【正文】 便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。 工廠供電設(shè)計內(nèi)容及步驟 工廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)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(jì)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面： 1. 負(fù)荷 計算 工廠變電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出工廠變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、表達(dá)計算成果。 參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置工廠變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)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(jì)，安裝容易維修方便。 、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(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點的三相及兩相短路電流。 7 按負(fù)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(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)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(jī)還可以采用控制電機(jī) 勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。 、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(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，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(jìn)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(dá)設(shè)計成果。 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機(jī)、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(hù)裝置。并對保護(hù)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(hù)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(dá)設(shè)計成果。 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)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(jìn)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。 、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(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計。 8 第二章 負(fù)荷計算和功率補(bǔ)償 負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的 計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過一個等效負(fù)荷時，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實際的變動負(fù)荷時產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計算負(fù)荷。計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算負(fù)荷的確定是否合理，將直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。在配電設(shè)計中，通常采用 30 分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電 器或?qū)w的依據(jù)。 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù) 1— 2 秒左右的最大負(fù)荷電流。它是由于電動機(jī)啟動，電壓波動等原因引起的，它與計算電流不同，計算電流是指半小時最大電流，尖峰電流比計算電流大的多，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(hù)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。 平均負(fù)荷 avp 就是指電力負(fù)荷在一定時間內(nèi)消耗的功率的平均值。 Wtav tp ? 常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負(fù)荷，有時也計算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計算最大負(fù)荷和電能消耗量。 負(fù)荷計算的方法 負(fù)荷計算的方法有估算法、需要系數(shù)法、單相負(fù)荷計算及二項式法等幾種。 本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。 主要計算公式有： 有功功率： dejP KP? (21) 無功功率 : tanjjQP?? (22) 視在功率 : /cosjjSP ?? (23) 計算電流 : /3NjjI S U? (24) 9 第三章 變壓器容量和數(shù)量的選擇 變壓器臺數(shù)確定原則： 。在一二級負(fù)荷的變電所中， 選擇兩臺主變壓器，當(dāng)在技術(shù)，經(jīng)濟(jì)上比較合理時，也可以多于兩臺。 ，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時可選擇兩臺主變壓器。 ，負(fù)荷較大時，也可選擇兩臺主變。 裝單臺變壓器時，其額定容量 Sn應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計算負(fù)荷 Sc，考慮負(fù)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(jì)運(yùn)行，即 Sn≥（ ） Sc (31) 裝設(shè)兩臺主變壓器的變電 所，每臺變壓器的容量 Sn 應(yīng)同時滿足以下兩個條件： (1) 任一臺主變壓器單獨運(yùn)行時 Sn=（ ） Sc (32) (2) 任一臺主變壓器單獨運(yùn)行時 Sn≥ Sc（Ⅰ +Ⅱ） (33) 在本 設(shè)計中，工廠負(fù)荷屬于三級負(fù)荷，因此選擇單臺變壓器運(yùn)行，根據(jù)以上 算結(jié)果可得，如下： ∑ eP = 1636kW。 ∑ P j = K∑ eP = 1636kW = Sj=Pj/ cosφ =Sn= Sj= =1603kVA 所以，可選擇 1600 kVA 的變壓器一臺。負(fù)載率為 %。 10 第四章 主接線方案的選擇 對變電所主結(jié)線的一般要求 變電所主接線要求安全，可靠，靈活，經(jīng)濟(jì)。 主要有以下一些原則： ，必須安裝高壓隔離開關(guān)。 電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。 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)。 ，必須裝設(shè)避雷器，裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)，線路上避雷器前不必裝設(shè)隔離開關(guān)。 ，必須與其負(fù)荷類型相適應(yīng)，對于一級負(fù)荷，應(yīng)由兩個電源供電，對二級負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或者一回專用架空線路供電。 ，應(yīng)裝設(shè)帶有短路保護(hù)的開關(guān)設(shè)備。 ，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，但對輔助生產(chǎn)區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。 ，宜采用低壓斷路器，當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。 ，裝有兩臺主變壓器的變電所，當(dāng)兩路電源同時供電時，兩臺主變壓器一般分列運(yùn)行，當(dāng)只有一路電源供電，另一路電源備用時，則兩臺主變壓器并聯(lián)運(yùn)行。 ，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或者高壓負(fù)荷開關(guān)。 變電所主結(jié)線 對于電源進(jìn)線電壓為 35kV 及以上的大中 型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為 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(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝闹鹘泳€是實現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線，在變電所主接線圖中將導(dǎo)線或者電纜，電力變壓器，母線，各種開關(guān)，避雷器，電容器等電氣設(shè)備連接起來，只表示相對電氣連接關(guān)系而不表示實際位置。通常以單線表示三相系統(tǒng)。 11 主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。 單電源進(jìn)線的變電所主接線 當(dāng)單電源進(jìn)線一臺變壓器時，主接線采用 一次側(cè)線路 變壓器組，二次側(cè)單母線不分段接線，如圖 ，這種主接線經(jīng)濟(jì)簡單，可靠性不高，適用于負(fù)荷不大的三級負(fù)荷情況。也可采用一次側(cè)單母線不分段，二次側(cè)單母線分段主接線，如圖 ，適用于三級負(fù)荷及部分二級負(fù)荷。 35 kv 電源進(jìn)線1 QS1 QFT2 QF2 QS6 10 kv 1 QS1 QF1 T2 QF2 QS圖 4 13 QS3 QF2 T4 QF4 QS5 QF6 10 kv35 kv 電源進(jìn)線 圖 41 單電源進(jìn)線接線圖 圖 42 一側(cè)，二側(cè)單母線接線圖 雙回電源進(jìn)線變電所主接線 ，二次側(cè)均采用單母線分段主接線 該主接線由于進(jìn)線開關(guān)和母線分段開關(guān)均采用了斷路器控制，操作十分靈活，供電可靠性較高，適用于大中型企業(yè)的一，二級負(fù)荷供電。 一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線 [如圖 43]，線路 1WL， 2WL 來自兩個獨立電源，斷路器 1QF， 2QF 分別接至變壓器1T， 2T的高壓側(cè)，向變電所供電，變壓器回路僅裝設(shè)隔離開關(guān) 3QF， 6QF。當(dāng)線路 1WL 發(fā)生故障或檢修時，斷開 1QF， 1T 由線路 2WL 經(jīng)橋接斷路器 3QF 繼續(xù)供電，同理，當(dāng) 2WL 發(fā)生故障或者檢修時， 2T 由線路 1WL 繼續(xù)供電。因此 ，這種主接線大大提高了供電的可靠性和靈活性，但當(dāng)變壓器檢修時，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時間較長，這種接線適用于大中型企業(yè)的一，二級負(fù)荷供電。當(dāng)變壓器 1T 發(fā)生故障時， 1QF 和 3QF 因故障跳閘，此時，打開 3QS 后再合上 1QF 和 3QF，即可恢復(fù) 1WL 線路的工作。這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和 12 停電檢修的機(jī)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。 適用于以下條件的總降壓變電所： (1) 供電線路長，線路故障幾率大； (2) 負(fù)荷比較平穩(wěn)，主變壓器不需要頻繁切換操作； (3)沒有穿越 功率的終端總降壓變電所。 35 KV 電源進(jìn)線1 wl 2 wl1 QS1 QF2 QS3 QS1 T 2 T4 QF4 QS3 QF7 QS 8 QS4 QS2 QF5 QS6 QS5 QF6 QF6 10 KV 35 KV 電源進(jìn)線1 T 2 T4 QF4 QS5 QF6 QF6 10 KV1 WL1 QS2 QS1 QF5 QS 3 QF 6 QS2 WL3 QS4 QS2 QF 圖 43 變電所內(nèi)橋式接線圖 圖 44 變電所外橋式接線圖 一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖44，其特點是變壓器回路裝設(shè)斷路器，線路 1WL， 2WL 僅裝線路隔離開關(guān)，任一變壓器檢修或發(fā)生故障時，如變壓器 1T 發(fā)生故障，斷開 1QF，打開其兩端隔離開關(guān)，然后合上 3QF 兩側(cè)隔離 開關(guān)，在合上 3QF，使兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并聯(lián)運(yùn)行。但當(dāng)線路檢修或發(fā)生故障時，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時間較長，外橋式的優(yōu)點是對變壓器回路的操作非常方便，靈活，供電可靠性高，適用于有一，二級負(fù)荷的用戶和企業(yè)。 適用于以下條件的總降壓變電所： (1)供電線路短，線路故障幾率??； (2)用戶負(fù)荷變化大，變壓器操作頻繁； (3)有穿越功率流經(jīng)的中間變電所，因為采用外橋式主接線，總降壓變電所運(yùn)行方式的變化將不影響公共電力系統(tǒng)的潮流。 13 、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖 45。 這種主結(jié)線圖兼有 上述兩種橋式結(jié)線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。 、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結(jié)線較之采用單母線結(jié)線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結(jié)線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運(yùn)用 ,主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。 本次設(shè)計的礦廠供電屬于三級負(fù)荷。負(fù)荷變動較小，電源進(jìn)線較短（ 8km） ,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到工廠對于一次投資的要求。固采用單電源進(jìn)線的降壓變電所主接線。 10kV 進(jìn)線高壓供電系統(tǒng)圖詳見附件 A，低壓供電系統(tǒng)圖詳見附件 B。 35 KV 電源進(jìn)線1 T 2 T4 QF5 QF6 QF6 10 KV1 WL1 QF3 QF2 WL2 QF7 QF8 QF 圖 45 一二側(cè)均采用單母線分段接線圖 14 第五章 短路電流的計算 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(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。 進(jìn)行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在