某機(jī)械廠變電所電氣一次部分設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).doc

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《供配電技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目：某機(jī)械廠變電所電氣一次部分設(shè)計(jì) 姓 名： ***** 學(xué) 號(hào)： ***** 班 級(jí)： ***** 專(zhuān) 業(yè)： ************** 指導(dǎo)教師： ***** 起止日期： 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 《供配電技術(shù)》課程設(shè)計(jì)評(píng)分表 設(shè)計(jì)題目： 某機(jī)械廠變電所電氣一次部分設(shè)計(jì) 班 級(jí)： ****** 學(xué)號(hào)： *********姓名：******** 項(xiàng) 目 評(píng)分比例 得 分 平時(shí)表現(xiàn) 30% 答 辯 20% 設(shè)計(jì)報(bào)告 50% 總成績(jī) 指導(dǎo)老師： 年 月 日 《供配電技術(shù)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 專(zhuān)業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 1607131、1607132（電氣技術(shù)方向） 一、目的和要求 供配電技術(shù)課程設(shè)計(jì)是該課程理論教學(xué)之后的一個(gè)集中性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)供配電技術(shù)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)具體任務(wù)的供配電一次系統(tǒng)。通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，熟悉供配電系統(tǒng)的基本構(gòu)成和任務(wù)，了解常用電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、性能、用途，掌握中小型變電所電氣一次部分設(shè)計(jì)的步驟和要求。了解變電所電氣設(shè)計(jì)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范以及電氣主接線的繪制方法，學(xué)會(huì)查閱供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)備手冊(cè)的方法，樹(shù)立工程觀念，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問(wèn)題的能力。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)完成供配電系統(tǒng)電氣一次部分的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)任務(wù)附后）。 三、基本要求： （1）掌握供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容和步驟。 （2）根據(jù)所給定設(shè)計(jì)任務(wù)，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，完成變配電系統(tǒng)電氣一次部分的設(shè)計(jì)任務(wù)，寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 （3）具備計(jì)算機(jī)繪圖能力，繪出供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖樣。 （4）提交的設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容充實(shí)、方案合理、圖紙齊全。撰寫(xiě)格式符合相關(guān)要求。 四、進(jìn)度安排 序號(hào) 時(shí)間（天） 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 第1天 熟悉課題、收集資料、討論 2 第2天 主接線設(shè)計(jì)，負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算 3 第3～4天 主要電氣設(shè)備選擇 4 第5～6天 提交報(bào)告 五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程設(shè)計(jì)報(bào)告用紙一律采用A4紙。上下邊距為2.2cm，左邊距3.0cm（留裝訂線），右邊距為2.0cm。設(shè)計(jì)報(bào)告封面必須統(tǒng)一。內(nèi)容包括評(píng)分表、封面、目錄、正文、收獲、參考文獻(xiàn)等（并按此順序裝訂）。 六、設(shè)計(jì)參考資料 [1] 劉燕. 供配電技術(shù) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016. [2] 任元會(huì). 工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 3版. 北京：中國(guó)電力出版社，2005. [3] 劉笙. 電氣工程基礎(chǔ) [M]. 2版. 北京：科學(xué)出版社，2008. [4] 許繼繼電保護(hù)裝置說(shuō)明書(shū) 許繼集團(tuán)技術(shù)資料 [5] 弋東方．電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2002. [6] 劉寶林. 電氣規(guī)程規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)大全 [M]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1991. [7] 余建明，同向前，蘇文成. 供電技術(shù) [M]. 4版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. [8] 翁雙安. 供配電工程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012. [9] 中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).供配電設(shè)計(jì)規(guī)范 [S] 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社 ，2010. [10] 劉介才主編. 工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [11] 劉介才主編. 實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè)..北京：中國(guó)水利水電出版社，2002 [12] 劉介才主編. 工廠供用電實(shí)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 七、成績(jī)?cè)u(píng)定 課程設(shè)計(jì)成績(jī)由平時(shí)表現(xiàn)、報(bào)告及設(shè)計(jì)答辯三個(gè)方面成績(jī)組成，各部分所占比例分別為30%、50%、20%。按照學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)態(tài)度的認(rèn)真性，知識(shí)理解掌握的深入程度，設(shè)計(jì)方案的正確性或合理性，圖文的質(zhì)量效果，是否獨(dú)立完成，是否具有獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神等綜合考慮。 設(shè)計(jì)題目1: 某機(jī)械廠變電所電氣一次部分設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料 1． 全廠用電設(shè)備情況 某廠為機(jī)械加工類(lèi)生產(chǎn)廠，主要負(fù)荷是鑄造車(chē)間、鍛壓車(chē)間、金工車(chē)間、工具車(chē)間、電鍍車(chē)間、熱處理車(chē)間等十個(gè)車(chē)間的用電設(shè)備。用電設(shè)備的電壓均為380V。本廠多數(shù)車(chē)間為三班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車(chē)間、電鍍車(chē)間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。其負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見(jiàn)表1。 表1 全廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料 廠房編號(hào) 廠房名稱 負(fù)荷類(lèi)別 設(shè)備容量/kW 需要系數(shù) Kd 功率因數(shù) cosφ 計(jì) 算 負(fù) 荷 P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 1 鑄造車(chē)間 動(dòng)力 300 0.30 0.70 照明 6 0.80 1.00 2 鍛壓車(chē)間 動(dòng)力 350 0.30 0.65 照明 8 0.70 1.00 3 金工車(chē)間 動(dòng)力 764 0.25 0.50 照明 17 1.00 1.00 4 工具車(chē)間 動(dòng)力 360 0.30 0.60 照明 7 0.90 1.00 5 電鍍車(chē)間 動(dòng)力 250 0.50 0.80 照明 5 0.80 1.00 6 熱處理車(chē)間 動(dòng)力 150 0.60 0.80 照明 5 0.80 1.00 7 裝配車(chē)間 動(dòng)力 180 0.30 0.70 照明 6 0.80 1.00 8 機(jī)修車(chē)間 動(dòng)力 160 0.20 0.65 照明 4 0.80 1.00 9 鍋爐房 動(dòng)力 50 0.70 0.80 照明 1 0.80 1.00 10 倉(cāng)庫(kù) 動(dòng)力 20 0.40 0.80 照明 1 0.80 1.00 生活區(qū) 照明 350 0.70 0.90 合計(jì) 2994 2 . 電源情況 本廠擬由距其8公里處的某區(qū)域變電站接一回10kV架空線路進(jìn)線供電，架空線路選用LGJ－150，幾何均距2m。區(qū)域變電站10kV出口短路容量為500MVA。 供電部門(mén)對(duì)本廠的功率因數(shù)要求為cos=0.9。 二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 （1）主接線設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的2個(gè)方案，經(jīng)過(guò)概略分析比較，確定一個(gè)較優(yōu)方案。并進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算。 （2）短路電流計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。 （3）主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、導(dǎo)線截面和型號(hào)等等設(shè)備的選擇及校驗(yàn)；選用設(shè)備型號(hào)、數(shù)量，匯成設(shè)備一覽表。 三、設(shè)計(jì)成果 1． 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2． 設(shè)計(jì)圖紙： 變電所電氣主接線圖； 目 錄 1 緒論 1 2 負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償 2 2.1 確定用戶設(shè)備組的設(shè)備容量及計(jì)算負(fù)荷 2 2.2各車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷 2 3變壓器選擇及主接線方案確定 6 3.1主變壓器臺(tái)數(shù)選擇 6 3.2主變壓器容量選擇 6 3.3主接線方案確定 7 3.3.1變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求 7 3.3.2 工廠變電所常見(jiàn)的主接線方案 7 3.3.3確定主接線方案 8 4 短路電流的計(jì)算 10 4.1 繪計(jì)算電路圖 10 4.2 確定短路電流 10 4.3 計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值等 10 4.4確定抗標(biāo)幺值等 12 4.5 列出短路計(jì)算表 13 5 主要電氣設(shè)備選擇 14 5.1變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 14 5.1.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件 14 5.1.2 按正常工作條件選擇 14 5.1.3 按短路條件校驗(yàn) 15 5.1.4 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 17 5.1.5 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 18 5.2高低壓母線的選擇 19 6變電所進(jìn)出線和低壓電纜選擇 19 6.1 變電所進(jìn)出線的選擇范圍 19 6.2 變電所進(jìn)出線方式的選擇 20 6.3 高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇 20 6.2.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn) 20 6.2.2 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗(yàn) 20 6.2.3 380V低壓出線的選擇 21 7.總結(jié) 21 8 參考文獻(xiàn) 21 9 附錄 21 1 緒論 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系電廠和負(fù)荷用戶的中間環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)中線路的樞紐。如果工廠電能供應(yīng)突然中斷，就會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的不良后果。甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞或人員傷亡事故。因此，變電所保證工廠正常有序地供電，具有十分重要的意義。 本文以電力系統(tǒng)相關(guān)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，以工廠供電為指導(dǎo)，根據(jù)所給某機(jī)械制造廠的原始資料對(duì)其變電站的電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文共分為六大內(nèi)容： 1.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。 2.電容補(bǔ)償 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過(guò)查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門(mén)要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。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。 3.變壓器選擇 根據(jù)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(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號(hào)。 4.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。求出各短路點(diǎn)的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。 5.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。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)，并列表表示。 6.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(shí)必須滿足發(fā)熱條件：電纜(包括母線)在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 2 負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償 2.1 確定用戶設(shè)備組的設(shè)備容量及計(jì)算負(fù)荷 300+6+350+8+764+17+360+7+250+5+150+5+180+6+160+4+50+1+20+1+350=2994Kw （2-1） 2.2各車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷 1鑄造車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷 =（0.3*300+6*0.8）=94.8kw （2-2） =（90*1.02+4.8*0）kvar=91.82kvar （2-3） =131.98kVA （2-4） （2-5） 其余車(chē)間負(fù)荷計(jì)算過(guò)程與此相同，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-1 2 確定變電所變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 考慮到全廠負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)（取）后，工廠變電所變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 （2-6） （2-7） （2-8） （2-9） （2-10） 變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)較低，高壓側(cè)的功率因數(shù)肯定不滿足電力部門(mén)0.9的要求，因此要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。補(bǔ)償電容器集中裝設(shè)在變壓器低壓母線上。考慮到變壓器的損耗，可設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.92。 所需補(bǔ)償電容器的容量為 （2-11） 取 補(bǔ)償后變壓器低壓側(cè) 不變 （2-12） （2-13） 3 確定變壓所變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 變壓器的損耗 （2-14） （2-15） 變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 （2-16） （2-17） （2-18） （2-19） 4 高壓電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷 變電所高壓進(jìn)線端采用LGJ-150，其線距為2m，長(zhǎng)度為8km。由手冊(cè)可查出該導(dǎo)線的，則 高壓架空進(jìn)線端的有功功率損耗為 （2-20） 高壓架空進(jìn)線端的無(wú)功功率損耗為 （2-21） 高壓電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷為 （2-22） （2-23） （2-24） （2-25） （2-26） 滿足要求 高壓電源進(jìn)線端的計(jì)算負(fù)荷可以作為工廠向電力部門(mén)申請(qǐng)用電容量的依據(jù)。 表2-1 全廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料 廠房編號(hào) 廠房名稱 負(fù)荷類(lèi)別 設(shè)備容量/kW 需要系數(shù)Kd 功率因數(shù)cosφ 計(jì) 算 負(fù) 荷 P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 1 鑄造車(chē)間 動(dòng)力 300 0.30 0.70 90.0 91.8 128.56 195.32 照明 6 0.80 1.00 4.8 0 4.80 7.29 2 鍛壓車(chē)間 動(dòng)力 350 0.30 0.65 105.0 122.8 161.57 245.48 照明 8 0.70 1.00 5.6 0 5.60 8.51 3 金工車(chē)間 動(dòng)力 764 0.25 0.50 191.0 330.8 381.98 580.36 照明 17 1.00 1.00 17.0 0 17.00 25.83 4 工具車(chē)間 動(dòng)力 360 0.30 0.60 108.0 144 180.00 273.48 照明 7 0.90 1.00 6.3 0 6.30 9.57 5 電鍍車(chē)間 動(dòng)力 250 0.50 0.80 125.0 93.8 156.28 237.44 照明 5 0.80 1.00 4.0 0 4.00 6.08 6 熱處理車(chē)間 動(dòng)力 150 0.60 0.80 90.0 67.5 112.50 170.93 照明 5 0.80 1.00 4.0 0 4.00 6.08 7 裝配車(chē)間 動(dòng)力 180 0.30 0.70 54.0 55.1 77.15 117.22 照明 6 0.80 1.00 4.8 0 4.80 7.29 8 機(jī)修車(chē)間 動(dòng)力 160 0.20 0.65 32.0 37.4 49.22 74.78 照明 4 0.80 1.00 3.2 0 3.20 4.86 9 鍋爐房 動(dòng)力 50 0.70 0.80 35 26.3 43.78 66.52 照明 1 0.80 1.00 0.8 0 0.80 1.22 10 倉(cāng)庫(kù) 動(dòng)力 20 0.40 0.80 8 6 10.00 15.19 照明 1 0.80 1.00 0.8 0 0.80 1.22 生活區(qū) 照明 350 0.70 0.90 245.0 118.7 128.56 195.32 合計(jì) 2994 1134.3 1094.2 1576.0 2394.6 變壓器低壓側(cè)（取) 0.72 1020.9 984.8 1418.5 2155.3 補(bǔ)償?shù)蛪弘娙萜骺側(cè)萘? 560 補(bǔ)償后變壓器低壓側(cè) 0.92 1020.9 424.8 變壓器損耗 15.57 66.29 變壓器高壓側(cè) 1036.47 491.09 1146.92 66.29 架空進(jìn)線的功率損耗（?。? 25.3 38.0 高壓進(jìn)線端 0.90 1061.77 529.09 1186.29 68.5 3變壓器選擇及主接線方案確定 3.1主變壓器臺(tái)數(shù)選擇 選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則： 1．應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)只有二級(jí)而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺(tái)變壓器，但必須有備用電源。 2．對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可采用兩臺(tái)變壓器。 3．當(dāng)負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可以采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。 4．在確定變電所臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。 3.2主變壓器容量選擇 1．只裝一臺(tái)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)荷的需要，即 （3-1） 2．裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所 每臺(tái)變壓器的容量SZ應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： (1)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷S3的大約60%70%的需要，即 （3-2） (2)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需要，即 （3-3） 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(tái)主變壓器 根據(jù)式，主變選用一臺(tái)接線方式為S11-1250/10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 顯然滿足要求。至于機(jī)械廠的二級(jí)負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的低壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承擔(dān)。因此裝設(shè)一臺(tái)主變壓器時(shí)選一臺(tái)接線方式為S11-16000/10型低損耗配電變壓器。 方案2 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器 （3-4） （3-5） 因此選兩臺(tái)接線方式為Dyn11的S11-1000/10型低損耗配電變壓器。兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，互為備用。 3.3主接線方案確定 3.3.1變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求 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。 (1)安全 應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。 (2)可靠 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。 (3)靈活 應(yīng)能必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。 (4)經(jīng)濟(jì) 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡(jiǎn)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。 3.3.2 工廠變電所常見(jiàn)的主接線方案 1.只裝有一臺(tái)主變壓器的變電所主接線方案 只裝有一臺(tái)主變壓器的變電所，其高壓側(cè)一般采用無(wú)母線的接線，根據(jù)高壓側(cè)采用的開(kāi)關(guān)電器不同，有三種比較典型的主接線方案： (1)高壓側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器或戶外跌開(kāi)式熔斷器的主接線方案； (2)高壓側(cè)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器或負(fù)荷型跌開(kāi)式熔斷器的主接線方案； (3)高壓側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān)-斷路器的主接線方案。 2.裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所主接線方案 裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所的典型主接線方案有： (1)高壓無(wú)母線、低壓?jiǎn)文妇€分段的主接線方案； (2)高壓采用單母線、低壓?jiǎn)文妇€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。 3.3.3確定主接線方案 1.10kV側(cè)主接線方案的擬定 由原始資料可知，高壓側(cè)進(jìn)線有一條10kV的公用電源干線，為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡(luò)線的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側(cè)有兩條電源進(jìn)線，一條工作，一條備用，同時(shí)為保證供電的可靠性和對(duì)擴(kuò)建的適應(yīng)性所以10kV側(cè)可采用單母線或單母線分段的方案。 2.380V側(cè)主接線方案的擬定 由原始資料可知，工廠用電部門(mén)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(duì)電能進(jìn)行匯集，使每一個(gè)用電部門(mén)都可以方便地獲得電能。 3.方案確定 根據(jù)前面章節(jié)的計(jì)算，若主變采用一臺(tái)S11型變壓器時(shí)，總進(jìn)線為一路路。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，低壓一側(cè)需加入備用電源。 若主變采用兩臺(tái)S11型變壓器時(shí)，總進(jìn)線為兩路，但若電源出現(xiàn)故障，兩臺(tái)主變均無(wú)法使用，可靠性較低。 表3-1 兩種主接線方案的比較 　比較項(xiàng)目 裝設(shè)一臺(tái)主變加備用電源的方案 　　裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案 技術(shù)指標(biāo) 　供電安全性 　滿足要求 　滿足要求 　供電可靠性 　基本滿足要求 　單電源供電，可靠性差 　供電質(zhì)量 　由于一臺(tái)主變，電壓損耗略大 　由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗略小 　靈活方便性 　接有備用電源，靈活性好 　由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好 　擴(kuò)建適應(yīng)性 　差一些 　更好 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 　電力變壓器的 綜合投資額 　按單臺(tái)8.8萬(wàn)元計(jì)，綜合投資 為28.8=17.6萬(wàn)元 按單臺(tái)6.8850萬(wàn)元計(jì)，綜合投資 為46.8850=27.54萬(wàn)元 電力變壓器和高壓開(kāi)關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi) 主變和高壓開(kāi)關(guān)柜的折舊和維修 管理費(fèi)約7萬(wàn)元 主變和高壓開(kāi)關(guān)柜的折舊和維修 管理費(fèi)約10萬(wàn)元 交供電部門(mén)的一次性供電貼費(fèi) 　按800元/KVA計(jì)，貼費(fèi)為1250 0.08萬(wàn)元=100萬(wàn)元 貼費(fèi)為28000.08=128萬(wàn)元 從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的方案。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看，裝設(shè)一臺(tái)主變的方案優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案。由于二級(jí)負(fù)荷較小，從技術(shù)指標(biāo)考慮，采用于裝設(shè)一臺(tái)主變加備用電源的方案。 4 短路電流的計(jì)算 4.1 繪計(jì)算電路圖 根據(jù)變電所主接線圖繪出計(jì)算電路圖，將短路計(jì)算中需計(jì)入的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各個(gè)元件依次編號(hào)。如圖4-1所示。 圖4-1 短路計(jì)算電路 4.2 確定短路電流 在短路計(jì)算中，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇在可能產(chǎn)生最大短路電流的地方。一般來(lái)說(shuō)。高壓側(cè)選擇在高壓母線位置；低壓側(cè)選擇在母線位置；系統(tǒng)中裝有限流電抗器時(shí)，應(yīng)選擇在電抗器之后，如圖4-1中的k-1及k-2點(diǎn)。 4.3 計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值等 (1) 設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流。 設(shè)=100MVA，=，即高壓側(cè)=10.5kV,低壓側(cè)=0.4kV,則 (4-1) (4-2) (2)計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 (4-3) 式中 ——電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量 2）架空線路的電抗標(biāo)幺值，查得LGJ-150的單位電抗，而線路長(zhǎng)8km,故 (4-4) 3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值，查得S11-1000的短路電壓=4.5，故 (4-5) (4-6) 繪制等效電路圖，如圖4-2所示： 圖4-2 短路等效電路圖 4.4確定抗標(biāo)幺值等 (1)求k-1點(diǎn)的短路回路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1）總阻抗標(biāo)幺值 (4-7) 2）三相短路電流周期分量有效值 (4-8) 3）其他三相短路電流 ===1.96kA (4-9) =2.55=2.551.96kA=5.0kA (4-10) =1.51=1.511.96kA=2.96kA (4-11) 4）三相短路容量 (4-12) 5） 兩相短路電流 ====1.70kA (4-13) =0.866=4.33kA (4-14) =0.886=2.56kA (4-15) （2）求k-2點(diǎn)的短路回路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1）總阻抗標(biāo)幺值 (4-16) 2）三相短路電流周期分量有效值 (4-17) 3）其他三相短路電流 ===19.7kA (4-18) =1.84=1.8419.7kA=36.25kA (4-19) =1.09=1.0919.7kA=21.47kA (4-20) 4）三相短路容量 (4-21) 5）兩相短路電流 ====24.65kA (4-22) =0.866=31.4kA (4-23) =0.886=19.02kA( 4-24) 4.5 列出短路計(jì)算表 短路電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-1； 表4-1 并列運(yùn)行時(shí)短路電流計(jì)算結(jié)果 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流/KA 兩相短路電流/KA 三相短路容量/ K-1點(diǎn) 1.96 1.96 1.96 5.0 2.96 1.7 4.33 2.56 35.7 K-2點(diǎn) 19.7 19.7 19.7 36.25 21.47 24.65 31.4 19.02 13.7 5 主要電氣設(shè)備選擇 5.1變電站一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 5.1.1 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件 為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn)： (1) 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開(kāi)斷電流等選擇。 (2) 按短路條件，包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來(lái)校驗(yàn)。 (3) 考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件和溫度、濕度、海拔以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。 5.1.2 按正常工作條件選擇 1.按工作電壓選擇 設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在線路的額定電壓，即 (5-1) 2.按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即 (5-2) 3.按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開(kāi)斷電流或斷流容量不應(yīng)小于設(shè)備分?jǐn)嗨查g的短路電流有效值或短路容量，即 (5-3) 或 (5-4) 5.1.3 按短路條件校驗(yàn) 短路條件校驗(yàn)，就是校驗(yàn)電器和導(dǎo)體在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 1.隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) (1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (5-5) 或 (5-6) 式中 、——開(kāi)關(guān)的極限通過(guò)電流（動(dòng)穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為KA）； 、——開(kāi)關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值（單位為KA）。 (2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (5-7) 式中 ——開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為KA）； —— 開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間（單位為s）； ——開(kāi)關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為KA）； ——短路發(fā)熱假想時(shí)間（單位為s）。 2.電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) (1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (5-8) 或 (5-9) 式中 ——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流（單位為KA）； ——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)（對(duì)）； ——電流互感器的額定一次電流（單位為A）。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (5-10) 或 (5-11) 式中 ——電流互感器的熱穩(wěn)定電流（單位為KA）； ——電流互感器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，一般取1s； ——電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)（對(duì)）。 5.1.4 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 表5-1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 選擇交驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流能力 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 裝置地點(diǎn)條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10kV 67.6A 1.96kA 5.0kA 一10kv一次設(shè)備型號(hào)參數(shù) 額定參數(shù) 高壓真空斷路器 CV2-10/630 10kV 630A 16kA 40kA 高壓熔斷器 XRNP3-12/125-50 12kV 0.5A 50kA — — 電壓互感器 JDZX12-10 KV — — — — 電流互感器 LZZBJ12-10A 10kV 100/5A 10KV 80 31.5 高壓隔離開(kāi)關(guān) GN19-12/630A 12KV 630A — — — 開(kāi)關(guān)柜 KYN28A-24 — — — — — 5.1.5 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 表5-2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 選擇交驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流能力 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 裝置地點(diǎn)條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 380V 總2155A 28.46kA 52.37kA 一380kv次設(shè)備型號(hào)參數(shù) 額定參數(shù) 萬(wàn)能式斷路器 CW2-2500 400V 2500A 60kA — — 塑料外殼式斷路器 CM2-630L 400V 630A — — — 塑料外殼式斷路器 CM2-400L 400V 315A — — — 塑料外殼式斷路器CM2-225L 400V 140A 200A 225A — — — 塑料外殼式斷路器CM2-125L 400V 20A 80A 100A — — — 電流互感器 LZZBJ12-10A — 3000/5A 800/5A,500/5A 300/5A,200/5A 150/5A,100/5A 75/5A，20/5A — — — 電容器(共14組， 共補(bǔ)8組，分補(bǔ)6組） BSMJ0.4-40-3 — — — — — 5.2高低壓母線的選擇 根據(jù)計(jì)算電流和《GB50053－94 10kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，10kV母線選擇TMY-3(10010)+1(606)型母線，即相母線尺寸均為40mm4mm，中性母線尺寸為60mm6mm；380V母線選擇LMY-3 (8010)+ 808型母線，即相母線尺寸為80mm10mm,中性母線尺寸為80mm8mm。 6變電所進(jìn)出線和低壓電纜選擇 6.1 變電所進(jìn)出線的選擇范圍 1.高壓進(jìn)線 (1)如為專(zhuān)用線路，應(yīng)選專(zhuān)用線路的全長(zhǎng)。 (2)如從公共干線引至變電站，則僅選從公共干線到變電站的一段引出線。 (3)對(duì)于靠墻安裝的高壓開(kāi)關(guān)柜，柜下進(jìn)線時(shí)一般須經(jīng)電纜引入，因此架空進(jìn)線至變電站高壓側(cè)，往往需選一段引入電纜。 2.高壓出線 (1)對(duì)于全線一致的架空出線或電纜出線，應(yīng)選線路的全長(zhǎng)。 (2)如經(jīng)一段電纜從高壓開(kāi)關(guān)柜引出再架空配電的線路，則變電站高壓出線的選擇只選這一段引出電纜，而架空配電線路在廠區(qū)配電線路的設(shè)計(jì)中考慮。 3.低壓出線 (1)如采用電纜配電，應(yīng)選線路的全長(zhǎng)。 (2)如經(jīng)一段穿管絕緣導(dǎo)線引出，再架空配電線路，則變電站低壓出線的選擇只選這一段引出的穿管絕緣導(dǎo)線，而架空配電線路則在廠區(qū)配電線路或車(chē)間配電線路的設(shè)計(jì)中考慮。 6.2 變電所進(jìn)出線方式的選擇 1.架空線。在供電可靠性要求不很高或投資較少的中小型工廠供電設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用。 2.電纜。在供電可靠性要求較高或投資較高的各類(lèi)工廠供電設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用。 6.3 高壓進(jìn)線和低壓出線的選擇 6.2.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn) 采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用電源干線。 (1)按發(fā)熱條件選擇。 由線路最大負(fù)荷時(shí)的計(jì)算電流及室外環(huán)境溫度25℃，選擇LGJ-150，其25℃時(shí)的允許持續(xù)載流量=135A＞，滿足發(fā)熱條件。 (2)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。 因?yàn)殇撔句X絞線架空裸導(dǎo)線在6～10kV的允許最小截面為25，所以LGJ-150滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 由于此線路很短，不需檢驗(yàn)電壓損耗。 6.2.2 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用YJV-8.7/10-335型電纜直接埋地敷設(shè)。 (1)按發(fā)熱條件選擇。 由線路最大負(fù)荷時(shí)的計(jì)算電流及土壤溫度25℃，選擇3芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜，其型號(hào)為YJV-8.7/10-335-25，其=124A＞，滿足發(fā)熱條件。 （2）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。查得短路熱穩(wěn)定系數(shù)C=77 ＜A=35 (6-1) 所以YJV-8.7/10-335-25電纜滿足要求。 6.2.3 380V低壓出線的選擇 饋電給各車(chē)間的線路采用TMY-3(31008）型電纜直接鋪設(shè)。 7.總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)在老師的指導(dǎo)下順利完成。課程設(shè)計(jì)能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決生活實(shí)際問(wèn)題，是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和計(jì)算能力的檢驗(yàn)，且具有一定的自主性和獨(dú)立性。本次課程設(shè)計(jì)有助于我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，從而達(dá)到學(xué)以致用的目的。 本次設(shè)計(jì)同學(xué)之間相互積極配合，竭誠(chéng)合作。通過(guò)各自的努力完成了課程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們也遇到了一些問(wèn)題，比如數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果不一致、主接線方案的選擇想法有異議、校驗(yàn)和選擇時(shí)查表的問(wèn)題等，但最終得到了相應(yīng)的解決。 此次設(shè)計(jì)我也明白了一個(gè)深刻的道理：團(tuán)隊(duì)合作精神和個(gè)人努力都尤為重要。當(dāng)看到任務(wù)完成的那一時(shí)的高興與喜悅是無(wú)與倫比的。在此感謝同學(xué)之間的積極配合，更感謝老師的辛勤指導(dǎo)和幫助。 8 參考文獻(xiàn) [1] 劉燕. 供配電技術(shù) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016. [2] 劉介才主編. 工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [3] 劉介才主編. 實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè)..北京：中國(guó)水利水電出版社，2002 [4] 翁雙安. 供配電工程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012. 9 附錄 變電所電氣主接線圖見(jiàn)附頁(yè)（CAD大圖，微博@又醉空城 留言）