【正文】 源，節(jié) 7 約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。 但是 ,工廠的電能供應如果突然中 斷 ,則將對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的后果 ,甚至可能發(fā) 生 重大的設備損壞事故或人身傷亡事故 ； 由此可見 ,搞好工廠供電工作對于工業(yè)生產(chǎn)的正常進行和實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化 ,具有 十分重大的 意義。電力市場還未完善，管理水平、技術水平都有待提高。 （ 2） 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。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。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；電能的輸送的分配既簡單經(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。 2．車間變電所設計 根據(jù)車間負荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。選用設備 型號、數(shù)量、匯成設備一覽表。 （ 2） 地質水文資料：本廠地區(qū)海拔 60m，底層以 砂 粘土為主，地下水位為 2m。 5．工廠負荷性質： 本廠多數(shù)車間為三班制，少數(shù)車間為一班或兩班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為 6000h。其配電系統(tǒng)圖如圖 2。 （ 2）系統(tǒng)變電站饋電線的定時限過電流保護的整定時間 stop ? ，要求工廠總配變電所的保護整定時間不大于 1s。全部產(chǎn)品中以腈綸為主體的混紡物占 60%，以滌綸為主體的混紡物占 40%。 ：如表 1。 （ 3）在工廠總配電所的 10KV進線側進行電能計量。 表 2 電力系統(tǒng) 10KV母線的 短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)運行方式 10KV母線短路容量 備注 最大運行方式 )3( =187MVA 電力系統(tǒng)可視為無限大容量 最小運行方式 )3( =107MVA 工 廠 總 配變 電 所k架 空 線 路架 空 線 路1 0 K V 母 線1 . 5 s區(qū) 域 變 電 站 圖 2 配 電系統(tǒng)圖 （ 5）供電貼費和每月電費制： 每月基本電費按主變壓器容量計為 18 元 /kVA，電費為 元 /kW本廠屬二級負荷。 二．設計內容 4 1．總降壓變電站設計 （ 1）負荷計算 （ 2）主結線設計：根據(jù)設計任務書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術上可能實現(xiàn)的多個方案，根據(jù)改方案初選主變壓器及高壓開關等設備，經(jīng)過概略分析比較，留下 2～ 3 個較優(yōu)方案，對較優(yōu)方案進行詳細計算和分析比較，（經(jīng)濟計算分析時，設備價格、使用綜合投資指標），確定最優(yōu)方案。 （ 5）主要設備繼電保護設計：包括主變壓器、線路等元件的保護方式選擇和整定計算。 3． 廠區(qū) 380V配電系統(tǒng)設計 根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結線方案，經(jīng)過詳細計算和分析比較，確定最優(yōu)方案。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。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。 （ 3） 優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 （ 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。 為了使我國電力工業(yè)趕上世界電力技術的發(fā)展水平 ,叢 21 世紀一開始，我國就進一步加強在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行、電力系統(tǒng)的自動化調度與管理、電力通信、網(wǎng)絡技術、繼電保護等領域開 展研究，尤其注意完善電力市場，研究電力市場的技術支持系統(tǒng)，促進我們的電力工業(yè)不斷前進。 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需電能，一般是由外部電力系統(tǒng)供給，經(jīng)企業(yè)內各級變電所變電壓后，分配到各用電設備。 （ 2） 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。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。由于電功率分為視在功率、有功功率和無功功率， 一般用電流表示的負荷，實際上是對應視在功率而言。另一種是指用電設備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負荷（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負荷（滿載）等。 對一級負荷一律應由兩個獨立電源供電。 各級電力負荷對供電電源的要求： （ 1）一級負荷對供電電源的要求 要求應有兩個供電電源，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不致同時受到損壞。通常要求兩回路供電，供電變壓器也應有兩臺。但是由于負荷情況復雜，影響計算負荷的因素很多，實際上，負荷也不可能是一成不變的，它與設備的性能，生產(chǎn)的組織以及能源供應的狀況等多種因素有關，因而負荷計算也只能力求實際。因而必須正確進行電力負荷的計算。這些設備不僅需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要吸收無功功率以產(chǎn)生這些設備正常工作所必需的交變磁場。 無功功率對電力系統(tǒng)及工廠內部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。 供電單位對工廠功率因數(shù)這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法， 一般不能滿足要求。 補償容量可按下式確定： 302130 .)t a n( t a n PqPQ CC ?????? ， cC qQn ?? 式中 ， 1tan? —— 補償前自然平均功率因數(shù) 1cos? 對應的正切值； 2tan? —— 補償后自然平均功率因數(shù) 2cos? 對應的正切值； △ cq —— 補償率 kwkvar 30P —— 設計時求得的平均負荷，單位為 kw ； cq —— 單個電容器的容量 vark n —— 并聯(lián)電容器的個數(shù) 補償計算： 變壓器總 1 kwP )3(30 ??? v a r4 2 1 93 1 0 7 6)3(30 kQ ??? AkvS ???? 0 4 0 24 2 1 97 4 5 5 22)3(30 AUSI N )3(30)3(30 ???? 18 無功補償 os30302 ??? SP? v a r482) r c c o st a r c c o s( t a n)t a n( t a n302130 12kPPQ C????? ?? 取整 490 AkvS ?????? 6 8)4 9 04 2 1 9(7 4 5 5 22)2(30 補償后選 800 Akv? △ kwSP T )2(30 ????? △ v a )2(30 kSQ T ????? kwPPP T 7 8 5 8 4 7)2(30)1(30 ?????? △ v a )1(30 kQ ????? AkvS ????? 22)1(30 os ＞???? 變壓器 2 kwP )3(30 ??? v a )3(30 kQ ??? AkvS ???? 22)3(30 AUSI N )3(30)3(30 ???? 無功補償 os2 ??? v a r357) r c c o st a r c c o s( t a n)t a n( t a n2302130 22kPPQ C????? ?? AkvS ?????? )( 22)2(30 補償后選 1000 Akv? △ kwSP T 4 )2(30 ????? 19 △ v a 7 2 8 4 )2(30 kSQ T ????? kwP )1(30 ????? v a )1(30 kQ ????? AkvS ????? 8 6 83 0 38 1 4 22)1(30 881 4c os ＞???? 變壓器 3 kwP 3 3 4)3(30 ??? v a )3(30 kQ ??? AkvS ???? 0 9 3 7 22)3(30 AUSI N )3(30)3(30 ???? 無功補償 7c os2 ??? v a r118) r c c o st a r c c o s( t a n)t a n( t a n333302130kPPQ C????? ?? 取整 120 vark AkvS ?????? )( 22)2(30 補償后 選 300 Akv? △ kwSP T 4 )2(30 ????? △ v a )2(30 kSQ T ????? kwP 3 3 7)1(30 ???? v a 2 9 0)1(30 kQ ????? AkvS ????? 5 3 9 22)1(30 os ＞???? 補償前各變電所功率因數(shù)如下表 32 所示： 20 表 32 補償前各變電所的功率因數(shù) 設計中考慮到經(jīng)濟實用的原則采用低壓集中補償方式，其特點是能補償?shù)蛪耗妇€以前的無功功率，可使變壓器的無功功率得到補償，從而有可能改變變壓器容量，且運行維護也較方便。 車間變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則： （ 1）對于一般的生產(chǎn)車間盡量裝設一臺變壓器； （ 2）如果車間的一、二級負荷所占比重較大，必須兩個電源供電時，則應裝設兩臺變壓器。 變壓器容量的選擇： （ 1） 變壓器的容量 ST（可近似地認為是其額定容量 SN如果用電設備容量較大、負荷集中且運行合理時，亦可選用較大容量的變壓器。由于題目要求本廠的功率因數(shù)值在 ，所以再進行一次高壓集中補償，將功率因數(shù)補償?shù)?。但是由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運行遭到破壞。這種損壞可能是由于設備長期運行、絕緣老化，或由于設備本身不合格、絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿，或設備絕緣正常而被過電壓擊穿，或者是設備絕緣受到外力損傷而造成短路。因此短路電流是電氣主結線的方案比較、電氣設備及載流導體的選擇、接地計算以及繼電保護選擇和整定的基礎。 由此可見，短路的后果時非常嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素。 短路計算常用的兩種方法是 :歐姆法和標幺制法。每個配電所的饋電線路一般不少于 4～ 5 回，配電所一般為單母線制，根據(jù)負荷的類型及進出線回路數(shù)可考慮將母線分段。 配電所設計的一般原則并結合工廠實際歸納如下： 安全性： 1）在高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關； 2）在低壓斷路器（自動 開關）的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設低壓刀開關； 3）在裝設高壓熔斷器 負荷開關的出線柜母線側，必須裝高壓隔離開關； 4）配電所高壓母線上及架空線末端，必須裝設避雷器。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和低壓分段開關均采用低壓斷路器。在設計中，主接線的擬定對電氣設備選擇，配電裝置布置，保護和控制測量的設計，建設投資以及變電所運行的可靠性，靈活性及經(jīng)濟性等都有密切關系，所以主結線的選擇是供電系統(tǒng)設計中一項綜合性的重要環(huán)節(jié)。變電所采用附設式，不占或少占建筑面積，建筑費用和維護費用也較低。根據(jù)本廠的情況，在本設計中，所有進出線全部采用架空線的方式。 架空線路一般都采用裸導線，裸導線按其結構分，有單股線和多股絞線，工廠中一般都用絞線。整個施工過程中，要重視安全教育采取有效的安全措施，特別是立桿、組裝和架線時，更要注意人身安全，防止發(fā)生事故。 (2) 電壓損耗條件：導線和 電纜在通過最大負荷電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應超過正常運行時允許的電壓損耗。 (4) 機械強度：導線的截面不應不小于最小允許截面。 35 (2) 經(jīng)濟電流密度的選擇見下表： 表 63 經(jīng)濟電流密度的選擇 線路類別 導線材料 年最大負荷利用小時 (A/mm2) 3000h 以下 3000h— 5000h 5000h 以上 架空線路 鋁 銅 電纜線路 鋁 銅 (3) 導線的最小截面的選擇： 由于選擇的是鋁導線，在高壓 10KV 時，最小截面 mivA 應為 35