1、滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院工廠供電課程設(shè)計課題：某化纖廠總配電所及配電系統(tǒng)設(shè)計系 別： 電氣工程系 班 級： 電力0901班 專 業(yè)： 電力系統(tǒng)自動化 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 2011年12月2日指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師： 年 月 日成績評定： 指導(dǎo)教師： 年 月 日工廠供電課程設(shè)計任務(wù)1、實習(xí)班級：電力09012、實習(xí)目的：本次課程設(shè)計是在完成了基礎(chǔ)理論課和部分專業(yè)課教學(xué)后的一次模擬真實環(huán)境的設(shè)計任務(wù)。旨在貫徹理論聯(lián)系實際的教學(xué)原則,鞏固和擴大所學(xué)的理論知識,同時使學(xué)生對本專業(yè)課程具有綜合運用和處理能力。3、實習(xí)要求：（1）查閱相關(guān)變電站設(shè)計的資料。（2）根據(jù)查閱資料，進行變電站

2、的總體設(shè)計。（3）對變電站的總體設(shè)計進行驗證，找出不足改正。（4）設(shè)計并畫出總體的電氣連接圖。（5）對設(shè)計出的電氣連接圖進行驗證。（6）具體實施的方案設(shè)計。（7）主變壓器的設(shè)計。（8）關(guān)于主變壓器的相關(guān)計算。（9）過電流，短路保護等相關(guān)計算。（10）防雷保護措施。（11）答辯，并整理最后的報告。時間安排: 2011年11月28日2011年12月2日順序任務(wù)時間(天)1根據(jù)查閱資料，進行變電站的總體設(shè)計0.52設(shè)計出總體的電氣連接圖0.53設(shè)計并畫出總體的電氣連接圖0.54變電站具體方案設(shè)計0.55主變壓器的設(shè)計0.56各車間的配電設(shè)計0.57過電流，短路保護等計算0.58防雷保護等措施設(shè)計0.

3、59書寫報告0.510答辯0.55、成績評定： 根據(jù)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力,理論與實踐相結(jié)合的能力,實習(xí)實訓(xùn)中的工作態(tài)度綜合給出成績評定,評定等級分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五種。 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 電氣電力教研室 2010.11.15課程設(shè)計題目：某化纖廠總配電所及配電系統(tǒng)設(shè)計1設(shè)計依據(jù)（1）全廠各車間變電所負荷表:變電所1序號車間設(shè)備容量(KW)Kxcostg計算負荷1制條車間3400.80.80.752紡紗車間3400.80.80.753軟水站86.10.650.80.754鍛工車間36.90.30.651.175機修車間296.20.30.51.736托兒所

4、12.80.60.61.337倉庫37.960.30.51.17變電所21織造車間5250.80.80.752染整車間4900.80.80.753浴室1.880.814食堂20.630.750.80.755單身宿舍200.81變電所31鍋爐房1510.750.80.752水泵房1180.750.80.753化驗室500.750.80.754卸油泵房280.750.80.75與電業(yè)部門供電協(xié)議:1) 從電業(yè)部門某35/10KV變電所,用10KV雙回架空線路向本廠配電,變電所在廠南側(cè)0.5公里;2) 該變電所10KV配出線路定時限過電流裝置的整定時間為1.5S,要求配電所不大于1.0S3) 在總配

5、電所10KV側(cè)計量4) 功率因數(shù)在0.9以上5) 配電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)運行方式電源10KV母線短路容量說明系統(tǒng)最大運行方式系統(tǒng)為無限大容量系統(tǒng)最小運行方式2.本廠負荷性質(zhì):多數(shù)車間為三班制,少數(shù)車間為一班或兩班制.全年306個工作日,年最大負荷利用小時數(shù)為6000小時.屬于二級負荷.3.設(shè)計范圍:（1）高壓供電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)資料,選擇本廠最優(yōu)供電電壓等級（2）總降變電站設(shè)計1) 主接線設(shè)計2) 短路電流計算3) 主要電氣設(shè)備選擇4) 主要設(shè)備繼電保護設(shè)計5) 配電裝置設(shè)計6) 防雷、接地設(shè)計（3）車間變電所設(shè)計根據(jù)車間負荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮4.設(shè)計成果：設(shè)計說

6、明書包括對各種設(shè)計方案分析比較的扼要論述，并附有必要的計算及表格目 錄第1章 工廠電氣設(shè)計總則11.1 工廠供電的意義和要求11.2 研究大型工廠供電系統(tǒng)背景21.3 工廠供電設(shè)計的一般原則2第2章 工廠供電設(shè)計的要求4 2.1 負荷類型4 2.2 設(shè)計內(nèi)容及步驟4 2.3 供用電協(xié)議6 2.4 電源情況6第3章 負荷計算及功率因數(shù)補償計算7 3.1電力負荷定義及分級7 3.2 計算負荷定義及相關(guān)計算9 3.3 功率因數(shù)補償計算16 3.4 變壓器選擇21第4章 短路電流概念及計算24 4.1 短路電流的相關(guān)概念24 4.2 短路電流的計算25第5章 總配電所主接線方案的設(shè)計28 5.1 概念

7、28 5.2 總配電所主接線設(shè)計29第6章 工廠電力線路設(shè)計32 6.1 架空線路的設(shè)計32 6.2 導(dǎo)線截面的選擇33第7章 工廠供電設(shè)計的要求36 7.1 概述36 7.2 按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性36 7.3 電氣設(shè)備的選取38第8章 供電系統(tǒng)的保護40 8.1概念40 8.2 變壓器保護40第9章 防雷與接地429.1 概述42 9.2 防雷429.3 接地44致謝45參考文獻46第1章 工廠電氣設(shè)計總則1.1工廠供電的意義和要求工廠供電，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

8、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?。ǔ娀I(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)

9、，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。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，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(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(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)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。此外，在供電工作中，

10、應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。1.2 研究大型工廠供電系統(tǒng)背景我國的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達國家相比還是有一定的差距，我們?nèi)司娏克竭€很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。電力市場還未完善，管理水平、技術(shù)水平都有待提高。為了使我國電力工業(yè)趕上世界電力技術(shù)的發(fā)展水平,叢21世紀一開始，我國就進一步加強在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行、電力系統(tǒng)的自動化調(diào)度與管理、電力通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、繼電保護等領(lǐng)域開展研究，尤其注意完善電力市場，研究電力市場的技術(shù)支持系統(tǒng)，促進我們的電力工業(yè)不斷前進。工廠供電就是指工廠

11、所需電能的供應(yīng)和分配。我們知道,電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用電能和實現(xiàn)電氣化以后,能大大增加產(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,改善工人的勞動條件,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。但是,工廠的電能供應(yīng)如果突然中斷,則將對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的后果,甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞事故或人身傷亡事故；由此可見,搞好工廠供電工作對于工業(yè)生產(chǎn)的正常進行和實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重大的意義。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需電能，一般是由外部電力系統(tǒng)供給，經(jīng)企業(yè)內(nèi)各級變電所變電壓后，分配到各用電設(shè)備。工業(yè)企業(yè)變電所是企業(yè)電力供應(yīng)的紐約，所處地位十分重要，所以正確計算選擇各級變電站的變

12、壓器容量及其他設(shè)備是實現(xiàn)安全可靠供電的前提。進行企業(yè)電力負荷計算的目的就是為正確選擇企業(yè)各級變電站的變壓器容量，各種電氣設(shè)備的型號，規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線型號等提供科學(xué)的依據(jù)。1.3 工廠供電設(shè)計的一般原則按照國家標準GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)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)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。（2） 安全可靠、先進合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進

13、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(yīng)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(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當(dāng)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(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)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(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。第2章 工廠供電設(shè)計的要求2.1 負荷類型多數(shù)車間為三班制，少數(shù)車間為一班或兩班制。本廠絕大部分用電設(shè)備屬長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。全年為3

14、06個工作日，年最大負荷利用小時為6000小時。屬于二級負荷。2.2 設(shè)計內(nèi)容及步驟全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結(jié)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。其基本內(nèi)容有以下幾方面。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(chǔ)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(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。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(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，

15、確定變壓器的臺數(shù)和容量。3、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)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數(shù)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，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。4、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考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，計算出導(dǎo)線截面及電壓損失，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(shù)經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細表以及工程預(yù)算書表達設(shè)

16、計成果。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。6、改善功率因數(shù)裝置設(shè)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。由手冊或廠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。如工廠有大型同步電動機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。有諧波影響，還要考慮串聯(lián)調(diào)諧電抗器。7、變電所高、低壓側(cè)設(shè)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(yīng)的

17、額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達設(shè)計成果。8、繼電保護及二次結(jié)線設(shè)計為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。設(shè)計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達設(shè)計成果。35kv及以

18、上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護屏和控制屏屏面布置圖。9、變電所防雷裝置設(shè)計參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)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。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電阻計算。10、總降壓變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計綜合前述設(shè)計計算結(jié)果，參照國家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計。2.3 供用電協(xié)議本廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下：(1)電業(yè)部門某35/10千伏變電所，用10千伏雙回架空線路向本廠供電，該所在廠南側(cè)1

19、.0公里；(2)該變電所千伏配出線路定時限過流保護裝置的整定時間為1.5秒，要求配電所不大于1.0秒；(3)在總配變電所10千伏則計量；(4)要求本廠的功率因數(shù)值在0.9以上。(5)配電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)：變電所10千伏母線短路數(shù)據(jù)如表2-1。表2-1 變電所10千伏母線的數(shù)據(jù)運 行 方 式電源10千伏母線短路容量說 明系統(tǒng)最大運行方式時S(3)dmax=187兆伏安系統(tǒng)為無限大容量系統(tǒng)最小運行方式時S(3)dmin=107兆伏安2.4電源情況本廠擬從電業(yè)部門某35/10千伏變電所，用10KV雙回路架空線路向本廠配電，該變電所在廠南側(cè)0.5公里。其中一回為備用電源。系統(tǒng)要求，只有在工作電源停電時，才

20、允許備用電源供電。詳見供電系統(tǒng)圖2-1。圖2-1 供 電 系 統(tǒng) 圖第3章 負荷計算及功率因數(shù)補償3.1電力負荷定義及分級在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所需用的電功率稱為負荷或電力（W或KW）。由于電功率分為視在功率、有功功率和無功功率， 一般用電流表示的負荷，實際上是對應(yīng)視在功率而言。目前供電部門所分配的負荷指標，主要是指小時平均的有功負荷指標， 而不是視在功率和無功功率。電力負荷又稱電力負載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位，如說重要負荷、不重要負荷、動力負荷、照明負荷等。另一種是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負荷（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負

21、荷（滿載）等。電力負荷的分級按用戶電力負荷的重要性及要求對其供電連續(xù)性和可靠性程度的不同，一般將電力負荷分三等級：（1）一級負荷 重要的電力負荷。對該類負荷供電的中斷，將招致人的生命危險、設(shè)備損壞、重要的產(chǎn)品報廢，使生產(chǎn)過程長期紊亂，給國民經(jīng)濟帶來重大損失或超成社會秩序混亂。屬于這類負荷的有冶金、電爐煉鋼企業(yè)、重要的國防工業(yè)和科研機構(gòu)、醫(yī)院手術(shù)室、鐵路與交通的電力牽引和鐵路鐵路樞紐、行車信號與集中閉塞負荷等。對一級負荷一律應(yīng)由兩個獨立電源供電。（2）二級負荷 較重要的電力負荷供電的中斷，將超成工農(nóng)業(yè)大量減產(chǎn)、工礦交通運輸停頓、生產(chǎn)率下降以及市人民正常生活和業(yè)務(wù)活動遭受重大影響等。一般大型工廠企

22、業(yè)、科研院校等都屬于二級負荷。（3）三級負荷 不屬于一、二級的其他電力負荷，如附屬企業(yè)、附屬車間和某些非生產(chǎn)性場所中不重要的電力負荷等。各級電力負荷對供電電源的要求：（1）一級負荷對供電電源的要求要求應(yīng)有兩個供電電源，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不致同時受到損壞。對一級負荷特別重要的負荷，除要求有上述兩個電源外，還要求增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有：1） 獨產(chǎn)于正常電源的發(fā)電機組2） 干電池3） 蓄電池4） 供電系統(tǒng)中有效地獨立于正常電源的專門供電線路。（2）二級負荷對電源的要求要求做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障時不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。通常要求兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺。（

23、3）三級負荷對供電電源的要求由于三級負荷為不重要的一般負荷，因此它對電源無特殊要求。3.2計算負荷定義及相關(guān)計算計算負荷，是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的各元件的負荷值 計算負荷是供電設(shè)計的基本依據(jù)。通常取半小時平均最大負荷P30（亦即年最大負荷）作為計算負荷。但是由于負荷情況復(fù)雜，影響計算負荷的因素很多，實際上，負荷也不可能是一成不變的，它與設(shè)備的性能，生產(chǎn)的組織以及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因而負荷計算也只能力求實際。電力負荷的確定，為選擇變壓器容量、電氣主接線、電氣設(shè)備以及供電網(wǎng)絡(luò)接線和導(dǎo)線型號等提供依據(jù)。負荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線的選擇是否

24、經(jīng)濟合理。若負荷確定得過大，將使電器和導(dǎo)線過大，造成投資增大和有色金屬的浪費；若負荷確定得過小，又將使電器和導(dǎo)線運行時增加電能損耗，并產(chǎn)生過熱，加速電氣設(shè)備的絕緣老化，降低設(shè)備的使用壽命，影響供電系統(tǒng)的安全性、可靠性。因而必須正確進行電力負荷的計算。其計算方法有：需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法、單耗法（1）需要系數(shù)法確定計算負荷需要系數(shù)法是將電力設(shè)備的額定容量加起來，再乘以需要系數(shù)，就得到計算負荷。由于需要系數(shù)法的需要系數(shù)值是根據(jù)設(shè)備臺數(shù)較多、容量差別不是很大的一般情況來確定的，未考慮設(shè)備容量相差懸殊時少數(shù)大容量設(shè)備對計算機負荷的影響，因此此法較適用于設(shè)備臺數(shù)較多的車間及全廠范圍額的計算負荷的確定。

25、相關(guān)計算：變電所1制條車間 查表得 紡紗車間 飲水站 鍛工車間 機修車間 托兒所 倉庫 變電所2織造車間 染整車間 浴室 食堂 單身宿舍 變電所3鍋爐房 水泵房 化驗室 卸油泵房 變電所 設(shè)定 變電所1變電所2變電所3表3-1各車間和車間變電所負荷計算表各車間和車間變電所負荷計算表(380V)序號車間(單位)名稱設(shè)備容量KW需用系數(shù)Kd功率因數(shù)cos功率因數(shù)角正切tan計算容量車變所代號P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A（1）No.1變電所1 制條車間340 0.8 0.8 0.75 272204340 517NO.1紡紗車間340 0.8 0.8 0.75 272 204

26、340 517軟水站86.10.65 0.8 0.75 56 42 70 106鍛工車間36.90.3 0.65 1.17 11.07 12.9517 25.83機修車間296.2 0.3 0.5 1.73 88.86 153.73 177.72270托二所12.8 0.6 0.6 1.33 7.68 10.21 12.80 19.45倉庫37.96 0.3 0.5 1.1711.388 13.32 22.776 346小計719640同期系數(shù)K=0.95683.048640.21936.171351.28（2）No.2變電所2織造車間525 0.8 0.8 0.75 420 315 5257

27、97.7NO.2染整車間490 0.8 0.8 0.75 392 294490 744.5浴室1.880.8 1.0 1.5041.504 2.28食堂20.630.75 0.8 0.75 15.47 11.6 19.34 29.38單身宿舍20 0.81.0 16.0 16.0 24.31小計829620.6同期系數(shù)K=0.95802.73589.7995.971437.6（3）No.3變電所3鍋爐房1510.75 0.8 0.75 113.25 84.94 141.56 215.08NO.3水泵房118 0.75 0.8 0.75 88.5 66.38 110.63 168.09化驗室50

28、 0.75 0.8 0.75 37.5 28.13 46.88 25.65卸油泵房28 0.75 0.8 0.75 21 15.75 26.25 39.88小計344258193.51 322.5同期系數(shù)K=0.95309.6247.34185.43309.13446.2變壓器1的損耗 變壓器2的損耗 變壓器3的損耗 3.3功率因數(shù)補償計算在工廠供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感的特性。這些設(shè)備不僅需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要吸收無功功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必需的交變磁場。然而在輸送有功功率一定的情況下，無功功率增大，就會降低供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。因此，功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能

29、利用程度及電器設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標。功率因數(shù)的降低產(chǎn)生的不良影響：(1)系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等容量增大，從而使工廠內(nèi)部的啟動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費用；(2)由于無功功率的增大而引起的總電流的增加，使得設(shè)備及供電線路的有功功率損耗相應(yīng)地增大；(3)由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過的電流，因此總電流增大，就使的供電系統(tǒng)中的電壓損失增加，使得調(diào)壓困難；(4)對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的增大，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，過度增大激磁電流，從而使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過允許范圍，為了

30、保證轉(zhuǎn)子繞組的正常工作，發(fā)電機就不能達到預(yù)定的出力。無功功率對電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。因此，供電單位和工廠內(nèi)部都有降低無功功率需要量的要求，無功功率的減少就相應(yīng)地提高了功率因數(shù)。供電單位在工廠進行初步設(shè)計時對功率因數(shù)都要提出一定的要求，它是根據(jù)工廠電源進線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠的相對位置以及工廠負荷的容量決定的。根據(jù)全國供用電規(guī)則的規(guī)定，本設(shè)計要求用戶的功率因數(shù)。供電單位對工廠功率因數(shù)這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法，一般不能滿足要求。因此，工廠便需要裝設(shè)無功補償裝置，對功率因數(shù)進行人工補償。按相關(guān)規(guī)定，補償后變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9，即?？紤]到變壓器的無

31、功損耗遠大于有功功率損耗，所以低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略大于0.9，取0.95。補償容量可按下式確定：，式中， 補償前自然平均功率因數(shù)對應(yīng)的正切值；補償后自然平均功率因數(shù)對應(yīng)的正切值；補償率設(shè)計時求得的平均負荷，單位為 ； 單個電容器的容量 并聯(lián)電容器的個數(shù)補償計算：變壓器總1 無功補償 取整490 補償后選800 變壓器2 無功補償 補償后選1000 變壓器3 無功補償 取整120 補償后選300 補償前各變電所功率因數(shù)如下表3-2所示：表3-2 補償前各變電所的功率因數(shù)序 號NO.1NO.2NO.3COS0.690.780.78設(shè)計中考慮到經(jīng)濟實用的原則采用低壓集中補償方式，其特點是能補償

32、低壓母線以前的無功功率，可使變壓器的無功功率得到補償，從而有可能改變變壓器容量，且運行維護也較方便。適用于中小型工廠或車間變電所低壓側(cè)無功功率的補償。并聯(lián)電容器采用我國生產(chǎn)的BW 0.4143系列靜電電容器，其單臺靜電電容器發(fā)出的無功功率少，=14 ，容易組成所需的補償容量，并且安裝拆卸方便，對于放電電阻采用6只 220V 25W白熾燈泡星形連接，即可滿足要求，但必須注意以下特點：(1)靜電電容器的周圍空氣極限溫度是-4040，因此電容器室應(yīng)有良好的通風(fēng)，當(dāng)周圍空氣溫度達到35時，應(yīng)將電容器從電網(wǎng)中切除；(2)電容器對電壓較敏感，運行時要嚴格監(jiān)視其電壓；(3)電容器從電網(wǎng)上切除時，電容器上有殘

33、余電量，危及工作人員安全，必須加接放電電阻。經(jīng)查表得，根據(jù)以上公式求得各變電所所需的電容器個數(shù)，列于下表：表3-3 各變電所所需的電容器個數(shù)NO.1NO.2NO.30.710.470.47459.435011833216補償后各變電所的計算負荷如下表所示：表3-4 補償后各變電所的計算負荷序號計算負荷功率因數(shù)COS有功（千瓦）無功（千乏）視在（千伏安）NO95NO.28133178730.95NO.32561002750.953.4變壓器的選擇變壓器是電力系統(tǒng)中數(shù)量極多且地位十分重要的電器設(shè)備，它的作用就是升高和降低電壓。車間變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則：（1）對于一般

34、的生產(chǎn)車間盡量裝設(shè)一臺變壓器；（2）如果車間的一、二級負荷所占比重較大，必須兩個電源供電時，則應(yīng)裝設(shè)兩臺變壓器。每臺變壓器均能承擔(dān)對全部一、二級負荷的供電任務(wù)。如果與相鄰車間有聯(lián)絡(luò)線時，當(dāng)車間變電站出現(xiàn)故障時，其一、二級負荷可通過聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電，則亦可以只選用一臺變壓器。（3）當(dāng)車間負荷晝夜變化較大時，或由獨立（公用）車間變電站向幾個負荷曲線相差懸殊的車間供電時，如選用一臺變壓器在技術(shù)經(jīng)濟上顯然是不合理的，則亦裝設(shè)兩臺變壓器。變壓器容量的選擇：（1）變壓器的容量ST（可近似地認為是其額定容量SNT）應(yīng)滿足車間內(nèi)所有用電設(shè)備計算負荷S30的需要，即 STS30 ；（2）低壓為0.4Kv的主變

35、壓器單臺容量一般不宜大于1000KVA（JGJ/T1692規(guī)定）或1250 KVA（GB5005394規(guī)定）。如果用電設(shè)備容量較大、負荷集中且運行合理時，亦可選用較大容量的變壓器。這樣選擇的原因：一是由于一般車間的負荷密度，選用1000-1250 KVA的變壓器更接近于負荷中心，減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量；另一是限于變壓器低壓側(cè)總開關(guān)的斷流容量。低壓為230/400V的配電變壓器聯(lián)結(jié)組別的選擇：（1） 選擇Yyn0聯(lián)結(jié)組別的幾種情況：三相負荷基本平衡，其低壓中性線電流不致超過低壓繞組額定電流25%時；供電系統(tǒng)中高次諧波干擾不嚴重時；低壓單相接地短路保護的動作靈敏度達到

36、要求時；（2） 選擇Dyn11聯(lián)結(jié)組別的幾種情況：由單相不平衡負荷引起的中性電流超過變壓器低壓繞組額定電流25%時； 供電系統(tǒng)中存在較大的“諧波源”，三次及以上高次次諧波電流比較突出時；需要增大單相短路電流值，以確保低壓單相接地短路保護的動作靈敏度；綜合考慮以上因素和技術(shù)經(jīng)濟比較，從本廠每個車間變電所的計算負荷來看，每個車間變電所選擇1個變壓器是最為經(jīng)濟可靠的；其變壓器的額定容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備的計算負荷，留有裕量，并考慮變壓器的經(jīng)濟運行， 單臺變壓器容量變電所總的計算負荷變壓器損耗SL等型低損耗變壓器的功率損耗可按下列簡化公式近似計算：有功（KW） 無功（Kvar）根據(jù)以上選擇條件選出各變

37、電所變壓器，見下表：表3-5 各變電所變壓器型號序號變壓器型號變壓器容量（KVA）變壓器聯(lián)結(jié)組別變壓器阻抗電壓%變壓器損耗有功損耗(千瓦)無功損耗（千乏）NO.1SJL1800/10800Y/Y0125.514.0456.17NO.2SJL11000/101000Y/Y0125.514.9461.6NO.3SJL1315/10315Y/Y01244.6418.55全廠總負荷見下表：表3-6 全廠的總負荷項目計算負荷有功（千瓦）無功（千乏）視在（千伏安）總計1766.741551.532351.3這時全廠的功率因數(shù)小于0.9。由于題目要求本廠的功率因數(shù)值在0.9以上，所以再進行一次高壓集中補償，

38、將功率因數(shù)補償?shù)?.95。經(jīng)過這次補償后全廠負荷如下表所示：表3-7 補償后全廠的負荷項目計算負荷有功（千瓦）無功（千乏）視在（千伏安）全廠負荷總4高低壓電容器柜的選擇高低壓電容器柜分為可自動調(diào)節(jié)的和不可自動調(diào)節(jié)的兩大類。在負荷或電壓晝夜變動較大的情況下，低壓電容器組盡可能地采用自動調(diào)節(jié)裝置。電能需求量的計算工廠年有功電能消耗量工廠年無功電能消耗量因為本工廠為三班制，經(jīng)查表得 當(dāng)S時第4章 短路電流概念及計算4.1 短路電流的相關(guān)概念工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對用電符合供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。但是由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運行遭到破

39、壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是不同電位的導(dǎo)電部分之間的短接。造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè)備長期運行、絕緣老化，或由于設(shè)備本身不合格、絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。在供電系統(tǒng)的設(shè)計與運行中，不僅要考慮正常工作狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生的故障以及不正常運行情況。對供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。短路電流將引起電動力效應(yīng)和發(fā)熱效應(yīng)以及電壓的降低等。因此短路電流是電氣主結(jié)線的方案比較、電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的選擇、接地計算以及繼電保護選擇和整定的基礎(chǔ)。由于短路后，電路的阻抗比正常運行時電路的阻

40、抗小的多，所以短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍。在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安培甚至幾十萬安培。這樣大的短路電流對供電系統(tǒng)將產(chǎn)生極大的危害：（1）短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其它元件損壞；（2）短路時電壓要驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行；（3）短路時要造成停電事故，而且越靠近電源，短路引起的停電的范圍越大，給國民經(jīng)濟造成的損失也越大；（4）嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列；（5）但相對地短路，其電流將產(chǎn)生較強的不平衡磁場，對附近的通訊線路，信號系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運行，甚至使

41、之發(fā)生誤動作。由此可見，短路的后果時非常嚴重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素。同時需要進行短路電流計算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計算短路電流。4.2短路電流的計算對于工廠供電系統(tǒng)，短路電流的計算一般采用近似的方法，計算中假定：（1）供電電源是無限大功率系統(tǒng)；（2）認為短路回路的元件的電抗為常數(shù)；（3）元件的電阻，一般略去不計，只有在短路電阻中總電阻R大于總電抗的三分之一時才考慮電阻，否則認為=。短路計算常用的兩種方法是:有名值法和標幺值法。本設(shè)計中用有名值法進行短路計算。根據(jù)題目給