【正文】 配置計算書：機械廠供電系統(tǒng)負(fù)荷的計算；短路電流計算；電氣設(shè)備的選擇及校驗圖紙：電氣主接線圖1張完成畢業(yè)設(shè)計(論文)所需的條件及上機時數(shù)要求一臺計算機, windowsXP系統(tǒng)，Auto CAD繪圖軟件，上機150機時任務(wù)書批準(zhǔn)日期 2015 年 3 月 10 日 教研室(系)主任(簽字) 任務(wù)書下達(dá)日期 2015 年 3 月 15 日 指導(dǎo)教師(簽字) 完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名） 長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 名 稱： 機械工廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計 院 （系）： 電子信息學(xué)院 專 業(yè) 班 級： 吳友為 學(xué) 生 姓 名： 電子信息學(xué)院 指 導(dǎo) 老 師： 常秀蓮老師 輔 導(dǎo) 老 師： 常秀蓮老師 開題報告日期： 機械工廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計學(xué)院（系） 電信學(xué)院 專業(yè) 電氣工程 班級 電氣11103班 學(xué)生姓名 吳友為 指導(dǎo)教師/職稱 常秀蓮 講師 一、題目來源 畢業(yè)設(shè)計二、設(shè)計目的和意義 在工廠里生產(chǎn)的連續(xù)性強，生產(chǎn)機械集中，對供電質(zhì)量的要求很高，某些對供電系統(tǒng)可靠性要求很高的工廠即使在極短時間內(nèi)停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，則可能對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果。 工業(yè)生產(chǎn)實現(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，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。運用目前學(xué)習(xí)的知識和資料、設(shè)備對其設(shè)計，以達(dá)到在大學(xué)期間對所學(xué)專業(yè)的深入了解和認(rèn)識，鍛煉自己的獨立思考研究能力，初步掌握設(shè)計的基本要領(lǐng)，為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。更多的了解并能熟練地應(yīng)用國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，由此來指導(dǎo)整個的設(shè)計過程。四、主要研究內(nèi)容(1) 設(shè)計廠用電電氣主接線方案(2) 機械廠供電系統(tǒng)負(fù)荷的計算(3) 廠用主電源供電電壓等級的確定(4) 主變壓器及廠用變壓器的確定(5) 短路電流計算(6) 主要電氣設(shè)備的選擇與校驗(7) 廠用變電所主要保護(hù)設(shè)計五．解決思路 資料的調(diào)研資料的調(diào)研主要分兩個方向：（1）、查找紙質(zhì)版資料：包括圖書館書籍，手冊。 負(fù)荷計算 根據(jù)所給任務(wù)書的條件判斷負(fù)荷等級，通過正確計算得出各負(fù)荷功率，并確定總計算負(fù)荷，為后續(xù)設(shè)計提供數(shù)據(jù)。按負(fù)荷計算求出變電所的功率因數(shù)，根據(jù)任務(wù)書所給的需求功率因數(shù)，由手冊或廠品樣本選用所需電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。工廠車間變電所的設(shè)計及選擇 根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和電源情況選擇變壓器（包括容量、調(diào)壓方式，繞組材質(zhì)，繞組形式，冷卻方式，連接組別等），根據(jù)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟指標(biāo)確定變電所類型，所址，根據(jù)載流量查表選擇導(dǎo)線，計算線路功率損耗、變壓器功率損耗及車間年電能需要量。工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴建和備用的需要，確定主變壓器的臺數(shù)和容量。根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計算。變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(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。繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護(hù)裝置。設(shè)計包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。1說明書的編制以及圖形的繪制根據(jù)上述涉及編制設(shè)計說明書，設(shè)備材料清單，即畢業(yè)設(shè)計報告，繪制變電所主電路圖，二次回路圖以及簡單的全貌圖。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計)是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計)是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。本文通過分析負(fù)荷及增容的具體情況，明確負(fù)荷等級，調(diào)整母線所接負(fù)荷，確定系統(tǒng)方案，運用負(fù)荷計算，短路電流計算和動穩(wěn)定校驗計算，選擇并校驗符合條件的電氣設(shè)備。 使變電所一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、繼電保護(hù)和自動裝置以及操作電源系統(tǒng)能有效的運行。[關(guān)鍵詞]負(fù)荷計算 繼電保護(hù) 利用效率Electrical machinery plant power supply system designCollege (department) tele college professional electrical electrical engineering class 11103 classThe student39。既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用，電能的輸送和分配既簡單又經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。 一般中小型工廠的電壓進(jìn)線電壓為610kv。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將610kv高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380v)，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。 有的35kv進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，將35kv線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所,經(jīng)車間變電所的配電變壓器直接降為低壓用電設(shè)備所需電壓，這種配電方式稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。然而這要根據(jù)廠區(qū)環(huán)境條件是否滿足35kv架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用，以確保供電安全。如果工廠所需容量不大于160kvA時，一般采用低壓電源進(jìn)線，工廠只需設(shè)一個低壓配電間。先用架空線路引入至本廠變電所，將610kv的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380v），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。最后進(jìn)行繼電保護(hù)和防雷接地，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，繼電保護(hù)和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。主接線的可靠性衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。②靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)換靈活性包括以下幾個方面：⑴操作的方便性：電氣主接線應(yīng)在服從可靠性的基本條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地減少操作步聚，以便于人員掌握，不致在操作過程中出差錯。并且發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，故停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)和穩(wěn)定運行。③經(jīng)濟性：采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。 圖11車間變電所高壓側(cè)主接線方案a) 高壓電纜進(jìn)線，無開關(guān) b)高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān) c)高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān)熔斷器 d)高壓電纜進(jìn)線，裝負(fù)荷開關(guān)熔斷器 e)高壓架空進(jìn)線，裝跌開式熔斷器和避雷器 f)高壓架空進(jìn)線，裝隔離開關(guān)熔斷器和避雷器 g)高壓架空線，裝隔離開關(guān)熔斷器和避雷器 由圖右以看出，凡是高壓架空進(jìn)線，變電所高壓側(cè)必須裝設(shè)避雷器，以防雷電波沿著架空線路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他設(shè)備的絕緣。此時變壓器高壓側(cè)一般可以不再裝設(shè)避雷器。⑵工廠內(nèi)無總降壓變電所和高壓配電所，其車間變電所往往就是工廠的降壓變電所，其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護(hù)裝置和測量儀表等，都必須配備齊全，所以一般要設(shè)置高壓配電室。②小型工廠變電所的主接線圖⑴只裝有一臺主變壓器的小型變電所主接線圖 只裝有一臺主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線。a高壓側(cè)采用隔離開關(guān)—熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線（圖12）這種主接線，受隔離開關(guān)和開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制，一般只用地500kvA及以下容量的變電所。由于隔離開關(guān)和跌打式熔斷器不能帶負(fù)荷操作，因此變電所送電和停電的操作程序比較復(fù)雜，如果稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負(fù)荷拉閘的嚴(yán)重事故，而且在熔斷器熔斷后，更換熔體需一定時間，從而影響供電的可靠性?！蹟嗥骰蜇?fù)荷跌打式熔斷器的變電所主接線圖（圖13），由于負(fù)荷開關(guān)和負(fù)荷跌開式熔斷器能帶負(fù)荷操作，從而使變電所停、送電的操作簡便靈活得多，也不存在著在帶負(fù)荷拉閘的危險。 圖14高壓側(cè)采用隔離開關(guān)—斷路器 圖15高壓雙回路進(jìn)線的一臺主 變電所主接線圖 變電所主接線圖 這種主接線圖由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，而且在發(fā)生短路故障時，過電流保護(hù)裝置動作，斷路器會自動跳閘，如果短路故障已經(jīng)消除，則可立即合閘回復(fù)供電。但是如果變電所只此一路電源進(jìn)線時，一般只用于三級負(fù)荷，但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線或其它變電所相連時，或另有備用電源時，則可用于二級負(fù)荷。⑵裝有兩臺主變壓器的小型變電所主接線圖、低壓單母分段的變電所主接線圖（圖16），這種主接線圖的供電可靠性較高，當(dāng)任一主變壓器或任一電源進(jìn)線停電或發(fā)生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。這時變電所可供一、二級負(fù)荷。任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。這時只能供電給三級負(fù)荷。 圖17高壓側(cè)采用單母線、低壓側(cè)采用單母分段的變電所主接線圖（圖18），這種主接線的兩段高壓母線，在正常進(jìn)可以接通運行，也可以分段運行。因此，其供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二級負(fù)荷。主變壓器及三個和用變壓器的確定第二章 工廠的電力負(fù)荷及其計算 工廠的電力負(fù)荷，按GB500521995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)對供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟上造成的損失或影響的程度進(jìn)行分組，負(fù)荷可以分為一級、二級、三級負(fù)荷。在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所不允許中斷的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。3三級負(fù)荷①三級負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一、二級負(fù)荷者①一級負(fù)荷的供電措施，一級負(fù)荷應(yīng)有兩個獨立的電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不至于同時受到損壞，以維持供電；而且當(dāng)一個電源中斷供電時，另一個電源應(yīng)能承擔(dān)本用戶全部負(fù)荷設(shè)備的供電，對一級負(fù)荷特別重要的設(shè)備應(yīng)增設(shè)相應(yīng)的備用電源。③三級負(fù)荷的供電措施，由于其為一般不重要的負(fù)荷，因此它對供電電源無特殊要求。②計算流過各主要電氣設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)、母線、熔斷器等）的負(fù)荷電流，作為選擇這些設(shè)備和依據(jù)。④計算尖峰負(fù)荷，用于保護(hù)用電器的整定計算和校驗電動機的啟動條件。計算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程和依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。正確進(jìn)行負(fù)荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全，經(jīng)濟運行的必要手段。因此，正確確定計算負(fù)荷具有很大的意義。需要系數(shù)法是世界各國均普遍采用的確定計算負(fù)荷的基本方法，簡單方便。故該論文只介紹這兩種方法。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于變配電所的負(fù)荷計算。無功功率Q30=P30*tanα視在功率S30=P30/cosα電流I30=S30/(√3UN)②二項式法 在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗系數(shù)進(jìn)行加權(quán)法計算負(fù)荷。這些設(shè)備僅需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要吸收無功功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必需的交變磁場。因此，功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用程度及電器設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標(biāo)。 無功功率的高低對電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)都有不同程度的影響。 供電單位在工廠進(jìn)行初步設(shè)計時對功率因數(shù)都要提出一定的要求，它是根據(jù)工廠電源進(jìn)線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠的相對位置以及工廠負(fù)荷的容量決定的。補償容量可按下式計算：Qc=P30(tanα1tanα2)=ΔqcP30tanα1補償前自然平均功率因數(shù)cosα1的正切tanα2補償后自然平均功率因數(shù)cosα2的正切由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：S=,這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為cosα1=1446/=，考慮到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，：Qc=P(tanα1tanα2)=1446[tan()tan()]=1120KVAr補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：S`=√[14462+()2]=1562KVA計算電流I`=1562/(√3*)=變壓器的功率損耗ΔPr=`=*1562=ΔQr=`=*1562=變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：P`=1446+=Q`=()+=S`=