电力系统课程设计正文Word文档格式.docx

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（1）负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。

考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。

列出负荷计算表、表达计算成果。

（2）工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

（3）工厂总降压变电所主结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。

对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。

（4）厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。

参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。

按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。

用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

（5）厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。

由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

1.3工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；

电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。

电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。

从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

2负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表2.1表2.1机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量需要系数计算负荷1铸造车间动力3400.30.651.17102119.34154.54234.80照明50.81.004046.07小计1062锻压车间动力3200.20.601.336485.12101.59154.35照明60.71.004.204.26.38小计—68.23金工车间动力3300.20.651.176677.22104.76159.16照明70.91.006.306.39.58小计—72.34工具车间动力3000.350.651.17105122.85161.54245.43照明60.91.005.405.48.21小计110.45电镀车间动力2000.60.750.88120105.6141.67215.24照明80.81.006.406.49.69小计—126.46热处理车间动力1400.50.701.027071.492.10139.93照明80.91.007.207.210.90小计77.27装配车间动力1600.40.701.026465.2894.11142.99照明80.91.007.207.210.90小计—71.28机修车间动力1300.30.601.333951.8759.0989.78照明40.81.003.203.24.85小计—42.29锅炉房动力800.70.750.885649.2873.68111.95照明10.91.000.900.91.36小计—56.910仓库动力200.40.800.75868.9913.66照明10.91.000.900.91.36小计8.911生活区照明3000.70.90.48210100.8228.3346.90编号名称类别设备容量需要系数计算负荷总计（380V侧）动力2020931.7788.971266.01923.4照明354计入=0.8=0.850.74745.36670.621002.61523.32.2无功功率补偿由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.74.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.90。

考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

Qc=P30（1-2）=745.36[tan（arccos0.74）-tan（arccos0.92）]kvar=360.7kvar故选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量。

因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2.2所示。

表2.2无功补偿后工厂的计算的负荷项目计算负荷380V侧补偿前负荷0.74745.36670.621002.61523.3380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.947745.36250.62786.361194.75主变压器功率损耗124710kV侧负荷总计0.93757.36297.62813.73473变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。

工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算公式为式（3.1）和（3.2）。

变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P1（x1,y1）、P2（x2,y2）、P3（x3,y3）等.而工厂的负荷中心设在P（x,y）,P为P1+P2+P3+…=∑Pi.因此仿照《力学》中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:

（3.1）（3.2）图3.1机械厂总平面图按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3.1所示表3.1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴12345678910生活区X（㎝）1.31.33.53.54.26.66.66.66.69.40.7Y（㎝）5.33.75.33.71.86.44.83.21.54.80.4由计算结果可知，x=3.3y=3.7工厂的负荷中心在6号厂房的西南角。

考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在4号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。

4变电所主变压器的选择和主结线方案的选择4.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：

（1）装设一台主变压器型式采用S9型，而容量根据式，选，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。

至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

（2）装设两台主变压器型号亦采用S9，而每台变压器容量按式和式选择，即且因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。

工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

主变压器的联结组均采用Yyn0。

4.2变压器主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：

（1）装设一台主变压器的主接线方案，如图4.1所示

（2）装设两台主变压器的主接线方案，如图4.2所示图4.1装设一台主变压器的主结线方案图4.2装设两台主变压器的主结线方案4.3两种主结线方案的技术经济比较如表4.1所示。

表4.1两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资由手册查得S9—1000/10的单价为15.1万元，而由手册查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2×

15.1万元=30.2万元由手册查得S9—630/10单价为10.5万元，因此两台综合投资为4×

10.5万元=42万元，比一台变压器多投资11.8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查手册得GG—1A（F）型柜按每台4万元计，查手册得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4×

1.5×

4=24万元本方案采用6台GG—A（F）柜，其综合投资额约为6×

4=36万元，比一台主变的方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照手册计算，主变和高压开关柜的折算和维修管理费每年为4.893万元（其余略）主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比一台主变的方案多耗2.174万元供电贴费按800元/KVA计，贴费为1000×

0.08=80万元贴费为2×

630×

0.08万元=100.8万元，比一台主变的方案多交20.8万元从表4.1可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因工厂负荷近期有较大增长，则宜采用装设两台主变的方案。

5短路电流的计算5.1绘制计算电路如图5.1所示图5.1短路计算电路5.2确定短路计算基准值设，，即高压侧，低压侧，则5.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值

（1）电力系统已知故

（2）架空线路查表8-37，得LGJ-120的，而线路长10km，故（3）电力变压器查表2-8，得，故因此绘短路计算等效电路如图5.2所示。

图5.2等效电路5.410KV侧三相短路电流和短路容量

（1）总电抗标幺值

（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他短路电流（4）三相短路容量5.5380V侧三相短路电流和短路容量

（1）总电抗标幺值

（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他短路电流（4）三相短路容量以上计算结果综合如表5.1表5.1短路的计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-11.391.391.393.542.127.9k-217171731.2818.5311.86变电所一次设备的选择校验6.110kV侧一次设备的选择校验如表6.1所示。

表6.110kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数数据10kV57.7A1.62kA4.1kA5.0一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA512高压隔离开关GN-10/20010kV200A—25.5kA500高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA——电压互感器JDJ-1010/0.1kV————电压互感器JDZJ-10————电流互感器LQJ-1010kV100/5A—31.8kA81二次负荷0.6Ω避雷器FS4-1010kV————户外式高压隔离开关GW4-15G/20012kV400A—25kA500表6.1所选一次设备均满足要求。

6.2380V侧一次设备的选择校验如表6.2所示。

表6.2380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数数据380V1371A1.62kA42.7kA376.8一次设备型号规格额定参数低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA——低压断路器DZ20-630380V630A30kA——低压断路器DZ20-200380V200A25kA——低压刀开关HD13-1500/30380V1500A———电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A———电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A———表6.2所选一次设备均满足要求。

6.3高低压母线的选择参照表5—28，10kV母线选LMY-3（），即母线尺寸为40mm×

4mm；

380V母线选LMY-3,即母线尺寸为120mm×

10mm，而中性线母线尺寸为80mm×

6mm。

7变电所进出线以及邻近单位联络线的选择7.110kV高压进线和引入电缆的选择

（1）10kV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。

1）按发热条件选择由及室外环境温度，查表8-36，初选LJ-16，其时的满足发热条件。

2）校验机械强度查表8-34，最小允许截面，因此按发热条件选择的LJ-16不满足机械强度要求，故改选LJ-35。

由于此线路很短，不需校验电压损耗。

（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。

1）按发热条件选择由及土壤温度查表8-44，初选缆芯截面为的交联电缆，其，满足发热条件。

2）校验短路热稳定按式计算满足短路热稳定的最小截面式中C值由表5-13差得；

按终端变电所保护动作时间0.5s，加断路器断路时间0.2s，再加0.05s计，故。

因此YJL22-10000-325电缆满足短路热稳定条件。

7.2380V低压出线的选择

（1）馈电给1号厂房（铸造车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。

1）按发热条件选择由及地下0.8m土壤温度，查表8-44，初选缆芯截面，其，满足发热条件。

22）校验电压损耗由图11-4所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为70m，而由资料查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计），，又1号厂房的，，因此按式得：

故满足允许电压损耗的要求。

3）短路热稳定度校验按式计算满足短路热稳定的最小截面由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为的电缆，即选的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

（2）馈电给2号厂房（锻压车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

按发热条件择查资料，初选缆芯截面的四芯电缆。

（3）馈电给3号厂房（精工车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

（4）馈电给4号厂房（工具车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择由及地下0.8m土壤温度和环境温度，查表资料，应选的四芯电缆。

（5）馈电给5号厂房（电镀车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（6）馈电给6号厂房（热处理车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

（7）馈电给7号厂房（装配车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

（8）馈电给8号厂房（机修车间）9号厂房（锅炉房）10号厂房（仓库）的线路都亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

（9）馈电给生活区的线路采用LG型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。

1）按发热条件选择由及室外环境温度为，查表初选其时的，满足发热条件。

2）校验电压损耗由图11-3所示工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约150m，而由表查得LJ-240的阻抗,，又生活区的,，因此满足允许电压损耗要求。

7.3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kV母线相联。

（1）按发热条件选择工厂二级负荷容量420KVA,而最热月土壤平均温度为,因此查表初选缆芯截面为的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆（注：

该型电缆最小芯线截面积为），其,满足发热条件。

（2）校验电压损耗由表8-42可查得缆芯为25mm的铝芯电缆的（缆芯温度按计），，而二级负荷的，线路长度按2km计，因此由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。

（3）短路热稳定校验按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯的交联电缆是满足短路热稳定要求的。

综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表7.1所示。

表7.1所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线LJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22-10000-325交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV22-1000-3300+170四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22-1000-3300+195四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料电缆（直埋）至6号厂房VLV22-1000-3300+1185四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22-1000-3300+1185四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV22-1000-3300+170四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV22-1000-3300+195四芯塑料电缆（直埋）至生活区单回路，回路线3LJ-240+1LJ-120（架空）与邻近单位10kV联络线YJL22-10000-325交联电缆（直埋）8变压所的防雷保护8.1变压所的防雷保护

（1）直击雷防护在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。

避雷针采用直径20mm的镀银圆钢，避雷带采用的镀锌扁钢。

（2）雷电侵入波的防护1）在10kV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。

其引下线采用的镀锌扁钢，下面与公共接地网焊接相联，上面与避雷器接地端螺栓连接。

2）在10kV高压配电室内装设的GG-1A（F）-54型高压开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主变压器。

主变压器主要靠此避雷器来防护雷电侵入波的危害。

3）在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入雷电波。

8.2变电所公共接地装置的设计

（1）接地电阻的要求按表9-23，本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：

且式中因此公共接地装置接地电阻应满足

（2）接地装置的设计采用长2.5m、50mm的镀锌钢管数，按式（9.24）计算初选16根，沿变电所三面均匀布置（变电所前面布置两排），管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。

管间用的镀锌扁钢焊接相连。

变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地线与室外公共接地装置焊接相连。

接地干线均采用采用的镀锌扁钢。

变电所接地装置平面布置图如图11-9所示。

接地电阻的演算：

满足的要求。

9附录参考文献[1]刘介才.工厂供电设计指导[M].2版.北京：

机械工业出版社，1998.[2]刘介才.工厂供电[M].4版.北京：

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