机械工厂供电系统设计_毕业设计论文.doc

机械工厂的供电系统设计目 录第一章 绪论21.1工厂供电的意义21.2设计概述21.3设计任务及设计方案3第二章 负荷计算及功率补偿42.1 负荷计算的内容和目的42.2 负荷计算的方法42.3无功功率补偿18第三章 变电所一次系统设计213.1 变电所的配置213.1.1变电所的类型213.2变压器的选择233.2.1 变压器型号选择233.2.2 变压器的台数和容量的确定233.3全厂变电所主结线设计243.3.1 对变电所主接线的要求243.3.2 变电所主接线方案243.3.3 变电所主接线设计253.4变电所的布置和结构设计253.4.1 变电所的布置设计253.4.2 变电所的结构设计26第四章 电气设备选择284.1短路电流计算284.2电气设备选择31第五章 电力变压器继电保护设计425.1 电力变压器继电保护配置425.2电力变压器继电保护原理展开图设计42第六章厂区线路设计456.1电力线路的接线方式456.2电力线路的结构456.3导线和电缆的选择466.3.1导线和电缆选择的一般原则466.3.2导线和电缆截面的选择原则476.3.3高压导线的选择476.3.4低压导线的选择496.4厂区照明设计50第七章 小结51参考文献52附录1设备材料表53附录2 设计图纸53第一章 绪论1.1工厂供电的意义工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。1.2设计概述在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下，本文首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计（包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验），确定了机械工厂的供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，本文设计了厂区供电和配电网络，按照经济电流密度法，选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了主要电气设备的选型和校验。最后，本文还进行了主变电压器和主要电力线路的继电保护设计。通过上述设计，基本确定了某机加工厂内部的供配电系统，并且在本设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，体现了节能环保的设计思想。1.3设计任务及设计方案1、设计说明书一份在设计说明计算书中应包括以下主要部分：1）各车间与全厂的负荷计算，功率因数的补偿（放电电阻值）。2）变（配）电所位置的确定，变压器数量、容量的决定。3）全厂供电系统的接线方式与变电所主接线的确定。4）电气设备与导线电缆的选择。5）短路电流的计算与电气设备的校验。6）继电保护整定电流。2、设计图纸：1）变(配)电所高、低压主接线图2张。2）继电保护原理展开图一张。3）变配电所平剖面布置图一张。3、主要设备材料表一份。4、设计方案：我们应根据工厂各车间的实际情况，利用需要系数法计算出各组设备容量、功率因数不满足供电规程，则进行无功补偿。然后按功率距法确定负荷中心，根据变电所位置选择的原则确定了变电所的位置，如果车间的视在功率大于320kva，则需设一个车间变电所，再确定变压器的台数和容量，并选择了变压器的型号。根据选择的额定容量计算短路电流，在选择电气设备时，一定要遵循选择的原则。继电保护设计时，要就实际情况选择保护。厂区采用电缆接线方式，高压电缆进线用硬铝母线，变压器室需抬高地平，窄面推进且离墙安装。设计时应尽量采用简洁明了的方案，考虑资源问题，以经济效果和供电质量综合考虑。5、设计时间：设计时间定为两周。第二章 负荷计算及功率补偿2.1 负荷计算的内容和目的负荷计算是供配电系统正常运行的计算，是正确选择供配电系统中导线，电缆，开关电器，变压器等的基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。这就需要对电力负荷进行计算。导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就成为计算负荷。计算负荷时一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。负荷计算要将各车间设备分组，求出各用电设备的设备容量，然后用需要系数法逐个算出分组的计算负荷，车间计算负荷以及全厂计算负荷。按照要求高压侧的功率因数应该大于0.9，若不满足要求，需要对高压侧进行无功功率补偿。同时，无功功率补偿要考虑设备安装地点和控制方式，根据补偿要求选择相应的成套补偿装置。本次课程设计采用固定的电容补偿方式。工厂企业电力负荷计算的主要目的是：（1）全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量做出估算以便确定整个工程的方案；（2）在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。2.2 负荷计算的方法工程上根据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷计算：估算法、需要系数法、二项式法和单相负荷计算法等，本次课程设计采用需要系数法。（1）进行负荷计算时，首先要将不同工作制下的用电设备的额定容量换算成统一的设备容量，具体运算如下：1、长期工作制和短时工作制的用电设备的设备容量就是该设备的铭牌额定功率，即 pen （21）2、反复短时工作制的用电设备1) 电焊机和电焊机组电焊机和电焊机组换算到=100%时的功率 pe=pn （22）式中电焊机额定有功功率；额定负荷持续率； 其值为100%的负荷持续率（计算中用1）。2) 起重机起重机换算到=25%时的额定功率 pe=pn （23）式中起重机额定有功功率；额定负荷持续率；其值为25%的负荷持续率。3) 照明设备照明设备的额定容量可按建筑物的单位面积容量法估算 pe= （24）式中建筑物单位面积照明容量（w/m2）；s建筑物面积（m2）。（2）用电设备的计算负荷1、单台用电设备的计算负荷就是其设备容量 =pe （25）2、单组用电设备的计算负荷有功功率：pckdpe （26）无功功率：qcpctan （27）视在功率： （28）计算电流： （29）式中pe 为设备容量；kd 该用电设备组的需要系数；tan功率因数角的正切值。3、多组用电设备的计算负荷有功功率：= （210）无功功率： （211）视在功率： （212）计算电流： （213）表21 第五车间（铸工）序号用电设备型号名称台数每台设备额定容量（千瓦）备 注1清砂机61.72混砂机34.63碎铁机42.84煨火炉鼓风机42.85化铁炉加料机41.76管形电阻炉51单相220伏7箱形电阻炉42单相220伏8铸工鼓风机1289铸工空压机122活塞式10皮带运输机61.711筛砂机51.712小鼓风机41.013砂轮机80.5143吨单梁行车14.5+2.8根据上述相关的计算原则，则可以计算出第五车间的计算负荷和其他相关量，以下是第五车间的负荷计算：表22 第五车间各用电设备组的分组及需要系数用电设备组需要系数（kd）tan清砂机，混砂机，碎铁机，筛沙机 （1、2、3、11）0.70.2煨火炉鼓风机，铸工鼓风机，铸工空压机，小鼓风机（4、8、9、12）0.750.75管型电阻炉，箱型电阻炉（6.、7）0.21.33砂轮机（13）0.90.573吨单梁行车（14）0.141.73化铁炉加料机，皮带运输机（5、10）0.70各用电设备组计算负荷如下：1.清砂机，混砂机，碎铁机，筛沙机 （1、2、3、11） kd1=0.8cos1=0.8tan1=0.75pc1=kd1pe1=0.8(61.7+34.6+42.8+51.7) =34.96kwqc1=pc1tan1=34.960.75=26.22kvarsc1=43.7kvai=66.4a2.煨火炉鼓风机，铸工鼓风机，铸工空压机，小鼓风机（4、8、9、12）kd2= 0.82cos2 =0.8tan2 = 0.75pc2= kd2pe2=0.82(42.8+128+122+41.0)=53.464 kwqc2=pc2tan2=53.4640.75=40.098kvars=66.83kvai=101.53a3.管型电阻炉，箱型电阻炉（6.、7）kd3=0.8cos3=0.98tan3=0.2pc3= kd3pe3=0.8(51+42)=10.4kwqc3=pc3 tan3 =10.40.2=2.08 kvars=10.61kvai=27.84a4.砂轮机（13）kd4=0.35cos4 =0.5tan4=1.73pc4=kd4pe4=0.35（80.5）=1.4kwqc4=pc4tan4=1.41.73=2.422 kvars=2.8kvai=4.25a5.3吨单梁行车（14）kd5=0.35cos5=0.5tan5=1.73pc5= pe5=4.5+2.8=7.3kwqc5=pc5tan5=7.31.73=12.629 kvars=3.58kvai=5.43a6.化铁炉加料机，皮带运输机（5、10）kd6=0.65cos6=0.75tan6=0.88pc6=kd6pe6 =0.65（41.7+61.7）=11.05 kwqc6=pc6tan6=11.050.88=9.724kvars=14.72kvai=22.36a去同时系数为0.9，则总的计算负荷为pc=k=0.9(34.96+53.464+10.4+1.4+7.3+11.05)=106.7166kwqc=k=0.9(26.22+40.098+2.08+2.422+12.629+9.724)=83.8557 kvarsc=135.47kvai=205.82a第一车间（大件加工） 大批金属冷加工机床设备组： k=0.2 cos=0.5 tan =1.73pc1=kd1pe1总=0.2（210.5+210.151+8+34+210.1+23.65+31.9+11.4+48.6+17+3 9.2+38.1+24.2+77.1+66.8+16.1）=0.2449.752=89.95kwq=ptan=89.951.73=155.6135kvars=179.74kvai=273.087a 砂轮机：k=0.6 cos=0.75 tan=0.88p=kp=0.661.5=5.4kwq=ptan=5.40.88=4.752kvars=7.193kvai=10.9286a 吊车组：k=0.15 tan=1.73 =40% p=2pn=246.5=58.81kwp=2pn=220.5=25.93kwp=kp=0.15(58.81+25.93)=12.71kwq=ptan=12.711.73=21.99kvars=25.4kvai=38.59a取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：p=k=0.9（89.95+5.4+12.71）=97.254kwq=k=0.9（155.6135+4.752+21.99）=164.12kvars=190.77kvai=289.85a第二车间（中、小件加工）冷加工机床（147）k=0.16 tan=1.73p=kp=0.16(44.7+34.2+17.6+26.8+34.4+117.6+46.5+33.9+34.8+123.6+33.9+43.9+33.1+110.1+37.6+122.1+46.8+22.4+33.6+32.9+24+111+43+43+34+19.7+24.9+113.2+113.3+34.6+25.2+17.6+18.3+48+34+17.6+110+17.6+53.3+53.1+63.4+17.5+61.1+71.5+80.6)=0.16633.5=101.36kwq=ptan=101.361.73=175.4kvars=202.6kval=307.8a剪床压床（4849）k=0.25 tan=1.33p=kp=0.25 (23+13.8)=2.45kwq=ptan=2.45 1.33=3.26kvars=16.7kval=25.4a电焊机（50）k=0.35 tan=1.33 =65%将电焊机的设备容量转换到=100%时的功率，且该组只有一台设备。故p=p=p=144=11.29kwq=ptan=11.291.33=15.02kvars=18.8kval=28.6a焊接变压器（51）k=0.15 tan=1.73 =65%s=21kvar cos=40%将弧焊变压器的设备容量转换到=100%时的功率，企鹅该组仅有一台设备。所以p=scos=210.4=8.4kwp= p=8.4=6.77kwp=p=6.77=11.73kwq= ptan=1.3311.29=15.02kvars=19.1kval=29a吊车（52）k=0.15tan=1.73 =40%将吊车的设备转换到=25%时的功率且该组仅有一台设备p= p=24.2=30.6kwq=ptan=1.7330.6=52.94kvars=61.1kval=92.8a取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：k=k=0.9p= k=0.9(101.36+2.45+11.29+11.73+30.6)=141.7kwq=k=0.9(175.4+3.26+15.02+15.02+52.94)=222kvars=263.4kval=400.2a第三车间（热处理）电阻炉组（1,4,5,6,8）: pc1=kd1pe1=0.75(70+60+76+91.5+78)=281.625 kw qc1= pc1 tan=281.6250.33=92.936 kvar sc1= ic1=sc1/(un)=296.56/(0.38)=450.58a水泵及风机组（2,3,13,14,15,16,17）: pc2=kd2pe2=0.75(102+34+15+7.53+74+74+1.73)=130.6kw qc2= pc2 tan=130.60.75=97.95kvar sc2= ic2=sc2/(un)=163.25/(0.38)=248.03 a起重机组（12,18）:将起重机换算=25%时的额定功率，pe=%25eenpn=2pn=225=31.62kw pc3=kd3pe3=0.15(31.62+42.8)=6.423kw qc3= pc3 tan=6.4231.73=11.11kvar sc3= ic3=sc3/(un)=12.83/(0.38)=19.49a电弧熔炉组（9,10,11）: pc4=kd4pe4=0.9(36+12+75)=110.7kw qc4= pc4 tan=110.70.57=63.099kvar sc4= ic4=sc4/(un)=127.42/(0.38)=193.59a小批量生产冷加工机组(19,20,21): pc5=kd5pe5=0.18(0.186+1.58+0.64)=2.786kw qc5= pc5 tan=2.7861.73=4.82kvar sc5= ic5=sc5/(un)=5.57/(0.38)=8.46a干燥箱（7）:只因有一台该设备，故: pc6=pe6=30.6kw qc6= 0kvar sc6= ic6=sc6/(un)=30.6/(0.38)=46.49a取同时系数为0.9，则总的计算负荷为:=0.9561.676=505.508 kw=0.9269.919=242.927 kvar= /(un)=560.85/(0.38)=852.123 a第四车间（锻工）1.c41-750型空气锤，c41-250型空气锤,c41-150型空气锤：kd1=0.25cos1 =0.60tan1 =1.33pc1=kd1*pe1=0.25*(55+22+17) =23.5kwqc1=pc1*tan1=23.5*1.33=31.255kvar2.rjj-45-9箱式电阻炉：kd2= 0.8cos2 =0.98tan2= 0.2pc2=pe2=45kwqc2=pc2*tan2=45*0.2=9kvar3.kcb-175齿轮油泵，3-18-101离心通风机，轴流风机：kd3=0.75cos3=0.8tan3=0.75pc3= kd3*pe3=0.75*（5*1.6+13+8*0.8）20.55kwqc3=pc3* tan320.55*0.7515.41kvar4.ax-320电焊机：kd4=0.35cos4=0.60tan4=1.33pc4=kd4*pe4=0.35*pn=0.35*14 3.95kwqc4=pc4*tan4=3.95*1.335.25 kvar5.s3sl400砂轮机：kd5=0.16cos5=0.5tan5=0.73pc5= kd5*pe5=0.16*5*32.4kwqc5=pc5*tan5=2.4*0.731.75 kvar6. 5吨电动双梁式起重机，2吨立柱式起重机，1吨立柱式起重机：kd6=0.25 cos6=0.5 tan6=1.73pc6=kd6*pe6=kd6*pn=0.25*(*17.5+3*8.6+*4*4.22)8.94kwqc6=pc6*tan6=8.94*1.7315.46kvar7.锻工车间照明s=(1.9*2000)/1000)*(0.9*2000)/1000)=684m2 ，w=8w/m2 pe=s*w/1000 = 684*8/10005.472kw kd=0.8pc=0.8*5.4724.38kwqc=0kvarpc=k=0.9*(23.5+45+20.55+3.95+2.4+8.94+4.38)97.85kwqc=k=0.9*(31.255+9+15.41+5.25+1.752+15.46+0)70.31kvarsc= 120.49kvaic= 183.07a取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：p=k=0.9（23.5+45+20.55+3.95+2.4+8.94+4.38）=120.8kwq=k=0.9（31.255+9+15.41+5.25+1.75+15.46）=70.2kvars=139.7kvai=212.2a表23 全厂负荷计算汇总表序号车间号用电设备分组设备容量kwkdtan计算负荷计算电流ic（a）pckwqckvarsckvano1第一车间冷加工机床组0.21.7389.95155.6135179.74273.087吊车组0.151.7312.7121.9925.438.59砂轮组0.60885.44.7527.19310.9286小计108.06182.3555乘以k0.997.254164.12190.77289.85no2第二车间冷加工机床组0.161.73101.36175.4202.6307.8剪床压床0.251.332.453.2616.725.4电焊机0.351.3311.2915.0218.828.6焊接变压器0.151.7311.7315.0219.129吊车0.151.7330.652.9461.192.8小计157.43261.64乘以k0.9141.7222263.4400.2no3第三车间电阻炉0.750.33281.62592.94296.56450.58水泵及风机组0.750.75130.697.95163.35248.03起重机0.151.736.42311.1112.8310.49电弧熔炉组0.90.57110.763.099127.42193.59小批量生产冷加工机组0.181.731.7284.825.578.46干燥箱0.7030.6030.646.49小计561.676269.919636.33957.64乘以k0.9505.508242.927560.85852.123no4第四车间空气锤0.251.3323.531.25电阻炉0.70.2459泵、风机组0.750.7520.5515.41电焊机0.351.333.955.25砂轮机0.160.732.41.75起重机组0.151.738.9415.46乘以k0.9103.871.87120.49183.07n05第五车间碾铲机组0.80.7534.9626.2243.766.4鼓风机组0.820.7553.46440.09866.83101.53热加工机组0.650.8811.059.72414.7222.36砂轮机0.351.731.42.4222.84.25电阻炉设备组0.80.7510.42.0810.6127.84起重机组0.351.737.312.6293.585.43小计118.5793.173142.24227.81乘以k0.9106.7283.86135.47205.03no6全厂共计1074962.6812681686.93乘以k0.92.3无功功率补偿一、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法1、功率因数的概念和意义功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。用户中绝大多数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于1，需要进行无功功率补偿，提高功率因数。2、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。所以要求电力用户功率因数必须达到一定值，低于某一定值就必须进行补偿。国家标准gb/t34851998评价企业合理用电技术导则中规定“在企业中最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理的装置几种与就地无功功率补偿设备” 。3、提高功率因数的方法功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。（1）提高自然功率因数合理选择电动机的规格和型号。防止电动机长时间空载运行。保证电动机的检修质量。合理选择变压器的容量。交流接触器的节电运行。（2）人工补偿功率因数并联电容器补偿。同步电动机补偿。动态无功功率补偿。考虑到厂为机械厂，如果采用提高自然功率因数的话，设备台数太多，不太容易实现，故在这采用人工补偿来功率因数，为了方便控制和管理，应该选用动态无功功率补偿更为合理。4、补偿容量和电容器台数的确定（1）采用固定补偿在变电所6-10kv高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算 （214）式中，补偿容量，平均有功负荷；补偿前平均功率因数角的正切值；补偿后平均功率因数角的正切值；称为补偿率。（2）采用自动补偿在变电所0.38kv母线上进行补偿是，都采用自动补偿，即根据cos测量值按功率因数设定值，自动投入或切除电容器，即 ） （215）在确定并联电容器的容量后，根据产品目录（见参考资料表a-2）就可以选择并联电容器的型号规定，并确定并联电容器的数量为nqc.cqn.c （216）式中，qn.c为单个电容器的额定容量（kvar）。对于由上述计算所得的数值，应取相近偏大的整数，如果是单相电容器，还应取为3的倍数，以便三相均衡分配，实际工程中，都选用成套的电容器补偿柜。该厂为机械加工厂，且是采用10kv电源进线，在经过全厂变电所变为0.4kv的电压供设备使用，为了便于控制和管理故应采用自动补偿方式。二、功率补偿计算全厂低压侧的功率因数为cos=0.850.9要使高压侧的功率因数在0.9 以上，则设低压侧补偿后的功率因数为0.93，则计算如下 tantanarccos0.850.62tantanarccos0.930.395 qc.c1074tantan241.65kvar在此选用pgl1型低压无功功率偿自动补偿屏，故应选用两台pgl1型低压无功功率偿自动补偿屏，具体型号和参数为：一个主屏pgl11，两个辅屏pgl14，共366 kvar，故应选两套pgl1型低压无功功率偿自动补偿屏，即：实际补偿容量为366kvar低压侧的是在功率:sc1=1228.62kva变压器损耗pt0.015sc10.0151228.2618.42kwqt0.06sc10.061228.2673.70kvar高压侧的功率参数pc1107418.421092.42kw qc1962.6836655651.68kvar高压侧的视在功率为sc2=1172 kva高压侧的功率因数cospc1sc20.9320.9所以无功功率补偿达到要求。第三章 变电所一次系统设计3.1 变电所的配置3.1.1变电所的类型变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。变电所按其在供配电系统中的地位和作用，分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物变电所及高层建筑变电所。3.1.2变电所的位置选择1、变电所位置选择的原则：应尽可能接近负荷中心以降低配电系统的电能损耗，电压损失；进出线方便，考虑电源的进线方向，偏向电源侧；不应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；设备运输方便；尽量避开腐蚀性气体和污秽的地段，若无法避免，则应位于污染源的上风侧；变电所屋外配电装置与其他建筑物之间的防火间距应符合规定；变电所建筑物，变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离应符合规定。2、负荷中心确定负荷中心可以用负荷指示图、负荷功率矩法或负荷电能矩法近似来确定。这里应采用负荷功率矩法确定负荷中心的方法。以下简述负荷功率矩法确定负荷中心法：ypiyipixpixipi如图3-1所示，设工厂内有负荷p1 、p2 、p3，以工厂平面图的左下角为原点建立一个直角坐标系，选取p1(x1，y1)、p2(x2，y2)、p3(x3，y3)则负荷中心的坐标为：y yy1y2y3xx1x2x3pp1p2p3图3-1 负荷功率矩法确定负荷中心按负荷功率矩法确定负荷中心，只考虑了各负荷的功率和位置，而未考虑各负荷的工作时间，因而负荷中心被认为是固定不变的。负荷圆的半径为r=，取k=2kw/mm，则：r=3.94mmr=4.75mmr=8.97mmr=3.95mmr=4.12mm各负荷的坐标为：p（3.1，8） p（5，3.8） p（8.4，6.4）p（8.4，4.5） p（11.2，6.1）负荷中心的坐标为：x= =6.53 y=6.57所以负荷中心的坐标为：p（6.53，6.57）3.2变压器的选择3.2.1 变压器型号选择变压器：文字符号为t，是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。本课程设计在选择变压器是应该选用低损耗节能型变压器，应选s9系列的。3.2.2 变压器的台数和容量的确定全厂变的变压器的台数和容量的确定：（1）变压器台数的确定 应该满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台；对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜用经济运行方式的变电所，技术经济合理时刻选择两台主变压器；三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，应选择两台主变压器。从第二章的负荷计算可知，负荷相对较大，考虑到选择一台变压器时会显得很大，且不利于控制和维护，同时考虑到以后的发展，加上该工厂作为三级负荷来说，则应选择两台变压器。（2）变压器容量的确定 选单台变压器时，其额定容量s应能满足全部用电设备的计算负荷s，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即 s（1.151.4）s （31）选用两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量s应同时满足下列两个条件。任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%-70%的要求，即 s =（0.6 0.7）s （32）任一台主变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷s的需要，即 ss （33）根据第二章负荷计算计算出来的负荷 s=951.69kva，则应该选择两台变压器，且单台变压器的容量不应超过1000kva。s=（0.6 0.7）s=（0.6 0.7）1172=(703.2820.4)kva选择s9-800/10型变压器两台。 3.3全厂变电所主结线设计3.3.1 对变电所主接线的要求变配电所由一次回路和二次回路构成。l 一次回路：供配电系统中承担输送和分配电能任务的电路。l 二次回路：用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路。变配电所的主接线两种表现形式：系统式主接线：该主接线仅表示电能输送和分配的次序及相互的连接，不反映相互位置，主要用于主接线的原理图中。配置式主接线：该主接线按高压开关柜或低压配电屏的相互连接和部署位置绘制，常用于变配电所的施工图中。确定变电所主接线应满足该基本要求：安全、可靠、灵活、经济。3.3.2 变电所主接线方案 供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。单母线接线又分为单母线不分段和单母线分段。桥式接线又分内桥式接线和外桥式接线。由于该厂采用的一路电源进线，且有两台变压器，故应选用的是单母线接线方式，且变压器一次侧采用单母线不分段，二次侧采用单母线分段接线。3.3.3 变电所主接线设计 高压开关柜选择kgn型高压开关柜，电流互感器采用两相式接线，电压互感器采用v-v型和y0/y0/（开口）型，左侧由电缆引入，右侧由电缆引出。分为进线柜、计量柜、互感器柜和2个出线柜。故低压侧配电柜选择ggd型成套开关柜，无功功率补偿采用pgl1型低压无功功率偿自动补偿屏。3.4变电所的布置和结构设计3.4.1 变电所的布置设计变电所布置方案：户内式变电所将变压器、配电装置安装于室内，这样工作条件好，运行管理方便。变电所一般采用户内式，户内式又分为单层布置和双层布置，主要是投资和土地情况而定。35kv户内变电所宜采用双层布置，610kv变配电所宜采用单层布置。依据上述条件，故选定该厂的全厂变电所应采用户内独立式的，车间变电所采用户内式。图32 两台变压器独立式变电所大体布置方案图对变电所的布置要求：（1）室内布置应紧凑合理，便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运，配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的可能。（2）合理布置变电所各室的位置。（3）变压器室应避免西晒，值班室应尽量朝南，尽可能利用自然采光和通风。（4）配电室的设置应符合安全和防火要求，对电气设备载流部分应采用金属网板隔离。（5）高低压配电室、变压器室的门应向外开，相邻配电室的门应双向开启。（6）变电所内不允许采用可燃性材料装修，不允许热力管道、可燃气管等各种管道从变电所内经过。3.4.2 变电所的结构设计1、变压器室（1）变压器外轮廓与墙壁的距离：具体参数见下表所示图33变压器外轮廓与墙壁间距示意图（单位：mm）（2）变压器室的通风：就变压器室而言，应在该室的门上下方都开通风窗，窗口的有效面积参照课程设计指导书的表427，选择进出风窗的中心高差为3m，进风窗面积为0.7m2,出风窗面积也为0.7m2；出风窗采用固定百叶窗，进风窗采用固定百叶窗加金属网。（3）变压器的推进面：本小组采用窄面推进，并且变压器室的门比变压器的推进宽度宽0.5 m。（4）变压器的防火：在变压器室里设置储油池，通风窗采用防火材料，室内应配有泡沫灭火器。2、高压配电室：本小组采用电缆进线，故高压开关室的高度应选为5m，采用单列离墙布置。开关柜下方设置电缆沟，便于进出线与柜设备的连接，便于二次回路的敷设。图34 低压配电室布置方案示意图3、低压配电室：本小组采用双列面对面布置配电屏，在低压开关柜柜后设置电缆沟，便于馈线电缆的敷设。低压配电室布置方案示意图如下：图35 低压配电室布置方案示意图第四章 电气设备选择4.1短路电流计算在电力系统中短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接短路。短路发生的主要原因是电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏，运行人员不遵守操作规程发生的误操作以及鸟兽跨越在裸露导体上等。其中三相短路电力系统最严重的短路故障。然而其分析很难变化大，为了简化分析，假设成一个无限大容量系统来做分析。在计算短路电流的是采用标幺制表示，更简化了计算。做短路电流计算是为了正确地选择和校验各种电气设备、计算和整定保护短路的继电保护装置等。图4-1 短路电流计算系统图如图所示，设短路点为k1和k2。确定基准值取基准容量sd =100mva，2个电压等级基准电压ud1=10.5kv，ud2=0.4kv图4-2 两台变压器短路电流计算等效电路计算短路电路中各主要元件的电抗电路系统s：系统最大运行方式 x1=0.33系统最小运行方式 x1*=0.5电缆线路1wl：电力变压器t1、t2：系统最小运行方式下k1点短路的三相短路电流：k1点短路总电抗标幺值：xk1*= x1*+ x2*=0.5+0.36=0.86k1点所在电压级的基准电流：id1=5.49kak1点短路的三相短路电流：ik1min(3)= =6.38kak2点短路总电抗标幺值：xk2*= x1*+ x2*+ x3* x4*=0.5+0.36+2.8=3.66k2点所在电压级的基准电流：id2=114.34kak2点短路的三相短路电流：ik1min(3)= =31.24ka系统最大运行方式下k1点短路的三相短路电流：k1点短路总电抗标幺值：xk1*= x1*+ x2*=0.33+0.36=0.69k1点所在电压级的基准电流：id1=5.49kak1点短路的三相短路电流：ik1min(3)= =7.96kak2点短路总电抗标幺值：xk2*= x1*+ x2*+ x3* x4*=0.33+0.36+2.8=3.49k2点所在电压级的基准电流：id2=114.34kak2点短路的三相短路电流：ik1min(3)= =32.76ka图4-3 一台变压器短路电流计算等效电路系统最大运行