電氣工程及其自動化-佛山市某五金廠35KV供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

佛山市某五金廠35KV供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本課題的題目是佛山市某五金廠35KV供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要講述了工廠供配電系統(tǒng)的意義、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思路。為了滿足工廠供配電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的原則，需要考慮各個方面的問題，并對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。內(nèi)容包括：確定工廠的計(jì)算負(fù)荷，并按照相關(guān)部門的規(guī)定進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。對電器和導(dǎo)線進(jìn)行選擇和動熱力校驗(yàn)，從供電的持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性來考慮變電所主變壓器的臺數(shù)、型號、容量，然后開始確定設(shè)計(jì)主接線方案。根據(jù)各種參數(shù)不同要求選擇繼電保護(hù)裝置。另外也要做好防雷措施，保證供電的安全性和可靠性。本設(shè)計(jì)的主要目的是計(jì)算出工廠的電氣參數(shù)，根據(jù)電氣參數(shù)來確定工廠供電的設(shè)計(jì)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，從而對電氣設(shè)備、導(dǎo)線等在安全和經(jīng)濟(jì)的原則上進(jìn)行選擇，也論述了工廠供電系統(tǒng)各個設(shè)計(jì)步驟的意義。關(guān)鍵詞：負(fù)荷，變壓器，繼電保護(hù)裝置Designof35KVPowerSupplyandDistributionSystemofaHardwareFactoryinFoshanCityAbstract：Thetopicofthisprojectisthedesignof35kVPowerSupplyanddistributionsystemofahardwarefactoryinFoshanCity.Thispapermainlydescribesthesignificance,designprinciplesanddesignideasofthepowersupplyanddistributionsystemintheplant.Inordertomeettheprincipleofsafety,reliability,highqualityandeconomyofpowersupplyanddistributionintheplant,itisnecessarytoconsiderallaspectsandcalculatealargenumberofdata.Thecontentincludes:determiningthecalculatedloadoftheplantandcompensatingthereactivepoweraccordingtotheregulationsofrelevantdepartments.Carryoutnecessaryshortcircuitcurrentcalculation.Thenumber,modelandcapacityofthemaintransformerinthesubstationareconsideredanddeterminedbasedonthecontinuityandeconomyofpowersupply,andthenthemainconnectionschemeisdetermined.Therelayprotectiondeviceisselectedaccordingtodifferentparameters.Inaddition,lightningprotectionmeasuresshallbetakentoensurethesafetyandreliabilityofpowersupply.Themainpurposeofthisdesignistocalculatetheelectricalparametersofthefactory,accordingtotheelectricalparameterstodeterminewhetherthedesignofthefactorypowersupplymeetsthestandards,soastoselecttheelectricalequipment,wires,etc.intheprincipleofsafetyandeconomy,andalsodiscussesthesignificanceofeachdesignstepofthefactorypowersupplysystem.Keywords：Load，Transformer，RelayOrotectionDevice目錄

第1章緒論 第1章緒論1.1研究背景和意義1.1.1工廠供配電系統(tǒng)的背景分析電能在如今高新科技工業(yè)生產(chǎn)中是不可或缺的能源。電能可以通過簡單的方式來變?yōu)槠渌问降哪埽惨子趥鬏敽头峙?，而且在?dāng)今這個高科學(xué)技術(shù)的背景下，基本上都需要用到電能，因此電能的應(yīng)用范圍非常廣泛，它的合理供應(yīng)和分配就顯得極其重要。本課題的目的就是設(shè)計(jì)一個可以滿足安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的基本條件下完成電能的供應(yīng)和分配的工廠供配電系統(tǒng)。1.1.2工廠供配電系統(tǒng)的研究意義如今的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，然而大多數(shù)的高新電氣自動化技術(shù)都是要用到電能這一重要能源的，所以電能的供應(yīng)和分配就顯得非常重要。電能就像工業(yè)生產(chǎn)的這個系統(tǒng)中的血液且為主要能源，電能的重要性并非體現(xiàn)在它的費(fèi)用與設(shè)備的總投資所占的比例上，而是它在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，若能實(shí)現(xiàn)正常供電，則可與其他高新機(jī)械工業(yè)技術(shù)互利互助，讓工業(yè)能夠在電氣自動化的幫助下，如此一來可以加快工廠的生產(chǎn)速度和提高質(zhì)量，也可以改善生產(chǎn)環(huán)境，減少生產(chǎn)員工的勞動力，更有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化。但是電能的分配和傳輸過程中，會受到外界的干擾而出現(xiàn)故障，例如短路故障，出故障后容易讓導(dǎo)線或設(shè)備發(fā)熱而導(dǎo)致停電，某些電力場所對供電的依賴性是十分之強(qiáng)的，即使是一段短時間的斷電也會造成嚴(yán)重的不良后果，停電會導(dǎo)致貴重的電氣設(shè)備損壞，而且還會導(dǎo)致大量的產(chǎn)品不符合規(guī)格要求而報廢，產(chǎn)出大量的廢品，從而帶來了大量的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會對環(huán)境產(chǎn)生不良影響，報廢廢品等會污染環(huán)境，嚴(yán)重時，還會可能發(fā)生人身事故，在生態(tài)環(huán)境上和經(jīng)濟(jì)上都給國家和人民帶來了重大的損失。因此電能的安全性和可靠性顯得極其重要，安全可靠地供配電能的工作就必定要做好。另一方面，實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和分配的架構(gòu)和建設(shè)，需要一定的人力和成本，因此研究如何降低電能傳輸和分配的成本又能實(shí)現(xiàn)安全可靠性從而帶來經(jīng)濟(jì)性，也顯得十分重要。本課題設(shè)計(jì)的就是關(guān)于某五金廠的工廠供配電系統(tǒng)，從而滿足電能供配的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)。1.2工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則工廠供電系統(tǒng)必須符合以下相關(guān)規(guī)定：（1）工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須遵守國家的法律法規(guī)和規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在電能分配和供應(yīng)中要注意環(huán)境保護(hù)，用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的效率高、耗能低、性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品，保證人身安全，防止發(fā)生意外事故造成不良影響。（2）工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須保障電能供應(yīng)的可靠性和持續(xù)性，應(yīng)考慮到出意外故障時可方便地檢查和維修，應(yīng)考慮一定的地理環(huán)境等因素帶來的多方面影響而作出設(shè)計(jì)方案。（3）工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)做到節(jié)約能源、減少有色金屬的浪費(fèi)等相關(guān)措施來保障設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。（4）設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮到未來的技術(shù)拓展擴(kuò)建，應(yīng)留有一定的未來擴(kuò)展空間或余地，適當(dāng)考慮未來擴(kuò)展的可能性。

第2章工廠簡介及設(shè)計(jì)要求2.1工廠產(chǎn)品和車間分布2.1.1本廠產(chǎn)品本廠主要制造五金工具、日用五金、不銹鋼工具的配件生產(chǎn)，以鑄造、鍛壓、裝配為主。2.1.2車間分布本廠由工具車間、金工車間、鑄造車間、電鍍車間、鍛壓車間、倉庫、裝配車間、等主要車間組成，其中還有綜合樓。為保證效率和安全，均采用最新先進(jìn)設(shè)備。詳細(xì)請參考圖2-1。2.2設(shè)計(jì)依據(jù)2.2.1工廠總平面布置圖圖2-1工廠總平面布置圖其中1為鑄造車間，2為鍛壓車間，3為機(jī)修車間，4為電鍍車間，5為工具車間，6為辦公室，7為裝配車間，8為金工車間，9為鍋爐房，10為倉庫。No.1~No.5為車間變電所，No.6為總變電所2.2.2供用電協(xié)議及技術(shù)要求一般來說工廠的某些參數(shù)都要達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)如如下：（1）我廠的電源進(jìn)線為35KV，由電力系統(tǒng)干線來取得。電力系統(tǒng)供電線路牌號為LGJ型，它的斷路器的斷流容量為300MVA,線長7km，該線呈等邊三角形，幾何均距為1.5m。該電力系統(tǒng)線路定時限過流保護(hù)繼電器的保護(hù)動作時間值是2秒，工廠主變電所處變壓器繼電保護(hù)動作時不可超過1.5秒。（2）五金工廠的功率因數(shù)應(yīng)大于0.9。2.2.3工廠的負(fù)荷性質(zhì)本廠為三班制工作，部分車間為單班制或兩班制。全年為306個工作日，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5000h。鑄造車間和鍋爐房屬于二級負(fù)荷。2.2.4工廠的自然條件一、氣象資料：（1）工廠所在地區(qū)年平均氣溫為23℃，年極端最低氣溫為2℃，年最高氣溫為37℃，年最熱月平均最高氣溫為29℃，年最熱月平均氣溫為26℃。（2）最熱月地下0.8m處平均溫度為21℃。（3）年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，年雷暴日數(shù)為73。二、地質(zhì)水文資料：本廠位于佛山市，平均海拔為871米，地質(zhì)以砂粘土為主，地下水位為9米。

第3章負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算3.1負(fù)荷計(jì)算3.1.1負(fù)荷計(jì)算的意義工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的計(jì)算負(fù)荷尤為重要，是設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。它可由幾個公式得出，得出的結(jié)果會直接影響到電器設(shè)備、導(dǎo)線的選擇等等，主要根據(jù)發(fā)熱條件來確定電氣元件的負(fù)荷值，計(jì)算負(fù)荷值會直接影響到所選導(dǎo)線、電纜的材料。計(jì)算負(fù)荷的值不能與實(shí)際的偏差有太大的偏差值，如果計(jì)算負(fù)荷的數(shù)值比實(shí)際所要求的計(jì)算負(fù)荷要大，則會造成選擇的導(dǎo)線或者電氣裝置體積偏大，所需有色金屬的使用量就會變得更多，從而造成有色金屬的浪費(fèi)，給工廠供配電的經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。另一方面，如果計(jì)算負(fù)荷的數(shù)值比實(shí)際所要求的計(jì)算負(fù)荷要小，則會降低了導(dǎo)線或電氣設(shè)備的受熱能力，增加了導(dǎo)線或電氣設(shè)備的負(fù)擔(dān)，甚至給導(dǎo)線或電氣設(shè)備帶來損壞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致整個供配電系統(tǒng)崩潰。由此可知，負(fù)荷的正確計(jì)算，顯得尤其重要，所以我們在計(jì)算負(fù)荷時，盡可能地結(jié)合實(shí)際所需來確定其值的大小，以保證供配電系統(tǒng)電能的經(jīng)濟(jì)性和提高電能供配的質(zhì)量。3.1.2負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算有兩種方法，一是需要系數(shù)法，二是多項(xiàng)式系數(shù)法。如果在設(shè)計(jì)過程中的電氣設(shè)備臺數(shù)較多，而且電氣設(shè)備的容量偏差不大的話，就采用第一種計(jì)算方法，即需要系數(shù)法。需要系數(shù)法需要按照要求給電氣設(shè)備進(jìn)行分組，然后計(jì)算不同裝置的計(jì)算負(fù)荷，查出各組裝置的參數(shù)，如：功率因數(shù)、需要系數(shù)等，運(yùn)用公式求出各總計(jì)算負(fù)荷，總有功計(jì)算負(fù)荷和總無功計(jì)算負(fù)荷各自乘以一個同時系數(shù)K∑3.1.3車間的總計(jì)算負(fù)荷下表中用到的公式有：有功計(jì)算負(fù)荷： P30=PeKd—無功計(jì)算負(fù)荷： Q30=P30視在計(jì)算負(fù)荷： S30=P30 S30=P30計(jì)算電流： I30=S30為了計(jì)算數(shù)據(jù)能簡單直觀地表達(dá)出來，繪制了表3-1如下所示（電壓為380V且保留2位小數(shù)）：表3-1工廠總計(jì)算負(fù)荷表序號車間名稱設(shè)備容量/kWKcosΦtanΦ計(jì)算負(fù)荷變電所代號PkWQkvarSkVAIA1鑄造車間4000.40.71.02160163.2228.57347.28No.12鍛壓車間2200.30.61.336687.78110167.13No.2金工車間2100.30.61.336383.79105159.53小計(jì)(K=0.9)430116.1154.41193.19293.523工具車間2000.30.61.336079.8100151.93No.3電鍍車間2000.60.80.7512090150227.9小計(jì)(K=0.9)400162152.82222.14337.54裝配車間1000.40.71.024040.857.1486.82No.4機(jī)修車間1500.30.71.024545.964.2997.68倉庫300.30.71.0299.1812.8619.54續(xù)表3-1辦公室200.810160小計(jì)(K=0.9)3009986.29131.33199.545鍋爐房3000.60.71.02180183.6257.14390.68No.5總計(jì)取Kp=0.95，K681.25718.11989.841503.913.2功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算3.2.1功率因數(shù)對供電系統(tǒng)的影響在電能傳輸?shù)倪^程中，有無功功率和有功功率，當(dāng)工廠供配電系統(tǒng)在有功功率維持穩(wěn)定值時，無功功率的大小會影響到功率因數(shù)，當(dāng)無功功率增大時，功率因數(shù)會隨之變小，將會造成以下影響：（1）系統(tǒng)中的電氣設(shè)備的電流值會相對變大，導(dǎo)致其容量增大，從而讓儀表規(guī)格尺寸、啟動的控制設(shè)備等增大，大大增加了供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。（2）系統(tǒng)總電流增大，有功功率的損耗也會因此增大。（3）系統(tǒng)的電流增大，電壓的損失也會更加嚴(yán)重，導(dǎo)致調(diào)壓的難度變得困難。3.2.2功率因數(shù)的補(bǔ)償供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)需要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)要求，這個要求是國家規(guī)定的，一般要求設(shè)計(jì)的功率因數(shù)cosΦ大于或等于0.9。想要供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定的功率因數(shù)要求，可采取安裝電容器等措施，讓有功功率和無功功率的比值變大，從而達(dá)到規(guī)定值。補(bǔ)償容量可按以下公式來求得： QC=P30 n=QC÷q其中cosΦ2是要求達(dá)到的功率因數(shù)，3.2.3補(bǔ)償裝置的選擇有兩種提高功率因數(shù)的補(bǔ)償裝置，一種是靜電電容器，一種是同步補(bǔ)償器。由于靜電電容器的耗費(fèi)比較低，也方便維修，所以本次設(shè)計(jì)采用靜電電容器。從上述的負(fù)荷計(jì)算表可得知P30=681.26KW,可得cos cosΦ1=P=681.26KW/989.84KVA=0.68而本廠要求達(dá)到的功率因數(shù)為0.9，0.68<0.9，所以要進(jìn)行無功補(bǔ)償，本設(shè)計(jì)采用BWF10.5-30-1型并聯(lián)電容器，qC=30kvar。因低壓端有電壓損耗，所以功率因數(shù)應(yīng)比0.9稍微高一點(diǎn)，這里取cos QC=P=681.25×（tanarccos0.68=465.33kvar取QC n=QC/q=470/30=15.67因?yàn)槿嚯娖鞯脑?，電容為單相，n應(yīng)取3的倍數(shù)，所以n取18，即n=18，應(yīng)裝設(shè)18個此類型的并聯(lián)電容器。低壓側(cè)的視在功率為： S30=P=681.252=725.02kVA變壓器功率損耗： ?P'T≈0.015=0.015×725.02kVA=10.88kW ?Q'T≈0.06=0.06×725.02kVA=43.5kvar補(bǔ)償后高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為： P'30=P30=681.25kW+10.88kW=692.13kW Q'30=Q30=(718.11-470)kvar+43.5kvar=291.61kvar S'30=P'=692.132補(bǔ)償后功率因數(shù)： cos'φ==751.05/791.57=0.95>0.9本廠功率因數(shù)達(dá)到要求。無功補(bǔ)償后五金廠的計(jì)算負(fù)荷：表3-2補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷表P30Q30S30I30cosΦ380V側(cè)681.25248.11725.021101.550.94變壓器功率損耗0.015S300.06S3010KV側(cè)692.13291.61751.0543.360.95變壓器功率損耗0.015S300.06S3035KV側(cè)703.4336.67779.8212.860.9023.3變壓器的選擇3.3.1變壓器臺數(shù)的選擇方案變壓器需按照不同情況而確定其數(shù)量，應(yīng)盡量選擇適合的臺數(shù)，不宜多，不宜少，多了會造成經(jīng)濟(jì)損失，少了的話又不能達(dá)到供配電的需求。因此要按照當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和供配電系統(tǒng)的負(fù)荷特點(diǎn)來確定變壓器的臺數(shù)。選擇變壓器臺數(shù)的依據(jù)是：（1）工廠負(fù)荷是否為一級負(fù)荷或者二級負(fù)荷。（2）工廠的負(fù)荷是否會隨著晝夜的變化或者季節(jié)的變化等因素導(dǎo)致負(fù)荷變動的幅值較大。本設(shè)計(jì)屬于二級負(fù)荷，可以安裝兩臺變壓器，也可以安裝一臺變壓器，但是要有備用電源，為了供電的可靠性，防止日后變壓器出現(xiàn)故障需維修而斷電，本設(shè)計(jì)選擇使用兩臺變壓器，一臺變壓器故障需維修時，可由另一臺變壓器代替其工作變壓，提高電能運(yùn)輸穩(wěn)定性。3.3.2變壓器容量的確定變壓器的容量確定也與變壓器的臺數(shù)息息相關(guān)，如果只選擇一臺主變壓器，主變壓器的容量應(yīng)該滿足用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的要求，即： SN.T≥S30如果主變壓器為兩臺，則每臺主變壓器的計(jì)算負(fù)荷應(yīng)滿足60%~70%的總計(jì)算負(fù)荷S30 SN.T≈(0.6~0.7)且滿足一二級符合的要求，即 SN.T≥S30本廠的每臺主變壓器容量為： SN.T=(0.6~0.7=（0.6~0.7）×791.57=(474.942~554.01)kVA且 SN.T≥S30=228.57+257.14kVA=485.71kVA取SN.T所以主變壓器初步選擇容量為630kVA，其他車間的變壓器容量計(jì)算同理，結(jié)算結(jié)果列為表3-3。車間每臺變壓器容量的上限不應(yīng)該大于1000KV·A（或者1250KV·A），為考慮未來的發(fā)展，留有一定余地。3.3.3變壓器功率損耗及型號、連接方式選擇電能通過變壓器時，會有一定的功率損耗，在一般負(fù)荷計(jì)算時，通常用簡化公式計(jì)算近似數(shù)值，對SL7、S9等系列變壓器來說，可簡化公式為： ?PT≈0.015 ?QT≈0.06Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器具有更利于抑制高次諧波電流，更有利于低壓短路故障的切除和抗不平衡負(fù)荷能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，本廠變壓器均采用Dyn11聯(lián)結(jié)方式，再根據(jù)3.3.2的同理計(jì)算，可對變壓器型號進(jìn)行確定，并列為表3-3：表3-3主變壓器參數(shù)表序號視在功率（kVA）變壓器型號變壓器容量(kVA)變壓器連結(jié)組別變壓器阻抗電壓%變壓器有功損耗(kW)變壓器無功損耗(kvar)1550S9-630/35630Dyn1159.4537.82550S9-630/35630Dyn1159.4537.8表3-4車間變壓器參數(shù)表序號變壓器型號變壓器容量(kVA)變壓器聯(lián)結(jié)組別變壓器阻抗電壓%變壓器有功損耗(kW)變壓器無功損耗(kvar)No.1S9-250/10250Dyn1143.7515No.2S9-200/10200Dyn114312No.3S9-250/10250Dyn1143.7515No.4S9-200/10200Dyn114312No.5S9-315/10315Dyn1144.7318.93.3.4高壓開關(guān)柜的選擇考慮到檢修時方便，可將主要的電氣設(shè)備拉入拉出，采用JYN1-35型手車式高壓開關(guān)柜。另一方面為了人身安全和防止誤操作等“五防”的問題，且按照經(jīng)濟(jì)方面去考慮又具備維修安全、供電可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，選用GG-1A(F)型固定式開關(guān)柜。

第4章主接線方案的設(shè)計(jì)4.1概述主接線方案即為整個工廠各個區(qū)間、部分的電力線路的連接方案，把整個工廠的電路清晰明了地用一副或多副圖展現(xiàn)出來。也就是把電力系統(tǒng)電源線，并接的架空線路、經(jīng)過的各種電氣設(shè)備如斷路器開關(guān)、隔離開關(guān)等等，經(jīng)過的各個車間變配電所和各車間之間的電線，全部一一地連接起來，并用一個圖來清晰直觀地表達(dá)出來的方案。該方案采用的連接方式是否合理，會直接影響到工廠電力系統(tǒng)的供電效率，主接線方式應(yīng)該能讓工廠的供電安全得到保證，保證人身安全，并且應(yīng)考慮電力系統(tǒng)中某部分區(qū)域出故障時，供電系統(tǒng)是否能保證供電可持續(xù)性，如某路發(fā)生短路時，可由另一條支路來提供電能，或者電力系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時，不應(yīng)斷開整段線路的開關(guān)，而是只選擇斷開發(fā)生故障部分的電源開關(guān)，即保證供電的可靠性?？偠灾鹘泳€方案十分重要，可以直接改變電力系統(tǒng)電能的供電安全和供電可持續(xù)性，因此在設(shè)計(jì)時，應(yīng)慎重考慮。4.2總配電所主接線的設(shè)計(jì)4.2.1車間變電所的位置的確定車間變電所的位置是由計(jì)算負(fù)荷確定的，應(yīng)確定負(fù)荷中心，然后分散地分布，分布時遵循類似力學(xué)重心的理論，本設(shè)計(jì)也是按照這個理論來分布車間變電所的。4.2.2對電氣主接線的選擇運(yùn)用兩臺主變壓器時，一般采用橋式接線，增加靈活性和可靠性。有以下兩種接線方案：圖4-1接線方案一方案一為外橋式接線，如上圖所示。這種方案停用變壓器的操作簡單，但是當(dāng)一路發(fā)生故障時，要切換線路就變得格外麻煩。所以這種接線方案多用于電源線比較短，電源進(jìn)線維修機(jī)會少，且負(fù)荷頻繁變動，適用于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的變電所。圖4-2接線方案二方案二為內(nèi)橋式接線，如上圖所示。這種方案在切換電源進(jìn)線時操作比較方便，但是在停用變壓器時，卻需要麻煩的操作，跟方案一恰恰相反。所以這種方案適用于電源進(jìn)線長檢修機(jī)會多而不需要來回切換變壓器的變電所。選擇結(jié)果：本設(shè)計(jì)由兩臺主變壓器并列運(yùn)行，選擇雙電源供電的方式，采用橋式接線，在兩條35KV電源進(jìn)線間會有一條連接電線，電線上有橋路開關(guān)，當(dāng)一條電源線出故障時，可由另一條電源線通過兩點(diǎn)電源間的橋路接線來獲取電能，考慮到以后出故障時檢修的方便性，也為能提高供電的持續(xù)性和可靠性和線路的靈活性，選擇內(nèi)橋式接線，此外10KV出現(xiàn)側(cè)也采用相似的原理。4.2.3主接線圖工廠主接線圖如下圖所示：圖4-3工廠主接線圖

第5章短路計(jì)算5.1概述在供配電系統(tǒng)的運(yùn)行中，難免會有電氣設(shè)備出現(xiàn)短路故障的問題。發(fā)生短路的原因一般有以下幾種：（1）人工誤操作導(dǎo)線。（2）電纜的絕緣材料受到日曬雨林或者鳥類的影響，絕緣層受損，導(dǎo)線從而裸露出來。（3）雷擊等等。然而短路也給供配電系統(tǒng)帶來諸多不良影響，會使電路的電流大大增加，電纜導(dǎo)線的熱量也隨之增加，嚴(yán)重時容易發(fā)生人身安全事故，甚至?xí)拐麄€供配電系統(tǒng)癱瘓，造成重大的設(shè)備損壞和經(jīng)濟(jì)損失。因此要盡量減少短路情況的發(fā)生，不定期檢查電纜導(dǎo)線的絕緣是否良好。在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時，往往需要考慮短路故障時的短路電流有多大，從而采取相應(yīng)的措施來避免短路電流給供電系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的不良影響。從而滿足供配電系統(tǒng)的供電的安全性和可靠性。5.2短路計(jì)算5.2.1短路計(jì)算本設(shè)計(jì)的短路電流計(jì)算用標(biāo)幺制法實(shí)現(xiàn)。另外在本設(shè)計(jì)中第二章有提到斷路器的斷流容量為300MVA。5.2.2計(jì)算步驟（1）繪出短路計(jì)算電路圖如圖5-1所示圖5-1短路計(jì)算電路圖（2）確定基準(zhǔn)值取Sd=100MVA, Ud=Uc=1.05UN 故取Ud1為36.75KV，Ud2為10.5KV，U Id1=Sd3=1.5KA Id2=Sd3=5.5KA Id2=Sd3Ud3=144.3KA（3）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)已知Soc=300MVA X1*=Sd=100MVA÷300MVA=0.332）架空線路查得35KV的X0 X2*=X0=0.4×7×100MVA3）電力變壓器由上述表3-2可知Uk%=5, X3*=X4=5×100×104）車間變壓器No.1車間變電所Uk X5*=Uk4×100×1000100×250（4）畫出短路電路的等效電路如圖5-2所示圖5-2短路電路等效圖K-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值： X(k-1)*==0.33+0.19=0.52K-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值： X(k-2)*==0.52+7.94/2=4.49K-3點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值： X(k-3)*=X(k-2)=4.49+16=20.49短路電流：K-1點(diǎn)短路電流：三相短路電流周期分量有效值為： Ik-1(3)=Id1=1.5KA0.52其他短路電流為： Ik-1''(3)=I∞k-1 ish(k-1)(3)=2.55Ik-1''(3)=2.55× Ish(k-1)(3)=1.51Ik-1''(3)=1.51× （低壓時：ish(k-n Ish(k-n)(3)三相短路容量為： Sk-1(3)=SdX(k-1)*同理可求出其他車間變電所的短路電流，為了表達(dá)清晰，列為下面表格5-1。5.2.3短路計(jì)算結(jié)果將短路計(jì)算列為表5-1表5-1各段電路的短路電流表短路計(jì)算點(diǎn)短路電流（KA）短路容量（MVA）IIIiISK-12.92.92.97.44.38192.3K-21.221.221.223.11.8420.04No.1K-37.047.047.0412.957.674.89No.2K-35.895.895.8910.846.424.08No.3K-37.047.047.0412.957.674.89No.4K-35.895.895.8910.846.424.08No.5K-38.398.398.3915.449.155.81

第6章電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)6.1概述供配電系統(tǒng)要正常運(yùn)行，需要很多電氣設(shè)備，主要的電氣設(shè)備有斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、開關(guān)柜、電壓、電流互感器、電纜、導(dǎo)線等等，為了使供配電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，不同性能和不同型號的電氣設(shè)備會在供配電系統(tǒng)運(yùn)行時發(fā)揮不同的作用，進(jìn)行選擇時，應(yīng)該對電氣設(shè)備進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，對電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。6.2按情況校驗(yàn)電器的穩(wěn)定性6.2.1短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)電路出現(xiàn)故障時，即短路或不正常情況時，電氣設(shè)備發(fā)熱的溫度不能太高，通常有一個標(biāo)準(zhǔn)，不能超過這個標(biāo)準(zhǔn)值，熱穩(wěn)定性就是形容電氣設(shè)備能夠忍耐這種溫度的性能，檢驗(yàn)條件： It2t≥I tima=tk tk=top表6-1上述公式各符號意義符號tttIIt符號的意義短路時間短路保護(hù)裝置動作時間短路斷路器斷路時間短路時的熱量短路時設(shè)備允許發(fā)熱量6.2.2動力穩(wěn)定校驗(yàn)電路出現(xiàn)故障時，電氣設(shè)備會因此產(chǎn)生一種振幅很大的力，嚴(yán)重時會使設(shè)備發(fā)生碰撞而損壞，動穩(wěn)定性就是形容電氣設(shè)備能夠抵抗這個力的性能。通常按公式進(jìn)行校驗(yàn)： imax≥i Imax≥I6.2.3選擇電氣設(shè)備時應(yīng)校驗(yàn)的項(xiàng)目表6-2設(shè)備需要校驗(yàn)的參數(shù)項(xiàng)目表序號設(shè)備名稱電壓KV電流A斷流能力短路穩(wěn)定度校驗(yàn)動穩(wěn)定熱穩(wěn)定1高/低壓斷路器√√√√√2高/低壓負(fù)荷開關(guān)√√√√√3高/低壓隔離開關(guān)√√—√√4熔斷器√√√——5電壓互感器√————6電流互感器√√—√√6.3電氣設(shè)備的選取6.3.1電氣設(shè)備校驗(yàn)電氣設(shè)備的額定電壓UN要大于或等于所在系統(tǒng)中的電壓UN，額定電流IN也應(yīng)大于所在電路的電流I30，設(shè)備的開斷電流Ioc和斷流容量S以35KV側(cè)高壓斷路器的校驗(yàn)為例：暫選SN10-35型斷路器 UN.FU≥U35KV=35KV斷路器的額定電壓滿足要求。 IN.FU≥I600A≥12.86A斷路器的額定電流滿足要求。 Ioc≥Ik8.5KA≥2.9KA斷路器的斷流能力滿足要求。 Ish(3)=2.55Ik(3)=2.55×2.9KA=7.4KA imax≥Ish25KA≥7.4KA斷路器的動穩(wěn)定度滿足要求。 It2t≥8.5144.5>18.5斷路器的熱穩(wěn)定度滿足要求。各項(xiàng)均滿足要求，故選SN10-35型斷路器。同理，其他設(shè)備也可求得。6.3.2電氣設(shè)備的選取下表為各設(shè)備的電壓、電流、斷流能力以及動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)及選擇結(jié)論：表6-335KV側(cè)設(shè)備校驗(yàn)結(jié)果表設(shè)備數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關(guān)電壓互感器電流互感器避雷器SN10-35GN2-35T/400JDJ2-35LCZ-35400/5FZ-35UN35KV35KV35KV35KV35KVI30600A400A1500AIk-18.5KA14KAIsh(3)=2.5525KA63.6KAI∞（3）2t8.5219.5KA結(jié)論滿足滿足滿足滿足滿足表6-410KV側(cè)設(shè)備校驗(yàn)結(jié)果表設(shè)備數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關(guān)電壓互感器電流互感器避雷器續(xù)表6-4SN10-10/630GN8-10/200JDZJ-10LQJ-10FS4-10UN10KV10KV10KV10KV10KVI30630A200A100AIk-216KAIsh(3)=2.5540KA25.5KA31.8KAI∞（38.5210281結(jié)論滿足滿足滿足滿足滿足表6-5380V側(cè)設(shè)備校驗(yàn)結(jié)果表設(shè)備數(shù)據(jù)低壓斷路器低壓斷路器低壓斷路器電流互感器電流互感器DW15-1500/3DZ20-1250DZ20-1600LMZJ1-0.5LMZ1-0.5UN380V380V380V500V500VI301500A1250A1600A1300A1300AIk-316KA30KA35KA10KA10KAIsh(3)=1.84I∞（3結(jié)論滿足滿足滿足滿足滿足

第7章工廠電力線路的設(shè)計(jì)7.1導(dǎo)線、電纜線線路的設(shè)計(jì)導(dǎo)線線路主要由有色金屬和絕緣保護(hù)體組成，在選擇導(dǎo)線時，一般要對發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)，選擇導(dǎo)體橫截面積的計(jì)算值一定要符合實(shí)際要求達(dá)到需要的值，不宜太大也不宜太小。橫截面積太大會造成有色金屬的浪費(fèi)，大大提高了設(shè)計(jì)投資成本，橫截面積太小會導(dǎo)致電纜線的受熱條件不足，容易受熱并發(fā)生故障，造成設(shè)備損壞。7.2導(dǎo)線選擇時應(yīng)滿足的條件7.2.1按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線在運(yùn)輸電能時，電能會有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，所以在選擇導(dǎo)線時要考慮到其發(fā)熱這個問題，允許載流量Ial要大于或等于通過相線的計(jì)算電流I Ial≥I30允許載流量：定義是一個電流值，當(dāng)導(dǎo)線正常工作時，在各種電流發(fā)熱引起的熱量、壞境溫度等影響下，導(dǎo)線可以忍耐且不會讓溫度超標(biāo)的最大電流。7.2.2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇經(jīng)濟(jì)電流密度，顧名思義就是又能在最經(jīng)濟(jì)的條件下選擇導(dǎo)線，減少金屬浪費(fèi)，又能讓用電的費(fèi)用至于最低的電流密度值。我國規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度jec表7-1規(guī)范的經(jīng)濟(jì)電流密度表線路類別導(dǎo)體材料年最大負(fù)荷利用小時Tmax<30003000~5000≥5000經(jīng)濟(jì)電流密度j架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.54按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線的橫截面積時，可采用下面的公式，其中Aec Aec=I30計(jì)算出Aec后，應(yīng)按實(shí)際來選取最接近A7.2.3電壓損耗及其計(jì)算在架空線或?qū)Ь€中有阻抗的存在，所以電能運(yùn)輸過程會有電壓損耗，我們應(yīng)該盡量把電壓損耗降低，通常高壓線的電壓損耗應(yīng)小于或等于線路額定電壓的5%，低壓線的電壓損耗，即低壓變電所低壓側(cè)至用電設(shè)備端的電壓損耗，應(yīng)小于或等于用電設(shè)備額定電壓的5%。如若電壓損耗超出規(guī)定值，應(yīng)重新選擇導(dǎo)線的橫截面積，加大其橫截面積。電壓損耗的計(jì)算公式： ΔU=P30R ΔU%=ΔUU7.2.4機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)一般來說，架空線路需要進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)，即導(dǎo)線最小橫截面積，如下表所示：表7-2架空裸導(dǎo)線最小截面積導(dǎo)線種類最小允許截面積/mm35KV3~10KV低壓鋁及鋁合金線353516鋼芯鋁絞線3525167.3導(dǎo)線和導(dǎo)線橫截面積的選擇表7-3車間的計(jì)算電流匯總表車間名稱有功功率/KW無功功率/Kvar車間計(jì)算電流鑄造車間160163.2347.28鍛壓車間6687.78167.13續(xù)表7-3金工車間6383.79159.53工具車間6079.8151.93電鍍車間12090227.9裝配車間4040.886.82機(jī)修車間4545.997.68倉庫99.1819.54鍋爐房180183.6390.687.3.1各車間導(dǎo)線的選擇由本設(shè)計(jì)第一章所知，本五金廠年最大負(fù)荷利用小時Tmax=5000，且我廠采用鋁線導(dǎo)線材料，車間采用電纜線路，查表7-1可知jec以下為各車間導(dǎo)線橫截面積選擇及計(jì)算過程：（1）從No.1變電所低壓側(cè)連接至鑄造車間的電纜線及其橫截面積擇：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度：已知I30（1 Aec（1）=347.28A=225.5mm選最接近標(biāo)準(zhǔn)的240mm2，即LGJ-2402）按發(fā)熱條件：查資料表可知，LGJ-240型鋼芯鋁絞線的允許載流量為（溫度為25℃時） Ial=610A>I30（1）因此滿足發(fā)熱條件。3）機(jī)械強(qiáng)度：查表7-2得知，240mm2>16mm4）電壓損耗校驗(yàn)：查得LGJ-240線路電阻R=0.15Ω/km，由于幾何均距為1500mm，故電抗X=0.33/km。1號變電所離鑄造車間約150m。 ΔU=P30R=160=11.68V ΔU%=100ΔUU=11.68=3%<5%電壓損耗沒超標(biāo)，滿足要求。故選LGJ-240型鋼芯鋁絞線。（2）從No.2變電所低壓側(cè)母線連接至鍛壓車間的電纜線及其橫截面積擇：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度：已知I30（1 Aec（1）=167.13A=108.53mm選最接近標(biāo)準(zhǔn)的95mm2，即LGJ-952）按發(fā)熱條件選擇，查資料表可知，LGJ-95型鋼芯鋁絞線的允許載流量為（溫度為25℃時） Ial=335A>I30（1）因此滿足發(fā)熱條件。3）機(jī)械強(qiáng)度：查表7-2得知，95mm2>16mm4）電壓損耗校驗(yàn)：查得LGJ-240線路電阻R=0.35Ω/km，由于幾何均距為1.5m，故電抗X=0.35/km。2號變電所離鍛壓車間約150m。 ΔU=P30R+Q30=66KW×0.35×0.15km+87.78Kvar×0.35×0.15km=21.25V ΔU%=100ΔUU=21.25V=5.9%>5%由于電壓損耗超標(biāo)，故需增大導(dǎo)線的橫截面積，增大為120mm2時滿足要求,故應(yīng)選LGJ-120同理，可由上述方法計(jì)算得到各車間導(dǎo)線的型號，為了方便參考，繪制了表7-4，如下：表7-4各車間導(dǎo)線型號表車間名稱導(dǎo)線型號鑄造車間LGJ-240型鋼芯鋁絞線鍛壓車間LGJ-120型鋼芯鋁絞線金工車間LGJ-120型鋼芯鋁絞線工具車間LGJ-120型鋼芯鋁絞線電鍍車間LGJ-185型鋼芯鋁絞線裝配車間LGJ-50型鋼芯鋁絞線機(jī)修車間LGJ-70型鋼芯鋁絞線倉庫LGJ-35型鋼芯鋁絞線鍋爐房LGJ-240型鋼芯鋁絞線其中，因鍋爐房的導(dǎo)線若超過70m左右，會導(dǎo)致導(dǎo)線橫街面積即使取最大值扔然無法讓電壓損耗滿足要求，所以鍋爐房至10kv/380變電所的導(dǎo)線長度設(shè)計(jì)為60m，各車間離各自變電所為150m。7.3.2380V側(cè)母線的選擇由于某些車間是共用同一個變電所的，所以有母線的存在。No.2變電所是鍛壓車間和金工車間的共用變電所，以下是導(dǎo)線選擇的計(jì)算過程：已知No.2變電所計(jì)算負(fù)荷為：P30=116.1KW，Q30=154.41Kvar，1）按經(jīng)濟(jì)電流密度已知jec Aec=I30jec=293.52A1.54A/m盡量選擇接近值，橫街面積取40mm×5mm，暫時選擇LMY40×5型涂漆矩形硬鋁母線。2）按發(fā)熱條件查表可知，LMY40×5型涂漆矩形硬鋁母線的允許載流量（溫度為25℃時）540A>293.52A，滿足要求。3）按機(jī)械強(qiáng)度查表7-2可知，橫截面積為40mm×5mm>16mm24）電壓損耗查資料得，LMY40×5型涂漆矩形硬鋁母線的電阻R=0.18Ω/km，電抗豎放時X=0.21，橫放時X=0.19，本設(shè)計(jì)選擇橫放母線，故X=0.19，母線長150m，電壓損耗計(jì)算如下： ΔU=P30R+Q30=116.1KW×0.18×0.15km+154.41Kvar×0.19×0.15km=19.83V ΔU%=100ΔUUN =26.44V=5.2%>5%電壓損耗超標(biāo)，應(yīng)增大橫截面積為50mm×5mm，其電壓損耗為4.4%<5%，滿足要求，故No.2變電所母線選取LMY-50×5型涂漆矩形硬鋁母線。其他變電所母線線長均為150m同理也可求出，各變電所母線的型號如下表所示（由于No.1變電所只經(jīng)過鑄造車間，故不需要母線，No.5同理）表7-5變電所母線型號表變電所序號母線型號10KV側(cè)總母線LMY-25×3型涂漆矩形硬鋁母線No.2變電所380V側(cè)母線LMY-50×5型涂漆矩形硬鋁母線No.3變電所380V側(cè)母線LMY-50×6型涂漆矩形硬鋁母線No.4變電所380V側(cè)母線LMY-40×4型涂漆矩形硬鋁母線7.3.310KV側(cè)的導(dǎo)線選擇10KV側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：P30=692.13KW，Q30=291.61Kvar，按經(jīng)濟(jì)電流密度已知jec Aec=I30jec=43.36A1.54A/m盡量取近似值取35mm2，暫時選取LGJ-35按發(fā)熱條件查資料得LGJ-35型鋼芯鋁絞線允許載流量（溫度為25℃時） Ial=170A>I30=43.36A （7-1滿足要求。機(jī)械強(qiáng)度LGJ-35型鋼芯鋁絞線橫截面積為35mm2>25mm電壓損耗查資料得LGJ-35型鋼芯鋁絞線電阻R=0.89Ω/km,幾何均距為1.5m時電抗X=0.39Ω/km，線路長2km。 ΔU=P30R+Q30=692.13KW×0.89×2km+291.61Kvar×0.39×2km10 ΔU%=100ΔUUN =145V10000V滿足要求。故選用LGJ-35型鋼芯鋁絞線。7.3.435KV的架空線選擇35KV側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：P30=703.4KW，Q30=336.67Kvar，按經(jīng)濟(jì)電流密度由于線路為架空線路，查表得jec Aec=I30=12.86A0.9A/m由于35KV架空線機(jī)械強(qiáng)度最小允許橫截面為35mm2，故選取35mm2，暫時選擇按發(fā)熱條件查資料得LGJ-35型鋼芯鋁絞線允許載流量（溫度為25℃時）Ial=170A>12.86A電壓損耗查資料得LGJ-35型鋼芯鋁絞線電阻R=0.89Ω/km,幾何均距為1.5m時電抗X=0.39Ω/km，線路長7km。 ΔU=P30R=703.4KW×0.89×7km+336.67Kvar×0.39×7km35 ΔU%=100ΔUUN =151.47V35000V滿足要求。故選用LGJ-35型鋼芯鋁絞線。

第8章供電系統(tǒng)的保護(hù)和防雷8.1繼電保護(hù)的意義供電系統(tǒng)在運(yùn)行時，可能經(jīng)常會出現(xiàn)故障和不正常狀態(tài)。其中最常見的故障事短路故障，短路故障會引起電流大大增加，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備、導(dǎo)線發(fā)熱，而造成嚴(yán)重?fù)p壞，帶來經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時會發(fā)生人身安全事故。而不正常狀態(tài)就是電氣設(shè)備沒有發(fā)生短路，但是也沒有按照規(guī)定要求和預(yù)想的效果來發(fā)揮其在供配電系統(tǒng)中的性能和作用，從而使供電可靠性得不到保證。但是故障和不正常狀態(tài)同樣會給電路帶來不良影響，所以我們應(yīng)該采取相關(guān)措施來避免以上情況的發(fā)生，我們通常會采用繼電器來對工廠供配電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，繼電器的性能可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，做到快、精、準(zhǔn)地切斷故障點(diǎn)，避免故障的時間過長帶來的不良影響，也可以在電氣設(shè)備處于不正常狀態(tài)時，發(fā)出相關(guān)的信號，可以讓工作人員盡早地到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行電氣設(shè)備的檢查和維