工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 第一章 緒論1.1.1機(jī)械工廠供電的意義和特點(diǎn)工廠是工業(yè)生產(chǎn)的主要動力能源。工廠供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過合理的傳輸，變換，分配到工廠車間中的每一個(gè)用電設(shè)備上。隨著工業(yè)電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量的迅速增長，對電能的質(zhì)量，供電的可靠行以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的要求也日益提高。供電設(shè)計(jì)是否完善，不僅影響工廠的基本建設(shè)投資，運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)上，他與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)備和人身安全等是密切相關(guān)的。供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從廠區(qū)以外的電網(wǎng)取得電源，并通過廠內(nèi)的變配電中心分配到下廠的各個(gè)供電點(diǎn)。它是工程建設(shè)施下的依抓，也是日后進(jìn)行驗(yàn)收及運(yùn)行維修

2、的依據(jù)。供電設(shè)計(jì)首先要確定供電系統(tǒng)并進(jìn)行用電負(fù)荷計(jì)算，然后將設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)圖及用電容量向供電部門申請。申請用電容量的大小應(yīng)滿足生產(chǎn)需要，也要考慮到節(jié)省投資和節(jié)約能源，這就要求設(shè)計(jì)者對對工藝專業(yè)和公用專業(yè)用電負(fù)荷系數(shù)有足夠的把握。在設(shè)計(jì)計(jì)算中除了查找資料外，還必須借助于設(shè)計(jì)者在實(shí)踐中長期積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于機(jī)械工廠車間組成類型多，產(chǎn)品、工藝日新月異，對供電要求各不相同，非專業(yè)設(shè)計(jì)院或個(gè)體設(shè)計(jì)者一不了解機(jī)械生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)規(guī)律，要作出好的設(shè)計(jì)，相對來說要困難些。比如機(jī)加工車間，從設(shè)備明細(xì)表中看出用電電量頗大，大小設(shè)備用電量相差較大，用電特點(diǎn)是短時(shí)下作制的設(shè)備多，機(jī)加工設(shè)備輔助傳動電機(jī)一般僅工作幾秒鐘

3、，而停歇時(shí)間卻達(dá)幾分鐘、甚至幾小時(shí)。在作負(fù)荷計(jì)算時(shí)對設(shè)備下作時(shí)間要了解,并把不同的用電設(shè)備按組劃分確定其計(jì)算功率。工廠供電工作要很好地為工業(yè)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)到下列基本要求：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)備事故可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要省，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能節(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)合理的處理局部和全局，當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧全局和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適當(dāng)發(fā)展。 機(jī)械工廠供電設(shè)計(jì)是

4、機(jī)械行業(yè)工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，它的設(shè)計(jì)質(zhì)量已引起有關(guān)部門的關(guān)注。對設(shè)計(jì)單位的選擇應(yīng)參照國際貫例，采取招、投標(biāo)的方式。對設(shè)計(jì)單位的專業(yè)技術(shù)水平以及聲譽(yù)和資歷等都應(yīng)成為能否承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)的重要條件。設(shè)計(jì)部門的專業(yè)技術(shù)水平以及設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和發(fā)展規(guī)劃都與機(jī)械下程項(xiàng)目的成功、合理、安全、經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。1.1.2本工廠負(fù)荷性質(zhì)本廠除空壓站，煤氣站部分設(shè)備為二級負(fù)荷外，其余均為三級負(fù)荷。關(guān)于負(fù)荷性質(zhì)，按gb50052-5供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，根據(jù)電力負(fù)荷對供電可靠性的要求及中斷供電在政治經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響程度，電力負(fù)荷分為以下三級：一級負(fù)荷 中斷供電將造成人身傷亡者；中斷供電將在政治上，經(jīng)濟(jì)

5、上造成重大損失，例如重要的交通樞紐，重要通信樞紐，重要賓館，大型的體育場，經(jīng)常用與國際活動的大量人員集中的公共場合等用電單位中重要的電力負(fù)荷。在一級負(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，以及特別重要的場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)重視為特別重要的負(fù)荷。二級負(fù)荷 中斷供電將在政治，經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，例如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時(shí)間才能恢復(fù)，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等；中斷供電將影響重要用電單位的正常工作者，例如交通樞紐，用電樞紐，通信樞紐等用電單位中重要的電力負(fù)荷以及中斷供電造成大型影劇院，大型商場等較多人員集中的公共場所秩序混亂者。三級負(fù)荷 不屬于一級負(fù)荷和

6、二級負(fù)荷的電力負(fù)荷。本機(jī)械廠為機(jī)械制造工廠，所以要求用兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩太（這兩臺變壓器不一定在同一變壓所）。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生故障時(shí)，不至于斷電。1.1.3工廠供電系統(tǒng)總述工廠供電系統(tǒng)是由工廠總降壓變電所（高壓變電所），高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用電設(shè)備組成。一般中型工廠的電源是610kv。電能先經(jīng)高壓配電所，有高壓配電線路將電能分送至各個(gè)車間變電所。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將610kv的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓，通常降為220/380v（220v為三相電路相電壓，380v為其線電壓）。如果工廠有610kv的高壓用電設(shè)備，則由高壓配電所直接

7、對其配電。圖是一個(gè)比較典型的中型工廠供電的簡圖。該簡圖只用一根線來表示三相線路，即繪成單線圖的形式，而且該圖除母線分段開關(guān)和低壓聯(lián)絡(luò)線上裝設(shè)的開關(guān)外未繪出其他開關(guān)電器。 從上圖可看出，該廠是典型的“單母線分段制”。在任一電源進(jìn)線發(fā)生故障或進(jìn)行檢修而被切除后，可以利用閉合母線分段開關(guān)，由另一條電源進(jìn)線對整個(gè)配電所（特別是其中的重要負(fù)荷）進(jìn)行配電，從而提高了供電的可靠性。這類接線的配電所通常的運(yùn)行方式是；母線分段開關(guān)閉合，整個(gè)配電所由一條電源進(jìn)線作為備用。工作電源通常來自公共電網(wǎng)（電力系統(tǒng)）。而備用電源通常通過聯(lián)絡(luò)線來自鄰近單位的變，配電所。 上圖所示高壓配電所有四條高壓配電出線，供電給三個(gè)車間變

8、電所，其中1車間變電所和3號車間變電所各裝有一臺配電變壓器，而2號車間變電所裝有 兩臺，并分別有兩段母線供電，其低壓側(cè)有采用單母線分段制，因此對重要的低壓用電設(shè)備可由兩段母線交叉供電，各車間變電所的低壓側(cè)，均設(shè)有低壓聯(lián)絡(luò)線相互連接，以提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和靈活性。此外，該高壓配電所還有一條高壓配電線，直接供給一組高壓電動機(jī)；另有一條高壓線，直接與一組高壓并聯(lián)電容器相連。3號車間變電所低壓母線上也連接一組低壓并聯(lián)電容器。這些并聯(lián)電容器都是用來補(bǔ)償無功功率提高功率因數(shù)的。對于大型工廠及某些進(jìn)線電壓為35kv幾以上的中型工廠，通常經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總電壓變電所，其中裝有較大容

9、量的電力變壓器，將35kv及以上的電源電壓降為610kv的配電電壓，然后通過610kv高壓配電線將電能送到各個(gè)車間變電所，也有的經(jīng)高壓配電所在送到車間變電所，最后經(jīng)車間變電所的配電變壓器降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。其系統(tǒng)簡圖如下圖所示。有的35kv進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，既35kv線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的變壓器直接降為低壓用電設(shè)備所需的電壓，如圖所示。這種供電方式，稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。這種直配方式，可省去一級中間變壓，從而簡化的供電系統(tǒng)，節(jié)約的有色金屬，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)的環(huán)境條件是否滿足35kv架空線路深入負(fù)荷中心

10、的“安全走廊”而定，否則不宜采用，以確保供電安全。由以上分析可知，配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能，不改變電壓，而變電所的任務(wù)是接受電能，變換電壓和分配電能。以上所講變，配電所中的母線，有稱匯流線，其任務(wù)是匯集電能和分配電能。以上所講的工廠供電系統(tǒng)，是指從電源進(jìn)線進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個(gè)電路系統(tǒng)，包括廠內(nèi)的變，配電所和所有高低壓配電線路。1.1.4 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)已應(yīng)用于供電系統(tǒng)，并取得一些可喜成果. 用cad技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，并應(yīng)用于實(shí)踐，旨在推動cad技術(shù)在工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用.1供電cad系統(tǒng)的分析 供電系統(tǒng)cad，目前

11、主要用來進(jìn)行各種參數(shù)計(jì)算，方案的比較確定，裝置、設(shè)備的選擇，繪圖及數(shù)據(jù)處理等.因此，從用戶的角度來看，作為一個(gè)滿意的供電的cad系統(tǒng)，一般應(yīng)該有以下的性能品質(zhì). 1、靈活性即具有各種靈活的輸人方式和輸出方式，以滿足用戶的要求. 2、交互性即具有最方便的人機(jī)對話功能，對話簡單易行，使不同水平的用戶易于掌握應(yīng)用. 3、可靠性即系統(tǒng)工作的不間斷性. 4、可擴(kuò)展性即系統(tǒng)能較容易地進(jìn)行功能的擴(kuò)充和完善 5、可維護(hù)性即系統(tǒng)運(yùn)行中維護(hù)方便，操作簡便等. 1.1.5工廠配電電壓的選擇（一）工廠供電的選擇工廠供電電壓的選擇，主要取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級，同時(shí)也要考慮工廠用電設(shè)備的電壓，容量和供電距離等因素。

12、由于同樣的配送功率和輸送距離條件下，配電電壓越高，線路電流越小，因而線路采用的導(dǎo)線或電纜截面越小，從而可以減少線路的初投資和有色金屬消耗量且可減少線路的電能損耗的電壓損耗。下表示出各級電壓線路合理的輸送功率和輸送距離，供參考。表：各級電力線路合理的輸送功率和輸送距離線路電壓線路結(jié)構(gòu)輸出功率/kw輸出距離/km0.38架空線1000.250.38電纜線1750.356架空線1000106電纜線3000810架空線200062010電纜線50001035架空線200010000205066架空線35003000030100110架空線100005000050150220架空線10000050000

13、0100300（二）工廠高壓配電電壓的選擇工廠高壓配電電壓的選擇，主要取決于工廠高壓用電設(shè)備的電壓及其容量，數(shù)量等因素。工廠采用的高壓配電電壓通常為10kv。如果工廠擁有相當(dāng)數(shù)量的6kv用電設(shè)備，或者供電電源電壓就是6kv，則可考慮采用6kv電壓作為工廠的高壓配電電壓。如果不是上述情況，6kv用電設(shè)備數(shù)量不多，則應(yīng)選擇10kv作為工廠的高壓配電電壓，而6kv高壓設(shè)備則可通過專用的10/63kv的變壓器單獨(dú)供電。如果當(dāng)?shù)氐碾娫措妷簽?5kv，而廠區(qū)環(huán)境條件又允許采用35kv架空線路和較經(jīng)濟(jì)的35kv設(shè)備時(shí)，則可考慮采用35kv作為高壓配電電壓深入工廠各車間負(fù)荷中心，并經(jīng)車間變電所直接降為低壓用電

14、設(shè)備所需的電壓。這種高壓深入負(fù)荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，大大簡化供電系統(tǒng)接線，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，因此有一定的推廣價(jià)值。但必須考慮廠區(qū)要有滿足35kv架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”，以確保安全。（三）工廠低壓配電電壓的選擇工廠的低壓配電電壓，一般采用220/380v，其中線電壓380v接三相動力設(shè)備和380v的單相設(shè)備，相電壓220v接一般照明燈具和其他220v的單相設(shè)備。但某些場合宜采用660v甚至更高的1140v作為低壓配電電壓。例如礦井下，由于負(fù)荷中心往往離變電所較遠(yuǎn)，因此為保證負(fù)荷端的電壓水平而采用比380v更高的電壓配電。采用660v

15、或1140v（只用于礦井下）電壓配電，較之采用380v配電，不僅可以減少線路的電壓損耗，提高負(fù)荷端的電壓水平，而且能減少線路的電能損耗，降低線路的有色金屬消耗量和初投資，增大配電范圍，提高供電能力，減少變電點(diǎn)，簡化供配電系統(tǒng)。因此提高低壓配電電壓有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是節(jié)電的有效措施之一，這在世界各國已成為發(fā)展的趨勢。但是將380v升高為660v，需電器制造部門全面配合。我國現(xiàn)在采用660v電壓的工業(yè)，尚只限于采礦，石油和化工等少數(shù)部門。至于220v電壓，現(xiàn)在規(guī)定不作為低壓三相配電電壓，而只作為單相配電電壓和單相用電設(shè)備的額定電壓。1.1.6abc法簡述我國工廠設(shè)計(jì)工作者提出abc法求計(jì)算負(fù)荷，其

16、特點(diǎn)是：1運(yùn)用概率論的基本原則找出計(jì)算負(fù)荷與設(shè)備容量之間的關(guān)系；2利用單元功率的概念和ab列表法，將繁雜的功率運(yùn)算簡化為臺數(shù)的運(yùn)算，使運(yùn)算簡單準(zhǔn)確，適宜工廠設(shè)計(jì)利用。利用abc求計(jì)算負(fù)荷的公式為 式子中 d單臺等值功率（kw），d可取任意值，一般取d=3kw； 該組用電設(shè)備的利用系數(shù)a=b=abc法也把計(jì)算負(fù)荷看作是平均負(fù)荷p與計(jì)算負(fù)荷對平均負(fù)荷參差值的疊加，但它對這個(gè)參差值的估算，是由設(shè)備的容量總平方和的方根 表征的，該方根隨設(shè)備臺數(shù)n和設(shè)備的容量p而變化，容量值越大，對方根的影響越大，如一臺100kw的設(shè)備，就相當(dāng)于3kw的設(shè)備1100臺，這一點(diǎn)是符合負(fù)荷變化的實(shí)際的。abc法適用于連續(xù)工

17、作制，短時(shí)，反復(fù)短時(shí)工作制類設(shè)備，只要一組設(shè)備的利用系數(shù)明確，就可方便的確定它的計(jì)算負(fù)荷p，與此同時(shí)，還可得出平均功率，有效功率，前者可用來計(jì)算電能需要和確定功率因數(shù)補(bǔ)償裝置等。后者可用來計(jì)算電能損耗。整個(gè)運(yùn)算可在一次列表中完成。通過所列表格，可以求出車間主干線，變電所，配電所，全嘗等各級配電點(diǎn)的負(fù)荷，各級運(yùn)算中不必乘以同期系數(shù)，計(jì)算本身也和方便，只需對設(shè)備臺數(shù)進(jìn)行簡單的加法，不牽涉到設(shè)備容量的繁瑣計(jì)算，因而節(jié)約了時(shí)間。abc法的另一特點(diǎn)，就是它的基本計(jì)算系數(shù)是最大負(fù)荷班的平均系數(shù)，該系數(shù)的數(shù)值確定，易于通過實(shí)測取得，因而使本方法具有使用價(jià)值。第二章 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)材料及方案論證2.1.1設(shè)計(jì)總基

18、礎(chǔ)資料（1）廠區(qū)平面布置圖表：本廠產(chǎn)品及單耗產(chǎn)品類型單位數(shù)量（套）單位重量（kg/套）每公斤重耗電量kwh/kg耗電量（kwh）特大型中型小型共計(jì)套套套500020萬10萬200200.51510100萬2000萬50萬2150萬（2）負(fù)荷類型及大小配電計(jì)點(diǎn)名稱設(shè)備臺數(shù)n設(shè)備容量/kw計(jì)算有功功率/kw計(jì)算無功功率/kw計(jì)算視在功率kw計(jì)算電流/a一車間701419470183506770二車間17722236124167441130三車間3717559202769571452工具,機(jī)修車間811289496129510775空氣站煤氣站4512668541688721374全廠總負(fù)荷6041

19、04634087165944856811配電計(jì)點(diǎn)名稱功率因數(shù)costg平均有功功率kw平均無功功率/kvar有功功率損耗/kw無功功率損耗/kw變壓器容量/(kva)一車間0.930.393541381050630二車間0.820.685123481574800三車間0.960.363219019961000工具,機(jī)修車間0.920.264001041051630空氣站煤氣站0.980.563312517871000全廠總負(fù)荷3159132589447.65000本廠除動力站，房部分設(shè)備為二級負(fù)荷外，其余均為三級負(fù)荷（3）工廠為二班制 全年工廠工作小時(shí)數(shù)為4500小時(shí)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)：tm

20、ax=4000小時(shí)。年耗電量約為2015萬kwh（有效生產(chǎn)時(shí)間為10個(gè)月）（4）電源 工廠東北方向6公里處有新建地區(qū)降壓變電所，110/35/10kv，125mva變壓器一臺作為工廠的主電源，允許用35kv或10kv中的一種電壓，以一回架空線向工廠供電。35kv廁系統(tǒng)的最大三相短路容量為1000mva，最小三相短路容量為500 mva。備用電源 此外，由正北方向其他工廠引入10kv電纜作為備用電源，平時(shí)不準(zhǔn)投入，只在該工廠主電源發(fā)生故障或檢修時(shí)提供照明及部分重要負(fù)荷用電，輸送容量不得超過全廠計(jì)算負(fù)荷的20%。（5）功率因數(shù) 供電部門對功率因數(shù)的要求為當(dāng)以35kv供電時(shí)，cos0.85。（6）電

21、價(jià)計(jì)算供電部門實(shí)行兩部電價(jià)制。1基本電價(jià)：按變壓器安裝容量每1kva，6元/月計(jì)費(fèi)；2電度電價(jià)：供電電壓為35kv時(shí)，=0.5元/（kwh）；供電電壓為10kv時(shí)，=0.55元（kwh）。附加投資：線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按1000元/kw計(jì)算（7）工廠的自然條件 本廠所在地區(qū)年最高氣溫為38，年平均溫度為23，年最低氣溫為-8 ，年最熱月最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為36，年最熱月地下0.8m處平均溫度為35 。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。本廠所在地區(qū)平均海拔高度為500m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。2.1.2供電方案論證 由于本地區(qū)僅能提供35kv或10

22、kv中的一種電壓，所以將兩種電壓的優(yōu)缺點(diǎn)扼要分析如下：（一）35kv與10kv供電特點(diǎn)方案一：采用35kv電壓供電的特點(diǎn)1供電電壓較高，線路的功率損耗及電能損耗小，年運(yùn)行費(fèi)用低；2電壓損失小，調(diào)壓問題容易解決；3對cos的要求較低，可以減少提高功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備的投資；4需建設(shè)總降壓變電所，工廠供電設(shè)備便于集中控制管理，易于實(shí)現(xiàn)自動化，但要多占一定的土地面積；5根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，35kv架空線路的故障比10kv架空線路的故障低一半，因而供電的可靠性高；6有利于工廠的進(jìn)一步擴(kuò)展方案二：采用10kv電壓供電的特點(diǎn)1不需要投資建設(shè)工廠總降壓變電所，并少占土地面積；2工廠內(nèi)不裝設(shè)主變壓器，可簡化接線，便

23、于運(yùn)行操作；3減輕維護(hù)工作量，減少管理人員；4供電電壓較35kv低，會增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也會增大5要求cos的值高，要增加補(bǔ)償設(shè)備的投資6線路的故障比35kv的高，即供電可靠性不如35kv。（二）經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的比較方案一：正常運(yùn)行時(shí)以35kv單回路架空線供電，由鄰廠10kv電纜線路作為備用電源。根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷情況，s30=4485kva，而只有少數(shù)的負(fù)荷為二級負(fù)荷，大多數(shù)為三級負(fù)荷，故擬廠內(nèi)總降壓變電所裝設(shè)一臺容量為5000 kva的變壓器，型號為sjl1-5000/35型，電壓為35/10kv，查產(chǎn)品樣本，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：p0=6.9kw, pk=45kw,uk

24、%=7,i0%=1.1變壓器的功率損耗為:有功功率損耗為：ptp0+p（）2=6.9+45()2=43.1kw無功功率損耗為：qtq0+qn（）2= sn+(）2=35kv線路功率等于全廠計(jì)算負(fù)荷與變壓器功率損耗之和。 p30=p30+pt=4087+43.1=4130.1kv q30=q30+qt=1659+336.6=1995.6kv= cos.= p30/ s30 =i30= s30/un=考慮本廠負(fù)荷的增長是逐漸的，為了節(jié)約有色金屬消耗量，按允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，而未采用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本，選擇鋼芯鋁鉸線 lgj-35 ，起允許電流為170a i30=7

25、5.67a 滿足要求。該導(dǎo)線單位長度電阻 r0=0.85/km ,單位長度電抗 x0 = 0.36/km。查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊，經(jīng)過計(jì)算，35kv供電的投資費(fèi)用z1見表，年運(yùn)行費(fèi)用f1見表 表 35kv的投資費(fèi)用項(xiàng) 目說 明單價(jià)（萬元）數(shù) 量費(fèi)用（萬元）線路綜合投資lgj-351.2萬元/km6km7.2變壓器綜合投資sjl-5000/3510萬1臺1035kv斷路器sw2-35/10002.1萬1臺2.8避雷器及電壓互感器jdjj-35+fz-350.9萬各1臺1.3附加投資1000元/kw130.7kw13.07共計(jì)34.37表 35kv供電的年運(yùn)行費(fèi)用f1 項(xiàng) 目說 明費(fèi) 用（萬 元）線路折舊

26、費(fèi) 線路投資5% 0.36電氣設(shè)備折舊費(fèi) 按設(shè)備投資8% 1.128線路電能損耗費(fèi)fl= 6.045變壓器電能損耗費(fèi) 4.312共 計(jì)11.845方案二：采用10kv電壓供電，廠內(nèi)不設(shè)總降壓變電所，即不裝設(shè)變壓器，故無變壓器損耗問題。此時(shí)，10kv架空線路計(jì)算電流 i30=s30/un=4485/10=258.95a而 cos= p30/ s30=4087/44850.95 不符合要求 為使兩個(gè)方案比較在同一個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行，也按照允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面。選擇 lgj-70， 鋼芯鋁鉸線，其允許載流量為 275a ，r0=0.46/km，x0=0.365/km。10kv線路電壓損失為（線路長度l

27、=6km）；=（408760.46165960.365）/10=1491.3v =14.9% 5% 表10kv供電的投資費(fèi)用項(xiàng) 目說 明單 位數(shù) 量費(fèi)用（萬元）線路綜合投資lgj-701.44萬元/km6km8.64附加投資1000元/kwh555.22kw55.522合 資64.162 表10kv供電的年運(yùn)行費(fèi)用項(xiàng) 目 說 明 費(fèi) 用線路折舊費(fèi)以投資的5%計(jì) 0.432線路電能損耗費(fèi)fl= 47.249 共 計(jì) 47.681在上述各表中，變壓器全年空載工作時(shí)間為8760小時(shí)；最大負(fù)荷利用小時(shí)tmax=4000小時(shí)；最大負(fù)荷損耗小時(shí)可由tmax=4500和cos=0.9查有關(guān)手冊中 關(guān)系曲線，

28、得出=2300小時(shí)；為電度電價(jià)35kv時(shí)，=0.5元/（kwh）；10kv時(shí)，=0.55元/（kwh）。 由上述分析計(jì)算可知，方案一較方案二的投資費(fèi)用及年運(yùn)行費(fèi)用均少。而且方案二以10kv電壓供電，電壓損失達(dá)到了極為嚴(yán)重的程度，無法滿足二級負(fù)荷長期正常運(yùn)行的要求。因此，選用方案一，即采用35kv電壓供電，建設(shè)廠內(nèi)總降壓變電所，無論從經(jīng)濟(jì)上還是從技術(shù)上來看，都是合理的。第三章 總降壓變電所及主接線圖設(shè)計(jì)3.1.1總降壓變電所位置選擇及要求根據(jù)前面已確定的供電方案，結(jié)合本廠廠區(qū)平面示意圖，如圖本工廠的降壓變電所設(shè)在工廠的東北部，原理如下：靠電源進(jìn)線側(cè)，接近負(fù)荷中心；進(jìn)出線方便，遠(yuǎn)離工廠中心區(qū)，不影

29、響工廠廠區(qū)面積的利用；靠近鐵路專線，便于變，配電設(shè)備運(yùn)輸；位于煤氣站，鍋爐房等空氣污染源的上風(fēng)側(cè)，環(huán)境潔凈；與鍛工車間保持足夠距離以免受震動影響；遠(yuǎn)離人員集中區(qū)，有利于安全便于保衛(wèi)；根據(jù)運(yùn)行要求，對總降壓變電所提出以下要求：1 總降壓變電所裝設(shè)一臺5000kva，35/10kv的降壓變電所，與35kv架空線路接成線路變壓器組。為便于檢修，運(yùn)行，控制和管理，在變壓器高壓側(cè)進(jìn)線處應(yīng)設(shè)置高壓斷路短路器。2 根據(jù)規(guī)定，備用電源只有主電源線路解列及變壓器有故障或檢修時(shí)才允許投入，因此備用10kv電源進(jìn)線斷路器在正常工作時(shí)必須斷開。3 變壓器二次側(cè)（10kv）設(shè)置少油斷路器，與10kv備用電源進(jìn)線斷路器組

30、成備用電源自動投入裝置（apd），當(dāng)工作電源失去電壓時(shí)，備用電源立即自動投入。4 變壓器二次側(cè)10kv母線采用單母線分段接線。變壓器二次側(cè)10kv接在分段上，而10kv備用電源接在分段上。單分母分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在正常時(shí)閉合，重要二級負(fù)荷可接在母線分段，在主電源停止供電時(shí)，不至于使重要負(fù)荷的供電受到影響。5 本總降壓變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。當(dāng)主電源停電時(shí)，操作電源不至于停電。3.1.2總降壓變電所的主接線圖第四章 短路電流計(jì)算4.1.1短路電流計(jì)算計(jì)算短路電流的等值線路如下：1.求個(gè)元件電抗（用標(biāo)幺制法計(jì)算）設(shè)基準(zhǔn)容量 ，而基準(zhǔn)電流 電力系統(tǒng)電抗當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，架空線路電抗主變

31、壓器電抗2. k-1點(diǎn)三相短路電流計(jì)算系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值=0.1+0.1578=0.2578系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值因此，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，三相短路電流及短路容量各為1.56/0.2578=6.05ka=100/0.2578=387.89mva而系統(tǒng)最小運(yùn)行時(shí)，三相短路電流及短路容量各為=2.554.36=11.12ka=3. k-2點(diǎn)短路電流計(jì)算系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)=0.1+0.1578+1.19=1.6578系統(tǒng)最小方式運(yùn)行時(shí)=0.2=0.1578=1.19=1.7578因此，三相短路電流及短路容量各為=5.50/1.4478=3.32ka=5.50/1.5478=3

32、.13ka=3.32ka=3.13ka=2.553.32=8.47 ka= 上述短路電流計(jì)算結(jié)果，如表所示 三相短路電流計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方式 短路電流/ka短路容量/（mva） k-1最大6.056.056.0515.43387.89最小4.364.364.3611.12279.49k-2（k-3）最大3.323.323.328.4760.32最小3.133.133.137.9856.89第五章 高低壓電氣設(shè)備選擇5.1.1高低壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)熔體電流的選擇（1）保護(hù)電力線路的熔斷器熔體電流的選擇 通常電力線路的末端多為單臺電動機(jī)或電動機(jī)組負(fù)荷。國際gb5005593通用用電設(shè)備配電設(shè)

33、計(jì)規(guī)范規(guī)定：保護(hù)交流電動機(jī)的熔斷器熔體額定電流“應(yīng)大于電動機(jī)的額定電流，且其安秒特性曲線計(jì)及偏差后略高于電動機(jī)起動電流和起動時(shí)間。當(dāng)電動機(jī)頻繁起動和制動時(shí)，熔體的額定電流還應(yīng)加大1-2級”。據(jù)此，保護(hù)電力線路的熔斷器熔體電流可按下列條件進(jìn)行選擇。熔體額定電流（in.fe）應(yīng)大于線路的計(jì)算電流，即 in.fe 熔體額定電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流。由于尖峰電流是短時(shí)最大工作電流，考慮熔體的熔斷需要一定的時(shí)間，因此滿足躲過尖峰電流的條件為 式中k小于1的計(jì)算系數(shù)。對單臺電動機(jī)的線路：當(dāng)電動機(jī)起動時(shí)間tst3s時(shí)，取k=0.250.35 當(dāng)tst=3s8s時(shí)，取k=0.350.5 當(dāng)tst8s或電動機(jī)為

34、頻繁起動、反接制動時(shí)，取k=0.50.6對多臺電動機(jī)的線路：取k=0.51。熔體額定電流與被保護(hù)線路的配合。當(dāng)線路過負(fù)荷或短路時(shí)，為保證絕緣導(dǎo)線或電纜不致因過熱燒毀而熔斷器不熔斷的事故發(fā)生，要求 式中ial絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量； kol 絕緣導(dǎo)線和電纜的允許短時(shí)過負(fù)荷系數(shù)。若熔斷器公作短路保護(hù)，對電纜和穿管絕緣導(dǎo)線取2.5，對明敷絕緣導(dǎo)線取1.5；若熔斷器除作短路保護(hù)外，還兼作過負(fù)荷保護(hù)時(shí)可取1；對有爆炸性氣體區(qū)域內(nèi)的線路，則應(yīng)取0.8。如果按所選擇的熔體電流不滿足上式的配合要求，可依據(jù)具體情況改選熔斷器的型號規(guī)格，或適當(dāng)加大絕緣導(dǎo)線和電纜的截面。（2）保護(hù)電力變壓器的熔斷器熔體電流的選

35、擇 對于610kv的電力變壓器，容量在1000kva用以下者，均可在高壓側(cè)裝設(shè)熔斷器作短路及過負(fù)荷保護(hù)，可按下式選擇熔體的額定電流。 式中iin，t 電力變壓器的額定一次電流。 綜合考慮了以下三個(gè)方面的因素： 熔體額定電流應(yīng)躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流； 熔體額定電流應(yīng)躲過來自變壓器低壓側(cè)電動機(jī)自起動引起的尖峰電流； 熔體額定電流應(yīng)躲過變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流。（3）保護(hù)電壓互感器的熔斷體電流的選擇 由于電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)二次側(cè)接近于空載，因此保護(hù)電壓互感器的熔斷熔體額定電流一般選0。5a。2熔斷器的選擇及校驗(yàn)（1）熔斷器的額定電壓大于或等于安裝處的額定電壓。（2）熔斷器的額定電流應(yīng)大于

36、或等于它所安裝熔體的額定電流。（3）熔斷器的類型應(yīng)與實(shí)際安裝地點(diǎn)的工作條件及環(huán)境條件（戶內(nèi)、戶外）相適應(yīng)。（4）熔斷器應(yīng)滿足安裝處對斷流能力的要求，為此熔斷器需進(jìn)行斷流能力的校驗(yàn)。對“限流式”熔斷器可按下式進(jìn)行校驗(yàn)： 式中 熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏鳎?熔斷器安裝處三相次暫態(tài)短路電流有效值，在無限大容量系統(tǒng)中 對“非限流式”熔斷器可按下式進(jìn)行校驗(yàn)： 式中 熔斷器安裝處三相短路沖擊電流有效值。 對具有斷流能力上下限斷器可按下式進(jìn)行校驗(yàn)： 式中 熔斷器最大分?jǐn)嚯娏饔行е担?熔斷器最小分?jǐn)嚯娏饔行е担?熔斷器安裝處最大三相短路沖擊電流有效值； 熔斷器安裝處最小三相短路沖擊電流有效值。對it系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接

37、地系統(tǒng)）取最小兩相短路電流；對it或tn系統(tǒng)（中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）取單相短路電流或單相接地短路電流。（5）熔斷路應(yīng)滿足保護(hù)靈敏度的要求，以保證在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)能可靠地熔斷。保護(hù)靈敏度可按下式進(jìn)行校驗(yàn)： 式中 被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流。對tt、tn系統(tǒng)取單相短路電流或單相接地故障電流；對it系統(tǒng)取兩相短路電流；對安裝在變壓器高壓側(cè)的熔斷器，取低壓側(cè)母線的兩相短路電流折算到高壓側(cè)之值。此外，前后級熔斷器之間還應(yīng)滿足選擇性配合的要求，即線路發(fā)生故障時(shí)，靠近故障點(diǎn)的熔斷器先熔斷，切除故障，從而使系統(tǒng)其他部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。5.1.2低壓開關(guān)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)低壓開關(guān)設(shè)備的選

38、擇與校驗(yàn)，主要指低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、低壓刀熔開關(guān)以及低壓負(fù)荷開關(guān)的選擇與校驗(yàn)。下面重點(diǎn)介紹低壓斷路器的選擇、整定與校驗(yàn)。（1）低壓斷路器過電流脫扣器的選擇 過電流脫扣器的額定電流 應(yīng)大于等于線路的計(jì)算電流，即（2）低壓斷路器過電流脫扣器的整定瞬間過電流脫扣器支作電流的整定，瞬時(shí)過電流脫扣器的動作電流 應(yīng)躲過線路的尖峰電流，即 式中可靠系數(shù)。對動作時(shí)間在0.02s以上的dw系列斷路器可取1.35；對動作時(shí)間在0.02s及以下的dz系列斷路順宜取22.5。短延時(shí)過電流脫扣器動作電流和時(shí)間的整定，短延時(shí)過電流脫扣器的動作電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流即 式中 可靠系數(shù)，取1.2。短延時(shí)過電流脫扣器的動

39、作時(shí)間分0.2s、0.4s及0.6s 三級，通常要求前一級保護(hù)的動作時(shí)間比后一級保護(hù)的動作時(shí)間長一個(gè)時(shí)間級差（0.2s）。長延時(shí)過電流脫扣器動作電流和時(shí)間的整定，長延時(shí)過電流脫扣器一般用于作過負(fù)荷保護(hù)，動作電流 僅需躲過線路的計(jì)算電流，即 式中 可靠系數(shù)，取1.1。動作時(shí)間應(yīng)躲過線路允許過負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，其動特性通常為反時(shí)限，即過負(fù)荷電流越大，動作時(shí)間越短。 過電流脫扣器與被保護(hù)線路的配合，當(dāng)線路過負(fù)荷或短路時(shí)，為保證絕緣導(dǎo)線或電纜不致因過熱燒毀而低壓斷路器的過電流脫扣器拒動的事故發(fā)生，要求 式中 為絕緣導(dǎo)線或電纜的允許載流量； 為絕緣導(dǎo)線或電纜的允許短時(shí)過負(fù)荷系數(shù)。對瞬時(shí)和短延時(shí)過電流脫扣器

40、取4.5；對長延時(shí)過電流脫扣器取1；對保護(hù)有爆炸性氣體區(qū)域內(nèi)的線路，取0 .8。如果按式所選擇的過電流脫扣器不滿足上式的配合要求，可依據(jù)具體情況改選過電流脫扣器的動作電流，或適當(dāng)加大絕緣導(dǎo)線或電纜的截面。（3）低壓斷路器熱保護(hù)脫扣器的選擇 熱脫扣器的額定電流 應(yīng)大于等于線路的計(jì)算電流，即 （4）低壓斷路器熱保護(hù)脫扣器的整定期 熱保護(hù)脫扣器用于作過負(fù)荷保護(hù)，其動作電流需躲過線路的計(jì)算電流，即 式中可靠系數(shù)，通常取1.1，但一般應(yīng)通過實(shí)際測度進(jìn)行調(diào)整。（5）低壓斷路器型號規(guī)格的選擇與校驗(yàn)斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于安裝的額定電壓。數(shù)路器的額定電流應(yīng)大于或等于它所安裝過電流脫扣器與熱脫扣器的額定電流

41、。斷路器應(yīng)滿足安裝處對斷流能力的要求。對動作時(shí)間在0.02s以上的dw系列斷路器，要求 式中斷路器的最大分?jǐn)嚯娏?；斷路器安裝處三相短路電流穩(wěn)態(tài)值。對動作時(shí)間在0.02s及以下的dz系列斷路器，要求 或 （6）低壓斷路器還應(yīng)滿足保護(hù)對靈敏度的要求 以保證在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)能可靠動作，切除故障。保護(hù)靈敏度可按下式進(jìn)行校驗(yàn) 式中 低壓斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)電流脫扣器的動作電流； k保護(hù)最小靈敏度，一般取1.3； 被保護(hù)線路末端在單相接地電流；對it系統(tǒng)取下兩相短路電流5.1.3電流互感器的選擇與校驗(yàn)（1）電流互感器應(yīng)按以下條件選擇。電流互感器的額定電壓應(yīng)大于或等于所接電網(wǎng)的額定電壓。電流互感器的額

42、定電流應(yīng)大于或等于所接線路的額定電流。電流互感器的類型和結(jié)構(gòu)應(yīng)與實(shí)際安裝地點(diǎn)的安裝條件、環(huán)境條件相適應(yīng)。電流互感器應(yīng)滿足準(zhǔn)確度等級的要求。為滿足電流互感器準(zhǔn)確度等級的要求，其二次側(cè)所接負(fù)荷容量s2不得大于規(guī)定準(zhǔn)確度等級所對應(yīng)的額定二次容量s2n，即 s2n s2電流互感器的二次負(fù)荷s2 按下式計(jì)算 式中電流互感器二次側(cè)額定電流，一般為5a 電流互感器二次側(cè)總陰抗； 二次回路中所有串聯(lián)的儀表、繼電器電流線圈阻抗之和，可由相關(guān)的產(chǎn)品樣本查得； 電流互感器二次側(cè)連接導(dǎo)線的電阻； 電流互感器二次回路中的接觸電阻，一般取0.1（2）電流互感器應(yīng)按以下條件校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定度 多數(shù)電流器給出了相對于額定一次電

43、流的動穩(wěn)定倍數(shù)（kes）和1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)（kt）,因此其動穩(wěn)定度可按下式校驗(yàn) 其熱穩(wěn)定度可按下式校驗(yàn) 如電流互感器不滿足式上面式子的要求，則應(yīng)改選較大變流比或具有較大的s2n或|z2.al| 的互感器，或者加大二次側(cè)導(dǎo)線的截面。5.1.4電壓互感器應(yīng)按以下條件選擇 電壓互感器的額定電壓應(yīng)大于或等于所接電網(wǎng)的額定電壓。 電壓互感器的類型應(yīng)與實(shí)際安裝地點(diǎn)的工作條件及環(huán)境條件（戶內(nèi)、戶外；單相、三相）相適應(yīng)。 電壓互感器應(yīng)滿足準(zhǔn)確度等級的要求。 為滿足電壓互感器準(zhǔn)確度等級的要求，其二次側(cè)所接負(fù)荷容量s2 不得大于規(guī)定準(zhǔn)確度等級所對應(yīng)的額定二次容量s2n ，即 s2n s2其中 式中 的接側(cè)量儀表和

44、繼電器電壓線圈消耗的有功功率之和； 所接測量儀表和繼電器電壓線圈消耗的無功功率之和。由于電壓互感器一、二側(cè)均有熔斷器保護(hù)，因此不需校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定度。 根據(jù)上述短路電流計(jì)算結(jié)果，按正常工作條件和按工作條件選擇和短路情況校驗(yàn)確定的總降壓變電所高，低壓電氣設(shè)備如下：5.1.5主變壓器保護(hù)裝置的選擇表主變35kv側(cè)設(shè)備如下所示設(shè)備名稱及型號計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器sw2-35/1000隔離開關(guān)gw2-35g電壓互感器jdjj-35電流互感器lcw-35避雷器fz-35u=35kvi30=82.48a6.05ka387.89kai 15.43=35kv1000a24.8ka1500mva63.4ka35kv6

45、00a50ka35kv35kv150/535kv主變10kv側(cè)設(shè)備（主變壓器低壓側(cè)及備用電源進(jìn)線）如表 所示。該設(shè)備分別組裝在高壓開關(guān)柜gg-1a（f）中。其中10kv母線按經(jīng)濟(jì)電流密度選為lmy-3（505）鋁母線，其允許電流 740a 大于10kv側(cè)計(jì)算電流 288.7 a，動穩(wěn)定均滿足要求。10kv側(cè)設(shè)備的布置，排列順序及用途如下圖所示： 表：10kv側(cè)電氣設(shè)備 設(shè)備名稱及型號計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關(guān)電流互感器隔離開關(guān)備 注u=10kv69.07mva=9.69ka10 kv600a16ka300mva40ka10 kv600a30 ka52 ka10 kv400/5, 300/5 5

46、7 ka10kv600a30 ka52 ka采用gg-1a(f)高壓開關(guān)柜10kv饋電線路設(shè)備選擇。以去一車間的饋電線為例，10kv饋電線路設(shè)備如下該設(shè)備組裝在11臺gg-1a（f）型高壓開關(guān)柜中，其編號，排列順序及用途見圖所示。 10kv 饋電線路設(shè)備 設(shè)備名稱及型號計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器sn10-10/600隔離開關(guān)cn6-10t/600電流互感器ldc-10/0.5電力電纜zlq20-10-325u=10kv60.32mva=8.47ka10 kv600a16ka300mva40kv10 kv600a30 ka52kv10 kv300/510 kv80aamin=18.7a=25第六章 車間變電所位置和變壓器數(shù)量容量 車間變電所的位置，變壓器