10KV工廠供配電系統(tǒng).doc

淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 畢 業(yè) 論 文題目：10KV工廠供配電系統(tǒng)姓 名：姚玉環(huán)學(xué) 號：0802210227系 （院）：電子電氣工程系班 級 ：D08電氣二班指導(dǎo)教師：張德迪職 稱 ：講師2011 年 6 月 5 日摘 要本文是某中小型紡織企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計說明。設(shè)計的目的是通過對該電力用戶所處的地理環(huán)境、地區(qū)供電條件、生產(chǎn)工藝和公用工程等用電負(fù)荷資料的分析，為該工廠尋找完善的供配電系統(tǒng)設(shè)計方案。電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源，對整個工廠的正常生產(chǎn)起著舉足輕重的作用，因此如何進(jìn)行合理用電、安全用電、節(jié)約用電、高質(zhì)量用電已經(jīng)成為工廠建設(shè)和運行的主要問題之一。工廠的安全正常生產(chǎn)、節(jié)電節(jié)能、提高勞動生產(chǎn)率，都必須有一個安全、可靠、經(jīng)濟、合理供配電能和使用電能的系統(tǒng)作保障，才能實現(xiàn)企業(yè)利潤的最大化。關(guān)鍵詞：工廠供電；總降壓（總配）變電所；電氣主接線；供電可靠性；高壓配電系統(tǒng)；電氣設(shè)備選擇；繼電保護(hù) Abstract This is a small and medium textile enterprises the power supply system design specification.Is designed to power users through the geographical environment, local supply conditions, production technology and public works, electricity load data analysis, looking for the perfect plant for the power distribution system design.Energy is the main source of energy in industrial production, normal production of the entire plant plays an important role, so how to conduct electricity, safe use of electricity, saving electricity, high-quality power plant construction and operation has become one of the main.Normal production of plant safety, savingenergy, increasing labor productivity, there must be a safe, reliable,economical and reasonable use of energy and electricity supply and distribution system for protection, to achieve the maximization of profits. Keywords: power plant; general step down (total distribution) substation; electrical main connection; power supply reliability; high voltage distribution system; electrical equipment selection; protection 目 錄摘 要1Abstract2第1章 緒 論51.1工廠供電的意義和要求51.2工廠供電設(shè)計的一般原則51.3設(shè)計的內(nèi)容及步驟6第2章 負(fù)荷計算及功率補償72.1 負(fù)荷計算72.1.1負(fù)荷計算的意義和目的72.1.2車間變電所負(fù)荷計算72.1.3所用變負(fù)荷計算92.1.4全廠負(fù)荷計算92.2功率因數(shù)和無功補償10第3章供電方案和廠區(qū)配電電壓選擇133.1對任務(wù)書的分析133.2供電線路133.3.配電電壓選擇 廠區(qū)133.4工廠供電系統(tǒng)概況13第4章 總配電所電氣主接線及廠區(qū)高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計144.1 配電所電氣主接線144.1.1主接線的基本要求144.1.2主接線的選擇144.2 高壓配電系統(tǒng)設(shè)計154.2.1高壓配電系統(tǒng)的類型15第5章總配電所位置及車間變壓器臺數(shù)和容量選擇175.1 總配電所的位置選擇175.2 車間變壓器臺數(shù)和容量選擇175.2.1變壓器選擇的原則175.2.2車間變壓器臺數(shù)選擇175.2.3車間變壓器容量185.2.4車間變壓器型號選擇19第六章 導(dǎo)線的選擇206.1選擇的方法206.2氣候條件206.3 架空進(jìn)線的選擇206.4 配電母線到1號車間變電所的電纜選擇216.5 配電母線到2號車間變電所的電纜選擇226.6 配電母線到3號車間變電所的電纜選擇22第七章電氣設(shè)備的選擇和校驗237.1選擇與校驗電器的原則237.1.1按正常工作條件選擇電器237.1.2按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性237.2 10KV高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗247.2.1斷路器的選擇與校驗247.2.2隔離開關(guān)的選擇與校驗267.2.3電流互感器的選擇與校驗277.2.4電壓互感器的選擇與校驗297.2.5負(fù)荷開關(guān)的選擇和校驗307.2.6熔斷器的選擇和校驗307.2.7 10KV母線的選擇和校驗317.2.8避雷器的選擇和校驗32第8章 二次部分的設(shè)計338.1 測量和監(jiān)視裝置338.1.1.電測量儀表338.1.2絕緣監(jiān)視裝置348.2 繼電保護(hù)設(shè)置368.2.1系統(tǒng)的保護(hù)配置36第9章 主要設(shè)備材料表38結(jié) 論39參考文獻(xiàn)40致 謝4141 第1章 緒 論本設(shè)計為電氣工程及其自動化專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計，以供電技術(shù)為主線，綜合考查學(xué)生對本專業(yè)各科知識的掌握程度，培養(yǎng)對本專業(yè)各科知識進(jìn)行綜合運用的能力，同時也檢驗了本專業(yè)學(xué)習(xí)三年以來的成果。要想做好畢業(yè)設(shè)計，首先要對工廠供電有一個總體的了解，大體上有以下幾個方面：1.1工廠供電的意義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。除某些特殊的大型工業(yè)企業(yè)帶有自備發(fā)電站以外，工廠都是由電力系統(tǒng)的終端降壓變配電所，即總降（配）變電所提供電能?？偨担ㄅ洌┳冸娝?、供電線路和用電設(shè)備構(gòu)成了一個完整的工廠供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)一旦確定，就決定了用戶內(nèi)部用電負(fù)荷的供電可靠性和供電質(zhì)量。電能易于轉(zhuǎn)換，易于傳輸，分配簡單經(jīng)濟，便于調(diào)節(jié)、控制和測量等特點，使得電能成為了工業(yè)生產(chǎn)的主要能源。能否保證供電的可靠性和電能質(zhì)量直接影響到工業(yè)生產(chǎn)能否正常進(jìn)行，能否做到合理用電、節(jié)約用電、高質(zhì)量用電成為決定工廠生產(chǎn)力和企業(yè)效益的重要因素。因此，設(shè)計符合工廠具體負(fù)荷情況的供電系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)的必備條件。做好工廠供電工作對發(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。工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，完善工廠供電系統(tǒng)的配置對節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)也有很大的促進(jìn)作用。為了使工廠供電工作能夠切實為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，要求做到以下幾點：1) 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用過程中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2) 可靠 不同級別的負(fù)荷對供電可靠性的要求不同，工廠供電系統(tǒng)必須滿足相應(yīng)負(fù)荷的要求。3) 優(yōu)質(zhì) 供電系統(tǒng)提供的電能應(yīng)該滿足電力用戶對電壓、頻率等電能質(zhì)量的要求。4) 經(jīng)濟 在保證供電可靠性的情況下，供電系統(tǒng)的投資要盡量少，運行費用要盡量低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。1.2工廠供電設(shè)計的一般原則工廠供電設(shè)計必須以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程的實際情況進(jìn)行。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-9410kv及以下設(shè)計規(guī)范、GV50054-95低壓配電設(shè)計規(guī)范、全國通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計.電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)圖集等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家有關(guān)方針和政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。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、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、工程特點和地區(qū)供電條件，綜合考慮，確定合理的設(shè)計方案。1.3設(shè)計的內(nèi)容及步驟工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)電力用戶所處地理環(huán)境、生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求、各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)、負(fù)荷布局以及地區(qū)供電條件進(jìn)行的。要求設(shè)計成果能應(yīng)用于生產(chǎn)實際，能夠讓該供電系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟的分配電能，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。設(shè)計的具體步驟如下： 1）.按照廠區(qū)用電設(shè)備的資料和其他具體情況，求計算負(fù)荷。2）.根據(jù)負(fù)荷等級和計算負(fù)荷，選定供電電源、電壓等級和供電方式。3）.根據(jù)環(huán)境和計算負(fù)荷，選擇變電所的位置、變壓器數(shù)量和容量。4）.為變配電所選擇安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的主接線，選擇合理的戶外高壓配電方案。5）.用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路電流的計算。6）.根據(jù)短路電流的計算結(jié)果，按照正常工作條件、短路時的工作條件、電氣設(shè)備自身特點進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇和校驗，用主接線圖表達(dá)設(shè)計成果。7). 主變壓器和饋線電路保護(hù)裝置的設(shè)計及整定，包括保護(hù)方式的確認(rèn)、保護(hù)值的整定、保護(hù)裝置的選擇以及靈敏度校驗。 8). 變電所的防雷和接地設(shè)計，總降的電照設(shè)計。9).需要核算建設(shè)所需器材與總投資。第2章 負(fù)荷計算及功率補償2.1 負(fù)荷計算2.1.1負(fù)荷計算的意義和目的計算負(fù)荷是供電系統(tǒng)設(shè)計計算的基礎(chǔ)。工廠供電系統(tǒng)設(shè)計的原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量。這些設(shè)備品種多，數(shù)量大，工作情況復(fù)雜，因此如何根據(jù)這些資料正確估計工廠所需的電力和電量非常重要。估計的準(zhǔn)確程度，直接影響到工程的質(zhì)量。如果估算過高，會增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費有色金屬，增加初投資和運行管理工作量，浪費大量的人力財力；相反，如果估算過低，工廠投產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實際負(fù)荷電流而過熱，加速其老化絕緣速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\行。由此可見，進(jìn)行負(fù)荷計算是供電系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，能否準(zhǔn)確的估算計算負(fù)荷決定了設(shè)計的系統(tǒng)能否安全、經(jīng)濟、可靠的供電。計算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷，負(fù)荷計算的目的就是求出這個假想負(fù)荷。計算負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇工廠電力系統(tǒng)的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù) 。供電系統(tǒng)設(shè)計的第一步，就是通過負(fù)荷計算，將復(fù)雜、凌亂的負(fù)荷數(shù)據(jù)整理成設(shè)計所需要的資料。2.1.2車間變電所負(fù)荷計算各車間用電負(fù)荷計算如下：1#變電所負(fù)荷：變電所用電單位設(shè)備容量Pe需要系數(shù)Kd CosTanP30Q30S30I301#變電所制條車間3500.780.780.80273218.4紡紗車間3600.780.790.78280.8219.0 軟水站900.60.80.755440.5 鍛工車間400.350.651.171416.4 機修車間3000.350.551.52105159.6 幼兒園200.660.80.7513.29.9 倉庫400.30.80.75129 小計1200676.8605.5908.1 1380主要計算公式為：P30(i)= PeKd Q30(i)= P30(i)Tan P30=P30(i) Q30=Q30(i)。S30= I30= S30/(Un) 其中Un的值為0.38千伏。無功、有功、視在功率的單位分別為kW，kvar,kVA,計算電流I30的單位為A。計算如下：制條車間：P30= PeKd=3500.78=273 Q30= P30Tan=2730.8=218.4紡紗車間：P30= PeKd=3600.78=280.8 Q30= P30Tan=280.80.78=219.0軟水站：P30= PeKd=900.6=54 Q30= P30Tan=540.75=40.5鍛工車間：P30= PeKd=400.35=14 Q30= P30Tan=141.17=16.4機修車間：P30= PeKd=3000.35=105 Q30= P30Tan=1051.52=159.6幼兒園：P30= PeKd=200.66=13.2 Q30= P30Tan=13.20.75=9.9倉庫：P30= PeKd=400.3=12 Q30= P30Tan=120.75=9小計：P30=P30(i)K=（273+280.8+54+14+105+13.2+12）0.9=676.8 Q30=Q30(i)K=（218.4+219.0+40.5+16.4+159.6+9.9+9）0.9=605.5S30=908.1 I30= S30/(Un)=1380 由于無功和有功的K值均為0.9，故在小計時P30，Q30的值應(yīng)該乘以0.9，相應(yīng)的S30的值也應(yīng)該乘以0.9，結(jié)果表達(dá)如上表。2和3變電所計算方法與此相同。2#變電所負(fù)荷：變電所用電單位設(shè)備容量Pe需要系數(shù)KdCosTanP30Q30S30I30 2#變電所織造車間6000.850.780.80510408 染整車間5000.80.790.78400312 綜合樓400.810320 餐廳300.750.80.7522.516.9 宿舍200.810160 小計1190 882.5 663.211103.851677.153#變電所負(fù)荷：變電所用電單位設(shè)備容量Pe需要系數(shù)KdCosTanP30Q30S30I303#變電所鍋爐房2000.750.780.80150120 水泵房1200.750.80.759067.5 化驗室500.80.850.624024.8 卸油泵房300.750.780.8022.518 小計 400272.3207.3342.18519.932.1.3所用變負(fù)荷計算P30= PeKd=800.8=64 Q30= P30Tan=640.75=48 S30=802.1.4全廠負(fù)荷計算上面三個表格表達(dá)了車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷，其計算結(jié)果可用來選擇車間變電所變壓器的容量，然后選擇車間變壓器，查表算出變壓器上的功率損耗。為了簡化計算，可以采用公式PT(0.0150.02) SN.T QT(0.080.1) SN.T估算。當(dāng)采用低損耗變壓器時，也可以用公式PT0.015S30 QT0.06S30 估算出車間變壓器上的功率損耗。1變電所： PT0.015S300.015908.113.62 QT0.06S300.06908.1=54.49 2變電所: PT0.015P300.0151103.85=16.56 QT0.06Q300.061103.85=66.23 3變電所: PT0.015P300.015342.18=5.13 QT0.06Q300.06342.18=20.53 所用變壓器： PT0.015P300.01580=1.2 QT0.06Q300.0680=4.8 由于廠區(qū)高壓配電網(wǎng)距離較短，故在確定計算負(fù)荷時，廠區(qū)高壓輸電線路上的功率損耗可以忽略不計，因此高壓配電所引出線上的計算負(fù)荷可以認(rèn)為是變電所低壓母線上的計算負(fù)荷加上變壓器的功率損耗。高壓引出線上的計算負(fù)荷分別為：P1=P+PT=690.42 P2=P+PT=899.06 P3=P+PT=277.43 Q1=Q+QT=659.99 Q2=Q+QT=729.44 Q3=Q+QT=227.83P0=P+PT=65.2 Q0=P+PT=52.8 根據(jù)計算負(fù)荷的等級查表可知高壓配電母線的同期系數(shù)為0.91.0，取K0.92。本廠沒有高壓用電負(fù)荷，故配電所進(jìn)線上的的計算負(fù)荷為：P= (P1P2P3+ P0)0.92=1777.54 Q=(Q1Q2Q3+ Q0)0.92=1536.46S=2349.54 功率因數(shù)為Cos=1777.54/2349.54=0.75652.2功率因數(shù)和無功補償設(shè)計要求達(dá)到的功率因數(shù)為0.9以上，顯然不符合要求，需要進(jìn)行無功補償。工廠企業(yè)廣泛采用的補償裝置是靜電電容器，其補償方式有個別補償、分組補償和集中補償。由于集中補償具有電容器利用率高，易于管理的特點，故采用集中補償方式。高壓補償?shù)碾娙萜鞅容^便宜，電容器利用率高，但是投切電容器的開關(guān)設(shè)備及保護(hù)裝置價格都比較高；低壓補償?shù)难a償效果好，開關(guān)及保護(hù)設(shè)備價格低且易于實現(xiàn)自動投切，但是電容器利用不充分?？紤]到低壓靜電電容器與高壓靜電電容器價格差別不大，而高壓斷路器等開關(guān)設(shè)備價格高昂、維護(hù)費用高，從節(jié)約建設(shè)和運行成本的角度考慮，在設(shè)計中采用低壓補償?shù)姆绞?。為了提高車間變電所變壓器的負(fù)荷能力，在車間變電所的低壓側(cè)進(jìn)行集中補償。補償容量計算：1變電所： 變電所低壓側(cè)視在計算負(fù)荷：S30=908.1低壓側(cè)功率因數(shù)：Cos=676.8/908.1=0.745 在低壓側(cè)裝設(shè)補償電容器，考慮到變壓器的無功損耗，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)稍高于0.9，不妨取0.92。 低壓側(cè)無功補償容量：Qc=676.8(tancos-10.745- tancos-10.92)=317.49選擇低壓單相并聯(lián)電容器BZMJ0.4-14-1，單個容量為14kvar,共選24個，由于所選電容器是單相的，所以個數(shù)應(yīng)為3的倍數(shù)，符合條件。則補償容量整合為2414=336補償后的數(shù)據(jù)：變電所低壓側(cè)視在計算負(fù)荷：S30=*676.8+（605.5-336）*（605.5-336）=728.48變壓器的功率損耗： PT0.015S300.015728.4810.93 QT0.06S300.06728.48=43.71變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷：P=676.8+10.93=687.73 Q=(605.5-336)+43.71=313.21 S=755.69變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)：Cos=687.73/755.69=0.91同理，2變電所選擇21個 BZMJ0.4-14-1電容器，則：變電所低壓側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)：P=882.5 Q=369.21 S=956.62 Cos=0.923變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)：P=896.85 Q=426.61 S=993.14 Cos=0.9033變電所選擇6個 BZMJ0.4-16-1電容器，則：變電所低壓側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)：P=272.3 Q=111.3 S=294.17 Cos=0.926變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)：P=276.7 Q=128.95 S=305.27 Cos=0.906所用變壓器選擇3個 BZMJ0.4-8-1電容器，則：變壓器低壓側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)：P=64 Q=24 S=68.352 Cos=0.936變壓器高壓側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)：P=65.025 Q=28.101 S=70.84 Cos=0.918全廠的功率因數(shù)計算：P=1926.305 Q=896.871 S=2124.86 P=K*P=0.92*1926.305=1772.2 Q=K*Q=0.92*896.871=825.12 S=1954.87 Cos=P/ S=0.907經(jīng)過無功補償以后，全廠功率因數(shù)為0.9070.9，滿足設(shè)計要求。在裝設(shè)無功補償裝置以后，減少了無功損耗，因此總的視在計算負(fù)荷也隨之減小，有可能使進(jìn)線選用更細(xì)的導(dǎo)線，車間變壓器容量可能選小1級，節(jié)約了有色金屬和變電投資。這不僅可以降低初投資，而且可以減少企業(yè)的電費支出，對提高電能質(zhì)量和系統(tǒng)調(diào)壓能力也有好處。計算負(fù)荷以補償后的為準(zhǔn)。 第3章供電方案和廠區(qū)配電電壓選擇3.1對任務(wù)書的分析本工廠供電系統(tǒng)的電源是從電業(yè)部門某35/10kv變電所用10kv雙回架空線引入廠變的，架空線的長度為0.5km。進(jìn)線電壓等級為10kv，屬于一般車間變壓器的進(jìn)線電壓等級。具體的供電電壓選擇要看負(fù)荷情況而定。一般工廠供電系統(tǒng)有兩種供電方案，即一次降壓供電和二次降壓供電。3.2供電線路查表可知，10kV架空線輸送3000kW的功率時可以輸送515km,本廠的負(fù)荷小于3000kW，故可輸送更遠(yuǎn)距離，因此選擇10kV架空線路是合理的。3.3.配電電壓選擇 廠區(qū) 電源進(jìn)線為10kV,又沒有高壓用電設(shè)備，加之10kV技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)好，高壓配電顯然選擇10kV的配電電壓較合理。低壓配電采用較常見的380/220V。3.4工廠供電系統(tǒng)概況高壓配電所以兩回10kV架空線接入電力系統(tǒng)某35/10kV變電站，饋出線接至工廠車間變電所。車間變電所高壓側(cè)中性點經(jīng)消弧線圈接地，低壓側(cè)中性點直接接地。第4章 總配電所電氣主接線及廠區(qū)高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計4.1 配電所電氣主接線4.1.1主接線的基本要求主接線的選擇，要達(dá)到安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的要求。要在滿足供電可靠性的情況下，盡量節(jié)省投資。安全：要求選擇合適的電氣設(shè)備，具有良好的監(jiān)視和保護(hù)系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備安全?？煽浚簼M足各級負(fù)荷的不中斷供電要求。靈活：利用較少的切換來適應(yīng)不同的運行方式，檢修方便，電源和負(fù)荷投切方便。經(jīng)濟：保證供電可靠性的情況下，盡量節(jié)省初投資和年運行費用。此外，變電所擴建的可能性較大，其主接線應(yīng)該方便改造和擴建。4.1.2主接線的選擇 主接線對變電所設(shè)備的選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。在工廠供電系統(tǒng)中，最主要的部分就是總降壓變（配）電所。總降壓變電所中，高壓側(cè)（電源側(cè)）的主接線概括為兩類：線路-變壓器組方式和橋型接線方式。線路變壓器組方式即“一進(jìn)線一主變”方式，用于二、三級負(fù)荷的供電，也可擴展成為雙回線路-變壓器組接線，用于一、二級負(fù)荷供電。橋型方式能實現(xiàn)線路和變壓器的充分利用，可靠性非常高，但線路復(fù)雜，操作不便，投資較大。主變的低壓側(cè)（配電所的電源進(jìn)線）接到母線上進(jìn)行電能分配。在工廠供電系統(tǒng)中涉及到的母線制較少，常用的母線制有：單母線，單母分段，雙母。 由于沒有總降壓變電所，故電源進(jìn)線直接接到高壓配電母線上。電源進(jìn)線為兩回，負(fù)荷等級為二級，因此單母線方式不能適應(yīng)該供電系統(tǒng)的可靠性要求。雙母線制盡管可靠性比較高，但是開關(guān)數(shù)目較多，連鎖機構(gòu)復(fù)雜，切換操作繁瑣，造價高，經(jīng)濟上不合理。采用單母分段方式配電，當(dāng)一回線路故障時，合上分段開關(guān)可保證對所有重要負(fù)荷的供電；當(dāng)一段母線故障時，另一段母線上的負(fù)荷不受影響。從電壓等級以及該配電所在電力系統(tǒng)中的位置來看，該工廠的用電負(fù)荷用單母分段方式已經(jīng)可以完全滿足其供電可靠性，和雙母線方式相比它又節(jié)約了安裝維護(hù)費用，因此，高壓配電所采用單母分段接線。 單母分段開關(guān)在運行時是合是分，要按照具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較而定。在本設(shè)計的工廠供電系統(tǒng)中，有雙回路同時供電，采取“分”的方式運行比較好，分析原因如下：1.按供電可靠性考慮如果采取“合”的方式，一路電源故障時，其電源側(cè)開關(guān)跳開，所有負(fù)荷由另一路電源供電；一段母線故障時，兩個電源側(cè)斷路器都跳開，整條母線停電，也就是說停電范圍波及到了另外一段正常的母線及其負(fù)荷，而且這時運行人員不好確定是哪段母線故障，出于安全考慮，不可能快速恢復(fù)供電。而采取“分”的方式，一路電源故障時，入口開關(guān)跳開，合上分段開關(guān)對故障部分的負(fù)荷供電，這中間會有短時的停電，這是“分”的不足之處；但采取“分”的方式時，如果一段母線故障，不會影響到另一段母線的正常供電。而且出現(xiàn)故障后，運行人員馬上就能發(fā)現(xiàn)哪一段是故障母線，縮小了故障排查范圍，能夠較快地恢復(fù)供電。2.按檢修的工作量及檢修給斷路器帶來的影響考慮采取“分”的方式運行時，如果檢修線路和母線的話，可以采用分段檢修，不會使全部負(fù)荷中斷；采取“合”的方式的話，如果斷開電源檢修，會使全部負(fù)荷的供電中斷，顯然不合理，如果也采取分段檢修方式，要求先拉閘，檢修完以后又合閘，加大了工作量，也降低了斷路器的壽命，經(jīng)濟上不合理。3.按短路給系統(tǒng)帶來的影響考慮采用分段運行方式，顯然短路電流會比較小，對限制短路電流起到很明顯的作用。綜上所述，該配電所在正常情況下采用分列運行方式，單母分段開關(guān)要拉開。4.2 高壓配電系統(tǒng)設(shè)計4.2.1高壓配電系統(tǒng)的類型工廠供電系統(tǒng)常用的典型配電方式有放射式，樹干式和環(huán)式三種。放射式：放射式的特點是配電母線上每條饋出線僅給車間變壓器、高壓電動機以及高壓配電所的母線等設(shè)備單獨供電。放射式的優(yōu)點是：1.供電可靠性較高，故障發(fā)生后影響范圍小。2.繼電保護(hù)裝置簡單、易于整定且易于實現(xiàn)自動化。3.運行簡單，切換操作方便。其缺點有：一旦線路或開關(guān)設(shè)備發(fā)生故障，由該回路供電的負(fù)荷將中斷供電且難以恢復(fù)；配電線路和高壓開關(guān)柜數(shù)量多，投資大。根據(jù)不同的供電可靠性要求，可以選擇單回路或者是雙回路放射式配電。（如下圖）樹干式：樹干式的特點是一條配電線路沿廠區(qū)走線，連接多個用戶，為檢修方便，線路通常采用架空線，一般用于對三級負(fù)荷供電。樹干式的優(yōu)點是配電所饋出線回路數(shù)少，投資小，結(jié)構(gòu)簡單，其缺點是可靠性差，線路，線路故障范圍大。環(huán)式：環(huán)形接線供電可靠性較高，運行方式靈活，可用于對二、三級負(fù)荷供電。環(huán)式配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置整定和配合都比較復(fù)雜。圖 4-1 a 單回路放射式 b 雙回路放射式圖4-1（供電系統(tǒng)草圖）第5章總配電所位置及車間變壓器臺數(shù)和容量選擇5.1 總配電所的位置選擇 總配電所的位置應(yīng)該接近負(fù)荷中心，同時還要考慮電源的進(jìn)線方向，以節(jié)省導(dǎo)線的費用和減小線路的電能損耗。另外，總配電所的位置還應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)廠房布置、進(jìn)出線路環(huán)境、工廠工藝裝備的布局、防火要求、廠區(qū)運輸、安全保衛(wèi)以及其他因素綜合考慮選擇。5.2 車間變壓器臺數(shù)和容量選擇5.2.1變壓器選擇的原則變壓器的臺數(shù)選擇：變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等綜合考慮而定。變電所的變壓器臺數(shù)一般不超過兩臺。供電可靠性要求不高時，可用一臺變壓器供電；當(dāng)一、二級負(fù)荷較大時，為滿足供電可靠性，應(yīng)采用兩臺變壓器供電，在有足夠容量的低壓備用電源時也可采用一臺變壓器。變壓器的容量選擇：1.變壓器的容量變壓器的容量首先要滿足在計算負(fù)荷下，變壓器能夠長期可靠運行。對于單臺變壓器SNTSC，對于兩臺并列運行的變壓器SNT1+SNT2SC，SNT1SC+SC， SNT2SC+SC，式中SC、SC-分別為負(fù)荷SC中一級和二級負(fù)荷的容量；SNT1、SNT2分別為并列運行的兩臺變壓器的額定容量。2.其次，為適用工廠發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量還應(yīng)留有一定的裕量。3.而且所選方案要滿足變壓器經(jīng)濟運行的條件。暗備用方式運行時，變壓器的容量為70%S50%S，滿足條件1、2；其負(fù)荷率為50%S/70%S70%,負(fù)荷率大于68%，滿足條件3。暗備用方式投資省，能耗小，故應(yīng)用廣泛。 變壓器調(diào)壓方式選擇：視負(fù)荷大小、可靠性要求、電壓質(zhì)量要求而定，一般車間變電所不使用有載調(diào)壓變壓器。 變壓器相數(shù)選擇：一般選擇三相變壓器。5.2.2車間變壓器臺數(shù)選擇 由負(fù)荷計算的結(jié)果，1#車間，2#車間，3#車間，所用變低壓側(cè)的計算負(fù)荷分別為：1#車間：P=676.8 Q=605.5 S=728.482#車間：P=882.5 Q=369.21 S=956.623#車間：P=272.3 Q=111.3 S=294.17所用變：P=64 Q=24 S=68.352由于變壓器故障率是比較低的，且各車間計算負(fù)荷S均不超過1000KVA,按照規(guī)定各車間均可只設(shè)一臺變壓器?？紤]到該工廠屬于二級負(fù)荷，對供電可靠性要求較高，為了防止變壓器或者母線故障時供電中斷，保證負(fù)荷的持續(xù)供電，可以考慮采用低壓聯(lián)絡(luò)線。當(dāng)然，在車間選擇2臺變壓器可以提高供電可靠性，也是合理的方案。經(jīng)過配電方案的比較，決定選用1臺變壓器，方案比較的內(nèi)容在高壓配電系統(tǒng)設(shè)計中已完成。5.2.3車間變壓器容量 =12.8 1號變電所選用1臺變壓器，其低壓側(cè)計算負(fù)荷為728.48kVA，變壓器選擇時應(yīng)留有一定裕量，但是也要保證其負(fù)荷率不能過低，這樣會浪費變壓器的容量。綜合考慮后，決定選擇800 kVA的變壓器。 2號變電所選擇1臺1000kVA的變壓器供電。3號變電所選用1臺變壓器，其容量為315kVA；所用變壓器選擇2臺，按照暗備用方式，容量應(yīng)為68.35*70%=48.85，考慮到所用變的重要性，留出一些裕量，選擇其容量為80kVA。蕪湖地區(qū)年平均氣溫和宜昌接近，約為18C。在年平均溫度為20C時，變壓器的壽命為正常壽命，因為廠區(qū)的氣溫比較接近20C，為了方便計算，變壓器的容量可不必校正。在選出車間變壓器的容量以后，可以由此算出變壓器上的功率損耗。對于1號車間變電所：有功損耗PT=P0.T+PCU.N.T（Sc/SNT）2 =1.4+7.5*（728.6/800）2=8.77無功損耗QT=Q0.T+QN.T（Sc/SNT）2 =（0.8/100）*1000+（4.5/100）*1000*（728.6/800）2 =45.42號車間采用1臺變壓器，容量為1000KVA，則功率損耗為：有功損耗PT=P0.T+PCU.N.T（Sc/SNT）2無功損耗QT=Q0.T+QN.T（Sc/SNT）2 =55.4由變壓器容量驗算車間變壓器的損耗，和前面的運算結(jié)果誤差較小，證明變壓器的選擇符合設(shè)計的要求。5.2.4車間變壓器型號選擇選擇S9型低損耗變壓器，按照其容量大小，選擇變壓器型號為：1號車間：S9800/10，800 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.8，PK=7.5KW，P0=1.4KW Uk%=4.5 1臺2號車間：S91000/10，1000 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.7，PK=10.3KW，P0=1.7KW Uk%=4.5 1臺3號車間：S9315/10，315 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.1，PK=2.65KW，P0=0.67KW Uk%=4 1臺所用變壓器：S980/10，80 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.8，PK=1.25KW，P0=0.24KW Uk%=4 2臺所選的S9型電力變壓器采用無激磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍是5%，足以保證電壓質(zhì)量。第六章 導(dǎo)線的選擇電源進(jìn)線為雙回架空線，廠區(qū)配電采用電纜，現(xiàn)選擇進(jìn)線和高壓配電電纜的型號。6.1選擇的方法選擇導(dǎo)線的方法主要有按發(fā)熱條件選擇、按經(jīng)濟電流密度選擇以及按電壓損失選擇。按照相關(guān)規(guī)定，10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗、熱穩(wěn)定和機械強度；低壓照明線路由于電壓質(zhì)量要求高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗發(fā)熱條件、熱穩(wěn)定和機械強度。架空線路可不校驗動、熱穩(wěn)定，電纜可不校驗動穩(wěn)定。6.2氣候條件當(dāng)?shù)刈顭嵩路菹挛?點的平均溫度為40，土壤0.8m深處（電纜溝的底部）的平均溫度為25。進(jìn)行電纜選擇時，這兩個溫度都是常用的基準(zhǔn)溫度，故不必校正電流。6.3 架空進(jìn)線的選擇總配電所電源進(jìn)線上的計算負(fù)荷為 P=K*P=0.92*1926.305=1772.2 Q=K*Q=0.92*896.871=825.12 S=1954.87 Cos=P/ S=0.907 考慮到進(jìn)線或者母線故障時，單回線路要帶全部負(fù)荷，架空線的截面按此情況計算。沒有總降壓變電所，不能用總降變壓器的容量來確定導(dǎo)線的計算電流，可用總的計算負(fù)荷進(jìn)行選擇：Imax= I1N.T =1954.87/（*10*0.907）=124.44A。如果以車間變壓器的工作電流作為參考，不妨把進(jìn)線的最大工作電流取作各車間額定工作電流的總和：I=I1+I2+I3+I4=46.19+57.74+18.19+4.62*2=126.74A，經(jīng)過配電母線的時候要考慮同期，同期系數(shù)為0.92，還要考慮功率因數(shù)，因此實際的工作電流為：126.740.92/0.907=128.56，以此作為選擇截面的標(biāo)準(zhǔn)。按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面：由任務(wù)書可知當(dāng)?shù)刈罡咂骄鶜鉁貫?0。查表可知，低壓單根架空聚乙烯絕緣電線在30且導(dǎo)線的截面為35 mm2 時，載流量為136A。查校正系數(shù)表可知40時的校正系數(shù)為0.87，故該架空線的實際載流量為0.87136=118.32128.56不滿足條件。換選50 mm2架空線，30時載流量為168A，實際載流量為0.87168=146.16128.56，滿足發(fā)熱條件。電壓損失校驗：要求電壓損失在5%以內(nèi)，由所選導(dǎo)線的型號查表可知：r0=0.65/km , x0=0.35/km，帶入公式：U%=P*(r0l)+Q*(x0l)/10UN2中可得：U%=1772.2*0.65*0.5+825.12*0.35*0.5/10*10*10 =0.725所選導(dǎo)線也滿足電壓損失的要求，因此選擇的導(dǎo)線能夠滿足系統(tǒng)的要求。6.4 配電母線到1號車間變電所的電纜選擇1號變電所裝設(shè)有800KVA變壓器一臺，正常工作時，電纜通過的最大電流按變壓器的額定電流計算，即：Imax= I1N.T =800/（*10）=46.19A按照發(fā)熱條件選擇電纜截面：環(huán)境溫度即土壤溫度為25時，查表可知BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜（明敷）截面為10 mm2 時，載流量為59A46.19A，滿足電纜的正常工作條件。熱穩(wěn)定校驗：短路電流作用的假想時間tj 等于短路電流周期分量作用的假想時間與非周期分量作用的假想時間之和。電力系統(tǒng)35/10kv變電所的饋出線路的定時限過流保護(hù)裝置的整定時間為1.5秒（主保護(hù)時間），設(shè)計時擬采用中速斷路器，則短路電流周期分量作用的假想時間為:t保護(hù)+ t分閘=1.5S+0.1S=1.6S；由于電源是無限大功率電源，短路電流非周期分量作用的假想時間為：tjfi=0.05*（Iz/ I）2=0.05S則短路電流假想時間（產(chǎn)生相同熱量的等效時間）為：tj=1.6S0.05S=1.65S查表可知，BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)C=65，則：Amin= I*j/C =8800*/65=173.9mm2，Amin 是滿足熱穩(wěn)定的最小截面，為了滿足熱穩(wěn)定要求，故選擇185mm2BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜。電壓損失校驗：要求電壓損失控制在5%以內(nèi)，由所選導(dǎo)線的型號查表可知：r0=0.25/km , x0=0.08/km，帶入公式：U%=P*(r0l)+Q*(x0l)/10UN2中可得：U%=687.73*0.25*0.08+313.12*0.08*0.08/10*10*10 =0.0165所選導(dǎo)線也滿足電壓損失的要求，因此選擇的導(dǎo)線能夠滿足系統(tǒng)的要求。6.5 配電母線到2號車間變電所的電纜選擇2號變電所裝設(shè)有1000KVA變壓器一臺，正常工作時，電纜通過的最大電流為：Imax= I1N.T =1000/（*10）=57.74A按照發(fā)熱條件選擇電纜截面：環(huán)境溫度即土壤溫度為25時，查表可知BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜（明敷）截面為10 mm2 時，載流量為59A57.74A，能夠滿足條件。熱穩(wěn)定校驗：由于三個變電所和所用變的短路情況均相同，因此利用短路條件選擇的電纜型號也應(yīng)相同，即選擇185 mm2BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜。經(jīng)檢驗，這段電纜也滿足電壓損失要求。6.6 配電母線到3號車間變電所的電纜選擇3號變電所裝設(shè)有315KVA變壓器一臺，正常工作時，電纜通過的最大電流為：Imax= I1N.T =315/（*10）=18.19A按照發(fā)熱條件選擇電纜截面環(huán)境溫度即土壤溫度為25時，查表可知BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜（明敷）截面為2.5mm2 時，載流量為25A18.19A，滿足電纜的正常工作條件。熱穩(wěn)定校驗：由于三個變電所和所用變的短路情況均相同，因此利用短路條件選擇的電纜型號也應(yīng)相同，即選擇185 mm2BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜。經(jīng)檢驗，這段電纜也滿足電壓損失要求。第七章電氣設(shè)備的選擇和校驗本設(shè)計只對配電所內(nèi)高壓設(shè)備進(jìn)行選擇。總配電所的各種高壓電氣設(shè)備，主要是指10KV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、支持絕緣子及穿墻套管等。這些電器各自的功能和特點不同，要求的運行條件和裝設(shè)環(huán)境各不相同，但有共同遵守的原則。它們要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路情況進(jìn)行校驗。7.1選擇與校驗電器的原則7.1.1按正常工作條件選擇電器正常工作條件是指：1.電器的額定電壓Ue不應(yīng)小于所在回路的工作電壓U0。2.電器的額定電流Ie不應(yīng)小于所在回路的最大長期工作電流Imax。3.選擇電器時應(yīng)考慮設(shè)備的裝設(shè)環(huán)境。4.我國目前生產(chǎn)的電器，設(shè)計時取周圍介質(zhì)溫度為40，如果電器工作的環(huán)境溫度大于或小于40，由于冷卻條件不同，其允許電流應(yīng)加以校正。當(dāng)?shù)刈罡咂骄鶜鉁貫?0，因此不必校正工作電流。7.1.2按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性1.熱穩(wěn)定校驗：短路熱穩(wěn)定校驗是要求所選的電器，當(dāng)短路電流通過它時，其最高溫度不超過制造廠規(guī)定的短路時發(fā)熱最高允許溫度，即I2RtjI2tRt。2.動穩(wěn)定校驗：電動力穩(wěn)定校驗是電器承受短路電流引起機械效應(yīng)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ichImax。 特殊情況：1.短路情況下熔斷器會熔斷以保護(hù)其它設(shè)備，因此用熔斷器保護(hù)的電器和導(dǎo)體可不驗算熱穩(wěn)定，用有限流作用的熔斷器保護(hù)的電器不用校驗動、熱穩(wěn)定；2.電壓互感器二次側(cè)呈開路，阻抗大，且兩端均有熔斷器保護(hù)，故不必考慮短路情況，只校驗額定電壓即可；3.架空線路可不驗算動、熱穩(wěn)定。電纜動穩(wěn)定由廠家保證，只校驗熱穩(wěn)定；4如果采用出線電抗器，應(yīng)進(jìn)行殘壓校驗。 7.2 10KV高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗 本設(shè)計擬采用戶內(nèi)成套配電裝置，設(shè)備的選擇以此為準(zhǔn)。7.2.1斷路器的選擇與校驗高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的開關(guān)電器之一，由于高壓斷路器具有良好的滅弧能力，因此它不僅能安全地切合負(fù)荷電流，而且能在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，在保護(hù)裝置的作用下可靠并迅速地切除短路電流。斷路器的選擇項目和計算公式： 斷路器的種類和型式選擇：本設(shè)計中采用戶內(nèi)型少油斷路器。額定