陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 XX 廠供配電系統(tǒng)設計 摘要： 電能是 現(xiàn)代 工業(yè) 生產的主要能源和動力 ； 電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供 應用 ；電能的輸送的分配既簡單 經(jīng)濟 ，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化 ； 電能在工業(yè)生產中的重要性，在于工業(yè)生產實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。因此， 所以工廠企業(yè)供配電的電路設計要聯(lián)系到各個方面，負荷計算及無功補償，變壓器的型號、容量和數(shù)量的分配；短路的計算、設備的選擇、線路的分配和設計等方面進行設計分析，把最好的供配電設計應用到現(xiàn)實生產中來，為經(jīng)濟的發(fā)展做出最好的服務。 關鍵詞： 配電所 電力負荷 功率補償 短 路電流 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 1 目 錄 1 工廠供電概述 . 2 1.1 工廠供電的意義和要求 . 2 1.2 設計內容及步驟 . 3 2 負荷計算及功率補償 . 5 2.1 負荷計算的內容和目的 . 5 2.2 負荷計算的方法 . 5 2.3 功率補償 . 7 3 變配電所選型及總體布置 . 9 3.1 變配電所位置的選擇 . 9 3.2 變電所總體布置要求 . 9 4 變壓器、主接線方案的選擇 . 11 4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 . 11 4.2 變電所主變壓器容量的選擇 . 12 4.3 變電所主變壓器型式、主接線的選擇 . 12 4.4 主接線方案選擇 . 13 5 電力線路 接線及敷設方式 . 15 5.1 電力線路的接線方式 . 15 5.2 線路敷設 . 17 6 短路計算 . 18 6.1 短路電流計算的目的及方法 . 18 6.2 短路電流計算 . 19 7 主要電氣設備選擇 . 23 7.1 電氣設備選擇的條件 . 23 7.2 高壓設備的選擇要求 . 24 7.3 配電所高壓開關柜的選擇 . 25 8 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 . 25 8.1 電測量儀表 . 25 8.2 絕緣監(jiān)視裝置 . 26 9 防雷與接地 . 26 10 供電系統(tǒng)電氣原理圖及說明 . 27 11 謝辭 . 29 12 參考文獻 . 30 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2 1 工廠供電 概述 1.1 工廠供電的意義和要求 電能是 現(xiàn)代 工業(yè) 生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供 應用 ；電能的輸送 和分配既簡單 經(jīng)濟 ，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。 電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。 因此，做好工廠供電工作對于 發(fā)展 工業(yè)生產，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，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求： 1、 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故 ； 2、 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求 ； 3、 優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 ； 4、 經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 3 此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。 1.2 設計 內容 及步驟 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質，生產工藝對負荷的要求，以及負荷布局， 接 合國家供電情況 ， 解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能 問題 ，以電子廠為例， 其基本內容有以下幾方面。 1.2.1 負荷 計算 全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。 1.2.2 工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考 電源進 線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素， 接 合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。 1.2.3 工廠總降壓變電所主 接 線設計 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低 接 線方式。對它的基本要求，即要安全可靠 又 要靈活經(jīng)濟 、 安裝容易 、 維修方便。 1.2.4 廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設計 根據(jù)廠內負荷情況，從技術和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 4 負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置 方 案，由不同 方 案的可靠性 、 電壓損失 、 基建投資 、 年運行費用 ， 有色 金屬消耗量等綜合技術經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路接 構與敷設方式設計。 用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設要求和架空線路桿位。 1.2.5 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。 1.2.6 改善功率因數(shù)裝置設計 按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或 產 品樣本選用所 需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。 1.2.7 變電所高、低壓側設備選擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高、低壓側電器設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、開關柜等設備。 1.2.8 變電所防雷裝置設計 參考本地區(qū)氣象地質材料，設計防雷 接地 裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其 接 線部位。 對接地和接地體做具體的理解。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 5 2 負荷計算及功率補償 2.1 負荷計算的內容 2.1.1 計算負荷 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，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用 30 分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據(jù)。 2.1.2 平均負荷 平均負荷 指 一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）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、二項式等幾種。本設計 由于設備臺數(shù)比較多，而單臺設備容量相差不大所以 采用需要系數(shù)法確定。 主要計算公式有： 有功功率： P30 = PeKd 無功功率 : Q30 = P30 tg 視在功率 : S30 = P30/Cos 計算電流 : I30 = S30/ 3 UN 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 6 下表是該電子廠的各個車間 負荷的情況： 2.2.1 全廠負荷計算 取 Kp = 0.95; Kq = 0.97 根據(jù)上表可算出： P30i = 7485.7kW; Q30i = 4798kvar 則 P30 = KPP30i = 0.957485.7kW = 7111kW Q30 = KqQ30i = 0.974798.4kvar = 4654kvar S30 = 2230 30pQ8499KVA I30 = S30/ 3 UN 140 A Cos= P30/S30 = 7111/84990.84 序號 車間名稱 設備用量 （ KW） 計算負荷 變壓器容量 P30 (KW) Q30 (Kvar) S30 (KV.A) 1 空調機房（一） 246.5 172.6 129.4 215.8 1*400 2 廠務公用站房 338.2 236.8 177.6 296 3 TG 車間 3704.6 2963.7 1837.5 3486.7 4 鍋爐房 142.6 107 80.2 133.8 1*400 5 水泵房 320.9 208.6 156.5 278.1 6 污水處理廠 67 53.6 47.2 68.7 7 TA 車間 2377.4 951 190.2 970 8 空壓站 607 534.2 470.1 712.3 1*400 9 空調機房 （二） 368 257.6 193.2 322 10 冷凍機（ 1） 561 392.7 345.6 523.6 11 冷凍機（ 2， 3） 1122 785.4 691.1 1047.2 1*400 12 制冷站 450 315 236.2 393.8 13 照明用電 634.4 507.5 243.6 243.6 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 7 2.3 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 感性負荷，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、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達 不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需考慮增設無功功率補償裝置。 上圖表示功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關系。假設功率因數(shù)有 cos 提高到 cos ，這時在用戶需用的有功功率 30P 不變的條件下，無功功率將由 30Q 減小到 30Q ，視在功率將由 30S 減小到 30S 。相應地負荷電流 30I 也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質量，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。 由上圖可知，要使 功率因數(shù)由 cos 提高到 cos ，必須裝設無功補償裝置（并聯(lián)電容器），其容量為： 3030 QQQ c )tan(tan30 P 30pqQ cc Qc 在確定了總的補償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量 cq 來確陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 8 定電容器的個數(shù)，即： ccqQn由于本設計中要求 Cos0.9,而由上面計算可知 Cos=0.840.9，因此需要進行無功補償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償。 Qc = 7111（ tanarcCos0.84 tanarcCos0.95） Kvar=2275Kvar 取 Qc=2300 Kvar 因此，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC = 2300/150 =15 而由于電容器是單相的，所以應為 3 的倍數(shù)，取 15 個正好 。 無功補償后，變電所低壓側的計算負荷為： S30（ 2） = 227 1 1 1 ( 4 7 9 8 2 3 0 0 )=7538KVA 變壓器的功率損耗為： QT = 0.06 S30= 0.06 * 7538= 452Kvar PT = 0.015 S30= 0.015 * 7538= 113 Kw 變電所高壓側計算負荷為： P30= 7111+ 113 = 7224 Kw Q30= (4798-2300)+ 452= 2950 Kvar S30 = 227 2 2 4 2 9 5 0 = 7803 KVA 無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為： Cos= P30/ S30=7224/7803= 0.9 則工廠的功率因數(shù)為： cos= P30/S30= 0.90.9 因此，符合本設計的要求 。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 9 3 變配電所選型及總體布置 3.1 變配電所 位置 的選擇 變配電所所址選擇的一般原則 : 1、 盡量靠近負荷中心； 2、 盡量靠近電源側； 3、 進出線方便； 4、 盡量避開污染源，或者在污染源上方口； 5、 盡量避開振動、潮濕、高溫及有易燃易爆物品的場所； 6、 設備運輸方便； 7、 有擴建和發(fā)展的余地； 8、 高壓配電所與鄰近車間的變電所合建。 3.2 變電所總體布置要求 3.2.1 便于運行維護和檢修 有人值班的的變配電所，一般應設置值班室。值班室應靠近高低壓配電室，而且有門直通。如值班室靠近高壓配電室有困難時，則值班室可經(jīng)走廊與高壓配電室相通。 值班室也可以與低壓配電室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端，低壓配電裝置到墻的距離不應小于 3m。 主變壓器應靠近交通運輸方便的馬路側。條件許可的，可單設工具材料室或維修間。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 10 晝夜值班室的變配電所應設休息室。有人值班的獨立變配電所，宜設有廁所和給排水設施。 3.2.2 保證運行安全 值班室內不得有高壓設備，值班室的門應朝外開。高壓 低壓配電室的電容室的門應朝值班室開或朝外開。 變壓器室的大門應朝馬路開，但應避免朝向露天倉庫。在炎熱地區(qū)應避免朝西開門。 變電所宜單層布置。當采用雙層布置時，變壓器應設在底層。 高壓電容器組一般應裝設在單獨的房間內，但數(shù)量較少時，可裝設在高壓配電室內，低壓電容器組可裝設在低壓配電室內，但數(shù)量較多時，宜裝設在單獨的房間內。 所以帶電部分離墻和離地的尺寸以及各室維護操作通道的寬度等，均應符合有關的規(guī)程的要求，以確保運行安全。 3.2.3 便于進出線 如果是架空進線，則高壓配電室宜位于進線側。 考慮變壓器低壓出線 通常是采用矩形裸母線，因此變壓器的安裝位置，即為變壓器室，宜靠近低壓配電室。 低壓配電室宜位于其低壓架空出線側。 3.2.4 節(jié)約土地和建筑費用 值班室可以與低壓配電室合并，這時低壓配電室面積適當增大，以便安置值班室的桌子或控制臺，滿足運行值班的要求。 高壓開關柜不多于 6 臺時，可與低壓配電屏設置在同一房間內，但陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 11 高壓柜與低壓屏的間距不得小于 2m。不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸電力變壓器，可設置在同一房間內。 高壓電容器柜數(shù)較少時，可裝設在高壓配電室內。 周圍環(huán)境正常的變電所，宜采用露天或半露天變電所。 高壓配電所應盡量與鄰近的車間變電所合建。 3.2.5 適應發(fā)展要求 變壓器室應考慮到擴建時有更換大一級容量的變壓器的可能。高低壓配電室內均應留有適當數(shù)量開關柜的備用位置。即要考慮到變電所留有擴展的余地，又要不妨礙工廠或車間今后的發(fā)展。 4 變壓器 、 主 接 線方案的選擇 4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 主變壓器臺數(shù)選擇的要求： 1、選擇一臺：供電計算負荷不大于 1250KVA 的三級負荷變電所；變電所另有低壓聯(lián)絡線，或有其它備用電源，而總計算負荷不大于 1250KVA的含有部分一 、 二級負荷的變電所。 2、選擇兩臺：供含有 大量一、二級負荷的變電所；總計算負荷大于1250KVA 的三級負荷變電所；季節(jié)性負荷變化較大，從技術經(jīng)濟上考慮運行有利的三級負荷變電所。 由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 12 4.2 變電所主變壓器容量的選擇 裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量 ST 應同時滿足以下兩個條件 ： 1、 任一臺單獨運行時， ST（ 0.6 0.7） S30（ 1） 2、 任一臺單獨運行時， STS30（ + ） 由于 S30（ 1） = 8499 KVA，因為該廠是二級負荷所以按條件 2 選變 壓器 。 ST（ 0.6 0.7） 8499=（ 5099.4 5949.3） KVASTS30（ + ） 因此選 5000 KVA 的變壓器二臺 。 4.3 變電所主變壓器 型式 、主接線的選擇 4.3.1 變電所主變壓器型式的選擇 1、 油浸式：一般正常環(huán)境的變電所； 2、 干式：用于防火要求較高或環(huán)境潮濕，多塵的場所； 3、 密閉式：用于具有化學腐蝕性氣體 、 蒸汽或具有導電 、 可燃粉塵 、 纖維會嚴重影響變壓器安全運行場所； 4、 防雷式：用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)； 5、 有載調壓式：用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動嚴重且用電設備對電壓質量又要求較高的場所。 由于 本設計的變電所為獨立式 、 封閉建筑，故 采用 油浸式變壓器， 4.3.2 變配電所主 接 線的選擇原則 1、 當滿足運行要求時，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，二次側應采用斷路器分段的單母陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 13 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 ； 5、接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關 ； 6、 6 10KV 固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應裝設線路隔離開關 ； 7、 采用 6 10 KV 熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側裝設隔離開關 ； 8、 由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜） ； 9、 變壓器低壓側為 0.4KV 的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關 。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器 ； 10、 當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，宜裝設刀開關或隔離觸頭。 4.4 主 接 線方案選擇 對于電源進線電壓為 35KV 及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 14 總降壓變電所降為 6 10KV 的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓。 總降壓變電所主 接 線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設備（變壓器、斷路器、隔離開關等）及其連接線組成，通 常用單線表示。 主 接 線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關系，是供電設計中的重要環(huán)節(jié)。 1、 一次側采用內橋式 接 線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所，這種內橋式 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、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 2、 一次側采用外橋式 接 線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所，這種主 接 線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內橋式 接 線適用的場合有所不同。這種外橋式適用于電源線路較短而變電 所負荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行 接 線時，也宜于采用這種 接 線。 3、 一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所 ， 這種主 接 線 方式 兼有上述兩種橋式 接 線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二次側進出線較多的總降壓變電所 。 4、 一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所 ， 采用雙母線 接 線較之采用單母線 接 線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關設備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線 接 線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用 于 電力系統(tǒng) 的樞紐變電所。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 15 本次設計的 電子制造 廠是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較 長（ 2.5km） ,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展。采用主接線一次側采用內橋式接線，二次側采用單母線分段的總降壓主接 線 ，如下圖所示： 單母線分段 接線圖 內橋式接線 圖 5 電力線路接線 及敷設方式 5.1 電力線路的接線方式 工廠的高低壓電路的線路基本接線方式有放射式、樹干式和環(huán)形等基本接線方式。 以高壓為例 。 1、放射式： 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 16 高壓放射式接線是指工廠變配電所高壓母線上引出的一回路，直接向一 個車間變電所或高壓用電設備供電，這種接線方式簡捷，操作維護方便，保護簡單，便于實現(xiàn)自動化。但是高壓開關設備用的多，投資高，線路故障自檢修時，又該線路供電的負荷要停電，為提高可靠性，根據(jù)情況可增加備用線路，如圖 5-1-1 為放射式線路供電。 圖 5-1-1 放射式線路 2、樹干式 高壓樹干式接線是指由工廠變配電所高壓母線上引出的每路高壓配電干線上，沿線分接了幾個車間變電所或負荷點的接線方式，這種接線從變配電所引出的線路少，高壓開關設備相應用的少。配電干線少可以節(jié)約有色金屬，但供電可靠性差，干線故障或檢修將引起干 線上的全部用戶停電，為提高供電可靠性同樣可以采用增加備用的方法，如圖 5-1-2為 樹干式 接線圖。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 17 圖 5-1-2 樹干式 接線圖 3、放射式 從工廠供電系統(tǒng)而言，高壓環(huán)式其實就是樹干式界限的改進，兩路樹干式線路連接起來就構成了環(huán)式接線。這種接線運行靈活，供電可靠性高。當干線上任何地方發(fā)生故障時，只要找出故障段，拉 開其兩端的隔離開關，把故障段切除后，全部線路可以恢復供電。由于閉環(huán)運行時繼電保護整定比較復雜，所以運行時均采用開環(huán)運行方式。 5.2 線路敷設 5.2.1 架空線路的敷設 工廠架空線路長期漏天運行，受環(huán)境和氣候影響會發(fā)生斷線、污染等故障。為確保線路長期安全運行，必須按相關規(guī)定敷設并經(jīng)常性的巡視和檢查，以便及時消除設備隱患。 架空線路的敷設以及電桿尺寸應滿足下面四個要求： 1.不同電壓等級線路的檔柜（也成跨柜，即同一線路上相鄰兩電桿中心線之間的距離）不同。一般 380V 線路檔柜為 50 60m， 6 10KV 線路檔距為 80 120m。 2.同桿導線的線距與線路電壓等級及檔距等因數(shù)有關。 380V 線路線陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 18 距約 0.3 0.5m， 10V 線路線距約 0.6 1m。 3.弧垂（架空導線最低點與懸掛點間的垂直距離）要根據(jù)檔距、導線型號與截面積、導線所受拉力及氣溫條件等決定。垂弧過大易碰線；過小易造成斷線或倒桿。 4.線距（導線最低點到地面或導線任意點到其他目標物的最小垂直距離）需遵循有關手冊規(guī)定。 5.2.2 電纜線路 的敷設 電纜線路與架空線路相比，具有成本高，投資大，維修不便等缺點，但是它具有運行可靠、不易受外界影響、不需架設 電桿、不占地面、不礙觀瞻等優(yōu)點，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜架設架空線路時，只有敷設電纜線路。 （由于架空與電纜線路相比有較多的優(yōu)點，如成本低、投資少，安裝容易，維護和檢修方便，易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等，所以架空線路在一般工廠中應用相當廣泛。 由于本廠的地形不復雜，按經(jīng)濟性及可操作性來選擇，故高壓供電線路選擇為架空線。） 6 短路計算 6.1 短路電流計算的目的及方法 短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。 進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電 路圖上，將陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 19 短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。 接著，按所選擇的短路 計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來， 并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電 流和短路容量。 短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺 值 法（又稱相對單位制法）。 6.2 短路 電流 計算 本設計采用標幺 值 法進行 短路計算 6.2.1 在最小運行方式下： 繪制等效電路如圖 6-1，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點。 圖 6-1 等效電路 1、 確定基準值 取 Sd =100MVA,UC1=60KV,UC2=10.5KV 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 20 而 Id1 = Sd / 3 U C1 =100MVA/( 3 60KV) =0.96KA Id2 = Sd / 3 UC2 =100MVA/( 3 10.5KV) =505KA 2、 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 1） 電力系統(tǒng) （ SOC = 310MVA） X1* = 100KVA/310=0.32 2） 架空線路 （ XO = 0.4/km） X2* = 0.44100/ 10.52=1.52 3） 電力變壓器 （ UK% = 7.5） X3* = UK%Sd/100SN = 7.5100103/(1005700) =1.32 3、 求 k-1 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1） 總電抗標幺值 X*(K-1)= X1* X2*= 0.32+1.52=1.84 2） 三相短路電流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/X*(K-1)= 0.96/1.84 =0.52 3） 其他三相短路電流 I(3) = I(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA ish(3) = 2.550.52KA = 1.33KA Ish(3) = 1.510.52 KA= 0.79KA 4） 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/1.84=54.3 4、 求 k-2 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1） 總電抗標幺值 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 21 X*(K-2) = X1* X2* X3*/ X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5 2） 三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) = 505KA/2.5 = 202KA 3） 其他三相短路電流 I(3) = I(3) = Ik-2(3) = 202KA ish(3) = 1.84202KA =372KA Ish(3) =1.09202KA = 220KA 4） 三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/2.5 = 40MVA 6.2.2 在最大運行方式下： 繪制等效電路如圖 6-2，圖上標出短路計算點。 圖 6-2 等效電路 1、 確定基準值 取 Sd = 1000MVA,UC1=60KV,UC2= 0.5KV 而 Id1 = Sd / 3 UC1=1000MVA/( 3 60KV) =9.6 Id2 = Sd / 3 UC2 =1000MVA/( 3 10.5KV)=55KA 2、計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 1） 電力系統(tǒng) （ SOC = 1338MVA） X1*=1000/1338=0.75 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 22 2） 架空線路 （ XO = 0.4/km） X2* = 0.441000/602 =0.45 3） 電力變壓器 （ UK% = 4.5） X3* = X4* = UK%Sd/100SN = 4.51000103/(1005700) = 13.2 3、 求 k-1 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1） 總電抗標幺值 X*(K-1) = X1* X2* = 0.75+0.45=1.2 2） 三相短路電流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)= 9.6KA/1.2 =8KA 3） 其 它 三相短路電流 I(3) =I(3)=Ik-1(3)=8KA ish(3) =2.558KA=20.4KA Ish(3) =1.51X*(K-1)8KA =12.1KA 4） 三相短路容量 Sk-1(3) =Sd/X*(k-1)=1000/1.2=833MVA 4、求 k-2 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1） 總電抗標幺值 X*(K-2)=X1* X2* X3* X4* = 0.75 0.45 13.2/2=7.8 2） 三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) =Id2/X*(K-2) =55KA/7.8=7.05KA 3） 其他三相短路電流 I(3) = I(3) = Ik-2(3) =7.05KA 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 23 ish(3)=2.557.05KA=17.98KA Ish(3)=1.517.05KA= 10.65KA 4） 三相短路容量 Sk-2(3)=Sd/X*(k-2)=1000/7.05=141.8MVA 6.2.3 短路電流計算 結 果： 1、 最大運行方式 三相短路電流 /KA 三相短路容量 /MVA IK(3) I(3) I(3) ish（ 3） Ish（ 3） SK(3) K-1 點 8 8 8 20.4 12.1 833 K-2 點 7.05 7.05 7.05 17.98 10.65 141.8 2、 最小運行方式 三相短路電流 /KA 三相短路容量 /MVA IK(3) I(3) I(3) ish（ 3） Ish（ 3） SK(3) K-1 點 0.52 0.52 0.52 1.33 0.79 54.3 K-2 點 202 202 202 372 220 40 7 主要電 氣 設備選擇 7.1 電氣設備選擇的條件 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟地運行， 選擇 導線和電纜截面 計算 時必須滿足下列條件 。 7.1.1 發(fā)熱條件 導線和電纜 (包括母線 )在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運 行時的最高允許溫度 。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 24 7.1.2 電壓損耗條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路 計算 電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。 7.1.3 經(jīng)濟 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，其導線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路 的年費用支出最小。所選截面，稱為 “ 經(jīng)濟截面 ” 。此種選擇原則，稱為 “ 年費用支出最小 ”原則。工廠內的 10KV 及以下線路，通常不按此原則選擇。 7.1.4 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，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。 一般 10KV 及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗和機械強度。對長距離大電流及 35KV 以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面，再校驗其它條件。 補償 功率因素后的線路計算電流 。 7.2 高 壓 設備的選擇 要求 高壓設備選擇的要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設備應工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。 高壓刀開關柜的選擇應滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經(jīng)陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 25 比較優(yōu)選出開關柜型號及一次 接 線方案編號，同時確定其中所有一次設備的型號規(guī)格。 7.3 配電所高壓開關柜的選擇 高壓開關柜是按一定的線路方案將有關一、二次設備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關設備 、保護電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。 高壓開關柜有固定式和手車式兩大類型。由于本設計是 10KV 電源進線，則可選用較為經(jīng)濟的固定式高壓開關柜，這里選擇 KYN-12 型。 8 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 8.1 電測量儀表 這里的 “ 電測量儀表 ” 是對電力裝置回路的電力運行參數(shù)所經(jīng)常測量、選擇測量、記錄用的儀表和作計費、技術經(jīng)濟分析考核管理用的計量儀表的總稱。 ” 為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設備的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質和經(jīng)濟地運行，工廠供電系統(tǒng)的裝置必須裝設一定數(shù)量的電測量儀表。電測量 儀表按其用途分為常用測量儀表和電能計量儀表兩類，前者是對一次電路的電力運行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進行供用電的技術經(jīng)濟考核分析和對電力用戶用電量進行測量、計量的儀表，即各種電度表。 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 26 8.2 絕緣監(jiān)視裝置 絕緣監(jiān)視裝置用于 小 電流 接地 的系統(tǒng)中，以便及時發(fā)現(xiàn)單相接地故障，設法處理，以免故障 發(fā)展 為兩相接地短路，造成停電事故。 6 35KV 系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置，可采用三相雙繞組電壓互感器和三只電壓 表，也可采