【正文】 變電所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不得大于 .(2) 工廠在總降壓變電所 35kV電源側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量（ 3）工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于 。 我國(guó) 110kV 及以上的系統(tǒng)，則都采用中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式。 220V/380V 低壓配電系統(tǒng)廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線（ neutral wire，代號(hào) N）、保護(hù)線（ protective wire,代號(hào) PE）或保護(hù)中性線（ PEN wire, 代號(hào) PEN）。 （ 2）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、消耗低和性能較先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 第一章 緒論 3 （ 4）全局出發(fā)，統(tǒng)籌發(fā)展 必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(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)，通常分為擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。如果設(shè)計(jì)任務(wù)緊迫，設(shè)計(jì)規(guī)模較小，又經(jīng)技術(shù)論證許可時(shí)，也可直接進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。 負(fù)荷計(jì)算 全廠降壓變電所的負(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、表達(dá)計(jì)算成果 。 工廠降壓變電所主接線設(shè)計(jì) 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)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(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，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) 按負(fù)荷計(jì)算求出降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。如工廠有大型同步電動(dòng)機(jī)還可以采用控制電機(jī)勵(lì)磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)。 繼電保護(hù)及二次回路主接線設(shè)計(jì) 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動(dòng)機(jī)、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(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置。設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次接線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì) 成果。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計(jì)算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計(jì)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(hào)，并確定其接線部位。 專題設(shè)計(jì) 降壓變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計(jì)綜合前述設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，參照國(guó)家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計(jì) 第二章 工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 5 第二章 工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 電氣負(fù)荷與無功功率的補(bǔ)償 電力負(fù)荷又稱電力 負(fù)載（ electric power load）。工廠的電力負(fù)荷，按 GB50052－ 95 規(guī)定，根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三類： 一級(jí)負(fù)荷 (first order load) 一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者。 二級(jí)負(fù)荷 (second order load) 二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。 連續(xù)工作制（ continuous running dutytype），是指設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)到足以使之 達(dá)到平衡狀態(tài)。 斷續(xù)周期工作制（ intermittent periodic dutytype），是指設(shè)備周期性的時(shí)而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行，而工作周期一般不超過 10min，無論工作或停歇，均不足以使設(shè)備達(dá)到熱平衡。 年最大負(fù)荷利用小時(shí)（ utilization hours of annual maximum load）又稱為年最大負(fù)荷使用時(shí)間 Tmax ，它是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷 Pmax （或P30）持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 電力負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償 某廠共有鑄鋼車間、鑄鐵車間、砂庫、鉚焊車間、水泵房、空壓站、機(jī)修車間、鍛造車間、木型車間、制材場(chǎng)、 綜合樓、鍋爐房 、倉庫 、污水提升站等用電單位。 (2) 無功功率同時(shí)系數(shù) Q30 為共用電單位或車間無功功率之和再乘以同時(shí)系數(shù)，則得出結(jié)果 kvar。 A (4) 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù) cos? = P30/ S30=2231/3600= 6KV負(fù)荷的車間總負(fù)荷 ： 鑄鋼車間： 有功功率 ： P30 = PeKd= 2 1000 =1700 kW 無功功率 : Q30 = P30tg φ =17000. 62=1054kVA 視在功率 : S3O = P30/Cosφ =1700/=2021kVA 計(jì)算電流 : I30 = S30/( 3 UN )=2021/（ 6） = 鑄鐵車間 ： 有功功率 ： P30 = PeKd= 2 2400. 9=432 kW 無功功率 : Q30 = P30tg φ =432 = 視在功率 : S3O = P30/Cosφ =432/= 計(jì)算電流 : I30 = S30/( 3 UN )=（ 6） = 空壓站 ： 有功功率 ： P30 = PeKd= 2 210 =357kW 無功功率 : Q30 = P30tg φ =357 = kVA 視在功率 : S3O = P30/Cosφ = 計(jì)算電流 : I30 = S30/( 3 UN )=（ 6） = 各車間 6KV 負(fù)荷計(jì)算表 6KV 車間總負(fù)荷計(jì)算 (1) 有功功率同時(shí)系數(shù) 序號(hào) 車間名稱 高壓設(shè)備名稱 設(shè)備容量 KW Kd Cosφ tanφ 計(jì)算負(fù)荷 P30 Q30 S30 I30 1 鑄鋼車間 電弧爐 2*1200 2040 1530.8 2400 2 鑄鐵車間 工頻爐 2*260 468 52 5 3 空壓站 空壓機(jī) 2*220 352 264 440 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） P30為各用電單位或車間有功功率之和再乘以同時(shí)系數(shù)，則得出結(jié)果為 2574KW (2) 無功功率同時(shí)系數(shù) Q30 為共用電單位或車間無功功率之和再乘以同時(shí)系數(shù)，則得出結(jié)果為 2083kvar。 A (4) 最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù) cos? = P30/ S30=2574/3311= 功率補(bǔ)償 35KV： (1) 有功功率同時(shí)系數(shù) P30為各用電單位或車間有功功率之和再乘以同時(shí)系數(shù)，則得出結(jié)果為 4317KW (2) 無功功率同時(shí)系數(shù) Q30 為共用電單位或車間無功功率之和再乘以同時(shí)系數(shù)，則得出結(jié)果為 4636kvar。 A 6KV: 補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因素 變壓器高壓側(cè)的視在計(jì)算符合為 S30 = 230230 QP ? =3311 kV 將高壓側(cè)功率因數(shù)由 提高到 ， 6KV 低壓側(cè)功 率因數(shù)由 提高到 低壓側(cè)必須裝設(shè)的無功補(bǔ)償裝置容量為 第二章 工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 9 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償 35KV： QC = P30( tan? — tan?? )=4317 (tan － tan ) =4317 (－ )kW=3243kvar 取 Qc=3600 Kvar 選擇電容器 9 補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù) 35KV 無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 S )2(30 = 230230 QP ? =4536kV A 變壓器的功率損耗為： △QT = S30′= 2590 = 155Kvar △PT = S30 ′= 2590= 39Kw 變電所高壓側(cè)計(jì)算 負(fù)荷為： P30′= 2574+ 39 = 2613Kw Q30′= ( 20831800 )+ 155= 438Kvar 電氣工程系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） S30′ = 230230 QP ? = 2649 KV .A I30 = S30/( 3 UN )=2649/（ ） =4029A 無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： cosφ′= P30′/ S30′= 2615/ 2649= 則工廠的功率因數(shù)為： cosφ′= P30′/S30′= ≥ 5 因此，符合本設(shè)計(jì)的要求 變壓器的選擇 電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對(duì)變電所主接線的形式及其可靠性與經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。 （ 1）高壓變電所變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由于該廠鑄造車間 、 電鍍車間和鍋爐房的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。 A的變壓器 S7/5000/35 二臺(tái) 35KV選主變電所選 5000KV A的變壓器二臺(tái)，其主要數(shù)據(jù)見下表 型號(hào) 額定容量 (kVA) 損耗（ kW） 阻抗電壓（ %） 空載電流（ %） 連接組 空載 短路 S93150/10 3150 Y/? 11 各變電所壓器容量的選擇： 型號(hào) 額定容量 (kVA) 損耗（ kW） 阻抗電壓（ %） 空載電流（ %） 連接組 空載 短路 S7/5000/35 5000 7 Y/? 11 第二章 工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 11 根據(jù)設(shè)計(jì)要求接合計(jì)算結(jié)果知車變 1 應(yīng)選擇 1000kvA 的變壓器二臺(tái)（ S91000/10），車變 2 應(yīng)選擇 630kVA 的變壓器二臺(tái)（ S9630/10），車變 3 應(yīng)選擇 1600kVA 的變壓器一臺(tái)（ S91600/10），車變 4應(yīng)選擇 500kVA的變壓器一臺(tái)（ S9500/10），車變 5應(yīng)選擇 400kVA的變壓器一臺(tái)（ S9400/10）。但是由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而是系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞，系統(tǒng)中最常出現(xiàn)的故障就是 短路（ short circuit）。 造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，這種損壞可能是由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身不合格、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害，即 ： 1） 短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而是故障元件和短路電路中的其他元件損壞。 4）嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。 第三章 短路電流及其計(jì)算 13 由此可見，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素； 同時(shí)需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確的選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。 三相短路，用文字符號(hào) k)3( 表示。兩相接地短路，是指中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中兩不同相均發(fā)生單相接地而 形成的兩相短路；也指兩相短路后有接地的情況，它實(shí)質(zhì)上就是兩相短路，因此也可用 k)2( 表示 三相短路，屬對(duì)稱性短路；其他形式的短路，屬非對(duì)稱短路。但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。實(shí)際上，非對(duì)稱短路也可以按對(duì)稱分量法分解為對(duì)稱的正序、負(fù)序和零序分量法來研究，所 以對(duì)稱的三相短路分析也是分析研究非對(duì)稱短路 . 短路電流計(jì)算的目的及方法 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，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)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，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）。 系 統(tǒng)8 k m2 2 0 k V 3 5 k V∞區(qū) 域 變 電 站t o p = 2 s（ 工 作 電 源 ）（ 備 用 電 源 ）2 2 0 / 3 5 K V3 5 k V6 k V3 5 / 6 K