luò)線保 證繼續(xù)供電，則亦可以只選用一臺(tái)變壓器。（3）當(dāng)車(chē)間負(fù)荷晝夜變化較大時(shí)，或由獨(dú)立（公用）車(chē)間變電站向幾個(gè)負(fù)荷 曲線相差懸殊的車(chē)間供電時(shí)，如選用一臺(tái)變壓器在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上顯然是不合理的， 則亦裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。變壓器容量的選擇：（1）變壓器的容量ST（可近似地認(rèn)為是其額定容量 SNT）應(yīng)滿(mǎn)足車(chē)間內(nèi)所 有用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷S30的需要，即ST S30 ;（2）低壓為0.4

42、Kv的主變壓器單臺(tái)容量一般不宜大于 1000KVA（ JGJ/T1692 規(guī)定）或1250 KVA （GB5005 94規(guī)定）。如果用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中 且運(yùn)行合理時(shí)，亦可選用較大容量的變壓器。這樣選擇的原因：一是由于一般車(chē) 間的負(fù)荷密度，選用1000-1250 KV- A的變壓器更接近于負(fù)荷中心，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；另一是限于變壓器低壓側(cè)總開(kāi) 關(guān)的斷流容量。低壓為230/400V的配電變壓器聯(lián)結(jié)組別的選擇：（1）選擇Yyn0聯(lián)結(jié)組別的幾種情況： 三相負(fù)荷基本平衡，其低壓中性線電流不致超過(guò)低壓繞組額定電流25%時(shí)； 供電系統(tǒng)中高次諧波干擾不嚴(yán)重時(shí)； 低

43、壓?jiǎn)蜗嘟拥囟搪繁Ｗo(hù)的動(dòng)作靈敏度達(dá)到要求時(shí)；（2）選擇Dyn11聯(lián)結(jié)組別的幾種情況：25% 由單相不平衡負(fù)荷引起的中性電流超過(guò)變壓器低壓繞組額定電流時(shí); 供電系統(tǒng)中存在較大的“諧波源”，三次及以上高次次諧波電流比較突出 時(shí)； 需要增大單相短路電流值，以確保低壓?jiǎn)蜗嘟拥囟搪繁Ｗo(hù)的動(dòng)作靈敏度； 綜合考慮以上因素和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從本廠每個(gè)車(chē)間變電所的計(jì)算負(fù)荷來(lái)看，每個(gè)車(chē)間變電所選擇1個(gè)變壓器是最為經(jīng)濟(jì)可靠的；其變壓器的額定容量Snt應(yīng)滿(mǎn)足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 S30，留有裕量，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,Snt (115 1 .4)S30Snt 單臺(tái)變壓器容量S30 變電所總的計(jì)算負(fù)荷變壓器損耗SL等型

44、低損耗變壓器的功率損耗可按下列簡(jiǎn)化公式近似計(jì)算:有功(KVy PT0.01Snt無(wú)功(Kvar) Qt0.05Snt根據(jù)以上選擇條件選出各變電所變壓器，見(jiàn)下表：表3-5各變電所變壓器型號(hào)序號(hào)變壓器型號(hào)變壓器 容量(KVA變壓器 聯(lián)結(jié)組別變壓器 阻抗電壓%變壓器損耗空載/W負(fù)載/WNO.1S9- 800/101000Dynll517009200NO.2S9-1000/101000Dynll517009200NO.3S9- 315/10315Dynll47203450全廠總負(fù)荷見(jiàn)下表:表3-6全廠的總負(fù)荷項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷有功（千瓦）無(wú)功（千之）視在（千伏安）總計(jì)169814272221這時(shí)全廠的功率因

45、數(shù)小于0.9。由于題目要求本廠的功率因數(shù)值在 0.9以上, 所以再進(jìn)行一次高壓集中補(bǔ)償，將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95。經(jīng)過(guò)這次補(bǔ)償后全廠負(fù)荷如下表所示：表3-7補(bǔ)償后全廠的負(fù)荷項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷有功（千瓦）無(wú)功（千之）視在（千伏安）全廠負(fù)荷總低壓電容器柜的選擇高低壓電容器柜分為可自動(dòng)調(diào)節(jié)的和不可自動(dòng)調(diào)節(jié)的兩大類(lèi)。 在負(fù)荷或電壓 晝夜變動(dòng)較大的情況下，低壓電容器組盡可能地采用自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置電能需求量的計(jì)算工廠年有功電能消耗量Wp, aPTa工廠年無(wú)功電能消耗量Wq,Q3oTa因?yàn)楸竟S為三班制，經(jīng)查表得當(dāng)T 6000S時(shí)0.750.8Wp.a 0.75 1708 600076860

46、00（KW.H）Wq.a 0.8 506 60002428800（KVar.H）第4章短路電流概念及計(jì)算4.1短路電流的相關(guān)概念工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對(duì)用電符合供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破 壞。系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障就是短路。短路就是不同電位的導(dǎo)電部分之間的短接。 造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè) 備長(zhǎng)期運(yùn)行、絕緣老化，或由于設(shè)備本身不合格、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊 穿，或設(shè)備絕緣正常而被過(guò)電壓擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。 在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行中，不僅要考慮正常工作狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生的