1、學(xué)號1 工廠供電課 程 設(shè) 計（ 2011級本科）題 目： 某學(xué)校生活區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院： 物 理 與 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 作者姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱： 教授 完成日期： 2013 年 12 月 20 日工廠供電課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名學(xué) 號專業(yè)方向電氣工程及其自動化班 級班題目名稱某學(xué)校生活區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計一、設(shè)計的主要內(nèi)容1.1設(shè)計內(nèi)容：負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償；變電所位置和型式的選擇；變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型的選擇；學(xué)生宿舍樓配電系統(tǒng)的確定；變電所主結(jié)線方案的設(shè)計；短路電流計算；變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn)。1.2設(shè)計依據(jù)：1.

2、在學(xué)校南側(cè)l000 m 處有一座 10kV 配電所，其出口斷路器是 SN10一10II型，此斷路器配備有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1. 3s。為滿足學(xué)校二級負(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電源；要求變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不得低0.9。2.學(xué)校生活區(qū)負(fù)荷情況見下表：編號名稱P30/kwQ30/kVA1學(xué)生食堂3082102鍋爐1001003教師樓2701204校醫(yī)院130985戶外照明25206本所用電1007學(xué)生宿舍樓300180總 計二、設(shè)計的基本要求1、設(shè)計及計算說明書（1）說明書要求書寫整齊，條理分明，表達(dá)正確、語言簡練。（2）主要計

3、算過程和步驟完整無誤，分析論證過程簡單明了，各設(shè)計內(nèi)容列表匯總。2、圖紙（1）繪制電氣主接線圖（2）原理圖要求用標(biāo)準(zhǔn)符號繪制，布置均勻，設(shè)備符號大小合適清晰美觀。三.設(shè)計進(jìn)度安排階段設(shè)計各階段名稱起止日期1熟悉設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計題目及設(shè)計背景資料第1周周一2查閱有關(guān)資料、閱讀設(shè)計要求必讀的參考資料周二3負(fù)荷計算周三至周四4電氣主接線設(shè)計周五5短路電流計算周六6主要電氣設(shè)備選擇周日至第2周周一7書寫課程設(shè)計說明書周二至周三8打印整理課程設(shè)計資料周四9答辯及成績評定周五四.需收集和閱讀的資料及參考文獻(xiàn)（指導(dǎo)教師推薦）【1】劉滌塵、王明陽、吳政球.電氣工程基礎(chǔ)M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社.2003年【

4、2】張學(xué)成.工礦企業(yè)供電設(shè)計指導(dǎo)書M.北京：北京礦業(yè)大學(xué)出版社.1998年【3】劉介才.工廠供電簡明設(shè)計手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1993年【4】劉介才.實(shí)用供配電技術(shù)手冊M.北京：中國水利水電出版社.2002年【5】劉介才.工廠供電M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1997年【7】JGJ16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范【8】GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范 【9】GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范【10】GB50217-2007 電力工程電纜設(shè)計規(guī)范【11】GB50060-92 3110KV高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范 指導(dǎo)教師簽名：趙文忠 2013年 11 月20 日摘 要本次設(shè)計題目

5、為某學(xué)校生活區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計，該系統(tǒng)通過降壓變壓器與10kv公共電源干線相連，然后向?qū)W校供給電能。該校對供電可靠性要求也較高。因此，必須采用可靠性較高的接線形式。本次設(shè)計主要內(nèi)容包括：負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償；變電所位置和型式的選擇；變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型的選擇；學(xué)生宿舍樓配電系統(tǒng)的確定；變電所主結(jié)線方案的設(shè)計；短路電流計算；變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn)。其中，主接線代表了變配電所主體結(jié)構(gòu)，它對各種電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置都有決定性的關(guān)系，并將長期影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)計的過程中，本人參閱了部分供配電系統(tǒng)設(shè)計、變配電所設(shè)計、

6、建筑電氣設(shè)計規(guī)范等相關(guān)的規(guī)范和設(shè)計手冊，最后對該校供配電系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計。本設(shè)計為課程設(shè)計，其目的是通過設(shè)計實(shí)踐，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，理論聯(lián)系實(shí)際，鍛煉獨(dú)立分析和解決電氣設(shè)計問題的能力，為未來的學(xué)習(xí)、工作奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：變壓器 電氣主接線 電氣設(shè)備 一次系統(tǒng)目 錄摘 要1目 錄2第一章 負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償11.1負(fù)荷的分級1 1.1.1電力負(fù)荷的概念1.1.2電力負(fù)荷的分級11.1.3各級電力負(fù)荷對供電電源的要求21.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定31.2.1 計算負(fù)荷含義及其確定方法1.3在本設(shè)計中采用的是需要系數(shù)法計算負(fù)荷1.4無功功率補(bǔ)償?shù)诙轮髯儔浩髋_屬和容量的確定42.1 主變壓

7、器的選擇42.2主變壓器臺數(shù)的選擇6第三章 變配電所主接線方案的選擇93.1 變配電所的主接線方案基本要求93.2變電所主接線方案的評價103.3 變電所的主接線方案103.4 供配電線路的接線及其結(jié)構(gòu)123.4.1 樹干事接線123.4.2 變接線圖13第四章 導(dǎo)線、電纜及其選擇164.1 導(dǎo)線和電纜選擇的一般規(guī)定164.2 配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)174.3 導(dǎo)線和電纜截面的選擇計算17第五章 短路電流及其計算4.3.1 標(biāo)么值的概念174.3.2 電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)么值的計算184.3.3 用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計算的方法184.4 短路電流的計算過程與結(jié)果19第5章 變配電所一次設(shè)備的選擇校

8、驗(yàn)215.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目215.1.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件215.1.2 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的項(xiàng)目225.2 一次設(shè)備選擇依據(jù)235.2.1按正常工作條件選擇23 5.3 一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)255.3.1 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)2510KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)255.3.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)27380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)275.4 高低壓母線的選擇28第6章 變配電所進(jìn)出線的選擇286.1 電纜型式的選擇286.1.1 高壓電纜線的選擇286.1.2 低壓電纜線296.2 導(dǎo)線和電纜截面的選擇依據(jù)296.2.1 按發(fā)熱條件選擇或校驗(yàn)導(dǎo)線和電纜的截

9、面296.2.2 按電壓損耗校驗(yàn)導(dǎo)線和電纜的截面296.2.3 按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)線和電纜的截面306.3.1 10KV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇316.2.2 380V低壓出線的選擇326.2.3導(dǎo)線和電纜截面的選擇結(jié)果376.2.4 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗(yàn)38總 結(jié)39致 謝40附錄一：學(xué)校生活區(qū)主接線圖4前 言現(xiàn)如今，電能是現(xiàn)代生產(chǎn)生活的主要能源和動力。電能即易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，也易于轉(zhuǎn)換為其他相識的能量以供應(yīng)用。我國的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距，我們?nèi)司娏克竭€很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。電力市場還未完善，

10、管理水平、技術(shù)水平都有待提高。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力用戶的配電裝置和用電設(shè)備的容量不斷增加，對建筑配電和用電設(shè)備的安裝提出了更高的要求。我國的改革開放，為建筑電器領(lǐng)域大量采用新設(shè)備新工藝創(chuàng)造了條件。為了配合實(shí)現(xiàn)建筑電器現(xiàn)代化，適應(yīng)內(nèi)線安裝技術(shù)迅速發(fā)展的需要，提高建筑安裝電工的業(yè)務(wù)技術(shù)水平，確保電氣安裝、施工質(zhì)量安全可靠，保證低壓電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對建筑的供配電進(jìn)行合理的負(fù)荷計算以及對相應(yīng)的變電所進(jìn)行繼電保護(hù)和瓦斯保護(hù)是有必要的。第一章 負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償1.1負(fù)荷的分級1.1.1電力負(fù)荷的概念電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位，如說重要負(fù)荷、不重要

11、負(fù)荷、動力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一種是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。1.1.2 電力負(fù)荷的分級電力負(fù)荷分級的意義，在于正確地反映電力負(fù)荷對供電可靠性要求的界限，以便恰當(dāng)?shù)剡x擇適合我國實(shí)際水平的供電方式，滿足我國四個現(xiàn)代化建設(shè)的需要，提高投資的效益。根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級：（1）一級負(fù)荷 中斷供電將造成人身傷亡者。 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，例如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、重要原料生產(chǎn)的大量報廢、國民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過

12、程被打亂需要長時間才能恢復(fù)等。 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作者，例如重要交通紐約、重要通信紐約、重要賓館、大型體育場、經(jīng)常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。 在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。（2）二級負(fù)荷 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，例如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)、重要企業(yè)大量減產(chǎn)等。 中斷供電將影響重要用電單位的正常工作者，例如交通紐約、通信紐約等用電單位 中的重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇

13、院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所次序混亂者。（3）三級負(fù)荷不屬于一級和二級負(fù)荷者。1.1.3 各級電力負(fù)荷對供電電源的要求（1）一級負(fù)荷對供電電源的要求由于一級負(fù)荷屬于重要負(fù)荷，如中斷供電造成的后果十分嚴(yán)重，因此要求由兩個電源供電，當(dāng)其中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到損壞。一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。常用的應(yīng)急電源可使用下列幾種電源：1）獨(dú)立與正常電源的發(fā)電機(jī)。2）供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專門饋電路線。3）蓄電池。4）干電池。（2）二級負(fù)荷對供電電源的要求二級負(fù)荷，要求由兩回

14、路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺（這兩臺不一定在同一變電所）。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。只有當(dāng)負(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時，二次負(fù)荷可由一回路6kv及以上的專用架空線路供電。這是考慮架空線路發(fā)生故障時，較之電纜線路發(fā)生故障時易于發(fā)生且易于檢查和修復(fù)。當(dāng)采用電纜線路時，必須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承擔(dān)全部二級負(fù)荷。（3）三級負(fù)荷對供電電源的要求由于三級負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，因此它對電源無特殊要求。1.2 用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定1.2.1 計算負(fù)荷的含義及其確定方法計算負(fù)荷：計算負(fù)荷是指通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算確定的、用來按發(fā)熱條

15、件選擇供電系統(tǒng)中的各元件（包括設(shè)備和線路）的一種負(fù)荷值。根據(jù)計算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜等，如以計算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行時，其發(fā)熱溫度不會超過正常允許值。計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；如計算負(fù)荷確定過小，將使電器和導(dǎo)線處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣老化甚至燒毀，同樣造成損失。由此可見，正確計算負(fù)荷意義重大。計算負(fù)荷確定的方法：（1）需要系數(shù)法利用一個需要系數(shù)乘以設(shè)備容量即可求得設(shè)備的有功計算負(fù)荷的一種方法。該方法計算十分簡便，它是

16、最早提出的也是至今應(yīng)用最為普遍的一種方法。但由于需要系數(shù)值是根據(jù)設(shè)備臺數(shù)較多、容量差別不是很大的一般情況來確定的，未考慮設(shè)備容量相差懸殊時少數(shù)大容量設(shè)備對計算機(jī)負(fù)荷的影響，因此此法較適用于設(shè)備臺數(shù)較多的車間及全廠范圍的計算負(fù)荷的確定。 需要系數(shù)法的基本公式為： 有功計算負(fù)荷： （1） 式中 ：稱為需要系數(shù)； ：為該組內(nèi)各設(shè)備額定功率之和，即=； ：為有功功率負(fù)荷；其中： ：設(shè)備組的同時使用系數(shù)（即最大負(fù)荷時運(yùn)行設(shè)備的容量與設(shè)備組總額定容量之比）；：設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)（表示設(shè)備組在最大負(fù)荷時輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量的比值）；：設(shè)備組的平均加權(quán)效率；：配電線路的平均效率。 無功計算負(fù)荷： （

17、2） tan：用電設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值； 視在計算負(fù)荷： （3） cos：用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)； 計算電流： （4） U：用電設(shè)備組的額定電壓； 注意：需要系數(shù)值是按設(shè)備較多的情況來確定的，對單臺設(shè)備，=1；即 ；但對于電動機(jī)，它本身損耗較大，因此當(dāng)只有一臺時，。（2）二項(xiàng)式系數(shù)法這是前蘇聯(lián)一位電氣工程師1973年首先提出來的，其確定用電設(shè)備組有功計算負(fù)荷的公式為二項(xiàng)式。3它考慮了設(shè)備組中容量最大的幾臺對整個設(shè)備組計算負(fù)荷的影響，彌補(bǔ)了需要系數(shù)法的不足。此法計算也十分簡便，至今仍為我國不少設(shè)計單位和設(shè)計人員所采用。 有功計算負(fù)荷： （5） ：表示用電設(shè)備組的平均負(fù)荷。 ：表示用電設(shè)備

18、組中的x臺容量組大的設(shè)備投入運(yùn)行時增加的附加負(fù)荷，其中為x臺容量最大的設(shè)備之和； b、c：二項(xiàng)式系數(shù)，其數(shù)值隨用電設(shè)備組的類別和臺數(shù)而定； 無功計算負(fù)荷： （6） 視在計算負(fù)荷： （7） 計算電流： （8）（3）利用系數(shù)法這是前蘇聯(lián)在20世紀(jì)中葉提出來的，它先根據(jù)利用系數(shù)求出各用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時的平均負(fù)荷，然后求總的平均利用系數(shù)和用電設(shè)備的有效臺數(shù)，并由此查出對應(yīng)的最大系數(shù)，最后由各平均負(fù)荷之和乘以最大系數(shù)，從而求得總的有功計算負(fù)荷。3利用系數(shù)法對于用電設(shè)備組無論臺數(shù)多少和容量差別大小，計算結(jié)果都比較準(zhǔn)確。但此法計算繁復(fù)，因此應(yīng)用不甚普遍。（4）多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定確定擁有多組用電設(shè)

19、備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因數(shù)。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別記入一個同時系數(shù)、對車間干線?。?；5對低壓母線取： 由用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加來計算時取 ； 由車間干線計算負(fù)荷直接相加計算時取 ；1.3在本設(shè)計中采用的是需要系數(shù)法計算負(fù)荷為了合理設(shè)計和選擇工廠供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和導(dǎo)線，需要根據(jù)用電設(shè)備的容量對有關(guān)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計計算，即得到計算負(fù)荷。如果計算負(fù)荷確定過大，會增加投資和造成有色金屬的浪費(fèi)；而計算負(fù)荷確定過小，又會造成電氣設(shè)備和導(dǎo)線長期過熱，這不僅增加了電能損耗，而且影響

20、它的使用壽命和用電安全。根據(jù)工藝設(shè)計提供的各廠房電力負(fù)荷清單，全廠都是三級負(fù)荷。按需要系數(shù)法分別計算出各廠房及全廠的計算負(fù)荷。注意，用電設(shè)備的總?cè)萘?Pc值不含備用設(shè)備容量。5 負(fù)荷計算表見表 1表1 負(fù)荷計算表編號名稱P30/kwQ30/kVA1學(xué)生食堂3082102鍋爐1001003教師樓2701204校醫(yī)院130985戶外照明25206本所用電1007學(xué)生宿舍樓300180總 計1143730 1.4 無功功率補(bǔ)償 1補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù) 1）變壓器低壓側(cè)計算負(fù)荷 有功計算負(fù)荷 無功計算負(fù)荷 變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為: 主變壓器容量選擇條件為 SS ，因此未進(jìn)行無功補(bǔ)償時，主

21、變壓器容量應(yīng)選為了1600kV·A。這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為： 2）變壓器高壓側(cè)計算負(fù)荷功率損耗可直接按簡化公式計算有功功率損耗： 無功功率損耗： 則高壓側(cè)有功計算負(fù)荷為：計算負(fù)荷 無功功率計算負(fù)荷 3) 無功補(bǔ)償容量按規(guī)定，由于要求變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不得低0.9，而目前只有0.83 ，因此，需進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。提高功率因數(shù)的方法分為改善自然功率因數(shù)和安裝人工補(bǔ)償裝置兩種。安裝人工補(bǔ)償裝置的方法既簡單見效又快，因此，這里采用在低壓母線裝設(shè)電容屏的方法來提高功率因數(shù)?？紤]到變壓器無功功率補(bǔ)償損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗。變電所高壓側(cè)的，考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠(yuǎn)大于其有功功率

22、損耗，一般，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90 ，這里取。 要使低壓側(cè)功率因數(shù)由083提高到092，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為: 視在功率： 功率因數(shù)： 2補(bǔ)償后變壓器容量和功率因數(shù) 1）補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷： 2）主變壓器的功率損耗有功功率損耗： 無功功率損耗： 3）變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷 有功計算負(fù)荷： 無功計算負(fù)荷： 視在功率計算負(fù)荷： 補(bǔ)償后的功率因數(shù) 這一功率因數(shù)滿足規(guī)定。表2 無功補(bǔ)償方案補(bǔ)償容量400kvar總無功電流值779A電容器VarPlus投切步組合1,1,2,2,2安裝組合(15kvar×2) ×

23、2+(15Kvar×4) ×8功率因數(shù)控制器Varlogic NR6Varlogic NR12程序選擇OPTIM斷路器2*NS630/3*NS400熔斷器80A3*2160A3*8接觸器LC1-DPK12M7C2LC1-DWK12M7C8Blokset推薦柜寬(mm)2*900推薦柜深(mm)2*1000推薦柜高(mm)2200表3 全廠計算負(fù)荷列表車間名稱供電回路代號計算負(fù)荷金工車間學(xué)生食堂308210372.78566.38鍋爐100100141.42214,87教師樓270120295.47448.92校醫(yī)院13098162.80247.35戶外照明252032.02

24、48.65本所用電1001015.19學(xué)生宿舍樓300180349.86531.56總計11437301364.352060.58變壓器低壓側(cè)計算負(fù)荷1028.7686.21236.571878.97380V側(cè)無功補(bǔ)償容量1028.7296.781070.651626.69變壓器的功率損耗16.566補(bǔ)償后高壓側(cè)變壓器計算負(fù)荷1045.2455.421140.111732.22第二章 主變壓器臺數(shù)和容量的確定2.1主變壓器的選擇電力變壓器是變電所中最重要的一次設(shè)備，其主要功能是將電力系統(tǒng)的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。選擇主變壓器臺數(shù)按其負(fù)荷性質(zhì)要求為:三班工作制,年最

25、大負(fù)荷利用小時數(shù)為3500h,三級負(fù)荷,供電電源條件:1) 電源由35/10KV總降壓變電所采用電纜線路受電,電線路長l000m.2) 工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計。3) 工廠總降壓變電所10KV配電出線定時限過流保護(hù)裝置的整定時間top=1.3s。4） 要求車間變電所最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得低于0.9。因此只裝設(shè)一臺主變壓器. 根據(jù)補(bǔ)償后一次側(cè)容量為1140.11kV·A,因此選擇其額定容量為1250 kV·A ,型號為SGB10型三相環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器,聯(lián)結(jié)組別為Dyn11,即S9-11250-10/0.4-Dyn11 型.92.2 變壓器

26、主變臺數(shù)的選擇選擇變壓器時應(yīng)考慮以下幾條原則：1）應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所應(yīng)裝設(shè)兩臺變壓器。2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較而宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。3）負(fù)荷集中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為為三級負(fù)荷，也應(yīng)采用兩臺或多臺變壓器。4）在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。本小區(qū)設(shè)計綜合考慮以上原則，確定裝設(shè)兩臺變壓器。變壓器容量的選擇根據(jù)工廠供電11，裝有兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：1）任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，宜滿足總計算負(fù)荷的大約60%70%的需要，即：=(0.60.7

27、)× =(0.60.7)×1099.9（660770）kVA。本小區(qū)所在地區(qū)的年平均氣溫為20，且變壓器采用室內(nèi)安裝，故變壓器的實(shí)際容量為：/0.92=（660770）/ 0.92KVA=(717.4837)kVA。2）任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，宜滿足全部一、二級負(fù)荷的需要，即,而本次小區(qū)設(shè)計的負(fù)荷全為三級負(fù)荷，所以不用考慮這個因素。綜合考慮，本小區(qū)變電所采用兩臺S9系列1000kVA的變壓器。第三章 變配電所主接線方案的選擇3.1 變配電所的主接線方案基本要求a）安全 應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備安全。b)可靠 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級負(fù)

28、荷對供電可靠性的要求。c)靈活 應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和維修且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。C）經(jīng)濟(jì) 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。變電所主接線采用高壓側(cè)單母線不分段、低壓側(cè)單母線分段形式。這種主接線適用于一路電源供電一路備用且裝有兩臺（或多臺）主變壓器或者有多路高壓出線的變電所。其供電可靠性較高，任一臺變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，可很快恢復(fù)整個變電所的供電。3.2 變電所主接線方案的評價根據(jù)小區(qū)設(shè)計要求，選擇高低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線方案。10對該方案的評價可從以下幾方面入手：（1）從技術(shù)指標(biāo)方面考慮，該方案

29、的供電可靠性和運(yùn)行靈活性都比較高，在高低壓母線側(cè)發(fā)生短路時，僅故障母線段停止工作，非故障段仍可繼續(xù)運(yùn)行，可縮小母線故障時停電范圍，同時對重要用戶可從不同母線分段引出雙回路供電，供電可靠性及運(yùn)行靈活性相當(dāng)高。（2）從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面考慮，雖然該方案的初投資比較高，但從年運(yùn)行費(fèi)用包括設(shè)備折舊費(fèi)，設(shè)備維護(hù)費(fèi)和年電能損耗費(fèi)考慮，該方案又有許多優(yōu)越之處。3.3 變配電所的主接線方案電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的結(jié)構(gòu),今后供電的可靠性以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都與變電所主接線有著密切的關(guān)系,因此要求設(shè)計的變電所主接線在滿足安全,可靠供電的前提下,盡可能使接線簡單經(jīng)濟(jì)，并考慮學(xué)校今后510年的發(fā)展。根據(jù)所選車間變壓器的容量,安裝

30、地點(diǎn),進(jìn)線方式,本車間及需轉(zhuǎn)供負(fù)荷的性質(zhì)及出路數(shù)量,確定變電所主結(jié)線。本主接線采用了二臺變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的結(jié)構(gòu)。如圖1所示： 圖1 二臺變壓器主接線方案這種主接線采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，同時高壓斷路器都配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過負(fù)荷時均能自動跳閘，而且在短路故障和過負(fù)荷情況消除后，又可直接迅速合閘，從而使恢復(fù)供電的時間大大縮短。如果配電自動重合閘裝置，則供電可靠性更進(jìn)一步提高。但是一般用于三級負(fù)荷，但在變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其它變電所相連時，則可用于二級負(fù)荷；因此在考慮該種方案時，我選擇了一個低壓聯(lián)絡(luò)線的方式，低壓聯(lián)絡(luò)線開關(guān)

31、可采用自動投入或電動操作。3.4 供配電線路的接線及其結(jié)構(gòu)3.4.1 樹干式接線見圖2圖2 樹干式接線1）配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較少，運(yùn)行靈活性好，特別是采用封閉式母線槽時；但干線故障時影響范圍大，供電可靠性較低。2）一般用于用電設(shè)備容量不很大、布置較均勻的場合，例如對機(jī)械加工車間的中小機(jī)床設(shè)備供電以及對照明燈具供電等，均采用樹干式接線。3.4.2接線圖見圖3圖3主接線圖第四章 導(dǎo)線、電纜及其選擇4.1 導(dǎo)線和電纜選擇的一般規(guī)定（1）架空線路導(dǎo)線宜采用鋁導(dǎo)線，但不得采用單股的鋁導(dǎo)線，一般是采用鋁合金如鋼芯鋁導(dǎo)線。（2）在對導(dǎo)線有腐蝕使用的地段，宜采用防腐型導(dǎo)線。（3）越過樹林以及通道擁擠場所的

32、1kV及以下線路，宜采用架空絕緣線。按規(guī)定，市區(qū)10kV及以下架空電力線路，遇下列情況可采用絕緣鋁絞線： A：線路走廊狹窄，與建筑物之間的距離不能滿足安全要求的地段；B：高層建筑鄰近地段；C：繁華街道或人口密集地區(qū)；D：游覽區(qū)和綠化區(qū)；E：空氣嚴(yán)重污穢地段；F：建筑施工現(xiàn)場。（4）架空導(dǎo)線連續(xù)允許的載流量，應(yīng)按周圍空氣溫度進(jìn)行效正。周圍空氣溫度應(yīng)采用當(dāng)?shù)?0年或10年以上的最熱月的每日最高溫度的月平均值。（5）從供電變電所二次側(cè)出口至線路末端變壓器一次側(cè)入口的610kV架空線路電壓損失，不宜超過供電變電所二次側(cè)額定電壓的5%。（6）架空線路導(dǎo)線的截面不應(yīng)小于所規(guī)定的最小截面。4.2 配電線路的

33、結(jié)構(gòu)和敷設(shè)配電線路，包括室內(nèi)配電線路和室外配電線路。室內(nèi)配電線路大多采用絕緣導(dǎo)線，室外配電線路指沿車間外墻或屋檐敷設(shè)的低壓配電線路、都采用絕緣導(dǎo)線。絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)（1）絕緣導(dǎo)線按芯線材質(zhì)分，有銅芯和鋁芯兩種。除重要回路及振動場所或?qū)︿X有腐蝕的場所應(yīng)采用銅芯絕緣導(dǎo)線外，一般應(yīng)優(yōu)先選用鋁芯絕緣導(dǎo)線。（2）絕緣導(dǎo)線按絕緣材料分，有橡皮絕緣和塑料絕緣兩種。塑料絕緣導(dǎo)線的絕緣性能好，耐油和抗酸堿腐蝕，價格底，但高溫易軟化，低溫要變硬和發(fā)脆。橡皮絕緣導(dǎo)線克服以上的缺點(diǎn)，但絕緣性能不及塑料好，價格較高。（3）絕緣導(dǎo)線的敷設(shè)方式，分明敷和暗敷。明敷是導(dǎo)線直接或在管子、線槽等保護(hù)體內(nèi)，敷設(shè)于墻壁、頂棚的表

34、面及支架等處。暗敷是導(dǎo)線在管子、線槽等保護(hù)體內(nèi)，敷設(shè)于墻壁、頂棚、地坪及樓板等內(nèi)部，或者在混凝土板孔內(nèi)敷線等。4.3 導(dǎo)線和電纜截面的選擇計算為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時滿足下列條件。（1）發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜在最大負(fù)荷產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過起正常運(yùn)行時的最高允許溫度。（2）電壓損耗導(dǎo)線和電纜通過最大負(fù)荷是產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運(yùn)行時允許的電壓損耗，據(jù)設(shè)計的要求一般規(guī)定取=5%。損耗公式為： = （9）式中 為單位導(dǎo)線電阻； 為導(dǎo)線長度； 為單位導(dǎo)線電抗； 為線路額定電壓； %=/×100 （10）其損耗條件 %=5% （11）（3）經(jīng)濟(jì)

35、電流密度35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長電流大的線路，其可按此選擇。（4）機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。（5）根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)：一般10kV及以下高壓及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再效驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再效驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。對長距離大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再效驗(yàn)其它條件。按以上經(jīng)驗(yàn)來選擇計算，比較容易滿足要求，較少返工。12第五章 短路電流及其計算5.1 短路的原因工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對用電負(fù)荷供電，以保證工廠和生活的正常運(yùn)

36、行和生活的正常進(jìn)行。但由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞；而系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè)備長期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身不合格、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，也可能造成短路。鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線電纜的絕緣，也是導(dǎo)線短路的一個原因。5.2 短路的后果（1）短路后，短路電流比正常電流大得多；對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。即1）短路時要產(chǎn)生很大的電動和很高

37、的溫度，從而使故障元件和短路電路中的其它元件損壞。2）短路時電壓要驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。3）短路可造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大；4）嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(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。5.3 計算短路電流的目的（1） 為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在設(shè)計選擇電氣設(shè)備時，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。（2

38、） 為盡快切斷電源對短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動的使有關(guān)斷路器跳閘，繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。5.4 短路計算的方法短路電流計算的方法常用的有歐姆法（有名單位制法）和標(biāo)么值法。在電力系統(tǒng)計算短路電流時，如計算低壓系統(tǒng)的短路電流，常采用有名單位制；但計算高壓系統(tǒng)短路電流，由于有多個電壓等級，存在著電抗換算問題，為使計算簡化常采用標(biāo)么制。因此，本設(shè)計采用的是標(biāo)么值法來計算短路電流。5.5 標(biāo)么值法計算短路電流5.5.1 標(biāo)么值的概念標(biāo)么制中各元件的物理量不用有名單位值，而用相對值來表示。相對值就是實(shí)際有名值與選定的基準(zhǔn)值間的比值，即標(biāo)么值從上看出，標(biāo)么值是沒有

39、單位的。另外,采用標(biāo)么值計算時必須先選定基準(zhǔn)值。我們一般先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud。根據(jù)三相交流電路中的基本關(guān)系，推得基準(zhǔn)電流Id和基準(zhǔn)電抗值分別為 （4-1） （4-2）據(jù)此，可以直接寫出以下標(biāo)么值表示式容量標(biāo)么值 （4-3）電壓標(biāo)么值 （4-4）電流標(biāo)么值 （4-5）電抗標(biāo)么值 （4-6）在進(jìn)行短路計算時，為方便起見通常選擇基準(zhǔn)值Sd100MVA，基準(zhǔn)電壓（Ud）為線路平均額定電壓（Uc）5.5.2 電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)么值的計算取Sd100MVA，UdUc 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值為 （4-7） 電力變壓器的電抗標(biāo)么值為 （4-8） 電力線路的電抗標(biāo)么值為 （4-9）5.5.3 用標(biāo)么

40、值法進(jìn)行短路計算的方法短路電流中各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可利用其等效電路圖進(jìn)行電路化簡，計算其總電抗標(biāo)么值X*，由于各元件電抗均采用相對值，與短路計算點(diǎn)的電壓無關(guān)，因此無需進(jìn)行電壓換算，這也是標(biāo)么值法較之歐姆法優(yōu)越之處。無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計算為 （4-10）由此可求得三相短路電流周期分量有效值 （4-11）求得Ik(3)后，即可利用前面得公式求出I”(3)、I(3)、ish(3)和Ish(3)等。三相短路容量得計算公式為 5.3 短路電流計算（采用標(biāo)幺值法）5.3.1 確定基準(zhǔn)值取Sd100MVA，UdUc5.3.2短路電流的計算過程與結(jié)果（1） 繪制

41、計算電路圖如圖4-1（2） 確定基準(zhǔn)值 設(shè)=100MVA，=10.5KV，高壓側(cè)，低壓側(cè)=0.4KV，則（3） 計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng) 由課程設(shè)計任務(wù)書已知：出口斷路器是SN10-10型。即=500MVA. 架空線路 查工廠供電課程設(shè)計指導(dǎo)（第2版）表5-3，得LJ-185的=0.35km，而線長1km。故 電力變壓器 表5-4得：=5.0，故=6.25因此繪制等效電路，如圖所示 （4） 計算k-1點(diǎn)（10.5KV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值 0.2+0.31=0.51 三相短路電流周期分量有效值 =5.5KA/0.51=10.78KA 其它短

42、路電流10.78KA=2.55*10.78=27.489KA1.51*10.78=16.27KA 三相短路容量100MVA/0.51=196.07MVA（5） 計算k-2點(diǎn)（0.4KV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值 0.2+0.31+3.125=3.635 三相短路電流周期分量有效值=144KA/3.635=39.61KA 其它短路電流39.61KA =1.84*39.61=72.89KA1.09*39.61=43.17KA 三相短路容量100MVA/3.635=27.51MVA以上計算結(jié)果綜合如表4-1所示：表4-1 短路計算結(jié)果短路計算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短

43、路容量/MVAk-110.7810.7810.7827.48916.27196.07k-239.6139.6139.6172.8943.1727.51第六章 低壓電器設(shè)備的選擇與校驗(yàn)電器選擇是工廠和企業(yè)配電所電器設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確地選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，按照有關(guān)設(shè)計規(guī)范，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。6.1 按正常運(yùn)行條件選擇電器設(shè)備按正常工作條件，就是要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電器裝置所處的位置特征（戶外或戶內(nèi)）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無

44、防塵、防腐、防火、防爆等要求；電氣要求是指電器裝置對設(shè)備的電壓、電流、頻率等方面的要求；對一些電器還應(yīng)考慮其斷流能力。 電器設(shè)備按短路故障條件下工作選擇，就是要效驗(yàn)其短路時是否滿足電動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。(1) 低壓電器的選擇和效驗(yàn)項(xiàng)目和條件如表6。 表6 低壓電器的選擇條件電器名稱電壓（V）電流（A）斷流能力（KA）短路電流效驗(yàn)動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓斷路器OO低壓負(fù)荷開關(guān)OO低壓刀開關(guān)OO電流互感器電壓互感器熔斷器 注：表中“”表示必須效驗(yàn)；“”表示不要效驗(yàn)；“O”表示一般可不效驗(yàn)；電流互感器還必須按準(zhǔn)確度要求進(jìn)行效驗(yàn)；根據(jù)設(shè)計及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對35千伏及以下的供電系統(tǒng)，通常下列設(shè)備可以不進(jìn)行動熱

45、穩(wěn)定效驗(yàn) 斷路器：當(dāng)斷流容量符合要求時。 負(fù)荷開關(guān)：當(dāng)供電變壓器容量10000千伏安及以下時。 隔離開關(guān)：35千伏的戶內(nèi)及戶外式隔離開關(guān)；10千伏的戶外式隔離開關(guān)在短路容量不大于100兆伏安時；6千伏的戶外式隔離開關(guān)在短路容量不大于60兆伏安時。 電流互感器：當(dāng)變比較大時（如在75/5以上）。(2) 選擇效驗(yàn)應(yīng)滿足的條件 電器的額定電壓應(yīng)不低于所在電路的額定電壓； 即 (12) 電器的額定電流應(yīng)不小于所在電路的計算電流； 即 (18) 電器的最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流； 即 (19) 動穩(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)定的條件是 (20)或 式中 、：設(shè)備安裝

46、地點(diǎn)短路沖擊電流的峰值及其有效（）； 、：設(shè)備允許通過的電流峰值及其有效值（）。 熱穩(wěn)定效驗(yàn)短路電流通過時，電器各部件溫度不應(yīng)超過短路時發(fā)熱最高允許值，即 （21）式中 ：設(shè)備安裝地點(diǎn)穩(wěn)態(tài)三相短路電流（）； ：短路電流假想時間（S）。 ：t秒內(nèi)允許通過的短路電流值或稱t秒熱穩(wěn)（）； T：廠家給出的熱穩(wěn)定計算時間，一般為4s、5s、1等。6.2 一次設(shè)備選擇依6.2.1按正常工作條件選擇（1）按工作電壓選擇 設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在線路的額定電壓，即 （5-1）但需注意：使用限流式高壓熔斷器時，熔斷器的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓相同，即=，而不能。例如10kV熔斷器不能用在6kV電路上。（2）按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即 （5-2）（3）按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量不應(yīng)小于設(shè)備分?jǐn)嗨查g的短路電流有效值或，即或 （5-3）6.2