題目：汽車工廠供配電系統(tǒng)摘要本設(shè)計(jì)主要是對某中大型汽車工廠供配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。該汽車工廠由高壓電纜引入110kV的高壓電源，經(jīng)過汽車工廠總降壓站將電壓降為10kV，將10kV電壓向各車間（單位）配電，由各車間（單位）變壓所降為380/220V的低壓電，380/220V電壓供給汽車工廠車間（單位）的動(dòng)力和照明系統(tǒng)。首先確定汽車工廠各車間（單位）主要電氣設(shè)備，再對汽車工廠各車間（單位）負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，確定整個(gè)汽車工廠總負(fù)荷容量，同時(shí)對低壓母線側(cè)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，提高功率因數(shù)。根據(jù)補(bǔ)償后的負(fù)荷容量，確定整個(gè)汽車工廠變電所變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，然后確定汽車工廠車間單位供電系統(tǒng)，選擇合適的車間（單位）配電方案，畫出供配電系統(tǒng)主接線圖。在選擇高低壓一次設(shè)備和導(dǎo)線截面積時(shí)，都須滿足電路正常條件下、短路故障條件下要求。電氣設(shè)備既要滿足在短路故障條件下的工作要求，還必須校驗(yàn)在最大可能短路故障時(shí)的動(dòng)穩(wěn)態(tài)度和熱穩(wěn)態(tài)度，來判斷電氣設(shè)備是否滿足工作要求。電路發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流最大，計(jì)算三相短路電流，用來校驗(yàn)設(shè)備。最后，為提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，要對系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)和防雷接地。關(guān)鍵詞：汽車工廠；供配電；負(fù)荷計(jì)算

AbstractThisdesignismainlyofalargecarfactoryelectricpartofpowersupplyanddistributionsystemdesign.Thecarfactoryintroducedbyhighvoltagecable110kVhighvoltagepowersupply,afteracarfactorygeneralvoltagewilldropto10kV,10kVvoltagetoeachworkshop(units)distribution,byourworkshop(units)pressuredropfor380/220Vlowvoltageelectrical,380/220Vvoltagesupplycarfactoryworkshop(units)ofpowerandlightingsystem.Firstdetermineeachcarfactoryworkshop(units),themainelectricalequipmenttocarfactory(unit)theworkshopsloadcalculation,determinethecarfactorytotalloadcapacity,reactivepowercompensationforthelowvoltagebusbarside,improvepowerfactor.Accordingtothecompensationofloadcapacity,determinethecarfactorysubstationtransformercapacityandtheNumbers,andthendeterminethecarfactoryworkshopunitpowersupplysystem,selecttheappropriateworkshopdistributionscheme(units),anddrawthepowersupplyanddistributionsystemisthemainwiringdiagram.Inchoosingahighandlowvoltageequipmentsandwirecross-sectionalarea,shallmeettherequirementsundertheconditionofshort-circuitfaultcircuitundernormalconditions,.Electricalequipmentshouldnotonlymeettherequirementofworkingundertheconditionofshortcircuitfault,alsomustcheckthepossiblefaultwhenthedynamicstabilityofattitudeandthermalstability,electricalequipmenttodeterminewhethermeetthejobrequirements.Circuitofthreephaseshortcircuitoccursmaximumshort-circuitcurrent,three-phaseshort-circuitcurrentcalculation,usedtocheckequipment.Finally,inordertoimprovethereliabilityandsecurityofthesystem,totherelayprotectionandlightningprotectiongroundingsystem.Keywords:Carfactory;Powersupply;Loadcalculation目錄第1章緒論 第1章緒論在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電能作為重要的能源和動(dòng)力，能夠讓生產(chǎn)順利地進(jìn)行，推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展。工廠生產(chǎn)中對于供電的要求較高,而供電整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是其中的關(guān)鍵。因此，做好工廠供配電系統(tǒng)對于發(fā)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。在汽車工廠里，電能在完整產(chǎn)業(yè)鏈里成本所占的比重較小，但是汽車工廠主要能源和動(dòng)力供應(yīng)是基于電能供應(yīng)。電能在工業(yè)生產(chǎn)的主要是為生產(chǎn)系統(tǒng)中提供基礎(chǔ)支撐，是為了實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化，機(jī)械化的基礎(chǔ)，從而能為產(chǎn)品生產(chǎn)提供便利，降低生產(chǎn)成本，減少或不需要人工的勞動(dòng)。增加工業(yè)生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，目的是完成整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化。因此,做好工供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重要的意義[1]劉介才，工廠供電[M].北京:機(jī)械出版社,2009.。從另一個(gè)角度來說，電力的穩(wěn)定供應(yīng)也是為了保證工廠生產(chǎn)有序的進(jìn)行，假如電力突然中斷，可能會(huì)對工業(yè)生產(chǎn)[1]劉介才，工廠供電[M].北京:機(jī)械出版社,2009.本廠屬于中大型汽車工廠，考慮發(fā)展或距離較遠(yuǎn)，目前向電力部門引入110kV高壓進(jìn)線電源，經(jīng)過兩次降壓處理配電。廠區(qū)供電電源選擇110kV時(shí)，在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置110kV總降壓站，將電壓從110kV總降壓站進(jìn)行降壓處理降至10kV；在車間（單位）設(shè)置10kV變配電所，10kV變配電所降壓為0.4/0.23kV分別向各車間（單位）供電，然后由低壓配電線路將電能分送給各車間和建筑單位的電力系統(tǒng)設(shè)備。

第2章電力負(fù)荷及計(jì)算2.1負(fù)荷分級及供電電源措施2.1.1工廠電力負(fù)荷的分級按照GB500522016《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)范要求，對負(fù)荷分為三個(gè)等級，分別是一級負(fù)荷，二級負(fù)荷，三級負(fù)荷，各負(fù)荷的分級和要求參見表2.1表2.1電力負(fù)荷分級要求負(fù)荷級別要求規(guī)定備注一級負(fù)荷中斷供電，將造成人身傷亡的負(fù)荷;在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷將發(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的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷中斷供電，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失的負(fù)荷中斷供電，將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作的負(fù)荷二級負(fù)荷中斷供電，將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷中斷供電，將影響重要用電單位的正常工作的負(fù)荷三級負(fù)荷不屬于一、二級負(fù)荷者為三級負(fù)荷注：對供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響的程度進(jìn)行分級2.1.2各等級負(fù)荷的供電措施（1）一級負(fù)荷的供電措施對于一級負(fù)荷，常用于非常重要的電力系統(tǒng)中，需要設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，并且兩個(gè)電源不能屬于同一個(gè)電力系統(tǒng)中，即當(dāng)一個(gè)電源若發(fā)生故障不能供電時(shí)，另一個(gè)電源不受故障電源影響且能正常工作運(yùn)行。兩個(gè)電源需要同時(shí)滿足電力負(fù)荷要求，并且兩個(gè)電源間互相不影響。一級負(fù)荷的雙電源供電需要采取單母線分段的接線結(jié)構(gòu)，對變配電所的高低壓系統(tǒng)內(nèi)要分段連接，各個(gè)接線之間要交替運(yùn)行互不干擾且在需要時(shí)互為備用。在一級負(fù)荷中還存在特別重要負(fù)荷，在對特別重要負(fù)荷設(shè)置兩個(gè)電源之外，另外需要對特別重要負(fù)荷增設(shè)應(yīng)急電源或加裝自發(fā)電系統(tǒng)。（2）二級負(fù)荷的供電措施對于二級負(fù)荷，需要滿足的供電措施不如一級負(fù)荷要求苛刻，即需要兩回路供電系統(tǒng)供電，當(dāng)一條電源線路發(fā)生故障時(shí)，另一條線路能積極相應(yīng)，并能作為備用線路及時(shí)切換成供電線路，能夠保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行，不對電力系統(tǒng)造成較大影響。（3）三級負(fù)荷的供電措施對于三級負(fù)荷的供電要求，則相對一級負(fù)荷和二級負(fù)荷較為寬松，也是民用供電系統(tǒng)中常用的供電措施。即采用三級負(fù)荷常為單回路供電，并對供電系統(tǒng)要求較為簡單，并無特殊要求。三級負(fù)荷要求線路電壓穩(wěn)定，減少電流波動(dòng)，要求接線線路簡單方便，實(shí)用性較高。2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定2.2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義對計(jì)算負(fù)荷常用表示，計(jì)算負(fù)荷作為參考數(shù)值去對電氣設(shè)備進(jìn)行估算，比如本次設(shè)計(jì)需要計(jì)算的則為各個(gè)車間，建筑單位內(nèi)計(jì)算負(fù)荷。即對電氣設(shè)備在30分鐘里運(yùn)行的最大負(fù)荷作為參考設(shè)備功率的依據(jù)，并理想認(rèn)為電氣設(shè)備在此最大負(fù)荷里長期運(yùn)行能滿足負(fù)荷的要求，即為計(jì)算負(fù)荷。負(fù)荷計(jì)算的目的是:（1）在對變配電所內(nèi)變壓器進(jìn)行選擇時(shí)，可以根據(jù)負(fù)荷計(jì)算的視在功率和負(fù)荷電流來判斷變壓器容量和數(shù)量（2）在對電力線路的一次設(shè)備選擇時(shí)，可以跟據(jù)負(fù)荷電流和設(shè)備數(shù)據(jù)參數(shù)對設(shè)備進(jìn)行選擇，比如線路電氣設(shè)備中斷路器，電流/電壓互感器，隔離開關(guān)等。（3）在對電力線路中導(dǎo)線截面積選擇時(shí)，要根據(jù)計(jì)算負(fù)荷的負(fù)荷電流來判斷，如本廠的110kV進(jìn)線，10kV傳輸線路和低壓傳輸線路均要對截面積進(jìn)行計(jì)算來判斷是否符合負(fù)荷要求。（4）在一些設(shè)備的打開或許關(guān)閉時(shí)，常常伴有較大的電流——尖峰電流，會(huì)對設(shè)備和電力線路造成安全隱患，這時(shí)則需要對尖峰電流進(jìn)行計(jì)算，用整流裝置來保護(hù)設(shè)備啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)線路安全。（5）常常在選擇設(shè)備時(shí)，要考慮設(shè)備伴有是電流電壓穩(wěn)定條件，用負(fù)荷計(jì)算來計(jì)算設(shè)備的發(fā)熱情況，再對設(shè)備的接線和電路安全進(jìn)行判斷。計(jì)算負(fù)荷是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，是對本廠車間負(fù)荷配比，車間負(fù)荷計(jì)算參考的重要依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷會(huì)直接影響到本汽車工廠的供電線路的選擇，以及對車間變配電所，變壓器數(shù)量和容量的重要參考依據(jù)，在整個(gè)供配電系統(tǒng)中，計(jì)算負(fù)荷作為基礎(chǔ)的預(yù)算，也影響著線路的選擇和本次供配電設(shè)計(jì)的合理性。正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段[2]余建明,同向前,蘇文成,供電技術(shù)DM」.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997[2]余建明,同向前,蘇文成,供電技術(shù)DM」.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19972.2.2負(fù)荷計(jì)算的方法在進(jìn)行車間（單位）變電所負(fù)荷計(jì)算時(shí)，要先確定各個(gè)車間內(nèi)的電力設(shè)備的功率和設(shè)備數(shù)量，由各個(gè)車間為單位進(jìn)行分組，在聯(lián)立各個(gè)車間的負(fù)荷，再求廠區(qū)總負(fù)荷。如本設(shè)計(jì)先要確定各個(gè)車間單位，如各車間進(jìn)行單獨(dú)分組，建筑單位如綜合樓，污水處理廠，停車場再進(jìn)行同一分組。再對總功率統(tǒng)一求和，按照依據(jù)來選擇需要系數(shù)計(jì)算單位負(fù)荷，最后將各組別聯(lián)立求和，獲得全廠的計(jì)算負(fù)荷。常規(guī)對負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算由用電設(shè)備的情況，可以分別有需要系數(shù)法，利用系數(shù)法，二項(xiàng)式法和負(fù)荷密度法，本設(shè)計(jì)運(yùn)用方法為需要系法和負(fù)荷密度法，并對此進(jìn)行簡單介紹。（1）需要系數(shù)法需要系數(shù)法運(yùn)用較為廣泛，簡單明了，根據(jù)設(shè)備的功率，乘以需要系數(shù)，可以直接明了得到計(jì)算負(fù)荷，即可求得計(jì)算負(fù)荷數(shù)值。（2）負(fù)荷密度法當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度時(shí)，某建筑的平均負(fù)荷計(jì)算式如下式(2.1)式中:——負(fù)荷密度(kW/)A——某建筑面積()在建筑方案初步設(shè)計(jì)階段，常常對建筑面積內(nèi)使用負(fù)荷密度法進(jìn)行估算。在建筑施工階段設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)計(jì)算有出入時(shí)，常用需要系數(shù)法進(jìn)行二次計(jì)算。2.2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷（1）基本公式需要系數(shù)法計(jì)算有功計(jì)算負(fù)荷的公式為:式(2.2)無功計(jì)算負(fù)荷為:式(2.3)視在計(jì)算負(fù)荷為:式(2.4)計(jì)算電流為:式(2.5)——需要系數(shù)——有功計(jì)算負(fù)荷，單位為kW——無功計(jì)算負(fù)荷，單位為kvar——視在計(jì)算負(fù)荷，單位為kVA——用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)——用電設(shè)備組平均功率因數(shù)的正切值——用電設(shè)備額定電壓（2）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定當(dāng)在電力線路上有多個(gè)用電設(shè)備組時(shí)，要將各組的計(jì)算負(fù)荷累加在一起，對車間變配電所的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要對用電設(shè)備考慮不同負(fù)荷因數(shù)，所以在有多組設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，要進(jìn)行計(jì)算負(fù)荷時(shí)，要分別增加同時(shí)系數(shù)和，同時(shí)系數(shù)用于計(jì)算有功功率，同時(shí)系數(shù)用于計(jì)算無功功率。對車間干線，取=0.85—0.95=0.90—0.97對變壓器低壓母線，分別有以下情況：1)由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，取=0.80—0.90=0.85—0.952)由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，取=0.90—0.95=0.93—0.97總的有功計(jì)算負(fù)荷為:式(2.6)總的無功計(jì)算負(fù)荷為:式(2.7)以上兩式中的為各組設(shè)備的有功負(fù)荷之和，為各組設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷之和。那么，總的視在計(jì)算負(fù)荷為:式(2.8)總的計(jì)算電流為:式(2.9)2.2.4工廠負(fù)荷的計(jì)算（1）本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料如下：1）汽車工廠總平面布置圖，參見圖2.1圖2.1汽車工廠平面布置圖2）本汽車工廠主要以汽車生產(chǎn)組裝廠房及相關(guān)建筑單位組成，工廠主要負(fù)荷車間廠房及建筑面積為：1聯(lián)動(dòng)廠房3600，2焊裝車間3000，3涂裝車間2000，4總裝車間1900。主要建筑單位:污水處理站800，綜合樓950×3層，停車場4800。3）本汽車工廠各車間（單位）負(fù)荷情況及變電所資料如表2.1表2.1負(fù)荷計(jì)算表資料序號(hào)車間（單位）名稱設(shè)備名稱設(shè)備容量/kWKd計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvaS/kVAI/A車間變電所1聯(lián)合廠房循環(huán)泵145×6制冷機(jī)1000×5冷凍泵185×6吊車150×2照明36002焊接車間焊接主線1500×3門蓋線1500調(diào)整線1500輸送設(shè)備200照明30003涂裝車間電泳涂裝設(shè)備1500車間風(fēng)機(jī)160×2×21變電所風(fēng)機(jī)22×3冷卻水泵220×20照明20004總裝車間裝配生產(chǎn)線11600裝配生產(chǎn)線22000照明19005污水處理站污水設(shè)備200風(fēng)機(jī)160×4照明8006綜合樓照明953×37停車場照明48004）供用電協(xié)議:本汽車工廠從電力系統(tǒng)變電站以110kV雙回路架空線由工廠西側(cè)引入,選擇其中一路作為工廠供電電源,另一路電源備用保證工廠穩(wěn)定運(yùn)行，兩個(gè)電源可以選擇交替運(yùn)行。架空線由工廠西側(cè)1km處引入總降壓站向全廠進(jìn)行供電。（2）負(fù)荷計(jì)算根據(jù)基礎(chǔ)資料，本汽車工廠各車間負(fù)荷及單位負(fù)荷，廠區(qū)負(fù)荷屬于三級負(fù)荷，根據(jù)用電設(shè)備的負(fù)荷，選擇需要系數(shù)法計(jì)算出全部車間（單位）計(jì)算負(fù)荷。1)聯(lián)合廠房汽車工業(yè)聯(lián)合生產(chǎn)廠房是現(xiàn)代工廠車間必不可少的部分,首先是面積較大,從原材料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠,各工序在一個(gè)廠房內(nèi)完成;其次是生產(chǎn)流短,少生產(chǎn)過程中間運(yùn)輸,節(jié)約時(shí)問成本。因此,在工程機(jī)械行業(yè)中,越來越多的工程采用聯(lián)合生產(chǎn)廠房的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于廠房面積大、廠房用電負(fù)荷變化大,所以,在廠房配電設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)重點(diǎn)考慮變配電所位置及供電電纜長度合理性。附起重機(jī)和電焊機(jī)計(jì)算式：起重機(jī)（吊車電動(dòng)機(jī)）:式（2.10）額定有功功奉,電機(jī)額定負(fù)載持續(xù)率（計(jì)算中用小數(shù)計(jì)算）。電焊機(jī):式（2.11）——額定功率因數(shù)——額定負(fù)載持續(xù)率（用小數(shù)計(jì)算）2）焊接車間焊接車間以焊接工藝為主，車間対配電要求較高，供電質(zhì)量對車間焊接影響較大，供電質(zhì)量會(huì)直接影響焊接產(chǎn)品質(zhì)量，焊接車間需要較為特殊的電力供應(yīng)，以電焊機(jī)為主的電力負(fù)荷會(huì)對電網(wǎng)造成沖擊，穩(wěn)定的電力供應(yīng)會(huì)保證設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，焊接車間供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要規(guī)范設(shè)計(jì)，要求設(shè)備的電力平衡，同時(shí)考慮到后續(xù)的企業(yè)擴(kuò)大，需要預(yù)留一定空間，以保證以后的發(fā)展。3)涂裝車間涂裝車間對整個(gè)汽車生產(chǎn)制造耗能較大，一般會(huì)占據(jù)整廠耗能的60%左右?？照{(diào)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備占據(jù)涂裝車間能耗一半以上，一般為60%—70%左右。涂裝車間的能耗控制和節(jié)能控制會(huì)影響到整廠的汽車制造成本占比，在現(xiàn)代節(jié)能系統(tǒng)中，對涂裝車間的節(jié)能研究也是較為熱門的。風(fēng)機(jī)和水泵是汽車涂裝車間主要耗電設(shè)備，車間內(nèi)的空調(diào)送風(fēng)需要風(fēng)機(jī)輸送，同時(shí)噴漆室冷熱排風(fēng)、烘干室熱風(fēng)系統(tǒng)的溫度控制以及整個(gè)車間內(nèi)部的通風(fēng)換氣等都需要風(fēng)機(jī)來控制，并且需要較多的水泵來配合降溫升溫來保持車間內(nèi)部系統(tǒng)的正常運(yùn)行及滿足系統(tǒng)的溫度要求。在本車間內(nèi)，主要選擇離心式風(fēng)機(jī)及冷卻水泵配合來保證車間穩(wěn)定運(yùn)行。4）總裝車間汽車總裝是汽車生產(chǎn)焊接涂裝后的最后一步，也是汽車在出廠前最后的環(huán)節(jié)，需要對整車的全部部件進(jìn)行組裝檢查，在這個(gè)環(huán)節(jié)中,要考慮很多問題,比如在保證整車質(zhì)量的情況下，降低組裝成本，提高效率，以及需要組裝部分的步驟及方法，在有完整車間內(nèi)對整場的質(zhì)量檢查監(jiān)控，減少工作人員勞動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化組裝。汽車總裝車間內(nèi)部主要的電氣設(shè)備為輸送設(shè)備，這是對整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部工藝流程很重要的部分，輸送設(shè)備必須滿足各個(gè)部件的傳輸運(yùn)送，以保證車間的有序進(jìn)行，故車間采取分段式輸送，可以對不同的部件進(jìn)行傳輸，保證了車間的靈活性，能更有效率的完成工作任務(wù)。根據(jù)負(fù)荷密度法，選擇建筑面積負(fù)荷密度，汽車工廠的平均負(fù)荷可按下式計(jì)算根據(jù)汽車工廠的基礎(chǔ)資料,計(jì)算及整理,得出該工廠車間（單位）的負(fù)荷計(jì)算表，參見表2.2表2.2負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間（單位）名稱設(shè)備名稱設(shè)備容量/kWKd計(jì)算負(fù)荷/kW/kVar/kVAI/A車間變電所1聯(lián)合廠房循環(huán)泵145×60.70.80.75609456.75761.25車間變電所#1制冷機(jī)1000×50.70.80.75350026254375冷凍泵185×60.70.80.75777582.75971.31吊車150×20.150.51.734577.8589.92照明360043.20.81034.56034.56其他500500707小計(jì)5465.564242.356918.8110511.122焊接車間焊接主線1500×30.350.651.3315172094.752620.8車間變電所#2門蓋線15000.350.651.33525698.25873.4調(diào)整線15000.350.651.33525698.25873.4輸送設(shè)備2000.650.750.88130114.4173.17照明3000360.81028.8028.8其他500500707小計(jì)3283.84105.655245.357969.183涂裝車間電泳涂裝設(shè)備15000.70.80.751050787.51312.5車間變電所#3.1，#3.2車間風(fēng)機(jī)160×2×210.750.80.75504037806300變電所風(fēng)機(jī)22×30.80.80.7552.839.666冷卻水泵220×200.750.80.75330024754125照明2000240.81019.1019.1其他100010001000小計(jì)10461.98082.111957.918167.314總裝車間裝配生產(chǎn)線116000.550.750.888801928.162119.48車間變電所#4裝配生產(chǎn)線220000.550.750.8811009681465.27照明190022.80.81018.24018.242其他400400565.69小計(jì)2398.243296.164076.36193.025污水處理站污水設(shè)備2000.80.80.75160120200車間變電所#5風(fēng)機(jī)160×40.750.80.75480360600照明8009.60.8107.6807.68其他10075125小計(jì)747.685559311399.356綜合樓照明953×334.30.81027.52027.52其他101014.14小計(jì)37.521038.8358.957停車場照明480057.60.81046.08046.0885.2全廠總負(fù)荷取值同時(shí)系數(shù)=0.9=0.95有功計(jì)算負(fù)荷=0.9×（5465.6+3283.8+10461.9+2398.2+747.7+37.5+46.1）=0.9×22440.8=20196.7kW無功計(jì)算負(fù)荷=0.95×（4242.4+4105.7+8082.1+3296.2+555+10）=0.95×20291.4=19276.8kvar視在計(jì)算負(fù)荷=27919.6kVA功率因數(shù)cos=20196.7/27919.6=0.72.3無功功率補(bǔ)償工廠內(nèi)有大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、焊機(jī)、電弧爐、氣體放電燈、感應(yīng)電源變壓器等感性負(fù)載，降低了功率因數(shù)。在充分挖掘設(shè)備潛力、提高設(shè)備運(yùn)行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，當(dāng)不滿足電廠規(guī)定的功率因數(shù)要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)無功補(bǔ)償裝置。假設(shè)功率因數(shù)由提高到,這時(shí)在用戶需要的有功功率不変的條件下,由公式(2.3)和公式(2.4)知無功計(jì)算功率和視在功率都會(huì)減小。相應(yīng)地負(fù)荷電流也得以減小,這將降低系統(tǒng)的功率損耗和電壓損耗，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，并選擇容量較小的供電設(shè)備和電線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)是有利的。在提高功率因素的同時(shí),工廠總降壓變電所的主變壓器容量可以選的小一些,這不僅可降低變電所的初投資,而且可以減少工廠的電費(fèi)開支,因此進(jìn)行無功功率補(bǔ)償對工廠本身也有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)惠[3]胡虔生,胡敏強(qiáng).電機(jī)學(xué)[M].北京:中國電力出版社,2005:41-43。[3]胡虔生,胡敏強(qiáng).電機(jī)學(xué)[M].北京:中國電力出版社,2005:41-432.3.1無功功率補(bǔ)償?shù)姆诸悷o功人工補(bǔ)償裝置有兩種：同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器。并聯(lián)電容器具有安裝簡單、操作維護(hù)方便、有功損耗小、裝配靈活、容量擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)，在供電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。對電容器并聯(lián)補(bǔ)償方式,有以下三種:（1）高壓集中補(bǔ)償在變配電所的高低壓側(cè)電容器室內(nèi)集中裝設(shè)電容裝置，電容器與高壓母線進(jìn)行連接。按GB500532013《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，在電容器容量在450kvar及以下時(shí)，可以定義為容量較小，則采用星型連接，規(guī)定中性點(diǎn)不接地，容量較小可用三角形接地，參見圖2.2。(2)低壓集中補(bǔ)償在變配電所的低壓配電室或獨(dú)立出來的低壓電容器室內(nèi)集中裝設(shè)電容裝置，電容器與低壓母線進(jìn)行連接。按GB500532013《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，一般采用三角形接線,參見圖2.3。(3)低壓分散補(bǔ)償變配電所采取并聯(lián)接線，與低壓配電箱或用電設(shè)備并聯(lián)。低壓電容器選用三角形接線，用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等本身具有的用電設(shè)備對繞組進(jìn)行放電，參見圖2.4。圖2.4低壓電容器分散補(bǔ)償接線圖圖2.2圖2.4低壓電容器分散補(bǔ)償接線圖圖2.2高壓集中補(bǔ)償接線圖圖2.3低壓電容器集中補(bǔ)償接線圖2.3.2無功補(bǔ)償?shù)倪x擇為了提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以從兩個(gè)方面采取措施。一是提高電氣設(shè)備的自然功率因數(shù)，即不使用補(bǔ)償裝置時(shí)的功率因數(shù)；一是采用人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣呖偣β室驍?shù)，即補(bǔ)償裝置使用后獲得的功率因數(shù)。（1）提高自然功率因數(shù)的方法：電機(jī)電氣設(shè)備的額定功率因數(shù)較高，一般在0.85以上，但在非額定狀態(tài)（如輕載）工作時(shí)，功率因數(shù)和效率會(huì)大大降低。那么，主要采取以下措施提高自然功率因數(shù)：1)電機(jī)型號(hào)規(guī)格的合理選擇。2)電機(jī)型號(hào)規(guī)格的合理選擇，避免因長期輕載運(yùn)行而降低功率因數(shù)（2）提高功率因數(shù)的方法有兩種：發(fā)電機(jī)補(bǔ)償、電容補(bǔ)償、電容補(bǔ)償和靜止補(bǔ)償。一種是采用同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償，另一種是采用并聯(lián)電容補(bǔ)償。1)在供配電系統(tǒng)中，只有在滿足負(fù)荷要求的情況下，同步電動(dòng)機(jī)才能代替異步電動(dòng)機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)也可以作為無功補(bǔ)償設(shè)備。此時(shí)，無功補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)平滑的自動(dòng)調(diào)節(jié)；專門為無功補(bǔ)償而設(shè)計(jì)的同步電動(dòng)機(jī)稱為同步電容器。由于投資大、損耗大、維護(hù)維修不方便，這種補(bǔ)償方式在供配電系統(tǒng)中很少使用。2)并聯(lián)電容補(bǔ)償是供配電系統(tǒng)中常用的一種無功補(bǔ)償方法，也稱移相電容靜態(tài)無功補(bǔ)償。具有功率損耗小、操作維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、單個(gè)電容器損壞不影響整體使用等特點(diǎn)，但不能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。2.3.3無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置，其容量為式（2.12），稱為無功補(bǔ)償率。故所需無功補(bǔ)償率補(bǔ)償容量為：=8664.4Kvar取Qc為8700Kvar補(bǔ)償后變壓器器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷=22798.6kVA變壓器功耗為kWkvar變壓所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為kWkvarkVA補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)＞0.9補(bǔ)償后功率因數(shù)滿足要求

第3章變壓器的分類與選擇3.1変電所所址選擇的一般原則變電所所址的選擇按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,應(yīng)根據(jù)下列要求,選擇確定[4][4]姚春球發(fā)電廠電氣部分[M].北京:中國電力出版社,2004:241-283具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件,選址應(yīng)征得有關(guān)部門的同意所址標(biāo)高宜在50年一遇高水位之上,具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件,選址應(yīng)征得有關(guān)部門的同意所址標(biāo)高宜在50年一遇高水位之上,高于內(nèi)澇水位應(yīng)考慮職工生活上的方便及水源條件應(yīng)考慮變電所與周圍環(huán)境、鄰近設(shè)施的相互影響靠近負(fù)荷中心節(jié)約用地,不占或少占土地與城多或工礦企業(yè)規(guī)劃相調(diào)交通運(yùn)輸方便所址宜設(shè)在受污源影響最小處變壓器選址變壓器選址3.2降壓變電所形式的分類與選擇(1)獨(dú)立變電所獨(dú)立變電所有獨(dú)立完整的變電站建筑。它主要用于負(fù)荷過于分散，無法在任何車間內(nèi)建設(shè)變電所時(shí)，或由于生產(chǎn)環(huán)境的限制，如防火、防爆、防塵、腐蝕性氣體等，考慮獨(dú)立變電所。設(shè)置獨(dú)立變電站時(shí)，應(yīng)考慮合理的低壓輸電容量和距離。考慮本廠建筑位置及車間分布均衡，本設(shè)計(jì)采取兩個(gè)變電所采用獨(dú)立變壓所。獨(dú)立式變電所具有建筑費(fèi)用高、饋電距離遠(yuǎn)、線路損耗大等缺點(diǎn)。[5][5]何仰贊,溫增銀.電力系統(tǒng)分析[M.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2002:133-146(2)附設(shè)變電所在建設(shè)附設(shè)變電所時(shí)，常常建在廠房的一面或兩面墻。當(dāng)工廠生產(chǎn)區(qū)域有限、生產(chǎn)環(huán)境特殊或設(shè)備因生產(chǎn)工藝要求經(jīng)常變動(dòng)時(shí)，應(yīng)采用外型，否則應(yīng)采用內(nèi)型。附屬變電所宜布置在廠區(qū)長側(cè)，并使其與供電方向稍有偏離。在兩跨或三跨廠房內(nèi)，變電站也可分為兩段布置。在廠區(qū)內(nèi)局部允許的情況下，也可在廠區(qū)內(nèi)或梁架上設(shè)置變電所，使供電點(diǎn)盡量靠近負(fù)荷中心。(3)箱式變電所箱式變電所通常包含配電變壓器和開關(guān)電器于兩部分,配電變壓器和開關(guān)電氣裝在配電箱內(nèi),變電所整體可獨(dú)立置于戶外,具有體積小、安裝方便靈活、占據(jù)建筑位置較小等特點(diǎn),適用于小型工業(yè)企業(yè)、居民建筑公寓和人員聚集的廣場附件等位置。(4)地下變電所地下變電所設(shè)置與地下室內(nèi)，或增設(shè)在另設(shè)地下位置，地下變電所適用于有防空，地質(zhì)變化較強(qiáng)等特殊要求的場合，并且地下變電所通風(fēng)不良,投資大,另外,民用高層建筑為了節(jié)約建筑面積，部分變電所所位于地下室內(nèi)。綜合考慮本設(shè)計(jì)需要設(shè)立兩臺(tái)獨(dú)立式變電所，五臺(tái)車間附設(shè)變電所?？偨祲赫?0，單位變配電所#5均采用獨(dú)立式設(shè)置焊裝車間與聯(lián)合廠房中間位置。根據(jù)工廠內(nèi)部各車間（單元）的地理位置分布、車間（單位）建筑結(jié)構(gòu)分布、建筑物周圍環(huán)境及車間負(fù)荷等情況，本設(shè)計(jì)考慮了各個(gè)車間和建筑單位的變電所形式，其中聯(lián)合廠房，焊裝車間，涂裝車間，總裝車間車間變電所均采用車間附設(shè)式變電所，附設(shè)變壓所分別為車間變電所#1，車間變電所#2，車間變電所#3.1、#3.2，車間變電所#4。各車間變電所向車間進(jìn)行低壓380V配電，同時(shí)再由單位變配電#5所向綜合樓，污水處理廠及停車場進(jìn)行380V配電。變配電所位置圖參考圖3.1.圖3.1變配電所位置圖3.3變壓器的選擇3.3.1變壓器及其分類變壓器是變配電所內(nèi)中變壓最重要一次設(shè)備，可以將電壓按照電力負(fù)荷要求將減壓按照變壓器匝數(shù)比對電力電壓升降，如本設(shè)計(jì)中總降壓站是將110kV電壓降壓為10kV，根據(jù)電力系統(tǒng)內(nèi)地要求，可以獲得適合電力設(shè)備的電壓，同時(shí)變壓器可以讓電力系統(tǒng)更穩(wěn)定輸送，對電力進(jìn)行分配使用。常見的變壓器分類如表3.1表3.1常見變壓器分類分類條件變壓器形式功能升壓變壓器降壓變壓器相數(shù)單相變壓器三相變壓器繞組導(dǎo)體的材質(zhì)銅繞組變壓器鋁繞組變壓器冷卻方式和繞組絕緣油浸式變壓器油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式干式變壓器繞注式、開啟式、充氣式(SF6)用途普通變壓器特種變壓器3.3.2變壓器選擇的原則(1)變壓器臺(tái)數(shù)選定原則[6][6]劉增良,劉國亭.電氣工程CAD[M].北京:中國水利水電出版社,2006根據(jù)計(jì)算負(fù)荷來判斷變壓器臺(tái)數(shù)，在考慮安全穩(wěn)定條件下，也要考慮成本來判斷主變壓器的臺(tái)數(shù)。當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)有一級負(fù)荷或者大量的二級負(fù)荷，集中負(fù)荷較大時(shí)需要對變配電所內(nèi)設(shè)置兩個(gè)變壓器保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。(2)變壓器容量選擇原則當(dāng)變配電所裝有一臺(tái)變壓器時(shí),變壓器的額定容量需要大于或等于全部用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷。即式（3.1）當(dāng)變配電所裝有兩臺(tái)臺(tái)變壓器時(shí),兩臺(tái)變壓器的額定容量需要滿足以下兩個(gè)條件a．變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí),需要滿足一級負(fù)荷、二級負(fù)荷的需要b．變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí),需要單獨(dú)變壓器容量滿足用電容量設(shè)備70%。(3)變配電所內(nèi)變壓器為提高運(yùn)行率，負(fù)荷率應(yīng)在容量的60%-70%。式（3.2）(4)考慮以后汽車工廠發(fā)展,變壓器容量要保留一定的余量，應(yīng)保留15%-25%量。3.3.3變壓器容量確定（1）110kv/10kv總降壓站;10kv/0.4,0.23kv變配電所變壓器的選擇由變壓器的選擇原則可知:由上計(jì)算得出計(jì)算負(fù)荷，視在功率為27919.6kVA，全廠負(fù)荷值較大，則對總降壓站裝設(shè)2臺(tái)變壓器，由110kV降至10kV。對總降壓站選擇安裝2臺(tái)額定容量為4MVA變壓器，型號(hào)為S9-40000/110,兩個(gè)變壓器可以交替工作不需同時(shí)工作，即使其中一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障另外一臺(tái)主變壓器也能向全廠提供電力。主降壓站由電力部門引入110kv，分別向各車間單位供配電。變配電所由總降壓站主引出10kv電壓，要向綜合樓，污水處理廠，停車場進(jìn)行380v供配電，根據(jù)綜合樓，污水處理廠，停車場位置及總總壓站位置分布及負(fù)荷考慮，變配電所選擇安裝1臺(tái)獨(dú)立變壓器，電壓器的額定容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的需要kV，故選用型號(hào)為S9-1000/10。(2)10kV/380V車間變壓器的選擇通過計(jì)算負(fù)荷，由聯(lián)動(dòng)廠房，焊裝車間，涂裝車間，總裝車間4個(gè)車間的最大視在功率得出車間變壓器:1)聯(lián)動(dòng)廠房：kVA,可以選擇1個(gè)S9-8000(10)變壓器#1裝進(jìn)車間的配電房2)焊裝車間：kVA,可以選擇1個(gè)S9-5000/(10)變壓器#2裝進(jìn)車間的配電房3)涂裝車間：kVA,可以選擇2個(gè)S9-8000/(10)變壓器裝#3.1,變壓器#3.2進(jìn)車間的配電房4)總裝車間：kVA,可以選擇1個(gè)S9-4000/(10)變壓器#4裝進(jìn)車間的配電房。對以上各車間單位變壓器選擇均留有一定裕量,各車間單位變壓器的選擇結(jié)果如表3.1表3.1變壓器的選擇變壓器型號(hào)額定容量/kVA額定電壓/kV高壓低壓總降壓#02×S9-40000/11040000011010聯(lián)合廠房#1S9-8000/108000100.4焊接車間#2S9-5000/105000100.4涂裝車間#32×S9-8000/108000100.4總裝車間#4S9-4000/104000100.4變電所#5S9-1000/101000100.4

第4章總降壓變電所主接線設(shè)計(jì)4.1變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求變電所的主接線,應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等因素綜合分析確定,并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求[7]Behrendt,KandM.Dood,SubstationRelayDataandCommunication,TechnicalReport,SchweitzerEngineeringLabs,Pullman,WA,2000[7]Behrendt,KandM.Dood,SubstationRelayDataandCommunication,TechnicalReport,SchweitzerEngineeringLabs,Pullman,WA,2000表4.1變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求性質(zhì)設(shè)計(jì)原則與要求安全性在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須裝設(shè)低壓刀開在裝設(shè)高壓熔斷器,負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)35kV及以上的線路末端,應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)并聯(lián)的接地刀閘變電所高壓母線上及架空線路末端,必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上避雷器,宜與電壓互感器公用一組隔離開關(guān),接于變壓器引出線上的避雷器,宜裝設(shè)隔離開關(guān)可靠性變電所的主接線方案,必須與其負(fù)荷級別相適應(yīng)。對一級負(fù)荷,應(yīng)由兩個(gè)電源供電。對二級負(fù)荷,應(yīng)由兩回路或一回6kV及以上專用架空線或電纜供電;其中采用電纜供電時(shí),應(yīng)采用兩根電纜并聯(lián)供電,且每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負(fù)荷；變電所的非專用電源進(jìn)線側(cè),應(yīng)裝設(shè)帶短路保護(hù)的斷路器或負(fù)荷開關(guān)熔斷器。當(dāng)雙電源供多個(gè)變電所時(shí),宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所,宜由工廠總變配電所采用放射式高壓配電,以確保供電可靠性,但對于輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變電所,可采用樹干式配電變電所低壓側(cè)的總開關(guān),宜采用低壓斷路器。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)為單母線,且有自動(dòng)切換電源要求時(shí),低壓總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān),均應(yīng)采用低壓斷路器。靈活性變配電所的高低壓母線,一般宜采用單母線或單母線分段接線方式；35kV及以上電源進(jìn)線為雙回路時(shí),宜采用橋形接線和線路一變壓器組接線)需帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所,高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)變電所的主接線方案應(yīng)與主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求相適應(yīng)變電所的主接線方案應(yīng)考慮到今后可能的增容擴(kuò)展,特別是出線柜便于添置經(jīng)濟(jì)性變電所的主接線方案在滿足運(yùn)行要求的前提下,應(yīng)力求簡單。變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線；變電所的電氣設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品,不得選用國家明令淘汰的產(chǎn)品；工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜,其中的電流、電壓互感器只供計(jì)費(fèi)的電能表使用；應(yīng)考慮無功功率的人工補(bǔ)償,使最大負(fù)荷時(shí)功率因素達(dá)到規(guī)定的要求4.2車間（單位）變電所主接線圖（1)工廠無總變配電所的車間變電所當(dāng)工廠無總變配電所時(shí)，沒有電力部門到工廠配電系統(tǒng)中的總變配電所，那么就直接從電力部門直接向車間變配電所引線，通過車間變配電所實(shí)現(xiàn)了降壓，直接由變配電所向車間內(nèi)電力設(shè)備供電。一般為電力負(fù)荷較小的工廠或?qū)﹄娏σ蟛桓叩膹S區(qū)，對高壓側(cè)的基礎(chǔ)設(shè)備需要備齊，比如隔離開關(guān)，保護(hù)裝置，故對這類常要設(shè)置高壓配電室保證基礎(chǔ)的電力供應(yīng)。（2)工廠有總降壓變電所，有高壓配電所的車間變電所在高壓側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)，熔斷器，避雷器的高壓配電線路，在總變配電所高壓側(cè)設(shè)置高壓配電室，對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理監(jiān)控，高壓配電室要設(shè)置保護(hù)裝置和值班工作人員，方便及時(shí)做出反應(yīng)。車間內(nèi)也需設(shè)置配電室，其中要安裝簡單的保護(hù)裝置。車間變電所高壓側(cè)主接線方案參考圖4.1。b）b）c）d）e）f）g）a)高壓電纜進(jìn)線，無開關(guān)a)高壓電纜進(jìn)線，無開關(guān)b)高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān)c)高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān)--熔斷器d)高壓電纜進(jìn)線，裝負(fù)荷開關(guān)-熔斷器e)高壓架空進(jìn)線，裝開式熔斷器和避雷器f)高壓架空進(jìn)線，裝隔離開關(guān)-熔斷器和避雷器g)高壓架空線，裝隔離開關(guān)-熔斷器和避雷器圖4.1車間變電所高壓側(cè)主接線方案根據(jù)圖4.1可得到在電力架空線路中，高壓側(cè)需要安裝避雷器，避雷器要安裝在電纜線路的首端，還要對避雷器和變壓器的金屬外盒一起進(jìn)行接地處理。防止雷擊對電力線路造成破壞，雷擊會(huì)造成瞬時(shí)的超大電流，需要加設(shè)避雷裝置對電力線路進(jìn)行保護(hù)。本汽車工廠所在地區(qū)有降雨雷擊,要設(shè)置避雷器來防雷。為了防止雷擊造成較大的電弧影響，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，需要開式熔斷器來進(jìn)行滅弧保護(hù)電力線路。綜上，本設(shè)計(jì)選擇方案E。4.3總降壓站主接線圖總降壓站高壓側(cè)采用外橋接線方式，總降壓站內(nèi)安裝2臺(tái)4MVA主變壓器，一臺(tái)保持正常運(yùn)行另一臺(tái)做備用或兩主變壓器交替運(yùn)行，定期互相檢查維護(hù)。低壓側(cè)向車間（單位）配電所供電，車間內(nèi)變壓器均為將10kV高壓降為380V低壓設(shè)備供電,總降壓站采用單母線分段式供電的接線方式,經(jīng)開關(guān)直接向車間（單位）進(jìn)行10kV配電,其中5路通過變壓器直接將10kV輸送至車間變電所，車間內(nèi)在對10kV降壓成380V對車間供電，1路將10kV降到380V直接向建筑單位供電。則對總降壓變電所的主接線圖如圖4.2所示。圖4.2高壓采用單母線、低壓單母線分段的變電所主接線

第5章短路電流計(jì)算5.1短路計(jì)算意義在電力系統(tǒng)中，會(huì)出現(xiàn)相與相之間的非正常連接，或者是相與接地端線路的非正常連接，會(huì)造成電力線路的通路的情況叫做短路。短路對對電力線路造成嚴(yán)重的影響，常見的短路會(huì)造成線路的發(fā)熱，電力設(shè)備的損壞，會(huì)對整個(gè)電力系統(tǒng)造成很大的損失。在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)行中,短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計(jì)算,這些問題主要是[8][8]賀家李,宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M]北京:中國電力出版社,2004:277,288-290(1)對動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定有要求的電氣設(shè)備，必須以短路電流的計(jì)算作為參考，來對電氣設(shè)備選型，如常見的斷路器，熔斷器，電纜線路，隔離開關(guān)等。比如在校驗(yàn)檢查電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性時(shí)，需要參考短路計(jì)算的沖擊電壓，短路電流周期，短路電流的有效值來判斷電氣元件的斷流能力。(2)對短路電流的計(jì)算可以對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行配置參考，還需整定裝置的設(shè)備參數(shù)，再進(jìn)行分析計(jì)算。如電力系統(tǒng)內(nèi)某處發(fā)生故障，可以計(jì)算得到電路中的電流值，及在電力系統(tǒng)內(nèi)電流的分布狀況，或者某些節(jié)點(diǎn)處的電壓可以通過計(jì)算作為參考。(3)在對負(fù)荷計(jì)算后，需要確定電力系統(tǒng)接線方式，可以通過短路電流的計(jì)算，采取是否限制短路來判斷接線方式是否滿足條件。5.2短路電流計(jì)算的方法和步驟在對短路電流計(jì)算時(shí)，一般用的是有歐姆法(有名單位制法)和標(biāo)么值法(相對單位制法)計(jì)算，在工程計(jì)算短路電流常用標(biāo)么制法。故本工廠短路電流采用標(biāo)么值法進(jìn)行計(jì)算[9][9]呂繼紹,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)原理[M].北京:水利電力出版社,1992(1)對電力系統(tǒng)繪制計(jì)算電路圖、要對不同位置短路電流進(jìn)行計(jì)算。(2)設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓(短路計(jì)算電壓,即),并計(jì)算基準(zhǔn)電流。式（5.1）(3)計(jì)算短路回路中電氣元件的阻（電）抗標(biāo)么值1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值式（5.2）式中,——電力系統(tǒng)出露斷路器的斷流容量，單位MVA.2)電力線路的電抗標(biāo)壓值式（5.3）式中，——線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓,單位為kV，標(biāo)么值計(jì)算時(shí)，線路的電抗標(biāo)幺值不需換算附：表5.1電力線路每相的單位長度電抗平均值線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kV及以上6-10kV220V/380V架空線路0.40.350.32電纜線路0.120.080.0663）電力變壓器的電抗標(biāo)么值式（5.4）式中,——變壓器的短路電壓(阻抗電壓)百分值——變壓器的額定容量(4)繪制電力回路的等效電路,并計(jì)算總電抗標(biāo)么值(5)計(jì)算短路電流，需要對各短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算各短路電流，，，等。式（5.5）在無窮大容量系統(tǒng)中,存在下列關(guān)系式（5.6）高壓電路短路沖擊電流及其有效值,按下列公式近似計(jì)算式（5.7）式（5.8）低壓電路短路沖擊電流及其有效值,按下列公式近似計(jì)算式（5.9）式（5.10）(6)計(jì)算短路容量,三相短路容量按下式計(jì)算:式（5.11）5.3短路計(jì)算下面繪制計(jì)算電路圖，如圖5.1所示圖5.1計(jì)算電路圖畫出短路電流計(jì)算等效電路圖，如圖5.2所示圖5.2短路電流等效電路取基準(zhǔn)容量=100MVA,,110kV線路只有一路運(yùn)行，另一路備用。3個(gè)電壓等級的基準(zhǔn)電壓分別為,相應(yīng)的基準(zhǔn)電流分別為。則各元件電抗標(biāo)幺值為系統(tǒng)S:架空線路1WL,查表，線路長5km變壓器，查資料110kV/10kV變壓器10.5變壓器，查資料10kV/0.4kV變壓器（1）計(jì)算K1點(diǎn)總阻抗標(biāo)幺值K1點(diǎn)所在電壓級的基準(zhǔn)電流計(jì)算K1點(diǎn)短路電流總量三相短路容量（2）計(jì)算K2點(diǎn)總阻抗標(biāo)幺值K2點(diǎn)所在電壓級的基準(zhǔn)電流計(jì)算K2點(diǎn)短路電流總量三相短路容量（3）計(jì)算K3點(diǎn)總阻抗標(biāo)幺值K3點(diǎn)所在電壓級的基準(zhǔn)電流計(jì)算K3點(diǎn)短路電流總量三相短路容量

第6章設(shè)備選型及校驗(yàn)6.1變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)6.1.1設(shè)備校驗(yàn)項(xiàng)目選在擇一次設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮和校驗(yàn)的項(xiàng)目及滿足的條件參見表6.1表6.1一次設(shè)備選擇校驗(yàn)的項(xiàng)目及滿足的條件序號(hào)設(shè)備名稱電壓/kV電流/斷流能力短路穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定1高壓斷路器2隔離開關(guān)—3低壓斷路器ΔΔ-4電流互感器5電壓互感器————應(yīng)滿足的條件設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于裝置地點(diǎn)的額定電壓設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于通過設(shè)備的計(jì)算電流設(shè)備的最大開端電流(或功率)應(yīng)不小于它可能開端的最大電流(或功率)按三相短路沖擊電流校驗(yàn)按三相短路穩(wěn)態(tài)電流校驗(yàn)備注校驗(yàn)Δ一般可不校驗(yàn)—不校驗(yàn)6.1.2設(shè)備選擇(1)斷路器、隔離開關(guān)的選擇在選擇斷路器時(shí)，需要考慮斷路器安裝條件和在運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定安全，以及在環(huán)境滿足的條件下各項(xiàng)技術(shù)安全的要求，還需考慮安裝調(diào)試后后期的維護(hù)運(yùn)行，斷路器選擇成本數(shù)量。根據(jù)國標(biāo)規(guī)范要求，在不同的電壓情況下，需要選擇不同的斷路器。常常選擇少油斷路器是在6—200kV電壓條件下，當(dāng)在110kV以上330kV以下選擇時(shí)，少油斷路器不能滿足要求時(shí)，可以選擇空氣斷路器，或者在選擇六氟化硫進(jìn)行短路要求，大容量機(jī)組采用封閉母線時(shí),如果需要裝設(shè)斷路器,宜選用發(fā)電機(jī)專用斷路[10][10]黃純?nèi)A.發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料[M].北京:中國電力出版社，1998對于斷路器選擇的電壓，電流，穩(wěn)定性等具體技術(shù)要求如下:1)電壓：(系統(tǒng)工作電壓)≤式(6.1)2)電流：(最大持續(xù)工作電流)≤式(6.2)3)開斷電流:(或)式(6.3)——斷路器實(shí)際開斷時(shí)間秒的短路電流周期分量。——斷路器t秒的開斷容量?！獢嗦菲鞯念~定開斷電流?！獢嗦菲鞫ㄩ_斷量。4)動(dòng)穩(wěn)定:式(6.4)——斷路器極限通過電流峰值?！喽搪冯娏鳑_擊值。5)熱穩(wěn)定式(6.5)——穩(wěn)態(tài)三相短路電流——短路電流發(fā)熱等值時(shí)間——斷路器t秒的穩(wěn)定電流(2)電壓互感器的選擇依據(jù)1)電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按以下條件時(shí)[11][11]譚金超.10KV配電工程設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國電力出版社,20046—20kV屋內(nèi)配電裝置，可以選擇的電壓互感器可以有環(huán)氧樹脂全封閉澆注電壓互感器，油浸絕緣結(jié)構(gòu)電壓互感器。對本廠車間（單位）接線可以選擇環(huán)氧樹脂全封閉澆注電壓互感器。35—110kV配電裝置，對于本廠恰好滿足110kV電壓互感器選擇，可以選用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器。220kV及以上配電裝置，220kV屬于高壓線路，一般采用容式電壓互感器。2)電壓取值范圍選擇一次電壓:式（6.6）——電壓互感器額定一次線電壓1.1和0.9是允許的一次電壓的波動(dòng)范圍,即為±10%3)準(zhǔn)確等級：在電壓互感器處于統(tǒng)一準(zhǔn)確等級時(shí)，要求電壓互感器工作時(shí)要確定測量儀表器和繼電器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，需要配合自動(dòng)裝置下的等級要求。選擇不同電壓等級下的電壓互感器:根據(jù)以上電壓互感器的選擇要求，再對110kV，10kV條件下配置選擇和取值電壓及準(zhǔn)確等級進(jìn)行選擇110kV等級電壓互感器：變壓器高壓側(cè)選擇油浸式電壓互感器，選擇型號(hào)為JDJ2-110。準(zhǔn)確等級:準(zhǔn)確等級為0.5級。10kV等級電壓互感器：變壓器低壓側(cè)選擇環(huán)氧樹脂全封閉澆注電壓互感器，選擇型號(hào)為JDZX8-6。準(zhǔn)確等級：準(zhǔn)確等級為0.5級。(3)電流互感器選擇1）對于35kV及以上配電裝置（本廠選擇110kV），套管式的油浸瓷箱式絕緣接共的獨(dú)立式電流互感器可以選擇，電流互感器的選擇要考慮好不同的產(chǎn)品情況，并要求電流互感器在滿足條件的環(huán)境下能穩(wěn)定安全工作，后期維護(hù)檢查也要滿足條件。2)一次回路電壓:式（6.7）為電流互感器安裝處一次回路工作電壓為電流互感器額定電壓3)一次回路電流:式（6.8）為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流為電流互感器原邊額定電流4)準(zhǔn)確等級:：在電流互感器處于統(tǒng)一準(zhǔn)確等級時(shí)，要求電流互感器工作時(shí)要確定測量儀表器和繼電器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，需要配合自動(dòng)裝置下的等級要求。5)動(dòng)穩(wěn)定:內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定式（6.9）式中電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù),它等于電流互感器極限通過電流峰值與一次繞組額定電流峰值之比。6)熱穩(wěn)定:式（6.10）——電流互感器的1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)在對廠區(qū)各電壓等級下設(shè)備考慮整理后，針對本廠110kV、10kV和380V下設(shè)備的選擇。一次設(shè)備選擇校驗(yàn)表參見表3.2110kV，表6.310kV，表6.4380V設(shè)備選型。表6.2110kV設(shè)備選型表設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量/臺(tái)少油斷路器SW3-1102隔離開關(guān)GW4-110T2電流互感器LZZB8-110(D)2表6.310kV設(shè)備選型表設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量/臺(tái)變壓器斷路器SN10-10Ⅱ6出線斷路器SN10-10Ⅱ6隔離開關(guān)GN19-10/10006主變低壓電流互感器LZZQB-10/10006出現(xiàn)電流互感器LZZQB-10/10006表6.4380V設(shè)備選型表設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量/臺(tái)變壓器低側(cè)斷路器DW15-11500/3D6低壓刀開關(guān)HD13-1500/306主變低壓電流互感器LMZJ1-0.566.2變電所線路選擇6.2.1導(dǎo)線截面的選擇原則導(dǎo)線電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的條件,其選擇原則為[12][12]馬志溪.電氣工程設(shè)計(jì)與繪圖[M].北京:中國電力出版社,2007表6.5導(dǎo)線截面的選擇原則截面選擇條件 選擇原則載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面通過導(dǎo)線或電纜的最大負(fù)荷電流不應(yīng)大于其允許載流量電壓損失選擇導(dǎo)線和截面在導(dǎo)線和電纜(包括母線)通過正常最大負(fù)荷電流(即計(jì)算電流)時(shí),線路上產(chǎn)生的電壓損失不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損失經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面經(jīng)濟(jì)電流密度是指使線路的年運(yùn)行費(fèi)用支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導(dǎo)線和電纜截面稱為經(jīng)濟(jì)截面機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面這是對架空線路而言的。要求所選的截面不小于其最小允許截面。對電纜不必校驗(yàn)其機(jī)楲強(qiáng)度滿足短路穩(wěn)定度的條件架空線路因其散熱性較好,可不作穩(wěn)定性校驗(yàn),絕緣導(dǎo)線和電纜應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn),母線也要校驗(yàn)其熱穩(wěn)定。選擇導(dǎo)線截面時(shí),要求在滿足上述五個(gè)原則的基礎(chǔ)上選擇其中截面數(shù)最大的那個(gè)值6.2.2計(jì)算母線型號(hào)（1）110kV側(cè)進(jìn)線的選擇降壓變電所高壓側(cè):查表經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面185即型號(hào)為LGJ-185鋼芯鋁絞線對母線檢驗(yàn)要求滿足大于或等于110kV架空鋁絞線對應(yīng)機(jī)械強(qiáng)度下最小截面積，即，則選擇110kV進(jìn)線滿足要求。（2）10kV母線的選擇對于本車間（單位）變配電所需要設(shè)立10kV母線連接在總降壓站，對于本廠10kV的車間建筑室內(nèi)配電裝置中，可以選用矩形母線連接。對于10kV母線最大負(fù)荷電流為608A，則本廠各車間（單位）選擇LMY-50×8（截面積400mm）的鋁母線進(jìn)線連接。（3）10kV出線的選擇電纜應(yīng)按下列條件選擇[13][13]李金伴.供用電技術(shù)手冊[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.在選擇10kV出線敷設(shè)可以選擇明敷和暗敷兩種。明敷一般采用裸鋼帶鎧裝或塑料外護(hù)層電纜。明敷要求對電纜強(qiáng)度要求較高，明敷易受外界環(huán)境干擾，比如在易受腐蝕地區(qū)和沖擊強(qiáng)度較高環(huán)境下，需要對電纜選用塑料外護(hù)層電聯(lián)，在明敷狀態(tài)下直埋敷設(shè),需要選擇強(qiáng)度較大的鋼帶鎧裝電纜。在潮濕沖擊較大或腐蝕性土壤的地區(qū),需要另外對電纜選用塑料外護(hù)層。電力電纜除充油電纜外,一般采用三芯鋁芯電纜。對汽車工廠聯(lián)動(dòng)廠房進(jìn)線進(jìn)行電纜選擇選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。截面積選擇300線型選擇結(jié)果，如表6.5所示表6.5線型選擇結(jié)果線路名稱導(dǎo)線或電纜型號(hào)規(guī)格110kV進(jìn)線LGJ-185鋼芯鋁絞線（三相三線架空）18510kV進(jìn)線LMY-50x5硬型鋼母線40010kV出線至聯(lián)動(dòng)廠房VLV2-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜(直埋)300至焊裝車間VLV2-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜(直埋)240至涂裝車間VLV2-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜(直埋)800至總裝車間VLV2-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜(直埋)240至綜合樓，污水處理廠，停車場VLV2-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜(直埋)150由此我們可以畫出該汽車工廠的平面布置圖,如圖6.1所示圖6.1平面布置圖

第7章繼電保護(hù)及防雷接地7.1工廠的繼電保護(hù)7.1.1繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置是按照保護(hù)的要求,將各種繼電器按一定的方式進(jìn)行連接和組合而成的電氣裝置,其任務(wù)是[14][14]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1983-2008[15]王崇林.供電技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1996.[16]吳希再.電力工程[M].北京:華中科技大學(xué)出版社,1996[17]孫國凱.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京:中國水利水電出版社,2002[18]熊信銀.發(fā)電廠電氣部分[M]北京:中國電力出版社,2009[19]于永源,電力系統(tǒng)分析[M].北京:中國電力出版社,2007[20]蘇小林.電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)英語[M].北京:中國電力出版社,2008[21]苑舜,配電網(wǎng)無功優(yōu)化及無功補(bǔ)償裝置[M].北京:中國電力出版社,2003[22]李光琦,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京:中國電力出版社,2001[23]張保會(huì).電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M.北京:電力出版社,1990.[24]焦留成.實(shí)用供配電技術(shù)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001[25]陳學(xué)庸。電力工程電氣設(shè)備手冊[M]北京:中國電力出版社,2007[26]AEFizgersld,CKingsley,Jr,SDUmans[M].2ndED.Van-nostrand1961[27]DCWhite,HHWoodson,ElectromechanicalEnergyConcersion[M].JohnWiley&Sons,1989[28]AlexandetCK,SadikuMNO.FundamentalsofElectricCircuits.[s.l.]:Mcgraw-hillInc.2000致謝經(jīng)過近一年時(shí)間的努力,我最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì),為我的大學(xué)生活,我的學(xué)生生涯畫上一個(gè)句號(hào)。在這里,我首先要感謝我的指導(dǎo)老師,向禮丹老師,在這段時(shí)間里劉老師給了我寬容、耐心的指導(dǎo)教學(xué),讓我專心做好我自己的事情,我十分感激向老師對我的幫助。在此,我還要感謝我的朋友、同學(xué)和父母對我的幫助和關(guān)心,因?yàn)樗麄?我才能更加順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。（1）故障時(shí)動(dòng)作于跳閘當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了維持正常的電路運(yùn)行，需要將系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)故障的位置排查出來，繼電保護(hù)裝置及時(shí)反應(yīng)，將信號(hào)傳輸至斷路裝置，將最近的斷路器跳閘，同時(shí)將信號(hào)傳遞到工作人員，提醒工作人員對出現(xiàn)故障位置排查處理，能做到系統(tǒng)的及時(shí)反映。(2)在電力線路中出現(xiàn)電氣元件不能正常運(yùn)行，能將故障信號(hào)發(fā)出并及時(shí)傳遞到值班人員，提醒工作人員去查找線路找出故障位置，在找出故障位置后能及時(shí)處理，避免對電力線路造成破壞影響正常生產(chǎn)。7.1.2繼電保護(hù)介紹選擇在電力系統(tǒng)中，電力部件和電力設(shè)備作為一個(gè)整體，需要統(tǒng)一規(guī)范的控制。但是時(shí)實(shí)際運(yùn)行中常常伴有不可意料的自然和人為電氣事故，比如常見的自然因素雷電，冰雹，動(dòng)植物干擾等，以及在工作人員操作的失誤，誤操作等。這樣如果發(fā)生意外，會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)位置迅速擴(kuò)大到整個(gè)電力線路，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了避免發(fā)生這樣的意外情況，需要對線路設(shè)置繼電保護(hù)，去減少或者避免重大事故。同時(shí)能夠去保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的安全系數(shù)。對繼電保護(hù)的設(shè)置也有許多的要求，其中包括動(dòng)作的選擇性，迅速性及靈敏性，繼電保護(hù)設(shè)置的要求