【正文】 選擇與校驗、變電所出線的選擇、變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定、防雷保護與接地裝置。 目錄 某電機修造廠總降壓變電所以及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 摘要 電力行業(yè)作為國家經(jīng)濟的命脈之一，無論在工農(nóng)業(yè)建設(shè)還是普通民用都扮演著中流砥柱的作用，為社會主義現(xiàn)代建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。宏觀意義電力行業(yè)需要通過客觀縝密的工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計體現(xiàn)，這是本設(shè)計的價值所在。以科學嚴謹?shù)姆椒ㄍ瓿杀驹O(shè)計的內(nèi)容，達到設(shè)計任務(wù)書的要求，將電力行業(yè)中的單元組成 —— 工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計反應(yīng)出來。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化、自動化水平的快速發(fā)展，對電能的需求量越來越大，對供電的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性及電能質(zhì)量的要求也越來越高 [1]。但是工廠供電卻能提高勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、減輕工人勞動強度等，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，做好工廠供電對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，減少事故傷害都有著重要的意義。 為了使工廠供電工作更好地為生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和群眾生活用電的需要并節(jié)約能源，當電能從電網(wǎng)引入到工廠時就應(yīng)滿足供電的基本要求?？煽啃灾高B續(xù)供電的要求，負荷等級的不同對供電可靠性的要求也不同，衡量供電可靠性的指標一般以全部平均供電時間占全年時間的百分數(shù)來表示。衡量電能質(zhì)量的標準是電壓和頻率，要保證供電的優(yōu)質(zhì)性，供電的電壓和頻率都必須滿足要求，在配電時需要知道線路、變電所的電壓損耗，通過計算實現(xiàn)電氣設(shè)備端電壓為額定電壓，同時電力系統(tǒng)應(yīng)對配電的頻率給予保證。 本次設(shè)計是為電機修造廠設(shè)計一個總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)，在設(shè)計時xxx 本科生畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 2 不僅要滿足工廠生產(chǎn)工藝的具體要求，保證安全可靠的提供電能，同時要力求合理，投資少，運行費用低。 本次設(shè)計的任務(wù)要求 鄭州某電機修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結(jié)合國家供電情況。其基本內(nèi)容有以下幾方面： 1）負荷計算和無功功率補償 2）變電所位置和型式的選擇 3）變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇 4）變電所主接線方案的設(shè)計 5）短路電流的計算 6）變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 7）變電所出線的選擇與繼電保護的整定 8）變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定 9）防雷保護與接地裝置的設(shè)計 設(shè)計資料 、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格 本廠承擔某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機、變壓器修理和制造任務(wù)。是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。（ 2）為滿足二級負荷的需求，從某 35/10kV 變電所，提供 10kV 備用電源，此所距廠南側(cè) 4 公里。其供電系統(tǒng)圖，如 圖 。（ 2）在企業(yè)總降壓變電所 35kV 側(cè)進行電能計量。 kV kVkm 圖 供電系統(tǒng)圖 4）供電貼費為 700元 /kVA。 3. 工廠負荷性質(zhì) 本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為 2300h。又由于該廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠方自備。 年最高氣溫 43℃，年平均氣溫 ℃，年最低氣溫 ℃，年最熱月平均氣 溫 32℃，年最熱月地下 處平均溫度 ℃，常年主導風向為東南風和西北風，年雷暴日數(shù) 22 天，平均海拔 ，底層以砂粘土為主，地下水位 3 到5m。根據(jù)計算負荷選擇的電氣設(shè)備和導線電纜，如果以計算負荷連續(xù)運行，其發(fā)熱溫度不會超過允許值。計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的 選擇是否經(jīng)濟合理，因此，正確確定計算負荷非常重要。實際上，負荷也不是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)者的技能及能源的狀況等多種因素有關(guān)。 目前普遍采用確定用電設(shè)備計算負荷的方法有需要系數(shù)法和二項式法。 按需要系數(shù)法確定計算負荷 1）有功計算負荷 (kW) edPKP ?30 (21) 式中， Pe為用電設(shè)備組的設(shè)備容量， dK 為設(shè)備的需要系數(shù)。 3）視在計算負荷 (kV 4）計算電流 (A) NUSI 33030 ? (24) 式中， NU 為用電設(shè)備組的額定電壓 (kV)。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)?PK 和 ?qK 。 總的視在計算負荷為 23023030 QPS ?? (27) 總的計算電流為 NUSI 33030 ? (28) xxxxxxxxxx本科生畢業(yè)設(shè)計 2 負荷計算和無功功率補償 6 工廠各車間負荷計算表 表 工廠各車間負荷計算表 序號 車間名稱 設(shè)備容量（ kW） 計算負荷 變壓器臺數(shù)及容量 車間變電所代號 P30 （ kW） Q30 （ kvar） S30 （ kV 全廠負荷計算 由于此處按逐級計算法計算全廠負荷，則應(yīng)該是高壓母線上所有高壓配電線路計算負荷之和，再乘上一個同時系數(shù)。但對于一般工廠來說，由于高低壓配電線路一般不是很長，其損耗較小，因此在確定其計算負荷時往往不計線路損耗 [2]。 由于加壓站、 設(shè)備處倉庫、成品試驗站內(nèi)大型集中負荷都是高壓設(shè)備，因此沒有車間變電所，所以并無變電所損耗。 因此總的計算負荷為 kWkWPKPiP )( ?????? ? va r)(.3030 kkQKQ iq ?????? ? AkVAkVQPS ??????? 9 9 3 8 9 0 5 2223023030 AkV AkVUSIN 3030 ?? ??? 無功功率的補償 工廠中由于有大量的異步電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電 燈等感性負荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。 電力系統(tǒng)中無功補償常用同步調(diào)相機 、 并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器 3種方式 。 目前國內(nèi)外大多數(shù)工廠就采用并聯(lián)電容器的方式進行無功補償 。 由于本次設(shè)計中的車間變電所較多，所以本次設(shè)計在總降壓變電所的 10kVxxxxxxxxxx本科生畢業(yè)設(shè)計 2 負荷計算和無功功率補償 8 側(cè)進行無功功率補償。 補償容量可按下式確定： 302130 )t a n( t a n PqPQ cC ???? ?? (211) cC qQn /? (212) 式中， 1tan? 為補償前自然平均功率因數(shù) 1cos? 對應(yīng)的正切值； 2tan? 為補償后自然平均功率因數(shù) 2cos? 對應(yīng)的正切值； cq? 為補償率 kWkvar ； 30p 為設(shè)計時求得的平均負荷，單位為 kW ； cq 為單個電容器的容量，單位為 vark ； n 為并聯(lián)電容器的個數(shù)。 要使 10kV 側(cè) 功率因數(shù)由 提高到 ， 10kV 側(cè) 需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為 v ar) r c co st a n7 3 r c co s( t a 9 0 5 kQ C ??? k? 取 var3000kQC ? 補償后的變電所 10kV 側(cè)的視在計算負荷為 AkVAkVS ?????? 6371)( 2239。 )2(30 ??? v a 1 39。 )1(30 ??? v a 7 0 8v a a r)2 6 0 3 8 9(39。 )1(30 xxxxxxxxxx本科生畢業(yè)設(shè)計 2 負荷計算和無功功率補償 9 補償后工廠的功率因數(shù)為 5 5 5/ 9 6 9/c o s 39。 )1(3039。 通過查表可選擇補償電容器的型號為 ,額定容量為 100kvar，則通過 212公式可知所需并聯(lián)電容器的個數(shù)為 30100/3 0 0 0/ ??? cC qQn 無功補償前后的計算負荷如表 所示。 在滿足了技術(shù)經(jīng)濟比較后，同時需要滿足總體布置要求： 檢修。 。 。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，任作一直角坐標 x 軸和 y 軸，測出各車間負荷區(qū)的坐標位置，例如 11(xP , )1y 、 22(xP , )2y 、 33(xP , )3y 等。因此仿照《力學》中計算重心的力矩方程，可得負荷中心的坐標： iiiPxPPPP xPxPxPx ????????? ??????? )(321332211 (31) iiiPyPPPP yPyPyPy ????????? ??????? )(321332211 (32) 通過該電機修造廠總平面圖可以測得每個車間負荷區(qū)的坐標位置： 車變： 11(xP , )1y =(， )； 車變： 22(xP , )2y =(， )； 車變： 33(xP , )3y =(， )； 車變： 44(xP , )4y =(， )； 車變： 55(xP , )5y =(， )； 車變： 66(xP , )6y =(， )； 車變： 77(xP , )7y =(， )； 車變： 88(xP , )8y =(， )； 車變： 99(xP , )9y =(， )； 車變： 1010(xP , )10y =(， )； 車變： 1111(xP , )11y =(， )； xxxxxxxxxx本科生畢業(yè)設(shè)計 3 變電所參數(shù)的確定 11 車變： 1212(xP , )12y =(， )； 加壓站： 1313(xP , )13y =(， )； 設(shè)備處倉庫： 1414(xP , )14y =(， )； 成品試驗站內(nèi)大型集中負荷： 1515(xP , )15y =(， )； 坐標圖如圖 所示。 由計算可知，工廠的負荷中心在成品試驗房的東側(cè)，該負荷中心位于水塔、水池等積水中心的正南側(cè)，由于鄭州常年主導風向是東南風和西北風，因此負 荷中心滿足不在這些積水場所的正下方。同時，該負荷中心基本滿足變電所所址選擇的一般原則。 總降壓變電所型式的選擇 35/10kV 變電所分屋內(nèi)式和屋外式，屋內(nèi)式運行維護方便，占地面積少。 35kV 變電所宜用屋內(nèi)式。而在半露天式的變電所不宜設(shè)在有可燃粉塵、可燃纖維的場所，容易沉積灰塵或?qū)щ妷m埃，且嚴重影響變壓器安全運行的場所。該負荷中心的周圍是材料房，屬于易燃易爆類，因此采用屋內(nèi)式。 總降壓變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 總降壓變電所主變壓器的臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行要求進行 選擇。 2） 季節(jié)性負荷變化較大，適于采用經(jīng)濟運行方式。 A。 在本工廠中，鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。因此，要求供電具有一定的可靠性，故鍋爐房屬于一級負荷。同時負荷晝夜變化較大，因此在選擇主變壓器臺數(shù)時選擇為兩臺。 T 應(yīng)滿足以下兩個條件： 1） 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷 S30的大約 60%~70%的需要，即 xxxxxxxxxx本科生畢業(yè)設(shè)計 3 變電所參數(shù)的確定 13 30)~( SS TN ?? (33) 2）任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要，即 )21(30 ?? ?SS TN （ 34) 同時，對于總降壓變電所的選擇需要適當考慮以后電力負荷的增長，留有一定的余地。 A 時，滿足式 34。如果安裝地點的年平均氣溫不是 20℃時，則年平均氣 溫每升高 1℃，變壓器容量相應(yīng)的減小 1%，而在室內(nèi)運行時，在該基礎(chǔ)上還要減小 8%。因此鎖選擇變壓器的實際容量為 TNTNavTSAkVAkVSS...05000)100 ()100 201(??????????? ? 該實際容量滿足要求。 2） 干式，用于防火要求較高或環(huán)境潮濕、多塵的場