《電氣工程基礎(chǔ)》課程設(shè)計某小型軋鋼車間供電系統(tǒng)設(shè)計

1、前 言?電氣工程根底?是普通高等工科學(xué)校電氣自動化專業(yè)和電氣技術(shù)專業(yè)的主要課程，而本次電氣工程根底課程設(shè)計是在學(xué)習(xí)完?電氣工程根底?這門課程后一個重要性的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過把理論知識運用于實踐，加深對這門課程的理解和掌握其精髓，通過實踐穩(wěn)固理論知識，實現(xiàn)理論與實踐的完美結(jié)合，為今后解決實際問題打下堅實的根底。同時也加強(qiáng)實踐意識，培養(yǎng)迅速把理論知識運用于實踐的能力。在?電氣工程根底?理論課程中，我們學(xué)習(xí)了工廠電力負(fù)荷及其計算，短路電流及其計算，工廠變配電所及其一次系統(tǒng)，工廠的電力線路，二次回路和電力裝置等方面的知識。通過該課程設(shè)計可以進(jìn)一步對所學(xué)知識的掌握，了解變電所的根本原理和設(shè)計方法，培養(yǎng)

2、獨立分析問題和解決問題的能力。并對電力行業(yè)中的相關(guān)常識得到了解，同時對電力行業(yè)的各種繪圖工具進(jìn)行深層次的掌握，訓(xùn)練作為一名電氣工程師在各個方面的綜合能力，為今后在工作崗位上奠定扎實的根底。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源。電能即易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供給用。電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)、測量。有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。而工廠供電就是指工廠所需要電能的供給和分配。工廠供電設(shè)計要到達(dá)為工業(yè)生產(chǎn)效勞，保障工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須做到：平安、可靠、優(yōu)負(fù)、經(jīng)濟(jì)。本次課程設(shè)計是對某小型軋鋼車間供電系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)本廠所取得的電

3、源及本廠用電負(fù)荷實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的開展，按照平安可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求。確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主結(jié)線方案及上下壓設(shè)備和進(jìn)出線等。本次課程設(shè)計涉及面非常廣，查閱了大量資料，由于很多方面的知識都是臨時去學(xué)習(xí)，對所查閱的資料的正確性也沒有一一考證，因此，錯誤與疏漏之處再所難免，望老師批評指正。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc286084068 第一章 設(shè)計任務(wù)與原始資料 PAGEREF _Toc286084068 h - 2 - HYPERLINK l _Toc286084069 1.1 設(shè)

4、計題目 PAGEREF _Toc286084069 h - 2 - HYPERLINK l _Toc286084070 1.2 原始資料 PAGEREF _Toc286084070 h - 2 - HYPERLINK l _Toc286084071 1.3 要求設(shè)計內(nèi)容 PAGEREF _Toc286084071 h - 5 - HYPERLINK l _Toc286084072 1.4 要求設(shè)計成果 PAGEREF _Toc286084072 h - 5 - HYPERLINK l _Toc286084073 第二章 負(fù)荷和無功功率計算及補(bǔ)償 PAGEREF _Toc286084073 h

5、- 6 - HYPERLINK l _Toc286084074 2.1 負(fù)荷計算 PAGEREF _Toc286084074 h - 6 - HYPERLINK l _Toc286084075 負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的 PAGEREF _Toc286084075 h - 6 - HYPERLINK l _Toc286084076 2.1.2 負(fù)荷計算的方法 PAGEREF _Toc286084076 h - 6 - HYPERLINK l _Toc286084077 負(fù)荷計算結(jié)果 PAGEREF _Toc286084077 h - 7 - HYPERLINK l _Toc286084078 無功功

6、率補(bǔ)償 PAGEREF _Toc286084078 h - 9 - HYPERLINK l _Toc286084079 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?PAGEREF _Toc286084079 h - 9 - HYPERLINK l _Toc286084080 無功補(bǔ)償裝置的選擇 PAGEREF _Toc286084080 h - 10 - HYPERLINK l _Toc286084081 無功補(bǔ)償方案的選擇 PAGEREF _Toc286084081 h - 11 - HYPERLINK l _Toc286084082 2.4 全廠年耗電量計算 PAGEREF _Toc286084082 h - 13

7、- HYPERLINK l _Toc286084083 第三章 變電所主變壓器臺數(shù)、容量類型的選擇 PAGEREF _Toc286084083 h - 14 - HYPERLINK l _Toc286084084 變壓器選擇原那么 PAGEREF _Toc286084084 h - 14 - HYPERLINK l _Toc286084085 主變壓器數(shù)量及容量類型確實定 PAGEREF _Toc286084085 h - 15 - HYPERLINK l _Toc286084086 變壓器臺數(shù)的選擇原那么 PAGEREF _Toc286084086 h - 15 - HYPERLINK l

8、_Toc286084087 主變壓器容量的選擇原那么 PAGEREF _Toc286084087 h - 15 - HYPERLINK l _Toc286084088 第四章 變電所主接線方案的設(shè)計 PAGEREF _Toc286084088 h - 18 - HYPERLINK l _Toc286084089 變配電所主接線的選擇原那么 PAGEREF _Toc286084089 h - 18 - HYPERLINK l _Toc286084090 變配電所主接線方案論證 PAGEREF _Toc286084090 h - 18 - HYPERLINK l _Toc286084091 、主接

9、線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬 PAGEREF _Toc286084091 h - 19 - HYPERLINK l _Toc286084092 第五章 高、低壓電力網(wǎng)導(dǎo)線型號及截面的選擇 PAGEREF _Toc286084092 h - 21 - HYPERLINK l _Toc286084093 5.1 導(dǎo)線型號的選擇原那么 PAGEREF _Toc286084093 h - 21 - HYPERLINK l _Toc286084094 工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號 PAGEREF _Toc286084094 h - 21 - HYPERLINK l _Toc286084095 工廠常用電力電纜型號

10、 PAGEREF _Toc286084095 h - 21 - HYPERLINK l _Toc286084096 工廠常用絕緣導(dǎo)線型號及選擇 PAGEREF _Toc286084096 h - 22 - HYPERLINK l _Toc286084097 5.2 導(dǎo)線截面選擇原那么 PAGEREF _Toc286084097 h - 22 - HYPERLINK l _Toc286084098 5.3 導(dǎo)線型號及截面選擇 PAGEREF _Toc286084098 h - 23 - HYPERLINK l _Toc286084099 5.3.1 10KV高壓進(jìn)線的選擇及檢驗 PAGEREF

11、_Toc286084099 h - 23 - HYPERLINK l _Toc286084100 5.3.2 低壓側(cè)母線選擇 PAGEREF _Toc286084100 h - 24 - HYPERLINK l _Toc286084101 第六章 短路電流的計算 PAGEREF _Toc286084101 h - 24 - HYPERLINK l _Toc286084102 短路電流計算的目的 PAGEREF _Toc286084102 h - 24 - HYPERLINK l _Toc286084103 短路電流計算 PAGEREF _Toc286084103 h - 25 - HYPERL

12、INK l _Toc286084104 第七章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 PAGEREF _Toc286084104 h - 28 - HYPERLINK l _Toc286084105 一次設(shè)備選擇的一般原那么 PAGEREF _Toc286084105 h - 28 - HYPERLINK l _Toc286084106 變電所高壓一次設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc286084106 h - 28 - HYPERLINK l _Toc286084107 7.2.1 按工作電壓選那么 PAGEREF _Toc286084107 h - 28 - HYPERLINK l _Toc286

13、084108 按工作電流選擇 PAGEREF _Toc286084108 h - 28 - HYPERLINK l _Toc286084109 按斷流能力選擇 PAGEREF _Toc286084109 h - 28 - HYPERLINK l _Toc286084110 7.2.4 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗 PAGEREF _Toc286084110 h - 29 - HYPERLINK l _Toc286084111 7.3 變電所低壓一次設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc286084111 h - 30 - HYPERLINK l _Toc286084112 7.4

14、上下壓母線的選擇 PAGEREF _Toc286084112 h - 31 - HYPERLINK l _Toc286084113 第八章 低壓干線、支線上的熔絲及型號的選擇 PAGEREF _Toc286084113 h - 31 - HYPERLINK l _Toc286084114 8.1. 熔斷器選擇條件 PAGEREF _Toc286084114 h - 31 - HYPERLINK l _Toc286084115 8.2. 熔體的額定電流選擇 PAGEREF _Toc286084115 h - 31 - HYPERLINK l _Toc286084116 結(jié)束語 PAGEREF _

15、Toc286084116 h - 33 - HYPERLINK l _Toc286084117 參考資料 PAGEREF _Toc286084117 h - 34 -第一章 設(shè)計任務(wù)與原始資料1.1 設(shè)計題目某小型軋鋼車間供電系統(tǒng)設(shè)計1.2 原始資料小型軋鋼車間用電設(shè)備一覽表小型軋鋼300型車間用電設(shè)備一覽表序號用電設(shè)備名稱數(shù)量臺單臺設(shè)備額定參數(shù)Kx法備注Pe(kw)Uo(kV)Ie(A)coseKqKx/cos1推鋼機(jī)23057JCe%=252加熱爐 鼓風(fēng)機(jī)1403推出機(jī)111JCe%=254加熱爐 輸出輥道3JCe%=255500軋機(jī)前工作輥道13057JCe%=256500軋機(jī)后跑槽輥道

16、1JCe%=257毛坯升降臺130578熱剪前輸送輥道1JCe%=259熱剪前工作輥道115JCe%=2510熱剪電動機(jī)140JCe%=2511熱剪后輸送輥道1JCe%=2512水泵電動機(jī)24013鴨咀剪電動機(jī)11114潤滑油泵電動機(jī)4815500軋機(jī)電動機(jī)1100010單臺電機(jī)參數(shù)只作參考16300軋機(jī)電動機(jī)11000100.8717成品出口輥道418切料輥5163219冷剪電動機(jī)14020全廠照明2總計Pe=35KW l=50M213噸起重機(jī)JCe%=252PeIjs=13A單臺中最大一臺Pe=5KW225噸起重機(jī)JCe%=252PeIjs=23檢修電源3Ijs=56A不應(yīng)計入“計算負(fù)荷小

17、型軋鋼車間平面圖附圖3全部為二級負(fù)荷該車間年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax=6500小時電源條件該車間由本廠總降壓變電所提供兩回電源，總降壓由地區(qū)變電所提供電源，電氣接線圖及主要參數(shù)如圖一所示：軋鋼車間變電所距總降壓變電所電氣距離按考慮。地區(qū)變電所35kV側(cè)母線發(fā)生三相短路時該廠所在地區(qū)的氣象及其他有關(guān)資料：要求車間變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為0.85。高壓側(cè)功率因數(shù)為0.95。年平均溫度及最高溫度最熱月平均最高溫度年平均溫度最熱月土壤平均溫度351830地區(qū)變電所 Up=35KV總降壓變電所 Ue=10KV去軋鋼車間去軋鋼車間d(3)d(3)l=5km /km同上B1同上Se,b=20,000K

18、VAB1圖一 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3 要求設(shè)計內(nèi)容計算小型軋鋼車間總負(fù)荷及確定為提高功率因數(shù)所需的補(bǔ)償容量。選擇小型軋鋼車間變壓器的臺數(shù)和容量。選擇和確定小型軋鋼車間供電系統(tǒng)包括高、低壓供電電壓，高、低壓供電系統(tǒng)圖，車間低壓電力網(wǎng)接線。選擇該車間上下壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線型號及截面。選擇上下壓供電系統(tǒng)一次元件包括校驗。選擇低壓干線、支線的熔絲及型號。1.4 要求設(shè)計成果設(shè)計說明書一份，其中包括設(shè)計的原始資料；完成設(shè)計內(nèi)容時所依據(jù)的原那么，計算步驟及計算舉例。計算結(jié)果列表說明，以及插圖等。說明書要求簡明扼要，整潔美觀。高壓供電系統(tǒng)一次接線圖一張。低壓供電系統(tǒng)一次接線圖一張。說明：高壓供電系統(tǒng)圖可參照附圖一

19、繪制低壓供電系統(tǒng)圖可參照附圖二繪制第二章 負(fù)荷和無功功率計算及補(bǔ)償 負(fù)荷計算負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的1 計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。2 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。3 平均負(fù)荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負(fù)荷班即有代表性的一晝夜內(nèi)

20、電能消耗量最多的一個班的平均負(fù)荷，有時也計算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計算最大負(fù)荷和電能消耗量。 負(fù)荷計算的方法單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a)有功計算負(fù)荷單位為KW = ， 為系數(shù)b)無功計算負(fù)荷單位為kvar= tanc)視在計算負(fù)荷單位為kvA=d)計算電流單位為A =, 為用電設(shè)備的額定電壓單位為KV多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a)有功計算負(fù)荷單位為KW=式中是所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷之和，b)無功計算負(fù)荷單位為kvar=，是所有設(shè)備無功之和；c)視在計算負(fù)荷單位為kvA =d)計算電流單位為A =負(fù)荷計算結(jié)果根據(jù)本設(shè)計所提供的原始數(shù)據(jù)，宜采用需求系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算，各項數(shù)據(jù)如表一所示

21、：表一 各參數(shù)負(fù)荷計算結(jié)果序號用電設(shè)備名稱數(shù)量單臺設(shè)備額定參數(shù)需要系數(shù)功率因素cosPc(kW)Qc(kW)tanSc(kVA)臺Pe(kw)Uo(kV)1推鋼機(jī)23019.35 0.75 32.25 2加熱爐 鼓風(fēng)機(jī)14015.19 0.57 30.80 3推出機(jī)1112.65 0.80 4.23 4加熱爐 輸出輥道38.10 0.75 13.50 5500軋機(jī)前工作輥道1302115.75 0.75 26.25 6500軋機(jī)后跑槽輥道13.04 0.75 5.06 7毛坯升降臺1307.88 0.75 13.13 8熱剪前輸送輥道11.52 0.75 2.53 9熱剪前工作輥道12.95

22、0.86 4.54 10熱剪電動機(jī)1408.84 0.57 17.93 11熱剪后輸送輥道12.19 0.75 3.66 12水泵電動機(jī)2402011.33 0.57 22.99 13鴨咀剪電動機(jī)1112.12 0.80 3.38 14潤滑油泵電動機(jī)42.01 0.62 3.81 15500軋機(jī)電動機(jī)1100010310175.69 0.57 356.32 16300軋機(jī)電動機(jī)1100010320181.35 0.57 367.82 17成品出口輥道42.92 0.80 4.67 18切料輥5168.21 0.86 12.63 19冷剪電動機(jī)1409.82 0.65 18.10 20全廠照明2

23、1357.11 0.20 35.71 213噸起重機(jī)JCe%=252Pe115.42 1.73 17.80 225噸起重機(jī)JCe%=252Pe119.75 1.73 22.80 23檢修電源30.00 0根據(jù)表一中各項數(shù)據(jù)得： 全廠有功功率：全廠無功功率： QUOTE * MERGEFORMAT =全廠視在功率：=KVA低壓側(cè)功率因數(shù)：/1019.91= QUOTE 由計算數(shù)據(jù)可知，低壓側(cè)功率因數(shù)為65，小于，不合要求，需進(jìn)行功率補(bǔ)償。 2.3無功功率補(bǔ)償2無功補(bǔ)償?shù)淖饔?提高用戶的功率因數(shù),從而提高電工設(shè)備的利用率; 減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗； 合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動，從而提高電力系

24、統(tǒng)的電壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力； 在動態(tài)的無功補(bǔ)償裝置上，配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性； 裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償器(SVS)還能改善電網(wǎng)的電壓波形,減小諧波分量和解決負(fù)序電流問題。對電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等，還能防止高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。 2無功補(bǔ)償裝置的選擇無功補(bǔ)償裝置主要有三種： 并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無功補(bǔ)償裝置。用它進(jìn)行的補(bǔ)償稱為并聯(lián)電容補(bǔ)償。 同步調(diào)相機(jī)。 靜止無功補(bǔ)償器。后兩者屬于動態(tài)的無功補(bǔ)償裝置。 用靜電電容器或稱移相電容器、電力電容器作無功補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種補(bǔ)

25、償裝置。綜合考慮，決定采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓補(bǔ)償，所選電容器型號為：BWF0.4-14-1。其圖示如圖二，技術(shù)參數(shù)如表二。 圖二 BWF0.4-14-1型電容器圖示表二 BWF0.4-14-1型電容器技術(shù)參數(shù)表 BWF0.4-14-1型電容器其他參數(shù)如下： a) 電容偏差：電容與其額定值之偏差不超過-5%+10%。 b) 介質(zhì)損耗角正切值tan 對膜紙復(fù)合介質(zhì)：tan。 對全膜介質(zhì)：tan。 c) 額定容量Kvar：14 d) 穩(wěn)態(tài)過電流(包括諧波電流)不超過。 e) 安裝運行地區(qū)的海拔高度不超過2000m。 f) 安裝運行地區(qū)環(huán)境空氣溫度范圍-50+55。 2無功補(bǔ)償方案的選擇用戶處的靜電電

26、容器補(bǔ)償方式可分個別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和高壓集中補(bǔ)償三種。 別補(bǔ)償：指在個別功率因數(shù)較低的設(shè)備旁邊裝設(shè)補(bǔ)償電容器組； 壓集中補(bǔ)償：指將高壓電容器組集中裝設(shè)在總降壓變電所610kV母線上； 壓集中補(bǔ)償：指將低壓電容器組集中裝設(shè)在車間變電所或建筑物變電所的低壓母線上。 方案一 個別補(bǔ)償 該補(bǔ)償方式補(bǔ)償范圍最大，效果最好。但投資較大，而且桇被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運行的話，電容器組也被切除，電容器的利用率低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器易受到機(jī)械震動及其他環(huán)境條件的影響等缺點。所以這種補(bǔ)償方式適用于長期穩(wěn)定運行，無功功率需要較大，或距電源較遠(yuǎn)，不便于實現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱龊稀?方案二 高壓集中補(bǔ)償 該補(bǔ)

27、償方式只能補(bǔ)償總降壓變電所610kV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率產(chǎn)生的影響，而對無功功率在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無法補(bǔ)償，因此補(bǔ)償范圍最小，經(jīng)濟(jì)效果較后最差。由于裝設(shè)集中，運行條件較好，維護(hù)管理方便，投資較少，且總降壓變電所610kV母線停電時機(jī)少，因此電容器利用率高。這種方式在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用較普遍。 方案三 低壓集中補(bǔ)償 該補(bǔ)償方式補(bǔ)償范圍介于前兩者之間，比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方該補(bǔ)償方式補(bǔ)償范圍介于前兩者之間，比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方 式能使變壓器的視在功率減小，人而使變壓器的容量可選得較小，因此比擬經(jīng)濟(jì)。這種低壓電容器補(bǔ)償屏一般可安裝在低壓配電室內(nèi)，運

28、行維護(hù)平安方便。該補(bǔ)償方式在用戶中應(yīng)用相當(dāng)普遍。 綜上所述，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬后，最終決定使用低壓集中補(bǔ)償，下面就低壓集中補(bǔ)償進(jìn)行分析。 設(shè)計要求在高壓側(cè)功率因數(shù)不低地5，在低壓側(cè)不低于，而補(bǔ)償在低壓側(cè)進(jìn)行，考慮到變壓器損耗，暫定低壓側(cè)補(bǔ)償后功率因數(shù)來計算補(bǔ)償容量。 需要補(bǔ)償?shù)臒o功為 需要的電容器數(shù)量為 n=/14=32個 考慮三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)32個電容器，每相13個，此時并聯(lián)電容器的實際補(bǔ)償容量為 Qcc=14*32=448KVar 補(bǔ)償后的無功為 Qc=Qcc-Qc=Var =1085.64KVA=高壓側(cè)：變壓器Snt=Sc變壓器損耗： Pt=0.02*1085.8=21.72KW Qt

29、=Var 變壓器高壓側(cè)一次側(cè)： Var =1143.2KVA A 65滿足設(shè)計要求因此，共使用32個BWF0.4-14-1型電容器進(jìn)行低壓集中無功補(bǔ)償，使高壓側(cè)功率因數(shù)為65，低壓側(cè)為0.85滿足設(shè)計要求。2.4 全廠年耗電量計算工廠的年耗電量可利用工廠的有功和無功計算負(fù)荷 QUOTE * MERGEFORMAT 即：年有功電能消耗量： QUOTE * MERGEFORMAT 年無功電能消耗量： QUOTE * MERGEFORMAT 式中 QUOTE * MERGEFORMAT 為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.70.75； QUOTE * MERGEFORMAT 為年平均無功負(fù)荷系數(shù)，一般取

30、0.760.82； QUOTE * MERGEFORMAT 為年實際工作小時數(shù)。取 QUOTE * MERGEFORMAT =0.7， QUOTE * MERGEFORMAT =0.8， QUOTE * MERGEFORMAT =4000h，因此求得：工廠年有功耗電量： QUOTE * MERGEFORMAT QUOTE * MERGEFORMAT 工廠年無功耗電量： QUOTE * MERGEFORMAT QUOTE * MERGEFORMAT 第三章 變電所主變壓器臺數(shù)、容量類型的選擇3.1變壓器選擇原那么 選擇變壓器時，必須對負(fù)載的大小、性質(zhì)作深入的了解，然后按照設(shè)備功率確實定方法選擇適

31、當(dāng)?shù)娜萘?。為了降低電能損耗，變壓器應(yīng)該首選低損耗節(jié)能型。當(dāng)廠區(qū)配電母線電壓偏差不能滿足要求時，總降壓變電所可選用有載調(diào)壓變壓器。車間變電所一般采用普通變壓器。變壓器容量確實定除考慮正常負(fù)荷外，還考慮到變壓器的過負(fù)荷能力和經(jīng)濟(jì)運行條件。 具體地說： (1)在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器平安的場所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器； (2)供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器S9、SL9、S10-M、S11、S11-M等； (3)對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高場所，宜采用干式電力變壓器SC、 SCZ、SCL 、SG3、 SG10、 S

32、C6等； (4)對電網(wǎng)電壓波動較大，為改善電能質(zhì)量采用有載調(diào)壓電力變壓器(SLZ7、 SZ7、 SFSZ 、SGZ3等)。 3.2主變壓器數(shù)量及容量類型確實定 變壓器臺數(shù)的選擇原那么 工廠變電所中的主變壓器臺數(shù)，應(yīng)根據(jù)以下原那么選擇： (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，對只有二級負(fù)荷，而無一級負(fù)荷的變電所，也可只采用一臺變壓器，并在低壓側(cè)架設(shè)與其他變電所的聯(lián)絡(luò)線。 (2)對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大的工廠變電所，可考慮采用兩臺主變壓器。 (3)一般的三級負(fù)荷，只采用一臺主變壓器。 (4)考慮負(fù)荷的開展，留有安裝第二臺主變壓器的空間。 (5

33、)車間變電所中，單臺變壓器容量不宜超過1000kVA，現(xiàn)在我國已能生產(chǎn)一些斷流量更大和短路穩(wěn)定度更好的新型低壓開關(guān)電器，因此如車間負(fù)荷容量較 (6)對裝設(shè)在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630kVA。 主變壓器容量的選擇原那么 (1)只裝一臺主變壓器時 主變壓器的額定容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總的計算負(fù)荷S的需要，且留有余量，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運行，即： Snt Sc (2)裝有兩臺變壓器時 每臺主變壓器的額定容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件： Snt Sc Snt S 其中S計算負(fù)荷中的全部一、二級負(fù)荷。 兩臺變壓器的備用方式有以下兩種： 明備用：兩臺變壓器都按100%計算負(fù)荷選擇容量，并留用

34、一定裕量，一臺工作，一臺備用。 暗備用：每臺變壓器都按計算負(fù)荷的60%70%選擇容量，正常情況下兩臺變壓器均參加工作，且各自承當(dāng)50%的負(fù)荷，負(fù)荷率為50% /0.7% 70%，滿足經(jīng)濟(jì)運行的條件，相對暗備用有明顯的優(yōu)勢。 由于該廠的鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器以暗備用的方式工作，以便當(dāng)一臺發(fā)生故障時，另一臺能短時的承當(dāng)所有負(fù)荷，不至于斷電，這樣就提高了供電可靠性。 在暗備用方式下，變壓器的容量按計算負(fù)荷的70%選擇 Snt= (060.7)Sc=(060.7)KVA 且 SntSKVA 因此，選擇2臺容量為800KVA,電壓等級為10KV

35、的變壓器。由于變壓器的使用環(huán)境沒有特殊要求，因此，變壓器的選擇空間很大，在選擇時盡量要求低損耗，同時兼顧經(jīng)濟(jì)效益，到達(dá)最正確性價比。 方案一 選用系列800KVA,10KV級變壓器技術(shù)參數(shù)，技術(shù)參數(shù)如表三 表三方案二 選用SH15非晶合金系列電力變壓器，如圖三，技術(shù)參數(shù)如表四 圖三 SH15非晶合金系列電力變壓器表四非晶合金變壓器說明： 非晶合金變壓器空載損耗低、節(jié)能、環(huán)保優(yōu)勢明顯，符合我國政府倡導(dǎo)的“節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，建設(shè)節(jié)約型社會產(chǎn)業(yè)政策。 該產(chǎn)品適用于5KVA100KVA的單相變壓器、30KVA2500KVA三相五柱式、三相三柱式變壓器，比傳統(tǒng)的變壓器節(jié)能70。 非晶合金是一種新型節(jié)能

36、材料，采用快速急冷凝固生產(chǎn)工藝，其物理狀態(tài)表現(xiàn)為金屬原子呈無序非晶體排列，它與硅鋼的晶體結(jié)構(gòu)完全不同更利于被磁化過程相當(dāng)容易，從而大幅度降低變壓器的空載損耗,假設(shè)用于油浸變壓器還可減排CO、SO、NOx等有害氣體，被稱為二十一世紀(jì)的“綠色材料。 基于以上優(yōu)點，經(jīng)兩種方案比擬及綜合考慮，選擇SH15800/10非晶合金電力變壓器。 第四章 變電所主接線方案的設(shè)計4.1變配電所主接線的選擇原那么1.當(dāng)滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2.當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3.當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。

37、4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6.610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反應(yīng)可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7.采用610 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器一般都安裝計量柜。9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。10.當(dāng)

38、低壓母線為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。4.2變配電所主接線方案論證按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計以下兩種主接線方案：方案一：裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案如圖四所示圖四 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線圖方案二：裝高兩臺主變壓器的主接線方案如圖五所示圖五 裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線圖4.3、主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬表五 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬比擬工程裝設(shè)一臺主變的方案裝設(shè)兩臺主變的方案技術(shù)指標(biāo)供電平安性滿足要求滿足要求供電可靠性根本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗較

39、小靈活方便性只有一臺主變，靈活性較差由于兩臺主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額查得S9-1000/10的單價為15.1萬元，而變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此綜合投資約為2查得S9-630/10的單價為10.5萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為4高壓開關(guān)柜含計量柜的綜合投資額查得GG-1A(F)型柜可按每臺4萬元計，其綜合投資可按設(shè)備的1.5倍計，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為44=24萬元本方案采用6臺GG-1A(F)柜，其綜合投資約為64=36萬元，比一臺主變方案多投資12王元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費0.05=1.51萬元;高壓開關(guān)柜的折舊費

40、=24萬元0.06=1.44萬元；變配電的維修管理費=30.2+24萬元主變的折舊費=42萬元0.05=2.1萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費=36萬元0.06=2.16萬元；變配電的維修管理費42+36萬元供電貼費主變?nèi)萘棵縆VA為800元，供電貼費=1000KVA供電貼費=2630KVA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，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，那么裝設(shè)一臺主變的主接線方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺主變的主接線方案。第五章 高、低壓電力網(wǎng)導(dǎo)線型號及截面的選擇5.1 導(dǎo)線型號的選擇原那么工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號工廠戶外架空線路一般采用

41、裸導(dǎo)線，其常用型號適用范圍如下：1. 鋁絞線LJ：戶外架空線路采用的鋁絞線導(dǎo)電性能好，重量輕，對風(fēng)雨作用的抵抗力較強(qiáng)，但對化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差，多用在10kV及以下線路上，其桿距不超過100125m。2. 鋼芯鋁絞線LGJ：此種導(dǎo)線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機(jī)械強(qiáng)度差的缺點。由于交流電的趨膚效應(yīng)，電流實際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面面積是指鋁線局部的面積。在機(jī)械強(qiáng)度要求較高的場所和35kV及以上的架空線路上多被采用。3. 銅絞線TJ：銅絞線導(dǎo)電性能好，對風(fēng)雨及化學(xué)腐蝕作用的抵抗力強(qiáng)，但造價高，且密度過大，選用要根據(jù)實際需要而定。4. 防腐鋼芯鋁絞線LGJF：具有鋼芯

42、鋁絞線的特點，同時防腐性好，一般用在沿海地區(qū)、咸水湖及化工工業(yè)地區(qū)等周圍有腐蝕性物質(zhì)的高壓和超高壓架空線路上。工廠常用電力電纜型號工廠供電系統(tǒng)中常用電力電纜型號及適用范圍如下：1. 油浸紙絕緣鋁包或鉛包電力電纜如鋁包鋁芯ZLL型，鋁包鉛芯ZL型。它具有耐壓強(qiáng)度高，耐熱能力好，使用年限長等優(yōu)點，使用最普遍。這種電纜在工作時，其內(nèi)部浸漬的油會流動，因此不宜用在有較大高度差的場所。如610kV電纜水平高度差不應(yīng)大于15m，以免低端電纜頭脹裂漏油。2. 油浸紙滴干絕緣鉛包電力電纜?？捎糜诖怪被蚋呗洳钐?，敷設(shè)在室內(nèi)、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機(jī)械壓力，但不能承受大的拉力。3. 塑料絕緣電力電纜。這種電

43、纜重量輕、耐腐蝕，可以敷設(shè)在有較大高度差，甚至是垂直、傾斜的環(huán)境中，有逐步取代油浸紙絕緣電纜的趨向。目前生產(chǎn)的有兩種：一種是聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護(hù)套的全塑電力電纜VLV和VV型，已生產(chǎn)至10kV電壓等級。另一種是交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚氯乙烯護(hù)套電力電纜YJLV和YJV型，已生產(chǎn)至110kV電壓等級。工廠常用絕緣導(dǎo)線型號及選擇工廠車間內(nèi)采用的配電線路及從電桿上引進(jìn)戶內(nèi)的線路多為絕緣導(dǎo)線。配電干線也可采用裸導(dǎo)線和電纜。絕緣導(dǎo)線的線芯材料有鋁芯和銅芯兩種。塑料絕緣導(dǎo)線的絕緣性能好，價格較低，又可節(jié)約大量橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設(shè)可取代橡皮絕緣線。由于塑料在低溫時要變硬變脆，高溫時易軟化，因此塑料絕緣導(dǎo)線不

44、宜在戶外使用。車間內(nèi)常用的塑料絕緣導(dǎo)線型號有：BLV塑料絕緣鋁芯線，BV塑料絕緣銅芯線，BLVVBVV塑料絕緣塑料護(hù)套鋁銅芯線。BVR塑料絕緣銅芯軟線。常用橡皮絕緣導(dǎo)線型號有：BLXBX棉紗編織橡皮絕緣鋁銅芯線，BBLXBBX玻璃絲編織橡皮絕緣鋁銅芯線，BLXGBXG棉紗編織、浸漬、橡皮絕緣鋁銅芯線有鞏固保護(hù)層，適用面寬，BXR棉紗編織橡皮絕緣軟銅線等。上述導(dǎo)線中，軟線宜用于儀表、開關(guān)等活動部件，其他導(dǎo)線除注明外，一般均可用于戶內(nèi)枯燥、潮濕場所固定敷設(shè)。5.2 導(dǎo)線截面選擇原那么導(dǎo)線電纜截面的選擇要求必須滿足平安、可靠和經(jīng)濟(jì)的條件，其選擇原那么為：1. 按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面通過導(dǎo)線

45、或電纜的最大負(fù)荷電流不應(yīng)大于其允許載流量。2. 按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和截面在導(dǎo)線和電纜包括母線通過正常最大負(fù)荷電流即計算電流時，線路上產(chǎn)生的電壓損失不應(yīng)超過正常運行時允許的電壓損失。3. 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面經(jīng)濟(jì)電流密度是指使線路的年運行費用支出最小的電流密度。按這種原那么選擇的導(dǎo)線和電纜截面稱為經(jīng)濟(jì)截面。4. 按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面這是對架空線路而言的。要求所選的截面不小于其最小允許截面。對電纜不必校驗其機(jī)械強(qiáng)度。5. 滿足短路穩(wěn)定度的條件架空線路因其散熱性較好，可不作穩(wěn)定性校驗，絕緣導(dǎo)線和電纜應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗，母線也要校驗其熱穩(wěn)定。選擇導(dǎo)線截面時，要求在滿足上述五個原那

46、么的根底上選擇其中截面數(shù)最大的那個值。5.3 導(dǎo)線型號及截面選擇 10KV高壓進(jìn)線的選擇及檢驗(1)選擇經(jīng)濟(jì)截面變壓器一次側(cè)計算電流=按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，因年最大負(fù)荷利用小時為4800h，查表得Jec=1.15鋼心鋁絞線那么 Sec=Ic1/Jec=57.4mm由設(shè)計經(jīng)驗說明計算值比實際值偏大，因此選用LGJ50型鋼芯鋁絞線。(2)檢驗發(fā)熱條件查表知，LGJ-50在室外溫度為25時的允許載流量為,滿足發(fā)熱條件。(3)校驗機(jī)械強(qiáng)度查表知，10KV架空鋁絞線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為Smin=25S=50，因此，所選的導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 低壓側(cè)母線選擇低壓側(cè)計算電流為=1649.7A查

47、表得尺寸為100 10矩形鋁母線每相的鋁排數(shù)為1在環(huán)境溫度為25時的允許截流量為1820A，而實際的最熱月最高氣溫為33，矩形母線最高允許溫度為，那么溫度修正系數(shù)為 70。導(dǎo)線的實際允許載流量為 所以選擇尺寸為100 10的矩形鋁母線每相的鋁排數(shù)為1第六章 短路電流的計算6.1短路電流計算的目的短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。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。短路計算點要選擇得使需要進(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

48、選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算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，而且短路電路也比擬簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。6.2短路電流計算短路電流計算的方法，常用的有歐姆法有稱有名單位制法和標(biāo)幺制法又稱相對單位制法，本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算。繪制計算電路如圖六所示去軋鋼車間=400MVAl=5km /kmS9-4000/35K-1S9-1250/35K-1K-23

49、80V35KV10KVLGJ-150，l=圖六 短路計算電路確定短路計算基準(zhǔn)值 取Sd=100MVA U U Id1= Id2=144KA計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng):電力系統(tǒng)出口斷路器的遮斷容量=400MVA，故架空線路:又LGJ-150的線路電抗，而線路長1.5km， 電力變壓器查表得：S9-4000變壓器的短路電壓百分值S9-1250變壓器的短路電壓百分值=5.5，故 =1.38=3.6 式中，為變壓器的額定容量繪短路等放電路圖如圖七所示：去軋鋼車間K-1K-2=400MVA圖七 短路計算等效電路計算K-1點10.5KV側(cè)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)

50、幺值=0.25+0.16+1.38/2+0.5=1.6 三相短路電流周期分量有效值 其他短路電流 三相短路容量計算K-2點0.4KV側(cè)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值=1.6+3.6=5.2 三相短路電流周期分量有效值 其他短路電流 三相短路容量 以上短路計算結(jié)果綜合如表六所示：表六 短路計算表如下短路計算點三相短路電流三相短路容量/MVAk-1k-2第七章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗供配電系統(tǒng)中的一次設(shè)備是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工作的，一次設(shè)備的選擇，除了應(yīng)滿足在正常工作時能平安可靠運行之外，還應(yīng)滿足在短路故障時不至損壞的條件，開關(guān)電器還必須具有足夠的

51、斷流能力，并能適應(yīng)所處的位置、環(huán)境溫度、海拔高度。以及防塵、防火、防腐、防爆等環(huán)境條件。一次設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下3個原那么。按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備；按短路條件校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；開關(guān)電器斷流能力校驗。 按工作電壓選那么 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。7.2.2按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即7.2.3按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘浚椿驅(qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，那么為，為最大負(fù)荷電流。7.2.4 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a)動穩(wěn)定校驗條件或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值b)熱穩(wěn)定校驗條件 對于上面的分析，如表七所示，由它可知所選高壓一次設(shè)備均滿足要求表