【正文】 小型冶金實驗工廠供電系統(tǒng)設計目 錄第1章 緒論 1 1 2 3第2章 負荷計算、無功補償及變壓器選型 6 6 6 7 7 8 8 17 18 18 19 20 21第3章 全廠總供電系統(tǒng)設計 24 24 電氣主接線的基本方式 25 25 26第4章 短路電流的計算 27 短路概述 27 短路的形式 27 短路的原因 27 短路的后果 28 三相短路電流的計算 29 標幺值法計算電路短路電流 30 短路計算電路 30 確定短路計算基準值 31 計算短路電路中某個元件的電抗標幺值 31第5章 電氣設備、電纜、母線的選擇 34 導線型號的選擇原則 34 34 34 35 導線截面選擇原則 36 導線型號及截面選擇 37第6章 高低壓供電系統(tǒng)一次元件的選擇與校驗 40 電氣設備選擇的一般條件 40 按正常運行條件選擇 40 高壓一次設備的選擇 42 按工作電壓選則 42 按工作電流選擇 42 按斷流能力選擇 42 隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗 43 44第7章 變電所二次回路方案選擇及繼電保護整定 46 二次回路方案選擇 46 主變壓器的繼電保護裝置 47 裝設瓦斯保護 47 裝設反時限過電流保護 47第8章 接地與防雷設計 50 50 51第9章 課業(yè)設計感想 55參考文獻 57第1章 緒論眾所周知，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換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 在工程機械制造廠里，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小。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)，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，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，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、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。 (2)可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 (4)優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 (5)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，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。按照國家標準GB5005295《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB5005992《35～110kV變電所設計規(guī)范》、GB5005394《10kv及以下設計規(guī)范》、GB5005495 《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。安全可靠、先進合理應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。近期為主、考慮發(fā)展應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質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計的有關知識，以便適應設計工作的需要。全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內容有以下幾方面。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計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、顯示計算結果。一次系統(tǒng)圖 根據(jù)負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。電容補償 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。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數(shù)量。變壓器選擇及變電所布置 根據(jù)電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器型號及全廠供電平面圖。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，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算。求出各短路點的三相短路電流及相應有關參數(shù)。高、低壓設備選擇及校驗 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇高、低壓配電設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗，并列表表示。導線、電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟地運行，進行導線和電纜截面選擇。整定及二次保護 為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運行，各用電設備，皆需設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算。給出二次系統(tǒng)圖。防雷與接地參考本地區(qū)氣象及地質資料，設計防雷接地裝置，繪制防雷接地平面第2章 負荷計算、無功補償及變壓器選型“計算電荷”是按發(fā)熱條件選擇導體和電器設備時所使用的一個假象負荷，其物理量意義是按這個計算負荷持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應，與按實際變動負荷長期與運行所產(chǎn)生的最大熱效應相等。也可用持續(xù)時間為半小時平均有功負荷的最大值來描述計算負荷。實際情況表明，一般導體要達到最穩(wěn)定溫升需負荷曲線上求得的半小時最大負荷(年最大負荷)，用符號、表示，并用 和 、 和分別表示有功、無功、視在和電流計算負荷。計算負荷也稱需要負荷或最大負荷，目的是為了合理地選擇工廠各級電壓供電網(wǎng)絡、變壓器容量和設備型號等。負荷計算的內容包括:(l)求尖峰電流，用于計算電壓波動、電壓損失、選熔斷器和保護元件等。(2)求平均負荷，用來計算全廠電能需要量、電能損耗和選擇無功補償裝置等。常用的負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、ABC法、單位產(chǎn)品耗電量法和面積功率法等。在實際工程配電設計中，廣泛采用系數(shù)法，因其計算方便，多采用方案估算，初步設計和全廠大型車間變電所的施工設計。在本設計中我多采用的是需用系數(shù)法來確定計算負荷。需用系數(shù)法是把設備功率乘以需用系數(shù)（；），直接求出計算負荷的一種簡單計算方法。因而在實際應用中被廣泛采用。按需要系數(shù)法確定計算，應從實際每臺用電設備開始，逐級向電源推進，一直計算到電源，用每一級的計算負荷為選擇該用電器的依據(jù)。需用系數(shù)法的計算，現(xiàn)在己普遍應用于供配電設計中，其缺點是它未考慮到用電設備中少數(shù)容量特大的設備對計算負荷的影響。因而在用電臺數(shù)較少而容量差別較大的場合中，應用二項式系數(shù)法來計算負荷。這種場合用需用系數(shù)法來計算負荷所得值往往偏小。本設計的情況符合需用系數(shù)法，因此，在本設計中采用按需用系數(shù)法來確定計算負荷。(1) 用電設備的計算負荷。(2) 求車間變壓器低壓側的計算負荷。求低壓各用電設備組的計算負荷總和乘以同時系數(shù)即為該車間變壓器低壓側計算負荷。(3) 求車間變壓器高壓側的計算負荷。計算車間變壓器的功率損耗，變壓器低壓側計算負荷加該變壓器有功、無功損耗即得變壓器高壓側計算負荷 該值可用于選擇車間變電所高壓側進線導線側面。(4) 配電所進線的計算負荷。(5) 總降壓變電所低壓側計算負荷。(6) 主變壓器的功率損耗，計算。(7) 全廠計算負荷。本設計所采用的電力負荷計算示意圖如圖21所示，將每個計算點編號，由用電設備依次逆推到電源側。圖21 電力負荷計算示意圖（1）設備組的負荷計算公式 （21） （22） （23）（2）車間變電所的負荷計算公式 （24） （25） （26）以上公式中用電氣設備組的設備額定功率； 需要系數(shù)； 用電設備的功率因數(shù)角的正切值； ， 有功、無功同時系數(shù)。（3）配電所的負荷計算公式為各車間變電所計算負荷之和再乘以同時系數(shù)和 。（4）計算有關設備的計算負荷序號用電設備名稱數(shù)量（臺）單臺設備額定參數(shù) Kx 備注 Pe（kw）Ie（A）cosφKqKx/ cosφ一車間I 中頻感應電爐低壓電氣設備容量Pe∑=180kw125η=指其中最大一臺中頻感應發(fā)電機組Ve=6kv1250272降壓啟動二車間II(全部為低壓負荷)Pjs=170kw cosφ=內含二級負荷50kw三車間III(全部為低壓負荷)Pjs=75kw cosφ=四車間IV(全部為低壓負荷)Pjs=220kw cosφ=五車間V(全部為低壓負荷)Pjs=170kw cosφ=六車間VI (全部為低壓負荷)Pjs=20kw cosφ=七全場照明Pe∑=60kw八具體見下表表2 某來自水廠用電設備一覽表序號用電設備名稱數(shù)量（臺）單臺設備額定參數(shù) Kx 備注 Pe（kw）Ie（A）cosφKqKx/ cosφ一一泵房 高壓異步電動機540044Ue=6kv變壓器Sj250/6170KVAU1e/U2e=6kv/二二泵房可將變壓器的額定容量做計算負荷高壓異步電動機3460Ue=6kv高壓同步電動機31020114A3Ue=6kv變壓器sjl180/62200KVAU1e/U2e=6kv/三修車間（全部設備Ve=）*車床（C620）2*Ie=Ijf=*車床(C616)2*Ie=Ijf=*銑床2Ie=Ijf=*刨床214Ie=Ijf=*刨床213Ie=Ijf=*鉆床2Ie=Ijf=24A*砂輪機2Ie=Ijf=23A吊車（5噸）2Ijs=其中最大一臺：Pe= Jce%=25電焊機212KVA56Ue=380v Jce%=100電阻爐2221辦公室，化驗室及車間照明26長度L=60M四所用電變壓器，sj220/6230KVA總降內所用電說明：各機床的Ie及尖峰電流Ijf僅做參考，可將變壓器額定容量做計算負荷高壓側用電設備的計算負荷①車間一：中頻感應電爐低壓電氣：有功計算負荷：=165Kw無功計算負荷：=*tg248。=165*= Kvar視在計算負荷：=/COS248。= KVA計 算 電 流：=/（*6*）A=起 動 電 流：I=*=*=129A中頻感應發(fā)電機組：有功計算負荷：=250Kw計 算 電 流：=/（*6）A=起 動 電 流：I=*=*2A=②車間二：有功計算負荷：=Kd* Pe =150*=無功計算負荷：=*tg248。=*= Kvar視在計算負荷：=/COS248。= KVA計 算 電 流：=/（*6）A=③車間三：有功計算負荷：=Kd* Pe =60*=45Kw無功計算負荷：=*tg248。= Kvar視在計算負荷：=/COS248。= KVA計 算 電 流：=/（*6）A=④車間四：有功計算負荷：=Kd* Pe =205*=無功計算負荷：=*tg2