供配電工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、湖北理工學(xué)院電氣與電子信息工程學(xué)院供配電工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告名稱:供配電工程課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級：電氣工程及其自動(dòng)化2016專升本（學(xué)號:201620210235姓名:張賢哲指導(dǎo)教師：楊毅陳學(xué)珍設(shè)計(jì)時(shí)間：2017年5月8日一一20仃年5月19日設(shè)計(jì)地點(diǎn)：K2 4142）班供配電工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的及要求通過本課程設(shè)計(jì)：熟悉供配電系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)程序、 設(shè)計(jì)規(guī)范等，鍛煉工程設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較、工程計(jì)算、工具書使用等能力，并了解供 電配電系統(tǒng)前沿技術(shù)及先進(jìn)設(shè)備。要求根據(jù)用戶所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適

2、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，選擇配變電所主接線方案、高壓配電線 路接線方式、高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定車間變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、總平面圖如附圖。2、負(fù)荷情況該廠由注塑車間、擠出車間、鍛工車間、模具車間、熱處理車間、鉚焊車間、五金裝 配車間等組成，主營產(chǎn)品有五金配件、門窗密封膠條、折疊門塑料配件、家私裝飾條、各種 擠出異型材、精密注塑加工、代客開模、玻璃墊片等。工廠部分車間負(fù)荷情況見附表。該廠大部分車間為兩班或三班制，年最大有功負(fù)荷利 用小時(shí)數(shù)為5100h。該廠屬于二級負(fù)荷。2、供電電源情況按照

3、工廠與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由從某35/ 10kV地區(qū)變電站取得工作電源。該35/ 10kV地區(qū)變距離本廠約為1km, 10kV母線短路數(shù)據(jù)：=500MVA、Sh =200MVA。要求該廠：過電流保護(hù)整定時(shí)間不大于1.0s :在工廠10kV電源側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量；功率因數(shù)應(yīng)不低于3工廠自然條件0.92。年最高氣溫 39 C,年平均氣溫 23 C,年最低氣溫-5 C ,年最熱月平均最高氣溫33 C,年最熱月平均氣溫26 C，年最熱月地下0.8m處平均溫度 25 C.主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，年雷暴日數(shù) 52。平均海拔 22m,地層以砂粘土為主。4.電費(fèi)制度按兩部電價(jià)制交納電費(fèi)，基本電價(jià)20元

4、/千伏安/月，電度電價(jià)0.5元/度。四、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：配變電所的負(fù)荷計(jì)算及無功功率的補(bǔ)償計(jì)算，車間變壓器臺(tái)數(shù)和容量、型式的確定，變配電所主接線方案的選擇，高壓配電線路接線方式的選擇，高低壓配電線路及導(dǎo)線截面選擇，短路計(jì)算和開關(guān)設(shè)備的選擇，繼電保護(hù)的整定計(jì)算*，防雷保護(hù)與接地裝置設(shè)計(jì)*等。附表:編號廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)備注1注塑車間4890.400.65NO.1車間變電所2備料車間2380.600.653壓鑄車間5200.400.754模具車間4500.350.65NO.2車間5五金裝配車間6100.400.75變電所6機(jī)加工車間4300.350.657鍋爐房2000.

5、700.758試驗(yàn)室1250.350.75NO.3車間9材料庫1100.250.75變電所10油泵房150.650.7011辦公、食堂2150.700.85摘要眾所周知，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 ；電能的輸送的分配既 簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) , 它決定設(shè)備容量的選用 , 管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總 造價(jià)等, 這是技術(shù)人員熟知的事實(shí)。通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來按發(fā)熱條 件選擇供電系統(tǒng)中各

6、元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷( calculated load )。在交流電路中 , 由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率 , 一種是無 功功率。無功功率比較抽象 ,它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換 , 并用來在電氣設(shè) 備中建立和維持磁場的電功率。短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝 置的整定計(jì)算。對于工廠供電系統(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，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、 變電所、電力系統(tǒng)中 , 為滿足預(yù)定的功率傳送 和運(yùn)行

7、等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電 路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線 路等。它們的連接方式對供電可靠性、 運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作 用。供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、熔斷器、電抗器、 互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。 電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電 路正常條件下和短路故障條件下的工作要求， 同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠， 運(yùn)行方 便，投資經(jīng)濟(jì)合理。導(dǎo)線和電纜截面的選擇與校驗(yàn)。對 10kV 及以下的高壓線路和低壓動(dòng)力線路， 通常先按發(fā)熱條件來選擇導(dǎo)線和電纜截面， 再校驗(yàn)其電壓損失、 機(jī)械強(qiáng)度、

8、短路 熱穩(wěn)定等條件目錄1. 設(shè)計(jì)概要 11.1 工廠供電的意義和要求 11.2 選題的背景和意義 12. 負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 22.1 負(fù)荷計(jì)算的意義 22.2 參數(shù)的計(jì)算 22.3 車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 32.4 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 43. 變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇 83.1 車間變壓器的選擇原則 83.2 選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型 84. 電氣主接線 104.1 電氣主接線的意義及重要性 104.2 電氣主接線的設(shè)計(jì) 105. 短路電流的計(jì)算 125.1 產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計(jì)算方法 125.2 短路電流點(diǎn)的計(jì)算 166. 高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇176.1 電氣

9、設(shè)備的選擇對工廠企業(yè)的意義 176.2 電氣設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)理論 176.3 主要設(shè)備的選擇校驗(yàn) 186.4 電線電纜的選擇與校驗(yàn) 207. 防雷與接地 237.1 防雷接地的理論基礎(chǔ) 237.2 防雷接地的保護(hù)措施 248. 總結(jié) 25參考文獻(xiàn) 261. 設(shè)計(jì)概要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，亦稱工廠配電。 眾所周知，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 ；電能的輸送的分配既 簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國

10、民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。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。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷， 則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對于 發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分 重要的意義，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 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)到以下基本要求：（ 1） 安

11、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)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（ 3） 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（ 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。1.2 選題的背景和意義 本課題應(yīng)用供配電設(shè)計(jì)的基本原則和方法進(jìn)行塑料五金廠供配電系統(tǒng)電氣 部分設(shè)計(jì)。通過本課程設(shè)計(jì) , 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)、基本技能和專 業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力 , 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)、新技術(shù)和新信息 的能力 , 使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路 , 學(xué)生能夠理解“安全、可 靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的

12、設(shè)計(jì)要求 , 掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)所必須的 基本理論和基本技能。2. 負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它決定設(shè)備容量的選用，但是近幾年來用估算的方 法替代了負(fù)荷計(jì)算，給制定方案、工程審核造成一定的困難。通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷（calculated load ）2.2參數(shù)的計(jì)算目前，對工礦企業(yè)的電力負(fù)荷計(jì)算主要采用三種方法：單位容量法、需要系數(shù)法、用系數(shù)法。在本設(shè)計(jì)中采用的是需要系法來進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。（一）一組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷主要計(jì)算公式有：有功計(jì)算負(fù)荷：Pc= Kd Pe(2-1)

13、無功計(jì)算負(fù)荷：Qc= Pctan :(2-2)視在計(jì)算負(fù)荷：Sc= Pc/ cos(2-3)計(jì)算電流：Ic = Sc/3 Un(2-4)式中Kd為用電設(shè)備組的需要系數(shù)值；cos為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù);tan為功率因數(shù)cos :的正切值；U n為用電設(shè)備組的額定電壓（二）多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷在確定低壓干線上或低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可結(jié)合具體情況對其有功和 無功計(jì)算負(fù)荷計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù) KE。圖2-1多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷對于干線，可取KE P=0.85-0.95;K刀Q=0.90-0.97對于低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取KE P=0.8-0.9, K E Q =0.

14、85-0.95。由干線負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取 KE P=0.95, K E Q =0.97(2-5)其計(jì)算公式如下：Sc - R2 Q；QcQ.iLSCR = K 莎匚巳1 c 二 TSUN（2-6）由此確定五金廠各車間變電所總的電力負(fù)荷。2.3車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果由該工廠車間負(fù)荷表可確定五金廠各車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表，分別如下表:表2-1工廠的負(fù)荷情況編號廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)車間變電所代號1注塑車間4890.400.65STS12備料車間2380.600.653壓鑄車間5200.400.754模具車間4500.350.65STS25五金裝配車間6100.400.756機(jī)加

15、工車間4300.350.65STS37鍋爐房2000.700.758試驗(yàn)室1250.350.759材料庫1100.250.7510油泵房150.650.7011辦公、食堂2150.700.85表2-2 :各車間變電所負(fù)荷計(jì)算情況某塑料五金制品廠 N0.1車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)1注塑車間4890.40.651.17195.60228.68300.92791.902備料車間2380.60.651.17142.80166.95219.69578.143壓鑄車間5200.40.750.88208.001

16、83.44277.33729.82合計(jì)12471.42.053.22519.08579.07KE P=0.95;KE Q=0.970.65546.40561.70764.821162.03某塑料五金制品廠 N0.2車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)4模具車間4500.350.651.17157.50184.14242.31637.655五金裝配車間6100.40.750.88244.00215.19325.33856.14合計(jì)10600.751.402.05401.50399.33KE P=0.95;KE Q=

17、0.970.67381.43387.35543.62825.94某塑料五金制品廠 N0.3車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)6機(jī)加工車間4300.350.651.17150.50175.95231.54609.317鍋爐房2000.70.750.88140.00123.47186.67491.238試驗(yàn)室1250.350.750.8843.7538.5858.33153.519材料庫1100.250.750.8827.5024.2536.6796.4910油泵房150.650.701.029.759.9513.

18、9336.6511辦公、食堂2150.70.850.62150.5093.27177.06465.94合計(jì)109534.455.45522.00465.48KE P=0.95;KE Q=0.970.70495.90451.51670.661018.962.4無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無 功功率。無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè) 備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示，單位為乏(Var) 或千乏(kVar) 0從發(fā)電機(jī)和高

19、壓輸電線供給的無功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需 要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補(bǔ) 償裝置的道理。根據(jù)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償，低壓成組補(bǔ) 償和低壓補(bǔ)償三種方式。由于本設(shè)計(jì)中上級要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.92,而由上面計(jì)算可知COS =0.6<0.9，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償。以N01(STS1車間變電所為例，計(jì)算它的功率補(bǔ)償QN.C = 519.08 x( tanarc cos0.65 tanarccos

20、0.92 ) kvar=385.74kvar 根據(jù)補(bǔ)償柜的規(guī)格要求,初選BCMJ0.4-16-3,每組容量qN.C =16kvar,則需要安裝 的電容組數(shù)為n= QN.C /qN.C =385.74 kvar/16 kvar=24.11: 25無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：2 = F Q：Pc=519.08 Qc=(561.7-390)kvar=171.70kvarSc=546.74kV.A cosa=0.95又考慮到變壓器的功率損耗為：-' Pt 二-' PFe - - Pcu.NSc<Sn.T J:r P0 (2-7) ISclQt =Qo . lQnSc

21、.4 k%Sc2100 Sn.t-> Sn.t簡化公式有: PT=0.01Sc, QT=0.05Sc(2-9)即： PT=0.01Sc=5.47kW QT=0.05Sc=27.34kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：I巳.1 = PC + pT =524.55kWIQcJ= QC -QN.C + Qt =199.04kvar補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：IICos© =Pc.l/ScJ =0.93各個(gè)車間的補(bǔ)償結(jié)果如下表2-3表2-3功率補(bǔ)償結(jié)果計(jì)算(低壓側(cè))車間變電 所代 號無功功率補(bǔ)償前電 容 個(gè) 數(shù) 組無功功率補(bǔ)償后Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素變壓器容量補(bǔ)償容量(kvar)

22、Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素計(jì)算電流(A)STS1561.70764.820.6580039025171.70546.740.95830.69STS2387.35543.620.6763027017117.35399.070.96606.32STS3451.51670.660.7080030019151.51518.530.96787.82由計(jì)算，可以算出在變壓器的高壓側(cè)無功補(bǔ)償后的結(jié)果，見下表2-4表2-4功率補(bǔ)償后結(jié)果(高壓側(cè))車間變電所代號 Pt(kW) Qt(kvar)Pc(kW)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)cosaSTS15.4727.34524.55199

23、.04561.0432.390.93STS23.9919.95385.42137.30409.1423.620.94STS35.9125.93501.09177.44531.5730.690.96考慮到低壓母線的同時(shí)系數(shù)：由式(2-5)(2-6)式及表2-4可確定：補(bǔ)償后總的有功計(jì)算負(fù)荷：Pc二K、p =1340.51kW總的無功計(jì)算負(fù)荷：q c = k冥=498.37kvar總的視在計(jì)算負(fù)荷：Sc= , F>2 O' =1430.15kV.ACos© =FC/ Sc= 0.94Ic = Sc/、3un = 86.70A由表和計(jì)算可得各變電所折算到高壓側(cè)的功率因數(shù)均大于

24、0.92,整個(gè)工廠的功率因數(shù)為0.94即功率補(bǔ)償?shù)碾娙葸x擇合理，符合本設(shè)計(jì)的要求。按兩部電價(jià)制交納電費(fèi)，基本電價(jià)20元/千伏安/月，電度電價(jià)0.5元/度，該工 廠采取補(bǔ)償可節(jié)約能量為S1+A S2+A S3= ( 800-630) +(630-500)+(800-630)kV.A=470 kV.A采取無功補(bǔ)償后該工廠每月可節(jié)約 20X 470=9400元我國供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶，最大負(fù)荷使得功率因數(shù)不得低于0.9，如果達(dá)不到要求，則必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。因此，在 設(shè)計(jì)時(shí)，可用此功率因數(shù)來確定需要采用無功補(bǔ)償?shù)米畲笕萘?。由兩部電費(fèi)制度可知采用無功補(bǔ)償為工廠節(jié)約了資金

25、。3. 變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇3.1 車間變壓器的選擇原則（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)荷對供電可靠性的要求。2）對季節(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。3）除上述兩種情 r 況外，一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。4）在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余 量。（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的容量S.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷 S30的需要，即Sn.t A S302）裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量Sn.t應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： 任一臺(tái)單獨(dú)

26、運(yùn)行時(shí)，S.t（ 0.60.7 ） S30 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，S.TSo （I +n）3.2選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型1、 根據(jù)表 4-1 選擇變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型。對于三個(gè)車間變電站STS1、STS2、STS3的容量分別為：546.74kVA、399.7kVA、518.53 kVA。本工廠屬于 二級負(fù)荷但是考慮到相應(yīng)得精進(jìn)基礎(chǔ)和技術(shù)參數(shù)， 在節(jié)能和留有余量方面負(fù)荷率 為70%-80%選定三臺(tái)SC（ B） 10其額定容量分別為630、500、630kVA,從而保 證工廠得負(fù)荷正常得運(yùn)行。2、該工廠得自然條件為；年最高氣溫39 C,年平均氣溫23 T，年最低氣溫-5 C ,年最熱月平均

27、最高氣溫 33 T，年最熱月平均氣溫 26 C,年最熱月地下 0.8m 處平均溫度25 C.主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m,地層以砂粘土為主?？紤]到土壤電阻率較高，和防雷要求得提高選用此型別為sc(B)10型變壓器初步選定變壓器得容量型號如下表：表3-1車間變電所變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和型號編號廠房名稱Sc/kV A變壓器臺(tái)數(shù)及容量變壓器型號車間變電所代號1注塑車間300.922備料車間219.691X 630SC( B) 10STS13壓鑄車間277.334模具車間242.311X 500SC( B) 10STS25五金裝配車間325.336機(jī)加工車間231.547鍋爐房186.

28、678試驗(yàn)室58.331X 630SC( B) 10STS39材料庫36.6710油泵房13.9311辦公、食堂177.064. 電氣主接線方案選擇4.1 電氣主接線的意義及重要性 電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中 , 為滿足預(yù)定的功率傳 送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、 表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電 路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線 路等。它們的連接方式對供電可靠性、 運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作 用。一般在研究主接線方案和運(yùn)行方式時(shí) , 為了清晰和方便 , 通常將三相電路圖描 繪成單線圖。在繪制主接線全圖時(shí) , 將互感器

29、、避雷器、電容器、中性點(diǎn)設(shè)備以 及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來。對一個(gè)電廠而言 , 電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、 電廠規(guī)模及 電廠在電力系統(tǒng)中的地位等 , 從供電的可靠性、 運(yùn)行的靈活性和方便性、 經(jīng)濟(jì)性、 發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面 , 經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事 故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。電氣主接線應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：1 ）運(yùn)行的可靠性： 主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對用戶供電的可靠性 , 特別是保證對重 要負(fù)荷的供電。2 ）運(yùn)行的靈活性： 主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況 , 特別是當(dāng)一部 分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化

30、時(shí) , 能夠通過倒換開關(guān)的運(yùn)行方式 , 做到調(diào)度靈 活, 不中斷向用戶的供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。3 ）主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下 , 做到經(jīng)濟(jì)合理 , 盡量減少占地面積 , 節(jié)省投資。4.2 電氣主接線的設(shè)計(jì) 變配電所的電氣主接線是一電源進(jìn)線和引出線為基本環(huán)節(jié)， 以母線為中間環(huán)節(jié)的 電能輸配電路。1、主接線方式 其基本形式按有母線接線和無母線接線。母線又稱匯流排，起著匯集電能 的作用。在擁護(hù)的變配電所中，有母線的主接線按母線的設(shè)置不同，又有單母 線接線，單母線分段接線，雙母線接線。2、主接線方案的選擇該機(jī)械廠本廠可由附近35/10kV

31、地區(qū)變電站取得工作電源，所以直接經(jīng)車間 變電所，降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓如380V、220V。該工廠屬于二級負(fù)荷，直接引入10kV的高壓電，選擇二路電源進(jìn)線的接線。 采用冷備用的工作方式。（1）單母線接線又稱典型單母線接線，圖4-1所示。所有電源和引出線回路都連接在同一母 線上，優(yōu)點(diǎn)是簡單，清晰，設(shè)備少，運(yùn)行操作方便且有利于擴(kuò)建。（2）各車間變點(diǎn)站相互獨(dú)立如圖4-2所示。由于該工廠為二級負(fù)荷，對供電的可靠性要求不是很高，采用如圖所示的接線方式具有接線簡單，操作方便，設(shè)備少，投資小等優(yōu)點(diǎn)。出線1出線2出線3QSeQSyqs8QFq總 QFg qs4 1 QS5 -QFi電源電源1電瀝2電源

32、呂圖4 1單母線接線圖4-2各變電站低壓側(cè)相互獨(dú)立通過綜合考慮，本方案一次側(cè)選擇單母線分段接線，二次側(cè)各變電站相互獨(dú)立接線方式5. 短路電流的計(jì)算5.1產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計(jì)算方法短路電流產(chǎn)生的原因：（1）設(shè)備絕緣損壞。老化、污閃、霧閃、鹽堿擊穿。（2）外力破壞。雷擊、鳥害、動(dòng)物接觸、人員或植物距離太近。（3）設(shè)備機(jī)械 損傷。疲勞嚴(yán)重、斷線、倒塔、倒桿、電動(dòng)力太大拉斷導(dǎo)線。（ 4）運(yùn)行人員誤 操作、帶地線合隔離開關(guān)、帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)。（5）其他原因。短路電流產(chǎn)生的主要危害：（1）短路電流的弧光高溫直接燒壞電氣設(shè)備。 （2） 短路電流造成的大電動(dòng)力破壞其它設(shè)備，造成連續(xù)的短路發(fā)生。（ 3）

33、電壓太低 影響用戶的正常供電。短路電流計(jì)算的方法：常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺制法（又 稱相對單位制法）。繪制短路電路圖 5-1如圖5.2短路電流點(diǎn)的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算1. 在最大運(yùn)行方式下：以STS2變電所為例Sk.max=500MV A（1）確定基準(zhǔn)值取 Sd=100 MV AVc1=10.5kVVc2 =0.4kV而 ld1 =&/、3uc廣 100MV A" 3*10.5 kV） =5.5kAld2 =Sd/ 3uc2 =100MV A/C-3*0.4 kV） =144.34kA（2）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)：Xi 二

34、Sd/Sk=100 MV A /500 MV A=0.2架空線路：* 2X2 = xg L Sd / U c =0.332電力變壓器(由附錄表Uk%6)x3 二Uk%Sd/100Snt=4X 100X 1000kV A/100 X 500kV A=8繪制等效電路如圖5-2，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計(jì) 算點(diǎn)。(3)求k-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流1) 總電抗標(biāo)幺值X、(k-1x1 x2 =0.2+0.332=0.5322) 三相短路電流周期分量有效值=ld1/x' (k-1)=5.5kA/0.532=10.34kA3) 其他三相短路電流IkA=I(3k_

35、i = Ik3l=10.34kAiS? =2.55*5.73kA=26.36kAlShh)=1.51*5.73kA=15.61kA4) 三相短路容量Sk3)1 = Sd/ x*(kj)=100 MV A /0.532=187.97 MV A(4)求k-2點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及短路電流1) 總電抗標(biāo)幺值X (k 2 = x； + X； +x； =0.2+0.332+8=8.5322) 三相短路電流周期分量有效值I兀=ld2/x；(心)=144.34kA/8.532=16.92kA3) 其他三相短路電流=1 化=lk=16.92kA謂=2.26 X 16.92kA=38.24kA嚟=1.31 X

36、16.92kA=19.12kA4) 三相短路容量Sk3 = Sd/x：,2)=100/8.532=11.72 MV A短路計(jì)算結(jié)果表見表5-1其它車間K-1點(diǎn)即變壓器高壓側(cè)短路時(shí)的短路電流和短路容量是相同的，只需計(jì)算K-2點(diǎn)變壓器低壓側(cè)短路時(shí)的短路電流和短路容量；根據(jù)相同的方法可計(jì)算其 它車間K-2點(diǎn)短路電流和短路容量。表5-1 STS2短路計(jì)算短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量MV Axj： *1 (3)I K1 (3)I UI (3)&iish(3) shk-10.53210.3410.3410.3426.3615.61187.97k-28.53216.9216.

37、9216.9238.2419.1211.722. 最小方式運(yùn)行情況下：以STS2為例計(jì)算Sk.min=200MVA(1)確定基準(zhǔn)值取 2=100MV A Ud =10.5kV Uc2=0.4kV而 ld1八 3uc1=1°°MV A/ ( 3*10.5kV ) =5.50kAld2 二 Sd /3Uc2=100MV A/(,3*0.4kV)=144.34kA(2)計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1) 電力系統(tǒng) x； = Sd/Sk =100MV A/200 MV A =0.52) 架空線路 x2 = XgLSd/ Uc =0.35 - /kmX 1kmX 100MV A

38、/(10.5kV)2 =0.3323) 電力變壓器 x；= Uk%Sd/100 SNT =4X 100X 103 kV A/100 X 200kV A =8（3）求k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)幺值 x.（kJ）= x；+ x；=0.5+0.332=0.8322） 三相短路電流周期分量有效值lk=ldi/ x；（k）=5.5kA/0.832=6.61kA3）其他三相短路電流I；k3）i）= I碁=丨料=6.61kAiS3）=2.55 x 6.61kA=16.86kAlS3）=1.51 x 6.61kA=9.98kA4）三相短路容量Sk3j =Sd /x（kJ

39、）=100MV A /0.832=120.19 MV A（4）求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值三相短路電流的短路容量1） 總電抗標(biāo)幺值 X7（2）= x1 x2 x3 =0.5+8=8.8322）三相短路電流周期分量有效值1啟=Id2/ x；（2）=144.34KA/8.832=16.34kA3）其他三相短路電流丨化）=1 仁二 lk篤=16.34kAi S? =2.26 x 16.34kA=36.93kA1黑=1.31 x 16.34kA=21.41kA4）三相短路容量&役二 x；（k/）=100MV A/8.832=11.32 MV A其短路計(jì)算表如下：表5-2 STS2短路計(jì)算短

40、路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量MV A*xHI(3)I K丨 IU丨1 od(3) sh丨1 shk-10.836.616.616.6116.869.98120.19k-28.83216.34416.3416.3416.3421.4111.32同上：以STS1變電所為例Sk.max=500MV A變壓器容量為630KVASTS1的短路計(jì)算如下表：表5-3 STS2短路計(jì)算短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量MV AxW *1 (3)1 K1 (3)1 UI (3) IqQiIsh(3) shk-10.53210.3410.3410.3426.3615.611

41、87.97k-210.61213.613.613.630.7417.829.92以STS1為例計(jì)算Sk.min=200MVA表5-4 STS2短路計(jì)算短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量MV A*xH|(3)1 K丨 IU11 QO(3) sh丨1 shk-10.836.616.616.6116.869.98120.19k-210.91213.2213.2213.2229.917.329.926. 高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇6.1電氣設(shè)備的選擇對工廠企業(yè)的意義電器是指能夠根據(jù)外界施加的信號和要求，自動(dòng)或手動(dòng)地接通和斷開電路， 斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對電路或非電量對象的

42、變換、檢測、控制、 保護(hù)、調(diào)節(jié)和傳遞信息用的電氣器具。工廠供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行對工業(yè)企業(yè)來說 至關(guān)重要，特別是對于大型企業(yè)，企業(yè)供電的可靠性、連續(xù)性和安全性要求很高。6.2 電氣設(shè)備的選擇及其效驗(yàn)理論供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、 負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、熔斷器、電抗器、 互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電 路正常條件下和短路故障條件下的工作要求， 同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方 便，投資經(jīng)濟(jì)合理。對于高壓設(shè)備器件的校驗(yàn)項(xiàng)目見表 6-1 :表6-1高壓設(shè)備器件的校驗(yàn)項(xiàng)目電器設(shè)備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA短路電流校驗(yàn)短流能力熱穩(wěn)定度真空斷路器VVVVV旋

43、轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)VV一VV高壓熔斷器VVV一一電流互感器VV一VV電壓互感器V一一一一選擇校驗(yàn)的條件設(shè)備的額定 電壓應(yīng)不小 于裝置地點(diǎn) 的額定電壓設(shè)備的額定 電流應(yīng)不小 于通過設(shè)備 的計(jì)算電流設(shè)備的最大 開斷（或功 率）應(yīng)不小于它可能開斷 的最大電流（或功率）按三相短路沖擊電電流和流校驗(yàn)按三相短路 穩(wěn)態(tài)短路發(fā) 熱假象時(shí)間校驗(yàn)電氣設(shè)備按在正常條件下工作進(jìn)行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和 電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內(nèi)或室外）、環(huán)境溫度、海拔 高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。電氣要求是指電氣裝置對設(shè)備的 電壓、電流、頻率（一般為 50HZ等的要求；對一些斷流電器如開關(guān)、

44、熔斷器 等，應(yīng)考慮其斷流能力。6.3主要設(shè)備的選擇校驗(yàn)在本設(shè)計(jì)中所用到的10kV的高壓成套設(shè)備為XGN56-1茨流金屬封閉式開關(guān)設(shè)備 （考慮到設(shè)備的選擇性，出線柜的斷路器設(shè)備容量可小一些，經(jīng)校驗(yàn)也符合要求， 所以三臺(tái)出線柜與進(jìn)線柜選擇相同的型號）。該設(shè)備是三相交流50Hz單母線及單 母線帶旁路系統(tǒng)的戶內(nèi)成套設(shè)備，具有安全連鎖、防誤性能、運(yùn)行安全可靠、真 空滅弧室免維護(hù)等特點(diǎn)。在該設(shè)計(jì)的車間變電所用到該系列的開關(guān)柜有如下器 件：電流互感器 LZZB6-12，真空斷路器 ZN98B（VK）,熔斷器 RN2-12,電壓互感器JDZ-12,隔離開關(guān)GN19-12C HY5W避雷針 帶電顯示器（1）電流

45、互感器LZZB6-12的選擇和校驗(yàn)電流互感器應(yīng)按裝設(shè) 地點(diǎn)條件及額定電壓，一次電流，二次電流（一般為5A）， 準(zhǔn)確級等進(jìn)行選擇，并應(yīng)校驗(yàn)其短路動(dòng)穩(wěn)態(tài)和和熱穩(wěn)態(tài)。校驗(yàn)結(jié)果見表6-2表 6-2 LZZBJ-12 校驗(yàn)安裝地點(diǎn)的電氣條件LZZB6-12結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1Um10kVUN12kV合格2I C64.70AI N100A合格3I (3)I K10.34kAI K合格4-(3)ish26.36kAi sh44kA合格52I t IMA2(10.34kA) X1.5S=160.37kA 2.S2I t2446.25kA .S合格（2）RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗(yàn)，見下表 6-3表6-3

46、 RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗(yàn)表序號安裝地點(diǎn)的電氣條件RN2-12高壓熔斷器項(xiàng)目數(shù) 據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1Un10kVUn12kV合格2|c0.5|c0.5A合格311 K10.34KAI K31.5kA合格(3) 高壓側(cè)其他設(shè)備的選擇校驗(yàn)表匕斷流能力度IMA定2t結(jié)論點(diǎn)條 裳電 安的數(shù)參UUCKkv O12 、> s S. ) 6 2 A 1 = A 4MX4k/ 354 a3. u 代合 格T *數(shù)參卜221合 格緞器89七 IX17kvA306kA O22kA- 2 - oks A2 4ok(Xoc合 格JL-合 格關(guān)5 5 離N3N1 口G G3 一二X 2 -25 4S=合 格表

47、6-4咼壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)表（4）低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)低壓側(cè)進(jìn)線柜主要是 CW1-2000/1600/3斷路器EH-0.66/5x34 電流互感器其校驗(yàn)與變壓器高壓側(cè)一致其校驗(yàn)結(jié)果如下表：表6-5低壓側(cè)部分電器設(shè)備校驗(yàn)表選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度I t IMA結(jié)論安裝地點(diǎn)的電氣條件參數(shù)UNI C I Kish數(shù)據(jù)0.38kV21.61A16,92kA101.94kA2(16 . 92kA )x 1.6S2=302. 4kA .S合 格參數(shù)UNI NI Ki shI2t合格電流互感器0.38kV50A-160KA-23500 kA .S合格設(shè)備型號EH-0.66規(guī)格斷路器2(50

48、kA) xCW1-20000.4kV630A50kA150kA4S=10000合格/1600kA2.S6.4電線電纜選擇與校驗(yàn)1、電線電纜選擇的條件（1）發(fā)熱條件（2）電壓損失條件（3）經(jīng)濟(jì)電流密度條件（4）機(jī)械強(qiáng)度條件（5）短路熱穩(wěn)定條件用戶的對電力電纜不必校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。其具體校驗(yàn)條件如下：a按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面 時(shí)，應(yīng)使其允許載流量lai大于通過相線的計(jì)算電流Ic，即lai > Ic所謂導(dǎo) 線和電纜的允許載流量，就是在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而 不致使其穩(wěn)定溫度超過允許值的最大電流。影響導(dǎo)線和電纜的允許載流量的主要因素： 導(dǎo)線和

49、電纜的導(dǎo)體材料與絕緣材 料、導(dǎo)線和電纜的環(huán)境溫度、導(dǎo)線和電纜的敷設(shè)方式、導(dǎo)線和電纜的并列根數(shù)。按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體截面后，再校驗(yàn)電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度、短路熱穩(wěn)定等條件。b按電壓損失條件選擇導(dǎo)線和電纜截面 。當(dāng)先按電壓損失條件選擇導(dǎo)線(或 電纜，下同)截面時(shí)，由于截面未知，故有兩個(gè)未知數(shù)，即導(dǎo)線的電阻和電抗。 可先假定一個(gè)單位長度的電抗值 x0 ,然后再進(jìn)行選擇計(jì)算。n ni 2 . ro 送 p i L i + xo 送 qi Li f < A U al 唸/)10U N i 4i 41' 'P i L i> r 010U： 5% *n qli 丄(6-2)式中(6-3

50、)是導(dǎo)線材料電阻率的計(jì)算值，銅取18.8，單位Q mK 109。c經(jīng)濟(jì)電流密度35kV以上高壓線路考慮經(jīng)濟(jì)截面，用戶的10kV及以下線路通常不按此條件選擇。d校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線截面應(yīng)不小于其最小允許截面e短路熱穩(wěn)定對絕緣導(dǎo)線電纜和母線應(yīng)校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定性校驗(yàn)公式如下:A -2、對該工廠我們只選擇架空線、母線及高壓側(cè)進(jìn)出線的導(dǎo)線1) 10kV架空進(jìn)線選擇初定線路為LJ型鋁絞線,取x0=0.35 Q /km,則據(jù) UAC%=(r0p1L計(jì)X0q1L"/(10U N2)(6-5)=(r 0 x 979.08kW+0.35Q /kmX 426.52kvar)/(10 x (10kV) 2)=0

51、.98r 0+0.15 < 5 貝U r0< 4.95 Q /km A>= p /r 0=6.40mnn選取 LJ-16 型導(dǎo)線,并查得其 r 0=2.054 Q /km,x 0=0.390 Q /km,算得 UA%c 5。可見LJ-16導(dǎo)線滿足電壓損失要求。再對該導(dǎo)線做發(fā)熱條件校驗(yàn)，因?yàn)閷?dǎo)線最大負(fù)荷電流為61.6A,而查附錄表29,得LJ-16導(dǎo)線在35C下載流量為92A,滿足發(fā)熱條件要求，接著做機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)根據(jù)相關(guān)規(guī)定，10kV架空線路鋁絞線的最小截 面為35 mV,因此所選LJ-35型是滿足機(jī)械強(qiáng)度要求的。2) 母線的選擇：對于10kV母線初選TMY-3X(40X4允許載流量為625A>64.70A符合條件，而據(jù) (7-4)得Amin=74.05 mm 2 A=160 mm 2>Amin符合熱穩(wěn)定的條件 其他條件不做考 慮。對線路中低壓母線也初步選定該母線。3) 進(jìn)出線電纜的選擇：考慮高壓側(cè)進(jìn)線的電纜選定 YJV8.7/10kV-3 型電纜允許載流量為