某軋鋼廠供電系統(tǒng)項目設(shè)計方案

1、某軋鋼廠供電系統(tǒng)項目設(shè)計方案第一章緒論1.1 供電的含義及要求在鋼廠里，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?。ǔ娀I(yè)外） 。電能在工業(yè)生產(chǎn)中軋鋼廠供電，就是指工廠所需電能的 供應和分配，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。電能的重要性，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

2、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，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， 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(shè)具有十分重要的 戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(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，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，就必須達到以下基本要求：（1）安全：在電能的供應、分

3、配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2）可靠：應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì)：應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4）經(jīng)濟：供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有 色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)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)展本次設(shè)計是軋鋼廠供配電系統(tǒng)設(shè)計。軋鋼廠規(guī)模的不斷擴大，軋鋼產(chǎn)耗電功率越來越高，保障合理配置電力系統(tǒng)再變配 電所的有效利用，提高電能利用率，提高軋鋼廠功率因數(shù)，現(xiàn)今軋鋼產(chǎn)規(guī)模擴大對生產(chǎn) 的可靠性要求也十分高，為了能更好的為工業(yè)服務，保證生產(chǎn)和生活需要

4、，并做好節(jié)能 和環(huán)保，根據(jù)軋鋼廠供電計劃，確保供電在工廠中正常運行。配電裝置應滿足：保證運 行可靠按照系統(tǒng)和自然條件以及有關(guān)規(guī)程要求合理選擇電氣設(shè)備， 使選用電氣設(shè)備具有 正確的技術(shù)參數(shù)，保證具有足夠的安全凈距，以保證系統(tǒng)正常運行，便于操作、巡視和 檢修配電裝置的結(jié)構(gòu)和布置應力求整齊、清晰，便于操作巡視和檢修，還應裝設(shè)防誤操 作的閉鎖裝置及連鎖裝置，以防帶負荷拉合隔離開關(guān)、帶接地線合閘和誤拉合斷路器等 情況的出現(xiàn)。1.2 供電設(shè)計一般原則按照國家標準 GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī) 、GB50053-94 10kv 及以下設(shè)計規(guī)、GB50054-95低壓配電設(shè)計規(guī)等的規(guī)定，進行工廠供電

5、設(shè)計必須遵循以下原則：（ 1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，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、先進合理； 應做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理， 采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。（ 3）近期為主、考慮發(fā)展； 應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠 近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。（ 4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供 電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。 工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工

6、廠的生產(chǎn) 及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識， 以便適應設(shè)計工作的需要。1.3 鋼廠負荷性質(zhì)按GB50052-5供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)規(guī)定，根據(jù)電力系統(tǒng)對供電可靠性的要求及中 斷供電在政治經(jīng)濟上所造成的損失或影響程度，電力負荷分為以下三級：一級負荷 中斷供電將造成人身傷亡；中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損 失時。例如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、 國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復等；中斷供電將 影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要 通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經(jīng)常用

7、于國際活動的大量人員集中的公共 場所等用電單位中的重要電力負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆 炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特 別重要的負荷。二級負荷 中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失時。例如：主要設(shè)備損壞、大 量產(chǎn)品報廢、 連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復、 重點企業(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。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位 中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中 的重要的公共場所秩序混亂。二級負荷較重要的電力負荷對該類負荷供電的中斷， 將造成工農(nóng)業(yè)大量減產(chǎn)、工礦交通運輸停頓

8、、生產(chǎn)率下降以及市人民正常生活和 業(yè)務活動遭受重大影響等。一般大型工廠企業(yè)、科研院校等都屬于二級負荷。三級負荷不屬于上述一、二級的其他電力負荷，如附屬企業(yè)、附屬車間和某 些非生產(chǎn)性場所中不重要的電力負荷等。1.4 本設(shè)計的要求本題目是一個實際工程設(shè)計項目，要求根據(jù)負荷分布及負荷量進行供電系統(tǒng)設(shè)計。 該廠有2路專用10KV電源來自城市電網(wǎng)，分別為101號102號，10KV/0.66KV/0.4KV 變電站供電。該廠粗軋機車間、精軋機車間、中軋機、鍋爐房、水泵房、加熱爐均為一級負荷， 生產(chǎn)準備車間和辦公用電分別為，二級和三級負荷。用電設(shè)備電壓分別為660V和380V, 該廠高壓側(cè)功率因數(shù)應達到 0

9、.9 。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對電力能源需求也不斷增大，致使變電所數(shù)量增加，電 壓等級提高，供電圍擴大及輸配電容量增大，采用傳統(tǒng)的變電站一次及二次設(shè)備已越來 越難以滿足變電站安全及經(jīng)濟運行，少人值班或者無人值班的要求。現(xiàn)在已經(jīng)大多采用 了微機保護。分級保護和常規(guī)保護相比，增加了人機對話功能，自控功能，通信功能和 實時時鐘等功能，因此如果通過電力監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)，可以使變電站值班人員或調(diào) 度中心的人員及時掌握變電站的運行情況，直接對設(shè)備進行操作，及時了解故障情況， 并迅速進行處理，達到供電系統(tǒng)的管理科學化、規(guī)化、并且還可以做到與其他自動化系 統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢，進行全系統(tǒng)的信息綜合

10、管理。第二章負荷計算與無功補償2.1 負荷計算的意義電力負荷又稱負荷，有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用戶，如說重要負 荷、一般負荷、動力負荷、照明負荷等。另一種是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流 大小，如說輕負荷（輕載） 、重負荷（重載）、空負荷（空載） 、滿負荷（滿載）等。電 力負荷的具體含義視具體情況而定。要進行工程的供電設(shè)計，必須首先將這些原始資料 變成電力設(shè)計所需要的假想負荷即計算負荷， 然后根據(jù)計算負荷按允許發(fā)熱條件來 確定發(fā)電機組和變壓器的容量，選擇供電系統(tǒng)的導線截面，確定提高功率因數(shù)的措施， 選擇及整定保護設(shè)備以及校驗供電電壓的質(zhì)量等等。所以，電力負荷的計算是整個工程 供

11、電設(shè)計的依據(jù)。如負荷計算過低可能使供電元件過熱，加速其絕緣損壞，增大電能損 耗，影響供電系統(tǒng)的正常工作， 甚至影響工程的戰(zhàn)時指揮、 通信聯(lián)絡等戰(zhàn)時作用的發(fā)揮。 反之，如果負荷計算過大，將使發(fā)電機組和變樂器的容量過大，會使工程的一次性投資 增加，過大的設(shè)備在長期負荷率嚴重不足的情況下運行也不經(jīng)濟。因此，負荷計算的正 確與否，將直接關(guān)系到工程的供電質(zhì)量和經(jīng)濟指標，必須認真對待。2.2 負荷計算的方法目前，負荷計算的方法主要有：需用系數(shù)法、二項式法等、利用系數(shù)法、ABC法。需用系數(shù)法是在大量的測量與統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，給出各類負荷的需用系數(shù)和同時系 數(shù)，然后把設(shè)備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負

12、荷。這種方法山于簡單 易行，在人防工程設(shè)計中被普遍采用。但是，當用電設(shè)備臺數(shù)少而功率相差懸殊時，其 計算結(jié)果往往偏小，因而這種方法只適用于整個工程的負荷計算。二項式法是把計算負荷看作兩個分量組成，一個分量是平均負荷，另一分量是數(shù)臺 大功率設(shè)備工作對負荷影響的附加功率。這種方法雖然也比較簡單，但是于過分突出廣 大型設(shè)備對電氣負荷的影響， 使計算結(jié)果往往偏大， 而且方法本身所推薦的公式和系數(shù)， 儀限于機械加工工業(yè)，與人防工程負荷情況相差較大，使用起來比較困難。利用系數(shù)法是采用利用系數(shù)求出最大負荷的平均功率，再考慮設(shè)備臺數(shù)和功率差 異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計算負荷。這種方法是以概率

13、論和數(shù)理 統(tǒng)計作為理論根據(jù)的，計算結(jié)果比較接近實際，適用圍較廣，但囚計算過程繁瑣，人防 工程中一般不使用?！癆BC法是一種較新的負荷計算方法。它把計算負荷看作是平均負荷與計算負荷 對平均負荷參差值的疊加，這個參差值是由沒備的容量總平方和的方根表征的，因而人 設(shè)備對計算負荷的影響將更接近實際，而且這種方法只需對設(shè)備臺數(shù)進行簡單的加法， 不牽扯到設(shè)備容量的繁瑣計算，比較方便。但目前在人防丁程中平均利用系統(tǒng)的實測數(shù) 據(jù)不足，故此法尚未被采用。2.3計算過程工廠常用的用電設(shè)備種類繁多，根據(jù)其用途和特點，大致可分為三類：生產(chǎn)加工機 械的拖動設(shè)備，照明設(shè)備，加熱設(shè)備。生產(chǎn)加工機械的拖動設(shè)備是機械加工類工廠

14、的主 要用電設(shè)備，是工廠電力負荷的主要組成部分，設(shè)計任務書中已經(jīng)給出了設(shè)備的容量和 需要系數(shù)。表2-1車間負荷表序號用戶名稱負荷等級總?cè)萘縦w需要系數(shù)kdcos $tan $計算負荷P30kWQokvarSokv.AI 30A1粗軋機123000.80.762中軋機126000.80.763精軋機127000.80.764水泵房18300.80.65鍋爐房13000.80.66生產(chǎn)準備車間25200.650.567辦公用電3350118加熱爐1103810. 6根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算各車間總負荷粗軋機：有功計算負荷 P30 p?kd =2300X0.8=1840(kw)中軋機:精軋機:水泵房:無功計

15、算負荷 Q30 P30?tan =1840X 0.85=1564視在計算負荷 S30 P30 Q3o =2421(KVA)計算電流 130 S30二2414 2118(A)V'3 Un 1.14有功計算負荷 P30 p?kd=2600X 0.8=2080(kw)無功計算負荷 Q30 P30 ? tan =2080X 0.85=1768(kvar) 視在計算負荷S30 減 Q3o =2730(KVA) 計算電流 I30 一®0=2730 2395(A)<3 Un 1.14有功計算負荷 P30 p?kd=2700X 0.8=2160(kw)無功計算負荷 Q30P30 ? t

16、an =2160X 0.85=1836(kvar)視在計算負荷S30 礎(chǔ) Q3o =2835(KVA) 計算電流 130S30 = 2385 2092 (A)<3 Un 1.14有功計算負荷 P30 p?kd=830X 0.8=664(kw)無功計算負荷 Q30P30 ? tan =664X 1.33=883(kvar)視在計算負荷S30Q3o =1105(KVA)計算電流 130_S3 = H05=1679(A)鍋爐房:有功計算負荷 P30 p?kd=300X 0.8=240(kw)無功計算負荷 Q30 P30 ? tan =240X 1.33=319(kvar)<3 U n 0

17、.658加熱爐:視在計算負荷計算電流130S30 、.、P30 Q3o =399(KVA)_S3°_ =2" =607(A)3 U n 0.658有功計算負荷P30 p?kd=1038X仁1038(kw)無功計算負荷 Q30 P30 ? tan =1038X 1.33=1381(kvar)視在計算負荷S30 J QT =1278(KVA)計算電流 130 一S30_ = I278 =2626 (A)J3 U N 0.658生產(chǎn)準備車間：有功計算負荷 P30 p?kd =520X 0.65=338(kw)無功計算負荷 Q30P30 ? tan =338X 1.18=398(k

18、var)視在計算負荷 S30； P30 Q3o =522(KVA)計算電流130Ss =空2 =794 (A)30 寸口; 0.658辦公用電：有功計算負荷P30p ?kd =350X仁350(kw)無功計算負荷Q30 P30 ? tan =0(kvar)視在計算負荷 S30P30 Q3o =350(KVA)計算電流130 綣二空0532 (A)3 U N 0.658計算負荷表表2-2計算負荷表序號用戶名稱負荷等級總?cè)萘縦w計算負荷P3okwQokvarS3okv .AI 3oA1粗軋機1230018401564242121182中軋機1260020801768273023953精軋機1270

19、021601836283520924水泵房1830664883110516795鍋爐房13002403193996076生產(chǎn)準備車間25203383985227947辦公用電335035003505328加熱爐110381038138112782626總負荷計算(查閱相關(guān)資料可以得到有功功率同時系數(shù)為0.85 ,無功功率同時系數(shù)為 0.9)P總 0.85 X( 1840+2080+2160+664+240+338+350+1038=7404(kw)Q總=0.9 X( 1564+1768+1836+883+319+398+0+138)1 =7334(kvar)S 總.P總 Q 總=10421 (

20、 kva)2.4無功補償?shù)脑黼娋W(wǎng)輸出的功率包括兩部分；一是有功功率；二是無功功率.直接消耗電能，把電能 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，熱能,化學能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率；不消耗 電能;只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并 且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱為無功功率，如電磁元件建 立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時，電流超前于 電壓90度，而電流在電容元件中作功時，電流滯后電壓90度在同一電路中，電感電流與 電容電流方向相反，互差180度如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的 電流相互

21、抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高電能作功的能力，這 就是無功補償?shù)牡览?2.5無功補償?shù)囊饬x(1)補償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù) 減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計容量,減少投資,例如當功率因數(shù) cos=0.8增加到cos4=0.95時，裝IKvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW反之，增加0.52KW對原有設(shè)備而 言,相當于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對新建，改建工程。應充分考慮無功補償， 便可以減少設(shè)計容量，從而減少投資.(3) 降低線損，由公式 P%=(18S/cos)X100%#出其中cos為補償后的功率 因數(shù),cos為補償前的功率因數(shù)則coscos,所以提高

22、功率因數(shù)后,線損率也下降了。減少設(shè)計容量，減少投資，增 加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟效 益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟效益的重要指標，規(guī)劃、實施無功補償勢在必行。2.6無功補償計算為了使該廠的(變電所的高壓側(cè))的功率因數(shù)不低于0.9，由于辦公用電的功率因數(shù)大于0.9，所以不需要補償，可忽略。初步設(shè)計在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進行 補償。由前面算出該變電所低壓側(cè)總的有功計算負荷，無功計算負荷。按著視在功率平均 分進行補償，則可將粗軋機，中軋機，加熱爐和生產(chǎn)準備車間分為一組進行補償。精軋 機，水泵房，鍋爐房和辦公用電進行補償,其總的負荷分別為6810KV

23、A和6489KVA下面 分別進行無功補償計算可設(shè)為S,側(cè)和S2側(cè)。2.6.1 S,側(cè)： 補償前S!容量和功率因數(shù)：經(jīng)計算變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為6810KVA S!側(cè)的功率因數(shù)是Ps1cosSs1Pa 0.85 X( 1840+2080+338+1038 =4501 (kw)Qs1 =0.9 X( 1564+1768+398+1381 =5111 (kvar)Ss1 Jp； Q：1=6810( kva)cos電単=0.66Ss1 6810 無功補償容量 按設(shè)計的要求，變電所高壓側(cè)的cos0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗厶Qt遠大于其有功功率損耗厶Pt，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償

24、時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應略高于0.9，這里取cos 0.92。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.66提高到0.92，低壓側(cè)需安裝的并聯(lián)電容器容量為：Q304501 tan arccos0.66 tan arccos0.92 k var 2887.35k var取 Qc 4000k var補償后 Ss1JPQ0QT 4901 KV Acos ' =Ps1 X 100%=0.95>0.92Ss1查設(shè)計手冊表可選用BWF10.5-100-1型電容器，BWF10.5-100-1型電容型補償器技術(shù)參 數(shù)如下表2-3 :表2-3 BWF10.5-100-1 型電容器參數(shù)BWF額定電壓(KA)額定容

25、量(Kvar)總電容量(uf)額定電流(A)10.5-100-11010059743.3其個數(shù)為：n 4000 40，選42個1002.6.2 S2 側(cè): 補償前S2容量和功率因數(shù)：經(jīng)計算變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為 6489KVA S2低壓側(cè)的功率因數(shù)是cosPs2Ss2Ps2 0.85 X( 2160+664+240+350+1038 =3784(kw)Qs2 =0.9 X( 1836+883+319+0+1381 3977.仁(kvar)Ss2.P： Q： =6489 ( kva)cosPs2 = 3784Ss2 6489=0.69 無功補償容量 按設(shè)計的要求，變電所高壓側(cè)的cos 0.

26、9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗 Qt遠大于其有功功率損耗厶Pt，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時， 低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應略高于 0.9，這里取cos 0.92。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由 0.69提高到0.92，低壓側(cè)需安裝的并聯(lián)電容器容量為：Q303784 tan arccos0.66 tan arccos0.92 kvar 2427k var取 Qc 3000 k var補償后 Ssi. PsiQ30 Qc 2 4049KV-Acos ' =Ps1 X 100%=0.93>0.92Ssi查設(shè)計手冊表可選用 BWF10.5-100-1型電容器，BWF10.5-100-1型電容

27、型補償器技術(shù)參數(shù)如下：表2-4BWF10.5-100-1型電容器參數(shù)BWF額定電壓(KA)額定容量(Kvar)總電容量(uf)額定電流(A)10.5-100-10.41002.8943.3其個數(shù)為：n嚮30,選33個第三章電氣主接線設(shè)計3.1 電氣主接線的概述電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預定的功率傳送和 運行等要求而設(shè)計的、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、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、運行靈活性及經(jīng)濟合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方 案和運行方式時，為了清晰和方便，通

28、常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全 圖時，將互感器、避雷器、電容器、中性點設(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。對一個工廠而言，電氣主接線在工廠設(shè)計時就根據(jù)機組容量、工廠規(guī)模及工廠在 電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運行的靈活性和方便性、經(jīng)濟性、發(fā)展和擴建 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。3.2 電氣主接線的設(shè)計原則(1 )考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。 變電所不管是樞紐變電 所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分

29、支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的 地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。(2 ) 考慮用電負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 對一級用電負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一 級用電負荷不間斷供電；對二級用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去 后，能保證大部分二級用電負荷供電，三級用電負荷一般只需一個電源供電。(3 )考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設(shè)備檢修、故障停 運情況下的應急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當 斷路器或母線檢修時，

30、是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時是否允切除線路、變 壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。3.3 電氣主接線設(shè)計的基本要求(1) 安全性 在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。 在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。 在裝設(shè)高壓熔斷器的 - 負荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。(2) 可靠性 變配電所的主接線方案，必須與其負荷級別相適應。對一級負荷，應由兩個電源 供電。對二級負荷，應由兩回路或一回 6KV以上專用架空線或電纜線供電；其中采用電 纜供電時，應采用兩根電纜并聯(lián)供電，且每根電纜應能承受 100%的二級負荷。 變配電

31、所的非專用電源進線側(cè)， 應裝設(shè)帶保護短路的斷路器或負荷開關(guān) - 熔斷器。 對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變電所采用放射式的高壓配電，以確保 供電可靠性，但對輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。(3) 靈活性 變配電所的高低壓母線，一般采用單母線或單母線分段接線方式。 35KV及以上電源進線為雙回路時，宜采用橋式接線和線路 -變壓器。 變配電所的主接線方案應與主變壓器的經(jīng)濟運行要求相適應。(4) 經(jīng)濟性 變配電所的主接線在滿足運行要求的前提下應力求簡單。 中小型工廠變電所，一般可采用高壓少油斷路器。 工廠的電源進線上應裝設(shè)專用的計量柜，其中的電流、電壓互感器只供計費的電 能表用。

32、3.4 電氣主接線方案單母線分段接線單母線分段接線方式就是雙電源分別進線在 1-2 段上，通過母聯(lián)開關(guān)聯(lián)絡。 每一回路連到一段母線上，并把引出線均分到每段母線上。兩段母線用隔離開關(guān)、斷路 器等開關(guān)電器連接形成單母線分段接線。單母線分段便于分段檢修母線， 減小母線故障影響圍， 提高了供電可靠性和靈活性。 這種接線形式適用于雙電源進線的比較重要的負荷。第四章變壓器的選擇4.1變壓器臺數(shù)的確定原則原則上應滿足用電負荷對供電可靠性的要求，對供有大量一、二級負荷的變電所， 應采用兩臺變壓器，以便一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負 荷繼續(xù)供電，但是現(xiàn)實工廠中并不是這樣的，當一臺發(fā)生故障

33、時整個工廠甚至都要停產(chǎn)， 采用兩回10K V電纜組成的線路供電。但是實際情況是，采用兩個10K V線路，須占用上級電業(yè)局開關(guān)站2個間隔，須購買兩個用電間隔，10KV線路長度通常以千米計，投入造 價較大。還不如按一級負荷采用發(fā)電機作第二電源便宜。規(guī)也考慮到這種情況，所以在 供規(guī)GB50052-2009第條第二款規(guī)定：設(shè)置自備電源比從電力系統(tǒng)取得第二電源 經(jīng)濟合理時，用戶宜設(shè)置自備電源。4.2變壓器的分配通過查閱相關(guān)資料得知，只要車間的總負荷不超過2000kw,同時電氣距離比較接近 時，就可以把這些車間合并在一起用一臺變壓器供電，如果一類、二類負荷過多就要單 獨一臺變壓器供電。所以我們在這里把所有

34、車間分為6臺變壓器供電，其中粗軋機，中軋機和精軋機為整流變壓器的一類負荷，因此粗軋機和精軋機各用一臺變壓器，精軋機 用兩臺變壓器。水泵房，鍋爐房，加熱爐為動力變壓器一級負荷，生產(chǎn)準備車間和辦公 用電為二類和三類負荷我們考慮總負荷不超過2000kw的車間可以合并到一起用一臺變壓器供電。4.3變壓器容量的確定粗軋機和中軋機各用一臺整流變壓器分別為一號和二號變壓器，精軋機用兩臺變壓器為三號和四號變壓器：1號粗軋機變壓器選擇：S30 屁 Q： =2421(KVA)變壓器選擇為：ZHSFPZ -10kV /2500kVA變壓器損耗：AP t =0.015 xs'3o(2)=28.47 kw Qt

35、 =0.06 xs 30(2) =113.88 kvarQ30Q30Qc k varQr k var 2150kavrS3oP30Q3oS302207KVA補償后的工廠的功率因數(shù)為：cos 'P30S300.93符合要求。2號中軋機變壓器選擇：S30P30Q30=2730KVA變壓器選擇為：ZHSFPZ -10kV /2500KVA 變壓器損耗：AP t =0.015 X S 爲0（2）=32.34 kw Qt =0.06 X S 3o（2）=129.36 kvarP30 P30Pr 1974.34 kwQ30Q30Qc k var Qrk var 2136kavrS30. P30 Q

36、30S30' 2365 KVA補償后的工廠的功率因數(shù)為：cos ' 電 0.96符合要求。S303號精軋機變壓器選擇：S30v'P32Q30 =2835（KVA）變壓器選擇為：兩臺 ZHSFPZ -10kV / 1500KVA變壓器損耗：AP t =0.015 xs'3o（2）=22.5 kw Qt =0.06 X S 30（2） =90 kvarP30P30Pr1562.5 kwQ30Q30Qc k varQrk var 1776kavrS301906 KVA補償后的工廠的功率因數(shù)為：cosP30S300.93符合要求。4.4動力變壓器選擇加熱爐和生產(chǎn)準備車間

37、共用一臺變壓器為五號變壓器，水泵房，鍋爐房和辦公用共 用一臺變壓器為六號變壓器。五號車間變壓器選擇：查閱相關(guān)資料可以得知：有功同時系數(shù)為0.85，無功同時系數(shù)為0.9P js 0.85 X (1038+338)=1169.6 kwQ js =0.9 X (1381+398)=1601.1 kvar變壓器選擇用：SS9-1250/10,P2js2Q js=1983 KVA變壓器損耗APt =0.015 XS'30(2) = 18.75 kw Qt=0.06 x s'30(2) =75 kvarP3ioBoPr1502.75kwQ3oQ30Qc kvarQrk var 196.2k

38、avrS30 P30Q ,230S301796KVA補償后的工廠的功率因數(shù)為：cos 'P30S300.95符合要求。6號車間變壓器選擇：查閱相關(guān)資料可以得知：有功同時系數(shù)為0.85，無功同時系數(shù)為0.9P js 0.85 X( 664+240+350 =1065.9 kwQ js =0.9 X( 883+319+0)=1081.9 kvarS . P2js Q2js =1518.9 KV-A所以變壓器選擇為：S9-1600/10變壓器損耗AP t =0.015 XS' 30（2）=22.78 kw Qt =0.06 X S 3o(2)=91.1kvarP30P30Pr1901

39、.47kwQ3。Q30Qc k varQr k var 2043kavrS30.P30Q30S302107KVA補償后的工廠的功率因數(shù)為：1cosP30S300.93符合要求。表4-1所選變壓器型號表車間變 電所編號變壓器型號無功補償（kVar）視在功率（kW變壓器損耗接法P(kW)Q(kVar)1ZHSFPZ-10kV/ 2500kVAQ=1100 kvar18988.47113.88Dy11d02ZHSFPZ-10kV/ 2500KVAQ=1200 kvar215632.34129.36Dy11d03ZHSFPZ-10kV/ 1500KVAQ=1200 kvar225222.590Dy11

40、d04ZHSFPZ-10kV/ 1500KVAQ=1200 kvar225222.590Dy11d05S9-1250/10Q=900 kvar119018.7575Dyn 116S9-1600/10無1518.922.7822.78Dyn 11第五章短路電流的計算5.1短路電流的概述電氣設(shè)備或?qū)w發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的 設(shè)計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常 狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實際運行經(jīng)驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的 是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中一相或幾相與相 接（接地）

41、，以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗 很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數(shù)情 況下，絕緣的破壞多數(shù)是由于未及時發(fā)現(xiàn)和未及時消除設(shè)備中的缺陷，以及設(shè)計、安裝 和運行維護不當所，例如：過電壓、直接雷擊、絕緣材料的舊、絕緣配合不好、機械損 壞等，運行人員的錯誤操作，如帶負荷拉開隔離開關(guān)，或者檢修后未拆接地線就接通斷 路器；在長期過負荷元件中，由于電流過大，載流導體的溫度升高到不能容許的程度， 使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時或消除一相接地的不正

42、常工作狀 態(tài)，此時，其它兩相對地電壓升高 .3倍，造成絕緣損壞；在某些化工廠或沿海地區(qū)空 氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)，如不加強絕緣，經(jīng)常進行維護檢修或者采取 其他特殊防護措施等，都很容易造成短路。此外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接 導致短路，如桿塔塌導線斷線等。短路電流所產(chǎn)生的電動力能形成很大的破壞應力，如 果導體和它們的支架不夠堅固，則可能遭到嚴重破壞。短路電流越大，通過的時間越長, 對故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時間很短，也會使短路 電流所經(jīng)過的元件和導體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變 形或燒毀。既然發(fā)生短路時流通很大的短路電

43、流（超過額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經(jīng)電氣設(shè)備的載流導體，必然要產(chǎn)生很大的電動力和熱的破壞作用，隨著 發(fā)生短路地點和持續(xù)時間的長短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個系 統(tǒng)。5.2短路電流產(chǎn)生原因電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，造成絕緣損壞的原因有很多，主要有以下幾點：(1 )由于設(shè)備長期運行 ,絕緣自然老化 ,被正常電壓擊穿。(2 )設(shè)備質(zhì)量低劣 ,絕緣強度不夠 ,被正常電壓擊穿。(3 )設(shè)備絕緣滿足要求 , 但被過電壓擊穿。(4 )設(shè)備絕緣受外力損傷 ,造成短路 ,像被老鼠咬壞絕緣這類。 再有，自然界的各種動物跨接到裸露的載流導體，以及大風、風雪、冰雹、地震等 自然災害也

44、是引起故障短路的常見因素。5.3 短路電流危害短路對電力系統(tǒng)的危害有以下幾點：(1 )短路時產(chǎn)生很大的電動力和很高的問題 ,會使短路電路中的元件受到損壞 , 很可 能引發(fā)火災事故。(2 )短路時電路的電壓驟降 , 嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。(3 )短路時保護裝置動作 ,如熔斷器的保險絲熔斷 ,將短路電路切除 ,這會造成停電 , 而且短路點越靠近電源 ,停電圍越大 ,造成生活的不便和經(jīng)濟上的損失。(4 )嚴重的短路會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 , 可使并列運行的發(fā)電機組失去同步 , 造成系統(tǒng)解列。(5 )不對稱短路 ,像單相短路和兩相短路 ,短路電流會產(chǎn)生較強的不平衡交變電磁場 對附近的通信線路

45、、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，有可能引發(fā)誤動作。5.4 短路的類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路(單相接地短路) 和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電動機還可能發(fā)生一相繞組匝間或 層間短路等。根據(jù)運行經(jīng)驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的60%，兩相短路約占 15%，兩相接地短路約占 20%，三相短路約占 5%。三相短路雖少，但不能不 考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利的影響 。5.5 短路計算過程標么值法標么值一般又稱為相對值，是一個無單位的值，通常采用帶有 * 號的下標以示區(qū)別， 標么值乘以 100，即

46、可得到用同一基準值表示的百分值。在標么值計算中。首先要選定基準值。雖然基準值可以任意選取，但實際計算中往往要考慮計算的方便和所得到的標 幺值清晰可見，如選取基值功率為 100MVA和短路點所在網(wǎng)路的平均額定電壓為基準電 壓。尚須指出，在電路的計算中，各量基準值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程 式，也就是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個物理量的基準值之間應 滿足下列關(guān)系：表5-1各元件表么值序號元 件 名 稱標幺值有名值（Q）短路功率（MVA備注nUkU nrXdT 100Snt變i 21X*dTUk% SdRt=PU nr s2SnrnSk100Snt壓100 SntUk%器

47、2Xt=U K %U NR100Snr電X* RX r% U nr I av100NRUav2抗100 U av 1 NRXrXr%U NRn100J 3I NRSkXr%Unr器3線X*dLXSdXolnSkufv路U avXolKInT710KV0-4KV10kV側(cè)母線(K1)當由區(qū)域變電所供電時線路5公里(1) 確定標么值基準:Sd 100MVA,Ud2 10.5KVd2Sd1003 Ud23 10.55.5KA電力系統(tǒng)的電抗標么值：X*= 100KVA =0.1 1000KVA架空線路的電抗標么值，查表的到，=0.4 %m電力變壓器的電抗標么值：U%=5 , X3*=詈鬻VA=4當k-

48、1點發(fā)生短路時k-1點短路等效電路圖總電抗 X (k 1) =0.1+0.133=0.233三相短路電流周期分量有效值I料=丄1.57KA =6.738 KAk-10.2330.233其他三相短路電流I ”=i(3)= |鴿=6.738 KAi S3) =2.55 XI k3)=2.55 X 6.738=17.182 KA嚟=1.51 X ik3)1=10.174 KA三相短路容量sk3)1 = Sd =丄型=429.18 MVAX (k 1)0.233(2) 當k-2點發(fā)生短路時(0.4kv )母線側(cè)0J33k-2點短路等效電路圖4總電抗 X (k 2) =0.1+0.133+ 4 =2.2

49、332三相短路電流周期分量有效值=也Ik-2 k 22.233鬻3=2463 KA其他三相短路電流I”(3)I(3)= Ik3)2 =2.463 KA;i Sh =2.55 XI k3)2 =2.55 X 2.463=6.281 KAlS3)=1.51 X ik3)2 =3.719 KA三相短路容量SdSk-2=X (k 2)=44.78 MVA2.2330. 66(kv)母線側(cè)(1) 確定標么值基準：取基準值 S=100MVA ,U=0.66kvd2=SdI " 3Uc2100-3 0.66=15.2 KA(2)計算主要元件電抗標么值:X10.8 X20.569X34.0625X4

50、Uk%100SdSN4.5100100 0.85.625(3)K2短路點以前總阻抗標么值:X X1 X2 X3 X420.80.569 0.54.0625 5.6259.02(4)求三相短路電流和短路容量A、三相短路電流周期分量有效值：I K3B、其他三相短路電流：I (3) i (3)ish 2.551咕1.511C、三相短路容量：魚 I0011.09 MVAX 9.02下圖為短路電流計算表I d3XI k3(3)k3(3)k3竺4 !6KA9.0216kA2.55 16 40.8kA1.51 16 24.16kA表5-2短路電流計算表短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量 /MVA1 I

51、 kI "(3)Ii (3)i shI (3)I shq(3)Skk-16.7836.7836.78317.18210.174429.18k-2 ( 0.4)2.4632.4632.4636.2813.71944.78k-2 ( 0.66)16161640.824.111.09第六章電氣設(shè)備的選擇與校驗6.1變壓器側(cè)線路的選擇及校驗(1) 一號粗軋機變壓器供電線路P,P30P 1840+28.47=1868.47 (KW)Q,Q30 Q 1564+113.88=1677.88(kvar)S,. P,2 Q,22508.2 KV-A2,S,2508.2。/八、130= 114.8(A)

52、V'3 Un v'3 10所以 ° 丫=囂=69.56(mm)式中：Sj經(jīng)濟截面m2, 130 :正常工作情況下電路中的最大長期工作電流 AJ :經(jīng)濟電流密度，A/m2可選導線型號為LGJ-70 (查閱資料可以得到，這個型號的導線為截面最小的導線)其允許載流量I al =222(A)發(fā)熱條件的校驗：設(shè)30。5溫度修正系數(shù)為Kt 事 聆 阿3Ial Kt I al =0.943 222=209.3>114.8 符合長期發(fā)熱條件(2) 二號中軋機供電線路P,P30P 2080+32.34=2112.34(KW)Q Q30Q 1768+129.36=1897.36(kvar)S,P,2 Q,22839.3 KV-As,2130 仝=163.93(A)<3 Un130163.93所以 Si - =99.4(mm)J J 1.65可選導線型號為LGJ-95 (查閱資料可以得到，這個型號的導線為截面最小的導線)其允許載流量，Ial = 272(A)發(fā)熱條件的校驗：設(shè) 300C ,溫