【正文】 清晰美觀。機(jī)械廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。本設(shè)計(jì)在給定機(jī)械廠具體資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)變電所設(shè)計(jì)的一般原則和步驟，完成了變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：負(fù)荷的計(jì)算及無功功率的補(bǔ)償；變電所主變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定；變電所主接線方案的選擇；進(jìn)出線的選擇；短路計(jì)算和開關(guān)設(shè)備的選擇；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，繪制變電所一次系統(tǒng)圖。 目 錄 1 前言 1 引言 設(shè)計(jì)原則 12 負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償 1 負(fù)荷計(jì)算的定義 4 負(fù)荷計(jì)算 4 負(fù)荷計(jì)算的方法 5 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算 5 電容補(bǔ)償 53 負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償 6 主變壓器臺數(shù)選擇 6 主變壓器容量選擇 6 主接線方案確定 7 變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求 7 變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 7 工廠變電所常見的主接線方案 8 確定主接線方案 9 無功功率補(bǔ)償修定 114 高低壓開關(guān)設(shè)備選擇 12 短路電流的計(jì)算 12 短路的定義 13 短路計(jì)算的目的 14 短路計(jì)算的方法 14 本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算 14 變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 15 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件 15 按正常工作條件選擇 15 按短路條件校驗(yàn) 15 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 16 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 16 高低壓母線的選擇 175 變電所進(jìn)出線和低壓電纜選擇 17 變電所進(jìn)出線的選擇范圍 17 變電所進(jìn)出線方式的選擇 18 變電所進(jìn)出導(dǎo)線和電纜形式的選擇 18 導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算 19 高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇 19 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn) 20 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗(yàn) 206 總結(jié) 217 參考文獻(xiàn) 21附 錄 22致謝 2325 / 34 1 前言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。在工程機(jī)械制造廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。電能從區(qū)域變電站進(jìn)入機(jī)械廠后，首先要解決的就是如何對電能進(jìn)行控制、變換、分配和傳輸?shù)葐栴}。一旦變電所出了事故而造成停電，則整個機(jī)械廠的生產(chǎn)過程都將停止進(jìn)行，甚至還會引起一些嚴(yán)重的安全事故。(2)可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。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。安全可靠、先進(jìn)合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。目前世界上機(jī)械生產(chǎn)能源和動力主要來源于電能。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際情況和市場上現(xiàn)有的電力產(chǎn)品及其技術(shù)，本文主要做了以下工作：負(fù)荷計(jì)算 機(jī)械廠變電所的負(fù)荷計(jì)算，是根據(jù)所提供的負(fù)荷情況進(jìn)行的，本文列出了負(fù)荷計(jì)算表，得出總負(fù)荷。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需無功功率補(bǔ)償柜的規(guī)格和數(shù)量。短路電流計(jì)算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。高、低壓設(shè)備選擇及校驗(yàn)參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇高、低壓配電設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件：電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時的最高允許溫度。由于本機(jī)械廠用電部門較多，用電設(shè)備臺數(shù)較多，設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法予以確定。(2).無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar) (22)式中 —設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)；—對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值。(4).計(jì)算電流(單位為A) (24)式中 —計(jì)算電流(單位為A)；—用電設(shè)備組的視在功率(單位為kVA)； —用電設(shè)備組的額定電壓(單位為kV)。(2).無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar) (26)式中 —多組用電設(shè)備無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)；—所有設(shè)備組無功計(jì)算負(fù)荷之和； —無功負(fù)荷同時系數(shù)，～。因設(shè)計(jì)的需要，計(jì)算了各負(fù)荷的有功功率、無功功率、視在功率、計(jì)算電流等。具體負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算見表21。供電部門要求該廠10kV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時的功率因。 無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)的負(fù)荷計(jì)算：補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因素3變壓器選擇及主接線方案確定 選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則：1．應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對只有二級而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須有備用電源。3．當(dāng)負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。1．只裝一臺主變壓器的變電所 主變壓器容量S應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S3的需要，即 (31)2．裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺變壓器的容量Sz應(yīng)同時滿足以下兩個條件：(1)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷S3的大約60%70%的需要，即 (32)(2)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的需要，即 (33)根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：方案1 裝設(shè)一臺主變壓器根據(jù)式(31)，(6)型變壓器，根據(jù)民用建筑規(guī)范要求變壓器的負(fù)載率不宜大于85%，而 (34)顯然滿足要求。方案2 裝設(shè)兩臺主變壓器根據(jù)式(32)和(33)，可知 (6)型低損耗配電變壓器。 變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。(2)可靠 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級負(fù)荷對供電可靠性的要求。(4)經(jīng)濟(jì) 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。主接線方案在確保運(yùn)行維護(hù)和檢修的安全方面的情況。主接線方案在與用電負(fù)荷對可靠性要求的適應(yīng)性方面的情況。(4)運(yùn)行的靈活性和運(yùn)行維護(hù)的方便性。(1)線路和設(shè)備的綜合投資額 包括線路和設(shè)備本身的價格、運(yùn)輸費(fèi)、管理費(fèi)、基建安裝費(fèi)等，可按當(dāng)?shù)仉姎獍惭b部門的規(guī)定計(jì)算。維修管理費(fèi)和電能損耗費(fèi)等。(4)線路的有色金屬消耗費(fèi) 指導(dǎo)線和有色金屬（銅、鋁）耗用的重量。裝有兩臺主變壓器的變電所的典型主接線方案有：(1)高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；(2)高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；(3)高低壓側(cè)均為單母線分段的主接線方案。由原始資料可知，工廠用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性可采用單母線或單母線分段接線的方案，對電能進(jìn)行匯集，使每一個用電部門都可以方便地獲得電能。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，低壓側(cè)采用單母線形式，其系統(tǒng)圖見：圖31 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖。低壓側(cè)采用也單母線分段形式，其系統(tǒng)圖見：圖32 采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，裝設(shè)一臺主變的方案優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案。低壓采取單母線分段接線方式，考慮鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房為二級負(fù)荷，采用雙回路供電，但在正常狀態(tài)下只由一回路供電，另回路作為備用。為使兩段母線的負(fù)荷基本平衡，Ⅰ段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：鑄造車間、倉庫、電鍍車間、工具車間、金工車間、焊接車間；Ⅱ段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：鍛壓車間、組裝車間、維修車間、鍋爐房、熱處理車間、生活區(qū)。補(bǔ)償后的功率因素。補(bǔ)償后的功率因素。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。接