【正文】 電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，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(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。 因此，做好工廠供電工作對(duì)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)到以下基本要求： (1)安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 (4)優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求 (5)經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。2 / 50 設(shè)計(jì)原則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5005295《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005992《35～110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005394《10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005495 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。近期為主、考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問(wèn)題。負(fù)荷計(jì)算 全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。列出負(fù)荷計(jì)算表、顯示計(jì)算結(jié)果。對(duì)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(cè)或產(chǎn)品樣本選用所需無(wú)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(guó)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(wú)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(duì)應(yīng)的額定值，選擇高、低壓配電設(shè)備，如隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備。導(dǎo)線、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)行導(dǎo)線和電纜截面選擇。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算。防雷與接地參考本地區(qū)氣象及地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)防雷接地裝置，繪制防雷接地平面圖4 / 505 / 50第 2 章 負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償及變壓器選型 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算的意義“計(jì)算電荷”是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時(shí)所使用的一個(gè)假象負(fù)荷，其物理量意義是按這個(gè)計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷長(zhǎng)期與運(yùn)行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。實(shí)際情況表明，一般導(dǎo)體要達(dá)到最穩(wěn)定溫升需負(fù)荷曲線上求得的半小時(shí)最大負(fù)荷(年最大負(fù)荷) 續(xù)半小時(shí)最大負(fù)荷，用符號(hào) 、 、 、 表示，并用 和 、 和30Q30SIjsPjsSI分別表示有功、無(wú)功、視在和電流計(jì)算負(fù)荷。負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容包括:(l)求尖峰電流，用于計(jì)算電壓波動(dòng)、電壓損失、選熔斷器和保護(hù)元件等。 負(fù)荷計(jì)算的方法常用的負(fù)荷計(jì)算方法有需用系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法、ABC法、單位產(chǎn)品耗電量法和面積功率法等。在本設(shè)計(jì)中我多采用的是需用系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。因sPpKq而在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。需用系數(shù)法的計(jì)算，現(xiàn)在己普遍應(yīng)用于供配電設(shè)計(jì)中，其缺點(diǎn)是它未考慮到用電設(shè)備中少數(shù)容量特大的設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷的影響。這種場(chǎng)合用需用系數(shù)法來(lái)計(jì)算負(fù)荷所得值往往偏小。 負(fù)荷計(jì)算的步驟(1) 用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。求低壓各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷總和乘以同時(shí)系數(shù)即為該車間變壓器低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算車間變壓器的功率損耗，變壓器低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷加該變壓器有功、無(wú)功損耗即得變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 該值可用于選擇車間變電所高壓側(cè)進(jìn)線導(dǎo)線側(cè)面。(5) 總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷。bP?Q(7) 全廠計(jì)算負(fù)荷。7 / 50圖 21 電力負(fù)荷計(jì)算示意圖 負(fù)荷計(jì)算基本公式和舉例（1）設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算公式 （21）30()()FdNPKW??? （22）(f)30()varfQtg? （23）2230()()30())FFSVA??（2）車間變電所的負(fù)荷計(jì)算公式 （24）i 30()30()KWpdEPP??? （25）i 30(D)30()Q=varqE （26）2230()30()30())DSPVA????以上公式中 用電氣設(shè)備組的設(shè)備額定功率；NP? 需要系數(shù)；dk 用電設(shè)備的功率因數(shù)角的正切值；tg? ， 有功、無(wú)功同時(shí)系數(shù)，pK?q。一對(duì)配電qK?p。表 21 所有變電所負(fù)荷計(jì)算表計(jì) 算 負(fù) 荷序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量（千瓦）需用系數(shù)Kd功率因數(shù)COS248。有功P30（千瓦）無(wú)功Q30（千乏）視在S30（千伏安）（1）No 1 變電所1 薄膜車間2 原料庫(kù)3 生活間4 成品庫(kù)（一）5 成品庫(kù)（二）6 包裝材料庫(kù)7 小計(jì)（2）No 2變電所1 單絲車間2 水泵房及其附屬設(shè)備3 小計(jì)（3）No 3變電所1 注塑車間2 管材車間3 小計(jì)（4）No 4變電所1 備料復(fù)制從車間2 生活間3 浴室4 鍛工車間5 原料、生活間6 倉(cāng)庫(kù)7 機(jī)修模具車間8 熱處理車間9 鉚焊車間10 小計(jì)（5）No 5變電所1 鍋爐房2 實(shí)驗(yàn)室3 輔助材料房4 油泵房5 加油站6 辦公樓、招待所、食堂7 小結(jié)8 全廠合計(jì)10 / 509 乘以參差系數(shù)全廠合計(jì)（K P=,KQ=）說(shuō)明：上表系根據(jù)各車間配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)后所提供的資料。 變壓器的選擇所謂變壓器是變電所中最重要的一項(xiàng)設(shè)備，有升壓變壓器和降壓變壓器，通常工礦企業(yè)使用的變壓器均是降壓三相變壓器。鋁繞組變壓器采用較廣泛，可它的過(guò)載能力較低。本設(shè)計(jì)中所采用的變壓器為降壓器中的 10KV 級(jí) SL7 系列三相油浸自冷式鋁線電力變壓器，這一系列產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)晶粒取向冷扎硅鋼片，45 度全斜結(jié)縫，天沖孔，鋼帶綁扎，片狀散熱器，繞組采用縮醛漆包線等。本設(shè)計(jì)中由于各車間變壓器臺(tái)數(shù)己定，只需進(jìn)行容量的選擇。(2)裝有兩臺(tái)變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件。?②任一臺(tái)變壓器工作時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷 的需要，即30。(3)車間變電所變壓器的容量上限11 / 50單臺(tái)變壓器不宜大于 1000KVA，并行運(yùn)行的變壓器容量比不應(yīng)超過(guò) 3:1。②各臺(tái)變壓器短路電壓百分比不應(yīng)超過(guò) 10%，否則阻抗電壓小的變壓器可能過(guò)載。以 變電所變壓器的選擇為例，所以其容量為 400KVA 的 SL7400/10 的變壓器一臺(tái)，同理，求出其它變電所變壓器的容量。因此就要引起有功功率和無(wú)功功率的損耗，這部分功率損在確定全廠的計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)把這部分功率損12 / 50耗加進(jìn)去。由 SL71000/10 可得：空載損耗： ??短路損耗： 6e短路電壓百分比： %空載電流百分比： 2I?變壓器的有功損耗為 ?47/.eS??變壓器的無(wú)功損耗： %% eIUQSSKW????????????????????其余變電所計(jì)算方法如同 ，將計(jì)算結(jié)果列于表 24：表 24 各變電所功率損耗參數(shù)1 2 3 4 5302P302QS30P30QS13 / 5030I 無(wú)功功率補(bǔ)償供電系統(tǒng)未采用無(wú)功補(bǔ)償措施之前的功率因數(shù)稱為自然功率因數(shù)。在工廠生產(chǎn)供電系統(tǒng)中，由于絕大多數(shù)用電設(shè)備均屬于感性負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等，這些用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)除了從供電系統(tǒng)用有用功率P外，還取用相當(dāng)數(shù)量的無(wú)功功率Q。本設(shè)計(jì)中的功率因數(shù)為: （27） ????因此需要進(jìn)行功率補(bǔ)償提高功率因數(shù)。 提高功率因數(shù)的方法(1)采用電力電容進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。(3)采用同步調(diào)相機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。(5)降低輕載感應(yīng)電機(jī)的定子繞組電壓。14 / 50本設(shè)計(jì)中采用的是電力電容進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，它是目前最行之有效且應(yīng)用最廣的無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇胧?，它主要用于頻率為50Hz的電網(wǎng)中提供功率因數(shù)，作為產(chǎn)生無(wú)功功率的電源。(2)分組補(bǔ)償將電容器組分別裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間或變電所高壓或低壓母線上，這種補(bǔ)償具有與集中補(bǔ)償相同的優(yōu)點(diǎn)，但補(bǔ)償?shù)娜萘亢头秶鄬?duì)較小，可補(bǔ)償效果較明顯。它即提高用電設(shè)備供電線路的功率因數(shù)，又改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。本設(shè)計(jì)中采用集中補(bǔ)償。15 / 50 全廠計(jì)算負(fù)荷 30439。 .???2 KVA???3048613.()SI AV???? 第 3 章 全廠總供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)16 / 50根據(jù)本廠與供電部分所簽定的供用電協(xié)議，供電電壓為從供電部門某110/10KV變電所用10KV架空線路向本廠供電，工作電源僅采用10KV電壓一種。 總配電所的主接線設(shè)計(jì)的原則和意義根據(jù)與供電部門的協(xié)議，決定廠內(nèi)設(shè)高壓配電所，配電所得主接線也稱一次接線。電氣主接線對(duì)電氣設(shè)備的選擇，配電所的布置，運(yùn)行的可靠性和靈活性，操作和檢修的安全以及今后的擴(kuò)建，對(duì)電力工程建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)節(jié)約等，都有很大的影響。設(shè)計(jì)應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身安全和設(shè)備的安全。應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。力求要使主接線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。(2)雙母線連線在單母線連線的基礎(chǔ)上，設(shè)備備用母線，就成為雙母線。可投資大，開(kāi)關(guān)電器多，配電裝置復(fù)雜，占地面積大，不適合一般配電所。(4)線路一變壓器組單元接線當(dāng)單回路單臺(tái)變壓器供電時(shí)，宜采用此進(jìn)線，所有的電氣設(shè)備少，配電裝置簡(jiǎn)單，節(jié)約建設(shè)投資。該種接線的主要特點(diǎn)如下:(l)總配電所不裝主變壓器，無(wú)變壓器損耗，簡(jiǎn)化接線，減低了成本及運(yùn)行費(fèi)用。(2)總配電所進(jìn)線裝置短路保護(hù)控制，切換操作十分方便靈活，而且可配以繼電器保護(hù)和自動(dòng)裝置，使供電可靠性大大提高。(4)為了與供電部門經(jīng)濟(jì)費(fèi)用明確，在電源進(jìn)線總開(kāi)關(guān)(高壓短路器)柜臺(tái)，裝置一臺(tái)CFC15Z19型高壓計(jì)量柜，其中的電壓互感器和電流互感器只用來(lái)連接計(jì)費(fèi)電度表。(6)為了便于測(cè)量、監(jiān)視、保護(hù)和控制主電路設(shè)備，母線上接有電壓互感器，進(jìn)(出)線上均串有電流互感器。(8)由于高壓配電線路都是由高壓母線來(lái)電，因此，其出線側(cè)母線上加裝真空斷路器，以保證出線的安全檢查。18 / 50第 4 章 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算的意義和方法 短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。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(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源，而且短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻抗。 短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺制法（又稱相對(duì)單位制法），工程上常用標(biāo)幺制法。得OCS=100/1400=*21?（2）電力線路的電抗標(biāo)幺值根據(jù)計(jì)算電流，初選架空線進(jìn)線為L(zhǎng)GJ35， =**220*43 ???USLXd（3）總降壓變電所變壓器的電抗標(biāo)幺值 *710%*65NdkS（4）1車間變電所變壓器的電抗標(biāo)幺值 *.10*7 ??NdkSUX其余各車間變計(jì)算方法相同，故在這不做列舉。所以車間變電所K11點(diǎn)的短路電流和容量均等于總降壓變電所低壓側(cè)K2點(diǎn)的短路電流和容量。（1）總電抗標(biāo)幺值 ???????? *73*1*)21( XXk（2）三相短路電流周期分量有效值 *)2()3(1???21 / 50（3）其他三相短路電流=)3(21)()(???KII?=*=)3(shi=*=)(sI（4）三相短路容量=100/=*)21()3(21????kdKXS，故不再列出。 短路計(jì)算表表 41 總變的短路計(jì)算電流及容量三相短路電流/KA 三相短路容量/MVA短路計(jì)算點(diǎn) IK)3()3(?I)3(?I)3(shi)3(shI)3(KSK1最小運(yùn)行方式 K2K1最大運(yùn)行方式 K2表 42 各車間變電所短路計(jì)算表三相短路電流/KA 三相短路容量/MVA短路計(jì)算點(diǎn) IK)3()3(?I)3(?I)3(shi)3(shI)3(KS22 / 50K11最小運(yùn)行方式 K12K11最大運(yùn)行方式 K12K21最小運(yùn)行方式 K22K21最大運(yùn)行方式 K22K31最小運(yùn)行方式 K32K31最大運(yùn)行方式 K32K41最小運(yùn)行方式 K42K41最大運(yùn)行方式