【正文】 ）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。如果工廠有6~10kV的高壓用電設(shè)備，則由高壓配電所直接對(duì)其進(jìn)行配電。隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量的迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的要求也日益提高。在機(jī)械工業(yè)中，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，電費(fèi)開(kāi)支僅占產(chǎn)品成本的5%左右，從投資額來(lái)看，一般機(jī)械工廠在供電設(shè)備上的投資也僅占總投資額的5%左右。本設(shè)計(jì)在確定高壓側(cè)接線方案及對(duì)高壓側(cè)設(shè)備選擇時(shí)進(jìn)行了較為詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，力求達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理可靠。工廠供電系統(tǒng)是由工廠總降壓變電所（高壓變電所），高壓配電系統(tǒng)，車(chē)間變電所，低壓配電系統(tǒng)及用電設(shè)備組成。 performing the calculation of short current use perunit value method and ohms method, then choosing the equipments for the factory power supply system, such as circuit breakers, disconnectors, current and voltage sensors and so on. It also introduces the design of secondary relay protection circuit simply.Detailed technical and economic parison about high voltage side scheme of connection and equipments selection was introduced in this paper, striving to achieve economic reasonable and reliable. Whether the power supply system is designed perfect or not, not only affects the factory’s construction investment, operating costs and nonferrous metal consumption, but also reflects the reliability of the power supply for the factory and production safety, it has close relationship with the economic efficiency, equipments and personal safety of enterprises.Key words：Substation，Equipment selection，Main connection，Relay protection III 目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 課題的意義 1 課題研究概述 1 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)與目標(biāo) 22 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償 4 負(fù)荷調(diào)查 4 工廠總平面圖 4 工廠負(fù)荷情況 4 供電電源情況 5 工廠自然條件 5 電費(fèi)制度 5 按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 6 基本公式 6 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定 7 無(wú)功功率補(bǔ)償 9 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x 9 無(wú)功功率的補(bǔ)償方式 9 無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算 103 供電電壓及總降壓變電所主電路的確定 13 總降壓變電所主電路 13 總降壓變電所主電路的分類(lèi) 13 供電電源及總降壓變電所主接線方案 15 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定總降壓變電所主接線方案 16 三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析 16 三個(gè)方案35kV高壓線路的選擇及電壓損耗計(jì)算 16 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 19 總降壓變電所電氣主接線的設(shè)計(jì) 214 高壓電氣設(shè)備的選擇及二次回路設(shè)計(jì) 22 短路計(jì)算 22 短路計(jì)算的意義和類(lèi)型 22 短路計(jì)算 24 總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇 28 高壓電氣設(shè)備選擇的一般原則 28 35kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇 30 10kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇 31 10kV母線的選擇 32 總降壓變電所二次回路的設(shè)計(jì) 33 二次回路概述 33 操作電源的設(shè)計(jì) 34 電測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì) 36 中央信號(hào)裝置 37 主變壓器繼電保護(hù)的選擇與整定 38 繼電保護(hù)裝置的基本要求 38 主變壓器的繼電保護(hù) 40 總降壓變電所所址的選擇 43 所址的選擇 435 工廠車(chē)間變電所的設(shè)計(jì) 44 車(chē)間變電所的位置及變壓器的選擇 44 車(chē)間變電所的位置 44 各車(chē)間變電所的負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇 44 短路計(jì)算及車(chē)間變電所設(shè)備的選擇 45 短路計(jì)算 45 車(chē)間低壓配電屏的選擇 48 車(chē)間進(jìn)線電纜的選擇 49 車(chē)間低壓母線的選擇 51 車(chē)間干線的選擇 55結(jié) 論 56致 謝 57參 考 文 獻(xiàn) 58附錄A 總降壓變電所主接線 59附錄B 二號(hào)車(chē)間變電所主接線 60蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論 課題的意義眾所周知，電能是機(jī)械工廠生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。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。一般中型工廠的電源是6~10kV。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”而定，否則不宜采用，以確保供電安全。 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)與目標(biāo)機(jī)械工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)包括：（1）供電電壓的選擇根據(jù)供電部門(mén)提供的資料，選擇本廠最優(yōu)供電電壓等級(jí)。（3）廠區(qū)10kV配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)配電裝置的選擇：包括配電裝置如高壓開(kāi)關(guān)柜、線路的選擇。該廠可通過(guò)高壓聯(lián)絡(luò)線由距該廠的鄰近單位取得備用電源。 按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 基本公式用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為 （）式中，為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。根據(jù)式（）~（），可以得到各車(chē)間的負(fù)荷計(jì)算表。用戶功率因數(shù)的高低，對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償~母線前所有線路上的無(wú)功功率，而此母線后的廠內(nèi)線路的無(wú)功功率得不到補(bǔ)償，所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無(wú)功功率，因此其補(bǔ)償范圍最大，補(bǔ)償效果最好，應(yīng)予優(yōu)先采用。補(bǔ)償后平均負(fù)荷功率因數(shù)為 （）式中，和為補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷。圖為變壓器高壓側(cè)裝有斷路器的線路—變壓器組結(jié)線，這種接線由于變壓器高壓側(cè)裝有斷路器，正常運(yùn)行時(shí)變壓器的投切操作及發(fā)生故障時(shí)故障線路的切除均可利用斷路器進(jìn)行，所以運(yùn)行操作比較方便。因此，這一類(lèi)結(jié)線一般僅用于給三級(jí)負(fù)荷的中小型變電所供電。② 高壓橋斷路器斷開(kāi)，低壓分段開(kāi)關(guān)閉合。為了簡(jiǎn)化結(jié)線和減少配電裝置的投資，對(duì)雙電源進(jìn)線和兩臺(tái)變壓器的總降壓變電所，也可以在變壓器高壓側(cè)不設(shè)斷路器只設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。（3）要求的值低，補(bǔ)償容量小，可減少補(bǔ)償設(shè)備及其投資。（2）要求的值高，要增加補(bǔ)償容量及投資。② 方案二： 用電壓供電，廠內(nèi)不設(shè)主變壓器，無(wú)變壓器損耗。方案三介于上述兩個(gè)方案之間，正常運(yùn)行時(shí)，電壓損失不大，能滿足要求。 方案一和方案三的年運(yùn)行費(fèi)比較比較項(xiàng)目方案一方案三線路折舊費(fèi)按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元線路維修管理費(fèi)按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元變壓器折舊費(fèi)按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元變壓器維修費(fèi)按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元基本電價(jià)費(fèi)用按每月元/計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元按每月元/計(jì)算，則費(fèi)用為萬(wàn)元合計(jì)萬(wàn)元萬(wàn)元年運(yùn)行費(fèi)是指設(shè)備投入運(yùn)行后為維持正常運(yùn)行每年所付出的費(fèi)用，一般包括以下三項(xiàng)：① 設(shè)備的折舊費(fèi)用供電系統(tǒng)的各種設(shè)備在運(yùn)行期間將逐年陳舊、老化，因此，每一個(gè)設(shè)備過(guò)了一定的使用年限，就需要更換新的設(shè)備，更新設(shè)備的費(fèi)用，要靠工廠在原設(shè)備使用年限內(nèi)逐年積累。年基本電費(fèi)用下式計(jì)算 =基本電價(jià)總降壓變電所主變壓器總?cè)萘咳f(wàn)元/年 （）整個(gè)供電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)為 （） 總降壓變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)由以上分析可知，方案三的綜合投資及年運(yùn)行費(fèi)均低于方案一，可節(jié)省大約萬(wàn)元，從供電可靠性來(lái)講，兩個(gè)方案接近，因此決定采用方案三，即正常運(yùn)行時(shí)以單回路供電，另加備用線路。（6）在母線側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置，當(dāng)工作電源因故障而斷開(kāi)時(shí)，備用電源會(huì)立即投入。采用標(biāo)幺值法計(jì)算高壓電路的短路電流十分方便，因?yàn)闊o(wú)論計(jì)算哪個(gè)短路點(diǎn)，電抗標(biāo)幺值都不需要折算。（3）采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算標(biāo)幺制法，即相對(duì)單位制法，因其短路計(jì)算中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺制而得名。③ 電力線路的電抗標(biāo)幺值 （）式中，為電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值；為線路的長(zhǎng)度；為電力線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓。這些電氣各自的功能和特點(diǎn)不同，要求的運(yùn)行條件和裝設(shè)環(huán)境也各不相同，但也具有共同遵守的原則。（3）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)① 電器設(shè)備的短路動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流引起機(jī)械效應(yīng)的能力，在校驗(yàn)時(shí)，用短路電流的最大幅值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進(jìn)行比較，即： （）式中，和為短路沖擊電流及其有效值；和為電氣設(shè)備極限通過(guò)電流的最大值及有效值。⑤ 在非重要用電場(chǎng)所的導(dǎo)體，當(dāng)變壓器容量在以下，高壓側(cè)電壓為及以下，且不致因短路故障損壞導(dǎo)體而產(chǎn)生嚴(yán)重后果者，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。引出線工作電流：根據(jù)式（）得母線計(jì)算截面為：由參考資料查得最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)以上的裸鋁導(dǎo)線和母線的經(jīng)濟(jì)電流密度為。二次回路在工廠供電系統(tǒng)中雖是其一次電路的輔助系統(tǒng)，但它對(duì)一次電路的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行有著十分重要的作用，因此必須予以充分的重視。儲(chǔ)能電容器多采用比容量大的電解電容器，其容量應(yīng)能保證繼電保護(hù)和跳閘線圈回路可靠地動(dòng)作。 高壓線路電測(cè)量?jī)x表的電路圖 中央信號(hào)裝置（1）中央信號(hào)裝置的概念中央信號(hào)裝置是指裝設(shè)在變配電所值班室或控制室的信號(hào)裝置。（2）中央信號(hào)裝置的設(shè)計(jì)企業(yè)變電所的中央事故信號(hào)與預(yù)告信號(hào)一般應(yīng)采用重復(fù)動(dòng)作的信號(hào)裝置。如與速動(dòng)性有矛盾時(shí)，應(yīng)在保證選擇性的基礎(chǔ)上力求快速動(dòng)作。后備保護(hù)可分為近后備和遠(yuǎn)后備，近后備保護(hù)方式即當(dāng)本元件的主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，由本元件的另一套保護(hù)作為后備保護(hù)，遠(yuǎn)后備保護(hù)方式即當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。③ 變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算：動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器額定電流整定，即保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流 （）電流繼電器的動(dòng)作電流 （）式中，為可靠系數(shù)，~；為返回系數(shù)，；為電流互感器變比；為變壓器一次額定電流。（3）變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)用來(lái)防御變壓器本身的對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷及外部短路引起的過(guò)載。 主變壓器保護(hù)的原理接線圖上述帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是越靠近電源的線路的過(guò)電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，而短路電流則是越靠近電源，其值越大，危害也就更加嚴(yán)重，因此規(guī)定，在過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間超過(guò)時(shí)，應(yīng)裝設(shè)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)裝置。變電所位置的選擇必須適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和布局的要求，盡可能的接近主要用戶，靠近負(fù)荷中心，這樣就會(huì)減少輸電線路的投資和電能的損耗，既經(jīng)濟(jì)又節(jié)省能源。由于電壓等級(jí)決定了線路最大的輸送功率和輸送距離，供電半徑過(guò)大導(dǎo)致線路上電壓損失太大，使末端用電設(shè)備處的電壓不能滿足要求。、車(chē)間由同一間變電所供電，即號(hào)車(chē)間變電所供電。（1）由式（）得基準(zhǔn)電流（2）由式（）~（）可得查資料已知SN1010?型斷路器的斷流容量為300MVA，由式（）得電源內(nèi)阻① 電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值 ② 總降壓變電所的主變壓器電抗③ 查表可知電纜線路，線路電抗 （）式中，為總降壓變電所與車(chē)間變電所的距離。② 進(jìn)線電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)由式（）得熱穩(wěn)定最小截面為式中，為交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁電纜熱穩(wěn)定系數(shù)，查表知該值為；為短路發(fā)熱假想時(shí)間，取。（4）高壓配電所至生活區(qū)變電所① 進(jìn)線電纜的選擇已知，則由式（）得經(jīng)濟(jì)截面為：選用標(biāo)準(zhǔn)截面的交聯(lián)聚。（2）高壓配電所至七號(hào)車(chē)間變電所① 進(jìn)線電纜的選擇已知，則由式（）得經(jīng)濟(jì)截面為選用標(biāo)準(zhǔn)截面的交聯(lián)聚乙烯電纜，滿足要求。由式（）得車(chē)間配電變壓器電抗計(jì)算、點(diǎn)的短路回路總電抗按無(wú)限大容量系統(tǒng)計(jì)算，由式（）可得最大運(yùn)行方式下、點(diǎn)的短路電流為（4）七號(hào)車(chē)間變電所短路計(jì)算由于七號(hào)車(chē)間變電所與總降壓變電所之間的距離，則由式（）得線路電抗。 各車(chē)間變電所的負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇（1）各車(chē)間變電所的負(fù)荷計(jì)算取，則由式（）~（）。（5）運(yùn)輸設(shè)備方便。接近負(fù)荷中心主要從節(jié)約一次投資和減少運(yùn)行時(shí)電能損耗的角度出發(fā)。對(duì)于采用系列電流繼電器的速斷保護(hù)來(lái)說(shuō)，就相當(dāng)于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)中抽去時(shí)間繼電器，即在起動(dòng)用的電流繼電器、之后，直接接信號(hào)繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器觸點(diǎn)接通斷路器的跳閘回路。由式（）得保護(hù)裝置一次側(cè)動(dòng)作電流由式（）得繼電器的動(dòng)作電流（4）主變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)主變壓器裝設(shè)了瓦斯保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù)，其中過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)就是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是按整定的動(dòng)作時(shí)間固定不變的，與故障電流的大小無(wú)關(guān)。