車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計

1、本設(shè)計是機(jī)械廠機(jī)加工車間的低壓配電系統(tǒng)及車間變電所供電系統(tǒng)。本文首先進(jìn)行了負(fù)荷計算，根據(jù)功率因數(shù)的要求在低壓母線側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償，進(jìn)而確定對主變器容量、臺數(shù)，從經(jīng)濟(jì)和可靠性出發(fā)確定主接線方案。其次，通過短路電流計算出最大運行方式和最小運行方式下的短路電流，確定導(dǎo)線型號及各種電氣設(shè)備。最后根據(jù)本廠對繼電保護(hù)要求，確定相關(guān)的保護(hù)方案和二次回路方案。本設(shè)計采用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算，無功功率補(bǔ)償采用低壓側(cè)電容并聯(lián)補(bǔ)償方法，這種方法能補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)以前的無功功率、經(jīng)濟(jì)效益比較好。根據(jù)機(jī)械加工車間用電特點和需求，主接線方案采用了高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的主接線方案。根據(jù)干式變壓器與油浸變壓器在經(jīng)濟(jì)和安裝

2、條件對比，選擇兩臺SC9-500/10系列干式變壓器。在仔細(xì)研究各負(fù)荷的實際數(shù)據(jù)，并嚴(yán)格按照國家規(guī)定，依照以上設(shè)計步驟設(shè)計本供電系統(tǒng)設(shè)計方案，以到達(dá)提高生產(chǎn)效益的目的。關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；負(fù)荷計算；主接線；變電所；短路計算 Abstract This design is the factory machining workshop of low voltage distribution system and workshop substation power supply system. This paper conducted a load calculation, according t

3、o the requirements of power factor in the low-pressure side of the bus reactive power compensation, and to determine the capacity of the transformer device, the number of units, starting from the economic and reliability to determine the main terminal program.Secondly, calculate the maximum short ci

4、rcuit current operation mode and minimum operating mode of the short circuit current to determine the wire type and variety of electrical equipment.Finally, according to the factory on protection requirements, identify relevant programs and secondary circuit protection program. This design uses the

5、need coefficient method for the load calculation, reactive power compensation capacitor in parallel with low-pressure side of the compensation method, this method can compensate for low-voltage side of the previous reactive power, economic efficiency is better. According to machine shop characterist

6、ics and needs of electricity, the main connection schemes using non-bus high side, low side of the single-bus section of the Main Wiring.According to dry-type transformers and oil immersed transformers and installation conditions in the economy compared to select two SC9-500/10 series of dry-type tr

7、ansformers. Only then carefully studies the factory the actual data, strictly stipulated according to the country, and only then may design an economy reliable power supply system through the above design procedure, thus arrives the enhancement production benefit the goal. Keywords: Low Voltage Dist

8、ribution System; Load Calculation; Main Connection; Substation; Short circuit calculation目 錄1 緒論11.1 設(shè)計背景、目的及意義11.2 設(shè)計內(nèi)容11.3 設(shè)計原則12 負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償22.1 負(fù)荷計算22.1.1 負(fù)荷計算的方法及其適用范圍22.1.2 需用系數(shù)法22.1.3 負(fù)荷確定42.2 無功功率補(bǔ)償52.2.1 無功功率補(bǔ)償概念52.2.2 無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)的意義52.3 無功補(bǔ)償容量計算62.3.1 無功功率補(bǔ)償方式選擇62.3.2 無功補(bǔ)償容量的確定82.3.3 補(bǔ)償容量計算93

9、 變電所主接線方案設(shè)計及變壓器選擇103.1 變電所主變壓器臺數(shù)與容量選擇103.1.1 選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則103.1.2 主變壓器的確定113.2 總配變電所的主接線方案比較選擇124 短路電流的計算及一次設(shè)備的選擇原則144.1 短路計算144.1.1 短路電流計算目的144.1.2 采用三相短路電流計算為標(biāo)準(zhǔn)的原因144.1.3 短路電流計算的方法步驟144.1.4 短路電流計算154.2 一次設(shè)備選擇164.2.1 概述164.2.2 一次設(shè)備的選擇原則164.2.3 按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性164.2.4 一次設(shè)備選擇與校驗185 車間變電所高低壓進(jìn)出線選擇225.1

10、 高壓進(jìn)線選擇225.2 低壓出線選擇236 車間配電線路設(shè)計256.1 車間配電線路結(jié)線方案256.2 動力配電箱的選擇256.3 刀開關(guān)的選擇266.4 配電線路敷設(shè)方式267 二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)整定267.1 概述267.2 繼電保護(hù)277.2.1 繼電保護(hù)的要求277.2.2 過電流保護(hù)277.2.3 電流速斷保護(hù)287.3 變壓器保護(hù)287.3.1 概述287.3.2 車間變電所的各分廠變壓器保護(hù)287.3.3 降壓變電所變壓器保護(hù)297.4 繼電保護(hù)的選擇與整定297.4.1 繼電保護(hù)的種類297.4.2 反時限過電流保護(hù)298 防雷與接地328.1 概 述328.2 防

11、雷與接地328.2.1 防雷裝置328.2.2 架空線路的防雷保護(hù)328.2.3 車間變電所的防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計338.2.4 電力系統(tǒng)的接地338.2.5 配電所公共接地裝置的設(shè)計349 車間照明設(shè)計359.1 光源分類359.2 車間及各變電所光源的合理選擇3510 結(jié)論39謝辭40參考文獻(xiàn)41附錄一 一車間負(fù)荷詳細(xì)計算42附錄二 短路電流計算46附錄三 機(jī)加工一車間各配電線路的詳細(xì)選擇過程49附錄四 主接線52附錄五 一車間低壓配電系統(tǒng)圖52附錄六 一車間電氣設(shè)備配電布置圖52附錄七 一車間照明配電圖52附錄八 變電所平面圖、剖面圖521 緒論1.1 設(shè)計背景、目的及意義在工廠里，

12、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?。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。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。因此，如何正確地計算選擇各級變電站的變壓器容量及其它主要電氣設(shè)備，這是保證企業(yè)安全可靠供電的重要前提。做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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

13、個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義工廠供電工作要很好地為工業(yè)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。根據(jù)該工廠的規(guī)模、負(fù)荷情況、供電條件、技術(shù)要求、自然條件，設(shè)計其總配變電所及配電系統(tǒng)。1.2 設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)任務(wù)書的要求，本設(shè)計主要有以下內(nèi)容：（1） 車間的負(fù)荷計算及無功功率補(bǔ)償；（2） 總配電所位置和型式的選擇；（3） 變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇；（4） 變電所主結(jié)線方案的設(shè)計；（5） 短路電流的計算，并進(jìn)行一次設(shè)備的選擇與校驗；（6） 選擇車間變電所高低壓進(jìn)出線；（7） 選擇電源進(jìn)線的二次回路方案及整定繼電保護(hù)；（8） 車間防雷保護(hù)和

14、接地裝置的設(shè)計；（9） 確定車間低壓配電系統(tǒng)布線方案；（10）選擇低壓配電系統(tǒng)導(dǎo)線及控制保護(hù)設(shè)備。1.3 設(shè)計原則按照國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、10KV及以下變電所設(shè)計規(guī)范及低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：（1） 必須遵循有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)作到保障人身和設(shè)備安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和合理。（2） 應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期和遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，作到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。（3） 必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計方案，滿足供電

15、要求。（4） 應(yīng)注意執(zhí)行節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬和“以鋁代銅”等技術(shù)政策。2 負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計算2.1.1 負(fù)荷計算的方法及其適用范圍電力負(fù)荷計算方法包括:利用系數(shù)法、需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法。我國一般使用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法，如表2.1負(fù)荷計算方法及適用范圍。表 2.1 負(fù)荷計算的方法及其適用范圍序號計算方法適用范圍需求系數(shù)法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多、各臺設(shè)備容量相差不太懸殊時，特別在確定車間和工廠的計算負(fù)荷時，宜于采用二項式法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較少、有的設(shè)備相差懸殊時，特別在確定干線和分支線的計算負(fù)荷時，宜于采用所以本設(shè)計中用需要系數(shù)法計算機(jī)加工車間的負(fù)荷。2.1.2 需用系數(shù)法用

16、電設(shè)備組的計算負(fù)荷，是指用電設(shè)備級從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負(fù)荷,設(shè)用電設(shè)備組的設(shè)備容量為，它指用電設(shè)備組所有設(shè)備(不含備用設(shè)備)的額定容量之和。由于用電設(shè)備組的設(shè)備實際上不一定都同時運行，運行的設(shè)備也不可能都同時滿負(fù)荷，同時設(shè)備本身存在有功率損耗，因此，用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷應(yīng)為：其中，為設(shè)備組的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；為設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與運行的設(shè)備容量之比：為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與取用功率之比；為配電線的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時的末端功率與首端功率之比。令，稱為需要系數(shù)（1）單組設(shè)

17、備計算負(fù)荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺數(shù)3臺時，計算負(fù)荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，即： 式中 總設(shè)備功率，單位kW Kd 需用系數(shù) 計算有功功率，單位為kW 計算無功功率，單位kvar 計算視在功率，單位kVA 功率因數(shù)角的正切值 電氣設(shè)備額定電壓，單位kV 計算電流，單位A當(dāng)每組電氣設(shè)備臺數(shù)3時，考慮其同時使用率非常高，將需用系數(shù)取為1，其余計算與上式公式相同（2）多組設(shè)備的計算負(fù)荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時，先將每一組都按上述步驟計算在各自負(fù)荷曲線上不可能同時出現(xiàn)，以一個同時系數(shù)來表達(dá)這種不同時率，因此其計算負(fù)荷為： 式中 有功同時系數(shù)，對于用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加， 取值范圍一般都在

18、0.80.9；對于車間干線計算負(fù)荷直接相加，取值范圍一般在0.850.95。無功同時系數(shù)，對于用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加,取值范圍一般都在0.900.95；對于車間干線計算負(fù)荷直接相加，取值范圍一般在0.930.97。（3）吊車電動機(jī)組 對于吊車電動機(jī)容量要求統(tǒng)一換算到，因此可得換算后的設(shè)備容量為式中，為吊車電動機(jī)的銘牌容量；為與對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率；為其值等于25%的負(fù)荷持續(xù)率。2.1.3 負(fù)荷確定 根據(jù)利用系數(shù)法機(jī)械加廠負(fù)荷計算如表2.2所示為機(jī)加工廠各車間負(fù)荷計算表。機(jī)加工一車間詳細(xì)負(fù)荷計算見附錄一。表2.2 機(jī)加工廠負(fù)荷計算表序號車間名稱供電回路代號設(shè)備容量計算負(fù)荷KWP30/KWQ30/

19、KvarS30/KVAI30/A0機(jī)加工一車間NO.1 供電回路131.4526.2945.4852.5379.91NO.2 供電回路8962.3062.394.77NO.3 供電回路160.7132.1455.6164.2397.7NO.4 供電回路1080812.151機(jī)加工二車間NO.1 供電回路15546.554.471.57 108.73 NO.2 供電回路1203642.155.39 84.16 NO.3 照明回路10808.00 12.15 2鑄造車間NO.4 供電回路1606465.391.43 138.92 NO.5 供電回路1405657.179.98 121.51 NO.

20、6 供電回路1807273.4102.82 156.22 NO.7 照明回路86.406.40 9.72 3鉚焊車間NO.8 供電回路1504589.199.82 151.66 NO.9 供電回15 171.91 NO.10 照明回路75.605.60 8.51 續(xù)表2.24電修車間NO.11 供電回路150457890.05 136.82 NO.12 供電回路146446578.49 119.26 NO.13 照明回路10808.00 12.15 總計1797.16616.23726.49952.64 937.37 變壓器低壓側(cè)總計算負(fù)荷585.42 704.70

21、916.14 1393.58 2.2 無功功率補(bǔ)償2.2.1 無功功率補(bǔ)償概念近年來，隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，同時對電網(wǎng)無功功率的要求也日益嚴(yán)格。無功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗以及保證其安全運行所不可缺少的部分。電網(wǎng)無功功率不平衡將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動，嚴(yán)重時會導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞事故。因此無功功率對電力系統(tǒng)是十分重要的。無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之

22、間互相交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償，這就是無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼?.2.2 無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)的意義（一）改善設(shè)備的利用率因為功率因數(shù)還可以表示成下述形式： 其中線電壓（KV）；線電流（A）。可見，在一定的電壓和電流下提高，其輸出的有功功率越大，因此改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高設(shè)備利用率的有效方法。（二）提高功率因數(shù)可減少電壓損失因為電力網(wǎng)的電壓損失可借下式求出： 可以看出，影響的因素有四個：線路的有功功率P，無功功率Q，電阻R和電抗X。如果采用容抗為Xc的電容來補(bǔ)償，則電壓損失為 故采用補(bǔ)償電容器提高功率因數(shù)后，電壓損失U減少，改善了電

23、壓質(zhì)量。（三）減少線路損失當(dāng)線路通過電流I時，其有功損耗為： 線路有功損失P與成反比越高P越?。ㄋ模┨岣唠娏W(wǎng)的傳輸能力視在功率與有功功率成下述關(guān)系 可見，在傳輸一定有功功率P的條件下, 越高,所需視在功率越小。（五）減少用戶開支，降低生產(chǎn)成本（六）減小供電設(shè)備容量，節(jié)省電網(wǎng)投資2.3 無功補(bǔ)償容量計算2.3.1 無功功率補(bǔ)償方式選擇無功功率補(bǔ)償?shù)姆椒ê芏?，采用電力電容器，或采用具有容性?fù)荷的裝置進(jìn)行補(bǔ)償。1、利用過激磁的同步電動機(jī)，改善用電的功率因數(shù)，但設(shè)備復(fù)雜，造價高，只適于在具有大功率拖動裝置時采用。2、利用調(diào)相機(jī)做無功功率電源，這種裝置調(diào)整性能好，在電力系統(tǒng)故障情況下，也能維持系統(tǒng)電壓

24、水平，可提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，但造價高，投資大，損耗也較高。每kvar無功的損耗約為1.85.5%，運行維護(hù)技術(shù)較復(fù)雜，宜裝設(shè)在電力系統(tǒng)的中樞變電所，一般用戶很少應(yīng)用。3、異步電動機(jī)同步化。這種方法有一定的效果，但自身損耗大，每kvar無功功率的損耗約為419%，一般都不采用。4、電力電容器作為補(bǔ)償裝置，具有安裝方便、建設(shè)周期短、造價低、運行維護(hù)簡便、自身損耗?。縦var功功率損耗約為0.30.4%以下）等優(yōu)點，是當(dāng)前國內(nèi)外廣泛采用的補(bǔ)償方法。這種方法的缺點是電力電容器使用壽命較短。電力電容器作為補(bǔ)償裝置有兩種方法：串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償。a、 串聯(lián)補(bǔ)償是把是容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，以

25、改善輸電線路參數(shù)，降低電壓損失，提高其輸送能力，降低線路損耗。這種補(bǔ)償方法的電容器稱作串聯(lián)電容器，應(yīng)用于高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上，用電單位很少采用。b、 并聯(lián)補(bǔ)償是把電容器直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。這種補(bǔ)償方法所用的電容器稱作并聯(lián)電容器，用電企業(yè)都是采用這種補(bǔ)償方法。由于并聯(lián)電容補(bǔ)償方式運行維護(hù)方便安全，且便于安裝，能耗低，投資省，因此本設(shè)計采用并聯(lián)電容進(jìn)行無功補(bǔ)償。并聯(lián)電容的補(bǔ)償方式有可分為三種方法如表2.3所示：表2.3 并聯(lián)電容無功補(bǔ)償三種方法補(bǔ)償方式裝設(shè)地點原理電路主要特點適應(yīng)范圍高壓集中補(bǔ)償接變電所6-10KV高壓母線，其電容柜一般裝設(shè)在單獨的高壓電容室內(nèi)初步投資

26、少，運行維護(hù)方便，但只能補(bǔ)償高壓母線以前的無功功率適于、中型工廠變配電所做高壓無功補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償接變電所低壓母線，其電容器柜裝設(shè)在低壓配電室內(nèi)能補(bǔ)償?shù)蛪耗妇€以前的無功功率，可使變壓器的無功功率得到補(bǔ)償。從而有可能減小變壓器容量。且運行維護(hù)方便適于中、小型工廠或車間變電所做低壓側(cè)基本無功補(bǔ)償續(xù)表2.3單獨就地補(bǔ)償裝設(shè)在用電設(shè)備附近，與用電設(shè)備并聯(lián)補(bǔ)償范圍最大，補(bǔ)償效果最好?？煽s小配電線路截面，減小有色金屬消耗能。但電容的利用率不高，且初投資高和維護(hù)費用較大適于負(fù)荷相當(dāng)平穩(wěn)且長時間使用的大容量用電設(shè)備，及容量雖小但數(shù)量多的用電設(shè)備所以根據(jù)本設(shè)計的要求選擇采用低壓集中補(bǔ)償?shù)姆椒ā?.3.2 無功補(bǔ)

27、償容量的確定（1）按提高功率因數(shù)確定補(bǔ)償容量 采用一組固定補(bǔ)償電容器時，補(bǔ)償容量按下式計算，但在負(fù)荷較輕時不應(yīng)發(fā)生過補(bǔ)償。式中、 補(bǔ)償裝置安裝點負(fù)荷的平均有功功率； 補(bǔ)償前的平均功率因數(shù)的正切值；補(bǔ)償后希望達(dá)到的平均功率因數(shù)的正切值。采用分組自動投切的電容器組補(bǔ)償時，補(bǔ)償容量按下式計算。式中、-最大有功負(fù)荷。（2）按抑制電壓波動和閃變確定補(bǔ)償容量式中、負(fù)荷無功功率的最大變化量； 允許補(bǔ)償后的最大電壓變動； 補(bǔ)償安裝點的短路容量。通過兩個方案比較，此設(shè)計選擇低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆椒āＴ谠撛O(shè)計中希望無功補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于0.9，在前面負(fù)荷計算中已經(jīng)求出了每個車變的和補(bǔ)償前各車變的平均功率因數(shù)，則在計

28、算無功補(bǔ)償容量選擇低壓集中補(bǔ)償方式，同時采用分組自動投切的電容器組補(bǔ)償。2.3.3 補(bǔ)償容量計算（1）補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為主變壓器容量選擇條件為 ，因此未進(jìn)行無功補(bǔ)償時，主變壓器容量應(yīng)選容量為630 kVA的變壓器兩臺。這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為（2）無功補(bǔ)償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的cos0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗Q遠(yuǎn)大于其有功功率損耗P，一般Q=(45)P，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90 ，這里取cos=0.92 。 要使低壓側(cè)功率因數(shù)由063提高到092，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為取 Q=48

29、0kvar（3） 補(bǔ)償后變壓器的容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為因此每臺主變壓器容量可改選為500 kVA。比補(bǔ)償前容量減少130 kVA。變壓器的功率損耗為變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為無功功率補(bǔ)償，工廠的功率因數(shù)為這一功率因數(shù)滿足規(guī)定（0.90）要求。(4) 無功補(bǔ)償前后比較(5)補(bǔ)償裝置的選擇本設(shè)計選用的并聯(lián)電容器的型號為CLMD 53低壓并聯(lián)電容器，其技術(shù)參數(shù)如表2.4所示。表2.4 CLMD 53低壓并聯(lián)電容器主要技術(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品型號額定電壓/標(biāo)稱容量/頻率/組數(shù)每組個數(shù)CLMD 530.43040283 變電所主接線方案設(shè)計及變壓器選擇3.1 變電所主變壓器臺數(shù)與容量選擇3.

30、1.1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，當(dāng)一臺發(fā)生故障或檢修時，另一臺可以對負(fù)荷持續(xù)供電。對只有二級負(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）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而采用經(jīng)濟(jì)運行方式的變電所，也可考慮用兩臺變壓器。（3）除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺以上變壓器。（4）在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，要考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。1 只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負(fù)荷的需要，

31、即2 裝有兩臺主變壓器的變電所每臺變壓器的容量應(yīng)滿足以下兩個條件：（1）任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負(fù)荷的60%70%的需要，即 （2）任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的需要，即3 車間變電所主變壓器的臺數(shù)容量上限車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于1000（或1250）.一方面是受低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面可以減少低壓配電線路的電路損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。3.1.2 主變壓器的確定（一） 供電電源條件:1) 電源由10KV總降壓變電所采用電纜線路受電,電線路長300m.線路阻抗為0.38。2) 工廠總降壓變電所10KV母線上的短路

32、容量按200MVA計。3) 工廠總降壓變電所10KV配電出線定時限過流保護(hù)裝置的整定時間top=2s。4) 要求車間變電所最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得低于0.9。（二）根據(jù)本廠屬于二級負(fù)荷和前面視在功率的計算，再根據(jù)選擇主變壓器的原則，在安全可靠供電的情況下從經(jīng)濟(jì)角度考慮本設(shè)計中選擇兩臺變壓器給該車間進(jìn)行供電。根據(jù)補(bǔ)償后一次側(cè)容量為650.1 kVA,考慮百分之15%的余量后總?cè)萘繛?變壓器容量,因此選擇其額定容 量為500 kV。變壓器按冷卻方式分類可分為：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。由于氟化物變壓器對環(huán)境有污染所以不做考慮。如表3.1所示為干式變壓器和油浸變

33、壓器對比表。表3.1 干式變壓器和油浸變壓器對比項目干式變壓器油浸變壓器特點1.高低壓線圈采用F 級絕緣材料（長期耐熱180）；2.線圈環(huán)氧澆注，器身緊固，抗短路能力特強(qiáng)；節(jié)能。3.低壓為箔繞組抗短路能力強(qiáng)；4.防潮能力強(qiáng)；5.長期運行免維護(hù)；6.散熱性能好能承受一定的濕度，對環(huán)境要求不高油浸式變壓器的繞組是浸在變壓器油中的，絕緣介質(zhì)就是油，冷卻方式有自冷、風(fēng)冷和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻，其優(yōu)點是冷卻效果好，可以滿足大容量，瓦斯繼電器可以及時反映出繞組的故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，不足之處是得經(jīng)常巡視，關(guān)注油位的變化，缺了油是件很危險的事情，變壓器油隨著時間失去功效；需要防止變壓器油的滲漏；不適宜在地下室

34、及消防要求高的區(qū)域安裝。投入成本高成本為干變的60%，運行場所任何場所室外運行成本長期運行免維護(hù)需要經(jīng)常性的維護(hù)，由于該變壓器每1.5 年-2 年需要更換冷卻油壽命20根據(jù)GB/T17468-1998電力變壓器選用導(dǎo)則及由任務(wù)書可知變壓器安裝地點在室內(nèi)，本設(shè)計選擇干式變壓器。如表3.2所示 為SC9-500/10樹脂澆注干式變壓器型號參數(shù)。表3.2 SC9-500/10樹脂澆注干式變壓器型號參數(shù)型號額定容量(kVA)額定電壓空載損耗(KW)負(fù)載損耗(KW)空載電流(%)阻抗電壓(%)連接組標(biāo)號一次(KV)二次 (KV)SC9-500/10500100.40.904.501.24Y,yn03.2

35、 總配變電所的主接線方案比較選擇本設(shè)計有兩臺變壓器的小型變電所。根據(jù)本車間的情況，負(fù)荷量不大，但屬于二級負(fù)荷，可靠性要求較高，有10KV高壓電來進(jìn)線供電；根據(jù)上面的設(shè)計原則和要求有兩種方案可進(jìn)行選擇比較，其設(shè)計比較如下：方案一：高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線方式。如圖3.3所示。圖3.3 高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線圖方案一：供電可靠性高，當(dāng)任意一臺變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時，該變壓器通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電，如果兩臺主變壓器低壓側(cè)主開關(guān)（采用電磁或電動機(jī)合閘操作的萬能式低壓斷路器）都裝設(shè)互為備用電

36、源自動投入裝置（APD），則任一主變壓器低壓主開關(guān)因電源斷電（失壓）而跳閘時，另一主變壓器低壓側(cè)的主開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)將在APD作用下自動合閘，恢復(fù)整個變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級負(fù)荷。方案二：高壓采用無母線、低壓雙母線的主接線，其接線圖如圖3.4所示。圖3.4 高壓側(cè)無母線單母，低壓雙母線接線圖優(yōu)點：這種方案可靠性好、運行靈活，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作可輪流檢修一組母線不致使供電中斷，一組母線檢修時所有回路均不中斷供電 ，檢修任一回路的母線側(cè)隔離開關(guān)時,只中斷該回路的供電 。檢修任一回路斷路器時,可用母聯(lián)斷路器代替工作；擴(kuò)建方便，這種方案廣泛用于進(jìn)出線回路較多，容量大的

37、場合。缺點：(1)運行方式改變時,需要用母線隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作,操作步驟較為復(fù)雜,容易出現(xiàn)誤操作,導(dǎo)致人身或設(shè)備事故。(2)任一回路斷路器檢修時,該回路仍需停電或短時停電。(3)增加了大量的母線側(cè)隔離開關(guān)及母線的長度，配電裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占地面積與投資都有所增加。兩種法案的比較（1） 從安全性看這兩種主接線方式都滿足國家的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全，滿足供電要求。（2） 從可靠性來看，方案一的可靠性比方案二的差一些。但方案二任一回路斷路器檢修時,該回路仍需停電或短時停電。（3） 從靈活性看，方案一操作比方案二更簡單，方案二雙母線機(jī)構(gòu)復(fù)雜維修和維護(hù)程度大。（4） 從經(jīng)濟(jì)

38、上看，方案二由于采用大量的斷路器和母線的長度比方案一大幅度增加，所以初投資成本高，且線路維護(hù)工作量大，所以運行成本高，根據(jù)該工廠工作環(huán)境和條件。本廠屬二級負(fù)荷。因此主接線方案選擇方案一，機(jī)械加工廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)主接線如附錄四所示。4 短路電流的計算及一次設(shè)備的選擇原則4.1 短路計算4.1.1 短路電流計算目的 為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，準(zhǔn)確計算繼電保護(hù)裝置的整定值，就需要計算短路故障發(fā)生時通過元件的最大可能的短路電流。 由于在發(fā)電機(jī)附近短路的兩相短路電流和在靠近中性點接地的變壓器短路的單相短路電流可能大于三相短路電流。因此，應(yīng)根據(jù)不同的供電系統(tǒng)模型求出： 最大短路電流：確定電器設(shè)

39、備容量或額定參數(shù)； 最小短路電流：作為選擇熔斷器、整定繼電保護(hù)裝置的依據(jù)。4.1.2 采用三相短路電流計算為標(biāo)準(zhǔn)的原因 電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性大；但三相短路的短路電流值最大，造成的危害也最嚴(yán)重。作為選擇校驗電氣設(shè)備用的短路計算中，以最嚴(yán)重的三相短路電流的計算為主。4.1.3 短路電流計算的方法步驟（一）歐姆法（有名制法）1、繪制計算電路圖，選擇短路計算點。計算電路圖上應(yīng)將短路計算中需計入的所有電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號。短路計算點應(yīng)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。2、計算短路回路中各主要元件的阻抗，包括電力系統(tǒng)、電力線路和變壓器的阻抗

40、。3、繪制短路回路等效電路，并計算總阻抗。等效電路圖上標(biāo)注的元件阻抗值必須換算到短路計算點。4、計算短路電流。分別對各短路計算點計算其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)電流和短路沖擊電流。（二）標(biāo)幺值法（相對單位制法）1、繪制計算電路圖，選短路計算點。與前面歐姆法相同。2、設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計算短路點基準(zhǔn)電流。3、計算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值，一般只計算電抗。4、繪制短路回路等效電路，并計算總阻抗。采用標(biāo)幺值法計算時，無論有幾個短路計算點，其短路等效電路都只有一個。5、計算短路電流，與歐姆法相同。標(biāo)幺制法相對于歐姆法來說有三個主要的特點：采用標(biāo)幺制易于比較電力系統(tǒng)

41、各元件的特性及參數(shù)，能夠簡化計算公式，能在一定程度上簡化計算工作。本設(shè)計采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路電流計算。4.1.4 短路電流計算 如圖4.1所示為根據(jù)變電所主接線方案繪制的短路等效電路圖,圖中標(biāo)出各元件的電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明了短路計算點。圖4.1 短路電流計算等效電路圖按供電工程設(shè)計說明,短路計算點的短路電流如表4.2所示。詳細(xì)的短路電流計算見附錄二。表4.2 短路計算表短路計算點運行方式三相短路電流（kA）電壓（kV）三相短路容量Sk(MVA)Ik(3)ish(3)Ish(3)k-19.1723.3813.8410.5166.7k-2最大運行31.357.834.10.421.74最小運行13.

42、2524.414.450.411.634.2 一次設(shè)備選擇4.2.1 概述工廠總降壓配電所的各種高壓電氣設(shè)備，主要指6-10KV以上的斷路器，隔離開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)，熔斷器，互感器，電抗器，母線，電纜等。這些電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選取，并且按短路情況進(jìn)行校驗。所謂的正常工作條件是指：（1） 電器的額定電壓不應(yīng)小于所在回路的工作電壓。（2） 電器的額定電流不應(yīng)小于該回路的最大長期工作電流。（3） 選擇電器時應(yīng)考慮設(shè)備的裝設(shè)地點，即按工作環(huán)境，運行條件和要求，選擇設(shè)備的型號規(guī)格，如屋內(nèi)或屋外設(shè)備，防爆型或普通型，如工作環(huán)境、污染程度，應(yīng)加強(qiáng)絕緣的電器，電路操作頻繁時應(yīng)選取勝任頻

43、繁操作的真空斷路器而不應(yīng)選取不適于頻繁操作的少油斷路器。4.2.2 一次設(shè)備的選擇原則為了保證一次設(shè)備安全可靠地運行，必須按下列原則選擇和校驗：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)備運行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4）按各類設(shè)備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確級等進(jìn)行選擇。4.2.3 按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性（一） 短路熱穩(wěn)定校驗短路熱穩(wěn)定校驗就是要求所選的電器，當(dāng)短路電流通過它時，其最高溫度不應(yīng)超過制造廠規(guī)定的短路時發(fā)熱允許溫度，即： 或 式中 短路

44、電流所產(chǎn)生的熱量；電器在短路時的允許發(fā)熱量,制造廠通常以t秒（通常為1，4，5秒）內(nèi)通過的電流所產(chǎn)生的熱量表示；短路延續(xù)時間，秒；=秒式中 短路延續(xù)時間，秒；主保護(hù)動作時間，秒；斷路器分閘時間，秒。如果缺乏斷路器分閘時間數(shù)據(jù)，當(dāng)主保護(hù)為速動時，短路電流可取下列數(shù)據(jù)；對于快速及中速短路器，=0.15秒。對于低速斷路器=0.2秒。此外，當(dāng)1秒時，可認(rèn)為=（二） 動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是指電器承受短路電流引起機(jī)械效應(yīng)的能力，在校驗時，用短路電流的最大幅值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進(jìn)行比較即 或 式中 短路沖擊電流及其有效值；電器極限通過電流的最大值及有效值。對于下列情況，可不進(jìn)行短路校驗：(1) 用

45、熔斷器保護(hù)的電器和導(dǎo)體可不校驗熱穩(wěn)定。除有限流作用的熔斷器保護(hù)電路，電器和裸導(dǎo)體的動穩(wěn)定仍應(yīng)校驗。(2) 裝設(shè)在電壓互感器回路內(nèi)的電器和裸導(dǎo)線可不校驗動、熱穩(wěn)定。(3) 架空線可不校驗動、熱穩(wěn)定。(4) 在非重要用電場所的導(dǎo)體，當(dāng)變壓器容量在1250KVA以下，高壓側(cè)電壓為10KV以下，且不致因短路故障損壞導(dǎo)體而產(chǎn)生嚴(yán)重后果者，可不校驗動、熱穩(wěn)定。（三） 表4.3 選擇電氣設(shè)備時應(yīng)校驗的項目序號設(shè)備名稱電壓KV電流A斷流能力短路穩(wěn)定度校驗動穩(wěn)定熱穩(wěn)定1高壓斷路器2高壓負(fù)荷開關(guān)3高壓隔離開關(guān)4熔斷器5電流互感器6電壓互感器續(xù)表 4.37套管絕緣子8母線電纜9低壓斷路器10限流電抗器應(yīng)滿足的條件裝

46、置地的設(shè)備的計算電流設(shè)備的按三相短路沖擊電流校驗按三相短路穩(wěn)態(tài)電流校驗備注（1） 表中“”表示必須校驗，“”表示不要校驗；（2） 選擇變電所高壓側(cè)的設(shè)備和導(dǎo)體時，其計算電流應(yīng)取主變壓器高壓側(cè)額定電流；（3） 對高壓斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于實際開斷時間。4.2.4 一次設(shè)備選擇與校驗 (一）高壓側(cè)一次設(shè)備及其選擇 1、高壓開關(guān)柜的選擇 根據(jù)主接線方案,選擇GG-1A(F)-11型作為進(jìn)線開關(guān)柜其設(shè)備型號,規(guī)格的選擇及校驗如表4.4所示：表4.4 GG-1A(F)-11進(jìn)線開關(guān)柜一次設(shè)備選擇校驗結(jié)果選擇項目裝置地點數(shù)據(jù)設(shè)備的型號規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)高壓斷路器高壓隔離開關(guān)電流互感器SN10-10

47、GN8-10/400LQJ-10-200/5電壓10KV10KV10KV10KV電流37.58A630A400A200/5A斷流能力9.17KA16KA/動穩(wěn)定23.38KA40KA40KA160*2(1/2)*0.4=90.5KA熱穩(wěn)定172.4KA162*2=512KA142*5s=980KA（75*0.4)2*1=900KA校驗結(jié)論合格合格合格（注：本設(shè)計，,電流互感器的動穩(wěn)定,其中為動穩(wěn)定倍數(shù)）2、 電能計量和互感器柜的選擇GG-1A-J型，其設(shè)備型號,規(guī)格的選擇及校驗如表4.5所示。表4.5 GG-1A-J高壓計量柜一次設(shè)備選擇校驗結(jié)果選擇項目裝置地點數(shù)據(jù)設(shè)備的型號規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)高

48、壓隔離開關(guān)高壓熔斷器電流互感器電壓互感器GN8-10/400RN2-10LQJ-10-200/5JDZ-10電壓10KV10KV10KV10KV10KV電流37.58A400A0.5200/5A/斷流能力9.17KA/50KA/動穩(wěn)定23.38KA40KA/160*2(1/2)*0.4=90.5KA/熱穩(wěn)定172.4KA142*5s=980KA/（75*0.4)2*1=900KA/校驗結(jié)論合格合格合格合格3、避雷器選擇GG-1A-55柜其設(shè)備型號,規(guī)格的選擇及校驗如表4.6所示。表4.6 GG-1A-55高壓避雷器選擇校驗結(jié)果選擇項目裝設(shè)地點數(shù)據(jù)設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)避雷器FS3-10電壓1

49、0KV10KV電流37.58A/斷流能力9.17KA/動穩(wěn)定23.38KA/熱穩(wěn)定172.4KA/結(jié)論合格4、穿墻套管的選擇在10kV電壓等級下，不同相帶電導(dǎo)體的最小安全距離為0.125m,因此設(shè)匯流母線相間距離為a=0.5m，查矩形母線形狀系數(shù)圖可知，匯流母線截面的形狀系數(shù)。根據(jù)額定電壓和額定電流，本設(shè)計初步選擇FCGW-10/200-630復(fù)合干式穿墻套管，其主要技術(shù)參數(shù)如表4.7所示。(設(shè)絕緣子跨距為1.2)表4.7 FCGW-10/200-630復(fù)合干式穿墻套管主要技術(shù)參數(shù)型號額定電壓/kV額定電流/A雷電沖擊耐受電壓峰值/kV工頻耐受電壓有效值/kV彎曲破壞負(fù)荷/N允許彎曲負(fù)荷/NFCGW-10/200-630102001600753