弯头推制机群集中供配电系统设计毕业论文.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）弯头推制机群集中供配电系统设计毕业论文 目录前言1第1章 概述21.1工厂供电的意义和要求21.2工艺流程简介21.3中频弯管机及中频加热电源简介31.3.1中频弯管机31.3.2中频加热电源31.4设计任务及内容6第2章 负荷计算及无功补偿82.1负荷介绍82.2负荷计算92.3无功补偿11第3章 变压器选择163.1 主变压器数量和容量的选择163.1.1变压器台数的选择163.1.2 主变压器容量的选择17第4章 设计的基础材料及方案论证194.1设计基础资料194.2供电方案论证19第5章 主接线方案的选择245.1 电气主接线的概念245.2电气主接线设计原则245.2.1变电站主接线基本要求245.2.2变电站主接线基本原则255.3 主接线方式255.3.1 单母线接线255.3.2 单母线分段接线265.3.3 桥型接线275.3.4 双母线接线275.3.5 双母线分段接线285.4 主接线方案选择28第6章 短路电流计算306.1 短路电流的概述306.2 短路计算的目的316.3 短路计算31第7章 接线方式及出线敷设方式347.1 电力线路的接线方式347.2 线路敷设357.2.1封闭母线357.2.2 电缆线路的敷设38第8章 谐波分析398.1谐波的相关概述398.2 谐波的危害398.3 谐波的检测408.4 谐波的抑制41结论44谢 辞45参考文献46附录47厂区平面设计简易图47外文资料翻译48 前言随着我国国民经济迅速发展和人民生活水平的日益提高，电力不仅在各类生产领域，而且在人民的日常生活中发挥着越来越大的作用。电能因其具有生产效能高、传输损耗小、易于监控，高效、洁净等优点，在现代工业生产、人们日常生活及社会各个领域中获得了广泛应用，已成为最重要的能源之一。供配电系统是电力系统的重要组成部分，供配电系统的任务是向用户和用电设备传输和分配电能，供配电系统的安全运行直接关系到企业的生产经营和安全生产。随着全球经济一体化和产业分工的发展，现代工厂的组织形式、生产工艺等日新月异，产品品种和种类以及新型用电设备日渐增多，各种采用新工艺、新技术的电气设备在供配电系统中的应用也愈来愈广泛。近年来，我国电网规模不断扩大，工业用电量迅速增长，对电能质量、供电可靠性等方面要求也日益提高，因此对供配电系统设计也提出了更高、更全面的要求，供电设计、供配电方案、主接线形式及运行方式等必须满足安全、可靠、经济、灵活的要求。石化管道生产是非连续性生产作业，工艺流程简单，对供电可靠性要求不高，但对供电的安全性要求较高，大功率用电设备集中，电网波形畸变大，属高畸变、高能耗企业。供电设计要为工艺服务，在供电设计中关键问题是搞清楚各类设备的用电特征以及对供配电系统的具体要求，以便在供配电系统方案选择、供配电设备选型、系统运行方式等方面设计中更合理、更经济，既保证系统的安全、可靠，又能兼顾到运行的经济、灵活。本课题依照相关的设计标准和设计规范，遵循安全可靠、技术先进、经济合理的设计原则，根据用户的用电要求，对用户的用电负荷进行合理的评估和计算，设计内容包括：，确定变电所位置和型式，主变台数、容量与类型，变电所主接线方案及高低压设备选择和校验，进、出线方案设计，无功补偿设计等。8第1章 概述1.1工厂供电的意义和要求电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能容易由其它形式的能量转换而来，而且方便转换为其它形式的能量以供人们使用。除此之外，电能的输送分配方便、便宜，便于调节控制和测量，有利于在生产过程实现自动化过程。因此，电能对现代工业生产及整个国民经济生活中都产生了影响的深远。电能对于工业生产的重要性而言，并不仅仅体现于它在产品成本中以及其在投资总额中所占的比重的大小，而且体现于工业产品生产在实现电气化之后产量的变化，产品质量的改善，劳动生产率的增高，生产成本的降低，工人劳动强度的降低，有利于实现生产过程自动化。因此，工厂供电工作对于工业的生产发展，工业现代化的实现，有着深远的意义。鉴于节约能源成为了现代工厂供电工作的着手点，因而节约能源对于国家经济的建设的战略意义深远。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故；2 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求；3 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求；4 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应正确地处理好局部和整体、眼前和未来的关系，既要照顾局部的眼前的利益，又要有大局眼光，能整体部署 ，适应工厂的发展。1.2工艺流程简介河南新开源石化管道有限公司，是国内一家专业生产高、中、低压钢制弯头、三通、异径管、封头、法兰、承插件等承压管道配件的企业。产品广泛应用于石油、化工、天然气输送、电力、冶金、轻工、纺织、核电站、船舶及供热等行业的管道工程。生产流程为：利用中频电加热设备对钢管(包括低合金钢管、不锈钢管等)进行加热，中频弯管的过程是在钢管待弯部分套上感应圈，用机械转臂卡住管头，在感应圈中通入中频电流加热钢管，当钢管温度升高到塑性状态时，在钢管后端用机械推力推进，使加热部分的钢管沿预设的具有一定曲率半径和角度轨道行走进行弯制，弯制出的钢管部分迅速用冷却剂冷却, 这样边加热、边推进、边弯制、边冷却， 不断将弯管弯制出来。冷却后再对产品进行抛光、研磨、修整。主要生产设备有弯管推制机（弯管机）、液压机、电辅助加热炉、热处理炉、焊接烘干设备以及坡口机、抛光机，各种加工车床、天车等。车间生产流程简单，效率高，生产连续性不强。中频加热弯管推制机是其主要的大功率用电设备，用电量大，对供电的稳定性要求比较高。一般采用专用变压器供电。1.3中频弯管机及中频加热电源简介1.3.1中频弯管机中频弯管机是采用中频电感应加热，将工件在局部加热的条件下进行弯曲。与一般冷态弯管机相比，不仅不需要成套的专用模具，而且机床体积也只占同样规格的冷态弯管机的1/31/2。中频热弯管工艺是现有各种弯管工艺中最为经济有效的一种。1.3.2中频加热电源感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图1.1：图1-1 感应电流图示当交变电流通入感应圈时，感应圈内就会产生交变磁通 ，使感应圈内的工件受到电磁感应电势。设工件的等效匝数为 。则感应电势： （1-1）当磁通是交变得时，设，则 有效值为： （1-3）感应电势E在工件里产生的感应电流会使工件内部开始加热，它的焦耳热为： (1-4）式中： 感应电流有效值（安），R工件电阻（欧），t时间（秒）。以上就为中频感应加热的原理。其与别的加热方式，像电阻炉加热，燃气加热等不同，它是直接把电能输送至工件内部变成热能，使工件受热。但是，其他的加热方式则是先对工件表面加热，然后才把热传导至加热内部。金属中产生的功率为： （1-5）感应电势和发热功率不仅与频率和磁场强弱有关，而且与工件的截面大小、截面形状等有关，还与工件本身的导电、导磁特性等有关。在感应加热设备中存在着三个效应集肤效应、近邻效应和圆环效应。集肤效应：当交变电流通过导体时，沿导体截面上的电流分布式部均匀的，在导体的表面层出现最大电流密度，这种电流集聚的现象称为集肤效应。近邻效应当两根通有交流电的导体靠得很近时，在互相影响下，两导体中的电流要重新分布。当两根导体流的电流是反方向时，最大电流密度出现在导体内侧；当两根导体流的电流是同方向时，最大电流密度出现在导体外侧，这种现象称为近邻效应。圆环效应：若将交流电通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导体的内侧，这种现象称为圆环效应。感应加热电源就是综合利用这三种效应的设备。在感应线圈中置以金属工件，感应线圈两端加上交流电压，产生交流电流，在工件中产生感应电流。此两电流方向相反，情况与两根平行母线流过方向相反的电流相似。当电流和感应电流相互靠拢时，线圈和工件表现出邻近效应，结果，电流集聚在线圈的内侧表面，电流聚集在工件的外表面。这时线圈本身表现为圆环效应，而工件本身表现为集肤效应。交变磁场在导体中感应出的电流亦称为涡流。工件中产生的涡流由于集肤效应，沿横截面由表面至中心按指数规律衰减，工程上规定，当涡流强度从表面向内层降低到其数值等于最大涡流强度的1/e(即36.8% )，该处到表面的距离称为电流透入深度。由于涡流所产生的热量与涡流的平方成正比，因此由表面至芯部热量下降速度要比涡流下降速度快的多，可以认为热量(8590%)集中在厚度为的薄层中。透入深度由下式确定： （1-6） 式中: 工件电阻率（m ）, 。真空磁导率410(H/m). 工件磁导率(H/m ), 工件相对磁导率， 角频率(rad/s )， f频率(HZ)。 将。和的数值代入，即可得公式: （1-7）从上式可以看出，当材料电阻率、相对磁导率给定后，透入深度仅与频率f平方根成反比，此工件的加热厚度可以方便的通过调节频率来加以控制。频率越高，工件的加热厚度就越薄。这种性质在工业金属热处理方面获得了广泛的应用。1.4设计任务及内容一般工厂供电系统是由工厂总降压变电所（高压变电所），高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。电源是610kV。电能先经高压配电所，有高压配电线路将电能分送至各个车间变电所。车间变电所内装设有电力变压器，将610kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压，通常降为220/380V（220V为三相电路相电压，380V为其线电压）。如果工厂有610kV的高压用电设备，则由高压配电所直接对其配电。2#车间是新开源公司主要生产车间，弯管加工是生产的龙头，中频弯管机是其最主要的生产设备，中频加热用电量大，波形畸变大，一般采用专用变压器供电。车间共有中频弯管机七台，五台集中布局，根据用户要求，设立专用变电所对布局集中的五台中频弯管机通过专用变压器集中供电。设计任务：专用变电所电气一次设计，内容包括：1负荷计算2确定变压器的台数和容量3低压出线方案及出线型式，出线回路及敷设方式设计4无功补偿设计等5经济方案比较洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章 负荷计算及无功补偿2.1负荷介绍河南开源石化管道有限公司其厂房是四化钢结构，长150m，宽34m。厂区配置7台推制机，其5台位于车间。根据推制机车间生产流程简单，效率高，生产连续性不强的特点。以及中频加热弯管推制机是其主要的大功率用电设备，用电量大，所需线路较短，对供电的稳定性要求比较高的生产特点，要求我们对此5台集中供电，设立专用变压器。具体负荷如下表：河南开源石化新建厂区用电设备清单表2-1厂房东区4个400KVA变压器供电5台推制机序号名称规格型号生产厂家数量功率/启动功率电压工作电流启动电流电流总和1弯 管机1220河北盐山1837380900100010002弯 管机920河北盐1837380900100010003弯 管机457河北盐山14373806508008004弯 管机920河北盐山1837380900100010005弯管机377河北盐山143738065080080046002.2负荷计算 根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其安装容量确定计算负荷的工作称为负荷计算。负荷计算的理论依据是相似性原理，即性质相同、功能相近的用电设备组、生产车间或电力用户，其负荷曲线应相似，其负荷曲线的特征参数值（负荷系数、利用系数、需要系数、最大有功负荷利用时数等）应相近。根据负荷曲线的不同的特征参数，人们总结提炼出了多种负荷计算方法，譬如需要系数法、附加系数法、二项式法等。其中，需要系数法以其计算简单、适用面广、需要系数数据齐全等特点，在用户供电系统设计中应用广泛，尤其适用于变（配）电所的负荷计算。本设计由于设备台数不多，而单台设备容量相差不大所以采用需要系数法确定。以工业企业用户为例来说明需要系数法在负荷计算中的应用。1)单台用电设备的计算负荷考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。 (2-1) PN用电设备的安装容量(kW)；tanj用电设备铭牌给出的功率因数角的正切值；UN设备的额定电压(kV)；Pc有功计算负荷(kW)；Qc无功计算负荷(kvar)；Sc视在计算负荷(kVA)；Ic计算电流(A)。对于某些设备，考虑到设备的运行效率或辅助设备的功率，设备铭牌功率并不一定是设备的额定电功率。譬如，考虑到荧光灯镇流器的功耗，荧光灯的电功率是灯管额定功率的1.2倍；考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷Pc.M应按下式计算： (2-2) 式中 电动机在额定功率下的效率。 2)用电设备组的计算负荷 当计算配电干线（譬如，第j条）上的计算负荷时，首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后查表得到各组用电设备的需要系数kd.i及对应的功率因数cosji和功率因数正切值tanji，则 (2-3)需要系数与用电设备组中设备的负荷率、设备的平均效率、设备的同时利用系数以及供电线路的效率等因素有关。此外，操作工人的熟练程度、材料的供应、工具的质量等随机因素也对Kd有影响。设计时，设计人员应综合考虑上述各种因素，在给出的需要系数的变化范围内适当选择。需要系数法适用于用电设备台数较多、设备容量差别不大的场合，当用电设备组的设备台数较少时，需要系数法的计算结果往往偏小。对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜取设备功率之和乘以0.9的系数。 3)车间或全厂的计算负荷车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同期系数K，即 (2-4)求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算: (2-5)2.3无功补偿在工厂供电系统中，大量使用着感性设备,如交流电动机、电力变压器及交流电抗器等，他们从吸收电网中大量很大一部分无功功率，不仅在输电线路和配电变压器中引起额外的附加电能损耗，而且无功功率也是影响电压质量的一个很主要因素。无功补偿是降低电网电能损耗的有效措施和同时对于改善电压质量起着积极作用。 无功功率是电气设备或系统正常工作的需要，它本身并不产生能耗，但当它在电网中传输时，会产生各种不良影响： 1）无功功率增大了输电线路中的电流，在线路电阻上产生额外的电能损耗。因此，无功补偿可以达到节能降耗的目的。2）无功功率增大了系统供电容量，因而增大了线路和开关设备的规格以及变压器的容量需求。换句话说，在现有的电网中，无功功率降低了线路和变压器的利用率。因此，无功补偿有助于降低供电系统的投资费用。 无功功率增大了线路电压降，降低了电网的电压质量。因此，无功补偿具有调节和稳定电压的作用，是改善电压质量的有效手段。根据工艺要求，推制机群采用2台变压器通过封闭母线集中配电如下图:图2-11.用电设备组的负荷计算弯管机1220; =837KW,查表得=0.7和 =0.75837=586 kw 弯管机920: 结果同上。 弯管机457: =0.7和 =0.75 弯管机920: 弯管机337: 结果同弯管机457 2. 1#变电柜低压侧计算负荷取1#变电柜各组负荷的同期系数为： =0.9，于是 取2#变电柜各组负荷的同期系数为： =0.9，于是 由于弯头推制机群属于大功率集中用电设备，电网波形畸变大，属高畸变,需要供电设计进行无功补偿。3.低压集中补偿容量的计算1#采用电容器分组自动投切的低压机中补偿方式，设补偿后功率因数为 ，则 补偿后变压器低压侧计算负荷为996kw+312kvar,=1089kVA2#采用电容器分组自动投切的低压机中补偿方式，设补偿后功率因数为 ，则 补偿后变压器低压侧计算负荷为1078kw+335kvar,=1128kVA 图2-24.变电所高压侧计算负荷1#变电所变压器损耗按下式估算： 1#变电所高压侧计算负荷为 2#变电所变压器损耗按下式估算：2#变电所高压侧计算负荷为 5.总的负荷计算取5 台弯头机的同期系数为 =0.85，于是负荷计算结果列表如下：表2-2 用电设备组的负荷计算用电设备分组1#变电柜2#变电柜设备型号弯管机1220和920弯管机457,920和337 0.700.70cos (补偿前)0.800.80tan 0.750.75同期系数=0.90，=0.95=0.90，=0.95有功功率（kw）9961078无功功率（kvar）790852视在功率（kva）10891374补偿容量（kvar）478517变压器损耗P=13kw，Q=65kvarP=11kw，Q=55kvarcos (补偿后)0.930.93无功功率（kvar）312335视在功率（kva）10891128总负荷计算（kw）=0.85，=0.901912第3章 变压器选择.变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在选择主变压器时，应从相数的确定、绕组的确定、绕组接线组别的确定、调压方式的确定、冷却方式的确定等几个方面来考虑。主变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划，输送功率大小，馈线回路数，电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能满足不了变电所负荷需要，如果每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资，这在技术上是不合理的。3.1 主变压器数量和容量的选择3.1.1变压器台数的选择 一个变电所中变压器的台数通常为(12)台。变压器台数多，不仅投资增加，消耗材料多，而且是系统接线复杂，维护困难。当一、二级负荷较大时，为满足供电可靠性，应采用两台变压器供电。若一、二级负荷较小，并且可由低压侧取得足够容量的备用联络电源，也可装设一台变压器。当负荷为三级时，宜采用一台变压器。但当负荷较大或认为经济合理时，也可采用两台变压器。 另外，选择一台变压器：计算负荷不大于2000KVA的三级负荷变电所；变电所含有低压联络线，或者存在另外的备用电源，而总计算负荷不大于2000KVA的含有部分一、二级负荷的变电所。选择两台：变电所含有大量一、二级负荷的；变电所总计算负荷大于2000KVA的三级负荷；具有季节性负荷变化较大的变电所，另外，从技术经济上方面考虑运行，有利的三级负荷变电所。由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。3.1.2 主变压器容量的选择变压器容量的选择 变压器的容量首先要满足在计算负荷下变压器能够长期可靠运行。单台变压器的额定容量SNT与计算负荷SC的关系应满足：（3-1）对于两台并列运行的变压器，则应满足（3-2）式中 SNT1、SNT2分别为并列运行的两台变压器的额定容量；SC I、SC II分别为负荷SC中一级和二级负荷的容量。变压器容量的选择除必须满足上述基本要求外，还应考虑：为适用工厂发展和调整的需要，变压器容量应留有1525的裕量。满足变压器经济运行条件。 对于设有两台变压器的变电所，通常选用两台等容量的变压器，单台变压器的容量视它们的备用方式而定：(1)明备用 一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时，两台变压器均按最大负荷时变压器负荷率为100考虑。(2)暗备用 两台变压器同时运行，正常情况下每台变压器各承担约全部负荷的50。因此，每台变压器的容量宜按全部最大负荷的70选择。变压器互为暗备用的特点是：正常情况下，变压器最大负荷率约为70，符合变压器经济运行要求，并留有一定裕量。若一台变压器故障，另一台变压器可以在承担全部最大负荷的情况下继续运行一段时间，这段时间完全有可能调整生产，切除部分不重要负荷，保证生产秩序。综上所述： 由于S30（1）= 1912KVA，因为该厂是二级负荷所以按条件2 选变压器。 因此选1000 KVA的变压器二台。表3-1 -1000/10系列电力变压器技术数据 型号额定容量()额定电压()联结组编号损耗()空载电流()阻抗电压()一次二次空载短路S7-1000/101000100.4Dyn111800116002.54.5第4章 设计的基础材料及方案论证 4.1设计基础资料（1）厂区平面布置图-见附录（2）电源工厂东北方向3公里处有新建110KV老井变电站，110/35/10kV，163MVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35kV或10kV中的一种电压向工厂供电。35kV侧系统的最大三相短路容量为1500MVA，最小三相短路容量为1000 MVA。10kV侧系统的最大三相短路容量为450MVA，最小三相短路容量为200 MVA。（3）功率因数 供电部门对功率因数的要求为当以35kV供电时，0.85，10kV供电时， 0.90。（4）电价计算河南省供电部门实行两部电价制。1基本电价：按变压器安装容量每1kVA，20元/月计费；2电度电价：供电电压为35kV时，=0.62元/（kWh）；供电电压为10kV时，=0.65元（kWh）。4.2供电方案论证 由于本地区能提供35kV或10kV中的一种电压，所以将两种电压的优缺点扼要分析如下：（一）35KV与10KV供电特点方案一：采用35kV电压供电的特点1供电电压较高，线路的功率损耗及电能损耗大，年运行费用高；2计算电压的损耗较小，调压问题处理起来方便；3对要求不高，对于提高功率因数补偿设备的投资方面意义重大；4需要建设总的降压变电所，工厂供电设备易于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积；5根据运行统计数据，35kV架空线路的故障比10kV架空线路的故障高一半，因而供电的可靠性高；6有利于工厂的进一步扩展方案二：采用10kV电压供电的特点1不需要投资建设工厂总降压变电所，并少占土地面积；2工厂内不装设主变压器，可简化接线，便于运行操作；3减轻维护工作量，减少管理人员；4供电电压较35kV低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也会增大；5要求 的值高，要增加补偿设备的投资6线路的故障比35kV的低，即供电可靠性强于 35kV。7 投资费用更加经济。（二）经济技术指标的比较方案一：正常运行时以35kV单回路架空线供电，根据负荷计算情况，S30=2000kVA，考虑到生产工艺的需要以及运行方式的灵活性，故拟厂内专用变电所装设两台容量为1000 kVA的变压器，型号为SJL1-1000/35型，电压为35/10kV，查产品样本，其有关技术参数为：P0=6.9kW, Pk=45KW,UK%=7,I0%=1.1变压器的功率损耗为:有功功率损耗为：PT0.011000=10kW无功功率损耗为：QT0.051000= 50kvar35kV线路功率等于全厂计算负荷与变压器功率损耗之和。 P30=P30+PT=1783+10=1793kV Q30=Q30+QT=690+50=720kV .= P30/ S30 = 0.91考虑本厂负荷的增长是逐渐的，为了节约有色金属消耗量，按允许发热条件选择导线截面，而未采用经济电流密度选择导线截面。查有关手册或产品样本，选择钢芯铝铰线 LGJ-35 ，起允许电流为170A I30=75.67A 满足要求。该导线单位长度电阻 R0=0.85/km ,单位长度电抗 X0 = 0.36/km。查有关设计手册，经过计算，35kV供电的投资费用Z1见表，年运行费用F1见表表4-135kV的投资费用项 目说 明单 位数 量费用（万元）线路综合投资LGJ-701.44万元/km3km4.32附加投资1000元/kWh555.22kW55.522合 资59.842表4-2 35kV供电的年运行费用F1项目说 明 费用线路折旧费以投资的5%计0.216线路电能损耗费FL47.249 共 计47.465 方案二：采用10kV电压供电，厂内不设总降压变电所，即不装设变压器，故无变压器损耗问题。此时，10kV架空线路计算电流 I30=S30/ UN= =115.47A而 = P30/ S30=1783/1912=0.930.90 符合要求为使两个方案比较在同一个基础上进行，也按照允许发热条件选择导线截面。选择 LGJ-70， 钢芯铝铰线，其允许载流量为 275A，R0=0.46/km，X0=0.365/km。10kV线路电压损失为（线路长度l=3km）；=（178360.46+165960.365）/100000=1491.3V 表4-3 10kV供电的投资费用项 目说 明单价（万元）数 量费用（万元）线路综合投资LGJ-351.2万元/km3km3.6变压器综合投资SJL-5000/3510万1台1035kV断路器SW2-35/10002.1万1台2.8避雷器及电压互感器JDJJ-35、FZ-350.9万各1台1.3附加投资1000元/kW130.7kW13.07共计30.77表4-4 10kV供电的年运行费用项 目说明费用（万 元）线路折旧费 线路投资5%0.18电气设备折旧费 按设备投资8%0.564线路电能损耗费FL6.045变压器电能损耗费 4.312共 计11.101在上述各表中，变压器全年空载工作时间为8760小时；最大负荷利用小时Tmax=4000小时；最大负荷损耗小时 可由Tmax=4500和=0.9查有关手册，得出 =2300小时；为电度电价35kV时，=0.5元/（kWh）；10kV时，=0.55元/（kWh）。 由上述分析计算可知，方案二较方案一的投资费用及年运行费用均少。而且方案二以10kV电压供电，电压损失达到预定的程度，满足二级负荷长期正常运行的要求。因此，选用方案二，即采用10kV电压供电，建设厂内总降压变电所，无论从经济上还是从技术上来看，都是合理的。第5章 主接线方案的选择5.1 电气主接线的概念 电气主接线由高压电器通过连接线，根据它的功能要求，组成接受和分配电能的电路，成为传输电流、高电压的网络，也称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，作为电力系统网络结构的重要组成部分，它对运行的可靠性、灵活性产生直接影响，并对电器选择、配电装置、继电保护都存在密切的关系，另外，对于所以，自动装置和设备的检测也受到主接线的制约。主接线的合理、正确设计必须综合处理各方面的因素。经过技术和经济论证后方可确定，对主接线的基本概述应包括可靠性、经济性、灵活性三个方面。5.2电气主接线设计原则电气主接线方式关系到网络结构特性及系统运行的安全性、经济性和灵活性。选择接线方案的原则是：要保证送电的安全可靠，运行经济、灵活，检修、维护方便，保证电能质量，简化电网结构和继电保护，便于分期过渡，节省设备及材料，减少投资及运行费用。变电站主接线方案的选择必须根据这个基本原则进行。电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电器选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理的选择主接线方式。5.2.1变电站主接线基本要求变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。设计的基本要求为：(1)供电可靠性。主接线的设计必须保证的要求；在系统发生故障第一时间时，要求停电范围限制到最小，供电恢复及时。(2)适应性和灵活性。当一定时期内的负荷水平变化时可以适应；同时，当需要改变运行方式时，操作简单，利于变电所未来的扩建。(3)经济性。在保证供电可靠以及满足电能质量的前提下，要尽可能的节省建设的投入和减少运行费用。(4)简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展的一大趋势，简化主接线为这一技术推广，提供了强有力的理论依据。(5)设计标准化。相同类型变电所采用一样的的主接线形式，使主接线显得更加规范和标准，在系统的运行和设备检修方面更加便利。5.2.2变电站主接线基本原则1、当满足运行要求时，应可能的少用甚至不用断路器，来减少投资；2、在有两台变压器同时运行时，二次侧则最好采用断路器分段的单母线接线方式接线；3、如果供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，采用线路变压器组接线最合适；4、为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行；5、接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。5.3 主接线方式5.3.1 单母线接线 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：灵活可靠性差，任何一个元件（母线或母线隔离开关等）发生故障时检修，都需让整个配电装置停电时，单母线可采用隔离开关分段，但当任一段母线出现故障时，所有的回路仍需短时停电，用隔离开关将故障的母线段分开后，再恢复非故障母线的供电。适用范围：出线回路数有所不同，一般来说6-10KV配电装置不超过5回；35-63KV配电装置不超过3回；110-220KV配电装置不超过2回。图5-1单母线接线5.3.2 单母线分段接线优点：母线被断路器分段后，对于重要的电力用户（工厂）可以选择从不同段引出两个回路，采用两个电源供电。当一段母线发生故障情况时，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。图5-2单母线分段接线 5.3.3 桥型接线1、内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。5.3.4 双母线接线优点：1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。5.3.5 双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。5.4 主接线方案选择对于电源进线电压为10KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为610KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主接线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。1、一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2、 一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式接线适用的场合有所不同。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行接线时，也宜于采用这种接线。3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所，这种主接线方式兼有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。4、 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所，采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用于电力系统的枢纽变电所。本次设计的推制机工艺是非连续运行，负荷变动较小，电源进线较长（3.0km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。经比较决定采用主接线一次侧采用线路-变压器组接线，二次侧采用单母线接线的总降压主接线。 30洛阳理工学院毕业设计（论文）第6章 短路电流计算6.1 短路电流的概述供电系统能够发生短路的原因主要是由于电气设备的绝缘因陈旧老化而损坏，或电气设备受机械损伤而使绝缘损坏，或因过电压而使电气设备的绝缘击穿等所造成；另外由于误操作（如带负荷断开隔离开关、检修后未拆除接地线而送电等造成短路）、鸟兽在裸露的导体上跨越以及风雪等自然现象亦能引起短路。在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路，其余均为不对称短路。这几种短路情况如图所示：短路种类短路类型示意图符号性质对称短路三相短路f(3)三相同时在一点短接不对称短路单相接地短路f(1)在中性点直接接地系统中，一相与地短接两相短路f(2)两相同时在一点短接两相接地短路f(1,1)在中性点直接接地系统中，两相在不同地点与地短接 在电力系统中，发生单相短路的机率最大，而发生三相短路的可能性最小。但是从用户这方面来说，一般是三相短路的电流最大，造成的危害也最大。为了使电力系统的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，在选择和校验电气设备用的短路计算中，常以三相短路计算为主。6.2 短路计算的目的短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。为了限制短路的危害和缩小短路的故障范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于以下用途必须进行短路电流计算： 1 选择电气设备和栽流导体，必须用短路电流进行校验器热稳定性和动稳定性。在设计选择电器设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路故障引起的发热效应和电动理效应的巨大冲击。2 选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其它支路短路电流分布情况、最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值及最小运行方式下可能出现的最小短路电流值。3 确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。4 作为设置短路保护的依据。在选择与设计系统电气之接成时，短路计算可为不同方案进行技术性比较以及确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。6.3 短路计算所谓无限大容量电源是指内阻抗为零的电源。当电源内阻抗为零时，不管输出的电流如何变动，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。这里所说的无限大容量是一个相对极大的容量。在实际工程计算中，当电力系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的510时，可将该系统看作无限大容量电源供电系统。 进行短路电流计算，首先要会出计算电路图。在计算电路上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按