【文章內(nèi)容簡介】 00 1 空壓站 390 442 2 機(jī)修車間 150 3 鍛造車間 220 66 120 4 術(shù)型車間 5 5 制材場(chǎng) 20 6 綜合樓 20 1 0 18 0 7 小計(jì) (5) No5變電所 1X400 1 鍋爐房 300 225 2 2水泵房 28 21 3 倉庫 (1， 2) 4 污 水 提 升站 14 5 小計(jì) 6 5 2 8 說明： No1,No2,No3車間變電所設(shè)置兩臺(tái)變壓器外，其余設(shè)置一臺(tái)變壓器。 表 各車間 6KV高壓負(fù)荷 序 號(hào) 車間或電 單位名稱 設(shè)備 容量 (千瓦 ) xK ?cos ?tg 計(jì) 算 負(fù) 荷 說 明 P (千瓦 ) Q (千乏 ) S ( 千伏安 ) 1 電弧爐 2X 1250 2025 2 工頻爐 2 X 300 480 3 變壓機(jī) 2 X 250 425 500 4 小計(jì) 3155 無功功率補(bǔ)償 工廠中由 于有大量的電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)及氣體放電燈等感性負(fù)荷，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提供其自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí)，則需考慮人工補(bǔ)償．要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于 ，我們?nèi)?cosφ’ = 補(bǔ)償前功率因數(shù)： 1cos PS? ? () 1 4 9 1 2 .4c o s 0 .7 66 4 4 0 .1PS? ? ? ? ??tg 補(bǔ)償后 功率因數(shù)： 根據(jù)系統(tǒng)要求，變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)應(yīng)大于 。因此變電所低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)可取： cos 1? = 則有 1?tg = 故補(bǔ)償容量： 30 1 2()cQ P tg tg????= () 取標(biāo)準(zhǔn)值 CQ =2700kvar 224 9 1 2 . 4 ( 4 1 6 4 . 6 2 7 0 0 ) 5 1 2 6 . 2S k V A? ? ? ? 根據(jù)上面的計(jì)算可以初步選出主變壓器： 可選變壓器 S96300/35 6300NS kVA? % ? 9 ? ? 補(bǔ)償后總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷： 有功功率補(bǔ)償前后不變： 3 0 3 039。 4 9 1 2 .4P P kW?? 無功功率變化為： 3 0 3 039。 41 64 .6 27 00 14 64 .6 v a rCQ Q Q k? ? ? ? ? 視在功率變化為： 2 2 2 23 0 3 0 3 039。 39。 39。 4 9 1 2 . 4 1 4 6 4 . 6 5 1 2 6 . 2S P Q k V A? ? ? ? ? 其中 Qc為無功補(bǔ)償。 3023039。 4 9 1 2 .4c o s 0 .9 5 839。 5 1 2 6 .2PQ? ? ? ? 損耗計(jì)算： 變壓器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在轉(zhuǎn)換能量過程中必然同時(shí)產(chǎn)生損耗。變壓器的損耗可以分為鐵損耗和銅損耗。變壓器的基本鐵損耗就是主磁通在鐵心中引起的磁滯損耗和渦流損耗。變壓器的基本銅損耗是指電流流過時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。我們可以同過查詢變壓器得到空載損耗和短路損 耗，也就是鐵損耗和銅損耗。 通過查閱文獻(xiàn) [3， 40— 43]，可得功率損耗公式： 2b Fe CuP P P?? ? ? ? () FeP — 鐵損耗 CuP — 銅損耗 bP? — 有功功率損耗 β — 負(fù)載系數(shù) 負(fù)載系數(shù)可以通過系統(tǒng)最大工作電流與變壓器最大工作電流的比計(jì)算得出，通過查閱變壓器的數(shù)值可以得出： 225 1 2 6 .23 5 3 0 .8 163003 5 3NII??? ? ?? 7. 9 0. 81 34 .5 30 .5bP k W? ? ? ? ? 無功功率的計(jì)算： 一臺(tái)變壓器的空載無功功率的損耗計(jì)算公式為： 10% 100NSQI?? () 0%I — 變壓器空載電流。 10 2 (% ) 100Nd SQU?? () (%)dU 變壓器阻抗電壓。 根據(jù)上面 2個(gè)公式相加便得出無功功率損耗如下： 0 % ( % )1 0 0 1 0 0NNbdSSQ I U? ? ? () 0 6 3 0 0 6 3 0 0% ( % ) 0 . 7 7 . 5 5 1 6 . 51 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0NNbd SSQ I U k V a r? ? ? ? ? ? ? ? 補(bǔ)償后的功率因素： 總降壓變電所高壓母線計(jì)算負(fù)荷 3 0 3 0 3 039。 4 9 1 2 . 4 3 0 . 5 4 9 4 2 . 9P P P k W? ? ? ? ? ? 3 0 3 0 3 039。 1 4 6 4 . 6 5 1 6 . 6 1 9 8 1 . 1 8Q Q Q k V a r? ? ? ? ? ? 223 0 3 0 3 0 5 3 2 5 .2S P Q kV A? ? ? 高壓側(cè)平均功率因數(shù)為： 3 2 5 9 5 0c o s 1 ???? SPp? 滿足要求。 一般此類系統(tǒng)采用并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償。即在 6kV 母線上每相設(shè)計(jì) 3 個(gè)型號(hào)為(額定容量為 100kVar)的并聯(lián)電容補(bǔ)償器。 11 第四章 主變壓器的選擇與 主接線方案的設(shè)計(jì) 主變壓器的選擇 一般正常環(huán)境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選用 S S11等系列變壓器。在多塵或由腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所，應(yīng)選用 S9M、 S11M。 R等系列全密封式變壓器。 多層或高層建筑內(nèi)的變電所，宜選用 SC9等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或 SF6充氣型變壓器。 根據(jù)本論文給出的條件我們可以選用油浸式變壓器 [2]。 35kV/6kV變壓器的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符 合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器。 ? 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷 ? 季節(jié)性符合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。 ? 集中符合較大，例如大于 1250kVA時(shí) 本冶金廠最大視在功率達(dá)到 ，且屬于 2級(jí)負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè) 2臺(tái)變壓器。 由于本廠有 2回 35kV進(jìn)線，即有兩個(gè)進(jìn)線電源，根據(jù)前面所選擇的主結(jié)線方案，如果采用2臺(tái)變壓器，則能滿足供電可靠性、靈活性的要求。如果裝設(shè) 1臺(tái)變壓器，投資會(huì)節(jié)省一些，但一旦出現(xiàn) 1臺(tái)主變故障，將會(huì)造成全廠失壓從而造成巨大的損失。為避免前述情況的出現(xiàn)，充分利用雙電源的作用，所以選擇安裝 2臺(tái)主變。 對(duì)于 380kV的系統(tǒng)中，我們可以從資料的圖中得出車間 1里面有 2個(gè)配電所，其他 4個(gè)車間都只有 1個(gè)配電所，因此我們可以根據(jù)每個(gè)車間的符合來選擇變壓器來進(jìn)行降壓 [4]。 考慮到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、將來擴(kuò)建、可靠性等因素，所以本方案選擇安裝 2臺(tái)型號(hào)為 S96300/35的主變壓器，即使其中一臺(tái)變壓器檢修另外一臺(tái)主變也可供全廠負(fù)荷。 6kV/380V變壓器的選擇 通過上面負(fù)荷計(jì)算，我們可以得到 380V那 5個(gè)車間的最大視在功率： S30NO。 1=，可以選擇 2個(gè) S9630/10(6)變壓器，分別裝進(jìn)車間 1的 2個(gè)配電房； S30NO。2=，可以選擇 1個(gè) S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 2的配電房； S30NO。 3=，可以選擇 1個(gè) S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 3的配電房； S30NO。 4=，可以選擇 1個(gè)S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 4的配電房； S30NO。 5=，可以選擇 1個(gè) S9400/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 5的配電房。 工廠主接線方案的比較 工廠總降壓變電所高壓側(cè)主接線方式 比較 從原始資料可知工廠的高壓側(cè)僅有 2回 35kV進(jìn)線，其中一回架空線路作為工作電源，另一回線路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，且線路長度較短，只有 8km。因此將可供選擇的方案有如下三種： 12 單母線分段。該接線方式的特點(diǎn)是結(jié)線簡單清晰、運(yùn)行操作方便、便于日后擴(kuò)建、可靠性相對(duì)較高，但配電裝置占地面積大，斷路器增多投資增大。根據(jù)本廠的實(shí)際情況進(jìn)線僅有2回，其中一回為工作，另一回備用，擴(kuò)建可能性不大。故此沒有必要選擇單母線分段這種投資相對(duì)較大的接線方式； 內(nèi)橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少 ，占地面積和所需投資相對(duì)較少，但可靠性不太高；適用于輸電線路較長，故障機(jī)率較高，而變壓器又不需經(jīng)常切換時(shí)采用。根據(jù)本廠特點(diǎn)輸電線路僅 8km，出現(xiàn)故障的機(jī)率相對(duì)較低，因此該接線方式不太合適。 外橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對(duì)較少，但可靠性不太高；適用于較短的輸電線路，故障機(jī)率相對(duì)較低，而變壓器又需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)就較為適宜。而輸送本廠電能的輸電線路長度僅 8km，出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)較少，因此，該接線方式比較合適。 通過上述接線方式比較，選擇外橋的接線方式 [4]。 工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式比較 考慮到本廠低壓側(cè)的負(fù)荷較大和出線較多，以及便于日后饋線的增擴(kuò)，決定選擇有匯流母線的接線方式，具體方案論證如下： A、單母線。具有接線簡單清晰、設(shè)備少、投資相對(duì)小、運(yùn)行操作方便，易于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性和靈活性較差，故不采用； B、單母線隔離開關(guān)分段。具有單母線的所有優(yōu)點(diǎn)，且可靠性和靈活性相對(duì)有所提高，用隔離開關(guān)分段雖然節(jié)約投資，但隔離開關(guān)不能帶負(fù)荷拉閘，對(duì)日后的運(yùn)行操作等帶來相當(dāng)多的不便，所以不采用； C、單母線用斷路器分段。具有單母線隔離開 關(guān)分段接線的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可帶負(fù)荷切合開關(guān)，便于日后的運(yùn)行操作，可靠性和靈活性較高。 經(jīng)綜合比較，選擇方案 3作為工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式 [4]。 工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇 目前，此類降壓變電所的低壓側(cè)常用電壓等級(jí)一般為： 10kV和 6kV兩個(gè)，但考慮到本廠低壓側(cè)有 6kV的負(fù)荷，如采用 10kV的電壓等級(jí)，還需進(jìn)行二次降壓，這樣會(huì)增加一套降壓設(shè)備，投資增大，不符合經(jīng)濟(jì)原則。所以，在本設(shè)計(jì)中選擇只用 6kV的電壓等級(jí)，將 35kV的電壓降為 6kV等級(jí)的電壓使用即可。選擇這種變壓的供配電方式 既可以節(jié)省投資，又能夠降低損耗。 而對(duì)于 380V的 5個(gè)車間，分別根據(jù)容量來選擇 6kV的電壓降為 380kV的變壓器。 總降壓變電所電氣主接線設(shè)計(jì) 總降壓變電所 35kV側(cè)（高壓側(cè)）采用外橋接線方式， 2臺(tái)主變，一臺(tái)運(yùn)行另一臺(tái)熱備用（定期切換，互為備用，不并列運(yùn)行）； 6kV側(cè)（低壓側(cè)）由運(yùn)行的主變供電，采用單母（開關(guān)）分段的接線方式，經(jīng)開關(guān)供 9路出線負(fù)荷，其中 6路通過變壓器將 6kV降到 380V。 13 根據(jù)上述對(duì)于變電所高壓側(cè)、低壓側(cè)主結(jié)線方式的比較討論；變壓器的選擇，確定了總降壓變電所的主接線圖見附錄 C。 高低壓配電柜選擇 本次設(shè)計(jì)的高低壓配電柜分別選擇為： 35kV線路上的電壓互感器可選擇 JYN35,112。 35kV線路上的電流互感器可選擇 JYN35,43。 35kV主變壓器低壓側(cè)的 6kV出線端電流互感器可選擇 JYN210。 6kV變壓器低壓側(cè)的 380V出線端電流互感器可選擇 PGL205。 6kV母線上的電壓互感器可選擇 GG1A(F)54。 14 第五章 短路電流計(jì)算 三相短路電流計(jì)算的目的 短路電流將引起下列嚴(yán)重后果：短路電流往往會(huì)有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元件本身，也可能燒壞周圍設(shè)備和傷 害周圍人員。巨大的短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，一方面會(huì)使導(dǎo)體大量發(fā)熱，造成導(dǎo)體過熱甚至熔化，以及絕緣損壞；另一方面巨大的短路電流還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。短路也同時(shí)引起系統(tǒng)電壓大幅度降低，特別是靠近短路點(diǎn)處的電壓降低得更多，從而可能導(dǎo)致部分用戶或全部用戶的供電遭到破壞。網(wǎng)絡(luò)電壓的降低，使供電設(shè)備的正常工作受到損壞，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢或設(shè)備損壞，如電動(dòng)機(jī)過熱受損等。 短路計(jì)算的目的主要有以下幾點(diǎn)： 1．用于變壓器繼電保護(hù)裝置的整定。 2．選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。 3．選擇限制短路電流的方 法。 4．確定主接線方案和主要運(yùn)行方式。 短路電流計(jì)算 表 51 電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式 設(shè)備 計(jì)算電抗公式 無窮大電源 d/SSX D? 變壓器 )/S% /1 0 0 ) ( S(UXT ( N )dkT ?? 輸電線 )/(X2avdLL USX?? 注： dS 為系統(tǒng)無限大電源處不同運(yùn)行方式時(shí)的短路容量 短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則 [5]：