《某水泥廠供配電系統(tǒng)電氣部分初步設(shè)計(jì)》13000字（論文）

某水泥廠供配電系統(tǒng)電氣部分初步設(shè)計(jì)摘要伴隨著我國大壩，高鐵，橋梁，公路，高樓等基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，對水泥的需求很大，而水泥的生產(chǎn)不可或缺的一個因素就是需要電能來維持，只要是需要用到電能的地方就必須考慮其安全性，可靠性以及經(jīng)濟(jì)性等。所以本次畢業(yè)論文我將從水泥工業(yè)的生產(chǎn)工廠的供配電系統(tǒng)角度出出發(fā)，在滿足電能使用的基本要求和工業(yè)工廠供配設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做出一個盡可能完善的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)先是對全水泥廠的負(fù)荷進(jìn)行一個分類，確定一，二，三級負(fù)荷，再對負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算負(fù)荷的主要目的是對負(fù)荷的等級進(jìn)行分類以及在滿足設(shè)計(jì)規(guī)則的前提上合理的選擇變壓器的容量和型號選擇以及導(dǎo)線的選擇。無功補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p少損耗，降低運(yùn)行成本?？紤]供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性來確定主接線，用短路電流來選擇高壓側(cè)和低壓側(cè)的設(shè)備以及線路的截面積，最后就是綜合整個水泥廠的供配電系統(tǒng)進(jìn)行接地和防雷的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：水泥廠；負(fù)荷計(jì)算；無功補(bǔ)償；主接線；短路電流計(jì)算；接地與防雷目錄10102前言 81286第1章緒論 9170241.1本課題的來源及背景 9242541.1.1水泥工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 9180341.1.2主要存在的問題 9273281.2供配電設(shè)計(jì)的基本要求及原則 10311081.2.1供配電設(shè)計(jì)的基本要求 10287621.2.2供電設(shè)計(jì)必須遵守的基本原則 108167第2章水泥廠原始資料 1173642.1水泥廠供電的具體參數(shù) 11277912.1.1水泥廠總平面圖 11120942.1.2工廠負(fù)荷情況 113632.1.3該廠供電電源情況 11273612.1.4供電局要求的功率因數(shù) 12170202.1.5電源短路容量 1291922.1.6電費(fèi)制度 1267462.1.7氣象資料 1211412第3章負(fù)荷計(jì)算 1310653.1負(fù)荷計(jì)算 13178713.1.1負(fù)荷計(jì)算的意義 1336103.1.2用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算式 1367103.1.3水泥廠各個車間負(fù)荷計(jì)算 14247933.1.4水泥廠總計(jì)算負(fù)荷 1415931第4章電氣主接線的選擇 20316514.1各個車間變電所的設(shè)計(jì)以及無功補(bǔ)償 20180364.1.1變配電所選擇的一般原則 2045674.1.2各個車間變電所的位置以及全廠供電草圖 20198014.1.3各個車間變壓器容量、臺數(shù)的選擇及無功功率補(bǔ)償 2477424.2工廠變電所的電氣設(shè)計(jì) 32194564.2.1電氣主接線的意義和重要性 3285414.2.2水泥廠變電所主接線的說明 3214234.2.3工廠變電所主接線的選擇 33275324.3供電線路的導(dǎo)線選擇 349024.3.110kV線路的導(dǎo)線選型 3463234.3.2其他變電所的導(dǎo)線選型 3520749第5章短路電流計(jì)算 37211955.1短路電流計(jì)算的目的 37219865.2短路電流的計(jì)算 37229395.2.1水泥廠總降壓35kV短路電流的計(jì)算 38301175.2.210kV母線短路電流 393415.2.30.4kV車間低壓母線短路電流 39324005.2.4三相短路電流和短路容量統(tǒng)計(jì)表 409965第6章主要電氣設(shè)備的選擇 4127806.1開關(guān)柜的選擇與簡介 41205856.2電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 41210916.3變電所設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 4383196.3.135kV側(cè)設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 4356976.3.210kV側(cè)設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 43164306.3.30.4kV側(cè)設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 4424186第7章防雷與接地 46138957.1防雷 46168937.2接地 4729553參考文獻(xiàn) 5122212附錄1 5225004附錄2 53第1章標(biāo)題前言就現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)而言，可以說是百分之百的需要依賴電能完成其生產(chǎn)，可以這么說，沒有電能就沒有現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展，電能的對工業(yè)的作用與人體的心臟一樣，是工業(yè)生產(chǎn)中哪些龐大的機(jī)械可以運(yùn)轉(zhuǎn)起來，能完整人無法完成的事情。對于整個電力系統(tǒng)而言，發(fā)電的部分受地理位置和自然因素的影響，所以發(fā)電端不可能設(shè)置在每一個工廠的傍邊，此時就出現(xiàn)了一個問題，工業(yè)生產(chǎn)所需要的電能如何從發(fā)電端傳輸過來，此時就要涉及電能要通過電網(wǎng)送過來，電網(wǎng)把電能送到某區(qū)域的一個變電站，而工廠必須要從該地區(qū)的變電站下火，把電能送到需要的工廠里面去，這里出現(xiàn)了另一個問題，下火的地方離工廠有多遠(yuǎn)，使用多大的主變壓器，什么樣的主接線，送到工廠后每個車間需要多少電能，這一整體就是要進(jìn)行供配電的設(shè)計(jì)。工廠一般對電能的品質(zhì)和可靠性有較高要求，因?yàn)橐坏┩ｋ娋蜁S造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以對供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了更高，更好的要求。目前我們國家許多在建或者激化建造的設(shè)施都需要大量的水泥，也就是混泥土，所以水泥的產(chǎn)量對我國經(jīng)濟(jì)的增長有著至關(guān)重要的作用，因此把水泥廠供電的可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性做好是一件非常重要的事情。我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)來自于生活中實(shí)際正在生產(chǎn)的水泥工廠，實(shí)用性還是比較強(qiáng)。因?yàn)樗鄰S生產(chǎn)水泥需要許多流程，其中碎石機(jī)和其他部分電動機(jī)所需要的功率和電壓都比較高，所以供電的電壓就要選擇35kV。而有一部分電動機(jī)和綜合生活去不需要那么高的電壓，只需要0.4kV就可以了。所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)先要設(shè)計(jì)一個總的降壓變電所，因?yàn)橄到y(tǒng)的額定電壓有規(guī)定就先將電壓從35kV變?yōu)?0kV，有一部分電機(jī)和照明不需要這么高的電壓只能用0.4kV的電壓，所以還要設(shè)計(jì)幾個10kV變0.4kV的分變電所。從供電的可靠性考慮，如果35/10kV的總降壓變電所的變壓器出現(xiàn)故障不能正常運(yùn)行，會導(dǎo)致全工廠的都停電，所以主變壓所設(shè)置兩臺降壓變壓器。我的這個畢業(yè)設(shè)計(jì)要完成整個水泥廠從35kV到0.4kV全部變電所的設(shè)計(jì)。變電所里面包含了變壓器，電流互感器，電壓互感器，斷路器，隔離開關(guān)等一次設(shè)備，我要通過計(jì)算負(fù)荷和短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算來確定這些一次設(shè)備的型號以及進(jìn)行無功補(bǔ)償，確定好設(shè)計(jì)方案后在用CAD畫出高壓側(cè)和低壓側(cè)的接線。水泥廠的總降壓變電所的目的是將變電站的電壓轉(zhuǎn)換該廠各種設(shè)備所需要的電壓，但這不是一個簡單的降壓就能解決的事情，還要考慮在降壓的過程中是否遵循可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性的準(zhǔn)測。該設(shè)計(jì)主要解決的問題有：（１）根據(jù)工廠的負(fù)荷和功率因素的要求計(jì)算出計(jì)算負(fù)荷，可以解決總降壓變電所和每一個車間變電所用幾臺、用多大容量、選擇什么型號的變壓器的問題；（２）把當(dāng)?shù)氐淖冸娬竞驮撍鄰S的實(shí)際情況結(jié)合起來，確定使用哪一種類型的主接線；（３）計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流；（４）各種一次設(shè)備的選擇如斷路器，隔離開關(guān)等；（５）防雷接地設(shè)計(jì)。第1章緒論1.1本課題的來源及背景一直以來，我們國家的各個建筑像雨后春筍一般，為國家的發(fā)展和人們的幸福生活提供了極大的便利，一座座建筑拔地而起的過程中，有一個不可或缺的建筑材料—水泥，所以整個社會對水泥的需要開始一直上升。從那以后，全國的水泥工業(yè)出現(xiàn)了一片欣欣向榮的景象，如華新水泥、天瑞水泥，海螺水泥等知名品牌不斷壯大，已經(jīng)走向了世界，年產(chǎn)量更是達(dá)到了30億噸。這些巨型水泥廠之所以能取得這些成就，得益于他們對工廠電能的利用和分配的重視，也就是要科學(xué)合理的使用電能。所以說如何能讓水泥廠的電能能夠安全、可靠的使用是一件很重要的事情。1.1.1水泥產(chǎn)業(yè)的狀況水泥產(chǎn)業(yè)越做越大，廠家開始思考如何在確保質(zhì)量的前提的基礎(chǔ)上減小生產(chǎn)的成本，在其他方面減少不切實(shí)際，會對產(chǎn)品有很大不好的地方，所以只能從水泥廠用電的這一方面下功夫，畢竟水泥廠每年所使用的電能的數(shù)量是巨大的，大多數(shù)水泥廠都在追求不影響產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下，盡量少使用電能。1.1.2水泥產(chǎn)業(yè)目前的問題水泥廠生產(chǎn)出水泥存在的問題有許多，如：投入和產(chǎn)出不成正比，產(chǎn)生的廢物對環(huán)境的污染很大，電能的消耗過多等等問題，前面兩個我暫且不做討論，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要解決使后面的一個問題，即電能消耗過多，讓水泥廠的生產(chǎn)成本大大增加，對電能也是極大的浪費(fèi)，不滿足對電能使用要求經(jīng)濟(jì)這一條。1.2供配電設(shè)計(jì)基本要求和需要遵守的基本規(guī)則1.2.1設(shè)計(jì)要求水泥廠只有真正做到以下的幾個基本要求，就可以不用擔(dān)心在電能使用這一塊會造成生產(chǎn)成本增加的問題：（1）安全，電在我們的生活中是一個比較危險的東西，如果在使用電能的過程中不注意，輕則造成設(shè)備的損壞，重則造成人員傷亡。（2）可靠，因?yàn)樗鄰S是一天24小時都在生產(chǎn)，而生產(chǎn)過程必須要使用電能，一旦停電，就不能產(chǎn)出水泥，對工廠來說極為不利，所以保證工廠不能停電是必須要做到的。（3)優(yōu)質(zhì)，不是所有的電能都能是設(shè)備正常的工作，只有滿足先關(guān)規(guī)定的電能才可以，所以優(yōu)質(zhì)的電能也是必須滿足的。（4）經(jīng)濟(jì)，在目前前面三個基本要求的前提下，盡量做到。1.2.2需要遵守的基本規(guī)則（1）首先一定要符合國家的相關(guān)規(guī)定。（2）必須根據(jù)各個地方電網(wǎng)和自身水泥廠實(shí)際，給出一個合理的設(shè)計(jì)（3）以眼前的建設(shè)為主，但也要考慮水泥廠將會進(jìn)行相關(guān)的擴(kuò)建，所以適量為未來發(fā)展留下一定裕度。PAGE13第2章水泥廠原始資料2.1水泥廠供電的具體參數(shù)2.1.1水泥廠總平面圖工廠總平面圖如圖2-1所示圖2-1工廠總平面圖

2.1.2工廠負(fù)荷情況水泥廠的工作機(jī)制為24小時連軸轉(zhuǎn)，但人不可能24小時都在工作，所以要設(shè)置三班倒，每一個班次8小時。按老師發(fā)布的任務(wù)書規(guī)定該水泥廠年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為6500。水泥庫頂車間要求為二級負(fù)荷，綜合樓和生活區(qū)對供電可靠性要求不高設(shè)立為三級負(fù)荷，其他的車間要求無論任何情況下都不能停電，所以必須設(shè)置為一級負(fù)荷。由于水泥粉磨車間和生料粉磨車間所使用的都是大功率、高電壓的大電機(jī)，所以額定電壓要給10kV。其它車間需要用到電機(jī)設(shè)備的均為額定電壓為380V的三相電。綜合樓和生活樓的用電都為照明和家用電器所使用的額定電壓也都是220V的單相交流電。該水泥廠的各車間及綜合樓和生活區(qū)的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如表2-2所示。編號車間名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)負(fù)荷等級1水泥粉磨12800．670．70一2水泥庫頂6400．500．75二3窯頭12700.760．70一4水泥燒成9400.640．65一5生料粉磨22300.670．60一6混凝土攪拌站7100.650.66一7綜合樓、生活區(qū)等5300．700．85三表2-2：水泥廠電力負(fù)荷2.1.3該廠供電電源情況與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，可由附近220/110/35kV地區(qū)變電站取得工作電源，距廠約為10km。地區(qū)變電站35kV母線短路數(shù)據(jù)：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，；系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，。2.1.4供電局要求的功率因數(shù)當(dāng)35kV線路供電時，根據(jù)供電協(xié)議水泥廠總降壓變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不得低于0.85，如果10kV線路供電時，規(guī)定水泥廠高壓側(cè)功率因數(shù)不得低于0.9。2.1.5電源短路容量當(dāng)35kV母線出線時，斷路器的最大可關(guān)斷容量為1600MVA;當(dāng)10kV母線出線時，斷路器的最大可關(guān)斷容量為360MVA。2.1.6電費(fèi)制度根據(jù)水泥廠與供電局協(xié)議規(guī)定：廠區(qū)動力費(fèi)用為0.33元/KW·h，生活區(qū)照明費(fèi)用為0.56元/KW·h。第3章負(fù)荷計(jì)算3.1負(fù)荷計(jì)算3.1.1負(fù)荷計(jì)算的現(xiàn)實(shí)意義負(fù)荷計(jì)算的現(xiàn)實(shí)意義是解決總降壓變電所和每一個車間變電所用幾臺、用多大容量、選擇什么型號的變壓器的問題。所以所負(fù)荷計(jì)算是一件非常重要的事情，它既可以為之后繼保的整定提供依據(jù)，又可以對變壓器的大小進(jìn)行調(diào)整，讓其工作在效率較高的狀態(tài)，所以說負(fù)荷計(jì)算在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中是最基礎(chǔ)的也是最重要的。同時在該水泥廠的功率因素不滿足要求時，我們還可以利用負(fù)荷計(jì)算得到的結(jié)果對該水泥廠進(jìn)行無功補(bǔ)償，這樣做的直接結(jié)果就是能降低運(yùn)行損耗，大大減小該水泥廠運(yùn)行的成本。目前負(fù)荷計(jì)算的方法有兩種。在尋找相關(guān)資料后，基于這兩點(diǎn)方法的特點(diǎn)和該水泥廠的運(yùn)行特點(diǎn)，我決定在此次設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法。3.1.2用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算式有功計(jì)算負(fù)荷（kW）（3-1）無功計(jì)算負(fù)荷（kvar）（3-2）視在計(jì)算負(fù)荷（kVA）（3-3）計(jì)算電流（A）（3-4）其中式中—用電設(shè)備的安裝容量—用戶電氣設(shè)備名牌給出的功率因數(shù)角的正切值—設(shè)備的額定電壓—需要系數(shù)3.1.3水泥廠各個車間負(fù)荷計(jì)算水泥粉磨車間：，，，水泥庫頂車間：，，，窯頭車間：，，，4.水泥燒成車間：，，，5.生料粉磨車間：，，，6.混泥土攪拌站：，，，7.綜合樓和生活區(qū)等：，，，3.1.4水泥廠總計(jì)算負(fù)荷取有：該水泥廠每個車間的計(jì)算負(fù)荷和總的計(jì)算負(fù)荷如表3-1表3-1車間序號車間負(fù)荷等級設(shè)備容需要系數(shù)功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷P30

/kWQ30

/kVarS30

/kVAI30

/A1水泥粉磨一12800.670.701.02857.6874.81225.11768.32水泥庫頂二6400.500.750.88320281.6426.3615.33窯頭一12700.760.701.02965.2984.51387.720024水泥燒成一9400.640.651.17601.6703.99261336.65生料粉磨一22300.670.601.331494.11987.22486.33562.76混凝土攪拌站一7100.650.661.14461.5526.27001010.47綜合樓、生活區(qū)等三5300.700.850.62371142.7397.5573.7合計(jì)取同時系數(shù)：4817.55335.97188.910376.3PAGE61第4章電氣主接線的選擇4.1各個車間變電所的設(shè)計(jì)以及無功補(bǔ)償4.1.1選擇變電所的原則有以下幾個原則必須滿足：（1）距離總降壓變電所的位置盡可能的近。（2）進(jìn)線和出線對配電的連接要方便。（3）在距離負(fù)荷中心近的前提下，保證其正常工作時的安全性。（4）設(shè)備的進(jìn)出要求便利。（5）盡量避免放在有長時間沒有散熱的地方。（6）變電所位置不能設(shè)置在有對設(shè)備有危害的氣體附近。（7）變電所的位置不能設(shè)置在長時間濕度較大和容易形成積水坑的地方。4.1.2每一個車間變電所的位置確定和整個工廠的供電大概圖水泥廠里面有的車間是不允許停電的，如果停電會造成很嚴(yán)重的損失，這些車間變電所應(yīng)設(shè)置為一級負(fù)荷或者二級負(fù)荷，所以按照一級和二級負(fù)荷的要求需要從兩個回路來獲取電能，一個回路是直接從就近的變電站引出一條線到工廠的總降壓變電所，另一條備用回路的下火來自就近別的工廠的高壓聯(lián)絡(luò)線。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)立4個車間變電所和1個總降壓變電所，一個5個，每一個車間的變電所的位置運(yùn)用負(fù)荷矩陣法來進(jìn)行確定。每一個車間變電所所供電的車間為：

總降壓變電所變電所I：水泥庫頂車間、水泥燒成車間、混泥土攪拌站。變電所II：窯頭車間。變電所III：生料粉磨、水泥粉磨車間。變電所IV：綜合樓和生活區(qū)。1.總降壓變電所位置的確定該水泥廠的負(fù)荷位置如4-1所示圖4-1工廠負(fù)荷示意圖根據(jù)該水泥廠每個車間的實(shí)際位置和供電要求的實(shí)際情況設(shè)計(jì)7個負(fù)荷中心，分別為、、、、，，。7個負(fù)荷中心通過以下公式的計(jì)算可以確定每一個車間變電所的具體分布和具體的幾何位置如圖4—2所示。先求出的數(shù)值，再設(shè)位置，取0.9，按照重心力矩公式，計(jì)算如下所示：圖4-2負(fù)荷分布示意圖由以上計(jì)算結(jié)果可知總降壓變的位置是2.變電所1位置的確定變電所1的大致位置如圖4-5圖4-5變電所I的負(fù)荷平面示意圖根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果和工廠的大致位置圖可以先確定三個負(fù)荷中心，這三個負(fù)荷中心的大致為位置圖如下圖4-6所示，各個負(fù)荷中心在下圖的直角坐標(biāo)系中已經(jīng)畫出來了。由一般經(jīng)驗(yàn)可知，變電所1應(yīng)該在這三個負(fù)荷中心連接而成三角形區(qū)域內(nèi)，在這里我們可以選取同時系數(shù)為0.9，還是按照上面求總降壓變電所位置的計(jì)算方法來確定變電所1的位置，求解過程如下所示。圖4-6變電所I的負(fù)荷分布示意圖

通過計(jì)算，變電所1的位置是：3.變電所2、變電所3、變電所4的位置變電所2、變電所3、變電所4這三個變電所就設(shè)立在自己車間附近就可以了，因?yàn)樽约航o自己供電就可以了。4.全廠供電平面圖

圖4-7全廠供電平面圖4.1.3各個車間變壓器容量、臺數(shù)的選擇及無功功率補(bǔ)償1.變電所1（1）：（2）無功補(bǔ)償（規(guī)定是0.92）補(bǔ)償完成之后的視在功率如下：（3）變電所I的變壓器進(jìn)行選擇為保證該變電所1既能滿足負(fù)荷的要求又能在正常情況下不停電，所以變電所1決定用兩臺主變壓器，按照要求每臺變壓器必須能帶全部負(fù)荷的70%。故

經(jīng)過自己在百度上尋找的參數(shù)和老師在群里面發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書我找到了滿足要求的變壓器，型號為SC-1500kVA/10kV/0.4kV,并將該型號的變壓器的四個重要參數(shù)找了出來，如下所示：

、、、（4）變壓器的功率損耗

把變壓器的損耗加上低壓側(cè)的負(fù)荷計(jì)算得到高壓側(cè)負(fù)荷為：

進(jìn)行無功補(bǔ)償之后的功率因素為：，畢設(shè)要求的是0.9，滿足要求。

2.變電所2

(1)：

（2）無功補(bǔ)償（按規(guī)定取0.92）

補(bǔ)償后的視在功率為：

（3）通過以上計(jì)算可以對適合變電所2的變壓器進(jìn)行選擇從供電的可靠性出發(fā)，為保證該變電所1既能滿足負(fù)荷的要求又能在正常情況下不停電，所以變電所1決定用兩臺主變壓器，按照要求每臺變壓器必須能帶全部負(fù)荷的70%。故。

經(jīng)過自己在百度上尋找的參數(shù)和老師在群里面發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書我找到了滿足要求的變壓器，型號為SC-1000kVA/10kV/0.4kV,并將該型號的變壓器的四個重要參數(shù)找了出來，如下所示：

（4）每臺變壓器的功率損耗：變壓器的損耗加上低壓側(cè)的負(fù)荷計(jì)算得到高壓側(cè)負(fù)荷為：

進(jìn)行無功補(bǔ)償之后的功率因素為：，畢設(shè)要求的是0.9，滿足要求。3.通過計(jì)算負(fù)荷確定變電所3里面變壓器的數(shù)量以及容量（1）取，變電所3總的計(jì)算負(fù)荷為：（2）對變電所3進(jìn)行無功補(bǔ)償（規(guī)定補(bǔ)償?shù)?.92）

補(bǔ)償完成后的視在功率：

（3）通過以上計(jì)算可以對適合變電所2的變壓器進(jìn)行選擇為保證該變電所1既能滿足負(fù)荷的要求又能在正常情況下不停電，所以變電所1決定用兩臺主變壓器，按照要求每臺變壓器必須能帶全部負(fù)荷的70%。故。

經(jīng)過自己在百度上尋找的參數(shù)和老師在群里面發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書我找到了滿足要求的變壓器，型號為SC-2000kVA/10kV/0.4kV,并將該型號的變壓器的四個重要參數(shù)找了出來，如下所示：

（4）計(jì)算每臺變壓器的功率損耗:

變壓器的損耗加上低壓側(cè)的負(fù)荷計(jì)算得到高壓側(cè)負(fù)荷為:

補(bǔ)償后的功率因數(shù)為，畢設(shè)要求的是0.9，滿足要求。

4.變電所4（1）與以上步驟一樣

（2）無功補(bǔ)償（按照規(guī)定大于0.92）由以上計(jì)算的結(jié)果可知功率因素是0.93，已經(jīng)大于了0.92，所以該變電所不需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。

（3）通過以上計(jì)算可以對適合變電所2的變壓器進(jìn)行選擇從供電的可靠性出發(fā)，為保證該變電所1既能滿足負(fù)荷的要求又能在正常情況下不停電，所以變電所1決定用兩臺主變壓器，按照要求每臺變壓器必須能帶全部負(fù)荷的70%。故

經(jīng)過自己在百度上尋找的參數(shù)和老師在群里面發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書我找到了滿足要求的變壓器，型號為SC-400kVA/10kV/0.4kV,并將該型號的變壓器的四個重要參數(shù)找了出來，如下所示：

(4）計(jì)算每一臺變壓器的功率損耗：

變壓器的損耗加上低壓側(cè)的負(fù)荷計(jì)算得到高壓側(cè)負(fù)荷為

補(bǔ)償后的功率因數(shù)為，畢設(shè)要求的是0.9，滿足要求。

5.總降壓變電所的臺數(shù)及容量選擇

（1)對總降壓變電所進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，取

0.67小與0.92，所以需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。對總變電所進(jìn)行無功補(bǔ)償（規(guī)定補(bǔ)償?shù)?.92）

補(bǔ)償完成后的視在功率：（2）通過以上計(jì)算可以對適合總降壓變電所的變壓器進(jìn)行選擇從供電的可靠性出發(fā)，為保證該變電所1既能滿足負(fù)荷的要求又能在正常情況下不停電，所以變電所1決定用兩臺主變壓器，按照要求每臺變壓器必須能帶全部負(fù)荷的70%。故

經(jīng)過自己在百度上尋找的參數(shù)和老師在群里面發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書我找到了滿足要求的變壓器，型號為SC-5000kVA/35kV/10kV,并將該型號的變壓器的四個重要參數(shù)找了出來，如下所示：

（3）計(jì)算每一臺變壓器的功率損耗

變壓器的損耗加上低壓側(cè)的負(fù)荷計(jì)算得到高壓側(cè)負(fù)荷為

補(bǔ)償后的功率因數(shù)為，畢設(shè)要求的是0.9，故滿足要求。

7.水泥廠每個變電所所使用的變壓器為：表4-1各變電所所用使用的變壓器型號和各個參數(shù)變電所名稱變壓器型號額定容量/kVA聯(lián)接組別號損耗/KWI0%Uk%空載負(fù)載ISC-750/10/0.4750.0Dynl11.095.81.64.6IISC-500/10/0.4500.0Dynl10.925.01.84.1IIISC-1000/10/0.41000.0Dynl12.236.11.45.2IVSC-250/10/0.4250.0Dynl10.664.12.14.0總降壓SC-5000/35/105000.0Y,d116.7336.60.917.1

4.2工廠變電所的電氣設(shè)計(jì)4.2.1電氣主接線的意義和重要性為了使電能在可靠、安全等基本前提條件的基礎(chǔ)上能夠滿足工廠每一個車間變電所的需要就得設(shè)計(jì)一個電氣主接線，電氣主接線圖中的內(nèi)容是整個工廠用電設(shè)備與電源之間連接方式的關(guān)系。應(yīng)為系統(tǒng)中的電源是對稱的三相交流電，所以在電氣主接線圖中只需要畫出一相的關(guān)系就可以的，這樣就可以建設(shè)圖形的復(fù)雜性，也方便別人能夠很容易就看懂。對每一個變電所主接線的要求是在可靠、安全的前提下，能少花錢就少花錢，減少不必要的開支，提高經(jīng)濟(jì)性。4.2.2水泥廠變電所主接線的說明根據(jù)該水泥廠的實(shí)際情況設(shè)立總變電所的位置，總變必須要滿足的要求是距離每一個車間變電所的位置要盡可能的近，距離負(fù)荷中心的距離也要盡可能的近，這樣做的目的減小線路的長度，同時也能減小電能的損失,由此確定的總變的位置。光確定位置還不行，對總變運(yùn)行時候也有一些要求:（1）裝兩臺35KV變10KV，容量為5000kV·A的變壓器，并采用橋型接線，目的是為了提高供電的可靠性。（2）在總變這一線路正常工作時，從附近的工廠引來的10KV備用線路的斷路器必須可靠的斷開（3）10KV側(cè)采用單母線分段接線，正常時所有負(fù)荷接在分段1線上，分段2線上接入從附近工廠引入的10KV電源，正常是分段斷路器是閉合的，一但總變不能正常供電了，此時合上從附近廠區(qū)接入10KV電源的斷路器，就能保證該廠的一級負(fù)荷和二級負(fù)荷不停電。（4）該水泥廠有兩個電源，一個是從變電站引入，一個是從附近工廠引入。（5）由計(jì)算負(fù)荷可以選擇出自己所需要的變壓器，同時也要考慮該變壓器損耗大不大，能不能達(dá)到高效率的運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生以下幾種情況的時候需要使用兩臺或者兩臺以上的變壓器：有大量的一級負(fù)荷和二級負(fù)荷，如果使用一臺變壓器并且發(fā)生故障會導(dǎo)致停電，此時多臺變壓器就不會導(dǎo)致這個結(jié)果。負(fù)荷的使用是隨時變動的，有很大的不確定性，冬季和夏季可能用電的負(fù)荷比較大，此時用一臺可能不能滿足要求，就要用到多臺變壓器。4.2.3根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定主接線1.幾種常見的主接線有：（1）單母線接線特點(diǎn)：所有的線都直接連接在這一根線上。優(yōu)點(diǎn)：非常方便，而且使用的設(shè)備也很少，經(jīng)濟(jì)性較好，還能很方便的就能擴(kuò)建。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)也是比較明顯的，當(dāng)母線檢修或者故障時，整個母線上的負(fù)荷都要停電，所以供電的可靠性很差。（2）分段單母線接線特點(diǎn)：一個分段斷路器將一條母線分成兩端母線。優(yōu)點(diǎn)：接線與單母線相比稍微復(fù)雜了一點(diǎn)，但也是比較簡單，某一段母線故障時不會導(dǎo)致全部負(fù)荷停電，供電的可靠性得到了提高。缺點(diǎn)：多用了一臺斷路器，運(yùn)行成本提高了（3）橋式接線如果我們設(shè)計(jì)的變電所中有兩個變壓器，并且這兩個變壓器分別連接了一條輸電線路，這個時候用橋型接線就非常的好，優(yōu)點(diǎn)也特別的多，以下我將對兩種接線的優(yōu)缺點(diǎn)做一個比較，再根據(jù)該水泥廠變電所的實(shí)際情況來選擇合適的接線方式。內(nèi)橋連接適合于變壓器不需要經(jīng)常切換和輸電線路較長的情況，根本原因是線路很長之后，發(fā)生故障的概率就高了，此時線路斷路器就要經(jīng)常動作，工作情況比較惡劣。外橋接線與內(nèi)橋接線跨橋的方式剛好相反，適用于變壓器需要經(jīng)常切換和線路較短的情況，線路短發(fā)生故障的概率就低，所以線路側(cè)的斷路器不需要經(jīng)常動作。（4）角型接線角型接線顧名思義就是連接成一個封閉的回路，有多少個角就叫幾角形接線，這種接線方式的好處是每一條負(fù)荷都能在兩個方向上獲得電能，所以說供電的可靠性是非常高的，其次就是使用的斷路器比較少，眾所周知，一臺斷路器的是非常貴，而且這種接線方式有沒有母線，所以不需要占用大量的土地，成本非常的低。這種接線的壞處也是十分明顯的，例如有一個斷路器壞了或者需要維修，這時封閉回路的角型就變成開環(huán)了，供電點(diǎn)可靠性大打折扣。2.主接線圖的選擇（1）總變35KV高壓側(cè)的選擇由這個變電所的實(shí)際情況可知，除了生活區(qū)是三級負(fù)荷，其余的車間都是一二級負(fù)荷。所以為了保證這些車間能都做到不停電在總降壓變電所設(shè)立兩臺變壓器，并且使用雙回路，根據(jù)以上介紹的幾種方式，依據(jù)實(shí)際綜合比較后，橋型接線最適合，故在總降壓變使用橋型接線。橋型接線的幾種形式如下圖所示：

（2）總降壓變電所的選擇這個水泥廠的總變電所就設(shè)立在工廠里面，距離每一個車間變電所的位置都比較近，路線的長度比較短，故障率低，但變壓器需要經(jīng)常切換，以上特點(diǎn)與外橋接線的特點(diǎn)一致，所以35KV的高壓側(cè)用橋型接線里面的外橋，目前大多數(shù)的工廠10KV的低壓側(cè)都是采用了單母線分段，所以這次我們的設(shè)計(jì)也用這個。綜合高壓側(cè)和低壓側(cè)來看，能滿足供電可靠性的要求，大量工廠的一二級負(fù)荷基本都是用這種接線方式。4.3供電線路的導(dǎo)線選擇4.3.110kV線路的導(dǎo)線選型1.變電所1該工廠所有的車間都是一級或者二級負(fù)荷，所以需要用雙回路來供電，以下計(jì)算以一條線路為例：

選擇導(dǎo)線截面積的常用方法為經(jīng)濟(jì)電流密度法，由老師給的任務(wù)書可以最大負(fù)荷利用小時數(shù)為6400小時，尋找相關(guān)資料可以知道，。計(jì)算過程如下所示：

，由查閱的資料可知，大多數(shù)工廠的配電線路都是采用鋁絞線，所以我們綜合上面的計(jì)算結(jié)果和百度相關(guān)參數(shù)條件可以選擇LJX-25,LJ-25最大通過電流,電阻參數(shù)和電抗參數(shù)為：，。溫度修正參數(shù)：

。由上面的計(jì)算結(jié)果可知滿足設(shè)計(jì)條件，同時由工廠的大致位置圖以及相關(guān)距離的計(jì)算可以知道總變到變電所1的導(dǎo)線長度為0.34km，由此可以知道在這一10KV線路上的功率損耗可以用具體的公式計(jì)算出來：

加上線路上的損耗，可計(jì)算出首段的功率為：

經(jīng)過以上的計(jì)算可以知道所用導(dǎo)線LJ-16滿足要求。

4.3.2其他變電所的導(dǎo)線選型與上面的過程一樣，其它變電所的就不一一贅述，選擇出合適自己車間變電所導(dǎo)線，我可以還是按照對變電所1選擇導(dǎo)線的方法，如法炮制的按同樣的方法去選擇其他變電所的導(dǎo)線，具體的結(jié)果如表4-2所示。

表4-2變電所導(dǎo)線型號的選擇及參數(shù)變電所導(dǎo)線型號最大通過電流(A)導(dǎo)線截面積（mm2）是否滿足要求ILJX-2511025.1是IILJX-2511025.1是IIILJX-2511025.1是IVLJX-2511025.1是聯(lián)絡(luò)線路LGJ-50220289.4是總降壓LGJ-50220289.4是第5章短路電流計(jì)算5.1短路電流計(jì)算的目的水泥廠對供電的要求是非常高的，一旦發(fā)生停電或者電能質(zhì)量出現(xiàn)問題，對水泥廠的運(yùn)轉(zhuǎn)會產(chǎn)生致命的打擊，所以保證水泥廠一直能得到穩(wěn)定的電能是非常重要的。但是供配電系統(tǒng)不可能一直穩(wěn)點(diǎn)安全的運(yùn)行，總會在一些時候出現(xiàn)電氣設(shè)備的損壞和短路故障的發(fā)生。電氣設(shè)備損壞影響還不是很大，直接更換就可以了，一旦發(fā)生了短路故障如果斷路器不能正確的切除，那么將會造成整個工廠發(fā)生停電。所以就要對電氣設(shè)備在短路故障是能不能損壞就要做一下驗(yàn)證，驗(yàn)證之后再看這個設(shè)備滿不滿足要求，只有這樣才能選擇出合適的電氣設(shè)備。校驗(yàn)設(shè)備要按照系統(tǒng)最嚴(yán)重故障時候的短路電流來校驗(yàn)，如果系統(tǒng)的電氣設(shè)備能夠扛過這個最大的短路電流，那么其他的也就不在話下了，通過系統(tǒng)以上計(jì)算出來的數(shù)據(jù)，我們按照這些數(shù)據(jù)來進(jìn)行所需要的校驗(yàn)。

5.2短路電流的計(jì)算一般工廠的短路是在某一點(diǎn)進(jìn)行短路的，根本不滿足無限大系統(tǒng)短路的條件，但是我們還是按照無限大系統(tǒng)短路來計(jì)算，原因是無限大系統(tǒng)短路時比其他任何一點(diǎn)三相短路的電流都要大。如果選擇出來的設(shè)備能扛過無限大系統(tǒng)短路的電流，那么其他短路的電流也就不在話下了。所以我們按照無限大系統(tǒng)來進(jìn)行計(jì)算。簡化圖如下，圖上所給的數(shù)據(jù)都是標(biāo)幺值：

圖5-1簡化圖

5.2.1水泥廠總降壓35kV短路電流的計(jì)算計(jì)算K1點(diǎn)短路電流過程如下：取，

2.系統(tǒng)電抗：

35kV架空線路電抗：

3.總電抗：有效值：

容量：

5.2.210kV母線短路電流計(jì)算K2點(diǎn)短路電流過程如下：1.取，

2.變壓器的電抗標(biāo)幺值：

3.總電抗：有效值：

容量：

5.2.30.4kV車間低壓母線短路電流用車間變電所1來代表其他相同類型的車間變電所，計(jì)算K3點(diǎn)短路電流如下：取，

2.變壓器電抗標(biāo)幺值：

3.總電抗：有效值：

容量：

5.2.4三相短路電流和短路容量統(tǒng)計(jì)表短路點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量K1點(diǎn)7.587.587.5819.3311.446465.5K2點(diǎn)19.2519.2519.2549.32629.131349.9K3點(diǎn)27.3127.3127.3150.2529.76817.19表5-1三相短路電流和容量統(tǒng)計(jì)表

第6章主要電氣設(shè)備的選擇6.1開關(guān)柜的選擇與簡介開關(guān)柜可以把它比作弱電里面的集成電路，不同的是開關(guān)柜是把大部分的電氣設(shè)備放在一個柜子里面，10KV以下的配電裝置如果不集中放置管理起來和維修都是一件很麻煩的事情，所以現(xiàn)在10KV以下的配電往往都放在一個柜子里面開關(guān)柜里面主要由進(jìn)線，出線，電流互感器等等一些設(shè)備都放在一個封閉的金屬柜子里面，基本上一個車間變電所用一套開關(guān)柜就可以了，而且開關(guān)柜的外面的顯示屏上會實(shí)時顯示現(xiàn)在這個車間變電所的負(fù)荷情況，不管是從占地的大小，還是故障時維修的便利程度都是非常好的。前面的一節(jié)我通過你一些計(jì)算和百度相關(guān)的資料，對高低壓側(cè)的主接線做出了比較合理的選擇。同樣的在這一節(jié)我需要通過我確定的主接線來選擇開關(guān)柜。綜合比較幾種開關(guān)柜的優(yōu)缺點(diǎn)之后，高壓側(cè)使用HXGN-10的開關(guān)柜，低壓側(cè)用GGD型開關(guān)柜。6.2電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)1.高壓斷路器工廠的配電中，能夠在帶大量負(fù)荷切除線路的只有斷路器，而其系統(tǒng)發(fā)生故障或者不正常狀態(tài)時，都需要它來做出反應(yīng)，所以在不同的配電系統(tǒng)中選擇一個合適的斷路器是一件多么重要的事情。既然要選擇就必須通過動、熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)，才能做出正確的選擇。

（1）斷路器的額定電壓和額定電流，要求（6-1）（2）按照短路電流校驗(yàn)動，熱穩(wěn)定性即（6-2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足下式（6-3）QUOTE-分別為斷路器安裝處的短路穩(wěn)定電流及短路電流的保持那個值的時間。（3）斷路器容量的校驗(yàn)

要保證能切除三相故障而且自身能扛住，不被損壞。滿足

（6-4）2.隔離開關(guān)隔離開關(guān)系統(tǒng)的作用是在進(jìn)行設(shè)備的檢修時能夠讓人的眼睛看到線路產(chǎn)生明顯的斷口，讓工作人員能夠放心大膽的去進(jìn)行檢修工作，有的人會說斷路器不是已經(jīng)把線路和系統(tǒng)已經(jīng)斷開連接，但是斷路器是封閉在一個空間里面的，看到不到端口。

3.電流互感器這個設(shè)備的本質(zhì)與變壓器相同就是將大電流轉(zhuǎn)換成小電流。（1）安裝的電壓要與其本身工作電壓一直。（2）最大工作電流不能超過其規(guī)定值。（3）產(chǎn)生的電動力不能超過允許值,即（6-5）

4.電壓互感器電壓互感器的本質(zhì)就是將大電壓轉(zhuǎn)換成小電亞：（1)工作時的電壓要與自己規(guī)定的電壓一致。（2)二次側(cè)的接入的負(fù)荷不能超過自身的額定值，不然會影響測量的精度。即（6-6）

6.3各車間變電所設(shè)備的選擇與校驗(yàn)6.3.135kV主要設(shè)備的選擇和校驗(yàn)所有數(shù)據(jù)以及是否能選用匯總在下面的表格中參數(shù)類型電壓（KV）電流（A）切斷電流（KA）動穩(wěn)定（KA）熱穩(wěn)定裝設(shè)地點(diǎn)規(guī)定參數(shù)3589.27.5819.3314.23選擇的各一次設(shè)備的額定參數(shù)高壓斷路器ZN3-3535100017.430.218.5高壓隔離開關(guān)HGN-2-35/1000351000無無無高壓熔斷器XRNT-353515014無無電流互感器LMZJ2-3535二次側(cè)5無無無電壓互感器JDZ-3535KV/0.1KV無無無無表6-1參數(shù)類型電壓（KV）電流（A）切斷電流（KA）動穩(wěn)定（KA）熱穩(wěn)定裝設(shè)地點(diǎn)規(guī)定參數(shù)3589.27.5819.33選擇的各一次設(shè)備的額定參數(shù)高壓斷路器ZN3-3535100017.430.218.5高壓隔離開關(guān)HGN-2-35/1000351000無無無高壓熔斷器XRNT-353515014無無電流互感器LMZJ2-3535二次側(cè)5無無無電壓互感器JDZ-3535KV/0.1KV無無無無6.2.310KV主要的設(shè)備選擇和校驗(yàn)所有數(shù)據(jù)以及是否能選用匯總在下面的表格中參數(shù)類型電壓（KV）電流（A）切斷電流（KA）動穩(wěn)定（KA）熱穩(wěn)定裝設(shè)地點(diǎn)規(guī)定參數(shù)10415.119.2549.326320.131所選擇一次設(shè)備的額定參數(shù)高壓斷路器ZN1-101080024.555.5350.5高壓熔斷器XRNT1-101045022.3無無高壓隔離開關(guān)HGN-1-1010500無無無電流互感器LMZJ2-1010500/5無無無電壓互感器JDZ-1010KV/0.1KV無無無無表6-26.3.30.4kV設(shè)備的選擇與校驗(yàn)所有數(shù)據(jù)以及是否能選用匯總在下面的表格中參數(shù)類型電壓（V）電流（A）斷流能(kA)動穩(wěn)定度(kA)熱穩(wěn)定度裝設(shè)地點(diǎn)的規(guī)定參數(shù)符號表示變電所13802459.927.3150.25336.2變電所23801931.222.3641.39276.3變電所3380201.77.3615.38101.6所選擇一次設(shè)備的額定參數(shù)變電所1和變電所2所用斷路器DW-250038025004075400變電所3所用斷路器DW-100038010003525150變電所1和變電所2熔斷器RL-2500380250035無無變電所3所用熔斷器RM-50038020010無無電壓互感器JDJZ-380380/100無無無無變電所1所用電流互感器LMK-0.66-25003802500/510無無變電所2所用電流互感器LMK-0.66-20003802000/5無無無變電所3所用電流互感器LMK-0.66-300380300/5無無無其他無無無無無第7章防雷與接地7.1防雷有電力線路和變壓器的地方就會存在來自內(nèi)部過電壓和外部過電壓的危害，所以防雷的一些措施也慢慢被人們所發(fā)現(xiàn)，并在現(xiàn)在的電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，過電壓對系統(tǒng)產(chǎn)生危害的本質(zhì)是電壓超過此時系統(tǒng)絕緣所能承受的最大電壓就是發(fā)生擊穿等狀態(tài)，進(jìn)一步會發(fā)展系統(tǒng)的一些故障，對系統(tǒng)造成的危害也就非常大了。直擊雷和感應(yīng)雷都屬于外部過電壓。而直擊雷會直接打在線路上，會產(chǎn)生數(shù)值非常的電流，會對系統(tǒng)產(chǎn)生難以估計(jì)的損傷和很大的經(jīng)濟(jì)損失。還有一種雷打在線路的附近的地方，通過桿塔感應(yīng)到線路上，引起系統(tǒng)的過電壓，這種叫做感應(yīng)雷過電壓，也更難防護(hù)。但總的來說，二者對系統(tǒng)的影響都很大，因此設(shè)立相應(yīng)的保護(hù)是必須的。目前防雷主要由避雷針、避雷線、避雷器這三個設(shè)備組成。避雷針適用于防直擊雷，因?yàn)槠湟话惆惭b在高出，而且頭部比較尖銳，所以能把雷引到上面。避雷線適用于架空線和變電所的防護(hù)。避雷器適用于變電所我很好奇雷打在線路上為什么會對變電所產(chǎn)生危害，帶個這問題，我找了很多資料后才知道，雷打在線路上不是無緣無故進(jìn)入變電所，而是通過產(chǎn)生的波進(jìn)入變電所。而在變電所內(nèi)防止這種波產(chǎn)生危害的方法就是安裝避雷器，正確的使用方法時并聯(lián)。如果出現(xiàn)的過電壓，這個電壓會把避雷器的間隙擊穿，把過電壓的能量排到大地中，這樣就可以起到保護(hù)設(shè)備的作用。防雷措施架空線路的防雷措施架空線的防雷一般用避雷線來解決，避雷線安裝的架空線的上面，可以對架空線起到很好的保護(hù)。2.變配電所的防雷措施（1）運(yùn)用公式計(jì)算出需要的根數(shù)和安裝的地點(diǎn)，可以防止變電所被直擊雷打到。（2）用避雷器來防止雷電侵入波和內(nèi)部過電壓的危害，也是要通過公式計(jì)算來確定安裝什么樣的避雷器，安裝在那兒，