加工廠電力供配設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)匯報(bào)

課題某加工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

專業(yè)班級自動化****

姓名***

學(xué)號0909*****

指導(dǎo)老師_________________________

完畢時(shí)間201*年**月**日

任務(wù)書

一.負(fù)荷狀況

某廠變電所肩負(fù)三個(gè)車間、一種辦公樓和一種食堂的供電任務(wù)，負(fù)荷均為

380/220V負(fù)荷。各部門電氣設(shè)備、負(fù)荷狀況如下：

（一）一號車間

一號車間接有下表所列用電設(shè)備

編用電設(shè)備數(shù)量銘牌上額定功需要系數(shù)K”功率因數(shù)備注

號

名稱率COS0

1冷加工機(jī)20合計(jì)45KW0.14?0.160.5

床

2吊車組110.5KW0.120.5FC=25%

3電焊機(jī)122KVA0.50.6FC=60%

4電焊機(jī)28.95KVA0.50.6FC=100%

（二）二號車間

二號車間接有下表所列用電設(shè)備

編用電設(shè)備數(shù)量銘牌上額定功需要系數(shù)功率因數(shù)備注

名稱率COS0

1電加熱設(shè)24KW0.81

備

2吊車組110.5KW0.20.5FC=25%

3電焊機(jī)122KVA0.50.6FC=60%

4電焊機(jī)14.5KVA().50.6FC=100%

（三）三號車間

三號車間接有下表所列用電設(shè)備

編用電設(shè)備名稱銘牌上額定需要系數(shù)功率因數(shù)cos（p備注

號

功率

1裝載車間起重7.5KW0.150.5

機(jī)

2各類裝備用電7.5KW().8().8

器

3照明2.5KW0.80.8

（四）辦公樓

辦公樓接有下表所列用電設(shè)備負(fù)荷

編用電設(shè)備名稱銘牌上額定需要系數(shù)3功率因數(shù)cos。備注

號功率

1照明20KW0.80.8

2空調(diào)及通風(fēng)設(shè)75KW0.80.8

至

3電梯10KW0.60.7

（五）食堂

食堂接有下表所列用電設(shè)備負(fù)荷

編用電設(shè)備名稱銘牌上額定功需要系數(shù)功率因數(shù)備注

號率降cos。

1風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)、照8.8KW0.80.8

明

2食品加工機(jī)械3.0KW0.7().8

3電飯鍋、電烤箱'9.0KW0.81.0

電炒鍋

4電冰箱1.5KW0.70.7

二、供用電協(xié)議

（1）從電力系統(tǒng)的某66/10KV變電站，用10KV架空線路向工廠饋電。該變電

站在工廠南側(cè)1km。

（2）系統(tǒng)變電站饋電線的定期限過電流保護(hù)的整定期間％,=2s,工廠總配變電

所保護(hù)整定期間又得不小于1.5s。

（3）在工廠總配電所的10KV進(jìn)線側(cè)進(jìn)行電能干量。工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)

不得低于0.9o

（4）系統(tǒng)變電站10KV母線出口斷路器日勺斷流容量為2（X）MVA。其配電系統(tǒng)圖

如圖1。

（5）供電貼疆和每月電帚制：每月基本電粉按主變壓器容量計(jì)為18元/kVA,動

力電費(fèi)為0.2元/kW?h,照明電費(fèi)為0.5元/kW.h。此外，電力顧客需按新裝變壓

器容量計(jì)算，一次性地向供電部門交納供電貼費(fèi)：6?10kV為800元/kVA。

區(qū)域變電站

圖1配電系統(tǒng)圖

三.工廠負(fù)荷性質(zhì)

生產(chǎn)車間大部分為一班制，少部分車間為兩班制，年最大有功負(fù)荷運(yùn)用小

時(shí)數(shù)為4oooh,工廠屬in級負(fù)荷。

四.工廠自然條件

（1）氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38。（2,年平均氣溫為23。（2,年

最低氣溫為一8。3年最熱月平均最高氣溫為33。（2,年最熱月平均氣溫為

26℃,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25。（2。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，

年雷暴日數(shù)為20。

（2）地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60,〃，底層以砂粘土為主，地下水位為2團(tuán)。

五.設(shè)計(jì)任務(wù)書

1.計(jì)算車間、辦公樓、食堂用電計(jì)算負(fù)荷

2.計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷

3.確定廠變電所變壓器臺數(shù)、各變壓器容量

4.供電方式及主接線設(shè)計(jì)

5.短路計(jì)算及設(shè)備選擇

6.高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.保護(hù)及接地防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

六.設(shè)計(jì)成果

1.設(shè)計(jì)闡明書（設(shè)計(jì)匯報(bào)），包括所有設(shè)計(jì)內(nèi)容，并附有必要的計(jì)算及表格。

2.電氣主接線圖（3號圖紙）。

3.繼電保護(hù)配置圖（3號圖紙）。

4.總降壓變電所平面布置圖（3號圖紙）。

目錄

第一章負(fù)荷計(jì)算和無功賠償...........................................b

1.1負(fù)荷計(jì)算的目的和措施.........................................5

1.2全廠負(fù)荷計(jì)算的過程..........................錯(cuò)誤!未定義書簽。

1.3無功功率賠償..................................................9

第二章變電所口勺選擇及主變壓器的選擇.................................9

2.1變電器容量的選擇.............................................9

2.2變壓器臺數(shù)與型號的選擇......................錯(cuò)誤!未定義書簽。

2.3總降壓變電明電氣主接線設(shè)計(jì)..................錯(cuò)誤!未定義書簽。

第三章短路電路日勺計(jì)算...............................錯(cuò)誤！未定義書簽。

3.1短路的形式..................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.2短路的原因...................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.3短路的危害...................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.4三項(xiàng)短路電流日勺計(jì)算...........................................14

第四章導(dǎo)線型號及截面的選擇........................................17

第五章高下壓電氣一次設(shè)備日勺選擇.....................錯(cuò)誤!未定義書簽。

5.1電氣設(shè)備選擇原則.............................................18

5.2高壓一次設(shè)備的選擇..........................................20

5.3變電所低壓一次設(shè)備日勺選擇...................................21

第六章接地與防雷設(shè)計(jì)

6.1防雷保護(hù)的措施.............................................22

6.2防雷裝置的接地..............................................23

第七章變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)整定.........................24

7.1二次回路方案選擇............................................24

7.2主變壓器日勺繼電保護(hù)裝置.....................................24

總結(jié)..............................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

附錄................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

參照文獻(xiàn)............................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

第一章負(fù)荷計(jì)算和無功賠償

1?1負(fù)荷計(jì)算的目的和措施

1、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目日勺

（1）求計(jì)算負(fù)荷，是選擇確定建筑物報(bào)裝容量、變壓器容量日勺根據(jù)；

（2）求計(jì)算電流，是選擇纜線和開關(guān)設(shè)備的根據(jù)；

（3）求有功計(jì)算負(fù)荷和無功計(jì)算負(fù)荷，是確定靜電電容器容量日勺根據(jù)。

2、負(fù)荷計(jì)算日勺措施

（1）需要系數(shù)法一一用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同步系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。

用于設(shè)備數(shù)量多，容量差異不大日勺工程計(jì)算，尤其合用于配、變電所和干線的負(fù)

荷計(jì)算。

(2)二項(xiàng)式系數(shù)法一一應(yīng)用局限性較小大，重要合用于設(shè)備臺數(shù)較少且容量差

異較懸殊時(shí)的場所。

(3)運(yùn)用系數(shù)法一一采用運(yùn)用系數(shù)求出最大負(fù)荷區(qū)間內(nèi)日勺平均負(fù)荷，再考慮設(shè)

備臺數(shù)和功率差異日勺影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)，得出計(jì)算負(fù)荷。合

用于多種范圍日勺負(fù)荷計(jì)算，但計(jì)算過程稍繁。

1.2全廠負(fù)荷計(jì)算的過程

本設(shè)計(jì)各車間計(jì)算負(fù)荷采用需要系數(shù)法確定。

重要計(jì)算公式有：

有功計(jì)算負(fù)荷(kW)：P(~P(Kj

無功計(jì)算負(fù)荷(kvar)：Qc=匕tan°

視在計(jì)算負(fù)荷(kVA)：Sc=jE*Qc-

計(jì)算電流(A)：

1.3設(shè)計(jì)原則與規(guī)定

1、工廠供電設(shè)計(jì)必須遵守國家日勺有關(guān)法令，原則和規(guī)范，執(zhí)行國家日勺有關(guān)方針、

政策，以保證做到節(jié)省能源、節(jié)省有色金屬等經(jīng)濟(jì)政策。

2、工廠供電設(shè)計(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照不一樣的負(fù)荷性質(zhì)、用電容

量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定不一樣的設(shè)計(jì)方案。

3、工廠供電設(shè)計(jì)要做到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)原

則日勺效率高、能耗低、性能先進(jìn)的電氣設(shè)備。工廠供電設(shè)計(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)

籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方

案。

4、工廠供電設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，對的處理近期建設(shè)和長遠(yuǎn)

發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，合適考慮擴(kuò)建日勺也許性。

有關(guān)負(fù)荷性質(zhì)，按照GB50052-95《供電系統(tǒng)設(shè)行規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)電力負(fù)荷對

供電可靠性的規(guī)定及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上導(dǎo)致日勺損失或影響程度，電力負(fù)荷

分為如下三個(gè)等級

(1)一級負(fù)荷中斷供電將導(dǎo)致人身傷亡，將在政治、經(jīng)濟(jì)上導(dǎo)致重大損失者,

例如重要交通樞紐，大型體育場等。

(2)二級負(fù)荷中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上導(dǎo)致較大損失者，例如重要設(shè)備損

壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等，例如交通樞紐、通信樞紐等用電單位

中的重要負(fù)荷。

(3)三級負(fù)荷不屬于一、二級的電力負(fù)荷。

對于一級負(fù)荷和二級負(fù)荷，由于其再政治經(jīng)濟(jì)上的特殊性，應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)供電

電源，當(dāng)一種電源發(fā)生故障時(shí)，另一種電源不應(yīng)同步受到損壞。一級負(fù)荷中尤其

重要的負(fù)荷，除有兩個(gè)電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入

應(yīng)急供電系統(tǒng)。

對于二級負(fù)荷，應(yīng)當(dāng)有兩回路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二

級負(fù)荷可由一回路6KV及以上專用架空線或電纜線供電。當(dāng)采用架空線時(shí)候，

可為一回路架空線供電。當(dāng)采用電纜線時(shí)，當(dāng)由兩根電纜構(gòu)成日勺線路供電，其每

根電纜應(yīng)能承受100%日勺二級負(fù)荷。

L4各部門負(fù)荷計(jì)算

按照需要系數(shù)法計(jì)算各部門日勺有功計(jì)算負(fù)荷（PG、無功計(jì)算負(fù)荷（Q：：。）、

視在計(jì)算負(fù)荷（S3。）和計(jì)算電流（U）o

（1）一號車間

將負(fù)載盡量均衡的分派到三相電線上，

A相：45KW冷加工機(jī)床組xl

PAA=50x0.15=7.5KW

B相:10.5KW吊車組xl

PBA=11xO.12=1.32KW

C相：22KVA電焊機(jī)X1+8.95KVA電焊機(jī)x2

Pci=0.9x（21x0.5x0.6+2x10x0.5x0.6）-11.07kw

^30（1）=3P30（1）.mp=3XPc.1=33.21kw

Q30（I）=3Q3o（i）.m>=3xQc.i=44.17kvar

（2）二號車間

將負(fù)載盡量均衡的分派到三相電線上,

A相：4.5KW電加熱設(shè)備x2+4.5KVA電焊機(jī)xl

PA.2=09x(0.8x5.Ox2+0.5x3,$=8,78kw

Btfl：10.5KW吊車組xl

PB2=0.2x9.5xV0.25=0.95kw

C相：22KVA電焊機(jī)xl

Pc2—0.5x21xV0.6=8.13kw

P30(2)=3P30(2).me=3x&.2=24.39kw

<?30(2)=3Q30(2),me=3xQC2=32.44kvar

（3）三號車間

將負(fù)載盡量均衡的分派到三相電線上，

A相：7.5KW車間起重機(jī)xl

PA3=0.15x7.5=1.13KW

B相:7.5KW各類裝備用電器xl

PB3=0.8X7.5=6KW

C相：2.5KW照明設(shè)備組xl

PC3=0.8x2=1.6kw

P30(3)=3P30(3).m(p=3XPH3=18KW

Q3(K3)=3Q30⑶m砂=3xQB3—24Kvar

$30(3)=Jp30(i)2+<?30(1)2=30KV-A

/30(3)=S3°(】)/HUN=45.58A

(4)辦公樓

辦公樓電氣設(shè)備用電為220V單相交流電。

P30(4)=K^pxxKdl=0.9x(0.8x20+0.8x72+0.6x15)

i=l

=74.34kw

Q303)=K%x(￡3P30(i)xtana)=57.94Kvar

S3。(4)=JP3。⑴2+<?30(l)2=94.25KV.A

，3。(4)=27464A

(5)食堂

4

P

230(5)=Kgpx乏NixKdi=0.9(0.8x8.0+0.7x34-0.8x9+0.7x1.5)=15.71Kw

i-i

930(5)=KfqX￡3P30⑴Xtan(p產(chǎn)7.26Kvar

S30(5)=JP30(5)2+030(5)2=17.31KV?A

,\o(5)/

130(5)=/V5UN=45-48A

得到各部門負(fù)荷計(jì)算表如下：

序計(jì)算負(fù)荷

負(fù)荷類

號部門名稱

型S30/

P/KWQ30/KvarI/A

30KV?A30

1一號車間III33.2144.1755.2684.06

2二號車間III24.3932.4440.5961.67

3三號車間III18.024.030.()45.58

4辦公樓III74.3457.9494.25247.64

5食堂III15.717.2617.3145.48

1.5工廠總負(fù)荷

各部門總負(fù)荷日勺計(jì)算

5

Pc=&Px2P3。⑴=149.09KW

i=l

總無功計(jì)算負(fù)荷：

5

Qc=KgqxWQ3(Hi)=157.52Kvar

i=i

總視在計(jì)算負(fù)荷:

S'=值+Q『=216.89KV-A

總計(jì)算電流:

S/218.66KV-A

/=c/后=—=--------=12.54A

c/百冊V3x10KV

1.6無功賠償計(jì)算

Pc

按照2.2計(jì)算成果，未進(jìn)行無功賠償時(shí)，工廠總功率因數(shù)8s仰=注=°而87

題目規(guī)定工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。根據(jù)有關(guān)規(guī)，配電電壓為

6-10KV時(shí)，規(guī)定總功率原因不低于0.95.故需要在低壓側(cè)并聯(lián)電容器進(jìn)行無功功

率賠償，使功率因數(shù)提高到0.95。并聯(lián)日勺電容器總?cè)萘坑?jì)算如下:

-11

Qc'=Pcx[tan(cos(po)-tan^os"^)]

=148.80x[tan(cos-10.687)-tan(cos-10.95)]

=111.82Kvar

補(bǔ)償后，總功率因數(shù)為0.95.無功計(jì)算負(fù)荷Q」=49,lKuar

視在計(jì)算負(fù)荷=155.94KV-A

計(jì)算電流=9.024

第二章變電所的選擇及主變壓器的選擇

2.1變壓器容量的選擇

變壓器容量不應(yīng)不不小于賠償后的總視在計(jì)算負(fù)荷Sk156.70KV-A

實(shí)際上，考慮變壓器應(yīng)有一定的過載能力，以及應(yīng)對工廠未來5—23年也許

日勺電力負(fù)荷增長。此外，溫度高出平均氣溫，變區(qū)器容量也會減小。因此變壓器

容量的選擇應(yīng)留有余量，常取S=l.3,SF202.7KV-A,及變壓器總?cè)萘靠扇?/p>

200KV?A.

2.2變壓器臺數(shù)與型號的選擇

2.2.1變壓器類型選擇

聯(lián)結(jié)組別：

YynO接線方式的電力變壓器一相高壓熔絲融化時(shí)另兩相電壓基本不受影

響，可減小故障時(shí)日勺停電范圍；Dynll接線：具有輸出電壓質(zhì)量高、中性點(diǎn)不

漂移、防雷性能好等特點(diǎn)。工廠為三級負(fù)荷，容許短時(shí)停電，故選擇Dynll聯(lián)

結(jié)組別更好。

注：并行日勺電力變壓器聯(lián)結(jié)組別應(yīng)當(dāng)相似

絕緣與冷卻方式：

常見有油浸式、干式、充氣式等?？紤]控制成本、以便維護(hù)和變壓器應(yīng)具有

一定的過載能力，本項(xiàng)目選擇油浸式變壓器

2.2.2變壓器臺數(shù)選擇

變壓器臺數(shù)選擇原則

①應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性口勺規(guī)定。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所應(yīng)

采用兩臺變壓器，對只有二級負(fù)荷，而無一級負(fù)荷日勺變電所，也可只采用一臺變

壓器，并在低壓側(cè)架設(shè)與其他變電所日勺聯(lián)絡(luò)線。

②對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大的工廠變電所，可考慮采用兩臺主變壓

器。

③一般的三級負(fù)荷，只采用一臺主變壓器。

③考慮負(fù)荷日勺發(fā)展，留有安裝第二臺主變壓器的空間。

④車間變電所中，單臺變壓器容量不適宜超過lOOOkVA

詳細(xì)到本項(xiàng)目，提出兩種方案：

方案一：使用一臺江蘇彭變S9-M-200-10/0.75三相電力油浸式變壓器給工廠所有

單位供電。

變壓器價(jià)格為：￥18600（商品信息來自阿里巴巴）

方案二：使用兩臺江蘇彭變s9-m-16010KV/0.4三相電力油浸式變壓器分別給工

廠不一樣單位供電。兩條低壓供電線通過斷路器連接，其中一條線路檢修或發(fā)生

故障時(shí)，另一條線路可以短時(shí)單獨(dú)給全廠供電。

變壓器價(jià)格為：￥14800

兩方案變壓器采購價(jià)格相差11000元，若考慮一次設(shè)備與線路施工成本，則方案

二較方案一建設(shè)費(fèi)用明顯高出，且維護(hù)成本更高。由于工廠屬三級負(fù)荷，故對備

用電源無硬性規(guī)定，故選用方案一更為經(jīng)濟(jì)、合理，且能基本滿足工廠平常運(yùn)行

的電力需求。

2.3供電方式及主接線設(shè)計(jì)

2.3.1供電、用電狀況分析

(1)供電概況

根據(jù)題示信息，從電力系統(tǒng)的某66/10KV變電站，用10KV架空線路向

工廠饋電。該變電站在工廠南側(cè)1km

區(qū)域變電站

(2)年用電費(fèi)估計(jì)：

在一次側(cè)計(jì)算用電量，

其中，為變壓器損耗功率，按0.06計(jì)，為年最大負(fù)荷運(yùn)用小時(shí)，忽視變壓

器空載損耗和線路損耗。代入數(shù)據(jù)。

另一部分電費(fèi)為每月按主變壓器容量收取日勺費(fèi)用。

計(jì)算年電費(fèi)估計(jì)值為：

即估計(jì)一年電費(fèi)為37.49萬元

2.3.2主接線方案

(1)主接線設(shè)計(jì)原則

主接線圖即主電路圖，是表達(dá)系統(tǒng)中電能輸送和分派路線日勺電路圖，亦是一次電

路圖。而用來控制指示檢測和保護(hù)一次設(shè)備運(yùn)行的電路圖，則稱二次電路圖，或

二次接線圖，通稱二次回路。二次回路是通過電流互感器餓電壓互感器與主電路

相聯(lián)絡(luò)的。

詳細(xì)規(guī)定如下

1、安全符合有關(guān)國標(biāo)和技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，能充足保證人身和設(shè)備的安全

2、可靠應(yīng)滿足電力負(fù)荷尤其是期中一二級負(fù)荷對供電系統(tǒng)日勺可靠性的規(guī)定。

3、靈活應(yīng)能適應(yīng)必要的多種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)符合日勺

發(fā)展。

4、經(jīng)濟(jì)在滿足上述規(guī)定的前提下，應(yīng)盡量是主接線簡樸，投資少，運(yùn)行費(fèi)用

低，并節(jié)省電能和有色金屬消耗量。

(2)變配電所主結(jié)線日勺選擇原則

①當(dāng)滿足運(yùn)行規(guī)定期，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。

②當(dāng)變電所有兩臺變壓器同步運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。

③當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組結(jié)

線。

④為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同步運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓

器分列運(yùn)行。

⑤接在線路上日勺避雷器，不適宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電

壓互感器合用一組隔離開關(guān)。

⑥6?10KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋也許的電纜出線回路

中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。

⑦采用6?10KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。

⑧由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電壓、電流互

感器（一般都安裝計(jì)量柜）。

⑨變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)

或自動切換電源規(guī)定期，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。

⑩當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器

時(shí)，在總開關(guān)日勺出線側(cè)及母線分段開關(guān)日勺兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。

2.3.3備用電源的選擇

工廠為三級負(fù)荷，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，多數(shù)不需要備用電源。但按照規(guī)定，辦

1OKV母線

>9-m-200

10KV/0.4

叵

叵

卅

卅津

0|T叩刎

OI—TH領(lǐng)

后

公樓內(nèi)電梯應(yīng)裝設(shè)備用電源，發(fā)生電力系統(tǒng)故障時(shí)，電源能及時(shí)啟動，維持電梯

正常運(yùn)行，不發(fā)生安全事故。此外，工廠內(nèi)人流密集，應(yīng)裝設(shè)應(yīng)急照明設(shè)備，防

止安全事故。

第三章短路電流計(jì)算

3.1短路的形式

在三相系統(tǒng)中，也許發(fā)生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。

電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的也許性最大，而發(fā)生三相短路日勺也許性最小。

但一般二相短路的短路電流最大，導(dǎo)致的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中藥電

氣設(shè)備在最嚴(yán)重日勺短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇檢查電氣設(shè)備用時(shí)

短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。三相短路用文字符號k⑶表達(dá)。

3.2短路的原因

工廠供電系統(tǒng)規(guī)定正常地不簡短地對用電負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活

的正常進(jìn)行。不過由于多種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)時(shí)正常運(yùn)行遭到破

壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。所謂短路，就是指一切不正常的相與相之間

或相與地之間發(fā)生通路的狀況。

產(chǎn)生短路日勺原因諸多，重要有如下幾種方面：

（1）元件損壞，例如絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良帶來日勺

設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等；

（2）氣象條件惡化，例如雷擊導(dǎo)致時(shí)閃絡(luò)放電或避雷器動作，架空線路由

于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等;

（3）人為事故，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后為拆除接

地線就加上電壓等；

（4）其他，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。

3.3短路的危害

短路后，短路電流二匕正常電流大得多；在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬

甚至幾十萬安。如此大日勺短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害，即：

（1）短路是要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中

的其他元件損壞；

（2）短路時(shí)電壓要驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；

（3）短路可導(dǎo)致停電，并且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟(jì)導(dǎo)致日勺

損失也越大；

（4）嚴(yán)重的短路要影響電流系統(tǒng)運(yùn)行日勺穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失

去同步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列；

（5）單相短路，其電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、

電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動作。

由此可見，短路的后果是十分嚴(yán)重日勺，因此必須竭力設(shè)法消除也許引起短路

的一切原因；同步需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便對的地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具

有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生也許日勺最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。

為了選擇切除短路故障懂得開關(guān)電器、整定短路保護(hù)日勺繼電保護(hù)裝置和選擇限制

短路電流日勺元件（如電抗器）等，也必須計(jì)算短路電流。

3.4三相短路電流的計(jì)算

標(biāo)幺制法，即相對單位制算法，因其短路計(jì)算中日勺有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺值

（相對單位）而得名。

按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud。

基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中一般取Sd=100MV-A。

基準(zhǔn)電壓，一般取元件所在處日勺短路計(jì)算電壓，即取UFIU

選定了基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓U后來，基準(zhǔn)電流L按下式計(jì)算

基準(zhǔn)電抗X.則按下式計(jì)算

u,u2

xd=-^=q

dSd

供電系統(tǒng)中各重要元件的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算（取SF100MV?A,Ud=Uc）。

(1)電力系統(tǒng)日勺電抗標(biāo)幺值

X；=X/X「差得嚏

(2)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值

r/

r〃100SN/Sd1()()SA

(3)電力線路的電抗標(biāo)幺值

x.=XwJXd=x°i憐=X,啾短路

電路中各重要元件日勺電抗標(biāo)幺值求出后來，即可運(yùn)用其等效電路圖進(jìn)行電路化

簡，計(jì)算其總電抗標(biāo)幺值X/。由于各元件電抗均采用相對值，與短路計(jì)算點(diǎn)日勺

電壓無關(guān)，因此不必進(jìn)行電壓換算，這也是標(biāo)幺值法較之歐姆法優(yōu)越之處。

三相短路電流周期分量有效值

e=i?*L=idlx1

其他三相短路電流

=?ss/*(3)

=1.51〃⑶

3.5標(biāo)幺值法計(jì)算電路短路電流

3.5.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值

取Sd=\OOMVA

耳義Ucl=10.5KV貝?]/Z1=Sd/V3f/CI=1OOMVA/(V3*10.5KV)=5.50KA

取UC2=0AKV則Z/2=S(//43UC2=1OOMVA/(>/3xOAKV)=144KA

3.5.3計(jì)算短路電路中某個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值

①電力系統(tǒng)：

已知電力系統(tǒng)出口斷路器日勺遮斷容量S,“=200MVA,

故XI*=100MVA/200^A=0.5

②架空線路：

X2*=(0.4*l)*100MVA/(10.5KVA)^2=0.36

③電力變壓器

查表得：S9-160/10變壓器的短路電壓百分值〃%=4

故

X3*=0.04*(100MVA/200KVA)=20

式中，5,“為變壓器的額定容量

因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖3.1所示。

X1=0.5X2=0.36k-1X3=20k-2

Qz\/\r\________--------------------------------------------------------

圖3.1短路計(jì)算等效電路

LkT點(diǎn)(10.5kV側(cè))的有關(guān)計(jì)算

總電抗標(biāo)幺值

￥1T)=X：+x2=85+0.36=0.86

三相短路電流周期分量有效值

I(k-l)=5.5KA/0.86=6.40KA

箕他短路電流

i(sh)=2.55*6.40KA=16.32KA

I(sh)=1.51*6.40KA=9.66KA

三相短路容量

S(k-1)=100MVA/0.86=116.28MVA

2.k-2點(diǎn)(0.4kV側(cè))時(shí)有關(guān)計(jì)算

總電抗標(biāo)幺值

X*(k_2)=X*+K+T*=0.5+0.36+20=20.86

三相短路電流周期分量有效值

I(k-2)=144KA/20.86=6.91KA

其他短路電流

i(sh；=2.55*6.91KA=17.62KA

I(sh>1.51*6.91KA=10.43KA

三相短路容量

S(k-2)=100MVA/20.86=4.79MVA

以上短路計(jì)算成果綜合圖表3.2所示。

表3.2短路計(jì)算成果

三相短路容量

三相短路電流

/MVA

短路計(jì)算點(diǎn)

/⑶e管s7

k-16.406.406.4016.329.66116.28

k-26.916.916.9117.6210.434.79

電氣設(shè)備、電纜、母線日勺選擇

第四章導(dǎo)線型號及截面選擇

4.1導(dǎo)線型號及截面選擇

1.10KV高壓母線的選擇及檢查

(1)選擇經(jīng)濟(jì)截面

變壓器一次側(cè)計(jì)算電流：

Ic\=Sc\/x/3^v=156.70/1.73*10=9.02A

按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，因年最大負(fù)荷運(yùn)用小時(shí)為4000h,查表得：

Jec=l.15(lgj)

則Sec=Tcl/Jec=7.84(mm)

由設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明計(jì)算值比實(shí)際值偏大，因此選用LGJ-25型鋼芯鋁絞線。

(2)檢查發(fā)熱條件

查表知,LGJ-25在室外溫度為25度時(shí)日勺容許載流量為Ial=135A>9.02A,

滿足發(fā)熱條件。

(3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度

查表知，10KV架空鋁絞線日勺機(jī)械強(qiáng)度最小截面為

Smin=l6mm2<S=25mn2

因此，所選日勺導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)度規(guī)定。

2.4KV高壓母線的選擇及檢查

(1)選擇經(jīng)濟(jì)截面

變壓器一次側(cè)計(jì)算電流:

/ci=Sc\/?JN=156.70/1.73*4=22.53A

按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，因年最大負(fù)荷運(yùn)用小時(shí)為4000h,查表得：

jec=l.15(LGJ)

則Sec=Icl/Jec=19.59(mm)

由設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明計(jì)算值比實(shí)際值偏大，因此速用LGJ-25型銅絞線。

(2)檢查發(fā)熱條件

查表知,TMY—50在室外溫度為25度時(shí)的容許載流量為Ial=135>19.68A,

滿足發(fā)熱條件。

(3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度

查表知，4KV架空鋁絞線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為

Smin=l6mm2<S=25mn2

因此，所選的導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)度規(guī)定。

3.380V的出線選擇及檢查

詳細(xì)選擇如下表：

表6-1380V的出線選擇

負(fù)

荷導(dǎo)線截面選擇

類

序號用電設(shè)備名稱型lc(A)導(dǎo)體類型選擇

(mm')

-~*

車間I動力84.0640BX型銅芯絕緣橡皮線

二車間II動力61.6735BX型銅芯絕緣橡皮線

三車間III動力45.5825BX型銅芯絕緣橡皮線

四辦公室照明247.64120BX型銅芯絕緣橡皮線

五食堂照明45.4825BX型銅芯絕緣橡皮線

第五章高下壓電氣一次設(shè)備的選擇

工廠供配電系統(tǒng)中肩負(fù)輸送、變換和分派電能任務(wù)日勺電路，稱為“主電路”,

也叫“一次電路”。

一次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為“一次設(shè)備”或“一次元件”。

5.1電氣設(shè)備選擇原則

5.1.1按正常運(yùn)行條件選擇

電氣設(shè)備按正常工作條件選擇，就是要考慮裝置地點(diǎn)的環(huán)境條件和電氣規(guī)定。環(huán)

境條件是指電氣裝置所處日勺位置特性；電氣規(guī)定是指對設(shè)備的電壓、電流、頻率

（一般為50HJ）等方面的規(guī)定；對某些斷路電器如開關(guān)、熔斷器等，還應(yīng)考慮其

斷流能力。

（1）考慮所選設(shè)備的工作環(huán)境。如戶內(nèi)、戶外、防腐蝕、防暴、防塵、防

火等規(guī)定，以及沿?；蚴菨駸岬貐^(qū)的特點(diǎn)。

（2）所選設(shè)備的額定電壓UN,N應(yīng)不低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓瓜，即

小利

一般設(shè)備日勺電壓設(shè)計(jì)值滿足1.IUNH，因而可在1.IUNM下安全工作。

（3）設(shè)備日勺額定電流k是指在額定周圍環(huán)境溫度下，設(shè)備日勺長期容許電流。

h應(yīng)不不不小于通過設(shè)備的計(jì)算電流即

INEI30

（4）設(shè)備日勺最大開斷電流應(yīng)不不不小于它也許開斷日勺最大電流，即

hr之對

5.1.2按短路條件校驗(yàn)

（1）動穩(wěn)定校瞼

動穩(wěn)定校驗(yàn)（電動力穩(wěn)定）是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力。

滿足穩(wěn)定日勺條件是Zmax>/^

或”

式中，塌）、一一設(shè)備安裝地點(diǎn)短路沖擊電流的峰值及其有效值；

，；山、Lnax——設(shè)備容許通過的電流峰值及其有效值。

對于下列狀況可不校驗(yàn)動穩(wěn)定或熱穩(wěn)定。

1）用熔斷器保護(hù)日勺電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。

2）電壓互感器及其所在回路的裸倒替和電器可不校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定，因短路

電流很小。

3）電纜一般均有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，可不校臉動穩(wěn)定。

（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)

短路電流通過時(shí)，電器各部件溫度不應(yīng)超過短路時(shí)發(fā)熱最高容許值，即

小小

式中，一一設(shè)備安裝地點(diǎn)穩(wěn)態(tài)三相短路電流；

timu——短路電流假想時(shí)間；

I,——電器日勺熱穩(wěn)定電流；

電器的熱穩(wěn)定期間。

5.2高壓一次設(shè)備的選擇

高壓一次設(shè)備日勺選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作

日勺規(guī)定，同步設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)以堤，投資經(jīng)濟(jì)合理。

5.2.1按工作電壓選則

設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)不不小于所在系統(tǒng)的額定電壓U%即

0收2高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不不不小于其所在系統(tǒng)日勺最高電壓Umax,

即UwNUmax。故高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓Um=12kV,穿墻

套管額定電壓U'=lL5kV,熔斷器額定電壓"Mc=12kV。

5.2.2按工作電流選擇

設(shè)備的額定電流4,不應(yīng)不不小于所在電路的計(jì)算電流1*即/爪之仆

5.2.3按斷流能力選擇

設(shè)備的額定開斷電流鼠或遮斷容量與,，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)

不不小于它也許分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘匡@3),即

心N/7或S/)NS：3)

對于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為〃21GLmax,'amax為最大負(fù)荷電流。

5.2.4隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)

a)動穩(wěn)定校驗(yàn)條件

.之.或(ax之尊

/max，分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，AB、分別為開關(guān)

所處日勺三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值

b）熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件

對于上面的分析，如表5.1所示，由它可知所選高壓一次設(shè)備均滿足規(guī)定

表5.110kV高壓側(cè)一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)

斷流其

選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流動態(tài)定度熱穩(wěn)定度

能力他

參數(shù)/⑶2,f

31N百00

裝置地點(diǎn)

條件9.02A6.40k6.40-2*1.8=

數(shù)據(jù)10kV9.66kA

A73.73KA

(I(INT、)

額定參數(shù)U”晨"max/；/

高壓少油斷路

31.531.52X2=1985

器10kV1000A80kA

kA

SN10-10/1000

高壓隔離開關(guān)

lOkV200A一25.5kA—

一GN：T0/200

次

設(shè)高壓熔斷器

lOkV15A50kA一一

備RN2-10/15A

型電壓互感器

10/0.IkV———一

號JDJ-10

規(guī)

1(),0.1/).1

格電壓互感器—；=/—；=/^KV

V3V3^/3————

JDZJ-10

電流互感器

lOkV100/5A一30.8kA

LQJ-10—

避雷針FS4T0lOkV一一一—

戶外隔離開關(guān)

lOkV400A—25kA—

GW4-12/400

5.3變電所低壓一次設(shè)備的選擇

同樣根據(jù)上面日勺原則，做出380V低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表6-2所

示，所選數(shù)據(jù)均滿足規(guī)定。

表7.2380V低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇校臉

動態(tài)

選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流熱穩(wěn)定度

定

度

能力

裝置地參數(shù)

IN/⑶2.[

點(diǎn)條件力舉00

數(shù)據(jù)380V477.3A6.91kA10.46.91^2*1.8=

3kA85.95

一次設(shè)額定參數(shù)

Um,Me"max

備型號%

規(guī)格低壓斷路380V630A

器（不小于

DW20-630

變電所至各車間干線上負(fù)荷開關(guān)日勺選擇如表7-5。

表7-5低壓干線負(fù)荷開關(guān)型號選擇

序號車間名稱1c(A)負(fù)荷開關(guān)型號額定電流（A）

HH11-100/3100

-"車間I84.06

二車間II61.67HH11-100/3100

三車間III45.58HH11-100/3100

四辦公室247.64HH11-300/3300

五食堂45.48HH11-100/3100

第六章接地與防雷設(shè)計(jì)

6.1防雷保護(hù)的措施

1.防直擊雷保護(hù)

（1）避雷針

（2）避雷線

⑶避雷帶和避雷網(wǎng)

避雷針（線）日勺接地裝置

(1)避雷針接地必須良好，接地電阻不適宜超過10歐姆；

(2)35kV及如下變配電所的避雷針應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)支契，避雷針與被保護(hù)設(shè)備之間的

空氣距離不不不小于5m；

(3)獨(dú)立避雷針應(yīng)有自己專用時(shí)接地裝置，接地裝置與變配電所接地網(wǎng)間的地中

距離不應(yīng)不不小于3m；

⑷避雷針及接地裝置與道路入口等的距離不不不小于3m。

2.感應(yīng)雷和入侵雷防護(hù)

(1)管型避雷器

(2)閥型避雷器

⑶金屬氧化物避雷器

3.架空線日勺防雷措施

(1)在60kV及以上的架空線路上全線裝設(shè)；

(2)35kV的架空線路上，一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)；

⑶而10kV及如下線路上一般不裝設(shè)避雷線。

4.變配電所日勺防雷措施

(1)裝設(shè)避雷針來防止直接雷。

(2)裝設(shè)避雷器用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損

壞變電所日勺這一關(guān)鍵的設(shè)備。

(3)為了防止雷電波侵入變電所的3?10kV配電裝置，應(yīng)當(dāng)在變電所日勺每組母線

和每路進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器。

根據(jù)以上分析，選擇FCD-6JS-8避雷器。

6.2防雷裝置時(shí)接地

避雷針宜裝設(shè)獨(dú)立的接地裝置。防雷時(shí)接地裝置及避雷針(線、網(wǎng))引下

線的構(gòu)造尺寸，應(yīng)符合GB50057—1994的規(guī)定。防直擊雷日勺接地裝置與保護(hù)時(shí)

建筑物、配點(diǎn)裝置及其接地裝置應(yīng)保持一定的安全距離。為了減少跨步電壓，保

障人生安全，按GB50057—1994規(guī)定，放直擊雷叼人工接地體距建筑物出入口或

人行道日勺距離不應(yīng)不不小于3m。當(dāng)距離不不小于3m時(shí)，應(yīng)采用如下措施：①水

平接地局部深埋不應(yīng)不不小于1m；②水平接地體局部包以絕緣物，或敷以

50-80mm厚的瀝青層，其寬度應(yīng)超過接地體2m.該變電所變壓器容量1000KVA,

由于進(jìn)線為10/0.4KV,10KV的架空線是總長是1km。

(1)確定接地電阻

屬1KV以上電流接地系統(tǒng)及與1KV以上系統(tǒng)共用時(shí)接地裝置，選(REW120/

IE,且RE<10Q),同步又滿足與總?cè)萘吭?00KV-A以上日勺變壓器相聯(lián)時(shí)接地

裝得：RE〈4Q因此確定次車間公共接地裝置的接池電阻應(yīng)滿足如下兩個(gè)條件：

RE<120/IE且RE<4C

1E=IC=UN*(LOH+L)/350=10*1/350=0.028A

RE<120/7t=l20/0.028=4285.7Q

故此變電所的接地電隹為RE〈4Qo

⑵接地裝置初步方案

現(xiàn)初步考慮圍繞車間建筑四面距車間2-3米打入一圈直徑50mm,長2.5m日勺

鋼管接地體，每隔5nl打入一根，管間用40X4mm的扁鋼焊接。

(3)計(jì)算單根鋼管接地電阻

查附表1得砂質(zhì)粘土的P=100Q-in.單根鋼管接地電阻

REl==100/2.5=40Q

(4)確定最終接地方案

根據(jù)Rel/Re=40/4=10,但考慮到管間屏蔽效應(yīng)，初選15根直徑50mm，長

2.5m的鋼管作為接地低.以n=15和去查手冊(取n=10和n=20,在時(shí)日勺值日勺中間

值)可得ne^O.645,,因此n=Rel/(Re*ne)=40/(0.645X4)-16,不過要考慮

到接地體日勺均勻?qū)ΨQ布置以及實(shí)際需要，選18根直徑為50mm,2.5m的鋼管作

接地體,用40X4mm的扁鋼連接,根據(jù)車間需要，合適單排布置,并且南北兩排，共

36根。

第七章變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)整定

7.1二次回路方案選擇

(1)高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號回路斷路器采用手動操動機(jī)構(gòu)。

(2)變電所的電能計(jì)量回路

變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計(jì)量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表，分

別計(jì)量全廠消耗的有功電能表和無功電能，并以計(jì)算每月工廠日勺平均功率因

數(shù)。計(jì)量柜由上級供電部門加封和管理。

(3)變電所日勺測量和絕緣監(jiān)察回路

變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器一一避雷器柜。其中