35KV-10KV變電站設(shè)計

1、任務(wù)書一 、設(shè)計要求1、建立工程設(shè)計的正確觀點，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計基本原則和方法；2、培養(yǎng)獨立思考、解決問題的能力；3、學(xué)習(xí)使用工程設(shè)計手冊和其他參考書的能力；學(xué)習(xí)撰寫工程設(shè)計說明書。二 、原始資料1、某重型機(jī)械廠為保證供電需求，要求設(shè)計一座35KV降壓變電所，以10KV電纜給各車間供電，一次設(shè)計并建成。2、當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供兩個供電電源，供設(shè)計者選擇。距本機(jī)械廠南10Km處有一區(qū)域變電所，由該變電所用35KV雙回路架空線路向待定設(shè)計的變電所供電，在最大運行方式下，待設(shè)計的變電所高壓母線上的短路功率為600MVA。距本機(jī)械廠南5Km處有一某變電所，在最大運行方式下，待設(shè)計的變電所高壓母線上的短路功

2、率為250MVA。3、區(qū)域變電所35KV饋出線定時限過電流保護(hù)正定時間為1.8s,某變電所10KV饋出線過電流保護(hù)正定時間為1.1s。4、工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得低于0.9，考慮以后裝設(shè)的組電容器，提高功率因素，故要求預(yù)留兩個間隔。5、在總降壓變電所35KV側(cè)進(jìn)行計量。6、本變電所10KV母線到各個車間均用電纜供電，由于鍋爐房供電要求有較高的可靠性，故為一級負(fù)荷，其余為三級負(fù)荷，年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax=2300h。三、負(fù)荷計算和無功補(bǔ)償負(fù)荷1.計算的目的計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算負(fù)荷的確定是否合理，將直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。計算負(fù)荷不能定得太大，

3、否則選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜將會過大而造成投資和有色金屬的浪費；計算負(fù)荷也不能定得過小，否則選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜將會長期處于過負(fù)荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣體過早老化甚至燒毀，因此，必須合理確定計算負(fù)荷。確定用戶的計算負(fù)荷是選擇電源進(jìn)線和一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，也是與電力部門簽訂用電協(xié)議的基本依據(jù)。在工業(yè)企業(yè)的供電設(shè)計中，學(xué)會計算或估算全廠電力負(fù)荷的大小是非常重要的，它是正確選擇供電系統(tǒng)中導(dǎo)線、開關(guān)電器、變壓器等的基礎(chǔ)，也是保障供電系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的重要一環(huán)。2.負(fù)荷計算方法常用的負(fù)荷計算方法有需用系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、ABC法

4、、單位產(chǎn)品耗電法和單位面積功率法等。在實際工程配電設(shè)計中，廣泛采用需用系數(shù)法。需要系數(shù)法的優(yōu)點是簡便，適用于全廠和車間變電所負(fù)荷的計算，二項式法適用于機(jī)加工車間，有較大容量設(shè)備影響的干線和分支干線的負(fù)荷計算。但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷時，采用二項式法較之采用需要系數(shù)法合理，且計算也較簡便。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。2.1單組用電設(shè)備的計算負(fù)荷的確定主要計算公式有有功功率 （1）無功功率 （2）視在功率 （3）計算電流 （4）式中、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率的計算負(fù)荷；該用電設(shè)備組的設(shè)備容量總和，但不包括備用設(shè)備（kW）；與運行功率因數(shù)角相對應(yīng)的正切值；該

5、用電設(shè)備組的計算電流（A）； 額定電壓（kV）；該用電設(shè)備組的需用系數(shù)。2.2多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷的確定主要計算公式有功功率 （5）無功功率 （6）視在功率 （7）計算電流 （8）式中 、為配電干線或車間變電所低壓母線的有功、無功、視在計算負(fù)荷；同時系數(shù)，本設(shè)計取0.9；m該配電干線或車間變電所低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；、為對應(yīng)于某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角正切，總設(shè)備容量；該干線或低壓母線上的計算電流（A）；該干線或低壓母線的額定電壓。這些計算功率和計算電流是選擇車間變電所變壓器容量和導(dǎo)體截面等參數(shù)的依據(jù)。如果在低壓母線上裝有無功補(bǔ)償用的靜電電容器組，則低壓母線上的武功計算負(fù)荷

6、為其中 低壓母線上靜電電容器組的容量（kvar）。車間用電設(shè)備組和工廠計算負(fù)荷的確定由于本設(shè)計需要選擇設(shè)備，應(yīng)該采用比較詳細(xì)的的計算方法，這里選擇逐級計算法。逐級計算方法是指根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電源方向逐級計算，最后求出用戶總的計算負(fù)荷的方法。本次設(shè)計的供配電系統(tǒng)圖如圖1所示。圖3-1 供配電系統(tǒng)圖3.車間變電所以及總降壓變電所計算負(fù)荷的確定3.1 車間變電所低壓側(cè)計算負(fù)荷的確定根據(jù)以上公式，以電機(jī)修理車間為例該車間有三組設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計：由第一組設(shè)備數(shù)據(jù)可知：，可得 無功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷 由第二組設(shè)備數(shù)據(jù)可知： ，可得 無功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷 由第三組設(shè)備數(shù)據(jù)

7、可知： ，可得 無功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷 該車間總的有功計算負(fù)荷 該車間總的無功計算負(fù)荷 該車間總的視在計算負(fù)荷 計算電流 用同樣的方法可求得其他車間的計算負(fù)荷如表一所示：機(jī)械加工廠車間有功計算負(fù)荷 無功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷新產(chǎn)品試驗車間有功計算負(fù)荷 無功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷原料車間有功計算負(fù)荷 無功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷備件車間有功計算負(fù)荷 無功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷鍛造車間有功計算負(fù)荷 有功計算負(fù)荷 視在計算負(fù)荷表3-1 工廠各車間負(fù)荷情況及轉(zhuǎn)供負(fù)荷情況序號車間名稱設(shè)備容量（kW）Kdcostan計 算 負(fù) 荷1電機(jī)修理車間25500.250.821.17637.5522.75824

8、.422016.611900.20.531.58238376.04445.036500.350.551.51227.5343.53343.532機(jī)械加工車間5200.60.60.85312265.2409.481301.45700.350.80.78199.5155.61253.018800.250.51.61220354.2416.963新產(chǎn)品試驗車間3000.750.750.88225198299.711479.53400.560.750.88190.4167.52253.631600.570.740.9091.282.08122.76500.560.840.64364232.96432.

9、164原料車間5700.650.780.80370.5296.4474.471624.923000.300.800.75690517.5862.55備件車間7000.640.760.85448380.8587.971009.55280.350.760.85184.8157.08242.546鍛造車間36000.800.800.7828802246.43652.49 5549.44.無功功率補(bǔ)償及其計算工廠中普遍采用并聯(lián)電容器來補(bǔ)償供電系統(tǒng)中的無功功率。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式有三種：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償。（一）高壓集中補(bǔ)償是指將高壓電容器組集中裝設(shè)在總降壓變電所610kV母線上

10、，如圖3-2所示。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償總降壓變電所的610kV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率產(chǎn)生的影響，而對無功功率在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)中引起的損耗無法補(bǔ)償，因此補(bǔ)償范圍最小，經(jīng)濟(jì)效果較其它補(bǔ)償方式差。但由于裝設(shè)集中，運行條件好，維護(hù)管理方便，投資較少。且總降壓變電所610kV母線停電機(jī)會少，因此電容器利用率高。這種方式很普遍。圖3-2 高壓電容器集中補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)線（二）低壓集中補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所或建筑物變電所的低壓母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償車間變電所或建筑物變電所低壓母線前變壓器和高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率，對變電所低壓母線后的設(shè)備則不起補(bǔ)償作用。但其補(bǔ)

11、償范圍比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方式能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟(jì)。這種低壓電容器補(bǔ)償屏一般可裝在低壓配電室內(nèi)，運行維護(hù)安全方便。該補(bǔ)償方式在用戶中應(yīng)用相當(dāng)普遍，其接線方式見圖3-3。圖3-3 低壓電容器集中補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)線低壓集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M的結(jié)線。電容器也采用形接線，和高壓集中補(bǔ)償不同的是，放電裝置為放電電阻或220V，1525W的白熾燈的燈絲電阻。如果用白熾燈放電的話，白熾燈還可起指示電容器組是否正常運行的作用。（三）低壓分散補(bǔ)償單獨就地補(bǔ)償是指在個別功率因數(shù)較低的設(shè)備旁邊裝設(shè)補(bǔ)償電容器組。該補(bǔ)償方式能補(bǔ)償安裝部位以前的所有設(shè)備，因此補(bǔ)償范圍最大，效

12、果最好。但投資較大，而且如果被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運行的話，電容器組也被切除，電容器的利用率較低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器受到機(jī)械震動及其他環(huán)境條件影響較遠(yuǎn)，不便于實現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱龊?。如圖3-4所示為低壓電容器分散補(bǔ)償?shù)慕泳€。圖3-4 低壓電容器分散補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)線（四）本設(shè)計要求工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得低于0.9，為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)性效果，每個車間的功率因數(shù)盡可能達(dá)到0.9，可以選定要達(dá)到的功率因數(shù)是0.92選用低壓分散補(bǔ)償，其功率補(bǔ)償計算如下：1.對于電機(jī)修理車間, 10kV低壓母線（380V）進(jìn)行自動補(bǔ)償查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器，其個數(shù)為則實際補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后10KV二

13、次側(cè)視在計算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)2.對于機(jī)械加工車間, 10kV低壓母線（380V）進(jìn)行自動補(bǔ)償查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器，其個數(shù)為 則實際補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后10KV二次側(cè)視在計算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)3.對于新產(chǎn)品試驗車間, 10kV低壓母線（380V）進(jìn)行自動補(bǔ)償查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器，其個數(shù)為 則實際補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后10KV二次側(cè)視在計算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)4.對于原料車間, 10kV低壓母線（380V）進(jìn)行自動補(bǔ)償查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器，其個數(shù)為 則實際補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后10KV二次側(cè)視在計算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)5.對于備

14、件車間, 10kV低壓母線（380V）進(jìn)行自動補(bǔ)償查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器，其個數(shù)為 則實際補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后10KV二次側(cè)視在計算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)6.對于鍛造車間, 10kV低壓母線（380V）進(jìn)行自動補(bǔ)償查表可選用HCBCJ0.4-40-3型電容器，其個數(shù)為 則實際補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后10KV二次側(cè)視在計算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)3.2車間變電所高壓側(cè)（10kV）計算負(fù)荷的確定主要計算公式有 （9） （10） （11）其中，。NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 NO.6 10kV高壓側(cè)的計算負(fù)荷 3.3總降壓變電所一次側(cè)(35KV )計算負(fù)荷的確定主要計算公

15、式 （12） （13） （14）35kV一次側(cè)計算負(fù)荷為 滿足要求。表3-2 工廠負(fù)荷統(tǒng)計表計 算 內(nèi) 容車間1T計算負(fù)荷1T低壓側(cè)負(fù)荷882.4271.46923.211402.7變壓器1T損耗13.8555.41T高壓側(cè)負(fù)荷896.25326.8595455.1車間2T計算負(fù)荷2T低壓側(cè)負(fù)荷585.2140601.71914.2變壓器2T損耗936.12T高壓側(cè)負(fù)荷594.23176.1619.7735.8車間3T計算負(fù)荷3T低壓側(cè)負(fù)荷696.48200.56724.781101.2變壓器3T損耗10.8743.493T高壓側(cè)負(fù)荷707.35244748.2543.2車間4T計算負(fù)荷4T低

16、壓側(cè)負(fù)荷848.4291.12896.961362.8變壓器4T損耗13.4553.824T高壓側(cè)負(fù)荷861.85344.94928.3255.6車間5T計算負(fù)荷5T低壓側(cè)負(fù)荷506.24190.3540.83821.7變壓器5T損耗8.132.455T高壓側(cè)負(fù)荷514.31222.75560.4832.4車間6T計算負(fù)荷6T低壓側(cè)負(fù)荷28801166.43107.234721變壓器6T損耗46.61186.436T高壓側(cè)負(fù)荷2926.611352.833224.16186.110KV側(cè)總計算負(fù)荷5525.512267.355972.62344.8總降變損耗101.88407.52全廠計算負(fù)荷

17、56152625.716198.69102.3表3-3 10kV高壓母線自動補(bǔ)償前后計算負(fù)荷及功率因數(shù)統(tǒng)計項 目計 算 負(fù) 荷1號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.661327.262016.62號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.68852.561301.43號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.72973.781479.54號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.791069.461624.95號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.76664.411009.56號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.793652.495549.41號車間10KV低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量-7202號車間10KV低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量-480

18、3號車間10KV低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量-4804號車間10KV低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量-3605號車間10KV低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量-2406號車間10KV低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量-10801號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.956923.21402.72號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.97601.71914.23號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.96724.781101.24號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.946896.961362.85號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.936540.83821.76號車間10KV低壓側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.9273107.234721主變壓器功率損耗89.6358.435kV側(cè)負(fù)

19、荷總計0.9065615.12625.716198.69102.3四.確定總降壓變電所主變壓器型式、容量和數(shù)量1.確定總降壓變電所主變壓器型式變壓器是變電所中關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送、分配和適用。變壓器按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器；按相數(shù)分有單相和三相變壓器；按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分有銅繞組和鋁繞組變壓器；按冷卻方式和繞組絕緣分有油浸式、干式兩大類，其中油浸式變壓器又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等，而干式變壓器又有澆注式、開啟式、充氣式等；按用途分又可分為普通變壓器和特種變壓器；按調(diào)壓方式分有無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。在選擇

20、變壓器時，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S9系列或S10系列。高損耗變壓器已被淘汰，不再采用。在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器；供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器（S9、S10-M、S11、S11-M等）；對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高的場所，宜采用干式電力變壓器（SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等）；對電網(wǎng)電壓波動較大的，為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器（SZ7、SFSZ、SGZ3等）。本設(shè)計選擇S9系列三相油浸自冷電力變壓器。下列是各容量變壓器的參數(shù)：表4-1 S9-102

21、500/10三相油浸式無勵磁調(diào)壓電力變壓器技術(shù)參數(shù)如下（6KV與10KV的參數(shù)相同）額定容量(KVA)電壓組合聯(lián)接 組標(biāo)號空載 損耗 (W)負(fù)載 損耗 (W)短路 阻抗 (%)空載 電流 (%)重量(kg)外形尺寸(mm)軌距(mm) 縱向*橫向高壓 (KV)分接(%)低壓 (KV)器身重油重總重長*寬*高106 6.3  10 10.5 11±5% 或 ±2*2.50.4Yyn0 或 Dyn11803404.04.012055220840*500*1050400*400201104603.513565255860*500*1050400*40030130600/

22、6302.318080310940*520*1100400*40050170870/9102.020092400960*550*1140450*400632001040/10901.926096425960*560*1160450*400802501250/13101.9270110505975*550*1180450*4001002901500/15801.8340115545990*550*1320450*4001253401800/18901.73501356351020*570*1330550*4001604002200/23101.64301557101030*630*1370550

23、*5502004802600/27301.55151808351090*640*1320550*5002505603050/32001.46202059851120*640*1460650*5503156703650/38301.470521511001130*710*1480650*5504008004300/45204.51.382525012901400*800*1500750*5505009605150/54101.294529014851510*870*1530750*660630120062001.1113034017601590*890*1610750*6608001400750

24、01.0136040021401730*890*1680850*66010001700103001.0147044024001750*980*1770850*82012501950120000.9179053029101840*1080*1830850*82016002400145000.8212059033701910*1120*1930900*82020003000171000.7262074041702150*1200*2170900*82025003300232000.7300088049502160*1320*2190950*820注: 1.可根據(jù)用戶需求提供各種電壓組合、短路阻抗、

25、聯(lián)結(jié)方式的S9變壓器2.可根據(jù)用戶需求提供特殊的變壓器,如有載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器、帶封閉罩式變壓器等3.表中重量及外形尺寸數(shù)據(jù)僅供參考4.對于額定容量為500KVA及以下的變壓器,表中斜線上方的負(fù)載損耗值適用于Yyn0聯(lián)結(jié)組,斜線下方的負(fù)載損耗值適用于Dyn11聯(lián)結(jié)組2.總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定2.1主變壓器臺數(shù)的選擇（一）主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運行要求進(jìn)行選擇。 在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。35110KV變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，主變壓器的臺數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級負(fù)

26、荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于 60的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷。主變壓器臺數(shù)和容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。 正確選擇變壓器的臺數(shù)，對實現(xiàn)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)和合理供電具有重要意義。目前一般的選擇原則是：一般用戶裝設(shè)12臺變壓器；為了提高供電可靠性，對于、級用戶，可設(shè)置兩臺變壓器，防止一臺主變故障或檢修時影響整個變電所的供電，所以本所選用兩臺主變，互為備用，當(dāng)一臺變壓器故障檢修時由另一臺主變壓器承擔(dān)全部負(fù)荷的75%，保證了正常供電。應(yīng)滿足用電負(fù)荷對可靠性的要求

27、。在有一、二級負(fù)荷的變電所中，選擇兩臺主變壓器，當(dāng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上比較合理時，主變壓器選擇也可多于兩臺。對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大的宜采用經(jīng)濟(jì)運行方式的變電所，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時可選擇兩臺主變壓器。三級負(fù)荷一般選擇一臺主變壓器，負(fù)荷較大時，也可選擇兩臺主變壓器。（二）選擇主變壓器臺數(shù)按其負(fù)荷性質(zhì)要求為：本廠大部分車間為一班工作制，年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)為2300h，屬于三級負(fù)荷。但由于該廠離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需要廠方自備。鍋爐房供電要求有較高的可靠性，其中60%為一二級負(fù)荷。本機(jī)械廠變電所從220/35kV變電站以35kV雙回路架空線路引入本廠。一路作為工作電源，另一路作為備用電源，兩個電源不

28、并列運行，該變電站距廠南5km。（三）根據(jù)以上工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠總降壓變電所的主變壓器考慮裝設(shè)一臺或兩臺主電力變壓器兩種方案。2.2主變壓器容量的選擇1、裝設(shè)一臺時，應(yīng)滿足：主變壓器容量應(yīng)不小于總計算負(fù)荷，即 （15）2、裝設(shè)兩臺時，應(yīng)滿足：每臺變壓器的容量不應(yīng)小于總的計算負(fù)荷的60%，最好為總計算負(fù)荷的70%左右，即 （16） 同時每臺主變壓器容量不應(yīng)小于全部一、二級負(fù)荷之和，即 （17）（一）各車間變電所所選變壓器的臺數(shù)及容量：NO.1 選擇一臺S9-1250/10變壓器。NO.2選擇兩臺S9-800/10變壓器。NO.3選擇一臺S9-1000/10變壓器。NO.4選擇一臺S9

29、-1250/10變壓器。NO.5選擇一臺S9-630/10變壓器。NO.6選擇二臺S9-3150/10變壓器（二）總降壓變電所變壓器容量和臺數(shù)的選擇:裝設(shè)兩臺時，選擇兩臺S9-4000/35型變壓器。裝設(shè)一臺時，選擇S98000/35型低損耗配電變壓器。三、繞組數(shù)和接線組別的確定該變電所有二個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器， 35KV采用Y形連接，10KV采用連接,連接組型號為Yd11。四、冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。油浸自冷式就是以油的自然對流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒有特

30、制的冷卻設(shè)備。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機(jī)幫助冷卻。加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加30%35%。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)油水冷兩種。它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再復(fù)回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走?？紤]到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護(hù)工作量，首選自然冷卻方式。五、變配電所工廠總降壓變電所的所址1.車間變電所所址的選擇一般在靠近負(fù)荷中心設(shè)變配電所，包括變壓器室，高壓配電室、低壓配電室、控制室、值班室、維修室。在負(fù)荷比較大而集中的車間設(shè)車間變電所。 變配電所應(yīng)盡量遠(yuǎn)離多塵、有

31、腐蝕性氣體的場所，如無法遠(yuǎn)離，則不設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。變壓器室盡量避免西曬，配電室一般應(yīng)有個門，各房間的門均應(yīng)朝外開，當(dāng)高壓室與控制室、低壓室間有門相通時，門應(yīng)朝控制室或低壓室方向開。 1.1車間變電所所址選擇的要求(1) 接近負(fù)荷中心這樣可以縮短低壓配電線路，降低了線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬的消耗量。 (2) 接近電源側(cè)。 (3) 設(shè)備運輸方便應(yīng)考慮到電力變壓器和高低壓開關(guān)柜等大件設(shè)備的運輸通道。(4) 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動的場所振動場所不僅影響變配電所本身建筑及其中設(shè)備的安全，而且可導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備和繼電保護(hù)、自動裝置的誤動作。(5) 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室附近及地勢低洼和易積水的場所。(6

32、) 不宜設(shè)在有爆炸危險和火災(zāi)危險環(huán)境的正下方或正上方。(7) 不應(yīng)妨礙企業(yè)單位的發(fā)展，并適當(dāng)考慮將來發(fā)展的可能。1.2 車間變電所的總體布置及要求(1) 車間變電所的總體布置及要求便于運行維護(hù)；保證運行安全；便于進(jìn)出線；節(jié)約土地和建筑費；留有發(fā)展余地。圖5 工廠總平面布置圖六、主接線的選擇1. 變電所主接線1.1變電所的構(gòu)成變電所由一次回路和二次回路構(gòu)成。（一）一次回路 供配電系統(tǒng)中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱一次回路，也稱為主電路或主接線。一次電路中所有的電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備，如變壓器、斷路器、互感器等。一次設(shè)備按功能分為以下幾類。1、變換設(shè)備 按電力系統(tǒng)的要求，改變電壓或電流大小的設(shè)備

33、，如變壓器、電流互感器、電壓互感器等。2、控制設(shè)備 用來控制一次電路通、斷的設(shè)備，如高低壓短路器、開關(guān)等。3、保護(hù)設(shè)備 用來控制一次電路通、斷的設(shè)備，避雷器等。4、補(bǔ)償設(shè)備 用來補(bǔ)償電力系統(tǒng)中無功功率以提高功率因數(shù)的設(shè)備，如并聯(lián)電容器等。5、成套設(shè)備為了節(jié)省空間，按一次電路接線方案的要求，將有關(guān)的一次設(shè)備及其相關(guān)的二次二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，如高低壓開關(guān)柜、低壓配電箱等。（二）二次回路 凡用來控制、指示、監(jiān)測和保護(hù)一次設(shè)備運行的電路，叫二次回路，也叫二次接線。二次回路中所有電氣設(shè)備都稱為二次設(shè)備或二次元件，如儀表、繼電器、操作電源等1.2對變電所主接線的要求變電所的主接線是實現(xiàn)電能輸送和

34、分配的一種電氣接線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。（一）安全性1、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)。2、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)。3、在裝設(shè)高壓熔斷器-負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。4、35kV及以上的線路末端，應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)聯(lián)鎖的接地刀閘。5、變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器。裝設(shè)于母線上的避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)。接于變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。（二）可靠性1、變電所的主結(jié)線

35、方案，必須與其負(fù)荷級別相適應(yīng)。對一級負(fù)荷，應(yīng)由兩個電源供電。對二級負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或者一回10kV及以上專用架空線或電纜供電；其中采用電纜供電時，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路，每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負(fù)荷。2、變電所的非專用電源進(jìn)線側(cè)，應(yīng)裝設(shè)帶短路保護(hù)的斷路器或負(fù)荷開關(guān)（串熔斷器）。當(dāng)雙電源供多個變電所時，宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。3、對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變配電所采用放射式高壓配電，以確定供電可靠性，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。4、變電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)，均應(yīng)采用低壓斷路器。（三

36、）靈活性1、變電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段結(jié)線。2、35kV及以上電源進(jìn)線為雙回路時，宜采用橋形結(jié)線或線路變壓器組結(jié)線。3、需帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)。4、主結(jié)線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟(jì)運行的要求相適應(yīng)。5、主結(jié)線方案應(yīng)考慮到今后可能的擴(kuò)展。（四）經(jīng)濟(jì)性1、主結(jié)線方案在滿足運行要求的前提下，應(yīng)力求簡單，變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的結(jié)線。2、變配電所的電氣設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品，不得選用國家明令淘汰的產(chǎn)品。3、中小型工廠變電所一般采用高壓少油斷路器；在需頻繁操作的場合，則應(yīng)采用真空斷路器或斷路器。4、工廠的電源進(jìn)

37、線上應(yīng)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度表用。5、應(yīng)考慮無功功率的人工補(bǔ)償，使最大負(fù)荷時功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求?？紤]到本廠屬于二級負(fù)荷，如出現(xiàn)中斷供電，在經(jīng)濟(jì)上的損失遠(yuǎn)多于所裝設(shè)的費用，且有較大的集中負(fù)荷，如鍛造車間，決定采用裝設(shè)兩臺主變的方案。2. 變電所主接線方式主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。對于電源進(jìn)線電壓為35kV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為10kV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。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

38、母線接線和橋式接線3種類型。（一）線路變壓器組接線單只有一路電源供電線路和一臺變壓器時，可采用線路變壓器組接線。根據(jù)變壓器高壓側(cè)情況的不同，可以選擇4種開關(guān)電器。當(dāng)電源側(cè)繼電保護(hù)裝置能保護(hù)變壓器且靈敏度滿足要求時，變壓器高壓側(cè)可只裝設(shè)隔離開關(guān)；當(dāng)變壓器高壓側(cè)短路容量不超過高壓熔斷器斷流容量，而又允許采用高壓熔斷器保護(hù)變壓器時，變壓器高壓側(cè)可裝設(shè)跌落式熔斷器或負(fù)荷開關(guān)熔斷器；一般情況下，在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)和斷路器。優(yōu)點：接線簡單，所用電氣設(shè)備少，配電裝置簡單，節(jié)約投資。缺點：該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時，變電所全部停電，可靠性不高。適用范圍：適用于小容量三級負(fù)荷、小型企業(yè)或非生產(chǎn)性用

39、戶。（二）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當(dāng)母線分段兩種。1、單母線不分段接線當(dāng)只有一路電源進(jìn)線時，常用這種接線，每路進(jìn)線和出線裝設(shè)一只隔離開關(guān)和斷路器。靠近線路的隔離開關(guān)稱線路隔離開關(guān)，靠近母線的隔離開關(guān)稱母線隔離開關(guān)。優(yōu)點：接線簡單清晰，使用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性比較好。由于接線簡單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性就小。缺點：可靠性和靈活性差。當(dāng)電源線路、母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時，全部用戶供電中斷。2、單母線分段接線當(dāng)有雙電源供電時，常采用單母線分段接線，可采用隔離開關(guān)或斷路器分段，隔離開關(guān)分段因操作不便，目前已不采用。單母線分段接線可以分段

40、單獨運行，也可以并列同時運行。采用分段單獨運行時，各段相當(dāng)于單母線不分段接線的運行狀態(tài)，各段母線的電氣系統(tǒng)互不影響。當(dāng)任一段母線發(fā)生故障或檢修時，僅停止對該段母線所帶負(fù)荷的供電。當(dāng)任一電源線路故障或檢修時，如另一電源能負(fù)擔(dān)全部引出線的負(fù)荷時，則可經(jīng)倒閘操作恢復(fù)該段母線所帶負(fù)荷的供電，否則由該電源所帶的負(fù)荷仍應(yīng)停止運行或部分停止運行。優(yōu)點：供電可靠性較高，操作靈活，除母線故障或檢修外，可對用戶連續(xù)供電。缺點：母線故障或檢修時，仍有50%左右的用戶停電。（三）橋式接線所謂橋式接線是指在兩路電源進(jìn)線之間跨接一個斷路器，猶如一座橋。斷路器跨在進(jìn)線斷路器的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，稱為內(nèi)橋式接線，若斷路器跨在進(jìn)

41、線斷路器的外側(cè)，靠近電源側(cè)，稱為外橋式接線。橋式接線的特點是：1、接線簡單 高壓側(cè)無母線，沒有多余設(shè)備；2、經(jīng)濟(jì) 由于不需設(shè)母線，4個回路只用了3只斷路器，省去了1-2臺斷路器，節(jié)約了投資；3、可靠性高 無論那條回路故障或檢修，均可通過倒閘操作迅速切除該回路，不至使二次側(cè)母線長時間停電；4、安全 每臺斷路器兩側(cè)均裝有隔離開關(guān)，可形成明顯的斷開點，以保證設(shè)備安全檢修；5、靈活 操作靈活，能適應(yīng)多種運行方式。3.總降壓變電所主接線方式的選擇總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主結(jié)線對變電所設(shè)備

42、選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。以下有兩種接線方式：（一）一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖6-1（a）,這種主結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。內(nèi)橋式接線適用于以下條件的總降壓變電所：1、供電線路長，線路故障幾率大；2、負(fù)荷比較平穩(wěn)，主變壓器不需要頻繁切換操作；3、沒有穿越功率的終端總將壓變電所。所為穿越功率是指某一功率由一條線路流入并穿越橫跨橋又經(jīng)另一線路流出功率。(a) 內(nèi)橋式主接線 (b) 外橋式主接線圖6-1 橋式接線(二)

43、一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖6-1（b)，這種主結(jié)線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同。外橋式接線適用于以下條件的總降壓變電所：1、供電線路長，線路故障幾率??；2、用戶負(fù)荷變化大，變壓器操作頻繁；3、有穿越功率流經(jīng)的中間變電所，因為采用外橋式主接線，總降壓變電所運行方式的變化將不影響公共電力系統(tǒng)的潮流。三、高壓配電系統(tǒng)主接線方式的選擇配電系統(tǒng)起接收和分配電能的作用，其位置應(yīng)當(dāng)盡量靠近負(fù)荷中心，配電系統(tǒng)一般為單母線制，根據(jù)負(fù)荷的類型及進(jìn)出線數(shù)目可考慮將母線分段。以下是兩種接線方案：（一）單母線

44、不分段接線（如圖6-2a）當(dāng)只有一路電源進(jìn)線時，常采用這種接線。優(yōu)點：接線簡單、清晰，使用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性比較好，由于接線簡單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性就小。缺點：是可靠性和靈活性差。當(dāng)電源進(jìn)線、母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時，全部用戶供電中斷。這種接線可用于對供電連續(xù)性要求不高的三級負(fù)荷用戶，或者有備用電源的二級負(fù)荷用戶。(a) 單母線不分段主接線(b) 單母線分段主接線圖6-2 高壓配電系統(tǒng)的接線方案（二）單母線分段接線（如圖6-2b）當(dāng)有雙電源供電時，常采用單母線分段接線，單母線分段可以分段單獨運行，也可以并列同時運行。優(yōu)點：供電可靠性較高，操作靈活，除母線故障或檢修外，可對用戶

45、連續(xù)供電。缺點：母線故障或檢修時，仍有50%左右的用戶停電。具有兩路電源進(jìn)線時，采用單母線分段接線，可對一、二級負(fù)荷供電，特別是裝設(shè)了備用電源自動投入裝置后，更加提高了用斷路器分段單母線接線的供電可靠性。本次設(shè)計的重型機(jī)械修造廠電源進(jìn)線較長（5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠(yuǎn)發(fā)展。采用一次側(cè)內(nèi)橋式接線、二次側(cè)單母線分段的總降壓變電所主結(jié)線（如圖6-3）。（三）總降壓變電所主接線圖如附圖。圖6-3 總降壓變電所內(nèi)橋式主接線圖4.工廠車間配電方式1. 放射式單回路放射式配電網(wǎng)絡(luò)，主要優(yōu)點是：(1) 某一線路發(fā)生故障時不影響其他用戶；(2) 切換操作方便。繼電保護(hù)簡單，易于實現(xiàn)

46、自動化。 但單回路放射式供電可靠性較差、投資較高，一般用于配電給二、三級負(fù)荷或?qū)Ｓ迷O(shè)備，且對二級負(fù)荷供電時，應(yīng)有備用電源。為了提高供電可靠性，放射式配電又可發(fā)展為雙回路放射式和有公共備用干線的放射式。前者每一用戶有兩條配電線路供電，互為備用。用于給二級負(fù)荷供電，當(dāng)兩條配電線路的電源為獨立電源時，可供一級負(fù)荷供電；后者如圖6-4所示，一般用于給二級負(fù)荷配電，如備用干線由獨立電源供電時，且配電線路少時，可供一級負(fù)荷供電。這兩種接線投資均大。圖64 有公共備用干線的放射式2樹干式單回路樹干式接線這種接線的優(yōu)點是投資少、有色金屬消耗量低，且使變（配）電所饋電出線少、配電裝置結(jié)構(gòu)簡單。其缺點是：供電可靠

47、性差，當(dāng)干線發(fā)生故障時，接于樹干上的全部用戶均將停電。因而，單樹干式接線一般用于三級負(fù)荷配電，每條線路所接變壓器宜在5臺以內(nèi)，總?cè)萘恳话悴怀^200kA。為提高供電可靠性，樹干式接線又有以下幾種。單側(cè)供電雙回路樹干式（圖6-5），其供電可靠性稍低于雙回路放射式，但投資較省。一般用于配電給二、三級負(fù)荷。圖6-5 單側(cè)供電雙回路樹干式3環(huán)形環(huán)形接線有閉環(huán)式和開環(huán)式兩種運行方式（圖6-6）。為便于實現(xiàn)繼電保護(hù)的選擇性，一般采用開環(huán)式。這種配電方式供電可靠性較高、運行比較靈活，但切換操作頻繁。一般用于二、三級負(fù)荷，由同一電源供電6-6 環(huán)形配電網(wǎng)絡(luò)七短路計算1短路計算的目的和方法短路電流計算的目的是為

48、了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。進(jìn)行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。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,最后計算短路電流和短路容量。2短路計算過程短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺制法。本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路電流的計算。計算公式有電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 (6-1)架空線路的電抗標(biāo)幺值 (6-2)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 (6-3)供電系統(tǒng)短路示意圖如圖6-1所示。取基準(zhǔn)容量為,基準(zhǔn)電壓、相