供配電工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告－某時(shí)裝有限公司供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)

供配電工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：某時(shí)裝有限公司供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)起止時(shí)間：指導(dǎo)教師：供配電工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（11）班級(jí)：2008級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化③班（2010專升本）學(xué)生：201020210101～201020210108指導(dǎo)教師：徐濾非、湯立剛一、設(shè)計(jì)題目某時(shí)裝有限公司供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的及要求通過(guò)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(shū)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，選擇配變電所主結(jié)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(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、負(fù)荷情況該時(shí)裝有限公司主要生產(chǎn)和銷售各類高中檔針織品服裝、部分梭織服裝，公司占地面積135畝，建筑面積15000平方米。主要由綜合辦公樓、裁剪車間、縫制車間、整燙車間、檢品車間、印繡花車間等部門(mén)組成。該公司大部分車間為三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5100h。車間負(fù)荷情況見(jiàn)附表。按二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。2、供電電源情況按照公司與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門(mén)簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，可從某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5km，10kV母線短路數(shù)據(jù)：S3ax=200MVA、S3in=110MVA。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用要求：①過(guò)電流保護(hù)整定時(shí)間不大于1.0s；②在工廠10kV電源側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量；③功率因數(shù)應(yīng)不低于0.9。3．自然條件年最高氣溫39℃,年平均氣溫23℃,年最低氣溫-5℃,年最熱月平均最高氣溫33℃,年最熱月平均氣溫26℃,年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃.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/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：選擇高壓配電所位置、配變電所的負(fù)荷計(jì)算及無(wú)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(kāi)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(hào)廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1裁剪車間2402縫制車間3303整燙車間4檢品車間5印繡花車間906機(jī)修車間1807倉(cāng)庫(kù)408食堂409鍋爐房150水泵房120綜合辦公樓生活區(qū)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(lái)，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(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)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(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)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（calculatedload）。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(wú)功功率。無(wú)功功率比較抽象,它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)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(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源，而且短路電路也比較簡(jiǎn)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(jiǎn)，求出其等效總阻抗。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償短路電流計(jì)算電氣主接線電氣設(shè)備選擇ABSTRACTAseveryoneknows,thepowerofmodernindustrialproductionisthemajorsourceofenergyandpower.Powernotonlyeasyfromotherformsofenergyconversionfrom,butalsoeasytoconverttootherformsofenergyusedtosupply;thedistributionofpowertransmissionissimpleandeconomic,andeasytocontrol,regulationandmeasurement,andconducivetotherealizationoftheproductionprocessautomation.Therefore,thepowerinthemodernindustrialproductionandeconomiclifeofthewholewiderangeofapplications.Loadcalculationisthebasisofdesign,whichdeterminesthechoiceofequipment,capacity,sizeofnetworksystems,aswellasthetotalcostofsuchworks,thisisthefactthatwell-knownandtechnicalpersonnel.Intheexchangeofcircuits,powersupplyfromtheelectricpowerload,therearetwo;oneistheactivepower,reactivepoweris.Reactivepowerquiteabstract,itisusedforcircuitswiththeexchangeofelectricandmagneticfieldsandelectricalequipmentusedintheestablishmentandmaintenanceoftheelectricpowerfield.Short-circuitcurrentcalculationisdesignedtocheckthecorrectchoiceandelectricalequipment,aswellasrelayprotectionsettingcalculationdevice.PowerSupplySystemfortheplant,becausethepowersystemasthecapacityofinfinitepower,andshort-circuitisalsorelativelysimple,sogenerallyonlytheuseofimpedanceseriesandparallelcircuitscanbethemethodofJane,toderiveitsequivalenttotalimpedance.Calculatedshort-circuitcurrentandshort-circuitcapacity.Keywords:Loadreactivepowercompensationofelectricalshort-circuitcurrentcalculationofthemainelectricalequipmentwiringoptions 61.1工廠供電的意義和要求 61.2選題的背景和意義 62負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 72.1負(fù)荷計(jì)算的意義 72.2參數(shù)的計(jì)算 72.3車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 93無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 4變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇 4.1車間變壓器的選擇原則 4.2選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型 5電氣主接線方案選擇 5.1電氣主接線的意義及重要性 5.2電氣主接線的設(shè)計(jì) 6短路電流的計(jì)算 6.1產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計(jì)算方法 6.2短路電流點(diǎn)的計(jì)算 7高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇 227.1電氣設(shè)備的選擇對(duì)工廠企業(yè)的意義 227.2電氣設(shè)備的選擇及其效驗(yàn)理論 227.3主要設(shè)備的選擇校驗(yàn) 7.4電線電纜選擇與校驗(yàn) 8.1防雷接地的理論基礎(chǔ) 8.2防雷接地的保護(hù)措施 參考文獻(xiàn) 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(lái)，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(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。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(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)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(duì)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(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)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(duì)供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)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(guò)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(wèn)題的能力,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,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)。但是近幾年來(lái)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(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)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（calculatedload）2.2參數(shù)的計(jì)算目前，對(duì)工礦企業(yè)的電力負(fù)荷計(jì)算主要采用三種方法：?jiǎn)挝蝗萘糠?、需要系?shù)法、用系數(shù)法。在本設(shè)計(jì)中采用的是需要系法來(lái)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(2-1)無(wú)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/3UN(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；UN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(duì)其有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K∑。Sc,Ic圖2-1多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷對(duì)于干線，可取K=0.85-0.95;K=0.90-0.97對(duì)于低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)ΣpΣq荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取K=0.8-0.9,K=0.85-0.95。由干線負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)ΣpΣqK算時(shí)，可取K=0.95,KΣqΣΣq其計(jì)算公式如下：=KΣpΣ.iQc=KΣqΣQc.iScIc=N N(2-5)(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(hào)廠房名稱設(shè)備容量/Kw需要系數(shù)/Ku功率因數(shù)車間變電所代號(hào)1裁剪車間240STS13整燙車間3802縫制車間330STS24檢品車間STS35印繡花車間6機(jī)修車間7倉(cāng)庫(kù)40STS48食堂409鍋爐房水泵房綜合辦公樓生活區(qū)280STS5表2-2：各車間變電所負(fù)荷計(jì)算情況某時(shí)裝有限公司供配電STS1車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)1裁剪車間2403整燙車間380總計(jì)K∑P=0.95K∑Q=0.97////某時(shí)裝有限公司供配電STS2車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)2縫制車間330231330總計(jì)////231330某時(shí)裝有限公司供配電STS3車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)4檢品車間495印繡花車間6機(jī)修車間總計(jì)K∑P=0.95K∑Q=0.97////某時(shí)裝有限公司供配電STS4車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)7倉(cāng)庫(kù)408食堂409鍋爐房水泵房綜合辦公樓總計(jì)K∑P=0.95K∑Q=0.97////某時(shí)裝有限公司供配電STS5車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)生活區(qū)280總計(jì)////3無(wú)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(wú)功功率。無(wú)功功率比較抽象,它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功,而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。由于它不?duì)外做功,才被稱之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號(hào)用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)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(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率,以保證用戶對(duì)無(wú)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(wú)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(jí)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COSφ=0.6<0.9，因此需要進(jìn)行無(wú)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NO1(STS1)車間變電所為例,計(jì)算它的功率補(bǔ)償Q=296×[tan（arccos0.76tan（arccos0.92）]kvar=114.71kvar根據(jù)補(bǔ)償柜的規(guī)格要求,初選WZ0.4-30/2-J,每組容量qN.C=30kvar,則需要安裝的電容組數(shù)為n=QN.C/qN.C=114.71kvar/30kvar=3.82~4無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：Sc2+QPc=281.2KwQc=(234.65-120)kvar=114.65kvar又考慮到變壓器的功率損耗為：cu.N222TNN.TcT簡(jiǎn)化公式有：(3-1)2]|(3-3)即：ΔPT=0.01Sc=3.05kWΔQT=0.05Sc=15.28kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：'.1=PC+ΔPT=284.25kWQ.1=QC-QN.C+ΔQT=129.93kvar補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：各個(gè)車間的補(bǔ)償結(jié)果如下表3-1表3-1功率補(bǔ)償結(jié)果計(jì)算（低壓側(cè)）車間變電所代號(hào)無(wú)功功率補(bǔ)償前無(wú)功功率補(bǔ)償后Qc(kvar)Sc功率因素變壓器容量補(bǔ)償容量(kvar)Qc(kvar)Sc功率因素計(jì)算電流(A)STS15004STS23305005STS33154STS45003STS53151由計(jì)算,可以算出在變壓器的高壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償后的結(jié)果,見(jiàn)下表3-2表3-2功率補(bǔ)償后結(jié)果（高壓側(cè)）車間變電所代號(hào)△Pt(kW)△Qt(kvar)Pc(kW)Qc(kvar)(A)CosaSTS1STS2STS3STS4STS5考慮到低壓母線的同時(shí)系數(shù)：由式（2-5）(2-6)式及表3-2可確定：補(bǔ)償后總的有功計(jì)算負(fù)荷：Pc=KΣpΣ=1c9i7.45Kw總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q=KΣ=81.23kv總的視在計(jì)算負(fù)荷：Sc=2+Q=1198.32Ic=Sc/3UN=69.18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0.92,整個(gè)工廠的功率因數(shù)為0.92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+△S2+△S3+△S4+△S5=（100+185+65+100）*20=9000元。采取無(wú)功補(bǔ)償后該工廠每月可節(jié)約9000元。我國(guó)《供電營(yíng)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(wú)功補(bǔ)償。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，可用此功率因數(shù)來(lái)確定需要采用無(wú)功補(bǔ)償?shù)米畲笕萘?。由兩部電費(fèi)制度可知采用無(wú)功補(bǔ)償為工廠節(jié)約了資金。4變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇4.1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(duì)供電可靠性的要求。2）對(duì)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SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要，即N.T≥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：①任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，SN.T≥（0.6～0.7）S30②任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，SN.T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)4.2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(duì)于三個(gè)車間變電站STS1、STS2、STS3、STS4、STS5的容量分別為：306.25kVA、245.56kVA、172.80kVA、293.55kVA、206.45kVA，本工廠屬于二級(jí)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)，節(jié)能和留有余量方面負(fù)荷率為70%-80%，選定三臺(tái)SC(B)10630kVA和兩臺(tái)SC(B)10250變壓器，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℃,年平均氣溫23℃,年最低氣溫-5℃,年最熱月平均最高氣溫33℃,年最熱月平均氣溫26℃,年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃.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(hào)如下表：表4-1車間變電所變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)編號(hào)廠房名稱Sc/kV·A變壓器臺(tái)數(shù)及容量（kV·A）變壓器型號(hào)車間變電所代號(hào)1裁剪車間STS13整燙車間2縫制車間STS24檢品車間STS35印繡花車間6機(jī)修車間7倉(cāng)庫(kù)STS48食堂9鍋爐房水泵房綜合辦公樓生活區(qū)STS55電氣主接線方案選擇5.1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(duì)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、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(lái)。對(duì)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(duì)用戶供電的可靠性,特別是保證對(duì)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)生變化時(shí),能夠通過(guò)倒換開(kāi)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。5.2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(wú)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(jí)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，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(jiǎn)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)立由于該工廠為二級(jí)負(fù)荷，對(duì)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(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備少，投資小等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)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。6短路電流的計(jì)算6.1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(niǎo)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(kāi)關(guān)、帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)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）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(duì)單位制法）。繪制短路電路圖6-1如圖圖6-1短路計(jì)算電路6.2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STS1變電所為例Sk.max=200MV.A(1)確定基準(zhǔn)值取Sd=100MV.AVc1=10.5kVVc2=0.4kV而Id1=Sd/3Uc1=100MV.A/(3*10.5kV)=5.5kAId2=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xxd/Sk=100MV.A/200MV.A=0.5②架空線路：x=x0LSd/③電力變壓器（由附錄表Uk%6）X=Uk%Sd/100SNT=4×100×1000kV.A/100×400kV.A=10繪制等效電路如圖6-2，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。圖6-2等效電路(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*Σ(k一2）三相短路電流周期分量有效值I1=Id1/x*Σ(k1)=5.5kA/2.09=2.63kA3)其他三相短路電流I'()=I)1=I3=2.63kAi)I)=1.51*2.63kA=3.97kA4)三相短路容量S=Sd/x(k一1)=100MV.A/2.09=47.84MV.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一2)=x+x+x=0.5+1.59+10=12.092）三相短路電流周期分量有效值I)2=Id2/x(k一2)=144.34kA/12.09=11.93kA3)其他三相短路電流I(3=I)一2=I3一)2=11.93kAi)11.93kA=15.62kA4)三相短路容量S)2=Sd/x(k一2)=100/11.93=8.38MV.A短路計(jì)算結(jié)果表見(jiàn)表6-1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6-1STS1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.AxΣ*((3)K((3)UI(3)偽i)I)k-1k-22最小方式運(yùn)行情況下:以STS1為例計(jì)算Sk.min=100MV.A(1)確定基準(zhǔn)值取Sd=100MV.AUc1=10.5kVUc2=0.4kV而Id1=Sd/3Uc1=100MV.A/（3*10.5kV）=5.50kAId2=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/100MV.A=12）架空線路x=x0LSd/U=0.35λ/km×1km×100MV.A/(10.5kV)2=0.3323)電力變壓器X=Uk%Sd/100SNT=4×100×1000kV.A/100×4kV.A=10(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(k一1)=x+x=1+1.59=2.592）三相短路電流周期分量有效值I=Id1/x(k一1)=5.5kA/2.59=2.12kAi)4)三相短路容量S=Sd/x(k一1)=100MV.A/2.59=38.61MV.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x(k一2)=x+x+x=1+1.59+10=12.592）三相短路電流周期分量有效值I)2=Id2/x(k一2)=144.34kA/12.59=11.46kA3)其他三相短路電流I'3)2)一3一=11.46kAi)11.46kA=15.01kA4)三相短路容量S)2=Sd/x(k一2)=100MV.A/12.59=7.94MV.A其短路計(jì)算表如下：表6-2STS1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.AxΣ*(3)I(3)K((3)UI(3)偽i)I)k-1k-27高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇7.1電氣設(shè)備的選擇對(duì)工廠企業(yè)的意義電器是指能夠根據(jù)外界施加的信號(hào)和要求，自動(dòng)或手動(dòng)地接通和斷開(kāi)電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電量對(duì)象的變換、檢測(cè)、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(duì)工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，特別是對(duì)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。7.2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(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)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(duì)于高壓設(shè)備器件的校驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表7-1：表7-1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√√√√√旋轉(zhuǎn)式隔離開(kāi)關(guān)√√-√√高壓熔斷器√√√--電流互感器√√-√√電壓互感器√----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(guò)設(shè)備的計(jì)算電流設(shè)備的最大開(kāi)斷（或功率）應(yīng)不小于它可能開(kāi)斷的最大電流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(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。電氣要求是指電氣裝置對(duì)設(shè)備的電壓、電流、頻率（一般為50Hz）等的要求；對(duì)一些斷流電器如開(kāi)關(guān)、熔斷器等，應(yīng)考慮其斷流能力。7.3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HXGN10-12系列箱式固定型交流金屬封閉環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備，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、真空滅弧室等特點(diǎn)。（1）電流互感器LZZB-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(jí)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(jiàn)表7-2表7-2LZZB-12校驗(yàn)序號(hào)安裝地點(diǎn)的電氣條件LZZB-12結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1UN10kVUN12kV合格2C69.18AN100A合格3KK11.46kAK合格429.40kA44kA合格5tIMAI2t446.25kA2合格（2）RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗(yàn)，見(jiàn)下表7-3表7-3XRNT-10高壓熔斷器的選擇校驗(yàn)表安裝地點(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)1UN10kVUN12kV2IcIc3I(3)K11.46KAK31.5kA（3）高壓側(cè)其他設(shè)備的選擇校驗(yàn)表表7-4高壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)表選擇校驗(yàn)項(xiàng)目斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度tIMA安裝地點(diǎn)的電氣條件參數(shù)UNCK(3)數(shù)據(jù)10kV69.18A11.46KA29.40kA=設(shè)備型號(hào)規(guī)格參數(shù)UNNKI2t真空斷路器VEC-12A(B)12kV630A25kA63kA(25kA)2×4S=電壓互感器HY5W-17/4512kV----隔離開(kāi)關(guān)GN38-12D10kV630A80kA（4）低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)低壓側(cè)進(jìn)線柜主要采用GCL系列，主要校驗(yàn)電流互感器LMK-0.66和斷路器ME630-ME3205，其校驗(yàn)結(jié)果如下表：i=1表7-5低壓側(cè)部分電器設(shè)備校驗(yàn)表選擇校驗(yàn)項(xiàng)目斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度tIMA安裝地點(diǎn)的電氣條件參數(shù)UNCK(3)數(shù)據(jù)0.38kV21.61A101.94kA(16．92kA)2設(shè)備型號(hào)規(guī)格參數(shù)UNNKI2t電流互感器0.38kV50A 160KA-斷路器ME630-ME320.4kV630A50kA150kA(50kA)2×4S=10000kA27.4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(duì)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：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Ial大于通過(guò)相線的計(jì)算電流Ic，即Ial＞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(guò)允許值的最大影響導(dǎo)線和電纜的允許載流量的主要因素：導(dǎo)線和電纜的導(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?？上燃俣ㄒ粋€(gè)單位長(zhǎng)度的電抗值x0,然后再進(jìn)行選擇計(jì)算。10piLiN2N(2n)|(2n)|10UNΔUal%-x0ΣqiLi|i=1)(7-1)(7-2)A r0(7-3)式中是導(dǎo)線材料電阻率的計(jì)算值，銅取18.8，單位Ω·m×10－9。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(duì)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：Atima(7-4)2、對(duì)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L(zhǎng)J型鋁絞線,取x=0.35Ω/km,則據(jù)ΔUAC%=(r0p1L1+x0q1L1)/(10UN2)（7-5）=(r0×979.08kW*5+0.35Ω/km×426.52kvar*5)/(10×(10kV)2)=4.98r0+0.746≤5≤0.867Ω/kmA>=ρ/r0=36.56mm2選取LJ-50型導(dǎo)線,并查得其r0=0.66Ω/km,x0=0.355Ω/km,算得ΔUAC%=4.809≤5。可見(jiàn)LJ-50導(dǎo)線滿足電壓損失要求。再對(duì)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74.22A,而查附錄表29，得LJ-50導(dǎo)線在40℃下載流量為174A,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35mm2，因此所選LJ-50型是滿足機(jī)械強(qiáng)度要求的。2）母線的選擇：對(duì)于10kV母線初選TMY-3X(40X4)允許載流量為625A>69.18A符合條件，而據(jù)(7-4)得Amin=15.38㎜2A=160㎜2>Amin符合熱穩(wěn)定的條件其他條件不做考慮。對(duì)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235A>69.18A（而出線相對(duì)電流要小一些也可選擇考慮到經(jīng)濟(jì)效益從略，也選擇此電纜）據(jù)(7-4)也可求得A=95㎜2>Amin=88.6㎜2均符合條件。8.1防雷接地的理論基礎(chǔ)1、雷擊電磁脈沖（代號(hào)LEMP）是一種電磁干擾源，它是在建筑物防雷裝置和附近遭受直擊雷擊的情況下，由雷電的強(qiáng)大閃電流引起的靜電場(chǎng)、電磁場(chǎng)和電磁輻射等所產(chǎn)生的效應(yīng)。為了保障信息系統(tǒng)的防雷安全，必須對(duì)雷擊電磁脈沖采取必要的防護(hù)措施，以便在建筑物內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性（代號(hào)EMC）。對(duì)于建筑物內(nèi)的信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，屏蔽、接地和等電位連接可以控制不同防雷區(qū)雷擊電磁環(huán)境，達(dá)到人為控制雷擊電磁脈沖干擾程度的作用。2、過(guò)電壓的概念雷電過(guò)電壓。由大氣中的雷云對(duì)地面放電而引起的。雷電過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間約為幾十微秒，具有脈沖的特性，故常稱為雷電沖擊波。雷閃擊中