緒論工廠供電，即指工廠所需電能的供給和分配，亦稱工廠配電電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動(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給用；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。在企業(yè)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)品本錢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)品本錢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)本錢，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)，如果工廠的電能供給突然中斷，那么對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。可見，做好工廠供電工作對(duì)于開展工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，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)效勞，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并確實(shí)做好節(jié)能環(huán)保工作，就必須到達(dá)以下根本要求：〔1〕平安：在電能的供給、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故?！?〕可靠：應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求?！?〕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。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)社會(huì)的開展。為了保證工廠供電的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須要有一套完整的保護(hù)，監(jiān)視和測(cè)量裝置。目前多以采用自動(dòng)裝置，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到工廠配電控制系統(tǒng)中去。工廠供電設(shè)計(jì)的一般原那么按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95?供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?、GB50053-94?10kv及以下設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?、GB50054-95?低壓配電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?等的規(guī)定，工廠供電設(shè)計(jì)須遵循以下原那么：〔1〕遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

〔2〕平安可靠、先進(jìn)合理；

應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的平安，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。

〔3〕近期為主、考慮開展；應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和開展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期開展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。〔4〕全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成局部。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及開展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。第一章設(shè)計(jì)題目及要求1.1設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)本廠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)的開展，按照平安可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及上下壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)工廠總平面圖圖1.1工廠平面圖工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4000h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1.1所示。供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度為100km，電纜線路總長(zhǎng)度為18km。氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38℃，年平均氣溫為23℃，年最低氣溫為-9℃，年最熱月平均最高氣溫為33℃，年最熱月平均氣溫為26℃地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔500m，地層以紅土為主，地下水位為2m。表1.1工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動(dòng)力3000．40．7照明60．81．02鍛壓車間動(dòng)力3500．30．65照明80．91．07金工車間動(dòng)力4000．20．65照明100．81．06工具車間動(dòng)力3600．350．6照明70．91．04電鍍車間動(dòng)力2500．50．8照明50．81．03熱處理車間動(dòng)力1500．60．8照明50．81．09裝配車間動(dòng)力1800．30．7照明60．81．010機(jī)修車間動(dòng)力1600．30．65照明40．81．08鍋爐車間動(dòng)力500．70．8照明10．81．05倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力200．30．8照明10．81．0生活區(qū)照明3500．70．91.2.6 電費(fèi)制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月根本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/kVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.9元/Kw.h，照明電費(fèi)為0.5元/Kw.h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性向供電部門交納供電貼費(fèi)：6~10VA為800/kVA。第二章負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a)有功計(jì)算負(fù)荷〔單位為KW〕 =，為系數(shù)b)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷〔單位為kvar〕 =tanc)視在計(jì)算負(fù)荷〔單位為kvA〕 =d)計(jì)算電流〔單位為A〕=,為用電設(shè)備的額定電壓〔單位為KV〕多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a)有功計(jì)算負(fù)荷〔單位為KW〕 =式中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.85~0.95b)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷〔單位為kvar〕=，是所有設(shè)備無(wú)功之和；是無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.9~0.97c)視在計(jì)算負(fù)荷〔單位為kvA〕 =d)計(jì)算電流〔單位為A〕 =經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表，如表2.1所示〔額定電壓取380V〕表2.1 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)名稱類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)costan計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A1鑄造車間動(dòng)力3000．40．71.02120122.4————照明60．81．004.80————小計(jì)306——124.8122.4174.8265.62鍛壓車間動(dòng)力3500．30．651.17105123————照明80．91．007.20————小計(jì)358——112.2123165.82527金工車間動(dòng)力4000．20．651.178093.6————照明100．81．0080————小計(jì)410——8893.61281946工具車間動(dòng)力3600．350．61.33126167.58————照明70．91．006.30————小計(jì)367——132.3167.58213.5324.484電鍍車間動(dòng)力2500．50．80.7512593.8————照明50．81．0040————小計(jì)255——12993.81602443熱處理車間動(dòng)力1500．60．80.759067.5————照明50．81．0040————小計(jì)155——9467.51161769裝配車間動(dòng)力1800．30．71.025455.1————照明60．81．004.80————小計(jì)186——58.855.180.612210機(jī)修車間動(dòng)力1600．30．651.174856.16————照明40．81．003.20————小計(jì)164——51.256.1676115.58鍋爐車間動(dòng)力500．70．80.753526.3————照明10．81．000.80————小計(jì)51——35.826.344.4675倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力200．30．80.7564.5————照明10．81．000.80————小計(jì)21——6.84.58.1512.411生活區(qū)照明3500.70.90.48245117.6272413總計(jì)動(dòng)力22191013.5856.1————照明403計(jì)入=0.8,=0.850.75844.2768.341141.51734.82.2無(wú)功功率補(bǔ)償無(wú)功功率的人工補(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。由表2.1可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有0.75。而供電部門要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量：=(tan-tan)=844.2[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]=384.6kvar參照?qǐng)D2，選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償評(píng)屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1〔主屏〕1臺(tái)與方案3〔輔屏〕4臺(tái)相結(jié)合，總共容量為84kvar5=420kvar。補(bǔ)償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷根本不變，而無(wú)功計(jì)算負(fù)荷=〔768.34-420〕kvar=348.34kvar，視在功率=913.2kVA，計(jì)算電流=1387A,功率因數(shù)提高為cos==0.9244。在無(wú)功補(bǔ)償前，該變電所主變壓器T的容量為應(yīng)選為1250kVA,才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無(wú)功補(bǔ)償后，主變壓器T的容量選為1000kVA的就足夠了。同時(shí)由于計(jì)算電流的減少，使補(bǔ)償點(diǎn)在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)減小，因此無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益十分可觀。因此無(wú)功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如表3所示。圖2.1PGJ1型低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償屏的接線方案表2.2 無(wú)功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷工程cos計(jì)算負(fù)荷/KW/kvar/kVA/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.75844.2768.341141.51734.8380V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量-420380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.9244844.2348.34913.21387主變壓器功率損耗0.015=130.06=5210KV側(cè)負(fù)荷計(jì)算0.91857.2400.3494652變電所位置與型式的選擇變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心，工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來(lái)確定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一直角坐標(biāo)的軸和軸，然后測(cè)出各車間〔建筑〕和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，、、分別代表廠房1、2、3...10號(hào)的功率，設(shè)定〔2，2.7〕、〔2.2，4.8〕、〔3.8，6.8〕、〔5.5，2〕、〔5.8，3.6〕、〔6.1，5.2〕、〔6.4，6.8〕、〔8.7，2〕、〔9.1，3.6〕、〔9.8，6.8〕，并設(shè)〔0.7，7.5〕為生活區(qū)的中心負(fù)荷，如圖3-1所示。而工廠的負(fù)荷中心假設(shè)在P(,),其中P=+++=。因此仿照?力學(xué)?中計(jì)算中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：〔3-1〕 〔3-2〕把各車間的坐標(biāo)代入〔1-1〕、〔2-2〕，得到=5.32，=7.073。取x=5.3,y=7.1由計(jì)算結(jié)果可知，工廠的負(fù)荷中心在7號(hào)廠房〔金工車間〕的西方，如圖1.1上標(biāo)注的B點(diǎn)?？紤]到周圍環(huán)境及進(jìn)出線方便，決定在7號(hào)廠房的西側(cè)緊靠廠房建造工廠變電所，器型式為附設(shè)式。第四章變電所主變壓器及主接線方案的選擇4.1 變電所主變壓器的選擇 根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有以下兩種可供選擇的方案： a)裝設(shè)一臺(tái)變壓器 型號(hào)為S9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選=1000KVA>=898.9KVA，即選一臺(tái)S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承當(dāng)。 b)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器型號(hào)為S9型，而每臺(tái)變壓器容量根據(jù)式〔4-1〕、〔4-2〕選擇，即898.9KVA=〔539.34~629.23〕KVA 〔4-1〕=(134.29+165+44.4)KVA=343.7KVA 〔4-2〕因此選兩臺(tái)S9-630/10型低損耗配電變壓器。工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承當(dāng)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Yyn0。4.2變電所主接線方案的選擇按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)以下兩種主接線方案： 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案 如圖4-1所示S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV聯(lián)絡(luò)線〔備用電源〕GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主變聯(lián)絡(luò)〔備用〕220/380V高壓柜列圖4-1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案 如圖4-2所示Y0Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV聯(lián)絡(luò)線〔備用電源〕GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主變主變聯(lián)絡(luò)〔備用〕高壓柜列-96圖4-2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案4.3主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬表4-1主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬比擬工程裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技術(shù)指標(biāo)供電平安性滿足要求滿足要求供電可靠性根本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變，電壓損耗較大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗較小靈活方便性只有一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額查得S9-1000/10的單價(jià)為15.1萬(wàn)元，而變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍，因此綜合投資約為2*15.1=30.2萬(wàn)元查得S9-630/10的單價(jià)為10.5萬(wàn)元，因此兩臺(tái)變壓器的綜合投資約為4*10.5=42萬(wàn)元，比一臺(tái)主變方案多投資11.8萬(wàn)元高壓開關(guān)柜〔含計(jì)量柜〕的綜合投資額查得GG-1A(F)型柜可按每臺(tái)4萬(wàn)元計(jì)，其綜合投資可按設(shè)備的1.5倍計(jì)，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為4*1.5*4=24萬(wàn)元本方案采用6臺(tái)GG-1A(F)柜，其綜合投資約為6*1.5*4=36萬(wàn)元，比一臺(tái)主變方案多投資12萬(wàn)元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)主變的折舊費(fèi)=30.2萬(wàn)元*0.05=1.51萬(wàn)元；高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi)=24萬(wàn)元*0.06=1.44萬(wàn)元；變配電的維修管理費(fèi)=〔30.2+24〕萬(wàn)元*0.06=3.25萬(wàn)元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)=〔1.51+1.44+3.25〕=6.2萬(wàn)元主變的折舊費(fèi)=42萬(wàn)元*0.05=2.1萬(wàn)元；高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi)=36萬(wàn)元*0.06=2.16萬(wàn)元；變配電的維修管理費(fèi)=〔42+36〕萬(wàn)元*0.06=4.68萬(wàn)元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)=〔2.1+2.16+4.68〕=8.94萬(wàn)元，比一臺(tái)主變方案多投資2.74萬(wàn)元供電貼費(fèi)主變?nèi)萘棵縆VA為800元，供電貼費(fèi)=1000KVA*0.08萬(wàn)元/KVA=80萬(wàn)元供電貼費(fèi)=2*630KVA*0.08萬(wàn)元=100.8萬(wàn)元，比一臺(tái)主變多交20.8萬(wàn)元從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，那么裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案遠(yuǎn)由于裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案。第五章短路電流的計(jì)算5.1繪制計(jì)算電路 500500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)～∞系統(tǒng)圖5-1短路計(jì)算電路5.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 設(shè)基準(zhǔn)容量=100MVA，基準(zhǔn)電壓==1.05，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，那么 〔5-1〕 〔5-2〕5.3計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故 =100MVA/500MVA=0.2 〔5-3〕架空線路 查表得LGJ-150的線路電抗，而線路長(zhǎng)8km，故 〔5-4〕電力變壓器 查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故=4.5 〔5-5〕式中，為變壓器的額定容量，因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖5-2所示。k-1k-1k-2圖5-2短路計(jì)算等效電路5.4k-1點(diǎn)〔10.5kV側(cè)〕的相關(guān)計(jì)算總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.6=2.8 〔5-6〕三相短路電流周期分量有效值 〔5-7〕其他短路電流 〔5-8〕 〔5-9〕 〔5-10〕三相短路容量 〔5-11〕5.5k-2點(diǎn)〔0.4kV側(cè)〕的相關(guān)計(jì)算總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.6+4.5=7.3〔5-12〕三相短路電流周期分量有效值 〔5-13〕其他短路電流 〔5-14〕 〔5-15〕 〔5-16〕三相短路容量 〔5-17〕以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表5-1所示。表5-1 短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.7第六章變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)6.110kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 按工作電壓選那么設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV，=11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。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(jì)算電流，即按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來(lái)說(shuō)，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘?，即或?qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來(lái)說(shuō)，那么為，為最大負(fù)荷電流。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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 或、分別為開關(guān)的極限通過(guò)電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的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(duì)于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。表6-110kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)工程電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV57.7A()1.96kA5.0kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40kA高壓隔離開關(guān)-10/20010kV200A-25.5kA高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA--電壓互感器JDJ-1010/0.1kV----電壓互感器JDZJ-10----電流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8kA=81二次負(fù)荷0.6避雷針FS4-1010kV----戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A-25kA6.2380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)同樣，做出380V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)均滿足要求。表6-2380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)工程電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)-數(shù)據(jù)380V總1317.6A19.7kA36.2kA-一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)-低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA---低壓斷路器DW20-630380V630A〔大于〕30Ka(一般)---低壓斷路器DW20-200380V200A〔大于〕25kA---低壓斷路HD13-1500/30380V1500A----電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A----電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A----6.3上下壓母線的選擇查表得到，10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3〔12021〕+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。第七章變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇7.110kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇7.1.110kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn) 采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。a).按發(fā)熱條件選擇 由==57.7A及室外環(huán)境溫度33°，查表得，初選LGJ-35,其35°C時(shí)的=149A>,滿足發(fā)熱條件。b).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表得，最小允許截面積=25，而LGJ-35滿足要求，應(yīng)選它。由于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn)采用YJLV22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的四芯(加銅芯)電纜之間埋地敷設(shè)。a)按發(fā)熱條件選擇 由==57.7A及土壤環(huán)境25°，查表得，初選纜線芯截面為25的交聯(lián)電纜，其=149A>,滿足發(fā)熱條件。b)校驗(yàn)熱路穩(wěn)定 按式，A為母線截面積，單位為；為滿足熱路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；為母線通過(guò)的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；短路發(fā)熱假想時(shí)間，單位為s。本電纜線中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，斷路器斷路時(shí)間為0.2s，C=77，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得<A=25。因此JL22-10000-325電纜滿足要求。7.2380低壓出線的選擇鑄造車間饋電給1號(hào)廠房〔鑄造車間〕的線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。a〕按發(fā)熱條件需選擇 由=201A及地下0.8m土壤溫度為25℃，查表，初選纜芯截面120，其=212A>，滿足發(fā)熱條件。 b〕校驗(yàn)電壓損耗 由圖1.1所示的工廠平面圖量得變電所至1號(hào)廠房距離約為100m，而查表得到120的鋁芯電纜的=0.31〔按纜芯工作溫度75°計(jì)〕，=0.07，又1號(hào)廠房的=124.8kW,=122.4kvar，故線路電壓損耗為ΔU=∑(PR+QX)/Un=[124.8KW×(0.31×0.1)Ω+122.4×(0.07×0.1)Ω]/0.38KV=12.435vΔU%=12.435/380=3.27%＜5%故滿足電壓損耗要求。c〕斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 不滿足短熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為240的電纜，即選VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。鍛壓車間饋電給2號(hào)廠房〔鍛壓車間〕的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。熱處理車間饋電給3號(hào)廠房〔熱處理車間〕的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。電鍍車間饋電給4號(hào)廠房〔電鍍車間〕的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。倉(cāng)庫(kù)饋電給5號(hào)廠房〔倉(cāng)庫(kù)〕的線路，由于倉(cāng)庫(kù)就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導(dǎo)線BLV-1000型5根〔包括3根相線、1根N線、1根PE線〕穿硬塑料管埋地敷設(shè)。 a〕按發(fā)熱條件需選擇 由=12.4A及環(huán)境溫度26，初選截面積4，其=19A>，滿足發(fā)熱條件。 b〕校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表得，=2.5，因此上面所選的4的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。c)所選穿管線估計(jì)長(zhǎng)70m，而查表得=0.85，=0.119，又倉(cāng)庫(kù)的=6.8kW,=4.5kvar，因此算得ΔU= 10.8VΔU%=10.8/380=2.84%＜5%故滿足允許電壓損耗的要求。工具車間饋電給6號(hào)廠房〔工具車間〕的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。金工車間饋電給7號(hào)廠房〔金工車間〕的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。鍋爐房饋電給8號(hào)廠房〔鍋爐房〕的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。裝配車間饋電給9號(hào)廠房〔裝配車間〕的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。機(jī)修車間饋電給10號(hào)廠房〔機(jī)修車間〕的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)〔方法同上，從略〕。生活區(qū)饋電給生活區(qū)的線路采用BLX-1000型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設(shè)。1〕按發(fā)熱條件選擇由I30=413A及室外環(huán)境溫度〔年最熱月平均氣溫〕33℃，初選BLX-1000-1240，其33℃時(shí)Ial≈455A>I302〕效驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表可得，最小允許截面積Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3〕校驗(yàn)電壓損耗查工廠平面圖可得變電所至生活區(qū)的負(fù)荷中心距離92m左右，而查表得其阻抗值與BLX-1000-1240近似等值的LJ-240的阻抗=0.14，=0.30〔按線間幾何均距0.8m〕，又生活區(qū)的=245KW，=117.6kvar，因此算得ΔU=16.88VΔU%=4.4%＜5%滿足允許電壓損耗要求。因此決定采用四回BLX-1000-1120的三相架空線路對(duì)生活區(qū)供電。PEN線均采用BLX-1000-175橡皮絕緣線。重新校驗(yàn)電壓損耗，完全合格。7.3作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗(yàn) 采用YJL22—10000型交聯(lián)聚氯乙烯絕緣的鋁心電纜，直接埋地敖設(shè)，與相距約2Km的臨近單位變配電所的10KY母線相連。按發(fā)熱條件選擇工廠二級(jí)負(fù)荷容量共335.1KVA，，最熱月土壤平均溫度為25℃。查表?工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)?8-43，初選纜心截面為25的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁心電纜，其滿足要求。校驗(yàn)電壓損耗由表?工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)?8-41可查得纜芯為25的鋁〔纜芯溫度按80℃計(jì)〕，，而二級(jí)負(fù)荷的,，線路長(zhǎng)度按2km計(jì)，因此由此可見滿足要求電壓損耗5%的要求。短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗(yàn)，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，可知纜芯25的交聯(lián)電纜是滿足熱穩(wěn)定要求的。而臨近單位10KV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)路線的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算無(wú)法進(jìn)行，只有暫缺。以上所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格如表7-1所示。表7-1進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格10KV電源進(jìn)線LGJ-35鋁絞線〔三相三線架空〕主變引入電纜YJL22—10000—3×25交聯(lián)電纜〔直埋〕380V低壓出線至1號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至2號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至3號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至4號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至5號(hào)廠房BLV—1000—1×4鋁芯線5根穿內(nèi)徑25硬塑管至6號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至7號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至8號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至9號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至10號(hào)廠房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜〔直埋〕至生活區(qū)四回路，每回路3×BLX-1000-1×120+1×BLX-1000-1×75橡皮線〔三相四線架空線〕與臨近單位10KV聯(lián)絡(luò)線YJL22—10000—3×16交聯(lián)電纜〔直埋〕第八章變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定8.1變電所二次回路方案的選擇a)高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號(hào)回路斷路器采用手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其控制與信號(hào)回路如?工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)?圖6-12所示。b)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(wú)功電度表，分別計(jì)量全廠消耗的有功電能表和無(wú)功電能，并以計(jì)算每月工廠的平均功率因數(shù)。計(jì)量柜由上級(jí)供電部門加封和管理。c)變電所的測(cè)量和絕緣監(jiān)察回路變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器——避雷器柜。其中電壓互感器為3個(gè)JDZJ——10型，組成Y0/Y0/的接線，用以實(shí)現(xiàn)電壓側(cè)量和絕緣監(jiān)察，其接線圖見?工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)?圖6-8。作為備用電源的高壓聯(lián)路線上，裝有三相有功電度表和三相無(wú)功電度表、電流表，接線圖見?工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)?圖6-9。高壓進(jìn)線上，也裝上電流表。低壓側(cè)的動(dòng)力出線上，均裝有有功電度表和無(wú)功電度表，低壓照明線路上裝上三相四線有功電度。低壓并聯(lián)電容器組線路上，裝上無(wú)功電度表。每一回路均裝設(shè)電流表。低壓母線裝有電壓表，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)按符合要求。8.2變電所繼電保護(hù)裝置主變壓器的繼電保護(hù)裝置a〕裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器。b〕裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。采用GL15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。護(hù)動(dòng)作電流整定其中，可靠系數(shù)，接線系數(shù)，繼電器返回系數(shù)，電流互感器的電流比=100/5=20，因此動(dòng)作電流為：因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為10A。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間〔10倍的動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)間〕可整定為最短的0.5s。過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)其中，=0.86619.7kA/(10kV/0.4kV)=0.682 ，因此其靈敏度系數(shù)為： 滿足靈敏度系數(shù)的1.5的要求。8.3裝設(shè)電流速斷保護(hù)〔利用GL15的速斷裝置〕速斷電流的整定：利用式，其中，，，，，因此速斷保護(hù)電流為速斷電流倍數(shù)整定為(注意不為整數(shù),但必須在2～8之間)、電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)利用式，其中，，因此其保護(hù)靈敏度系數(shù)為>1.5從?工廠供電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)?表6-1可知，按GB50062—92規(guī)定，電流保護(hù)的最小靈敏度系數(shù)為1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏度系數(shù)是到達(dá)要求的。但按JBJ6—96和JGJ/T16—92的規(guī)定，其最小靈敏度為2，那么這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)偏底。8.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。亦采用GL15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。a)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定,利用式，其中 =2，取=0.6×52A=43.38A，，=1，=0.8，=50/5=10，因此動(dòng)作電流為：因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為7A。b)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定按終端保護(hù)考慮，動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s。c)過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)因無(wú)臨近單位變電所10kV母線經(jīng)聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無(wú)法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，只有從略。裝設(shè)電流速斷保護(hù)亦利用GL15的速斷裝置。但因無(wú)臨近單位變電所聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無(wú)法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，也只有從略。變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置a〕低壓總開關(guān)采用DW15—1500/3型低壓短路器，三相均裝設(shè)過(guò)流脫鉤器，既可保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和過(guò)負(fù)荷，而且可保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路。脫鉤器動(dòng)作電流的整定可參看參考文獻(xiàn)和其它有關(guān)手冊(cè)。b〕低壓側(cè)所有出線上均采用DZ20型低壓短路器控制，其瞬間脫鉤器可實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的短路故障的保護(hù)，限于篇幅，整定亦從略。第九章降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計(jì)9.1變電所的防雷保護(hù)直接防雷保護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進(jìn)出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有露天配電裝置時(shí)，那么應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包圍整個(gè)變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，那么可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置