【正文】 負(fù)荷計(jì)算 ； 2) 配 電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇 ； 3) 配 電所主結(jié)線設(shè)計(jì) ； 4) 廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) ； 5) 配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 ； 6) 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) ； 7) 高低壓供電系統(tǒng)一次元件的選擇及校驗(yàn)； 8) 繼電保護(hù) 裝置的 設(shè)計(jì) ?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。 計(jì)算負(fù)荷也可以認(rèn)為就是持續(xù)半小時(shí)最大負(fù)荷，用符號(hào) 30P 、 30Q 、 30S 、 30I 表示，并用 和 jsP 、 jsS jsI 和 jsQ 分別表示有功、無(wú)功、視在和電流計(jì)算負(fù)荷。 計(jì)算負(fù)荷也稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷，目的是為了合理地選擇工廠各級(jí)電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓器容量和設(shè)備型號(hào)等。在實(shí)際工程配電設(shè)計(jì)中，廣泛采用系數(shù)法，因其計(jì)算方便，多采用方案估算，初步設(shè)計(jì)和全廠大型車間變電所的施工設(shè)計(jì)。需用系數(shù)法是 把設(shè)備功率sP 乘以需用系數(shù)（ pK ； qK ），直接求出計(jì)算負(fù)荷的一種簡(jiǎn)單計(jì)算方法。 按需要系數(shù)法確定計(jì)算，應(yīng)從實(shí)際每臺(tái)用電設(shè)備開(kāi)始，逐級(jí)向電源推進(jìn)，一直計(jì)算到電源，用每一級(jí)的計(jì)算負(fù)荷為選擇該用電器的依據(jù)。因而在用電臺(tái)數(shù)較少而容 量差別較大的場(chǎng)合中，應(yīng)用二項(xiàng)式系數(shù)法來(lái)計(jì)算負(fù)荷。本設(shè)計(jì)的情況符合需用系數(shù)法，因此，在本設(shè)計(jì)中采用按需用系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。 表 1 各車間電器設(shè)備及車間變電所負(fù)荷計(jì)算表 序號(hào) 車間或用電單位名稱 設(shè)備容量（ kW） XK ?cos ?tan 計(jì)算負(fù) 荷 變壓器臺(tái)數(shù)及容量 備注 ?K jsP （ kW） jsQ （ kVar） jsS （ kVA） （ 1） 變電所 全廠 KP ＝ KQ= 1 薄模車間 1400 840 1400 2 2 原料庫(kù) 30 15 3 生活間 10 1 － 8 － 8 4 成品庫(kù)一 25 15 5 成品庫(kù)二 24 6 包裝材料庫(kù) 20 6 12 7 小計(jì) 1509 （ 2） 變電所 1 單絲車間 1385 831 1385 2 2 水泵房 20 13 3 小計(jì) 1405 844 （ 3） 變電所 1 注塑車間 189 126 1 2 管材車間 880 264 440 3 小計(jì) 1069 8 7 （ 4） 變電所 1 復(fù)制車間 138 1 2 生活間 10 1 － 8 － 8 3 浴室 3 1 － － 4 鍛工車間 30 9 5 原料間 15 1 － 12 － 12 6 倉(cāng)庫(kù) 15 9 7 模具車間 100 25 8 熱處理車間 150 45 9 鉚焊車間 180 54 108 10 小計(jì) 641 （ 5） 變電所 1 鍋爐房 200 140 2 2 實(shí)驗(yàn)室 125 3 輔助材料庫(kù) 110 22 44 4 油泵房 15 5 加油站 10 6 辦公樓 15 9 15 7 小計(jì) 475 8 全廠合計(jì) 5099 2521 9 乘以參差系數(shù)全廠合計(jì)（pK=，qK=） 根據(jù)公式： jsP = xK * eP jsQ = jsP * tan? jsS = jsP / Cos? 分別計(jì)算出各車間的有功和無(wú)功功率及視在功率的計(jì)算值填入表 1。供電單位一般對(duì)用電用企業(yè)要求要求每月平均功率因數(shù)達(dá)到 以上，當(dāng)總平均功率因數(shù)較低時(shí)，常采用提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)的方法提高總平均功率因數(shù)。從電路理論知道，無(wú)功功率的增大，使供電系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，電網(wǎng)中的功率因數(shù)的高低是關(guān)系到降低電能損耗、提高供電質(zhì)量、以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的重要問(wèn)題。 提高功率因數(shù)的方法 (1)采用電力電容進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 (3)采用同步調(diào)相機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 (5)降低輕載感應(yīng)電機(jī)的定子繞組電壓。 本設(shè)計(jì)中采用的是電力電容進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，它是目前最行之有效且應(yīng)用最廣的無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇胧?，它主要用于頻率為 50Hz 的電網(wǎng)中提供功率因數(shù)，作為產(chǎn)生無(wú)功功率的電源。=Pjs/Qjs=，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。= 來(lái)計(jì) 算 380V 側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量。1tan162。 . 變壓器的選擇 所謂變壓器是變電所中最重要的一項(xiàng)設(shè)備，有升壓變壓器和降壓變壓器 ，通常工礦企業(yè)使用的變壓器均是降壓三相變壓器。鋁繞組變壓器采用較廣泛，可它的過(guò)載能力較低。 在電流通過(guò)導(dǎo)線和變壓器時(shí)耗也需要由電力系統(tǒng)供給。 1) 主 變壓器的選擇 由于該廠的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí) ，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器 （暗備用），每臺(tái)容量按 ≥ = 因此選兩臺(tái) S92500/10 型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用 Yyn0。 表 2 無(wú)功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷 項(xiàng)目 cos162。 2NO 安裝兩臺(tái)變壓器互相暗備用，其容量按 ≥ jsS = = 因此選兩臺(tái) S91000/10 型 低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用 Yyn0。 4NO 安裝一臺(tái)變壓器，其容量按 ≥ jsS = 因此選一臺(tái) S9500/10 型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用 Yyn0。 表 3 各變壓器型號(hào)及其參數(shù) 型號(hào) 額定電壓 /kV 連接組別 損耗 /W 空載電流（ %） 阻抗電壓（ %） 高壓 低壓 空載 負(fù)載 主變壓器兩臺(tái)暗備用 S92500/10 10 Yyn0 2970 20700 1NO兩臺(tái)暗備用 S91250/10 Yyn0 1950 13050 2NO兩臺(tái)暗備用 S91000/10 Yyn0 1700 10300 3NO選一臺(tái) S9630/10 Yyn0 1200 7650 4NO 選一臺(tái) S9500/10 Yyn0 960 6210 5NO 兩臺(tái)暗備用 S9250/10 Yyn0 560 3600 11 . 架空線的選擇 工廠戶外架空線路一般采用裸導(dǎo)線，其常用型號(hào)適用范圍如下： （ 1）鋁絞線（ LJ）：戶外架空線路采用的鋁絞線導(dǎo)電性能好，重量輕，對(duì)風(fēng)雨作用的抵抗力較強(qiáng)，但對(duì)化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差，多用在 10kV 及以下線路上，其桿距不超過(guò) 100～ 125m。由于交流電的趨膚效應(yīng)，電流實(shí)際上只從鋁線通過(guò)，所以鋼芯鋁絞線的截面面積是指鋁線部分的面積。 （ 3）銅絞線（ TJ）：銅絞線導(dǎo)電性能好，對(duì)風(fēng)雨及化學(xué)腐蝕作用的抵抗力強(qiáng)，但造價(jià)高，且密度過(guò)大，選用要根據(jù)實(shí)際需要而定。 導(dǎo)線電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的條件，其選擇原則為： （ 1）按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面 通過(guò)導(dǎo)線或電纜的最大負(fù)荷電流不應(yīng)大于其允許載流量。 （ 3）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面 經(jīng)濟(jì)電流密度是指使線路的年運(yùn)行費(fèi)用支出最小的電流密度。 （ 4）按 機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面 這是對(duì)架空線路而言的。對(duì)電纜不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。 選擇導(dǎo)線截面時(shí)，要求在滿足上述五個(gè)原則的基礎(chǔ)上選擇其中截面數(shù)最大的那個(gè)值 。 架空線截面積的選擇 ： 1) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積 線路在工作時(shí)的最大工作電流： Ig= 39。其鋼芯鋁線的電流密度 J= 所以導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面面積： Sj=Ig/J=考慮到線路投入使用的長(zhǎng)期發(fā)展遠(yuǎn)景，選用截面積為 240mm2 的導(dǎo)線，所以 10KV架空線為 LGJ240 的導(dǎo)線。 查表得 LGJ240型裸導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流 Iy=610A( 0? =25 C。 其長(zhǎng)時(shí)允許電流為 : 39。 當(dāng)一臺(tái)變壓器滿載，一條輸電線檢修時(shí)導(dǎo)線負(fù)荷最大，這時(shí)的負(fù)荷電流為： Ie=Se/（ 3 Un） =2500/ 3 10= 由于 Ie 39。 按電壓損失校驗(yàn) 查表得 LGJ240導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度電阻和電抗 為： 0al0alθ θθ θθK ? ??? 13 R0= ? X0=? 線路總的電壓損失為： ? U=( ? P*R+ ? Q*X)/Un=〔 + 〕/10= 電壓損失百分比為： ? U%=? U/Un= 所以導(dǎo)線符合要求。 14 五、 短路電流的計(jì)算 . 三相短路電流的計(jì)算目的 為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，擇電氣設(shè)備時(shí)，要用流過(guò)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和點(diǎn)動(dòng)力的巨大沖擊。繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需要短路電流數(shù)據(jù)。 ②畫(huà)出計(jì)算短路電流的等效電路圖，每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示，電源用一個(gè)小圓表示，并標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值。 ⑤按前述公式由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電流標(biāo)幺值，再計(jì)算短路各量，即短路電流、沖擊短路電流和三相短路容量。 . 工廠電力線路的常見(jiàn)故障和保護(hù)配置 常見(jiàn)的故障主要有相間短路、單相接地、過(guò)負(fù)荷。 工廠電力線路裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置（零序電壓保護(hù)）或單相接地保護(hù)（零序電流保護(hù)），保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，作為單相接地故障保護(hù)。 相關(guān)公式如下： （ 1） 為了表述繼電器電流 IKA 與電流互感器二次側(cè)電流 I2 的關(guān)系，特引入一個(gè)接線系數(shù) Kw 式中 IKA—— 流入電流互感器的電流； I2—— 電流互感器二次側(cè)