某機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文1.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化專業(yè) 設(shè)計(jì)題目： 某機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：某機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：1. 熟悉變電所設(shè)計(jì)的相關(guān)理論；2. 設(shè)計(jì)變電所的一次系統(tǒng)；3. 繪制變電所一次系統(tǒng)圖；4. 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書；摘 要電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。機(jī)械廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。變電所主接線設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本設(shè)計(jì)在機(jī)械廠具體資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)變電所設(shè)計(jì)的一般原則和步驟，完成了變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為適應(yīng)機(jī)械類企業(yè)，用電負(fù)荷變化大、自然功率因數(shù)低的特點(diǎn)，該設(shè)計(jì)中采用并聯(lián)電容器的方法來補(bǔ)償無功功率，以減少供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失，同時(shí)提高了供電電壓的質(zhì)量。此機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：負(fù)荷的計(jì)算及無功功率的補(bǔ)償；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、型式的確定；變電所主接線方案的選擇；進(jìn)出線的選擇；短路計(jì)算和開關(guān)設(shè)備的選擇；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，繪制變電所一次系統(tǒng)圖。關(guān)鍵詞：電能；變電所；一次系統(tǒng)。目 錄 1 前言11.1 引言1.2 設(shè)計(jì)原則11.3 本文所做的主要工作22 負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償42.1 負(fù)荷計(jì)算的定義42.2 負(fù)荷計(jì)算42.2.1 負(fù)荷計(jì)算的方法42.2.2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算52.3 電容補(bǔ)償73 負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償93.1 主變壓器臺(tái)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(jì)原則與要求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113.4 無功功率補(bǔ)償修定134 高低壓開關(guān)設(shè)備選擇和變電所選址及布置概述154.1 短路電流的計(jì)算154.1.1 短路的定義154.1.2 短路計(jì)算的目的154.1.3 短路計(jì)算的方法154.1.4 本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算154.2 變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)214.2.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)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(yàn)224.2.4 10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)234.2.5 380v側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)254.3 高低壓母線的選擇264.4 變電所選址概述274.5 變電所總體布置概述275 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 導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算305.5 高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇305.5.1 10kv高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)305.5.2 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗(yàn)315.5.3 380v低壓出線的選擇316 總結(jié)與展望377 參考文獻(xiàn)38附 錄39致謝41 第 40頁(yè)1 前言1.1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。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：(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(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(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。1.2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、gb50053-94 10kv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：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，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。1.3本文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2.1負(fù)荷計(jì)算的定義1計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)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平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。2.2負(fù)荷計(jì)算2.2.1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)式中 設(shè)備有功計(jì)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).無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar) (2-2)式中 設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)；對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值。(3).視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kva) (2-3)式中 視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kva)；用電設(shè)備組的功率因數(shù)。(4).計(jì)算電流(單位為a) (2-4)式中 計(jì)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(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式(1).有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kw) (2-5)式中 多組用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kw)； 所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和； 有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.70.95。(2).無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar) (2-6)式中 多組用電設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)；所有設(shè)備組無功計(jì)算負(fù)荷之和； 無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.80.95。(3).視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kva) (2-7)(4).計(jì)算電流(單位為a) (2-8)(5).功率因數(shù) (2-9)2.2.2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。表2-1 某機(jī)械廠負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)名稱類別設(shè)備容量需要系數(shù)cos計(jì)算負(fù)荷1鑄造車間動(dòng)力3000.40.71.02120122.4照明100.80.90.4883.8小計(jì)310128126.2179.82732鍛壓車間動(dòng)力2800.30.61.3384111.7照明100.70.90.4873.4小計(jì)29091115.1146.72233倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力300.40.850.62127.4照明50.80.90.4841.9小計(jì)12169.318.5284電鍍車間動(dòng)力2000.50.850.6210062照明80.80.90.486.43.1小計(jì)208106.465.1124.71895工具車間動(dòng)力2500.30.651.177587.8照明100.90.90.4894.3小計(jì)2608492.1124.71896組裝車間動(dòng)力2000.40.71.028081.6照明260.80.90.4820.810小計(jì)226100.891.6136.22077維修車間動(dòng)力3000.20.61.336079.8照明130.80.90.4810.45小計(jì)31370.484.8110.21678金工車間動(dòng)力3500.20.651.177081.9照明80.80.90.486.43.1小計(jì)35876.485.0114.31749焊接車間動(dòng)力8500.30.451.98255504.9照明260.80.90.4820.810小計(jì)876275.8514.9584.188710鍋爐房動(dòng)力2000.70.80.75140105照明40.80.90.483.21.5小計(jì)204143.2106.5178.527111熱處理車間動(dòng)力5000.60.71.02300306照明100.80.90.4883.8小計(jì)510308309.8436.866412生活區(qū)照明2000.70.90.4814067.2155.3236總計(jì)（380v側(cè)）動(dòng)力346015401667.6照明330取12321334.1181627592.3電容補(bǔ)償1.意義感性負(fù)載是需要電網(wǎng)提供的有功及無功電流運(yùn)行的，即變壓器及線路都要輸送有功及無功電流，這樣，變壓器效率降低，線路載流變大，增加了損耗。電力電容器并聯(lián)于線路中是產(chǎn)生無功電流的，即自主提供了無功電流，減少電網(wǎng)的輸送，變壓器及線路盡可能少地輸送無功電流，變壓器效率得以提高，線路減少了不必要的載流量，線損減低。一般在工廠線路進(jìn)行集中補(bǔ)償或者分散補(bǔ)償。在變電所低壓側(cè)裝設(shè)無功補(bǔ)償后，由于低壓側(cè)總的視在計(jì)算負(fù)荷減小，從而可使變電所主變壓器容量選的小一些，這不僅可以降低變電所的初投資，而且可減少工廠的電費(fèi)開支，因?yàn)槲覈?guó)供電企業(yè)對(duì)工業(yè)用戶是實(shí)行的“兩部電費(fèi)制”；一部分叫基本電費(fèi)，按所裝用的主變壓器容量來計(jì)算，規(guī)定每月按kva容量大小繳納電費(fèi)，容量越大，繳納的基本電費(fèi)越多，容量越小，繳納的基本電費(fèi)就越少。另一部分叫電能電費(fèi)，按每月實(shí)際耗用的電能kwh來計(jì)算電費(fèi)，并且要根據(jù)月平均功率因數(shù)的高低乘上一個(gè)調(diào)整系數(shù)。凡月平均功率因數(shù)高于規(guī)定的，可減收一定百分率的電費(fèi)；凡低于規(guī)定的，則加收一定百分率的電費(fèi)。由此可見，提高工廠功率因數(shù)不僅對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)大有好處，而且對(duì)工廠本身也有一定的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。2. 無功功率補(bǔ)償初設(shè)由表2-1知：，因此該廠380v側(cè)最大負(fù)荷時(shí)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(shí)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(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，本文取0.93來計(jì)算380v側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量： (2-10) 選pgj1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為bw0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺(tái)與方案4（輔屏）7臺(tái)相組合，總共容量112kvar8=896kvar。無功補(bǔ)償后工廠380v側(cè)的負(fù)荷計(jì)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3.1主變壓器臺(tái)數(shù)選擇選擇主變壓器臺(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。3.2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s3的需要，即 (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%80%的需要，即 (3-2)(2)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)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，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：方案1 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器根據(jù)式(3-1)，主變選用一臺(tái)接線方式為d.yn11的s11-1600/10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(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d.yn11的s11-1600/10型低損耗配電變壓器。方案2 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器根據(jù)式(3-2)和(3-3)，可知 因此選兩臺(tái)接線方式為d.yn11的s11-1000/10型低損耗配電變壓器。兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，互為備用。3.3主接線方案確定3.3.1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。3.3.2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(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。3.3.3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。3.3.4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，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(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)為保證供電的可靠性和對(duì)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(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。圖3-1 采用一臺(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖圖3-2 采用兩臺(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖表3-3 兩種主接線方案的比較比較項(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(tái)主變，電壓損耗略大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗略小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，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性差一些更好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額按單臺(tái)22.598萬元計(jì)，綜合投資為222.598=45.196萬元按單臺(tái)15.217萬元計(jì)，綜合投資為415.217=60.868萬元高壓開關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額按每臺(tái)4.2萬元計(jì),綜合投資約為51.54.2=31.5萬元6臺(tái)gg-1a（f）型柜綜合投資約為61.54.2=37.8萬元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(jì)，貼費(fèi)為16000.08萬元=128萬元貼費(fèi)為210000.08=160萬元從上表可以看出，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。3.4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，段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：鑄造車間、倉(cāng)庫(kù)、電鍍車間、工具車間、金工車間、焊接車間；段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：鍛壓車間、組裝車間、維修車間、鍋爐房、熱處理車間、生活區(qū)。段母線的負(fù)荷情況：，同時(shí)系數(shù)取為，；段母線的負(fù)荷情況：，同時(shí)系數(shù)取為，；對(duì)無功功率補(bǔ)償進(jìn)行修定：計(jì)算段母線所需無功功率補(bǔ)償容量，?。哼xpgj1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為bw 0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺(tái)與方案4（輔屏）4臺(tái)相組合，總共容量112kvar5=560kvar。補(bǔ)償后的功率因素。計(jì)算段母線所需無功功率補(bǔ)償容量，取：選pgj1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為bw 0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺(tái)與方案4（輔屏）3臺(tái)相組合，總共容量112kvar3+80=416kvar。補(bǔ)償后的功率因素。4高低壓開關(guān)設(shè)備選擇和變電所選址及布置概述4.1短路電流的計(jì)算4.1.1 短路的定義 產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設(shè)備過電壓、直流遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路倒桿也可能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相或多相接地。4.1.2 短路計(jì)算的目的在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計(jì)算。在本設(shè)計(jì)中，短路計(jì)算主要為了解決以下問題。(1)選擇足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算為依據(jù)。這里包括計(jì)算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度，計(jì)算若干時(shí)刻的短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定度；計(jì)算指定時(shí)刻的短路電流有效值以校驗(yàn)斷路器的斷流能力等。(2)在設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。4.1.3 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，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）。4.1.4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)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)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流。一般設(shè)=100mva，設(shè)=（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 (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(jì)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(jì)算時(shí)化為與同單位）。(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、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(gè)周期的短路全電流有效值（又稱短路沖擊電流有效值）。 (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(jì)算：=2.55 (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(jì)算：=1.84 (4-9)=1.09 (4-10)(6)計(jì)算短路容量 (4-11)圖4-1 并列運(yùn)行時(shí)短路計(jì)算電路2.兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)(1)根據(jù)原始資料及所設(shè)計(jì)方案，繪制計(jì)算電路，選擇短路計(jì)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(jì)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(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 (4-14)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(zhǎng)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) (4-17)(4)繪制等效電路圖，如圖4-2所示：圖4-2 并列運(yùn)行時(shí)短路等效電路圖(5)求k1點(diǎn)（10.5kv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 (4-18)三相短路電流周期分量有效值 (4-19)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=1.96ka (4-20)三相短路沖擊電流=2.55=2.551.96ka=5.0ka (4-21)第一個(gè)周期短路全電流有效值=1.51=1.511.96ka=2.96ka (4-22)三相短路容量 (4-23)（6）求k2點(diǎn)（0.4kv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 (4-24)三相短路電流周期分量有效值 (4-25)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=28.5ka (4-26)三相短路沖擊電流=1.84=1.8428.5ka=52.5ka (4-27)第一個(gè)周期短路全電流有效值=1.09=1.0928.5ka=31.1ka (4-28)三相短路容量 (4-29)3.兩臺(tái)變壓器分裂運(yùn)行時(shí)(1)繪制計(jì)算電路，選擇短路計(jì)算點(diǎn)，如圖4-3 所示。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)幺值同并列運(yùn)行時(shí)所算各值。(3)繪制等效電路圖，如圖4-4所示：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)（0.4kv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 (4-30)三相短路電流周期分量有效值 (4-31)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=19.7ka (4-32)三相短路沖擊電流=1.84=1.8419.7ka=36.25ka (4-33)第一個(gè)周期短路全電流有效值=1.09=1.0919.7ka=21.47ka (4-34)三相短路容量 (4-35)(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/k11.961.961.965.02.9635.7k225.825.825.852.531.119.8表4-2 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/k11.961.961.965.02.9635.7k219.719.719.736.2521.4713.7k319.719.719.736.2521.4713.7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。4.2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)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。4.2.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)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(yàn)：(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(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗(yàn)。(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。4.2.2 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 (4-36)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(jì)算電流，即 (4-37)3.按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量不應(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 (4-38)或 (4-39) 4.2.3 按短路條件校驗(yàn)短路條件校驗(yàn)，就是校驗(yàn)電器和導(dǎo)體在短路時(shí)的動(dòng)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(yàn)(1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-40) 或 (4-41) 式中 、開關(guān)的極限通過電流（動(dòng)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(shí)值和有效值（單位為ka）。(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-42) 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(yàn)時(shí)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(shí)間（單位為s）。2.電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)(1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-43) 或 (4-44) 式中 電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流（單位為ka）；電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)（對(duì)）；電流互感器的額定一次電流（單位為a）。熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-45)或 (4-46)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(yàn)時(shí)間，一般取1s；電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)（對(duì)）。4.2.4 10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)方案號(hào)004用途受電、饋電額定電流（a）6304000主回路元器件真空斷路器vs1型真空斷路器電流互感器lzzbj1212避雷器hy5w接地開關(guān)jn1510圖4-5 10kv側(cè)kyn28b12開關(guān)柜接線圖表4-3 vs1真空斷路器的校驗(yàn)：項(xiàng)目單位參 數(shù)校 驗(yàn)電壓10kv電流147a斷流能力1.42ka動(dòng)穩(wěn)imaxish(3)熱穩(wěn)it2t i(3)2tima額定電壓kv12合格1min工頻耐壓（有效值）kv42雷電沖擊耐壓（峰值）kv75額定頻率hz50額定電流a6304000合格4s熱穩(wěn)定電流電流（有效值）ka2040合格額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）ka63100633.62合格額定短路開斷電流ka2540合格額定短路關(guān)合電流ka63100額定操作順序00.3sc0180sc0開斷時(shí)間ms50額定短路開斷電流開斷次數(shù)次50額定操作電壓v110/110,220/220機(jī)械壽命次20000 本供電系統(tǒng)10kv側(cè)配電柜選用kyn28b-12型開關(guān)柜，因采用雙回路進(jìn)線單母線分段形式所以進(jìn)線柜需要2臺(tái)方案號(hào)為006，饋電回路2路需開關(guān)柜2臺(tái)，方案號(hào)為003，母聯(lián)加計(jì)量柜為2臺(tái)，方案號(hào)為012和055，為保證供電質(zhì)量各段母線上分別加1個(gè)消弧消協(xié)柜。因饋電柜和母聯(lián)加計(jì)量柜已經(jīng)包含了開關(guān)柜中所有