【正文】 stribution line. Finally, it carries on the secondary circuit plan, the installation relay protection, the antiradar protection and the grounding design. The design result may satisfy the jingyi mechanical repair shop power supply the reliability, and guarantees the various workshops electrical equipment39。s steady operation. Key words: Statistic of load。 The host connection of substation。 Protective relayin 1 第一章 緒論 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(yán)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)，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(dá)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，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)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。 工廠供電設(shè)計的一般原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB5005295 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、 GB5005394 《 10kv及以下設(shè)計規(guī)范》、GB5005495 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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(jìn)和經(jīng)濟合理，采用效率 2 高、能耗低和性能先進(jìn)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(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)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(fù)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。 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(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)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面 ： 負(fù)荷 計算 全廠總降壓變電所的負(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，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(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。 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(jìn)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(fù)荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量 。 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(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，安裝容易維修方便。廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)廠內(nèi)負(fù)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(fù)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)布置放案，計算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，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(xì)表以及工程預(yù)算書表達(dá)設(shè)計成果。 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(fù)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(jìn)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。 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計 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 3 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)。 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(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。 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(dá)設(shè)計成果。 35kv及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護屏和控制屏屏面布置圖。 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(jìn)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(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。 專題設(shè)計 1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(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計。 4 第二章 設(shè)計任務(wù)及原始資料 設(shè)計任務(wù) 完成某冶金機械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計 原始資料 1. 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成 本廠主要承擔(dān)全國冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛造、鉚焊 、毛坯件為主體，生產(chǎn)規(guī)模為：鑄鋼件 1萬噸、鑄鐵件 3千噸、鍛件 1千噸、鉚焊件 2千 5百噸。 本廠車間組成： (1) 鑄鋼車間；（ 2）鑄鐵車間；（ 3）鍛造車間；（ 4）鉚焊車間；（ 5）木型間 木型庫；（ 6）機修車間；（ 7）砂庫；（ 8）制材場；（ 9）空壓站；（ 10）鍋爐房；（ 11）綜合樓；（ 12）水塔；（ 13）水泵房；（ 14）污水提升站等 2. 供用電協(xié)議 （ 1）工廠電源從電業(yè)部門某 220/35 千伏變壓所，用 35 千伏雙回架空線引入本廠，其中一個做為工作電源，一個做為備用電源，兩個電源不并列運行，該變電所距廠東側(cè) 8公里 。 （ 2）供電系統(tǒng)短路技術(shù)數(shù)據(jù) 區(qū)域變電所 35KV母線短路數(shù)據(jù)表 系 統(tǒng) 運 行 方 式 短 路 容 量 說 明 最大運行方式 200)( max ?sdS 兆伏安 35KV 最小運行方式 175)( min ?sdS 兆伏安 35KV （ 3）電業(yè)部門對本廠提出的技術(shù)要求 ① 區(qū)域變電所 35千伏配出線路定時限過流保護裝置的整定時間為 2秒，工廠“總降不應(yīng)大于 ” ② 在總降變電所 35千伏側(cè)進(jìn)行計量； ③ 本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在 。 供電系統(tǒng) 5 3. 本廠負(fù)荷的性質(zhì) 本廠為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時數(shù)為 6000小時，屬于二級負(fù)荷。 4. 廠的自然條件 (1) 氣象條件 ① 最熱月平均最高溫度為 30℃； ② 土壤中 ~1米深處一年中最熱月平均溫度為 20℃； ③ 年雷暴日為 31天； ④ 土壤凍結(jié)深度為 ； ⑤ 夏季主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)。 (2) 地質(zhì)及水文條件 根據(jù)工程 地質(zhì)勘探資料獲悉，廠區(qū)地址原為耕地，地勢平坦，底層以砂質(zhì)粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位為 ~。地耐壓力為 20噸 /平方米。 6 第三章 負(fù)荷計算及無功功率補償 3． 1負(fù)荷計算 負(fù)荷計算的意義 計算負(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)體一般通電半小時后即可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值，因此通常取“半小時最大負(fù)荷”作為發(fā)熱條件選擇電器元件的計算負(fù)荷。有功負(fù)荷表示為 P30，無功計算負(fù)荷表示為 Q30，計算電流表示為 I30。 用電設(shè)備組計 算負(fù)荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各個普遍應(yīng)用的確定計算負(fù)荷的基本方法，而二項式法應(yīng)用的局限性較大，主要應(yīng)用于機械加工企業(yè)。關(guān)于以概率論為理論基礎(chǔ)而提出的用以取代二項式發(fā)達(dá)利用系數(shù)法，由于其計算比較繁復(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，宜采用需要系數(shù)法來計算。 當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少而容量又相差懸殊時，則宜采用二項式法計算。 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)荷計算 [1]。 按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷 根據(jù)原始資料分析，本論文負(fù)荷是多組用電設(shè)備計算，所以，要根據(jù)多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式來計算。 有功計算負(fù)荷的計算公式 [9]： 30 30piP K P?? ?? () 式中 30iP? — 所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷 P30之和； pK? — 有功符合同時系數(shù)，本文資料有提供為 無功計算符合（單位為 kVar）的計算公 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)計資料有提供。 視在計算負(fù)荷（單位為 kVA）的計算公式： 2230 30 30S P Q?? () 計算電流（單位為 A）的計算公式： 3030 3NSI U? ? () 7 由以上公式可得 6KV計算負(fù)荷及各車間 380V計算負(fù)荷如 表 表 所示 所示計算過程見 附錄 A 表 380伏計算負(fù)荷 序 號 車間或電 單位名稱 設(shè)備 容量 ( 千瓦 ) xK ?cos ?tg 計 算 負(fù) 荷 變壓器臺 數(shù)及容量 備注 ?K P30 (千瓦 ) Q30 (千乏 ) S30 ( 千伏安 ) (1) No1變電所 2X1250 1 鑄鋼車間 2020 800 936 (2) No2變電所 2X500 1 鑄鐵車間 1000 400 408 2 砂庫 110 77 3 小計 477 (3) No3變電所 2X800 1 鉚焊車間 1200 360 2 1水泵房 28 21 3 小計 381 (4) No4變電所 1X10