【正文】 ，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn) 工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到要求。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 無論國內(nèi)國外，還是從管理方、運(yùn)行方及設(shè)計(jì)單位對于變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。 本課題設(shè)計(jì) 了一個(gè)某工廠的供電系統(tǒng)，在滿足工廠供電設(shè)計(jì)中安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的基本要求的前提下，首先根據(jù)全廠和車間的用電設(shè)備情況和生產(chǎn)工藝要求，進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算，通過功率因數(shù)的計(jì)算，進(jìn)行無功補(bǔ)償設(shè)計(jì) (包括無功補(bǔ)償容量計(jì)算和補(bǔ)償設(shè)備選擇、校驗(yàn) )，確定了工廠的供電方案，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定了供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了主變壓器的臺數(shù)和容量。 最后，本文還進(jìn)行了主變電壓器和主要電力線路的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。 工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循的一般原則： (1) 工廠供電設(shè)計(jì)必須遵守國家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。電能質(zhì)量合格。 (3) 工廠供電設(shè)計(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)的要求是根據(jù)本地某工廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選 擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地設(shè)備。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為 380V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)參見下表 11。 變電所位置已選定，每個(gè)車間距離變電所的 距離為： 1車間： 110m； 2車間： 80m； 3車間： 100m； 4車間： 90m。 A，此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動作時(shí)間為 。 為滿足工廠部分二級負(fù)載的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由臨近單位取得備用電源。 第 二 章 車間的負(fù)荷計(jì)算 及無功補(bǔ)償 負(fù) 荷計(jì)算 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用 30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。一般取啟動電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件的依據(jù)。 平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。 需要系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算計(jì)算負(fù)荷。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少而容量相差懸殊，用二項(xiàng)式法計(jì)算 [13]。 主 要計(jì)算公式有： 有功計(jì)算負(fù)載： NPKP d30 ? 無功計(jì)算負(fù)載： ?tan3030 PQ ? 視在計(jì)算負(fù)載： ?cos3030 PS ? 計(jì)算電流：NUS3I 3030 ? 各用電車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如表 21 所示 表 21 車間 負(fù)荷計(jì)算表 編號 名稱 類別 各機(jī)械組代號 設(shè) 備 容量Pe/kW 需要系數(shù) Kd cos? Tan ? 計(jì)算負(fù)荷 P30 /kW Q30 /kvar S30 /kVA I30/A 1 機(jī)加工 動 力 180 126 75 1 車間 小 計(jì) 258 2 鑄造車間 動 力 182 156 106 187 照明 12 小計(jì) 537 3 鉚焊車間 動力 159 106 135 81 90 照明 8 小計(jì) 302 178 4 電修車間 動力 180 54 108 147 照明 10 小計(jì) 337 290 總計(jì) (380V側(cè) ) 全部線路 取p=?，q=? 653 1339 由前面統(tǒng)計(jì)結(jié)果， 取p=?，q=?， 計(jì)算總有功計(jì)算負(fù)荷 30P ，總無功計(jì)算負(fù)荷 30Q ， 總的視在計(jì)算負(fù)載 30S ， 總的計(jì)算電流 30I ： kWPKP 6 5 2 ????? ? v a kQKQ ????? ? k V AQPS 8 9 16 5 3 2223023030 ????? AUSIN 3030 ???? 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)： 8 16 5 3c o s3030 ??? QP? 計(jì)算的結(jié)果同樣填入上表。而由上面計(jì)算可知 cos ? ? ＜ ， 低于 ，因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。 要使低壓側(cè)功率因數(shù)由 提高到 ，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為： c 30 1 2( ta n ta n kv a rQP ???? ） = ? ? v a r c c o r c c o stan653 k?? = kvar， 取 QC = 450 kvar 選 PGJ1 型低壓自動補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容可選用 。 由于電容器是單相的，所以應(yīng)為 3 的倍數(shù)，經(jīng)計(jì)算，取 9 個(gè)正好。 )2(30 ???? 變壓器的功率損耗 為是 kWsp T 6 80 1 1 )2(30 ????? kWsQ T )2(30 ????? 變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 kWP 66310653)1(30 ???? kWQ )()1(30 ????? k V Ak V AS 2239。 3030 ???? 無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為 o s )1(30)1(30 ???? ?? sp? 即工廠的功率因數(shù) ??? 因此，符合本設(shè)計(jì)的要求。 表 22 無功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷 項(xiàng) 目 cos? 計(jì) 算 負(fù) 荷 P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 380V 側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷 653 1339 380V 側(cè)無功補(bǔ)償容量 450 380V 側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷 653 主變壓器功率消耗 10 40 10kV 側(cè)負(fù)荷 總計(jì) 663 第 三 章 工廠變電所的設(shè)備選擇及主接線設(shè)計(jì) 總降壓變電所位置的選擇 變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心。結(jié)合本廠的實(shí)際情況，這里變電所采用獨(dú)立變電所。圖中亦標(biāo)出了各車間距離變電所的距離。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器 。 (2) 合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。 其他情況下宜裝設(shè)一臺變壓器 2. 工廠的負(fù)荷特性和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案： (1) 設(shè)一臺主變壓器 采用型號為 S9型，容量根據(jù)式 30 = 687 .5 ?kVANTSS? ? ，即采用一臺 S9800/10 型低損耗配電變壓器。 (2) 設(shè)兩臺變壓器 采用 S9 型變壓器，每臺的容量按下列公式選擇 ： AkVAkVSS TN ??????? )~()~()~( 30 而且 )(30 ???? ? SS TN 因此選兩臺 S9500/10 型低損耗配電變壓器。 由于該廠的負(fù)荷含二級負(fù)荷，且二級負(fù)荷容量較大，對電源的供電可靠性要求高，在經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。高壓開關(guān)柜選用 GG1A(F)型。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。所以電氣主接線是變電所電氣部分的主體，對變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。 (2) 變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模。 (4) 系統(tǒng)備用容量大小。 (2) 可靠性：可靠就是變電所的主接線應(yīng)能滿足各級負(fù)荷對供電可靠性的要求。 (4) 經(jīng)濟(jì)性：滿足以上要求的前提下，盡量降低建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用。常用的母線制主要有三種：單母線制，單母線分段制和雙母線分段制。優(yōu)點(diǎn)： 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個(gè)回路，用兩個(gè)電路供 電； 當(dāng)一段母線故障時(shí)，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 ，供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二級負(fù)荷。 方案 Ⅱ ：單母線分段帶旁路 。缺點(diǎn)： 常用于大型電廠和變電中樞，投資高。優(yōu)點(diǎn)：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個(gè)變電所的供電。 以上三種方案均能滿足主接線要求， 但第三種最經(jīng)濟(jì)，因此優(yōu)先考慮。 因此最終方案是高壓側(cè)采用單母線，低壓側(cè)單母線分段，同時(shí)旁路加上與其他的變電所相連的聯(lián)絡(luò)線。 圖 32 某車間變電所主接線電路圖 第 四 章 工廠供 、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的及方法 所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。 進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。在 等效電路圖上，只需將被計(jì)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。最后計(jì)算短路電流和短路容量。該設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流。因此標(biāo)幺值的概念是： = 該 量 的 實(shí) 際 值 （ 任 意 單 位 ）某 量 的 標(biāo) 幺 值 該 量 的 基 準(zhǔn) 值 （ 與 實(shí) 際 值 同 單 位 ） 所謂的基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度。因此短路計(jì)算電路圖如圖 41所示。300 假設(shè)架空線路線間幾何均距為 1500mm，則由附錄表 14 可查得 0 / kmX ??，而線路長 5km，故架空線路的的電抗標(biāo)幺值為 ? ? )( 2*2 ????? kVMV AX 3. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 根據(jù)第 3 章 節(jié)中對變壓器臺數(shù)和容量的選擇結(jié)果，本設(shè)計(jì)中選擇 2臺型號為S9500/10 的變壓器，查附表 1可得，其短路電壓百分?jǐn)?shù) k%=4U? ，因此 81001004*3 ??? AkV AMVX 繪短路等效電路圖如圖 42所示，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明了短路計(jì)算點(diǎn)。 表 43 短路計(jì)算結(jié)果 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流 /kA 三相短路容量 /MVA )3(kI ）（ 3?I (3)?I )3(shi )3(shI )3(kS k－ 1 k－ 2 第 五 章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 變電所高壓一次設(shè)備的介紹 變電所的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)對符合的靈活控制