【正文】 后計算負荷 本設計中，絕大多數(shù)用電設備都需要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流來產(chǎn)生交變磁場，其功率因數(shù)均小于1，而功率因數(shù)是衡量一個供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟運行的一個重要指標。功率因數(shù)太低將會給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加、電壓損失增大和供電設備利用率降低等不良影響。國標GB/T3485《評價企業(yè)合理用電技術導則》中規(guī)定：“，凡功率因數(shù)未達到上述規(guī)定的，應在負荷合理裝置集中與就地無功補償設備”。提高自然功率因數(shù)的方法有：合理選擇電動機的規(guī)格、型號；防止電動機空載運行；保證電動機的檢修質量；合理選擇變壓器的容量；交流接觸器的節(jié)點運行。本次設計中，電動機的設備型號等均無法更改，主要通過合理選擇變壓器的容量以及并聯(lián)電容器來實現(xiàn)。根據(jù)功率因數(shù)表直接讀出；或根據(jù)同一時刻的功率表、電壓表、電流表的讀數(shù)求出的功率因數(shù)值，稱為瞬時功率因數(shù)。其計算公式如下 （210）我國供電部門每月向供電用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)的高低來調整。但由于計算負荷本身偏大，所以設計中按計算負荷求得的cosφ確定補償容量是允許的。 由于1和2車間容量很大，可以考慮在1和2低壓側進行無功功率補償。在輸配電系統(tǒng)中，變壓器起到橋梁作用，變壓器是借助電磁感應原理，以相同的頻率，交換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。2） 當變電所中裝有兩臺及以上變壓器時，變壓器容量應考慮當其中一臺變壓器斷開時其余變壓器的容量應保證一、二級負荷的用電。對供有大量一、二級負荷的變電所宜設置兩臺變壓器，以便當一臺故障和檢修時，另一臺能對一、二級負荷繼續(xù)供電。3） 除上述情況外，一般車間變電所宜設置一臺變壓器。主變壓器的型號選擇主要考慮以下因素：1）.變電所的所址選擇；2）.建筑物的防火等級；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用電設備對供電的要求；5）.當?shù)毓╇姴块T對變電所的管理體制等。主變壓器安裝在地下時，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器。 2車間變電所選用1臺變壓器，其容量按SNT因此選用1臺SFZ91000/10型變壓器，其聯(lián)結組別采用 Yd11。 4車間變電所安裝一臺變壓器，其容量按SNT因此選用1臺SFZ9500/10型變壓器，其聯(lián)結組別采用 Yd11。 表31 各車間變壓器匯總及技術數(shù)據(jù)變電所變壓器型號額定容量（KVA）額定電壓（V）連接組標號損耗阻抗電壓（%）空載電流（%）高壓低壓空載(KW)負載(KW)1SFZ91000/10100010K Yd112SFZ91000/10100010K Yd113SFZ9800/1080010K Yd114SFZ9500/1050010K Yd11415SFZ9400/1040010K Yd1141 總變電所位置和型式的選擇 根據(jù)總變配電所位置選擇的原則：變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，但同時還要滿足大負荷變配電的方便，此外，總變配電所應盡量不在生活區(qū)范圍內，宗此要求，可以大致確認本設計中，主變電所設置位置應在薄膜車間和單絲車間中間附近，以此才能滿足要求。1） 負荷計算中，電力變壓器的功率損耗可按下列公式計算：有功損耗： (31)無功損耗： (32)2） 現(xiàn)計算個車間變電所變壓器損耗和算入損耗后的各負荷，以計算1變電所為例：有功損耗：無功損耗：加入變壓器損耗后負荷計算有功功率：=P30＋=＋=無功功率：=Q30＋=＋=視在功率：==5變電所損耗計算省略，數(shù)據(jù)和結果見表32：表32 變壓器損耗計算及加入損耗后負荷表變電所號變壓器有功損耗（KW）變壓器無功損耗（Kvar）加損耗后有功功率PT（KW）加損耗后無功功率QT（Kvar）視在功率S30（KVA）12345366 所有變電所的負荷計算：==（++++） ====（++++） =====功率因數(shù)cosφ=/=＜根據(jù)設計要求。 第四章 電氣主接線電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。電氣主接線是變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。1．可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對變電所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。同時，可靠性不是絕對的，而是相對的。2．靈活性主接線的靈活性有以下幾方面要求；1)調度要求。2)檢修要求。3)擴建要求。3．經(jīng)濟性經(jīng)濟性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。應根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。三級負荷一般只需一個電源供電。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。5．考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電、適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式電氣主接線的設計程序電氣主接線的設計伴隨著變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和施工設計階段等四個階段。 (1)對原始資料進行分析，具體內容如下： 1)本工程情況。 2)電力系統(tǒng)情況。 3)負荷情況。電力負荷在原始資料中雖已提供，但設計時應該認真地辯證地分析。如果設計時，只依據(jù)負荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。對重型設備的運輸條件也應充分考慮。為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定若干個主接線方案。應依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2—3個技術上相當，又都能滿足任務書要求的方案，再進行可靠性定量分析計算比較，最后獲得技術合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。 (4)短路電流計算。 (5)電器設備的選擇。(7)工程概算。 主接線設計主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無匯流母線的接線形式。各個變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設備增多。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。 單母線接線 圖41 單母線接線如圖41 所示，單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經(jīng)過開關電器接到同一組母線上。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側或兩側均應配置隔離開關，以便檢修斷路器時隔離電源。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。同一回路中串接的隔離開關和斷路器，在運行操作時，必須嚴格遵守下列操作順序：如對饋線送電時，須先合上隔離開關QS2和QS3，再投入斷路器QF2；如欲停止對其供電，須先斷開QF2，然后再斷開QS3和QS2。還應在隔離開關和相應的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機械閉鎖。當電壓在110kV及以上時，斷路器兩側的隔離開關扣線路隔離開關的線路側均應配置接地開關。1．單母線接線的優(yōu)缺點 優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。 (2)3566kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線，如圖42所示。缺點：①當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電；②當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；③擴建時需向兩個方向均衡擴建。 (2)35—66kV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回時。主機線圖43。引起短路的原因主要有以下三個方面： (1)電氣絕緣損壞 電氣設備載流部分的絕緣損壞是產(chǎn)生短路的主要原因，而造成設備絕緣損壞的原因主要有絕緣材料的自然老化、機械損傷和各種形式的過電壓等 (2）運行人員誤操作 運行人員不按正確的操作規(guī)程操作，如帶負荷拉合隔離開關，檢修后未拆除地線就送電等，也是引起短路的主要原因。在三相交流系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。其余三種短路屬于不對稱短路。但是由于三相短路電流最大，危害最嚴重；并且從計算方法看，一切不對稱短路哦計算，都以對稱短路計算為基礎發(fā)生短路時，短路回路的總阻抗很小，因此短路電流很大，其數(shù)值通常是正常電流的幾倍，甚至數(shù)十倍。 (1)短路電流的熱效應使設備急劇發(fā)熱，持續(xù)時間過長就可能導致設備過熱損壞。 (3)短路電流系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴重影響用戶的正常工作。 (4)短路情況嚴重時，可能使電力系統(tǒng)的運行失去穩(wěn)定，造成電力系統(tǒng)解列，甚至崩潰，引起大面積停電。 短路電流計算是供配電系統(tǒng)設計與運行的基礎 ，主要用于解決以下問題。 短路電流的計算200MVAk1~~,1km圖51 短路計算電路 圖51為變電所主接線的短路示意圖。表51 短路電流計算統(tǒng)計表短路計算點三相短路電流（kA）電壓（kV）三相短路容量Sk(MVA)Ik(3)ishIshk1k21車變2車變3車變4車變5車變第六章 電氣設備的選擇電氣設備的選擇是電力系統(tǒng)設計的重要內容之一。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，選擇合適的電氣設備，盡量采用新技術，節(jié)約投資。 按正常工作條件選擇電氣設備（1)電氣設備的額定電壓UN。（3）電氣設備的型號 選擇電氣設備時還應考慮設備的安裝地點、環(huán)境及工作條件，合理地選擇設備的類型，如戶內戶外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防腐、防爆等。（2） 短路動穩(wěn)定校驗當短路電流通過電氣設備時，短路電流產(chǎn)生的電動力應不超過設備的允許應力，即滿足動穩(wěn)定的條件 (62) (63)式中，ish、Ish分別為短路電流的沖擊值和沖擊有效值；imax、Imax分別是設備允許通過的極限電流峰值和有效值。、隔離開關及互感器的選擇 10KV側設備的選擇校驗 10KV側的裝設地點條件如下表所示。所以tima=) 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，選取各設備型號及參數(shù)如表62，經(jīng)過對比可知，所選設備均滿足要求。 各車間變電所10KV側進線回路設備選擇與校驗表 各車間變電所回路電流計算值如下： 1車間變電所：回路電流I30=，電壓UN=10KV； 2車間變換所：回路電流I30=，電壓UN=10KV； 3車間變電所：回路電流I30=，電壓UN=10KV； 4車間變電所：回路電流I30=，電壓UN=10KV； 5車間變電所：回路電流I30=，電壓UN=10KV。裝設地點條件如表63表62 10KV側設備列表設備型號規(guī)格參數(shù)/KV/A/KA/KA隔離開關GN1910/40010400—電流互感器LQJ10200/510200/5—160高壓斷路器ZN210/63010630A30KA高壓熔斷器RN210/10500200電壓互感器JDZ1010000/10010/電壓互感器JDZJ1010000/100/100/