【文章內容簡介】 3。 46 高壓側裝設避雷器 47 低壓側裝設避雷器 47 接地設計 48 接地的類型 48 電力設備接地基本要求 48 結 論 49 6 第 1 章 負荷計算和無功功率補償 負荷計算 負荷計算的目的及方法 負荷計算是供電系統(tǒng)設計的基礎，其主要目的是確定“計算負荷”?！坝嬎阖摵伞笔前凑瞻l(fā)熱條件 選擇電氣設備的一個假象持續(xù)負荷，“計算負荷”產(chǎn)生的熱效應和實際變動負荷產(chǎn)生的最大熱效應相等。它是選擇供電系統(tǒng)變壓器，導線以及開關等電氣設備的依據(jù)。 計算負荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護的重要數(shù)據(jù)。企業(yè)進行電力設計的原始資料是工藝部門提供的用電設備的安裝容量，這些用電設備品種多，數(shù)量大，工作情況復雜。估算的準確程度，影響工廠的電力設計質量，估算過高，會增加供電設備的容量，使工廠電網(wǎng)復雜，浪費有色金屬，增加初投資和運行管理工作量。工廠電力需用量是國家電力 系統(tǒng)建設的基礎，如果使用不合理將給國民經(jīng)濟建設帶來很大的危害。如估算過低，又會使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電氣設備由于承擔不了實際電流而過熱，如加速絕緣老化的速度，降低使用壽命，增大電能損耗：甚至燒毀，以致安全事故，影響供電系統(tǒng)的正確可靠運行，給國家造成損失。 確定全廠的計算負荷的方法很多，目前最常用是的需要系數(shù)法，即先從用電端求逐級起往電源方向計算，首先按照需要系數(shù)法求得各車間低壓側有功及無功計算負荷，加上本車間變電所的變壓器有功及無功功率損耗，即得車間變電所高壓側的計算負荷。需求常數(shù)法比較簡便。 其次是二項式法，二項式法也比較簡便， 它考慮了事數(shù)臺大功率設備工作時對負荷影響的附加功率。但計算結果往往偏大，一般用于低壓配電支干線和配電箱的負荷計算。 各車間的負荷計算 （ 1） 車變 1） 380V低壓側計算負荷 鑄鋼車間： 2）變壓器的功率損 7 3）高壓側 (6kV)計算負荷 （ 2） 車變 1） 380V低壓側計算負荷 鑄鐵車間 : 砂庫 ： 8 所以 2）變壓器的功率損耗 3）高壓側 (6kV)計算負 （ 3） 車變 1） 380V低壓側計算負荷 鉚焊車間 : 1水泵房 : 9 2）變壓器的功率損耗 3）高壓側 (6kV)計算負荷 （ 4） 車變 1） 380V低壓側計算負荷 10 空壓站 : 機修車間 : 鍛造車間 : 木型車間： 11 制材廠 ： 綜合場： 2）變壓器的功率損耗 12 3）高壓側 (6kV)計算負荷 （ 5） 車變 1） 380V低壓側計算負荷 鍋爐房 : 2水泵房： 倉庫（ 1， 2） ： 13 污水提升站 ： 2）變壓器的功率損耗 3）高壓側 (6kV)計算負荷 14 （ 6）高壓設備計算負荷 電弧爐： 工頻爐： 空壓機： 所以 15 （ 7）全廠總的計算負荷 取 =∑ ,=∑，則 35/6kV低壓母線的計算負荷為： 無功功率補償及其計算 按我國原電力工業(yè)部 1996 年頒布實施的《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定 : “用戶應在提高用電自然功率因數(shù)的基礎上，按有關標準設計和安裝無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時的投入或切除，防止無功電力倒送。除電網(wǎng)有特殊要求的用戶外，用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)，應達到下列規(guī)定： 100Kv 及以上的高壓供電用戶，功率因數(shù)為 以上。其他電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)為 以上?！币虼斯S的功率因數(shù)達不到上述要求時，必須增設無功功率的人工補償裝置。 根據(jù)該 工廠的實際設計要求，工廠采用高壓集中補償為主。該廠 6kV側最大負荷是的功率因數(shù)只有 。而供電部門要求該廠 35kV進線側最大負荷時功率因數(shù)不應低于 ?？紤]到主變電器的無功損耗遠大于有功損耗，因此 6kV側最大負荷時功率因數(shù)應稍大于 ，暫取 來計算 6kV側所需無功功率補償容量： 16 補償后 35/6kV變電所低壓側的計算負荷為 : 主變壓器損耗 : 補償后 35/6kV高壓側計算負荷 : 17 因為采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償。選用 ，其額定電容為 ， ， Qc=。 取 Qc=2522kvar，因此其電容器的個數(shù)為 而由于電容器是單相的，所以應為 3 的倍數(shù)，即選取 27 個并聯(lián)電容器。 18 第 2 章 供電方案的設計 變電所位置和型式的選擇 變配電所位置選擇的要求 （ 1）進出線方便，特別是便于架空線進出。 （ 2）接近電源側，特別 是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。 （ 3）設備運輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高壓成套配電裝置的運輸。 （ 4）不應設在有劇烈震動或高溫的場所，無法避開時，應有防震和隔熱的措施。 （ 5）盡量接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 （ 6）不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所。當無法遠離，不設在污染源的下風側。 （ 7）不應設在地勢低洼和可能積水的場 所。 高壓線路的接線方式 工廠的高壓線路有放射式、樹干式和環(huán)形式等基本接線方式，由于放射式線路之間互不影響，因此供電可靠性 高，便于自動裝置，但是高壓開關設備用得較多，每臺高壓斷路器必須裝設一個高壓開關柜，使投資增加，而且這種放射式線路發(fā)生故障或檢修時，該線路所供電的負荷都要停電。 19 其他兩種接線方式都各有優(yōu)缺點，根據(jù)該廠實際情況需要，這里的高壓部分選擇放射式較為合適，低壓部分也選用放射式接線方式，這樣總的主接線圖確定為放射式。 變電所主接線的選擇 對工廠變電所主接線的要求 （ 1） 安全 主接線的設計應符合國家標準有關技術規(guī)范的要求 ,能充分保證人身和設備的安全。 （ 2） 可靠滿足用電設備對供電可靠性的要求 。 （ 3） 靈活適應各種不同的運行方式，操作檢修方便。 （ 4） 經(jīng)濟滿足以上要求的前提下，主接線設計應簡單、投資少、運行管理費用低，一般情況下，應考慮節(jié)約電能和有色金屬消耗量。 工廠總降壓變電所常見的主接線方案 電源進線電壓為 35kV 及以上的大中型工廠，電源先經(jīng)工廠總降壓變電所降為 6kV 的高壓配電電壓，再經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓，其中一部分直接送高壓用電設備?？偨祲鹤冸娝鹘Y線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關等）及其連接 線組成，通常用單線表示。 工廠總降壓變電所常用的幾種主接線： （ 1）一次側采用內橋式接線 二次側采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖 所示，其中一次側的QF10 跨接在兩路電源線之間，形似一座橋梁，而處在線路斷路器 QF11 和 QF12的內側，靠近變壓器，稱為內橋式接線。這種主結線運行靈活性較好，供電可 靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。當某路電源例如 WL1 線路停電檢修或發(fā)生故障時，斷開 QF11 ，投入 QF10 （其兩側 QS 先合），即可由 WL2 恢復對變壓器 T1 的供電，這種內橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的可能較多、但變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 （ 2）一次側采用外橋式接線 二次側采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖 所示，一次側的高壓斷路器 QF10 也跨接在兩路電源進線之間，但是處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的外側，靠近電源方向，稱為外橋式接線。這種主接線的運行靈 活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷的工廠。與內橋式結線適用的場合有所不同，當某臺變壓器例如 T1 停電檢修或發(fā)生故障時，斷開 QF11 ，投入 QF10 （其兩側 QS 先合），使兩路電源進線又恢復并列運行。外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用變壓器需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結線時，也宜于采用這種接線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進線斷路器 QF11 、 QF12 ，對改善線路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。 20 21 （ 3）一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主電 路圖 一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖 所示。這種主接線圖有上述兩種橋式接線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用一、二次側進出線較多的總降壓變電所。 變電所主接線的選擇 根據(jù)本廠的設計要求：工廠電源從供電部門某 220/35kV變電站以雙回架空線路引入本廠，其中一路為工作電源，另一路作為備用電源，兩個電源不并列運行，變電站距廠東側 。 35kV電源進線采用雙回路架空線，兩條進線以斷路器聯(lián) 絡，以保證供電的可靠性。 6kV側采用單母分段式接線，當線路或變壓器因故障及檢修停止運行時，能通過單母分段斷路器聯(lián)絡，以保證供電可靠。 22 第 3 章 變電所主變壓器臺數(shù)及容量的選擇 變壓器選擇的原則 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇原則 在選擇變壓器時，應選用低損耗節(jié)能型變壓器，如 S9 系列或 S10 系列。變壓器臺數(shù)的選擇應考慮下列原則： （ 1）應足用電負荷對可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，宜選擇兩臺主變壓器，以便當一臺主變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺主變壓器能對 一、二級負荷繼續(xù)供電。對只有二級負荷的變電所而無一級負荷的變電所，可以采用一臺變壓器，但必須在低壓側敷設與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡線作為備用電源，或另有自備電源。 （ 2）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動交大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。 （ 3）除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但負荷集中且容量較大大的變電所，雖為三級負荷，也可采用兩臺或多臺變壓器。 （ 4）在選擇變電所主變壓器臺數(shù)時，適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地 。 變電所主變壓器容量的選擇 （ 1）只裝 一臺主變壓器的變電所 主變壓器的容量 STN.（設計中，一般可概略地當作額定容量 NS） ,應滿足全部用電設備的計算負荷 S30 的需要 ,即 ： （ 2）裝有兩臺變壓器容量的變電所 每臺變壓器容量 （一般可以概略地當用 NS） ,應同時滿足下列兩個條件： 任意一臺變壓器單獨運行時，滿足總計算負荷 S30 的大約 60%～ 70%的需要 ,即 : 1） 2） 任一臺變壓器單獨運行時，滿足全部一、二級負荷的需要，即 : （ 3）車間變電所主變壓器的單臺容量上限 車間變電所中主變壓器的單臺變壓器容量不宜 超過 1000k （ 4）考慮負荷的發(fā)展 應當考慮電力負荷的增長 ,留有一定的余地，但同時又要顧及變壓器的正常過負荷的能力。 電力變壓器的選擇 23 35kV 主變壓器的選擇 根據(jù)本廠的設計要求及及第二章變電所主接線的設計 , 該廠所有負荷均為二級負荷，選用兩臺 35/6kV 的主變壓器。 35/6kV 變電所 6kV 側的計算負荷30S=。當?shù)氐哪昶骄鶜鉁?為 23 度。 變壓器實際容量（出力）： 所以主變壓器的容量 ： 根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用 S9— 6300/35 型主變壓器。 6kV 車間變壓器的選擇 （ 1） 車間變壓器的選擇 車變?yōu)槎愗摵?，屬于比較重要的負荷，所以要考慮裝設兩臺變壓器。 車變所 380V低壓側計算負荷： =1320kVA 變壓器實際容量（出力） ： 所以主變壓器的容量： 根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用 S91000/10(6)。 （ 2） 車間變壓器的選擇 車變?yōu)槎愗摵桑瑢儆诒容^重要的負荷，所以要考慮裝設兩臺變壓器。 車變所 380V低壓側計算 負荷： S30= 變壓器實際容量（出力）： 24 所以主變壓器的容量 :