機(jī)械廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題 目：機(jī)械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名：劉盛寶學(xué) 號(hào)：113522038專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師：孟鵬設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年 12 月 摘要本論文主要是對(duì)小型工廠供配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。工廠由戶外引入10kv的高壓電源，經(jīng)過工廠變電所降為220/380v的低壓電，直接供給工廠車間的動(dòng)力系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。在選擇電氣設(shè)備之前，先對(duì)工廠負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，確定工廠總的負(fù)荷容量，同時(shí)在低壓母線側(cè)進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)。根據(jù)補(bǔ)償后的負(fù)荷容量，選擇工廠變電所變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，然后確定工廠采用的供電系統(tǒng)，選擇合適的車間配電方案，畫出供配電系統(tǒng)主接線圖。高

2、壓一次設(shè)備、低壓一次設(shè)備和導(dǎo)線截面積選擇時(shí)，都必須滿足電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求。電氣設(shè)備不僅要滿足在短路故障條件下的工作要求，還必須按最大可能的短路故障時(shí)的動(dòng)穩(wěn)態(tài)度和熱穩(wěn)態(tài)度進(jìn)行校驗(yàn)，以判斷設(shè)備是否滿足工作要求。電路發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流電流最大，計(jì)算三相短路電流，以進(jìn)行設(shè)備的校驗(yàn)。最后，進(jìn)行繼電保護(hù)和防雷接地，來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案

3、，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算，三相短路，主接線，繼電保護(hù)，設(shè)備選擇目錄摘要iabstractii目錄iii1 緒論12 電力負(fù)荷及其計(jì)算22.1 負(fù)荷分級(jí)及供電電源措施22.1.1 工廠電力負(fù)荷的分級(jí)22.1.2 各級(jí)負(fù)荷的供電措施22.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定32.2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義32.2.2負(fù)荷計(jì)算的方法32.2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷42.2.4二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷62.2.5工廠負(fù)荷的計(jì)算62.3無功功率補(bǔ)償92.3.1功率因數(shù)92.3.2無功補(bǔ)償?shù)倪x擇102.3.3無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算113 變壓器的選擇及其電氣主

4、接線133.1變壓器的選擇133.1.1電力變壓器及其分類133.1.2電力變壓器的連接組別133.1.3變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇143.1.4電力變壓器的校驗(yàn)153.2工廠變配電所的主接線圖153.2.1電氣主接線的概況153.2.2車間和小型工廠變電所的主接線圖163.2.3本工廠變電所主接線的確定214 短路電流的計(jì)算224.1短路的原因、后果及其形式224.1.1短路的原因224.1.2短路的后果224.1.3短路的形式234.2無限大容量電力系統(tǒng)的三相短路計(jì)算234.2.1無限大容量電力系統(tǒng)234.2.2短路電流的計(jì)算方法234.2.3工廠三相短路電流的計(jì)算25第5章 金工車間的配電2

5、85.1低壓配電線路接線方式285.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式29第6章 設(shè)備選擇與校驗(yàn)336.1導(dǎo)線的選擇與校驗(yàn)336.1.1車間導(dǎo)線截面及配電箱的選擇336.1.2車間導(dǎo)線的校驗(yàn)386.2高壓一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)406.2.1一次設(shè)備及其分類406.2.2一次設(shè)備的選擇416.2.3一次設(shè)備的校驗(yàn)436.3低壓補(bǔ)償柜選擇45第7章 繼電保護(hù)與防雷接地467.1工廠的繼電保護(hù)467.1.1繼電保護(hù)的選擇467.1.2繼電保護(hù)的整定及計(jì)算467.2工廠的防雷與接地47總結(jié)49參考文獻(xiàn)50致謝51附錄a 1 緒論電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其

6、他形式的能量以供應(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)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。一般中小型工廠的電壓進(jìn)線電壓為6-10kv。電能先經(jīng)高壓配電所集中，在由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或者高壓配電線路供給給高壓用電設(shè)備。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將6-10kv的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380v），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。對(duì)于大型工廠及其某些電源進(jìn)線電壓為35 kv及以上的中型工廠，一般經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠后，先經(jīng)總降壓變電所，有大容量的電力變壓器將35kv及以上的電

7、源電壓降為6-10kv的配電電壓，再通過高壓配電線路或高壓配電所將電能送到各個(gè)車間變電所，最后經(jīng)變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。有的35kv進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，及35kv線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的配電變壓器直接降為低壓用電設(shè)備所需電壓。這種配電方式稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。這樣可以省去一級(jí)中間變壓，從而簡(jiǎn)化了供電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)環(huán)境條件是否滿足35kv架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用，以確保供電安全。對(duì)于總供電容量不超過1000kv的小型工廠，通常只設(shè)一個(gè)降壓變電所，將

8、6-10kv電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380v）。如果工廠所需容量不大于160kva時(shí)，一般采用低壓電源進(jìn)線，工廠只需設(shè)一個(gè)低壓配電間。本廠屬于中小型工廠，采用10kv供電電源，在金工車間東側(cè)1020m處有一座10kv配電室，先用1km的架空線路，后改為電纜線路至本廠變電所，將6-10kv的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380v），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。2 電力負(fù)荷及其計(jì)算2.1 負(fù)荷分級(jí)及供電電源措施2.1.1 工廠電力負(fù)荷的分級(jí)工廠的電力負(fù)荷，按gb 50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，根據(jù)對(duì)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成的損

9、失或影響的程度進(jìn)行分級(jí)，負(fù)荷可以分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。 一級(jí)負(fù)荷 符合下列條件之一的，為一級(jí)負(fù)荷 1）中斷供電，將造成人身傷亡的負(fù)荷； 2）中斷供電，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失的負(fù)荷； 3）中斷供電，將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作的負(fù)荷。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所不允許中斷的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。 二級(jí)負(fù)荷 符合下列條件之一的，為二級(jí)負(fù)荷 1）中斷供電，將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷； 2）中斷供電，將影響重要用電單位的正常工作的負(fù)荷。 三級(jí)負(fù)荷 不屬于一、二級(jí)負(fù)荷者為三級(jí)負(fù)荷。2.1.2 各級(jí)負(fù)荷的供電措

10、施 一級(jí)負(fù)荷的供電措施 一 級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不至于同時(shí)受到損壞，以維持供電；而且當(dāng)一個(gè)電源中斷供電時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)能承擔(dān)本用戶的全部一級(jí)負(fù)荷設(shè)備的供電。一級(jí)負(fù)荷用戶的變配電室內(nèi)的高低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)采用單母線分段的主結(jié)線形式，分列運(yùn)行并互為備用。一級(jí)負(fù)荷設(shè)備應(yīng)采用雙電源供電，并在最末一級(jí)配電盤（箱）處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 二級(jí)負(fù)荷的供電措施 二級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)電源供電，即應(yīng)有兩回路供電。當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時(shí)不至于中斷供電（或中斷后能立即回復(fù)）。 三級(jí)負(fù)荷的供電措施 三級(jí)負(fù)荷對(duì)

11、供電無特殊要求，可采用單回路市電供電。但應(yīng)使配電系統(tǒng)簡(jiǎn)潔可靠，盡量減少配電級(jí)數(shù)，低壓配電級(jí)數(shù)一般不超過四級(jí)，并且應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下，盡量減少電壓偏差和電壓波動(dòng)。2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定2.2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。在供配電系統(tǒng)中，以30min的最大計(jì)算負(fù)荷作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認(rèn)為只要電氣設(shè)備能承受該負(fù)荷的長(zhǎng)期作用，即可在正常情況下長(zhǎng)期運(yùn)行。一般將這個(gè)最大計(jì)算負(fù)荷簡(jiǎn)稱計(jì)算負(fù)荷pc。負(fù)荷計(jì)算的目的是： 計(jì)算變配電所內(nèi)變壓器的負(fù)荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。 計(jì)算流過各主要電氣設(shè)備(斷路器、隔離

12、開關(guān)、母線、熔斷器等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。 計(jì)算流過各條線路(電源進(jìn)線、高低壓配電線路等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些線路電纜或?qū)Ь€截面的依據(jù)。 計(jì)算尖峰負(fù)荷，用于保護(hù)電器的整定計(jì)算和校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。 為電氣設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷是工程設(shè)計(jì)中按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備的依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造

13、成投資和有色金屬的浪費(fèi)，而變壓器負(fù)荷率較低運(yùn)行時(shí)，也將造成長(zhǎng)期低效率運(yùn)行。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過小，又將使電器和導(dǎo)線處于過負(fù)荷運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至產(chǎn)生火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確確定計(jì)算負(fù)荷具有很大的意義。2.2.2負(fù)荷計(jì)算的方法在已知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計(jì)算有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和利用系數(shù)法；在未知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計(jì)算有負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法和住宅用電量指標(biāo)法。 需要系數(shù)法用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負(fù)荷計(jì)算。 利用系數(shù)法采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)屬和功率差異的影

14、響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)測(cè)與統(tǒng)計(jì)較困難，在電氣設(shè)計(jì)中一般不用。 二項(xiàng)式法在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計(jì)算負(fù)荷。 負(fù)荷密度法當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度時(shí)，某建筑的平均負(fù)荷可按下式計(jì)算 pav =a（kw）式中:負(fù)荷密度（kw/m2） a某建筑面積（m2）在建筑方案設(shè)計(jì)階段，可采用建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷估算。在建筑施工階段設(shè)計(jì)時(shí)，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核。2.2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 基本公式需要系數(shù)法確定用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為

15、： 式（2.1）無功計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.2）視在計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.3）計(jì)算電流為： 式（2.4）-需要系數(shù)-有功計(jì)算負(fù)荷，單位為kw-無功計(jì)算負(fù)荷，單位為kvar-視在計(jì)算負(fù)荷，單位為kva-用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)-用電設(shè)備組平均功率因數(shù)的正切值 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定在確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其用功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)和。對(duì)車間干線，取 對(duì)低壓母線，分兩種情況：1）由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，取 2）由車間干線計(jì)算負(fù)荷直

16、接相加來計(jì)算時(shí)，取 總的有功計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.5）總的無功計(jì)算負(fù)荷為： 式（2.6）以上兩式中的和分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和?？偟囊曉谟?jì)算負(fù)荷為： 式（2.7）總的計(jì)算電流為： 式（2.8）由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算。2.2.4二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷 二項(xiàng)式法的基本公式是 式（2.9）式中，表示用電設(shè)備組的平均功率，其中是用電設(shè)備組的總?cè)萘?，其?jì)算方法如前需要系數(shù)法所述；表示用電設(shè)備組中x臺(tái)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中是x臺(tái)最大容量的設(shè)備總?cè)萘?，b.c為二項(xiàng)式系數(shù)。由于二項(xiàng)式法不

17、僅考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時(shí)的平均負(fù)荷，而且考慮了少數(shù)容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外影響，所以二項(xiàng)式法比較適合確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別較大的低壓干線和分支線的計(jì)算負(fù)荷。2.2.5 負(fù)荷計(jì)算的目的、意義及原則1、供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運(yùn)行，其中各個(gè)元件（包括電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。2、計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選的

18、過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燃燒引起火災(zāi)，同樣會(huì)造成損失。由此可見，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。3、在工廠里，除了廣泛應(yīng)用的三項(xiàng)設(shè)備外，還應(yīng)用電焊機(jī)、電爐、電燈等各種單向設(shè)備。單向設(shè)備接在三項(xiàng)設(shè)備中，應(yīng)盡可能均衡分配，使三相負(fù)荷盡可能均衡。如果三相線路中單向設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。如果單相設(shè)備容量不超過三相設(shè)備容量的15%時(shí)，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。4、計(jì)算負(fù)荷又

19、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)。2.2.6 全廠負(fù)荷計(jì)算表及方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定，在計(jì)算時(shí)，需要系數(shù)宜適當(dāng)取大，在kd適當(dāng)取大的同時(shí)，也宜適當(dāng)取大。因此，在本設(shè)計(jì)中二者取所給范圍的最大值。主要計(jì)算公式有： 有功功率： 無功功率: 視在功率: 計(jì)算電流: 機(jī)械廠負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)用電名稱負(fù)荷性質(zhì)設(shè)備容量kw需要系數(shù)kd功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷/kw/kvar/kva/a1鑄造車間動(dòng)力3000.20.4

20、0.650.71.029293.84照明50.70.91.004.50總計(jì)30596.593.84134.6204.52鍛壓車間動(dòng)力3500.20.30.60.651.1790105.4照明80.70.91.005.40總計(jì)35895.4105.4142.22163金工車間動(dòng)力4000.20.30.60.651.177284.24照明100.70.91.005.40總計(jì)41077.484.24114.41744工具車間動(dòng)力3600.20.40.60.651.178093.6照明70.70.91.004.50總計(jì)36784.593.6126.1191.65電鍍車間動(dòng)力2500.40.60.70.

21、80.75192144照明50.70.91.005.40總計(jì)255197.4144244.3371.26熱處理車間動(dòng)力1500.40.60.70.80.7510881照明50.70.91.004.50總計(jì)155112.581138.6121.67裝配車間動(dòng)力1800.30.40.650.71.024848.96照明60.70.91.004.50總計(jì)18652.548.9671.81098機(jī)修車間動(dòng)力1600.20.30.60.71.023939.78照明40.70.91.003.60總計(jì)16442.639.7858.388.69鍋爐房動(dòng)力500.40.60.60.71.024848.96照明1

22、0.70.91.001.80總計(jì)5149.848.9669.810610倉庫動(dòng)力200.20.30.60.71.027.57.65照明10.70.91.000.90總計(jì)218.47.6511.417.311宿舍3500.60.81.0016072.3總計(jì)（380v側(cè)）動(dòng)力2410977747.43照明52計(jì)入kep=0.90keq=0.950.78879.37101130.217172.3無功功率補(bǔ)償 由上表可知，該廠380v側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)是0.78，而供電部門要求該廠10kv進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)因數(shù)不應(yīng)低于0.90.考慮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)因數(shù)應(yīng)稍

23、大于0.90，暫取0.92來計(jì)算380v側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：選并聯(lián)電容器為bwf10.5-50-1型，共7個(gè)，總共容量。因此無功補(bǔ)償后工廠380v側(cè)和10kv側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如下表所示：電力負(fù)荷計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷/kw/kvar/kva/a380v側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.78879.37101130.21717380v側(cè)無功補(bǔ)償容量350380v側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.925879.3360950.141443.6主變壓器功率損耗0.01=11.30.05=56.510kv側(cè)負(fù)荷0.906890.6416.5983.2572.3.1 無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔茫簾o功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損

24、耗、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長(zhǎng)距離輸電中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可限制無功補(bǔ)償在電網(wǎng)中傳輸，相應(yīng)減小了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)分級(jí)就地和便于調(diào)整電壓的原則進(jìn)行配置。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主；高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主；調(diào)壓與降壓相結(jié)合；并且與配電網(wǎng)建設(shè)改造工程同步規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、同步投運(yùn)。無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁唧w體現(xiàn)在： 提高電壓質(zhì)量； 降低電能損耗； 提高發(fā)供電設(shè)備運(yùn)行效率；減少用戶電費(fèi)支出。2.3.2無功功率補(bǔ)償裝置：一般用并聯(lián)電容器的方法來進(jìn)行功率補(bǔ)償?shù)谌?變

25、電所位置和形式的選擇3.1 變電所位置選擇的一般原則： （1）接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量； （2）進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線； （3）接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所； （4）設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運(yùn)輸； （5）不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所，無法避開時(shí)，應(yīng)有防震和隔熱的措施； （6）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)； （7）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰； （8）不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)

26、環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb500581992爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定； （9）不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。3.2 變電所的類型 變電所按其主變壓器的安裝位置來分，有下列類型：（1） 車間附設(shè)變電所（2） 車間內(nèi)變電所（3） 露天（或半露天）變電所（4） 獨(dú)立變電所（5） 桿上變電臺(tái)（6） 地下變電所（7） 樓上變電所（8） 成套變電所（9） 移動(dòng)式變電所3.3變電所位置及類型的選擇我們的工廠是10kv以下，變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心，工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來確定。在工廠的平面圖下側(cè)和左側(cè)，分別作一條

27、直角坐標(biāo)的x軸和y軸，然后測(cè)出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，設(shè)定p1、p2、p3p10分別代表廠房1、2、310號(hào)的功率，p11為生活區(qū)的負(fù)荷中心，而工廠的負(fù)荷中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：把各車間的坐標(biāo)帶入上式，得到x=7.8，y=6.7。由計(jì)算結(jié)果可知，工廠的負(fù)荷中心在5號(hào)廠房的東南角?？紤]到周圍環(huán)境和進(jìn)出線方便，決定在5號(hào)廠房的東側(cè)靠近廠房建造工廠變電所，器型為附設(shè)式。第四章 變電所主要變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型的選擇4.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的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

28、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，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，或另有自備電源。（2） 對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考慮采用兩臺(tái)變壓器。（3） 除了上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。但是負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。（4） 在確定變電所主變壓器臺(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。4.2 變電所主變壓器容量的選擇1、只裝一臺(tái)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(jì)算負(fù)荷的需要

29、，即2、裝有兩臺(tái)變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件:a)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷的大約的需要，即 b）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，即根據(jù)工廠的負(fù)荷和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：（1)裝設(shè)一臺(tái)變壓器，型號(hào)為s9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。，即選一臺(tái)s9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。（2)裝設(shè)一臺(tái)變壓器，型號(hào)為s9型，而每臺(tái)變壓器容量應(yīng)滿足因此選兩臺(tái)s9-800/10型低損耗配電變壓器。工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源

30、，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為yyn0 。4.3變電所主變壓器類型的選擇：我們這里選s9-800/10或s9-1000/10主變壓器的聯(lián)結(jié)組為yyn0。第五章、變電所主接線方案的選擇5.1主變壓器接線方案的選擇根據(jù)上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)出下列兩種主接線方案：1、裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案，如下圖所示：2、裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案，如下圖所示5.2主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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，電壓損耗較大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗較小靈活方便性

31、只有一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)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(jià)為8萬元，而變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍，因此綜合投資約為2*8=16萬元查得s9-800/10的單價(jià)為7萬元，因此兩臺(tái)變壓器的綜合投資約為4*7=28萬元，比一臺(tái)主變方案多投資12萬元高壓開關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額查得gg-1a(f)型柜可按每臺(tái)2萬元計(jì)，其綜合投資可按設(shè)備的1.5倍計(jì)，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為4*1.5*2=12萬元本方案采用6臺(tái)gg-1a(f)柜，其綜合投資約為6*1.5*2=18萬元，比一臺(tái)主變方案多投資6萬元電力變壓器和高壓

32、開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)主變的折舊費(fèi)=16萬元*0.05=0.8萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi)=12萬元*0.06=0.72萬元；變配電的維修管理費(fèi)=（16+12）萬元*0.06=1.68萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)=（0.8+0.72+1.68）=3.2萬元主變的折舊費(fèi)=28萬元*0.05=1.4萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi)=18萬元*0.06=1.08萬元；變配電的維修管理費(fèi)=（28+18）萬元*0.06=2.76萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)=（1.4+1.08+2.76）=5.24萬元，比一臺(tái)主變方案多投資2.04萬元從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案略優(yōu)

33、于裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案。第六章 短路電流的計(jì)算6.1計(jì)算短路電流的目的計(jì)算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，避免在短路電流的作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流，必須采用限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。為了達(dá)到目的，需要算出下列各短路參數(shù)：次暫態(tài)短路電流，用來作為繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器的額定斷流容量。用采用繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。 三相短路沖擊電流，用來校驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。 三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值，用來校驗(yàn)電器和載

34、流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定。次暫態(tài)三相短路容量，用來校驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。6.2短路電流的危害在煤礦供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。6.3歐姆法計(jì)算短路電流繪制計(jì)算電路及計(jì)算500mvak-1k-2l

35、gj-95,8km10.5kvs9-1000/100.4kv(2)(3)電源g（1）1、求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（）(1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗1）電力系統(tǒng)的電抗：2）架空線路的電抗：由表查得，因此3）繪k-1點(diǎn)短路的等效電路，并計(jì)算其總阻抗為：k-1k-2（2）計(jì)算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值4）三相短路容量2、求k-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（）（1）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗1）電力系統(tǒng)的電抗2）架空線路的電抗3）電力變壓器的電抗：由表查得，因此4）繪k-2

36、點(diǎn)短路的等效電路，并計(jì)算其總電抗為（2）計(jì)算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值4）三相短路容量短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/ka三相短路容量/k-12.122.122.125.413.238.6k-220.320.320.337.422.114.1第七章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)7.1電氣設(shè)備選擇的一般原則1、應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；2、應(yīng)按當(dāng)?shù)厥褂铆h(huán)境條件校驗(yàn)；3、應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；4、與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；5、同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品

37、種；6、選擇的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。7.2高低壓電氣設(shè)備的選擇a）高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)1、按工作電壓選擇所選電氣設(shè)備的額定電壓和額定電流不低于設(shè)備所在的網(wǎng)絡(luò)的最大電壓和最大工作電流，即2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件短路電流通過電氣設(shè)備所所產(chǎn)生的熱效應(yīng)不應(yīng)超過電氣設(shè)備技術(shù)參數(shù)中所規(guī)定的允許熱效應(yīng)，則短路熱穩(wěn)定性校驗(yàn)條件為式中 制造廠給出的t秒的熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定時(shí)間； 短路電流穩(wěn)定值及等值時(shí)間；3、動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)力不應(yīng)超過設(shè)備銘牌上給出的允許電動(dòng)力，則動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為式中 設(shè)備銘牌給出的極限通過電流峰值和有效值，ka。4、斷流能力選擇短路電流通

38、過開關(guān)電器時(shí)，要求開關(guān)電器的額定開端電流或額定斷流容量不應(yīng)小于設(shè)備分段瞬間的短路電流有效值或短路容量，即對(duì)于上面的分析，如下表所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kv/11.5kv57.7a2.12ka5.41ka8.5一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器sn10-10i/63010kv630a16ka40 ka512高壓隔離開關(guān)-10/20010kv200a25.5 ka500高壓熔斷器rn2-1010kv0.5a50 ka電壓互感器jdj-1010/0.1kv電壓互感器jdzj-10電流互感器lqj-1010kv50/

39、5a31.8 ka81避雷針fs4-1010kvb)、低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)同樣，做出380v側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如下圖所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)380v1370.8a20.3ka36.2ka272一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器dw15-1500/3d380v1500a40ka低壓刀開關(guān)hd13-1500/30380v1500a低壓斷路器dw20-630380v630a30ka電流互感器lmzj1-0.5500v1500/5a電流互感器lmz1-0.5500v100/5a160/5a7.3 高低壓母線的選擇查表得到10kv母線選lmy-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380v母線選lmy-3（12010）+8