【正文】 小型冶金實(shí)驗(yàn)工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄第1章 緒論 1 1 2 3第2章 負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)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(shè)計(jì) 24 24 電氣主接線的基本方式 25 25 26第4章 短路電流的計(jì)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(jì)算 29 標(biāo)幺值法計(jì)算電路短路電流 30 短路計(jì)算電路 30 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 31 計(jì)算短路電路中某個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值 31第5章 電氣設(shè)備、電纜、母線的選擇 34 導(dǎo)線型號(hào)的選擇原則 34 34 34 35 導(dǎo)線截面選擇原則 36 導(dǎo)線型號(hào)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(yàn) 40 電氣設(shè)備選擇的一般條件 40 按正常運(yùn)行條件選擇 40 高壓一次設(shè)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(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 43 44第7章 變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)整定 46 二次回路方案選擇 46 主變壓器的繼電保護(hù)裝置 47 裝設(shè)瓦斯保護(hù) 47 裝設(shè)反時(shí)限過電流保護(hù) 47第8章 接地與防雷設(shè)計(jì) 50 50 51第9章 課業(yè)設(shè)計(jì)感想 55參考文獻(xiàn) 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(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。 在工程機(jī)械制造廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)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(shí)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(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)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(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)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(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)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(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)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(shí)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(duì)供電可靠性的要求。 (4)優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求 (5)經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)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(zhǎng)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(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5005295《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005992《35～110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005394《10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005495 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)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(jì)政策。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(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。近期為主、考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、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(kuò)建的可能性。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(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)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(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況。解決對(duì)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。負(fù)荷計(jì)算 全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)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(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、顯示計(jì)算結(jié)果。一次系統(tǒng)圖 根據(jù)負(fù)荷類別及對(duì)供電可靠性的要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。電容補(bǔ)償 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。由手冊(cè)或產(chǎn)品樣本選用所需無(wú)功功率補(bǔ)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(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(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號(hào)及全廠供電平面圖。短路電流計(jì)算 工廠用電，通常為國(guó)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(wú)限大容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。求出各短路點(diǎn)的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。高、低壓設(shè)備選擇及校驗(yàn) 參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額定值，選擇高、低壓配電設(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)定和動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)，并列表表示。導(dǎo)線、電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面選擇。整定及二次保護(hù) 為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運(yùn)行，各用電設(shè)備，皆需設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)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(zhì)資料，設(shè)計(jì)防雷接地裝置，繪制防雷接地平面第2章 負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償及變壓器選型“計(jì)算電荷”是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時(shí)所使用的一個(gè)假象負(fù)荷，其物理量意義是按這個(gè)計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷長(zhǎng)期與運(yùn)行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。也可用持續(xù)時(shí)間為半小時(shí)平均有功負(fù)荷的最大值來(lái)描述計(jì)算負(fù)荷。實(shí)際情況表明，一般導(dǎo)體要達(dá)到最穩(wěn)定溫升需負(fù)荷曲線上求得的半小時(shí)最大負(fù)荷(年最大負(fù)荷)，用符號(hào)、表示，并用 和 、 和分別表示有功、無(wú)功、視在和電流計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷也稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷，目的是為了合理地選擇工廠各級(jí)電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓器容量和設(shè)備型號(hào)等。負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容包括:(l)求尖峰電流，用于計(jì)算電壓波動(dòng)、電壓損失、選熔斷器和保護(hù)元件等。(2)求平均負(fù)荷，用來(lái)計(jì)算全廠電能需要量、電能損耗和選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置等。常用的負(fù)荷計(jì)算方法有需用系數(shù)法、二項(xiàng)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(shí)際工程配電設(shè)計(jì)中，廣泛采用系數(shù)法，因其計(jì)算方便，多采用方案估算，初步設(shè)計(jì)和全廠大型車間變電所的施工設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中我多采用的是需用系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。需用系數(shù)法是把設(shè)備功率乘以需用系數(shù)（；），直接求出計(jì)算負(fù)荷的一種簡(jiǎn)單計(jì)算方法。因而在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。按需要系數(shù)法確定計(jì)算，應(yīng)從實(shí)際每臺(tái)用電設(shè)備開始，逐級(jí)向電源推進(jìn)，一直計(jì)算到電源，用每一級(jí)的計(jì)算負(fù)荷為選擇該用電器的依據(jù)。需用系數(shù)法的計(jì)算，現(xiàn)在己普遍應(yīng)用于供配電設(shè)計(jì)中，其缺點(diǎn)是它未考慮到用電設(shè)備中少數(shù)容量特大的設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響。因而在用電臺(tái)數(shù)較少而容量差別較大的場(chǎng)合中，應(yīng)用二項(xiàng)式系數(shù)法來(lái)計(jì)算負(fù)荷。這種場(chǎng)合用需用系數(shù)法來(lái)計(jì)算負(fù)荷所得值往往偏小。本設(shè)計(jì)的情況符合需用系數(shù)法，因此，在本設(shè)計(jì)中采用按需用系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。(1) 用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。(2) 求車間變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。求低壓各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷總和乘以同時(shí)系數(shù)即為該車間變壓器低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷。(3) 求車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算車間變壓器的功率損耗，變壓器低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷加該變壓器有功、無(wú)功損耗即得變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 該值可用于選擇車間變電所高壓側(cè)進(jìn)線導(dǎo)線側(cè)面。(4) 配電所進(jìn)線的計(jì)算負(fù)荷。(5) 總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷。(6) 主變壓器的功率損耗，計(jì)算。(7) 全廠計(jì)算負(fù)荷。本設(shè)計(jì)所采用的電力負(fù)荷計(jì)算示意圖如圖21所示，將每個(gè)計(jì)算點(diǎn)編號(hào)，由用電設(shè)備依次逆推到電源側(cè)。圖21 電力負(fù)荷計(jì)算示意圖（1）設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算公式 （21） （22） （23）（2）車間變電所的負(fù)荷計(jì)算公式 （24） （25） （26）以上公式中用電氣設(shè)備組的設(shè)備額定功率； 需要系數(shù)； 用電設(shè)備的功率因數(shù)角的正切值； ， 有功、無(wú)功同時(shí)系數(shù)。（3）配電所的負(fù)荷計(jì)算公式為各車間變電所計(jì)算負(fù)荷之和再乘以同時(shí)系數(shù)和 。（4）計(jì)算有關(guān)設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷序號(hào)用電設(shè)備名稱數(shù)量（臺(tái)）單臺(tái)設(shè)備額定參數(shù) Kx 備注 Pe（kw）Ie（A）cosφKqKx/ cosφ一車間I 中頻感應(yīng)電爐低壓電氣設(shè)備容量Pe∑=180kw125η=指其中最大一臺(tái)中頻感應(yīng)發(fā)電機(jī)組Ve=6kv1250272降壓?jiǎn)?dòng)二車間II(全部為低壓負(fù)荷)Pjs=170kw cosφ=內(nèi)含二級(jí)負(fù)荷50kw三車間III(全部為低壓負(fù)荷)Pjs=75kw cosφ=四車間IV(全部為低壓負(fù)荷)Pjs=220kw cosφ=五車間V(全部為低壓負(fù)荷)Pjs=170kw cosφ=六車間VI (全部為低壓負(fù)荷)Pjs=20kw cosφ=七全場(chǎng)照明Pe∑=60kw八具體見下表表2 某來(lái)自水廠用電設(shè)備一覽表序號(hào)用電設(shè)備名稱數(shù)量（臺(tái)）單臺(tái)設(shè)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(dòng)機(jī)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(jì)算負(fù)荷高壓異步電動(dòng)機(jī)3460Ue=6kv高壓同步電動(dòng)機(jī)31020114A3Ue=6kv變壓器sjl180/62200KVAU1e/U2e=6kv/三修車間（全部設(shè)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(jī)2Ie=Ijf=23A吊車（5噸）2Ijs=其中最大一臺(tái)：Pe= Jce%=25電焊機(jī)212KVA56Ue=380v Jce%=100電阻爐2221辦公室，化驗(yàn)室及車間照明26長(zhǎng)度L=60M四所用電變壓器，sj220/6230KVA總降內(nèi)所用電說明：各機(jī)床的Ie及尖峰電流Ijf僅做參考，可將變壓器額定容量做計(jì)算負(fù)荷高壓側(cè)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷①車間一：中頻感應(yīng)電爐低壓電氣：有功計(jì)算負(fù)荷：=165Kw無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：=*tg248。=165*= Kvar視在計(jì)算負(fù)荷：=/COS248。= KVA計(jì) 算 電 流：=/（*6*）A=起 動(dòng) 電 流：I=*=*=129A中頻感應(yīng)發(fā)電機(jī)組：有功計(jì)算負(fù)荷：=250Kw計(jì) 算 電 流：=/（*6）A=起 動(dòng) 電 流：I=*=*2A=②車間二：有功計(jì)算負(fù)荷：=Kd* Pe =150*=無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：=*tg248。=*= Kvar視在計(jì)算負(fù)荷：=/COS248。= KVA計(jì) 算 電 流：=/（*6）A=③車間三：有功計(jì)算負(fù)荷：=Kd* Pe =60*=45Kw無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：=*tg248。= Kvar視在計(jì)算負(fù)荷：=/COS248。= KVA計(jì) 算 電 流：=/（*6）A=④車間四：有功計(jì)算負(fù)荷：=Kd* Pe =205*=無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：=*tg2