【正文】 ................................................... 24 6kV 出線的選擇 ................................................................................ 25 6 繼電保護(hù)選擇與整定 ............................................................................................ 32 35kV 側(cè)電壓互感器二次回路方案與繼電保護(hù)的整定 ............................ 32 35kV 主變壓器保護(hù) .......................................................................... 32 6kV 變壓器保護(hù) ................................................................................ 35 6kV 母線保護(hù) .................................................................................... 36 6kV 出線保護(hù) .................................................................................... 36 7 防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì) ................................................................................ 38 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) .............................................................................................. 38 接地裝置設(shè)計(jì) .............................................................................................. 38 結(jié) 論 ............................................................................................................................ 41 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................ 42 致 謝 .............................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 1 緒 論 論文 背景及目的 電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度 ,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 在 目前各種形式的能源中，電能具有如下特點(diǎn)：易于去其它形式的能源相互轉(zhuǎn)化；輸配電簡單經(jīng)濟(jì)； 可以精確控制、調(diào)節(jié)和測量。因此，電能在工業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活中得到廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)和輸配電能的電力工業(yè)相應(yīng)得到極大發(fā)展。本論文主要對冶金機(jī)械修造廠進(jìn)行全面的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 論文 研究方法 對與冶金機(jī)械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)這個(gè)題目，要 結(jié)合 基本理論的系統(tǒng)性與實(shí)用性 ，圍繞供電技術(shù)的基本知識來 確認(rèn) 工程設(shè)計(jì) 的 方法 。對論文每一步都一定要遵循國家的線性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范來設(shè)計(jì)。 供電設(shè)計(jì)的主要 內(nèi)容 供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)電力用戶所處地理環(huán)境、地區(qū)供電條件、工程設(shè)計(jì)所提的用電 負(fù)荷資料進(jìn)行的。供電設(shè)計(jì)一般分兩個(gè)階段，初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。初步設(shè)計(jì)主要落實(shí)供電電源及供電方式，確定供電系統(tǒng)的方案；施工圖設(shè)計(jì)階段一句初步設(shè)計(jì)的方案具體繪制主接線圖。 本篇設(shè)計(jì)論文的 內(nèi)容有：先 完成一篇外文論文的閱讀和翻譯工作； 按照設(shè)計(jì)所提供的 用 電設(shè)備資料 來計(jì)算負(fù)荷；通過進(jìn)行無功補(bǔ)償來提高系統(tǒng)的功率因素；根據(jù)負(fù)荷等級和計(jì)算負(fù)荷，選定供電電源、電壓等級和供電方式；根據(jù)環(huán)境和計(jì)算負(fù)荷來選擇變電所位置、變壓器數(shù)量和容量；確定變配電所的最佳主接線的方案；選擇并校驗(yàn)電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)載流導(dǎo)體截面；繼電保護(hù)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)和參數(shù)整定計(jì)算；對系統(tǒng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和接地設(shè)計(jì)；歸納設(shè)計(jì)的計(jì)算部分編成計(jì)算書；繪制供電系統(tǒng)主接線圖。 2 負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算的意義 2 計(jì)算負(fù)荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。由于載流導(dǎo)體一般通電半小時(shí)后即可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值，因此通常取 “半小時(shí)最大負(fù)荷 ”作為發(fā)熱條件選擇電器元件的計(jì)算負(fù)荷。有功負(fù)荷表示為 P30，無功計(jì)算負(fù)荷表示為 Q30， 計(jì)算電流表示為 I30。 用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是世界 各個(gè) 普遍 應(yīng)用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，而二項(xiàng)式法應(yīng)用的局限性較大，主要應(yīng)用于機(jī)械加工企業(yè)。關(guān)于以 概率 輪為理論基礎(chǔ)而提出的用以取代二項(xiàng)式發(fā)達(dá)利用系數(shù)法，由于其計(jì)算比較繁復(fù)而未能得到普遍應(yīng)用，所以 只介紹需要系數(shù)法與二項(xiàng)式法。 當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)多、各臺設(shè)備容量相差不甚懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法來計(jì)算。 當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少而容量又相差懸殊時(shí)，則宜采用二項(xiàng)式法計(jì)算。 根據(jù)原始資料，用電設(shè)備臺數(shù)較多且各臺容量相差不遠(yuǎn)，所以選擇需要系數(shù)法來進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算 [1]。 按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 根據(jù)原始資料分析，本論文 負(fù)荷是多組用電設(shè)備計(jì)算，所以，要根據(jù)多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式來計(jì)算。 有功計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 [9]： 30 30piP K P?? ?? () 式中 30iP? —所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷 P30 之和； pK? —有功符合同時(shí)系數(shù)，本文資料有提供 為 無功計(jì)算符合（單位為 kVar）的計(jì)算公式 ： 30 30Q =P tg?? () 式中 tg? — 對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù) cos? 的正切值，本 設(shè)計(jì) 資料有提供 。 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為 kVA）的計(jì)算公式 ： 2230 30 30S P Q?? () 計(jì)算電流（單位為 A）的計(jì)算公式 ： 3030 3NSI U? ? () 3 6kV負(fù)荷計(jì)算 6kV 車間包括鑄鋼車間、鑄鐵車間、空壓站，我們可以根據(jù)需要系數(shù)法計(jì)算各車間的有功功率、 無功功率、容量與工作電流。計(jì)算過程在附錄 A 設(shè)計(jì)計(jì)算書中。把所有結(jié)果歸納得出下面的表 。 ~ 變電所 380V負(fù)荷計(jì)算 380V 變電所包括 ： 1 號車間：鑄鋼車間 。 2 號車間：鑄鐵車間、砂庫 。 3 號車間： 鉚焊車間 、 1水泵房 。 4 號車間：空壓站、機(jī)修車間、鍛造車間、木型車間、制材場、綜合樓 。 5 號車間 ：鍋爐房、 2水泵房、倉庫（ 2）、污水提升機(jī)。 根據(jù)以上的公式，我們可以算出各車間變電所的 負(fù)荷 ，計(jì)算過程在附錄 A 設(shè)計(jì)計(jì)算書 中。結(jié)果所得 工廠各車間負(fù)荷情況及車間變電所的容量見表 。 表 各車間 6kV 負(fù)荷 結(jié)果 表 序號 車間（單位） 名稱 高壓設(shè)備名稱 設(shè)備容量 (kW) Kd cosφ tgφ 計(jì)算負(fù)荷 P30 (kW) Q30 (kVar) S30 (kVA) I30 (A) 1 鑄鋼車間 電弧爐 21250 2025 2 鑄鐵車間 工頻爐 2200 288 3 空壓站 空壓機(jī) 2250 小計(jì) 表 各車間 380V 負(fù)荷結(jié)果 表 序號 車間（單位） 名稱 設(shè)備容量 (kW) Kd cosφ tgφ 計(jì)算負(fù)荷 車間變電所代號 變壓器臺數(shù)及容量（ kVA） P30 (kW) Q30 (kVar) S30 (kVA) I30 (A) 4 1 鑄鋼車間 2020 720 1684 2____ 2 鑄鐵車間 1000 360 781 1____ 砂庫 110 175 小計(jì)（ K∑=） 955 3 鉚焊車間 1200 324 1091 1____ 1水泵房 28 小計(jì)（ K∑=） 1124 4 空壓站 390 604 機(jī)修車間 150 鍛造車間 220 108 木型車間 186 1____ 制材場 20 綜合樓 20 1 0 0 小計(jì)（ K∑=） 1019 5 鍋爐房 300 1____ 2水泵房 28 28 倉庫（ 2） 88 污水提升機(jī) 14 小計(jì)（ K∑=） 200 無功 補(bǔ)償計(jì)算 確定補(bǔ)償容量 根據(jù)本資料所給的條件：工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)值在 以上，所以必需采用并聯(lián)電容器來采取無功補(bǔ)償。 供電系統(tǒng)中裝設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置以后，對前面線路和變壓器的無功功率進(jìn)行了補(bǔ)償，從而使前面線路和變壓器的無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流得以減 小，功率因素得以提高 [2]。 補(bǔ)償前功率因數(shù)： 5 1cos PS? ? () 1 4 9 1 2 .4c o s 0 .7 66 4 4 0 .1PS? ? ? ? ??tg 補(bǔ)償后功率因數(shù)： 根據(jù)系統(tǒng)要求，變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)應(yīng)大于 。因此變電所低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)可取 ： 22c os ???? 補(bǔ)償容量： 30 1 2()cQ P tg tg???? () 30 1 2( ) 4 9 1 2 .3 9 ( 0 .8 5 0 .3 9 2 ) 2 6 3 0 v a rcQ P tg tg k??? ? ? ? ? ? 取標(biāo)準(zhǔn)值 Qc=2700kvar。 224 9 1 2 .4 ( 4 1 6 4 .6 2 7 0 0 ) 5 1 2 6 .2S k V A? ? ? ? 根據(jù)上面的計(jì)算可以初步選出主變壓器 ： 可選變壓器 S96300/35 。 6300NS kVA? % ? ? ? 補(bǔ)償后總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 ： 有功功率補(bǔ)償前后不變 ： 3 0 3 039。 491 P kW?? 無功功率變化為： 30 3039。 416 270 0 146 v a rCQ Q Q k? ? ? ? ? 視在功率變化為： 2 2 2 23 0 3 0 3 039。 39。 39。 4 9 1 2 .4 1 4 6 4 .6 5 1 2 6 .2S P Q k V A? ? ? ? ? 其中 Qc 為無功補(bǔ)償 。 3023039。 4 9 1 2 . 4c o s 0 . 9 5 839。 5 1 2 6 . 2PQ? ? ? ? 損耗計(jì)算 ： 變壓器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在轉(zhuǎn)換能量過程中必然同時(shí)產(chǎn)生損耗。變壓器的損耗 6 可以分為鐵損耗和銅損耗。變壓器的基本鐵損耗就是主磁通在鐵心中引起的磁滯損耗和渦流損耗。變壓器的基本銅損耗是指電流流過時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。 我們可以同過查詢變壓器得到空載損耗和短路損耗，也就 是鐵損耗和銅損耗 。 通過查閱文獻(xiàn) [3， 40—43]，可得 功率損耗 公式 ： 2b Fe CuP P P?? ? ? ? () FeP —鐵 損耗 CuP —銅損耗 bP? —有功功率損耗 β—負(fù)載系數(shù) 負(fù)載系數(shù)可以通過系統(tǒng)最大工作電流與變壓器最大工作電流的比計(jì)算得出，通過查閱變壓器的數(shù)值可以得出： 225 1 2 6 .23 5 3 0 .8 163003 5 3NII??? ? ?? 1 34. 5 30. 5bP k W? ? ? ? ? 無功功率的計(jì)算： 一臺變壓器的空載無功功率的損耗計(jì)算公式為： 10% 100NSQI?? () 0%I —變壓器空載電流 。 2 (% ) 100Nd SQU?? () (%)dU 變壓器阻抗電壓 。 根據(jù)上面 2 個(gè)公式相加便得出 無功功率損耗如下： 0 % ( % )1 0 0 1 0 0NNbdSSQ I U? ?