【文章內(nèi)容簡介】 壓開關(guān)設(shè)備最少，具有投資省，接線清晰，便于運行檢修的特點，因此選擇2號方案。在配電方案確定以后，也可以確定每個車間都是選擇1臺變壓器。在所用變采用高壓熔斷器進行保護，以節(jié)省投資；根據(jù)饋出線方案的相關(guān)規(guī)定，負(fù)荷小于500 kVA 的饋出線可以用熔斷器保護，由于3號車間的負(fù)荷較?。ǎ?，出于經(jīng)濟性考慮，饋線可采用帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)。1號和2號車間由于負(fù)荷較大，采用斷路器饋電以保證供電的可靠性。（此圖為草圖，主接線以手繪圖為準(zhǔn)）。 （供電系統(tǒng)草圖） 工廠配電系統(tǒng)中，和架空線相比，電纜具有的優(yōu)點有：，不受外界影響。，不用占地，節(jié)約鋼材，木材，水泥。，不受路面和地上建筑物的影響，不影響廠區(qū)美化。，如易燃易爆等條件特殊的場所。 因此，本設(shè)計中廠區(qū)采用電纜配電。綜合本廠情況考慮，將電纜敷設(shè)在深約1m,。 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計低壓配電系統(tǒng)，采用樹干式與放射式混合配電。4總配電所位置及車間變壓器臺數(shù)和容量選擇 總配電所的位置選擇 總配電所的位置應(yīng)該接近負(fù)荷中心，同時還要考慮電源的進線方向，以節(jié)省導(dǎo)線的費用和減小線路的電能損耗。另外，總配電所的位置還應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)廠房布置、進出線路環(huán)境、工廠工藝裝備的布局、防火要求、廠區(qū)運輸、安全保衛(wèi)以及其他因素綜合考慮選擇。 車間變壓器臺數(shù)和容量選擇變壓器的臺數(shù)選擇：變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等綜合考慮而定。變電所的變壓器臺數(shù)一般不超過兩臺。供電可靠性要求不高時，可用一臺變壓器供電；當(dāng)一、二級負(fù)荷較大時，為滿足供電可靠性，應(yīng)采用兩臺變壓器供電，在有足夠容量的低壓備用電源時也可采用一臺變壓器。變壓器的容量選擇：，變壓器能夠長期可靠運行。對于單臺變壓器SNT≥SC，對于兩臺并列運行的變壓器SNT1+SNT2≥SC，SNT1≥SCⅠ+SCⅡ， SNT2≥SCⅠ+SCⅡ，式中SCⅠ、SCⅡ分別為負(fù)荷SC中一級和二級負(fù)荷的容量；SNTSNT2—分別為并列運行的兩臺變壓器的額定容量。，為適用工廠發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量還應(yīng)留有一定的裕量。暗備用方式運行時，變壓器的容量為70%S﹥50%S，滿足條件2；其負(fù)荷率為50%S/70%S≈70%,負(fù)荷率大于68%，滿足條件3。暗備用方式投資省，能耗小，故應(yīng)用廣泛。 變壓器調(diào)壓方式選擇：視負(fù)荷大小、可靠性要求、電壓質(zhì)量要求而定，一般車間變電所不使用有載調(diào)壓變壓器。 變壓器相數(shù)選擇：一般選擇三相變壓器。 由負(fù)荷計算的結(jié)果，1車間，2車間，3車間，所用變低壓側(cè)的計算負(fù)荷分別為：1車間：P= Q= S=2車間：P= Q= S=3車間：P= Q= S=所用變：P=64 Q=24 S=由于變壓器故障率是比較低的，且各車間計算負(fù)荷S均不超過1000KVA,按照規(guī)定各車間均可只設(shè)一臺變壓器。考慮到該工廠屬于二級負(fù)荷，對供電可靠性要求較高，為了防止變壓器或者母線故障時供電中斷，保證負(fù)荷的持續(xù)供電，可以考慮采用低壓聯(lián)絡(luò)線。當(dāng)然，在車間選擇2臺變壓器可以提高供電可靠性，也是合理的方案。經(jīng)過配電方案的比較，決定選用1臺變壓器，方案比較的內(nèi)容在高壓配電系統(tǒng)設(shè)計中已完成。 1號變電所選用1臺變壓器，變壓器選擇時應(yīng)留有一定裕量，但是也要保證其負(fù)荷率不能過低，這樣會浪費變壓器的容量。綜合考慮后，決定選擇800 kVA的變壓器。 2號變電所選擇1臺1000kVA的變壓器供電。3號變電所選用1臺變壓器，其容量為315kVA；所用變壓器選擇2臺，按照暗備用方式，*70%=，考慮到所用變的重要性，留出一些裕量，選擇其容量為80kVA。蕪湖地區(qū)年平均氣溫和宜昌接近，約為18C176。在年平均溫度為20C176。時，變壓器的壽命為正常壽命，因為廠區(qū)的氣溫比較接近20C176。，為了方便計算，變壓器的容量可不必校正。在選出車間變壓器的容量以后，可以由此算出變壓器上的功率損耗。對于1號車間變電所：有功損耗△PT=△+△PCU..（Sc/SNT）2 =+*（）2=無功損耗△QT=△+△（Sc/SNT）2 =（）*1000+（）*1000*（）2 =2號車間采用1臺變壓器，容量為1000KVA，則功率損耗為：有功損耗△PT=△+△PCU..（Sc/SNT）2 =無功損耗△QT=△+△（Sc/SNT）2 =由變壓器容量驗算車間變壓器的損耗，和前面的運算結(jié)果誤差較小，證明變壓器的選擇符合設(shè)計的要求。選擇S9型低損耗變壓器，按照其容量大小，選擇變壓器型號為：1號車間：S9—800/10，800 kVA，（6；；10）/，Y,yn0, IO%=，△PK=，△P0= △Uk%= 1臺2號車間：S9—1000/10，1000 kVA，（6；；10）/，Y,yn0, IO%=，△PK=，△P0= △Uk%= 1臺3號車間：S9—315/10，315 kVA，（6；；10）/，Y,yn0, IO%=，△PK=，△P0= △Uk%=4 1臺所用變壓器：S9—80/10，80 kVA，（6；；10）/，Y,yn0, IO%=，△PK=，△P0= △Uk%=4 2臺所選的S9型電力變壓器采用無激磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍是177。5%，足以保證電壓質(zhì)量。5短路電流計算 短路電流計算的目的和步驟 短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。當(dāng)電源運行狀態(tài)變化時，短路電流發(fā)生顯著變化，選擇設(shè)備時，需要知道通過該設(shè)備最大可能的三相短路電流，因此要按最大運行方式計算短路電流；校驗繼電保護裝置的靈敏度時，按最小運行方式短路時的靈敏系數(shù)是否合格，需算出最小運行方式下的短路電流。 進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。本設(shè)計中，經(jīng)過短路電流的定性比較。 接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。國家電網(wǎng)供電的工廠，都按“無限大電源系統(tǒng)”進行短路電流計算，使計算內(nèi)容簡化。工廠供電系統(tǒng)的短路電路比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量，短路方式一般選擇按三相短路方式。 短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法。高壓系統(tǒng)的短路電流計算多用標(biāo)么值法，用此方法可以避免不同電壓等級間復(fù)雜的折算。 用標(biāo)幺值法進行短路計算 本設(shè)計中，需要選擇10千伏的高壓電氣設(shè)備，只需作一個保護值的整定計算，不必詳細計算低壓側(cè)的短路電流。由于3個變電所的情況比較相似，選擇負(fù)荷較大的2號車間的低壓母線計算短路電流。⑴選取功率基準(zhǔn)值Sj=100MV*A， 對于K⑶1點短路時，取基準(zhǔn)電壓Uj1=，則基準(zhǔn)電流Ij1=Sj/(√3Uj1)=100/(√3*)=。 對于K⑶2點短路時，取基準(zhǔn)電壓Uj2=，則基準(zhǔn)電流Ij2= Sj/(√3Uj2)=100/(√3*)=。⑵計算各元件阻抗的標(biāo)么值電源電抗標(biāo)么值：X*1M=Sj/(3)=100/187=10千伏單回架空線路電抗標(biāo)么值：X*2=x0l*SJ/Uav2=**100/=由于是采用最大運行方式，則兩回架空線并列運行，其等效阻抗為：X*2=∥=高壓母線阻抗較小，其阻抗值可以忽略。廠區(qū)配電使用電纜，電纜的阻抗較架空線小很多，從廠區(qū)的分布圖可以看出，比例尺為1：4000，到2號車間變電所的電纜長度大約為2cm4000=，則這段電纜的阻抗為：100/=,這段阻抗完全可以忽略。為了方便計算。2號車間變壓器電抗標(biāo)么值：X*3 =(△uk%/100)*(Sj/SNT)=()*（100/1）=⑶求電源至短路點總阻抗對K⑶1點：X*∑k1= X*1M + X*2=+=對K⑶2點：X*∑k2= X*1M + X*2+ X*3=++=⑷求短路電流的周期分量、沖擊電流及短路容量對K⑶1：周期分量有效值I⑶=Ij1/ X*∑k1=沖擊短路電流i⑶=* I⑶=*=短路電流最大有效值 I⑶=*I⑶=*=三相短路容量S⑶= I⑶**SJ=1/ X*∑k1*SJ=1/*100=160MV*A對K⑶2：周期分量I⑶=短路沖擊電流i⑶=*=短路電流最大有效值I⑶=*I⑶=*=三相短路容量S⑶=100/=*A最大運行方式下的短路電流計算電路圖： ⑴選取功率基準(zhǔn)值Sj=100MV*A， 對于K⑶1點短路時，取基準(zhǔn)電壓Uj1=，則基準(zhǔn)電流Ij1=。 對于K⑶2點短路時，取基準(zhǔn)電壓Uj2=，則基準(zhǔn)電流Ij2=。⑵計算各元件阻抗的標(biāo)么值電源電抗標(biāo)么值：X*1M=100/107=10千伏單回架空線路電抗標(biāo)么值：X*xl=**100/=最小運行方式下單母分段開關(guān)打開，兩回線路分列運行，電源配電母線車間母線單線供電。變壓器電抗標(biāo)么值：X*B=*（100/1）=⑶求電源至短路點總阻抗對K⑶1點：X*∑k1=+=對K⑶2點：X*∑k2=++=⑷求短路電流的周期分量、沖擊電流及短路容量對K⑶1：周期分量有效值I⑶=沖擊短路電流i⑶=*=短路電流最大有效值I⑶=*I⑶=*=三相短路容量S⑶=100/=*A對K⑶2：周期分量I⑶=短路沖擊電流i⑶=*=短路電流最大有效值I⑶=*I⑶=*=三相短路容量S⑶=100/=*A最小運行方式下的短路電流計算電路圖： 結(jié)果表達最大運行方式下的短路電流計算：三相短路電流/KA三相短路容量/MVAI⑶I⑶I⑶∞i⑶I⑶S⑶K1點160K2點最小運行方式下的短路電流計算：三相短路電流/KA三相短路容量/MVAI⑶I⑶I⑶∞i⑶I⑶S⑶K1點K2點6導(dǎo)線的選擇電源進線為雙回架空線，廠區(qū)配電采用電纜，現(xiàn)選擇進線和高壓配電電纜的型號。選擇導(dǎo)線的方法主要有按發(fā)熱條件選擇、按經(jīng)濟電流密度選擇以及按電壓損失選擇。按照相關(guān)規(guī)定，10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗、熱穩(wěn)定和機械強度；低壓照明線路由于電壓質(zhì)量要求高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)熱條件、熱穩(wěn)定和機械強度。架空線路可不校驗動、熱穩(wěn)定，電纜可不校驗動穩(wěn)定。當(dāng)?shù)刈顭嵩路菹挛?點的平均溫度為40℃，（電纜溝的底部）的平均溫度為25℃。進行電纜選擇時，這兩個溫度都是常用的基準(zhǔn)溫度，故不必校正電流。 架空進線的選擇總配電所電源進線上的計算負(fù)荷為 P=K∑*∑P=*= Q=K∑*∑Q=*= S=√(P2+Q2)= CosΦ=P/ S= 考慮到進線或者母線故障時，單回線路要帶全部負(fù)荷，架空線的截面按此情況計算。沒有總降壓變電所，不能用總降變壓器的容量來確定導(dǎo)線的計算電流，可用總的計算負(fù)荷進行選擇：Imax= =（√3*10*）=。如果以車間變壓器的工作電流作為參考，不妨把進線的最大工作電流取作各車間額定工作電流的總和：I=I1+I2+I3+I4=+++*2=，經(jīng)過配電母線的時候要考慮同期，還要考慮功率因數(shù)，因此實際的工作電流為：，以此作為選擇截面的標(biāo)準(zhǔn)。按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面：由任務(wù)書可知當(dāng)?shù)刈罡咂骄鶜鉁貫?0℃。查表可知，低壓單根架空聚乙烯絕緣電線在30℃且導(dǎo)線的截面為35 mm2 時，載流量為136A。查校正系數(shù)表可知40℃，136=﹤。換選50 mm2架空線，30℃時載流量為168A，168=﹥，滿足發(fā)熱條件。電壓損失校驗：要求電壓損失在5%以內(nèi)，由所選導(dǎo)線的型號查表可知：r0=, x0=，帶入公式：△U%=[P*(r0l)+Q*(x0l)]/10UN2中可得：△U%=[**+**]/[10*10*10] =﹤5所選導(dǎo)線也滿足電壓損失的要求，因此選擇的導(dǎo)線能夠滿足系統(tǒng)的要求。 配電母線到1號車間變電所的電纜選擇1號變電所裝設(shè)有800KVA變壓器一臺，正常工作時，電纜通過的最大電流按變壓器的額定電流計算，即：Imax= =800/（√3*10）=按照發(fā)熱條件選擇電纜截面：環(huán)境溫度即土壤溫度為25℃時，查表可知BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜（明敷）截面為10 mm2 時，載流量為59A﹥，滿足電纜的正常工作條件。熱穩(wěn)定校驗：短路電流作用的假想時間tj 等于短路電流周期分量作用的假想時間與非周期分量作用的假想時間之和。電力系統(tǒng)35/（主保護時間），設(shè)計時擬采用中速斷路器，則短路電流周期分量作用的假想時間為:t保護+ t分閘=+=；由于電源是無限大功率電源，短路電流非周期分量作用的假想時間為：tjfi=*（Iz/ I∞）2=則短路電流假想時間（產(chǎn)生相同熱量的等效時間）為：tj=＋=查表可知，BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)C=65，則：Amin= I∞*√tj/C =8800*√，Amin 是滿足熱穩(wěn)定的最小截面，為了滿足熱穩(wěn)定要求，故選擇185mm2BLV鋁芯聚氯乙烯絕緣電纜。電壓損失校驗：要求電壓損失控制在5%以內(nèi)，由所選導(dǎo)線的型號查表可知：r0=, x0=，帶入公式：△U%=[P*(r0l)+Q*(x0l)]/10UN2中可得：△U%=[**+**]/[10*10