CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY課 程 設(shè) 計 說 明 書題目：機械工廠供電系統(tǒng)設(shè)計 二級學院（直屬學部）： 延陵學院 專業(yè)：電氣工程及其自動化 班級： 10電Y1 學生姓名： 葉翔 學號： 10120731 指導(dǎo)教師姓名： 柴濟民 職稱： 講師 2013 年 6 月目錄 第一章 緒論31.1工廠供電的意義31.2設(shè)計任務(wù)及設(shè)計方案6第二章 負荷計算及功率補償102.1負荷計算的內(nèi)容和目的102.2負荷計算的方法102.2功率因素的補償（放電電阻值）27第三章 變電所一次系統(tǒng)設(shè)計303.1 變電所的配置303.2變壓器的選擇313.2.1 變壓器型號選擇313.2.2 變壓器臺數(shù)和容量的確定313.3全廠變電所主結(jié)線設(shè)計323.3.1 對變電所主結(jié)線的要求323.3.2 變電所主接線方案323.4變電所的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計323.4.1 變電所的布置設(shè)計323.4.2 變電所的結(jié)構(gòu)設(shè)計34第四章 電氣設(shè)備選擇394.1短路電流計算394.2電氣設(shè)備選擇484.21 電氣設(shè)備選擇原則484.22高壓電氣設(shè)備的選擇494.23低壓電氣設(shè)備的選擇51第五章 電力變壓器繼電保護設(shè)計555.1電力變壓器繼電保護配置555.2電力變壓器繼電保護原理圖設(shè)計555.3電力變壓器繼電保護整定計算56第六章 廠區(qū)線路設(shè)計596.1電力線路的接線方式596.2電力線路的結(jié)構(gòu)596.3導(dǎo)線和電纜的選擇596.31導(dǎo)線和電纜型號的選擇原則：596.32高壓導(dǎo)線選擇626.33低壓導(dǎo)線選擇636.3.4母線的選擇656.4廠區(qū)照明設(shè)計67第七章小結(jié)68參考文獻69附錄1設(shè)備材料表70 第一章 緒論1.1工廠供電的意義工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本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)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。 電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占比例一般很小（除電化工業(yè)）在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于在產(chǎn)品成本或投資總額所占比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化后可以大大增加產(chǎn)量，減輕工人勞動強度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，改善工作條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。另一方面，如果工廠電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重后果。因此做好工廠供電工作對發(fā)展工業(yè)生、實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化都具有極其重要的意義，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)同樣也具有重大意義。本設(shè)計為工廠變電所設(shè)計，對在工廠變電所設(shè)計中的若干問題如負荷計算，三相短路分析，短路電流計算，高低壓設(shè)備的選擇與校驗，防雷與接地，變電所的過電壓保護，計量無功補償?shù)葞追矫娴脑O(shè)計進行了闡述。工廠供電工作要很好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，同時做好節(jié)能工作，要從以下基本要求做起:（1）安全 在電能的供應(yīng)、分配和利用過程中，不應(yīng)發(fā)生人生事故及設(shè)備事故。（2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。（4）經(jīng)濟 供電系統(tǒng)投資要盡量少，運行費要低，盡可能節(jié)約電能和減少有色金屬消耗。1.2設(shè)計任務(wù)及設(shè)計方案一、課程設(shè)計題目:機械工廠供電設(shè)計二、設(shè)計要求： 滿足電力負荷對供電的要求，符合個有關(guān)供電規(guī)程。三、原始資料：1.工廠總平面圖（參見附圖）。 2.各車間用電設(shè)計資料（參見附表） 3.電源情況：（1）電源電壓等級：10千伏（2）電源線路：用一回架空非專業(yè)線向本廠供電，導(dǎo)線型號為LJ-70，線路長度為5公里，線路走向參看工廠總平面圖。（3）電源變電所10千伏母線Sk.max=300MVA，Sk.min=200MVA。（4）電源變電所10千伏引出線繼電保護的整定時限為1.6秒。 4全廠功率因素要求不低于供用電規(guī)程。 5.計量要求高供高量。 6.二部電價制收費：（1）電度電價為0.058元/度。（2）設(shè)配容量電價4元/千伏安、月（或最高量電價6元/千瓦、月）。7.工廠為二班制生產(chǎn)，全年工作時數(shù)4500小時，最大負荷利用小時3500小 時（均為統(tǒng)計參考值）。 8.廠區(qū)內(nèi)低壓配電線路允許電壓損失3.55%。 9本地氣象、地壤等資料：（1）海拔高度9.2米。 （2）最熱月平均溫度28.4。（3）最熱月平均最高溫度32.2。 （4）極端最高溫度38.5。 （5）極端最低溫度-15.5。 （6）雷暴日數(shù)35.6日/年。（7）最熱月地下0.8米的平均溫度27.4四、設(shè)計任務(wù)： 1設(shè)計說明計劃書一份。 在設(shè)計說明計算書中應(yīng)包括以下主要部分： 各車間與全廠的負荷計算，功率因素的補償（放電電阻值）。 變（配）電所位置的確定，變壓器的數(shù)量、容量的決定。 全廠供電系統(tǒng)的接線方式與變電所主結(jié)線的確定。 高氣壓電氣設(shè)備與導(dǎo)線電纜的選擇。 短路電流的計算與前期設(shè)備的校驗。 繼電保護整定計算。2.設(shè)計圖紙：（1）變（配）電所主結(jié)線圖一張（或?qū)⒏摺⒌蛪悍珠_畫兩張）。（2）工廠變配電所和電力線路平面布置圖一張。（3）繼電保護原理接線圖一張。3.主要設(shè)備材料表一份。五設(shè)計時間：設(shè)計時間定為兩周。說明：若課程時間為一周半，繼電保護整定計算及變配電所平剖面布置圖不做。第二章 負荷計算及功率補償2.1負荷計算的內(nèi)容和目的（1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。（3） 平均負荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電電能消耗量。2.2負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有：有功計算負荷（kW） 2-1無功計算負荷（kvar） 2-2視在負荷計算（kVA） 2-3 計算電流（A） 2-5表2-1 第四車間各用電設(shè)備組的分組及負荷計算數(shù)據(jù)計算內(nèi)容設(shè)備名稱KcostanP(kW)Q(kvar)P(kW) Q(kvar)S（kVA）I（A）第四車間變1T計算負荷各設(shè)備組計算負荷空氣錘0.250.601.3327.7536.9146.1870.18電阻爐0.70.980.231056.332.1248.81齒輪油泵,通風機0.80.80.7531.0423.2838.858.97電焊機0.350.601.337.910.513.1419.97砂輪機0.60.750.8810.89.50414.3921.87起重機0.150.51.739.12315.75818.3227.71軸輪風機0.80.80.756.44.8812.161T低壓側(cè)負荷（同時系數(shù)為0.9）112.0696.37147.80224.62變壓器1T的損耗2.2178.868變壓器1T高壓側(cè)計算負荷114.277105.238155.35236.09 第四車間（鍛工） 空氣錘：P=KP=0.25（155+122+217）=27.75kWQ=Ptan=27.751.33=36.91kvarS=46.18kVAI=70.18A 電阻爐P=KP=0.745=31.5kW Q=Ptan=31.50.2=6.3kvarS=32.12kVAI=48.81A 輪油泵，通風機：P=KP=0.8（81.6+213）=31.04kWQ=Ptan=31.040.75=23.28kvarS=38.8kVAI=58.97A 電焊機P=KP=KP=20.3514 =7.9kWQ=Ptan=7.91.33=10.5kvarS=13.14kVA I=19.97A 砂輪機P=KP=0.618=10.8kWQ=Ptan=10.80.88=9.504kvarS=14.39kVAI=21.87A 起重機P=KP=17.5 =17.5P=KP=8.6=10.88P=KP=4.22=5.34P=KP=KP=0.15(17.5+310.88+25.34）=9.123kWQ=Ptan=9.1231.73=15.78kvarS=18.23kVAI=27.71A 軸流風機P=KP=0.8（100.8）=6.4 kWQ=Ptan=6.40.75=4.8kvarS=8kVAI=12.16A取同時系數(shù)為0.9，則總的計算負荷為：P=K=0.9（27.75+31.5+31.04+7.9+10.8+9.123+6.4）=112.06kWQ=K=0.9（36.91+6.3+23.28+10.5+9.504+15.78+4.8）=96.37kvarS=147.80kVAI=224.62A損耗： P=0.015S=0.015147.80=2.217kW Q=0.06S=0.06147.80=8.868kvar1T高壓側(cè)計算負荷：P=P+P=112.06+2.217=114.277kWQ=Q+Q=96.37+8.868=105.238kvarS=155.35kVAI=236.09A表2-2 第五車間各用電設(shè)備組的分組及負荷計算數(shù)據(jù)計算內(nèi)容設(shè)備名稱KCostanP(kW)Q(kvar)P(kW) Q(kvar)S（kVA）I（A）車間變1T計算負荷各設(shè)備組計算負荷清砂機、混砂機、碎鐵機、篩砂機、0.80.80.7567.8450.8884.8128.88鼓風機0.820.80.7542.2431.6852.880.24化鐵爐加料機0.650.750.888.847.7811.7817.90電阻爐0.80.980.7517.613.22233.43皮帶運輸機0.650.750.888.847.7811.7817.90單梁行車0.350.51.732.564.425.117.771T低壓側(cè)負荷（同時系數(shù)為0.9）133.13104.17169.04256.90變壓器1T的損耗2.5410.14變壓器1T高壓側(cè)計算負荷135.67114.31177.41269.62第五車間（鑄工）清砂機、混砂機、碎鐵機、篩砂機、空壓機、砂輪機：P=KP=0.8（101.7+34.6+62.8+61.7+22+100.5）=67.84kWQ=Ptan=67.840.75=50.88kvarS=84.8kVAI=128.88A-鼓風機P=KP=0.8(62.8+28+81.0)=42.24kWQ=Ptan=42.240.75=31.68kvarS=52.8kVAI=80.24A 化鐵爐加料機；P=KP=0.65（81.7）=8.84kWQ=Ptan=8.840.88=7.78kvarS=11.78kVAI=17.90A 管型、箱型電阻爐：P=KP=0.8（61+82）=17.6kWQ=Ptan=17.60.75=13.2kvarS=22kVAI=33.43A皮帶運輸機：P=KP=0.65（81.7）=8.84kWQ=Ptan=8.840.88=7.78kvarS=11.78kVAI=17.90A3噸單梁行車：P=KP=KP=0.357.3=2.56kWQ=Ptan=2.561.73=4.42kvarS=5.11kVAI=7.77A取同時系數(shù)為0.9，則總的計算負荷為：P=K=0.9（67.84+42.24+8.84+17.6+8.84+2.56）=133.13kWQ=K=0.9（50.88+31.68+7.78+13.2+7.78+4.42）=104.17kvarS=169.04kVAI=256.90A損耗： P=0.015S=0.015169.04=2.54kW Q=0.06S=0.06169.04=10.14kvar1T高壓側(cè)計算負荷：P=P+P=133.13+2.54=135.67kWQ=Q+Q=104.17+10.14=114.31kvarS=177.41kVAI=269.62A 表2-3 全廠各車間用電設(shè)備組計算如下計算內(nèi)容設(shè)備名稱KtanP(kW)Q(kvar)P(kW)Q(kvar)S（kVA）I（A）第一車間冷加工機床 組0.21.73101.05174.82201.92306.87砂輪組0.160.731.441.052.884.36吊車組0.151.7312.7121.9925.4038.601T低壓側(cè)負荷（同時系數(shù)為0.9）102.07175.28202.83308.17第二車間冷加工機床0.21.73103.68178.07206.05316.2造型機0.70.83172.48143.16224.15340.56焊機0.351.333.955.2543.2165.65變壓器0.52.993.397.768.4712.87吊車0.21.736.1210.5912.2318.591T低壓側(cè)負荷183.483315.53365498.5第三車間電阻爐組0.70.2262.8552.57268.06407.28水泵，風機組0.750.75135.7101.775169.625257.73起重機組0.21.3310.814.36417.9127.31電弧，熔爐組0.90.57143.181.567176.714250.26小批量生產(chǎn)加工組0.141.7317.430.10234.7752.83干燥箱0.7030.6030.646.491T低壓側(cè)負荷540.405252.25596.42906.19第四車間空氣錘0.51.3327.7536.9146.1670.18電阻爐組0.850.231.056.332.1248.18齒輪，油泵，通風機0.80.7531.0423.2838.858.97電焊機0.351.337.910.513.1419.9砂輪機0.60.7310.89.50414.3921.87起重機0.251.739.12315.75818.3227.71軸輪風機0.80.86.44.8812.161T低壓側(cè)負荷112.0696.37147.80224.62第五車間清砂機，混砂機，碎鐵機，篩砂機0.80.7558.724473.4111鼓風機0.820.7542.2431.6852.880.24化鐵爐加料機0.650.758.847.7811.7817.9電阻爐0.80.7517.613.22233.43皮帶運輸機0.650888.847.7811.7817.90單梁行車0.351.732.564.425.117.771T低壓側(cè)負荷133.13104.17169.04256.90低壓側(cè)總計（0.9）965.41852.411287.871956.722.2功率因素的補償（放電電阻值）無功功率補償:功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響及提高功率因數(shù)的方法1、功率因數(shù)產(chǎn)生的原因及對供配電系統(tǒng)的影響 功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟運行的一個重要指標。用戶中絕大多數(shù)用電設(shè)備，如感應(yīng)電動機、電力變壓器、電焊機及交流接觸器等，它們都要從電網(wǎng)吸收大量無功電流來產(chǎn)生交變磁場，其功率因數(shù)均小于0.9，需要進行無功功率補償，提高功率因數(shù)。感性用電設(shè)備都需要從供配電系統(tǒng)中吸收無功功率，從而降低功率因數(shù)。功率因數(shù)太低將會給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加和供電設(shè)備利用率降低等不良影響。所以要求電力用戶功率因數(shù)必須達到一定值，低于某一定值就必須進行補償。2、提高功率因數(shù)的方法（1）提高自然功率因數(shù) 合理選擇電動機的規(guī)格、型號； 防止電動機長時間空載運行； 保證電動機的檢修質(zhì)量； 合理選擇變壓器的容量； 交流接觸器的節(jié)電運行。 （2）人工補償功率因數(shù) 并聯(lián)電容器人工補償； 同步電動機補償；動態(tài)無功功率補償；調(diào)相機補償。3、并聯(lián)電容器補償容量的確定（1）采用固定補償在變電所6-10KV高壓母線上進行人工補償時，一般采用固定補償，其補償容量按下式計算 2-6式中補償容量，平均有功負荷， 補償前平均功率因數(shù)角的正切值 補償后平均功率因數(shù)角的正切值（2）采用自動補償在變電所0.38KV母線上進行補償是，都采用自動補償 Qcc=Pc(tan1-tan2) 2-7功率補償：Pc=k(p1+p2+p3+p4+p5)=0.9(103.6+183.483+540.405+112.06+133.13)=965.48KWqc=k(q1+q2+q3+q4+q5)=0.9(178.07+315.53+252.35+96.37+104.17)=851.84KVarsc=1287.55KVAcosav1=0.730.73<0.9,應(yīng)補償?shù)?.9Qc.c.=Kalpc(tgav1-tgav)=0.73965.48(tgarccos0.75-tgarccos0.95)=389.92Kvar查表A-2，選用BCMJ-20-1型電容器，需要的數(shù)量為： n=19.5 實際取21臺Qc.c實2021=420kvar采用低壓自動補償： 高壓側(cè)總的負荷計算為： 符合要求選兩臺變壓器選用兩臺均為1000kVA變壓器型號S91000/10第三章 變電所一次系統(tǒng)設(shè)計3.1 變電所的配置1.變電所的類型： 機械加工廠需要的電壓等級是10KV，根據(jù)負荷計算該廠需要設(shè)計一座全廠變電所和一個車間獨立變電所。變電所的位置：根據(jù)經(jīng)濟最省和靠近負荷中心的原則我把變電所設(shè)置在第三車間上方這樣采用電纜這樣在進線就可以節(jié)約空間而且易于維護。變電所個數(shù)：2個。一個是全場變，因為第二車間所需容量超過320KVA，所以需要一個單獨的車間變。2.負荷中心的確定：負荷圓的半徑為r=，取K=2kW/mm，則：X=9.15cmY= =5.23cm 3-1負荷中心示意圖3.2變壓器的選擇3.2.1 變壓器型號選擇根據(jù)國家的新的節(jié)能標準該機械廠變電所的變壓器使用最新節(jié)能型號，故選用S9系列的變壓器。3.2.2 變壓器臺數(shù)和容量的確定選單臺變壓器時，其額定容量SN應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計算負荷SC，考慮負荷發(fā)展應(yīng)留有一定的容量裕度，并考慮變壓器的經(jīng)濟運行，即 S（1.15 1.4）SC 3-1選用兩臺主變壓器時，其中任意一臺主變壓器容量S應(yīng)同時滿足下列兩個條件。任一臺主變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足總計算負荷的60%-70%的要求，即 S=（0.6 0.7）S 3-2任一臺主變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷S（+）的需要，即 S S（+）選兩臺變壓器選用兩臺均為1000kVA變壓器型號S91000/103.3全廠變電所主結(jié)線設(shè)計3.3.1 對變電所主結(jié)線的要求變電所主接線應(yīng)滿足以下基本要求：安全：主接線的設(shè)計應(yīng)符合國家標準有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。可靠：應(yīng)滿足用電單位對供電可靠性的要求。靈活：能適應(yīng)各種不同運行方式，操著檢修方便。經(jīng)濟：在滿足以上要求的前提下，主接線設(shè)計應(yīng)簡單，投資少，運行管理費用低，一般情況下，應(yīng)考慮節(jié)約電能和有色金屬的消耗。3.3.2 變電所主接線方案為了滿足用戶的用電要求和滿足用電可靠性以及滿足經(jīng)濟最省。輕負荷時可以停用其中一臺，當其中一臺變壓器因故障或需要檢修時，接于該段母線上的負荷，可以通過閉合母線聯(lián)絡(luò)（分段）開關(guān)6QF來獲得電源，提高了供電可靠性。 3.4變電所的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計3.4.1 變電所的布置設(shè)計變電所的布置形式有戶內(nèi)，戶外和混合式3種。戶內(nèi)式變電所將變壓器，配電裝置安裝于室內(nèi)，工作條件好，運行管理方便；戶外式變電所將變壓器，配電裝置全部安裝在室外。該機械廠設(shè)計成戶內(nèi)式，采用單層布置。布置主要包括變壓器室，高壓配電室，低壓配電室，值班室，消防室，和工具間等對變電所布置的要求：（1）室內(nèi)布置應(yīng)緊湊合理，便于值班人員操著，檢修，試驗，巡視和搬運，配電裝置應(yīng)滿足最小允許通道寬度，考慮今后發(fā)展和擴建的可能。（2）合理布置變電所各室位置，高壓配電室，電壓配電室與變壓器室相鄰，高低壓配電室的位置應(yīng)便于出進出線，值班室的位置應(yīng)便于運行人員工作管理。（3）變壓器的設(shè)置應(yīng)避免日曬，控制室盡可能利用自然采光和通風。 （4）配電室的設(shè)置應(yīng)符合安全和防火要求，對氣器設(shè)備載流部分應(yīng)采用金屬網(wǎng)隔離。（5）高低壓配電室，變壓器室門應(yīng)該向外開啟，相鄰的配電室的門應(yīng)該能夠雙向開啟。（6）變電所內(nèi)不允許采用可燃材料裝飾，不允許熱力管道，可燃氣體管等各種管道從變電所內(nèi)經(jīng)過。具體布局如圖3-1.圖3.1 變電所布局3.4.2 變電所的結(jié)構(gòu)設(shè)計 變壓器室變壓器機構(gòu)設(shè)計要考慮變壓器的安裝方式，變壓器的推進方式，進線方式，進線方向，高壓側(cè)進線開關(guān)，通風，防火安全及變壓器的容量和外形尺寸等。變壓器外輪廓與墻面的凈距油浸式變壓器外輪廓與四周墻壁最小凈距如表31變壓器容量（KVA）變壓器外輪廓與后壁，側(cè)壁凈距（m）0.60.8變壓器外輪廓與門得距離（m）0.81.0表31油浸式變壓器外輪廓與變壓器室墻壁和門的最小凈距 變壓器室的通風變壓器室一般采用自然通風，只設(shè)通風窗（不設(shè)采光窗）。進風窗設(shè)在變壓器室前門的下方，出風窗設(shè)在變壓器室的上方，并應(yīng)有防止雨雪及蛇鼠蟲等從門，窗機電纜溝進入室內(nèi)的設(shè)施。通風窗的面積根據(jù)變壓器的容量，進風溫度及變壓器重心標高至出風窗中心標高的距離等因數(shù)確定。按通風要求，變壓器室的地坪又抬高和不抬高兩種形式。變壓器的常、寬、高分別為：1975mm，1395mm，1902mm，為方便畫圖，將各個尺寸進行取整為2000mm，1400mm，2000mm。其中變壓器的推進方式為寬進。圖3.3 變壓器的通風圖3.儲油室選用油浸式變壓器時，應(yīng)設(shè)置容量100%變壓器油量的儲蓄次，通常的做法是在變壓器的油坑內(nèi)設(shè)置厚度大于250mm的鵝卵石層，卵石層底下設(shè)置儲油池，砌有兩道高出池面得放置變壓器的基礎(chǔ)。（儲油室無需設(shè)計。）4.變壓器的推面 變壓器推面有寬面推進和窄面推進兩種。寬面推進時，變壓器的低壓側(cè)宜朝外；窄面推進是，變壓器的油枕宜朝外。一般變壓器室的門比變壓器推進寬0.5m，變壓器室的門是朝外開。5.變壓器的防火設(shè)置儲油池或擋油設(shè)施時防火措施之一，可燃油油浸式變壓器室的耐火等級應(yīng)為一級，非燃或難燃介質(zhì)的電力變壓器室耐火等級不應(yīng)低于二級。此外，變壓器室內(nèi)的其他設(shè)施如通風窗材料等應(yīng)使用非燃材料。具體的設(shè)計如圖3-3變壓器室的配置圖：圖3.4變壓器室的配置圖6.高壓配電室的結(jié)構(gòu) 高壓配電室的結(jié)構(gòu)主要取決于高壓開關(guān)柜的數(shù)量，布置方式（單列或雙列），安裝方式等因數(shù)，為了操著和維護的方便和安全，應(yīng)保留有足夠的操著和維護通道，考慮到發(fā)展還應(yīng)留有適當數(shù)量的備用開關(guān)柜或備用位置。高壓配電室各種通道的最小寬度如表32所示。高壓配電室的高度與開關(guān)柜形式及進出線情況有關(guān)，采用架空線是高度為4.2m以上，采用電纜進出線時，高壓配電室高度為3.5m。開關(guān)柜下方宜設(shè)電纜溝，柜前或柜后宜設(shè)電纜溝，便于進出線電纜與柜內(nèi)設(shè)備的連接，便于二次回路敷設(shè)。 表32高壓配電室各種通道最小寬度 單位：mm開關(guān)柜布置方式柜后維護通道柜前維護通道固定式柜手車式柜單列布置8001500單車長度+1200雙列面對面布置8002000雙車長度+900雙列背對背布置10001500單車長度+1200靠墻布置柜后與墻凈距大于50，側(cè)面與墻凈距應(yīng)大于200高壓配電室的門應(yīng)向外開，相鄰配電室之間油門時，應(yīng)能雙向開啟，長度超過7m時應(yīng)設(shè)兩個門。高壓配電室宜設(shè)不能開啟的自然采關(guān)窗，并應(yīng)設(shè)置防止雨雪，蛇鼠蟲等從采光窗，通氣窗，門電纜溝進入室內(nèi)設(shè)施。高壓配電室的耐火等級不應(yīng)低于二級。具體的設(shè)計如圖3-4高壓配電室的配置圖：圖3-4高壓配電室的配置圖7.低壓配電室低壓配電室的結(jié)構(gòu)主要取決于低壓開關(guān)柜的數(shù)量，尺寸，布置方式，安裝方式等因數(shù)。低壓配電室內(nèi)各種通道寬度不應(yīng)小于表33。 表33低壓配電室各種通道最小寬度 單位：mm配電屏布置方式屏前通道屏后通道固定式單列布置15001000雙列面對面布置20001000雙列背靠背布置15001500抽屜式單列布置18001000雙列面對面布置23001000雙列背靠背布置18001000低壓配電室長度超過8m，兩邊各設(shè)置一個門，門向外開啟，超過15m是應(yīng)該再設(shè)置一個門。低壓配電室高壓配電室宜設(shè)不能開啟的自然采關(guān)窗，并應(yīng)設(shè)置防止雨雪，蛇鼠蟲等從采光窗，通氣窗，門電纜溝進入室內(nèi)設(shè)施。 低壓配電室的耐火等級不應(yīng)低于三級級。 第四章 電氣設(shè)備選擇4.1短路電流計算在電力系統(tǒng)中短路種類主要有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接短路。短路發(fā)生的主要原因是電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞，運行人員不遵守操作規(guī)程發(fā)生的誤操作以及鳥獸跨越在裸露導(dǎo)體上等。其中三相短路電力系統(tǒng)最嚴重的短路故障。然而其分析很難變化大，為了簡化分析，假設(shè)成一個無限大容量系統(tǒng)來做分析。在計算短路電流的是采用標幺制表示，更簡化了計算。做短路電流計算是為了正確地選擇和校驗各種電氣設(shè)備、計算和整定保護短路的繼電保護裝置等。該廠電源進線采用一回架空線，型號為LJ_70，線路長度為5km的線路供電根據(jù)表A-15，LJ-70導(dǎo)線，選擇線間幾何均距為1.25m，則其電抗值為0.358/kmSK=50MVA t=1.6sLJ-70 5kM圖4-1：電源進線圖 其中變壓器1T中的參數(shù)為1000kVA，阻抗電壓U%=4.5則供電系統(tǒng)的等效電路圖如下圖所示：最大運行方式時：S=300MVA(a) 最大運行方式一臺變壓器運行時的短路計算等效電路為：圖4-2：供電等效電路圖取基準容量S=100MVA，基準電壓U=U,兩個電壓等級的基準電壓分別為U=10.5kv,U=0.4kV,相應(yīng)的基準電流為I,I,則各元件的電抗標幺值為：系統(tǒng)S： X*=S/S= 4-1線路1WL： X*=(XLS)/=0.35851.62 4-2變壓器1T： X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-3（1）K1點的三相短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值：XK1*= X*+ X*=0.333+1.62=1.953 K1點所在電壓等級的基準電源：I=S/(U)=5.5kA K1點短路電流的各量：IK1*=1/ Xk1*=0.512iK1=IIk1*=5.50.512=2.816kAIsh.k1=2.55Ik1 =2.552.816=7.18kASK1=S/ XK1*=1000.512=51.2MVA（1）K2點的三相短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值：X*= X*+ X*+ X*=0.333+1.62+4.5=6.45 K2點所在電壓等級的基準電源：I= S/(U)=144.34kA K2點短路電流的各量：Ik2*=1/Xk2*=0.155Ik2= IIk2*=144.340.155=22.37kAish.k2=1.89Ik2=1.8422.37=41.16kASk2=S/Xk2*=1000.155=15.5MVA(b) 最大運行方式兩臺變壓器運行時的短路計算等效電路為：圖4-3：短路計算等效電路取基準容量S=100MVA，基準電壓U=U,兩個電壓等級的基準電壓分別為U=10.5kv,U=0.4kV,相應(yīng)的基準電流為I,I,則各元件的電抗標幺值為：系統(tǒng)S： X*=S/S= 4-4線路1WL： X*=(XLS)/=0.35851.62 4-5變壓器1T： X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-6變壓器2T： X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-7（1）K1點的三相短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值：Xk1*= X*X*=0.333+1.62=1.953 K1點所在電壓等級的基準電源：I=S/(U)=5.5kA K1點短路電流的各量：Ik1*=1/Xk1*=1/1.953=0.512Ik1=IIk1*=5.50.512=2.816kAish.k1=2.55Ik1=2.552.816=7.18kAS k1=S/Xk1*=1000.512=51.2MVA(2)K2點的三相短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值：Xk2*X*+X*+X*/ X*=0.3331.622.254.2 K2點所在電壓等級的基準電源：I=S/(U)=144.34kA K2點短路電流的各量：Ik2*=1/Xk2*=1/4.2=0.238Ik2=IIk2*=144.340.238=34.37kAish.k2=1.84Ik2=1.8430.28=63.23kASk2=S/Xk2*=1000.238=23.8MVA最小運行方式時：S=200MVA(a) 最小運行方式一臺變壓器運行時的短路計算等效電路為：圖4-4：短路計算電路取基準容量S=100MVA，基準電壓U=U,兩個電壓等級的基準電壓分別為U=10.5kv,U=0.4kV,相應(yīng)的基準電流為I,I,則各元件的電抗標幺值為：系統(tǒng)S： X*=S/S=0.5 4-8 線路1WL： X*=(XLS)/=0.35851.62 4-9變壓器1T： X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-10（1）K1點的三相短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值：Xk1*= X*+ X*=0.5+1.62=2.12 K1點所在電壓等級的基準電源：I=S/(U)=5.5kA K1點短路電流的各量：Ik1*=1/ Xk1*=0.472Ik1=IIk1*=5.50.472=2.596kAish.k1=2.55Ik1 =2.552.596=6.6198kASk1=S/ Xk1*=1000.472=47.2MVA(2)K2點的三相短路電流和容量的計算1 計算短路回路總阻抗標幺值：Xk2*= X*+ X*+ X*=0.5+1.62+4.5=6.622 K2點所在電壓等級的基準電源：I= S/(U)=144.34kA3 K2點短路電流的各量：Ik2*=1/X*=0.15Ik2= IIk2*=144.340.15=21.65kAish.k2 =1.84Ik2=1.8421.65=39.84kASk2=S/Xk2*=1000.15=15MVA(c) 最小運行方式兩臺變壓器運行時的短路計算等效電路為：圖4-5：短路計算等效電路取基準容量S=100MVA，基準電壓U=U,兩個電壓等級的基準電壓分別為U=10.5kv,U=0.4kV,相應(yīng)的基準電流為I,I,則各元件的電抗標幺值為：系統(tǒng)S： X*=S/S=0.5 4-11線路1WL： X*=(XLS)/=0.35851.62 4-12變壓器1T： X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-13變壓器2T： X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-14（1）K1點的三相短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值：Xk1*= X*X*=0.5+1.62=2.12 K1點所在電壓等級的基準電源：I=S/(U)=5.5kA K1點短路電流的各量：Ik1*=1/Xk1*=1/2.12=0.472Ik1=IIk1*=5.50.472=2.596kAish.k1=2.55Ik1=2.552.596=6.6198kA S k1=S/Xk1*=1000.472=47.2MVA(2)K2點的三相短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值：Xk2*X*+X*+X*/ X*=0.51.622.254.37 K2點所在電壓等級的基準電源：I=S/(U)=144.34kA K2點短路電流的各量：Ik2*=1/Xk2*=0.23Ik2=IIk2*=144.340.23=33.03kAish.k2=1.84Ik2=1.8433.03=66.77kASk2=S/Xk2*=1000.23=23MVA最大運行方式一臺變壓器IK2=2.816KA ish.k2=7.18KAIK1=22.37KA ish.k1=41.16KA兩臺變壓器IK2=2.816KA ish.k2=7.18KAIK1=34.37KA ish.k1=63.23KA最小運行方式一臺變壓器IK2=2.596KA ish.k2=6.62KAIK1=21.65KA ish.k1=39.84KA兩臺變壓器IK2=2.596KA ish.k2=6.62KAIK1=33.03KA ish.k1=66.77KA表4-1 短路計算等效電路總圖4.2電氣設(shè)備選擇4.21 電氣設(shè)備選擇原則電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容，其選擇的恰當與否將影響到整個系統(tǒng)能否安全可靠地運行，故必須遵循一定的選擇原則：（1）按工作要求和環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備的型號（2）按正常工作條件選擇電氣設(shè)備的額定電壓和額定電流 1 按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓。電氣設(shè)備的額定電壓U應(yīng)不低于其所在線路的額定電壓UW.N，即UU2 按最大負荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流。電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于實際通過它的最大負荷電流I（或計算電流I），即 II 或 I I（3） 按短路電流條件校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性（4） 開關(guān)電器斷流能力校驗4.22高壓電氣設(shè)備的選擇 高壓電器主要指高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)和高壓負荷開關(guān)。高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)和高壓負荷開關(guān)的具體選擇原則如下：根據(jù)使用環(huán)境和安裝條件來選擇設(shè)備的型號；（1） 在正常條件下，選擇設(shè)備的額定電壓和額定電流；（2） 短路校驗： 動穩(wěn)定校驗 熱穩(wěn)定校驗；（3） 開關(guān)電器斷流能力校驗。1) 高壓斷路器選擇因為是戶內(nèi)型變電所，故選擇戶內(nèi)多油斷路器。Ic=57.73A查課本后表A-4，選擇DW5-10G/200型多油斷路器。其有關(guān)技術(shù)參數(shù)及裝設(shè)地點的電氣條件和計算結(jié)果列于表4-2中從中可以看出斷路器的參數(shù)均大于裝設(shè)地點的電氣條件，故所選斷路器合格。 序號DW5-10G/200選擇要求裝設(shè)地點電氣條件結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)1U10KVU10KV合格2I200AI57.73A合格3I2.9KAI2.816KA合格4I7.4KAi7.18KA合格5I2.95=42.05KAsI2.8162(1.1+1)=16.65 KAs合格表4-2 高壓斷路器校驗表2)高壓隔離開關(guān)選擇選擇GN-10T/200型高壓隔離開關(guān)。校驗結(jié)果列于表4-3中序號GN-10T/200選擇要求裝設(shè)地點電氣條件結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)1U10KVU10KV合格2I200AI2.816合格4I25.5KAi7.18KA合格5I10=500KAsI2.8162(1.1+1)=16.65KAs合格表4-3 高壓隔離開關(guān)校驗表3)電流互感器的選擇 根據(jù)變壓器額定電壓10kV，額定電流66.167A，查表A7，選變比100/5A的LQJ-10型電流互感器，Kes=225,Kt=90,t=1s,0.5級二次繞組的Z2N=0.4。（1）動穩(wěn)定校驗 KesI1N=2251.414 0.1=31.815kA > ish=7.18kA 滿足動穩(wěn)定要求。 （2）熱穩(wěn)定校驗KAS （ KtI1N ） t =(900.1)1 =81KAS >I(3)tima=2.8161.1=8.72KAS 滿足熱穩(wěn)定要求。所以選擇LQJ-10 100/5A 型電流互感器滿足要求。4)電壓互感器的選擇根據(jù)變壓器額定電壓10kV，額定電流66.167A，查表A8，選電壓互感器的電壓為10/0.1KV的JDZJ-10型電壓互感器。5)避雷器的選擇 參考供配電參考資料的表329，則選擇FZ10型避雷器。6)高熔斷器的選擇 該廠高壓側(cè)的熔斷器是用來保護電壓互感器的，故應(yīng)選擇RN2型專用熔斷器來做電壓互感器的短路保護，其熔體額定電流為0.5A，查表A62，應(yīng)選擇RN210/0.5型熔斷器。4.23低壓電氣設(shè)備的選擇1、第四車間 電流互感器按規(guī)定選擇LMZ3-0.66/5.以下為各大容量單獨進線線上低壓設(shè)備的選擇和校驗.我選擇GGD-37,拉出兩根線，一種選擇各組斷路器的額定電流為400。 （37號方案規(guī)定的兩根線的額定電流為200和400）1）電阻爐設(shè)備組（包括井式電阻爐和箱式電阻爐）：需要系數(shù)Kd0.7，tan0.2,則計算電流IC248A，三相短路電流采用變壓器二次側(cè)的短路電路即IK(3)34.786KA，選用DW15型半導(dǎo)體式，配置瞬時和長延時脫扣器，校驗如下： 過電流瞬時脫扣器額定電流的選擇：IN.ORIc224.62A 故應(yīng)取IN.OR400A長延時過電流脫扣器動作電流的整定：IOP(1)kelIc1.1224.62A249.33A 故應(yīng)選IOP(1)300A斷路器額定電流選擇：IN.QFIN.OR400A 應(yīng)選400A，DW15型斷路器IOC50KA斷流能力校驗：IOC50KAIK(3)34.786 KA故應(yīng)選低壓斷路器型號為DW15400A ，過電流瞬時脫扣器額定電流為300A。 刀開關(guān)數(shù)據(jù)選擇校驗表序號