工廠變電所配電系統(tǒng)及設計

1、河北理工大學輕工學院qinggong college, hebei united university畢畢業(yè)業(yè)設設計計說說明明書書設計題目：工廠變電所配電系統(tǒng)及設計設計題目：工廠變電所配電系統(tǒng)及設計學生姓名：王曉川學生姓名：王曉川 學學 號號：專業(yè)班級：專業(yè)班級：學學 部：信息科學與技術部部：信息科學與技術部指導教師：指導教師： 2010 年 06 月 15 日i摘摘 要要該工廠車間用電設備均為二級負荷。要求不間斷供配電，停電時間過長將會造成產(chǎn)品報廢，主要設備損壞。所以采用雙電源引入該廠：從距該廠1.5 km處引入一路 10 kv電壓等級電源 c和從該1 km處引入一路 10kv電壓等級電源

2、d。為確保全廠供配電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，故全廠建設兩個變電所，10 kv電源c承擔一號 負荷， 10 kv電源b承擔二號變電所負荷?？紤]工廠的二期工程發(fā)展，在變電所內(nèi)預留發(fā)展位置。變電所內(nèi)斷路器均用戶內(nèi)少油型斷路器，采用電磁操動機構。二次采用繼電保護，無功功率補償采用低壓集中自動補償方式，低壓系統(tǒng)采用tncs系統(tǒng)。關關鍵鍵詞詞 ：供配電，負荷計算，無功補償，變壓器，斷路器，繼電保護iiabstractabstractthe acreage of the construction is not very big ,the factory has many workshops and the

3、 load of each workshop is relative centralism, the distance of transmission is short .the main workshops and the appurtenance is two kind of loads. this factory requires uninterrupted power supply,once the power off time of the factory is long , the productions will be scrapped and the main equipmen

4、ts will be broken down.so this design uses double power sources to introduce this enterprise: c is from its 1.5km place an introduction group 10 kv voltage rank power source and d is from its 1km place an introduction group 10kv voltage rank power source.for firmly preserves the factory power supply

5、 is security, reliable, high quality and economy, therefore the design uses a total relief substation and two independent workshop substations, power c assume to the first workshop , power d substations assume to the second workshop. 、considering the development of the factory, this design has oblig

6、ated the location for the development in the substations.in transformer substation the circuit breaker all use the few oil indoors high pressure circuit breaker. the high-pressured circuit breaker uses the electromagnetism to hold the drive mechanism. the reactive power compensates selects the low p

7、ressure centralism automatic compensation method, the low pressure system uses the tncs system.key words: for the power distribution，the load computation，the transformer，the reactive power compensates，circuit breaker，relay protection河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 目錄摘 要.iabstract.ii0 緒論.11 設計要求和概述.21.1 工程設計概述.21.

8、2 計算范圍.21.3 設計步驟.21.4 設計結果.32 設計原始資料和設計依據(jù).42.1 全廠用電設備負荷情況.42.2 電源情況.42.3 設計依據(jù).43 電源及主接線方案選擇.63.1 電源選擇方案介紹.63.1.1 電源選擇方案.63.1.2 方案比較及確定電源選擇方案.63.2 變電所主接線方案介紹.63.2.1 方案 1 介紹.83.2.3 方案比較.10河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 i4 全廠負荷分配.115 全廠負荷計算.126 功率補償及變壓器選擇.156.1 變電所的功率補償.156.1.1 一號變壓器的功率補償.156.1.2 二號變壓器的功率補償.166.2 變

9、電所的功率補償及變壓器選擇.187 短路電流計算.207.1 短路計算電路.207.2 計算各短路點的短路電流.207.2.1 計算短路電流中各主要元件的電抗標幺值.207.2.2 短路計算等效電路圖.217.2.3 計算各短路點的三相短路電流和短路容量.228 電氣設備和導線的選擇與校驗.258.1 高壓斷路器選擇.258.1.1 10kv 斷路器（qf1）選擇.258.1.2 10kv 斷路器（qf2）選擇.258.1.3 10kv 高壓斷路器（qf3、qf4、qf5）選擇.268.2 電流互感器選擇.288.3 電壓互感器選擇.318.4 熔斷器選擇.328.5 避雷器選擇.328.6

10、導線選擇.32河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 ii8.7 各車間電纜及設備選型.338.8 箱柜的選型.368.8.1 高壓柜的選擇.368.8.2 低壓柜的選擇.369 變電所二次回路和自動裝置.379.1 二次回路概述.379.2 操作電源.379.3 高壓斷路器控制回路.379.3.1 高壓斷路器控制回路的要求.379.3.2 電磁操動機構的斷路器控制回路.379.4 測量和絕緣監(jiān)視回路.399.4.1 變配電裝置中，測量儀表的配置.399.4.2 電氣測量與電能計量的設計原則.399.4.3 電氣測量儀表和電能計量儀表的安裝條件.419.5 自動重合閘裝置（ard）.419.6 對

11、繼電保護裝置的基本要求.429.7 10kv 系統(tǒng)中配置的繼電保護.4310 變電所燈具布置.4611 變電所防雷.48結束語.49參 考 文 獻.50致 謝.51河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 iii河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 0 頁，共 51 頁0 緒論電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，它的發(fā)展直接關系到國家經(jīng)濟建設的興衰成敗，它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學技術和國防提供必不可少的動力。電力系統(tǒng)規(guī)劃設計及運行的任務是：在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供可靠充足、質(zhì)量合格的電能。所以在本次設

12、計中選擇變電站電氣部分的初步設計，是為了更多的了解現(xiàn)代化變電站的設計規(guī)程、步驟和要求，設計出比較合理變電站。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用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，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小（除電化工業(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，減輕工人的勞動強度

13、，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突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。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個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，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。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。河

14、北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 1 頁，共 51 頁根據(jù)設計要求的任務，在本次設計中主要通過負荷統(tǒng)計、負荷計算、方案比較、供電方式確定、短路電流計算、電氣設備選擇與繼電保護整定以及防雷接地等內(nèi)容。使我對四年來所學的知識更進一步的鞏固和加強，并從中獲得一些較為實際的工作經(jīng)驗。由于在設計中查閱了大量的相關資料，所以開始逐步掌握了查閱，運用資料的能力，又可以總結四年來所學的電力工業(yè)的部分相關知識，為我們?nèi)蘸蟮墓ぷ鞔蛳铝藞詫嵉幕A。河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 2 頁 共 51 頁1 設計要求和概述1.1 工程設計概述該工程占地面積較小，車間較多，但各車間之間負荷相對集中，輸電距離較近

15、且主要車間及附屬設備均為二級負荷。要求不間斷供配電，停電時間過長將會造成產(chǎn)品報廢，主要設備損壞。所以采用雙電源引入該廠：距該企業(yè) 1.5km 處一個 10kv 電壓等級電源 c 和距該企業(yè) 1km 處一個 10kv 電壓等級電源 d。為確保全廠供配電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，故全廠建設一個變電所，10 kv電源 c 承擔一號變壓器所帶負荷，10 kv 電源 d 承擔二號變壓器所帶負荷。考慮工廠的二期工程發(fā)展，在變電所內(nèi)預留發(fā)展位置。變電所內(nèi)斷路器均用戶內(nèi)少油型斷路器，采用電磁操動機構。二次采用繼電保護，無功功率補償采用低壓集中補償方式，低壓系統(tǒng)采用 tncs 系統(tǒng)。1.2 計算范圍（1）確定全

16、廠的計算負荷。（2）確定主變電所、車間變電所的形式、變壓器的臺數(shù)及容量。（3）確定全廠的配電系統(tǒng)及配電形式。（4）計算短路電流及選擇主要電器設備。（5）確定無功功率補償裝置。（6）確定變配電所的保護方式。（7）確定總配電所及車間配電所的平、立、剖面圖以及布置圖。（8）確定變配電所的接地、照明裝置。1.3 設計步驟（1）負荷的計算：根據(jù)給出的車間負荷明細表，確定全廠的計算負荷。（2）方案選擇:根據(jù)給出的配電電源、配電的技術指標和經(jīng)濟指標，提出可能的配電方式，并加以比較與選擇。其中技術指標以配電可靠性、靈活性、安全性為主要內(nèi)容。（3）短路電流的計算：在方案論證的條件下，確立最佳方案，做出初步設計，

17、根據(jù)河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 3 頁 共 51 頁初步設計的主接線圖，確定短路點，并計算三相短路電流。（4）根據(jù)初步設計，確定變壓器的臺數(shù)、容量、測量、計量、繼保等電器設備、儀表，同時對這些設備進行校核。（5）選擇無功補償?shù)姆绞?，確定無功補償?shù)脑O備、個數(shù)及其控制，給出相應的放電設備。（6）照明燈具的選擇、布置。（7）變配電所防雷等級計算。1.4 設計結果 （1）計算說明書。 （2）總變電所、車間變電所系統(tǒng)圖、結構圖。 （3）總變電所二次原理圖。 （4）總變電所平面圖、立剖面圖。 （5）總變電所平面圖接地、防雷圖。 （6）總變電所照明布置圖。河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第

18、4 頁 共 51 頁2 設計原始資料和設計依據(jù)2.1 全廠用電設備負荷情況根據(jù)提供的資料：本廠用電設備屬于長期連續(xù)負荷。要求不間斷供配電，停電時間過長將會造成產(chǎn)品報廢，主要設備損壞，全廠停電將造成嚴重的經(jīng)濟損失，故在設計中，將主要車間及附屬設備考慮為二級負荷。2.2 電源情況（1）距該企業(yè) 3km 處一個 35kv 電壓等級線路提供電源 a，系統(tǒng)電源容量在最大運行方式下為，在最小運行方式下。gmaxs1000mvagmins350mva（2）距該企業(yè) 4km 處一個 35kv 電壓等級線路提供電源 b，系統(tǒng)電源容量在最大運行方式下為，在最小運行方式下。gmaxs1000mvagmins350m

19、va（3）距該企業(yè) 1.5km 處一個 10kv 電壓等級線路提供電源 c，系統(tǒng)電源容量在最大運行方式下為，在最小運行方式下。gmaxs260mvagmins100mva（4）距該企業(yè) 1km 處一個 10kv 電壓等級線路提供電源 d，系統(tǒng)電源容量在最大運行方式下為，在最小運行方式下。gmaxs260mvagmins100mva（5）功率因數(shù)：35kv 電源要求功率因數(shù)大于 0.96, 10kv 電源要求功率因數(shù)大于0.92。（4）供電電價為兩部電價：基本電價:按變壓器容量計算,4 元/kva；電度電價:35kv 供電時電價為 0.80/,kwh元10kv 供電時電價為。0.85/ kwh元

20、（5）氣象及其他資料最熱月份平均氣溫 28 度 冰凍層厚度 0.7m最熱月份平均地溫 15 度 地下水位 1.5m 土地性質(zhì) 粘土 海拔高度 50m 主導風向 西北（冬） ，東南（夏） 年雷暴日 25 日河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 5 頁 共 51 頁2.3 設計依據(jù) 1、 10kv 及以下變電所設計規(guī)范(gb50053-94)2、 民用建筑電氣設計規(guī)范(jgj/t 1692) 3、 低壓配電設計規(guī)范(gb 5005495) 4、 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范(gb 50052-95)5、 民用建筑照明設計標準(gbj 13390) 6、 工業(yè)企業(yè)照明設計標準(gb 50034-92) 7、

21、 建筑物防雷設計規(guī)范 （gb 50057-94）8、 98 系列建筑標準設計圖集 98d9、 35kv110kv 變電所設計規(guī)范( gb 50059-92)3 電源及主接線方案選擇電源及主接線方案選擇3.1 電源選擇方案介紹 距離企業(yè)附近往往有多條可用電源,可以根據(jù)電源的電壓等級和距離企業(yè)的距離,電價等多種因素考慮選用合適的電源來達到經(jīng)濟,可靠的目的。3.1.13.1.1 電源選擇方案電源選擇方案第一方案：選擇距該企業(yè) 3km 處一個 35kv 電壓等級線路提供電源 a 和距該企業(yè)4km 處一個 35kv 電壓等級線路提供電源 b 為供電電源。第二方案：選擇距該企業(yè) 1.5km 處一個 10k

22、v 電壓等級線路提供電源 c 和距該企業(yè) 1km 處一個 10kv 電壓等級線路提供電源 d 為供電電源。3.1.2 方案比較及確定電源選擇方案究竟采用哪一級供電電壓，主要取決于以下 3 個方面的因素。 （1）電力部門所能提供的電源電壓。（2）企業(yè)負荷大小及距離電源線路的遠近。（3）企業(yè)的大型設備的額定電壓決定了企業(yè)的供電電壓。方案一 采用兩個 35kv 的電源供電。電源 a，b 各負荷一臺 35kv 變壓器，其下河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 共 51 頁一級設有 10kv 變壓器。方案二 采用兩個 10kv 的電源供電。電源 c，d 直接各負荷一臺 10kv 變壓器。根據(jù)

23、供配電技術表 4-1 中，4 電源均符合輸送功率和輸送距離的要求。方案一優(yōu)點是電價較低，但距離企業(yè)較遠，線路損耗較大。又要用到多個不同級的變壓器，造成初投資和運行費較高。方案 2 只用到 10kv 變壓器，電源距企業(yè)較近，維修和運行簡單。所以選擇方案 2。這種方案適合全廠需求，初投資和以后的運行費用都比較低廉且可靠性相對較高。本企業(yè)無大型高壓設備。所以綜合 3 個指標，全廠供電系統(tǒng)電源選擇方案采用方案二。3.2 變電所主接線方案介紹變電所的主接線是實現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線，在變電所的主接線圖中將電線或電纜、電力變壓器、母線、各種開關避雷器電容器等電氣設備有序的連接起來，只表示相對電氣連

24、接關系而不表示實際位置。通常用單線來表示三相系統(tǒng)。對變電所的主接線主要有以下幾個基本要求：(1) 安全 主接線的設計應符合國家標準有關技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全；(2) 可靠 應滿足用電單位對供電可靠性的要求；(3) 靈活 能適應各種不同的運行方式，操作檢修方便；(4) 經(jīng)濟 在滿足以上的前提要求下，主接線設計應簡單，投資少，運行管理費用低，一般情況下，應考慮節(jié)約電能和有色金屬的消耗量。供配電系統(tǒng)變電所常用的主接線基本形式有線路-變壓器組接線、單母線接線和橋式接線 3 種類型。(1) 線路-變壓器組接線 當只有一路電源供電和一臺變壓器的時可采用，由于接線簡單，所用電氣設備少，配

25、電裝置簡單，節(jié)約投資等優(yōu)點，但當該單元中任一設備發(fā)生故障或檢修時，變電所全部停電，可靠性不高，所以線路-變壓器組接線方式只適用于小容量三級負荷、小型企業(yè)和非生產(chǎn)性用戶。(2) 單母線接線 母線又稱匯流排，用于匯集和分配電能。單母線接線又可分為單母線不分段和單母線分段兩種。河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 共 51 頁單母線不分段接線：當只有一路電源進線時，常用這種接線，每路進線和出線裝設一只隔離開關和斷路器。當電源線路、母線或母線隔離開關發(fā)生故障或檢修時，全部用戶供電中斷。所以這種接線方式適用于對供電連續(xù)性要求不高的三級負荷用戶，或者有備用電源的二級負荷用戶。單母線分段接線：當

26、有雙電源供電時，常采用單母線分段接線?？刹捎酶綦x開關或短路器分段，隔離開關因操作不便，目前以已經(jīng)不采用。單母線分段接線可以單獨運行，也可以并列同時運行。(3) 橋式接線 所謂橋式接線是指在兩路電源進線之間跨接一個斷路器，猶如一座橋。斷路器跨接在進線斷路器的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，稱為內(nèi)橋式接線。若斷路器跨接在進線斷路器的外側(cè)，靠近電源側(cè)，稱為外橋式接線。其適用范圍為有兩路電源供電及兩臺變壓器的情況。綜合考慮以上因素，經(jīng)過認真分析討論，提出以下兩種主接線圖的設計方案，具體如下。3.2.1 方案 1 介紹本變電站有兩路電源同時供電，所以應該采用雙回路電源進線，方案 1 采用低壓單母線分段接線。主接線圖如

27、圖所示:河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 共 51 頁圖 1 1 號方案主接線圖1 號方案是通過從兩個電源進線，設兩臺 10kv 變壓器。兩臺 10kv 變壓器，為兩段低壓母線提供 0.4kv 供電。在 0.4kv 低壓母線上做母線聯(lián)絡。1 號方案的優(yōu)點是經(jīng)濟，整個系統(tǒng)使用安全，各變電所相對獨立，系統(tǒng)簡單，有一定可靠性，能滿足可靠性要求。缺點是 10kv 母線無聯(lián)絡，自閉母線和貫通母線可靠性低。3.2.2 方案 2 介紹由于本變電所有兩路電源同時供電，所以應該采用雙回路電源進線。方案 2 一、二次側(cè)均采用母線分段主接線，由于進線開關和母線分段開關均采用了斷路器控制，河北聯(lián)合大學

28、輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 共 51 頁操作十分靈活，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷供電。方案 2 如圖所示 圖 2 2 號方案主接線圖2 號方案也是通過從兩個電源進線，設兩臺 10kv 變壓器。兩臺 10kv變壓器，為兩段低壓母線提供 0.4kv 供電，并且 2 號變電所的左右 0.4kv 低壓母線上做母線聯(lián)絡，為低壓設備提供可靠供電。除此之外，2 號方案在 10kv 的主母線上做母線聯(lián)絡，不僅提高了 2 號變電所的供電可靠性，而且提高了自閉母線和貫通母線的供電可靠性。2 號方案的優(yōu)點是整個系統(tǒng)安全性較高，并且可靠性能進一步提高，尤其提高自閉母線的供電可靠性意義重大，此方案可大

29、大提高其安全穩(wěn)定運行。缺點是系統(tǒng)相對復雜和接線復雜使經(jīng)濟上的投入有了一定的增加。河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 共 51 頁3.2.3 方案比較 對以上提出的兩種方案進行比較討論。在安全性方面，兩套方案不相上下，都能保證系統(tǒng)運行的安全。在可靠性方面，2 號方案要略優(yōu)于 1 號方案。因為 2 號方案在 1 號方案的基礎上增加了一次側(cè)母線聯(lián)絡，可靠性得到提高。在使用靈活性方面，2 號方案要優(yōu)于 1 號方案。因為 2 號方案的電源轉(zhuǎn)換和故障切換均可以在高壓部分的一號變電站處的母線連接中實現(xiàn)，也可以在低壓部分實現(xiàn)，這樣的使用靈活，方便。在經(jīng)濟性方面，1 號方案有優(yōu)勢。1 號方案在保證

30、了可靠性的同時在 10kv 處比 2號方案少了一個母線連接的高壓柜，節(jié)省了部分資金。其它方面雙電源進線獨立變電所的主接線采用一、二次側(cè)單母線分段接線。這種接線適用于有一、二級負荷的企業(yè)，變電所有兩臺或兩臺以上變壓器。雙回路電源進線高壓側(cè)采用單母線分段后，供電可靠較高，操作靈活方便。綜合以上五個方面的考慮，結合實際設計中的各方面的需求，最終選擇使用 2 號方案的設計，作為該企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線圖。河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 11 頁 共 51 頁4 全廠負荷分配全廠負荷分配根據(jù)全廠負荷大小、負荷類型和各車間所處地理位置，以及考慮到變壓器的容量，將全廠負荷分配于二個變壓器。具體全廠負荷

31、分配如下： 表1 全廠負荷分配表序號序號車間及設備名稱車間及設備名稱設備容量設備容量(kw)需用系數(shù)需用系數(shù)（kx）功率因數(shù)功率因數(shù)1注塑車間6200.350.652磨具車間3600.160.20.753機加工車間480 0.18-1.250.54機修車間3850.18-0.250.55空壓站1800.650.81#變壓器6鍋爐房2100.730.757成品房1800.60.58原料庫3400.60.869辦公負荷2800.70.82#變壓器10生活負荷2600.90.9河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 12 頁 共 51 頁5 全廠負荷計算5.1 全廠各車間負荷計算（1）注塑車間：ep

32、 =620 kw , kx=0.35,cos =0.65,tan =1.17 c1ep = p kx = 620 kw0.35 = 217 kwc1c1q = p tan = 217 kw 1.17 = 253.89 kvar2222c111s = = 217253.89 =333.99kvaccpq1c1333.99i = = =507.58a330.38cnsu（2）磨具車間：ep =360kw , kx=0.16-0.2,cos =0.5 ,tan =1.73 c1ep = p kx = 360 kw0.16 = 57.6kwc1c1q = p tan = 57.6kw 1.73 = 9

33、9.65 kvar2222c111s = = 57.699.65 =115.1kvaccpq1c1115.1i = = =174.92a330.38cnsu（3）機加工車間：ep =480 kw , kx=0.18-1.25,cos =0.5 ,tan =1.73 c1ep = p kx = 480kw0.18 = 86.4kwc1c1q = p tan = 86.4 kw 1.73 = 149.47 kvar2222c111s = = 149.4786.4 =172.64kvaccpq1c1172.64i = = =262.38a330.38cnsu（4）機修車間：ep =385 kw ,

34、kx=0.18-0.25,cos =0. ,tan =1.73 c1ep = p kx =385 kw0.18 = 69.3kwc1c1q = p tan = 69.3 kw 1.73 = 119.89 kvar河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 13 頁 共 51 頁2222c111s = = 69.3119.89 =138.48kvaccpq1c1138.48i = = =210.45a330.38cnsu（5）空壓站：ep =180 kw , kx=0.65,cos =0.8 ,tan =0.75 c1ep = p kx = 180 kw0.65 = 117kwc1c1q = p t

35、an = 117 kw0.75 = 87.75 kvar2222c111s = = 11787.75 =146.25kvaccpq1c1146.25i = = =222.26a330.38cnsu（6）鍋爐房：ep =210 kw , kx=0.73,cos =0.75 ,tan =0.88 c1ep = p kx = 210 kw0.73 =153.3kwc1c1q = p tan = 153.3 kw0.88= 134.9 kvar2222c111s = = 153.3134.9 =204.2kvaccpq1c1204.2i = = =310.34a330.38cnsu（7）成品房：ep

36、=180 kw , kx=0.6,cos =0.5 ,tan =1.73 c1ep = p kx = 180 kw0.6 = 108kwc1c1q = p tan = 108 kw 1.73 = 186.84kvar2222c111s = = 108186.84 =215.81kvaccpq1c1215.81i = = =327.98a330.38cnsu （8）原料庫：ep =340 kw , kx=0.6,cos =0.86 ,tan =0.6 c1ep = p kx = 340 kw0.6 =204kwc1c1q = p tan = 204 kw0.6 = 122.4 kvar2222c

37、111s = = 204122.4 =237.9kvaccpq河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 51 頁1c1237.9i = = =361.55a330.38cnsu（9）辦公負荷：ep =280 kw , kx=0.7,cos =0.8 ,tan =0.5 c1ep = p kx = 280 kw0.7 = 196kwc1c1q = p tan = 196 kw0.5 = 98kvar2222c111s = = 19698 =219.13kvaccpq1c1219.13i = = =333a330.38cnsu（10）生活負荷：ep =260 kw , kx=0.9,c

38、os =0.9 ,tan =0.5 c1ep = p kx = 260 kw0.9= 234kwc1c1q = p tan = 234 kw0.5 =117 kvar2222c111s = = 234117 =261.62kvaccpq1c1261.62i = = =397.6a330.38cnsu 全廠總計算負荷（取 kp=0.95 , kq =0.97）p30= kp p30（i）=0.95(21757.686.469.3 117 153.3 108204 196234)1370.47kq30 = kq q30（i）0.97(253.8999.65 149.47 119.8987.75 1

39、34.9 186.84 122.498 117)1328.7 varks30=230230qp221370.471328.71908.83kva河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 共 51 頁6 功率補償及變壓器選擇6.1 變電所的功率補償6.1.1 一號變壓器的功率補償一號變壓器總的計算負荷：（取 kp=0.95 , kq =0.97）補償前的計算負荷和功率因數(shù)p30= kp p30（i）=0.95 (21757.686.469.3 117 153.3)665.57kwq30 = kq q30（i）=0.97 (253.8999.65 149.47 119.8987.75 13

40、4.9)820.18 varks30=230230qp22665.57820.181056.26kvai30=nus3301056.261604.8230.38acos=665.570.631056.26變壓器的功率損耗為300.0150.015 1056.26158.44tpskw300.060.06 1056.2663.38 vartqsk變電所高壓側(cè)總的計算負荷3030665.57 158.44824.01tpppkw3030820.1863.38883.56 vartqqqk 2 222303030824.01883.561208.17spqkva變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為3013082

41、4.01cos0.681208.17ps按設計說明書要求，供電進線的功率因數(shù) cos0.92，考慮到變壓器本身的無功功率損耗qt遠大于其有功功率pt，一般qt=（45）pt，因此在變壓器低河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 共 51 頁壓側(cè)進行集中無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應略高于 0.92，現(xiàn)采用低壓集中補償?shù)姆绞?。暫?10kv 側(cè)功率因數(shù) cos0.92，來計算 400v 側(cè)的無功補償容量。考慮到 10/0.4kv 變壓器本身的功率損耗，故應將低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)提高一些，設計中低壓側(cè)取 cos=0.95。要使低壓側(cè)（400v）功率因數(shù)由 0.68 提高到 0.9

42、5，低壓側(cè)需裝設的并聯(lián)電容器容量為：qc= p30（tanarccos0.68- tanarccos0.95）= 665.57xtan(arccos0.68)-tan(arccos0.95)=765.92kvar采用電容柜補償：bw0.4-14-3w，采用三角形接法。每臺電容器額定容量為 14 kvar，所需的電容器數(shù)量為：n=55（組） ，取 n=5714cq實際補償量 qc=1457=798 kvar低壓電容器柜內(nèi)利用 220v -25w 的白熾燈的燈絲電阻作為放電回路，放電白熾燈接成星形。補償后變電所低壓側(cè)的無功計算負荷為：qc=（820.18-798）kvar = 22.18kvar補

43、償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：222213030()665.57(820.18798)665.88ccnspqnqkva10.0150.015 665.889.99tcpskw10.060.06 665.8839.95 vartcqsk230665.579.99675.56ctpppkw230(820.18798)39.9562.13 varctqqqk補償后變電所高壓側(cè)的視在計算負荷為222222222675.5662.13678.23cos0.99cccccspqkvaps所以通過低壓補償后，滿足 10kv 側(cè)功率因數(shù) cos0.92 的要求。河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 1

44、7 頁 共 51 頁6.1.2 二號變壓器的功率補償補償前的計算負荷和功率因數(shù)p30= kp p30（i）=0.95 (108204 196234)704.9kwq30 = kq q30（i）=0.97 (186.84 122.498 117)508.51 varks30=230230qp22704.9508.51869.18kvai30=nus330869.181320.9430.38acos=704.90.81869.18變壓器的功率損耗為300.0150.015 869.1813.04tpskw300.060.06 869.1852.15 vartqsk變電所高壓側(cè)總的計算負荷30307

45、04.9 13.04717.94tpppkw3030508.51 52.15560.66 vartqqqk 2 222303030717.94560.66910.92spqkva變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為30130717.94cos0.79910.92ps按設計說明書要求，供電進線的功率因數(shù) cos0.92，考慮到變壓器本身的無功功率損耗qt遠大于其有功功率pt，一般qt=（45）pt，因此在變壓器低壓側(cè)進行集中無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應略高于 0.92，現(xiàn)采用低壓集中補償?shù)姆绞健喝?10kv 側(cè)功率因數(shù) cos0.92，來計算 400v 側(cè)的無功補償容量?？紤]到 10/0.4kv

46、變壓器本身的功率損耗，故應將低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)提高一些，設計中低壓側(cè)取 cos=0.95。要使低壓側(cè)（400v）功率因數(shù)由 0.79 提高到 0.95，低壓側(cè)需裝設的并聯(lián)電容器容量為：河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 18 頁 共 51 頁qc= p30（tanarccos0.79- tanarccos0.95）= 704.9 tan(arccos0.79)tan(arccos0.95)315.37 vark采用電容柜補償：bw0.4-14-3w，采用三角形接法。每臺電容器額定容量為 14kvar，所需的電容器數(shù)量為：n=23（組） ，取 n=2414cq實際補償量 qc=2414=

47、336 kvar低壓電容器柜內(nèi)利用 220v -25w 的白熾燈的燈絲電阻作為放電回路，放電白熾燈接成星形。補償后變電所低壓側(cè)的無功計算負荷為：qc=（508.51-336）kvar = 172.51kvar補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：222213030()704.9(508.51 336)729.67ccnspqnqkva10.0150.015 729.6710.95tcpskw10.060.06 729.6743.78 vartcqsk230704.9 10.95715.85ctpppkw230(508.51 336)43.78216.29 varctqqqk補償后變電所高壓側(cè)的視

48、在計算負荷為222222222715.85216.29752.59cos0.95cccccspqkvaps所以通過低壓補償后，滿足 10kv 側(cè)功率因數(shù) cos0.92 的要求。6.2 變電所的功率補償及變壓器選擇 總降壓變電所總的計算負荷：（取 kp=0.95 , kq =0.97）p = kp p30（i）=0.95(675.56+715.85) kw = 1321.84 kw30q= kq q30（i）=0.97(62.13+216.29) kvar =270.08 kvar30s= =1351.93kv.a30230230qp221321.84270.08河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說

49、明書 第 19 頁 共 51 頁i= =76.3a30nus3301351.93.3 10kv akvcos=0.981321.841351.93變壓器型號選擇：環(huán)境在溫度最高月份平均氣溫為，且安置于室內(nèi)，所以變壓28 c器實際容量為.302820(0.92)20001720100tn tsk skvas正常工作時，是 2 臺變壓器同時承擔負荷，考慮某臺變壓器故障則單臺變壓器負載變電所全部負荷，變壓器實際負荷應略小于變電ts所總負荷 s ，在正常過負荷范圍之內(nèi)即可。但又考慮到工廠以后的30發(fā)展，所以選擇略大一些的變壓器。由于一號和二號的變壓器負荷的負載極為相近，所以選擇兩個一樣的變壓器。變壓器

50、型號：sc10-2000/10，額定容量：2000kv.a，聯(lián)結組別：dyn11，阻抗電壓：6%，規(guī)格：1900mm1050mm2042mm。河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 20 頁 共 51 頁7 短路電流計算7.1 短路計算電路當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，將破環(huán)系統(tǒng)的正常工作或損壞電路元件。為消除或減輕短路所造成的后果，應根據(jù)短路電流正確選擇和校驗電器設備。10kv 進線正常運行下，1,2 號變壓器及相應的線路均正常且不與其他車間聯(lián)絡。短路計算電路圖如下:圖 3 10kv 線路短路計算電路圖電源容量在最大運行方式下為，在最小運行方式下。gmaxs260mvagmins100mva7.

51、2 計算各短路點的短路電流取基準容量=100 mva,基準電壓=，=10.5kv,=0.4kv。dsduavu1du2du=5.5(ka)1di13ddsu5 .103100=142.9(ka)2di23ddsu4 . 031007.2.1 計算短路電流中各主要元件的電抗標幺值（1）電源容量在最小運行方式下電力系統(tǒng)的電抗標幺值mva= =1100ocs1min*xdocss100100河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 共 51 頁電源容量在最大運行方式下電力系統(tǒng)的電抗標幺值mva260ocs= =0.381max*xdocss260100（2）電源容量在最小運行方式下架空線路電

52、抗標幺值架空線路單位長度電抗平均值： /km20.4x =0.41.5=0.542min*x221ddsx lu25 .10100電源容量在最大運行方式下架空線路電抗標幺值架空線路單位長度電抗平均值： /km20.4x =0.41.0=0.362max*x221ddsx lu25 .10100（3）主變壓器電抗標幺值變壓器型號：sc10-2000/10,阻抗電壓：6%，=33*x%100kdnuss210010067.2.2 短路計算等效電路圖電源容量在最小運行方式下的等效電路圖，只計算有最小短路電流通過的 k1 k2 點即可。 圖 4 電源容量在最小運行方式下 10kv 線路短路等效電路圖河

53、北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 22 頁 共 51 頁電源容量在最大運行方式下的等效電路圖，只計算有最大短路電流通過的 k3 k4 點即可。 圖 5 電源容量在最大運行方式下 10kv 線路短路等效電路圖7.2.3 計算各短路點的三相短路電流和短路容量1、計算 k1 點的短路總電抗標幺值及兩相，三相短路電流和短路容量（1）總阻抗標么值： = +=1+0.54=1.541kx1min*x2min*x（2）三相短路電流周期分量有效值： =0.651ki11kx11.54=5.50.65=3.58(ka)1()3(ki1di1ki（3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：=3.58(ka)1()3(

54、)3()3(kiii （4）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：i=2.55=2.553.58=9.13(ka)sh）（3）（3i i=1.52=1.523.58=5.44(ka)sh）（3）（3i 河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 23 頁 共 51 頁（5）三相短路容量:=65(mva)1()3(ks)1(kdxs（6）兩相短路短路電流 =(ka)1()2(ki1 . 323)1()3(ki i=(ka)sh）（291. 723)1()3(ki i=(ka)sh）（271. 423)1()3(ki2、計算 k2 點的短路總電抗標幺值及兩相，三相短路電流和短路容量（1）總阻抗

55、標么值： =+/=1+0.54+3=4.542kx1*x2*x3*x4x（2）三相短路電流周期分量有效值：=0.222ki31kx54. 41=142.90.22=31.44(ka)2()3(ki2di2ki（3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：=31.44(ka)2()3()3()3(kiii （4）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：i=1.84=1.8431.44=57.85(ka)sh）（3）（3i i=1.09=1.0931.44=34.27(ka)sh）（3）（3i （5）三相短路容量：=1000.22=22(mva)2()3(ks)3(kdxs（6）兩相短路短路電流 =(

56、ka)2()2(ki23.2723)2()3(ki河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 24 頁 共 51 頁 i=(ka)sh）（21 .5023)2()3(ki i=(ka)sh）（268.2923)2()3(ki3、計算 k3 點的短路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量（1）總阻抗標么值： = +=0.38+0.36=0.743kx1*x2*x（2）三相短路電流周期分量有效值： =1.353ki31kx74. 01=5.51.35=7.4(ka)3()3(ki1di3ki（3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：=7.4(ka)3()3()3()3(kiii （4）三相短路沖擊電流及第一個

57、周期短路全電流有效值：i=2.55=2.557.4=18.9(ka)sh）（3）（3i i=1.52=1.527.4=11.2(ka)sh）（3）（3i （5）三相短路容量:=1001.35=135(mva)3()3(ks)3(kdxs4、計算 k4 點的短路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量（1）總阻抗標么值： =+/=0.38+0.36+1.5=2.244kx1*x2*x3*x4x（2）三相短路電流周期分量有效值：=0.284ki31kx74. 31=142.90.28=40(ka)4()3(ki2di4ki河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 共 51 頁（3）三相短路次暫

58、態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：=40(ka)4()3()3()3(kiii （4）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：i=1.84=1.8440=73.6(ka)sh）（3）（3i i=1.09=1.0940=43.6(ka)sh）（3）（3i （5）三相短路容量：=1000.28=28(mva)4()3(ks)4(kdxs河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 共 51 頁8 電氣設備和導線的選擇與校驗高壓電器設備按正常工作的條件選擇。同時，為保證電氣設備在通過最大短路電流時不致受到嚴重損壞，在選擇斷路器時進行校驗。在選擇時，電器元件的額定電壓應大于或等于回路的工作電壓，額定電流應大

59、于或等于回路最大長期工作電流。8.1 高壓斷路器選擇8.1.1 10kv 斷路器（qf1）選擇（1）10-qf1 選擇：從短路電流計算中可知 k-3 點短路時，通過斷路器 10-qf1、10-qf3 的短路電流最大，按 k-3 點短路計算：線路計算電流：i =76.3 a30nup330 （總）10384.1321繼電保護動作時間為 t=1.6 s，斷路器斷路時間取為 t=0.15 sopoc短路電流通過時間 t = t+t=1.6+0.15=1.75 skopoc短路發(fā)熱假想時間 tt +0.05=1.75+0.05=1.8 simak 根據(jù)已知數(shù)據(jù)，初步選用 sn10-10i/630 型少

60、油戶內(nèi)斷路器來進行校驗，如下表。檢驗結果顯示，選用 sn10-10i/630 型少油斷路器是合適的。 表 2 10-qf1 高壓斷路器的選擇檢驗表計計 算算 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)sn10-10i/630 型技術數(shù)據(jù)型技術數(shù)據(jù)序序 號號項項 目目數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)項項 目目數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)結結 論論1u10 kvun10 kv合 格2i3076.3ain630 a合 格3）（33ki7.4 kaoci16ka合 格4）（3shi18.9 kamaxi40ka合 格5imati23）（7.421.8=98.57tit21624=1024合 格河北聯(lián)合大學輕工學院畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 共 51 頁8.1.2 10k