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1、供 配 電 技 術(shù)課程設計 題目 某鑄造廠供配電系統(tǒng)設計 學院 信息科學與工程學院 班級 學號 姓名 完成時間 某鑄造廠供配電系統(tǒng)設計前言電力業(yè)對我國社會主義建設工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活影響很大，因此，提高電力系統(tǒng)的可靠性，保證安全供電是從事電力設計的重要任務。變電站是電力系統(tǒng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用，它擔負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務。變電站不僅是實現(xiàn)自動化的重要基礎之一，也是滿足現(xiàn)代化供電的實時、可靠、安全、經(jīng)濟運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化EMS和DMS的基礎。 本課程設計根據(jù)老師所給原始資料，對資料進行分析，完成某鑄造廠總降壓變電所的電氣設計，

2、主要包括（1）對設計對象、設計原則、設計任務等作簡要論述（2）外部供電方案設計（3）總降壓變電站設計 1、選擇最佳方案 2、繪制有關(guān)圖紙 3、短路電流計算 4、主要電氣設備選擇與校驗 5、配電裝置設計6、 繼電保護系統(tǒng)設計7、 防雷與接地設計（4） 廠區(qū)380V配電系統(tǒng)設計（5） 車間變電所設計 目 錄第一章 概述1第一節(jié) 設計對象簡介1第二節(jié) 原始資料介紹1第三節(jié) 設計原則4第四節(jié) 設計任務4第二章 外部供電方案設計5第一節(jié) 供電方案的主要內(nèi)容5第二節(jié) 供電方案的基本原則6第三節(jié) 鑄造廠供用電情況分析6第四節(jié) 供電方案的選擇6第五節(jié) 經(jīng)濟計算12第六節(jié) 方案的確定14第三章 總降壓變電站設計

3、14第一節(jié) 主接線的設計14第二節(jié) 工廠負荷計算及無功補償18第三節(jié) 短路電流計算183.3.1 基本概念163.3.2 確定短路點163.3.3 短路電流計算22最大運行方式16最小運行方式19第四節(jié) 主要電氣設備選擇與校驗283.4.1 概述283.4.2 斷路器的選擇與校驗293.4.3 隔離開關(guān)的選擇與校驗303.4.4 負荷開關(guān)的選擇與校驗313.4.5 熔斷器的選擇與校驗323.4.6 電壓互感器的選擇與校驗323.4.7 電流互感器的選擇與校驗323.4.8 低壓一次設備的選擇與校驗33第五節(jié) 配電裝置設計35第六節(jié) 繼電保護系統(tǒng)設計31第七節(jié) 防雷與接地設計41第四章 廠區(qū)38

4、0V配電系統(tǒng)設計43第五章 車間變電所設計44主要參考文獻45第一章 概述第一節(jié) 設計對象簡介變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護和控制系統(tǒng)，所用電和直流系統(tǒng)，遠動和通信系統(tǒng)，必要的無功功率補償裝置和主控制室等組成 。其中 ，主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統(tǒng)；繼電保護和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠動和通信系統(tǒng)等屬二次系統(tǒng)。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設投資、運行質(zhì)量、維護條件和供電可靠性。一般分為單母線、雙母線、一個半斷路器接線和環(huán)形接線等幾種基本形式。主變壓器是變電所最重要的設備，它的性能與配置直接影響到變電所的先進性、經(jīng)濟性和可靠性。一般

5、變電所需裝23臺主變壓器；330 千伏及以下時，主變壓器通常采用三相變壓器，其容量按投入5 10年的預期負荷選擇。此外，對變電所其他設備選擇和所址選擇以及總體布置也都有具體要求 。變電所繼電保護分系統(tǒng)保護（包括輸電線路和母線保護）和元件保護（包括變壓器、電抗器及無功補償裝置保護）兩類。第二節(jié) 原始資料介紹1 、廠區(qū)平面布置示意如圖1所示圖1 某鑄造廠廠區(qū)平面布置圖2、全廠用電設備情況 全廠負荷統(tǒng)計資料如表1所示。表1 工廠負荷統(tǒng)計資料序號車間名稱負荷類型計算負荷安裝容量（kW）需要系數(shù)1空氣壓縮車間I10000.780.232熔制成型（模具）車間I8000.70.273熔制成型（熔制）車間I7

6、400.80.294后加工（磨拋）車間I32500.20.345后加工（封接）車間I28000.20.276配料車間I18000.20.287鍋爐房I28000.150.268廠區(qū)其他負荷（一）IIIII8000.50.429廠區(qū)其他負荷（二）IIIII6300.70.45同期系數(shù)=0.95=0.97（2） 負荷對供電質(zhì)量要求16車間為長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過2分鐘將造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設備將受到損壞，故這6個車間定為級負荷。該廠為三班工作制，全年時數(shù)為8760小時，最大負荷利用小時數(shù)為5600小時。3、外部電源情況 電力系統(tǒng)與該廠連接如圖2所示。圖2 電力

7、系統(tǒng)與某鑄造廠連接示意圖 (1) 工作電源距該廠5km有一座A變電站，其主要技術(shù)參數(shù)如下：主變?nèi)萘繛?31.5MVA；型號為SFSLZ131500kVA110kV三相三繞組變壓器；短路電壓比110KV/35KV為%=10.5；110KV/10KV為%=17%。110kV母線三相短路容量：1918MVA；供電電壓等級：可選用35kV或10kV電壓供電；最大運行方式：按A變電站兩臺變壓器并列運行考慮；最小運行方式：按A變電站兩臺變壓器分列運行考慮；（2）備用電源擬由B變電站提供一回10kV架空線作為備電源。系統(tǒng)要求僅在工作電源停止供電時，才允許使用備用電源供電。（3）功率因數(shù)要求供電部門對該廠功率

8、因數(shù)要求為：用35kV供電時，全廠總功率因數(shù)不低于0.90;用10kV供電時，全廠總功率因數(shù)不低于0.95。（4）電價：供電局實行兩部電價?；倦妰r：按變壓器安裝容量每1kVA每月4元計費。電度電價：35kV，元/kWh；10kV，元/kWh。（5）線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按每千瓦1000元。第三節(jié) 設計原則按照國家標準GB50052-95供配電系統(tǒng)設計規(guī)范、GB50053-9410kv及以下設計規(guī)范、GB50054-95低壓配電設計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約

9、有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。（2）安全可靠、先進合理。 應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。（3）近期為主、考慮發(fā)展。 應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。 （4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)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計的有關(guān)知識，以便適應設計工作的需要。第四節(jié) 設計任務（1）對設計

10、對象、原始資料（電網(wǎng)狀況、負荷等級、負荷統(tǒng)計資料、地質(zhì)、氣候條件等）設計原則及設計任務作簡要論述（2）外部供電方案設計 根據(jù)供電部門提供的資料，選擇該廠適當?shù)墓╇姺桨福?）總降壓變電站設計 1、根據(jù)對原始資料的計算結(jié)果，選擇不同主線接線形式和主變形式及容量，組成23個不同方案，進行技術(shù)、經(jīng)濟方面的比較，選擇最佳方案。 2、繪制有關(guān)圖紙，對所選方案繪出變電所主接線草圖及變電所平面布置草圖。 3、短路電流計算，根據(jù)電氣設備選擇校驗和繼電保護需要確定主接線上的短路計算點，分別按系統(tǒng)最大運行方式和最小運行方式計算各短路點三相短路電流值。 4、主要電氣設備選擇與校驗，主要有斷路器、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)、熔

11、斷器、電壓和電流互感器、導線、母線等電氣設備的選擇與校驗。 5、工廠總降壓變電所主變壓器保護，保護方式的選擇、整定值的計算及靈敏度校驗。 6、工廠總降壓變電所10KV饋線保護，保護方式的選擇和整定值計算。（4）廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設計 只要求對廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設計原則給予扼要的論述，對廠區(qū)線路進行初步設計。（5） 車間變電所設計只要求對車間變電所設計原則給予扼要的論述。第二章 外部供電方案設計第一節(jié) 供電方案的主要內(nèi)容 工廠的供電方案主要依據(jù)工廠的用電要求、用電性質(zhì)、現(xiàn)場調(diào)查的信息以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行情況來確定。其主要內(nèi)容包括供電電源位置、出線方式、供電線路敷設、供電回路數(shù)、走徑、跨越、工廠

12、進線方式、工廠受（送）電裝置容量、主接線、繼電保護方式、電能計量方式、運行方式、調(diào)度通信等內(nèi)容。第二節(jié) 供電方案的基本原則 （1）應能滿足供用電安全、可靠、經(jīng)濟、運行靈活、管理方便的要求，并留有發(fā)展余度。 （2）符合電網(wǎng)建設、改造和發(fā)展規(guī)劃的要求；滿足工廠近期、遠期對電力的需求，具有最佳的綜合經(jīng)濟效益。 （3）具有滿足工廠需求的供電可靠性及合格的電能質(zhì)量。 （4）符合相關(guān)國家標準、電力行業(yè)技術(shù)標準和規(guī)程，以及技術(shù)裝備先進要求，并應對多種供電方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最佳方案。 第三節(jié) 鑄造廠供用電情況分析高壓供電系統(tǒng)的設計要以安全、可靠運行為原則，同時兼顧運行的經(jīng)濟性和靈活性。因此，主接線的正

13、確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。本變電所原始資料有兩路電源可供選擇。并且該廠16車間為長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過2分鐘將造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設備將受到損壞，故這6個車間定為級負荷。由于一級負荷屬重要負荷，如果中斷供電造成的后果十分嚴重，因此要求由兩路電源供電，當其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應不致同時受到損壞。本廠為三本工作制，全年工作小時數(shù)為8760小時，最大負荷利用小時數(shù)為5600小時。第四節(jié) 供電系統(tǒng)方案的選擇與確定設計變配電所的主接線，應按照所選主變壓器的臺數(shù)和容量以及負荷對供電可靠性的要求，初步確定2到

14、3個比較合理的主接線方案來進行技術(shù)經(jīng)濟比較，擇其優(yōu)著確定變配電所的主接線方案。2.4.1 主接線方案的技術(shù)指標1、供電的安全性 主接線方案在確保運行維護和檢修的安全方面的情況。2、供電的可靠性 主接線方案在與用電負荷對可靠性要求的適應方面的情況。3、供電的電能質(zhì)量主要是指電壓質(zhì)量，包括電壓偏差和電壓波動等情況。4、運行的靈活性和運行維護的方便性。5、對變配電所今后增容擴建的適應性。2.4.2 主接線方案的經(jīng)濟指標1、線路和設備的綜合投資額 包括線路和設備自身的價格、運行費、管理費、基建安裝費等?？砂凑债?shù)仉姎獍惭b部門的規(guī)定計算。2、變配電系統(tǒng)的年運行費用 包括線路哥設備的折舊費、維修管理費和電

15、能損耗費等。線路哥設備的折舊費和維修管理費，通常都取為線路和設備綜合投資的一個百分數(shù)。而電能損耗費，則根據(jù)線路和變壓器的年電能損耗計算?？偟哪赀\行費即為以上線路變壓器折舊費、維修費與年能損耗費之和。3、供電貼費 有關(guān)法規(guī)還規(guī)定申請用電，用戶必須向相關(guān)供電部門一次性地繳納供電貼費。4、線路上的有色金屬消耗量 指導線和電纜的有色金屬耗用的重量。 2.4.3 供電方案的擬定該廠供電電源可由35KV高壓線和10KV高壓線提供，可作出三種供電電源設計方案1.電源及備用電源均由35KV高壓線提供2.電源及備用電源均由10KV高壓線提供3.電源由35KV高壓線提供10KV高壓線作為備用電源。因供電系統(tǒng)的基本

16、要求是安全、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)。所以在設計過程要對三種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎上選擇最經(jīng)濟的方案。方案一：工作電源與備用電源均采用35KV電壓供電。在這個方案中總降壓變電所內(nèi)裝設兩臺主變壓器。工廠總降壓變電所的高壓側(cè)接線方式可采用單母線分段接線和內(nèi)橋接法。通過經(jīng)濟技術(shù)比較可知內(nèi)橋接線優(yōu)于單母線分段接線，故采用內(nèi)橋接線作為本方案的接線方式。方案的優(yōu)缺點分析：優(yōu)點：供電電壓高，線路功率損耗小，電壓損失小，調(diào)壓問題容易解決，要求的功率因數(shù)低，所需的功率補償容量小，可減少投資，供電的安全穩(wěn)定性高。缺點：工廠內(nèi)要設有總降壓變電所，占用的土地面積較大。降壓變電所要裝有兩臺主變壓器，投資及運行費用較高。

17、方案二：工作電源和備用電源均采用10KV高壓線供電。兩路電源進線均采用斷路器控制。方案的優(yōu)缺點分析：優(yōu)點：工廠內(nèi)不設主變壓器，可以簡化接線，降低了投資及運行費用。工廠內(nèi)不設降壓變電所可以減少土地占有面積，減少工作人員及運行維護工作量。缺點：供電電壓低，線路的功率損和電壓損耗大，要求的功率因數(shù)大，需要補償?shù)臒o功補償容量大，補償裝置的費用會增加。工廠內(nèi)設總配電所，供電的穩(wěn)定性不如35KV。方案三：供電電源采用35KV供電電源供電，裝設一臺主變壓器。用架空線引入降壓變電所，10KV作為備用電源。10KV經(jīng)過降壓變后接在10KV的一段配電母線上，10KV接在另一段配電母線上。方案的優(yōu)缺點分析：優(yōu)點：本

18、方案的經(jīng)濟技術(shù)指標介于方案一和方案二之間，由于原始資料要求正常供電時只用一路供電，出現(xiàn)故障時方用備用電源，備用電源供電時間較少。因此該方案既能滿足供電的安全可靠性又可降低投資及維護費用。 2.4.4 技術(shù)指標計算：經(jīng)過計算可以得到全廠的計算負荷為4735.24kw,根據(jù)供電需求：在正常情況下只有一路電源工作，另一路作為備用電源。本方案選用5000KVA的油浸式變壓器兩臺，型號為SJL1-5000/35，電壓為35/10KV,查表可得變壓器的主要技術(shù)參數(shù)為：空載損耗 短路損耗阻抗電壓 空載電流變壓器的有功功率損耗： Pb=nP0+Pk(Sjs/Sbe)2/n （n為變壓器臺數(shù)）Sjs=4734.

19、24KVA； Sbe=5000KVA; 已知n=2；經(jīng)過計算可得變壓器的有功功率損耗為： 變壓器的無功功率損耗：一臺變壓器運行的有功功率損耗為：一臺變壓器運行的無功功率損耗為35KV線路的功率：=Pjs+ =Qjs+=/35KV線路的功率因數(shù)：Cos電流流過導線時候要產(chǎn)生電能損耗，使導線發(fā)熱。裸導線的溫度過高時會使接頭處得氧化加劇，增大接觸電阻，使之進一步氧化，如此惡性循環(huán)最終可能導致短線，為了保證供電系統(tǒng)的正常穩(wěn)定節(jié)能工作，通過導線的最大的最大電流不能大于導線的載流量。為保證供電系統(tǒng)安全可靠優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟的運行，根據(jù)國家電線技術(shù)的有關(guān)規(guī)定，選擇導線和電纜界面時候必須滿足以下條件：1、發(fā)熱條件 導線

20、和電纜在通過正常最大度和電流即計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不應該超過正常運行時允許的最高允許溫度2、電壓損耗條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流產(chǎn)生的電壓損耗，不應該超過正常運行時候允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的電壓線路，可不進行電壓損耗校驗。3、經(jīng)濟電流密度 35kv及以上的高壓線路及35KV以下的長距離，大電流線路例如較長的電源進線和電弧爐的短網(wǎng)進線，其導線截面宜按照經(jīng)濟電流密度選擇，以使年運行費用最低，工廠內(nèi)10KV及以下的線路通常不按照經(jīng)濟電流密度進行選擇。4、機械強度 導線截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需要校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線則應校驗其短路的動穩(wěn)定度

21、和熱穩(wěn)定度。根據(jù)以上條件，經(jīng)過查表，35KV線路選用LGJ-35鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為2.5米。查表得r=0.85 x=0.35電壓損失計算由于線路存在著阻抗，所以通過負荷電流時要產(chǎn)生電壓損失。一般線路的允許電壓損失不超過5%（對線路的額定電壓）。如果線路的電壓損耗超過允許值，應適當加大導線截面，使其滿足允許電壓損耗的要求。 方案一 供電電源電壓損失 =（0.8545695+0.41717745）/35 =0.64KV (L1=5Km) 電壓損失合格備用電源電壓損失 =（0.8545697+0.3517747）/35 =0.90Kv 電壓損失合格方案二 根據(jù)計算得到全廠計算負荷為473

22、5.24KVA，10KV線路上的計算電流為 Ijs=Sjs/()=273A 功率因數(shù)為 COS=0.95根據(jù)發(fā)熱條件，10KV線路選用LGJ-70鋼芯鋁絞線架設，幾何均徑確定為1.5米。查表得 r=0.46 x=0.365電壓損失： = 0.4645225+0.36514055)/10 = 1.3KV同理可得： ( =（0.4645227+0.36514057）/10 =3.2KV(方案二不滿足電壓損失要求)方案三 根據(jù)計算全廠計算負荷為4735.24KVA,廠內(nèi)總降壓變電所設主變壓器一臺，其相關(guān)數(shù)據(jù)為： 空載損耗： 短路損耗為： 阻抗電壓： Uk%=7 , 空載電流：I0%= 1.1變壓器的

23、有功功率損耗：已知 n=1, Sjs=4735.24KVA Sbe=5000KVA所以 69+45（4735.24/5000）2 =47KW變壓器的無功功率損耗為：2 =1（1.1/100）5000+1 (7/100) 5000(4735.24/5000)2 =369KVar35KV線路的功率因數(shù)為： 根據(jù)國家電線產(chǎn)品技術(shù)標準的相關(guān)規(guī)定，經(jīng)過查表，35KV線路選用LGJ-35鋼芯鋁絞線架設。幾何均距確定為2.5m。查表得r=0.85,X=0.35.電壓損失計算： （L=5） =（0.8545695+0.3517745）/35 =0.64KV 電壓損失合格10KV備用電源僅用于一級負荷供電，經(jīng)過

24、計算可得一級負荷的計算負荷為3868.5KVA，10KV線路的計算電流為：根據(jù)發(fā)熱條件選用LGJ-120鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為1.5m查表得r=0.27, x=0.335 電壓損失為： =（0.2737247+0.3351047.677）/10 =0.95KV 但是考慮到是作為備用電源，不是經(jīng)常使用，還是基本滿足要求，通過提高供電側(cè)的電壓還可以得以改善。 2.4.5 經(jīng)濟計算：方案一的基建投資設備名稱型號規(guī)格單價(萬元)數(shù)量綜合投資電力變壓器SJL1-5000/357.00214.00線路投資LGJ-351.005+712.00高壓斷路器SW2-25/10002.0636.18電壓互感

25、器JDJJ-35+FZ-350.9221.84附加投資1000元/kw137.4513.745合計47.745方案一的年運行項目計算標準金額（萬元）線路折舊費按照線路投資的4%計算0.48線路維護費按照線路折舊標準計算0.48變電設備維護費按照綜合投資的6%計算1.32變電設備折舊費按照綜合投資的6%計算1.32線路電能損耗380.920.85556000.0510-72.34變壓器電能損耗26.98760+45(4985/5000)25600 0.0510-71.85基本電價費用500012410-424.00合計31.79方案三的基建費用設備名稱型號規(guī)格單價(萬元)數(shù)量綜合投資電力變壓器S

26、JL1-5000/357.0017.00線路投資LGJ-35+LGJ_1201.00+1.035+714.45高壓斷路器SW2-25/10002.0612.06電壓互感器JDJJ-35+FZ-350.9210.92附加投資1000元/kw130.4513.045合計37.475方案三的年運行費用項目計算標準金額（萬元）線路折舊費按照線路投資的4%計算0.58線路維護費按照線路折舊標準計算0.58變電設備維護費按照綜合投資的6%計算0.6變電設備折舊費按照綜合投資的6%計算0.6線路電能損耗380.920.85556000.0510-72.34變壓器電能損耗6.98760+45 (4985/50

27、00)25600 0.05*10-71.55基本電價費用500012410-424.00合計30.25兩種方案的經(jīng)濟比較方案費用方案一方案三差價基建費用47.74537.47510運行費用31.7930.251.54 2.4.6 確定方案：通過對三種方案的技術(shù)經(jīng)濟計算可得出以下結(jié)論：方案一：方案可靠，運行靈活，線路損失小，但是要裝設兩臺主變壓器和三臺斷路器，投資巨大。方案二：工作電源及備用電源均采用10KV線路，無需裝設主變壓器。但是線路損失太大，無法保證一級負荷長期運行的正常供電，故排除。方案三：正常運行時，線路損失小，電壓損失低，能滿足一級負荷長期運行的供電要求，當35KV線路出現(xiàn)故障進行

28、檢修時10KV線路進行供電，這時候線路損失大，但是考慮到供電時間短，且這種情況很少出現(xiàn)，綜合安全可靠經(jīng)濟的考慮，方案三比方案一少一臺主變壓器和兩臺35KV斷路器，故方案三最適合作為供電方案。第三章 總降壓變電站設計第一節(jié) 主接線的設計（1）主接線基本要求安全 符合有關(guān)國家標準和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全可靠 應滿足電力負荷特別是期中一二級負荷對供電系統(tǒng)的可靠性的要求。靈活 應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應符合的發(fā)展。經(jīng)濟 在滿足上述要求的前提下，應盡量是主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量 （2） 變電站主接線的選擇原則 1.當滿足運

29、行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。 2.當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應采用斷路器分段的單母線接線。 3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組接線。 4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。（3） 變電站主接線方案的擬定 方案一：一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖，如下圖3 圖3 一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進線之間，猶如一架橋梁，而且處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變

30、壓器，因此稱為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用一、二級負荷的工廠。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變壓器器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 方案二：一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖，如下圖4 圖4 一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠性也較高，適用于一、二級負荷的工廠。這種外僑式接線適用于電源

31、線路較短而變電所晝夜負荷變動較大、適于經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。 方案三：一二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖，如下圖圖5 一二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線兼有前兩種橋式接線運行靈活性的有點，但采用的高壓開關(guān)設備較多，可供一、二級負荷，適于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所。（4）主接線技術(shù)經(jīng)濟比較： 表4 主接線技術(shù)經(jīng)濟比較比較方案一次側(cè)內(nèi)橋式一次側(cè)外橋式一二次側(cè)均用單母線分段技術(shù)指標供電安全性滿足要求滿足要求滿足要求供電可靠性較高較高高供電質(zhì)量滿足要求滿足要求滿足要求靈活方便性較好較好好擴建適應性較高較高高經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資一樣一

32、樣一樣高壓開關(guān)柜的綜合投資一般少一點多年運行費一般一般較多供電貼費三種方案基本相同 通過表2的比較得出：在技術(shù)指標方面，三種方案均能滿足要求；在經(jīng)濟指標方面，方案三的初期投入較方案一、二的多。而方案一更適用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所；方案二更適合用于電源線路較短而變電所晝夜負荷變動較大、適于經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。本次設計電源距離變電所5KM或者7KM，且本工廠采用三班工作制，晝夜負荷變動較小，切不需要經(jīng)常切換變壓器。所以綜合技術(shù)經(jīng)濟指標，最終選擇方案一，即一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電

33、所主接線圖。第二節(jié) 工廠負荷計算及無功補償一工廠負荷計算供電系統(tǒng)要能安全可靠的正常運行，各個元件都必須選擇得當，除了滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個元件的負荷值，稱為計算負荷。我國目前普遍采用的確定用電設備計算負荷的方法，有需求系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上普遍采用確定計算負荷的基本方法，最為簡便。二項式法的局限性比較大，但是確定設備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時，較之需要系數(shù)法合理，切計算比較簡便。 計算負荷的計算：先求各車間的計算負

34、荷空壓車間 設備總?cè)萘?，?，模具車間 設備總?cè)萘浚嗜壑栖囬g 設備總?cè)萘?，故磨拋車間 設備總?cè)萘浚史饨榆囬g 設備總?cè)萘浚? 故配料車間 設備總?cè)萘?，故，鍋樓?設備總?cè)萘?，故其他負?設備總?cè)萘浚? 故其他負荷 設備總?cè)萘浚? 故同時系數(shù)，因此總的計算負荷為一級負荷總的計算負荷為各個車間的計算負荷、總的計算負荷及一級負荷總的計算負荷如下表所示。 表5 計算負荷匯總表序號車間名稱負荷類型計算負荷序號車間名稱負荷類型計算負荷1空壓車間7801808007鍋爐房4201094342模具車間5601505808其他負荷4001684343熔制車間5901736219其他負荷4401984834磨拋

35、車間650221687共計476714515封接車間560151580同時系數(shù)0.950.976配料車間360101374總計算負荷452914074743二、功率補償工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到規(guī)定的功率因數(shù)要求，則需要增設無功功率補償裝置。這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應降低，既節(jié)約電能又提高電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設備和導線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。按規(guī)定，用35kV供電時，全廠總功率因數(shù)不低于0.90，用1

36、0kV供電時，全廠總功率因數(shù)不低于0.95。該鑄造廠裝設兩臺主變壓器，經(jīng)過計算可知低壓側(cè)有功計算負荷為4760Kw，無功計算負荷為1448kvar.視在功率4985kw.高壓側(cè)有功計算負荷4522KVA。無功計算負荷為1405KVAR,視在計算負荷為4735.24KVA。35KV的功率因數(shù)為0.93，10KV線路的功率因數(shù)為0.95均滿足供電要求。因此無需再次進行無功功率補償。第三節(jié) 短路電流計算（1）基本概念 短路是指不同電位的導體之間電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴重的一種故障。短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。短路按短路電路的對稱性來分可

37、分為對稱性短路和非對稱性短路，三相短路屬于對稱性短路，其他形式的短路均為非對稱性短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但是一般情況下，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴重。為了使電力系統(tǒng)的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗電氣設備用的短路計算中，以三相短路計算為主。短路電流的計算，常用的有歐姆法和標幺值法，（本次設計采用歐姆法）。（2） 確定短路點為了選擇電氣設備，整定繼電保護，需要計算總降壓變電所35KV側(cè)、380v母線的短路電流。（3）短路電流計算 1、最大運行方式計算電路圖圖6 最大運行方式的短路計算電路圖（1）求

38、K1點的三相短路電流（=37KV）電力系統(tǒng)的電抗:=0.71三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=4.56 架空線路的電抗()：=0.35=1.75繪制K1點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分子）和電抗值（分母），并計算其總電抗為=0.71+2.28+1.75=4.74圖7 最大運行方式的K1點短路等效電路圖三相短路電流=4.51 kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值三相短路容量（2）求K2點的三相短路電流()電力系統(tǒng)的電抗:=0.057三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=0.37架空線路的電抗()：=0.35=0.14兩線圈變壓器電

39、抗（%=7）=1.54繪制K2點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分子）和電抗值（分母），并計算其總電抗為=0.057+0.185+0.14+0.77=1.152圖8 最大運行方式的K2點短路等效電路圖三相短路電流=5.27kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值三相短路容量2、最小運行方式計算電路圖圖9 最小運行方式的短路計算電路圖求K1點的三相短路電流（=37KV）電力系統(tǒng)的電抗:=0.71三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=4.56 架空線路的電抗()：=0.35=1.75繪制K1點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分

40、子）和電抗值（分母），并計算其總電抗為=0.71+4.56+1.75=7.02圖10 最小運行方式的K1點短路等效電路圖三相短路電流=3.05 kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值三相短路容量求K2點的三相短路電流()電力系統(tǒng)的電抗:=0.057三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=0.37 架空線路的電抗()：=0.35=0.14兩線圈變壓器電抗（%=7）=1.54繪制K2點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分子）和電抗值（分母），并計算其總電抗為=0.057+0.37+0.14+0.77=1.34圖11 最小運行方式的K2點短路等效電

41、路圖三相短路電流=4.53kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值三相短路容量表6 短路計算結(jié)果匯總表運行方式短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVA最大運行方式K14.514.514.5115.506.81289.03K25.275.275.279.705.7495.84最小運行方式K13.053.053.057.784.61195.46K24.534.534.538.344.9482.38第四節(jié) 主要電氣設備選擇與校驗（一）、概述變配電所中承擔輸送和分配電能任務的電路，稱為一次電路，或稱為主電路、主接線（主結(jié)線）。一次電路中所有電氣設備成為一次設

42、備或一次元件。一次設備按其功能來分，可分為以下幾類：1、變換設備 其功能是按照電力系統(tǒng)運行的要求改變電壓或電流、頻率等。例如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器、變頻器等。2、控制設備 其功能是按照電力系統(tǒng)運行的要求來控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓側(cè)開關(guān)。3、保護設備 其功能是用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓的保護，例如熔斷器和避雷器。4、補償設備 其功能是用來補償電力系統(tǒng)的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器。5、成套設備 它是按照一次電路接線方案的要求，將有關(guān)一次設備及控制、指示、監(jiān)測和保護一次設備的二次設備組合為一體的電氣設備，例如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏和照明配電箱等。正確的

43、選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全經(jīng)濟運行的重要條件。表7 高壓一次設備的選擇和校驗項目和條件電氣設備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA或MVA短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度高壓斷路器高壓隔離開關(guān)高壓負荷開關(guān)高壓熔斷器電壓互感器電流互感器選擇校驗的條件設備的額定電壓應不小于裝置地點的額定電壓設備的額定電流應不小于通過設備的計算電流設備的最大開斷能力（或功率）應不小于它可能開斷的最大電流（或功率）按三相短路沖擊電流校驗按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路發(fā)熱假想時間校驗注：表中“”表示必須校驗，“”表示不要校驗。（二）、斷路器的選擇與校驗高壓斷路器（文字符號為QF）的功能是：不僅能通斷正常負荷電流

44、，而且能接通和承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。一般35KV及以下的戶內(nèi)配電裝置中都采用少有斷路器。因為,根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)少油斷路器型式，初步選用SN10-35型。又根據(jù)線路計算電流，試選SN10-35型斷路器來進行校驗，如下表5所示，校驗結(jié)果，所選SN10-35型是合格的。表8 高壓斷路器的選擇校驗表序號裝設地點電氣條件SN10-35/1000-1000型斷路器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格278.11A1000A合格34.51kA16kA合格415.50kA40kA合格5合格（三）、隔離開關(guān)的選擇與校驗高壓隔離開關(guān)（文字符號QS）的功能主

45、要是隔離高壓電源，以保證其他設備和線路的安全檢修。因此其結(jié)構(gòu)特點是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設備的安全。但是隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負荷操作。然而可用來隔離一定的小電流，如勵磁電流不超過2A的空載變壓器，電容電流不超過5A的空載線路及高壓互感器和避雷電路等。高壓隔離開關(guān)按安裝地點不同，可分為戶內(nèi)及戶外兩大類。根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)隔離開關(guān)型式，初步選用GN5-35G/600-72戶內(nèi)型隔離開關(guān)來進行校驗，如下表6所示，校驗結(jié)果，所選GN5-35G/600-72戶內(nèi)型隔離開關(guān)是合格的。 表9 高壓隔離開關(guān)的選擇校驗表序

46、號裝設地點電氣條件GN5-35G/600-72戶內(nèi)型隔離開關(guān)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格278.11A600A合格315.50kA72kA合格4合格（四）、負荷開關(guān)的選擇與校驗高壓負荷開關(guān)（文字符號QL）是一種功能介于高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)之間的電器，高壓負荷開關(guān)常與高壓熔斷器串聯(lián)配合使用；用于控制電力變壓器。高壓負荷開關(guān)具有簡單的滅弧裝置，因為能通斷一定的負荷電流和過負荷電流。但是它不能斷開短路電流，所以它一般與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進行短路保護。根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)負荷開關(guān)型式，初步選用FN21-35/630-20戶內(nèi)型負荷開關(guān)來進行校驗，如下表7所示，校驗結(jié)果

47、，所選FN21-35/630-20戶內(nèi)型負荷開關(guān)是合格的。表10 高壓斷路器的選擇校驗表序號裝設地點電氣條件FN21-35/630-20戶內(nèi)型負荷開關(guān)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格278.11A630A合格34.51kA20kA合格415.50kA50kA合格5合格（五）、熔斷器的選擇與校驗熔斷器（文字符號為FU）是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載和短路電流的損害；按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌落式、屋內(nèi)式，對于一些專用設備的高壓熔斷器應選專用系列；我們常說的保險絲就是熔斷器類。根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)熔斷器型式，初步選用RN1-35G/1000-2000

48、型熔斷器來進行校驗，如下表8所示，校驗結(jié)果，所選RN1-35G/1000-2000型熔斷器是合格的。表11 高壓熔斷器的選擇校驗表序號裝設地點電氣條件RN1-35G/1000-2000型熔斷器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格278.11A1000A合格34.51kA20kA合格（六）、電壓互感器的選擇與校驗電壓互感器相當于降壓變壓器，其特點是一次繞組匝數(shù)多，二次繞組匝數(shù)較少，工作時一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組則并聯(lián)儀表、繼電器的電壓線圈。根據(jù)我國生產(chǎn)的電壓互感器型式，初步選用JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器來進行校驗，如下表9所示校驗結(jié)果，故所選JDJJ-35型單相油浸式

49、電壓互感器滿足要求。表12 電壓互感器的選擇校驗表序號裝設地點電氣條件JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格（七）、電流互感器的選擇與校驗電流互感器原理是依據(jù)電磁感應原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。根據(jù)我國生產(chǎn)的電流互感器型式，初步選用LMCQ-35型電流互感器來進行校驗，如下表10所示校驗結(jié)果，故

50、所選LMCQ-35型電流互感器滿足要求。表13 電流互感器的選擇校驗表序號裝設地點電氣條件LMCQ-35型電流互感器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格278.11A200A合格315.50kA40kA合格4合格（八）、低壓一次設備的選擇與校驗低壓一次設備。是指供電系統(tǒng)中1000V（或略高）及以下的電氣設備。低壓一次設備的選擇與高壓一次設備的選擇一樣，必須滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時設備應工作安全可靠，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。表14 低壓一次設備的選擇和校驗項目和條件電氣設備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓斷路器低壓隔離開關(guān)電壓

51、互感器電流互感器選擇校驗的條件設備的額定電壓應不小于裝置地點的額定電壓設備的額定電流應不小于通過設備的計算電流設備的最大開斷能力（或功率）應不小于它可能開斷的最大電流（或功率）按三相短路沖擊電流校驗按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路發(fā)熱假想時間校驗注：表中“”表示必須校驗，“”表示一般可不校驗，“”表示不要校驗。表15 低壓一次設備的選擇和校驗裝設地點電氣條件斷路器DZ10-600L隔離開關(guān)NH3-400電流互感器LAT-300電壓互感器JDJ-0.38380V380V380V380V380V273A600A400A300A600A15.45kA52kA32kA52kA20kA50.8816322000

52、10241600結(jié)論合格合格合格合格第五節(jié) 配電裝置設計3.5.1 配電所的任務變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配點的任務。配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配點的任務。顯然，變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐，在工廠中占有特殊重要的地位。3.5.2 高壓配電所的設計原則及要求高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒布的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件，自然環(huán)境特點和運行檢修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用設備，積極慎重地選用親布置新設備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設計不斷創(chuàng)新做到新技術(shù)，經(jīng)濟合理、安全可靠運行。配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分

53、，它是根據(jù)主接線的接線方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設備組成，用來接受和分配電能。配電裝置按照電氣裝設地點的不同可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。按照組裝方式可分為成套式和組裝式。屋內(nèi)式的特點：（2） 允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積?。?） 維修操作不受氣候影響（4） 外界環(huán)境影響較小，可以減少維護工作量（5） 房屋建設投資大屋外式的特點：1、 土建工作量及費用較小，建設周期短2、 擴建比較方便3、 相鄰設備間距離較大，便于帶電作業(yè)4、 受外界環(huán)境影響設備運行條件差，必須加強絕緣5、 占用面積達大，不良氣候?qū)υO備維修和操作有影響成套配電裝置的特點：（4） 電器布置在封閉半

54、封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小（5） 所所有元件已經(jīng)在工廠組成一體，大大縮減現(xiàn)場安裝工作量，也便于擴建和搬遷。（6） 運行可靠性高，維護工作量小（7） 耗用鋼材多，造價較高。第六節(jié) 繼電保護系統(tǒng)設計在供電系統(tǒng)中，除了采取各項積極措施消除或者減少發(fā)生故障的可能性外，故障一旦發(fā)生，必須盡快將故障元件切離電源，以防止故障蔓延。繼電保護裝置就是及時發(fā)現(xiàn)并切除故障，及時報警的一種自動裝置。3.6.1 繼電保護的基本任務是：1.當被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的要求。2.在電氣設備不正常供電的情況下，根據(jù)不正常工作情況和設備設備運行維護條件的不同發(fā)出信號，以便值班人員進行處理，或?qū)⒛切├^續(xù)運行會引起事故的電氣設備予以切除。3.6.2 繼電保護器件介紹:繼電器是一種在其輸入物理量達到固定值時，其電氣輸出電路被接通或分斷的自動電器。按其組成元件不同可分為：有機電型、晶體管型和微機型；按其反應的物理量分可分為：電流繼電器、電壓繼電器和功率繼電器、瓦斯氣體繼電器等。1.電磁式電流繼電器和電壓及電器