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浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计第1章 全厂负荷的分析与计算1.1电力负荷的分级及对供电电源的要求电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负载、重负载、空负载、满负载等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。1.1.1工厂电力负荷分级 工厂的电力负荷，按GB50052-1995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级；1、一级负荷（first order load） 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济重重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所布允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2、二级负荷（second order load） 二级负荷为中断供电将在政治、经济少年宫造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。3、三级负荷（third order load） 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。1.1.2各级供电负荷对供电电源的要求1、一级负荷对供电电源的要求 由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电另一路电源应不致同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源可使用下列几种电源：独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路；蓄电池；干电池。2、二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器比一定在同一变电所）。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断厚能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。3、三级负荷对供电电源的要求 由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。1.2计算负荷1.2.1 计算负荷的概念及依据通过负荷的统计计算求除的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是，负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能接近实际。1.2.2负荷计算的目的及方法：一、目的：（1）、求计算负荷（根据统计得到的按30min的平均负荷绘制的负荷曲线中的最大值）作为按发热条件合理的选择各级导线的截面，选定各种电器设备，准确确定变压器的容量提供依据。（2）、求尖峰电流，用作校验一些保护设备和检验电器的依据。（3）、求平均负荷以计算负荷率。二、方法：1）、常用的负荷计算的方法主要有：需用系数法：该方法计算比较简单，适用于用电设备台数比较多、各台设备容量差别十分悬殊的用电场合，特别适用于车间及工厂的计算负荷的计算，一般多用于初步设计和方案估算等，是目前用得最普遍的一种方法。二项式法：该方法主要考虑了用电设备的数量以及一些大容量的用电设备对计算负荷的影响，所得到的结果往往偏大，适用于用电设备台数较少。而有些设备的容量相差较悬殊的场合，一般比较适用于设备组的计算及有些施工计算的场所。利用系数法：因为是以概率论为基础分析所有用电设备在工作时的功率迭加来求解计算负荷的数值，因此求出的结果比需用系数法和利用系数法更接近实际，但由于过程较麻烦，而且利用系数累积的也不多，所以实际应用较少。单位产量耗电量法：已知产品的单位产量的耗电量时，初步设计和方案估算采用单位产量计算是最简单的。单位产值耗电量法：已知产品的单位产值的耗电量时，初步设计和方案估算采用单位产值计算是最简单的。单位面积用电量法：单位面积用电量法适用于住宅、办公楼和具有均匀分布负荷的生产线等的负荷计算，一般较多用于照明设计种2）、目前最常用的负荷计算的方法1、需要系数法 适用用电设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用。2、二项式法适用用电设备台数较少，有的设备容量相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时宜采用。1.2.3本厂所采用的需要系数法1）、基本公式 （1-1） （1-2） 用电设备的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷。用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量之和，即。设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷运行的设备容量与全部设备容量之比； 为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末锻功率（亦即设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。需要系数（demand coefficient）=/（）。 实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能很生产组等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际。 无功计算负荷： （1-3） 为对应于用电设备组的正切值。视在计算负荷： （1-4）（为用电设备组的平均功率因数。）计算电流： （1-5）（为用电设备组的额定电压。）如果为一台三相电动机，则其计算电流应取其额定电流，即 （1-6）负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦”（kW），无功功率为“千乏”（kar），视在功率为“千伏安”（kV.A），电流为“安”（A），电压为“千伏”（kV）。2）、设备容量换算需要系数法基本公式中的设备容量，不含备用设备的容量，此容量的计算与用电设备的工作制有关。设备容量的计算依据：1.对一般连续工作制和短时工作制的用电设备组 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。2.对断续周期工作制的用电设备组 设备容量是所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。容量换算的公式为： （1-7）断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，各自的换算要求如下：（1） 电焊机组 要求容量统一换算到换算后的设备容量为： （1-8）即 （1-9）式中，、电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视在功率）； 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）；值等于100%的负荷持续率（计算中用1）；铭牌规定的功率因数。（2） 吊车电动机组 要求容量统一换算到，换算后的容量为： （1-10）式中，吊车电动机的铭牌容量； 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）； 值等于25%的负荷持续率（计算中用0.25）。3）、设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）、：对车间干线，取 对低压母线，分两种情况（1）、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取 （2）、由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取 总的有功计算负荷为 （1-11）总的无功计算负荷为 以上两式中的和分别为各组的有功和无功计算负荷之和。总的视在负荷为 （1-12）总的计算电流为 （1-13）注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式计算。在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按给定的计算系数计算，而不必考虑设备台数少而适当增大和值的问题。1.2.4各车间的负荷计算1）、机加工一车间1、车床（1）查得： KWKVarKVAA2、车床（2）查得： KWKVarKVAA3、车床（3）查得： KWKVarKVAA4、车床（4）查得： KWKVarKVAA5、数控车床查得： KWKVarKVAA6、车床（5）查得： KWKVarKVAA7、滚齿机查得： KWKVarKVAA8、龙门刨床查得： KWKVarKVAA9、牛头刨床查得： KWKVarKVAA10、万能铣床查得： KWKVarKVAA11、外圆磨床查得： KWKVarKVAA12、工具磨床查得： KWKVarKVAA13、摇臂钻床查得： KWKVarKVAA14、立式钻床查得： KWKVarKVAA15、剪板机查得： KWKVarKVAA16、砂轮机查得： KWKVarKVAA17、行车5T24M查得： KWKVarKVAA18、电焊机查得： KWKVarKVAA19、通风机查得： KWKVarKVAA20、电扇查得： KWKVarKVAA21、照明查得： KWKVarKVAA22、电气检修电源 无具体容量机加工一车间总、： 2）、 机加工二车间 因机加工二车间设备与机加工一车间设备相同，则机加工二车间各设备计算负荷、车间总负荷应当与机加工一车间完全相同。在这里不再重复计算。3）、调试车间1、调试一线查得： KWKVarKVAA2、调试二线查得： KWKVarKVAA调试车间总、：4）、 组装车间查得： KWKVarKVAA组装车间总的、：5）、 产品研发车间查得： KWKVarKVAA产品研发车间总的、：6）、 综合楼等查得： KWKVarKVAA综合楼等总的、： kvar7）、 变电所1、本所照明配电箱查得： KWKVarKVAA2、空调电源查得： KWKVarKVAA3、主控室电源开关箱查得： KWKVarKVAA4、仪表检修电源无具体容量5、电气检修电源无具体容量变电所总的、：8）、 水泵房查得： KWKVarKVAA水泵房总的、：9）、 高配所查得： KWKVarKVAA高配所总的、：全厂总的、： KVA全厂功率因数小于0.9，应提高功率因数。1.3无功负荷的分析、计算与补偿1.3.1改善功率因数的意义工厂中大多数用电设备都是电感性负荷,运行时功率因数很低.需要从电力系统取用无功功率.因此供电系统除供给有功功率外,还需要供给大量无功功率.给系统带来下述不良影响:(功功率不变时) （）线路电流，使供配电设备不能充分利用，降低了供电能力。（）电流增加引起了线路和设备的功率损耗和电能损耗增大。（）功率因数愈低。线路的电压损失也愈大，使设备运行条件恶化。（）对发电设备来说，无功电流增大，对发电机转子的去磁效应增加，端电压降低。使发电机达不到预定出力。无功功率对供电系统及工厂内部配电系统都有极不良影响，从节约电能和提高电能质量出发，都必须考虑改善功率因数措施。功率因数是供用电的一项重要经济指标。全国供用电规则明确规定：“用电力率（功率因数）低于.时，电业局不予供电。新建及扩建的电力用户其用电力率一律不应低于.”。（其它用户不低于.）。1.3.2工厂常用功率因数的计算用电负荷的功率因数通常随着负荷的改变与电压的波动而变动。如何满足供电部门要求，使功率因数不低于国家规定数值，首先需对工厂几种功率因数的计算方法有所了解。1.均权功率因数按工厂每月有功及无功电度表记录的电能消耗量为参数计算的来的数值：cos（）式中：有功电能（千瓦小时）；无功电能（千乏小时）均权功率因数是电业部门计量电费时的参考数据。2.自然功率因数凡未装设人工补偿装置的功率因数称为自然功率因数。自然功率因数有瞬时值和均权值两种。前者可由功率因数表读出，或抄记电流表，电压及功率在同一瞬间的读数按下式求得：cos（）式中：功率表读数（千瓦）；电压表读数（千乏）；电流表读数（安）3.最大负荷时的功率因数、 补偿前最大负荷的自然功率因数：cos（）、 补偿后最大负荷的功率因数：cos（）式中：全厂有功计算负荷（千瓦）；全厂无功计算负荷（千乏）；全厂的无功补偿容量（千乏）。1.3.3提高功率因数的方法1）、提高自然功率因数的方法提高功率因数办法，主要是减少系统供给的无功功率。如能采用下列措施降低用电设备所需的无功功率，则可使设备的自然功率因数有所提高。、 提高变压器的负荷率、 正确选用异步电动机的规格型号、 限制异步电动机及电焊机空载运行、 不调速的饶线式异步电动机同步化运行2）、认为改善功率因数采用提高自然功率因数措施后仍达不到电业部门归标准时，必须采用补偿装置提供无功功率以改善功率因数。1.补偿装置选择工厂常用补偿装置有：（） 移相电容器（静电电容器）；（） 同步电动机。同步电动机过励磁运行，可以向系统提供无功功率，但同步机运行和维护都较异步机复杂，且价格昂贵。在工厂中有适合大容量同步机带动的负载时，才考虑使用同步机过励磁或饶线式异步机同步化运行改善功率因数。同时应与加移相电容器补偿进行技术经济比较，然后确定设计方案。 移相电容器功率损耗小，维护方便，增容容易，可靠性高（个别电容器损坏，不影响全局），在工厂供电系统中得到广泛应用。 使用移相电容器要注意通风降温，并严格控制端电压以延长电容器使用寿命。工厂常用的移相电容器有型和型数种。（过去生产过型，现已严禁使用）。移相电容器有室内式和室外式两种，根据环境选用移相电容器补偿。2.移相电容器的补偿方式 移相电容器的补偿方式可分为下述三种：（） 个别补偿，电容器直接安装在用电设备附近；（） 分组（分散）补偿，电容器分散安装在车间配电母线上，对部分用电设备专设一组补偿用移相电容器；（） 集中补偿，电容器集中安装在变配电所的一次或二次母线上（多装在二次侧）或总降压变电所二次侧（千伏侧）。从补偿效果考虑，在用点设备近旁安装电容器的个别补偿方式效果最好，可以降低线路和变压器的有功损耗。电压损失小。有时还可减小车间线路的导线截面以及车间变电所变压器容量。但投资大，利用率低，维护管理不便，占地较多。所以个别补偿方式只适用于连线运行的大容量设备或配电线路较长并长时间运行设备。对于用电负荷分散及补偿容量较小的工厂，可采用电容器组分散在车间内的分组补偿方式，或集中装设在低压配电间内。对于补偿容量相当大的工厂，可采用分散补偿和集中补偿相结合的补偿方式。各车间低压侧补偿之后功率因数仍达不到要求时，可再在总降压变电所的二次侧联入高压电容器进行集中补偿。使计量电能侧的均权功率因数达到电业部门规定标准。并应根据负荷变动情况灵活投切电容器，力争瞬时功率因数越高越好。所需补偿容量，可参考第一篇第一章进行计算。根据本厂的情况，采用低压集中补偿。1.3.4 对本厂功率因数的集中补偿补偿后取0.915kvar取512kvar根据此容量选择补偿柜：方案编号124125126127一次方案最大补偿容量（k.var）(816)128(1216)192(816)128(1216)192主要电气元件QSA-400NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）QSA-400NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）柜宽（mm）600800600800设备室高72E72E用途自动控制正柜自动控制副柜方案编号128129130131一次方案最大补偿容量（k.var）(816)128(1616)256(816)128(1616)256主要电气元件DCHR1-2NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）DCHR1-3NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）DCHR1-2NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）DCHR1-3NT或RT20 B30CBH-40BCMJ3（10-16KVAR）柜宽（mm）600+200600+400600+200600+400设备室高72E72E用途自动控制正柜自动控制副柜选自浙江开关厂产品样本MNS(Z)低压抽出式开关柜 P18 根据上表可见本设计选择方案编号为129、作为补偿柜的正柜补偿后：kvarkwkvarkwkvarkvar这一功率因数满足规定（0.9）要求1.4全厂负荷计算表车 间序号位号用电设备名称负荷 系数电力设备 型号规格单台容量 （KW）总 台 数功率 因素计算 电流 （A）计算负荷P30 KWQ30 KVarS30 KVA机加工一、二车间1车床2C63010.140.5030.7010.1017.4720.202车床3C620-17.140.5021.587.1012.2814.203车床3C6204.540.5013.684.507.789.04车床3C6163.040.509.123.05.196.05数控车床2CK6125/5003.0160.5036.4712.020.7624.06车床2C6110041.920.5027.5720.9536.2441.97滚齿机2Y3841.920.5027.5720.9536.2441.98龙门刨床2B2012Q67.620.5044.4833.858.4767.69牛头刨床2B6653.040.509.123.05.196.010万能铣床2X62W3.040.509.123.05.196.011外圆磨床24.520.506.842.252.804.512工具磨床33.020.504.461.52.603.013摇臂车床3Z-358.520.5012.924.257.358.514立式钻床3Z5354.660.5020.976.911.9413.815剪板机34.020.506.082.03.464.016砂轮机3S35L3001.580.509.123.05.196.017行车5T24M27.020.5010.643.56.067.018电焊机34.5 80.6031.9112.616.7621.019通风机310.040.8097.2632.024.064.020电扇30.2500.8025.848.56.3817.021照明210.021.030.4020.0020.022电气检修电源 22200调试车间1调试一线2225.00.70170.9778.7580.33112.52调试二线2256.00.70194.5389.691.39128.0组装车间13139.00.6597.5041.748.7964.15产品研发车间12120.00.8059.2272.054.090.0综合楼等13180.01.0273.561620180变 电 所1本所照明配电箱212.0120.5126.113.52空调电源215.00.828.51511.2518.83主控室电源开关箱216.80.831.916.812.6214仪表检修电源21100A65.85电气检修电源22200A132水泵房13165.00.80203.74107.2580.44134.06高配所1255.00.7035.8216.516.8323.57合计1.5全厂各车间负荷计算详细列表机加工一车间机加工二车间调试车间组装车间产品研发车间综合楼等变电所水泵房高配所KV193.41193.41159.9339.6268.4171.039.42101.8915.68KVar276.78276.78155.4547.3352.38028.578.0316.331.6全厂负荷计算补偿前与补偿后对比表无功补偿前无功补偿后kw954.93967.89KVar921.09460.84KVA1326.761071.9805120.720.90323浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计第2章 10/0.4/0.23kV变电所所址型式确定2.1变配电所所址选择2.1.1变配电所所址选择的一般原则 变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定：1.尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。2.进出线方便，特别是要便于架空进出线。3.接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。4.设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。5.不应设在有剧烈振动或高温的场所，无法避开时，应有防震和隔热的措施。6.不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7.不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8.不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9.不应设在地势低洼和可能积水的场所。10.工厂或车间的负荷中心，可用下面介绍的负荷指示图或负荷功率矩法来近似地确定。2.1.2变配电所所址的确定出于对变电所的要求，布置要紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。尽量利用自然采光和自然通风。适当安排建筑物内各房间的相对位置，使配电室的位置便于进、出线。低压配电室应靠近变压器室。电容器室尽量与高压配电室相毗连。控制室、值班室和辅助间的位置便于运行人员工作和管理等。而本厂主要负责机械企业新产品的研制中试任务。其组成车间包括：机加工一车间、机加工二车间、调试车间、组装车间、产品研发车间、综合楼、变电所、水泵房、高配所。1）、机械厂内各车间的主要特点：根据机械厂的特点，其机加工一、二车间、调试车间、产品研发车间等属二级负荷，其余部分均属三级负荷。主导风向为西北风。 电源：从西北侧距厂1.5公里处的35/10KV市“北区变电所”，用10KV电缆线路向本厂供电。如总平面图所示，将变配电所设在组装车间是为了便于检修、人为的操作、巡视等的方便，而考虑到机加工一、二车间、调试车间、产品研发车间等属二级负荷，所以根据接近负荷中心的原则将变配电所放在如图中所示位置是合理的；从该厂所在地区的风向来分析，根据要设在污染源上风的原则，该地区风向为西北风所以能很好的遵守这一原则；从供电方面来讲，因为电源来自35/10KV市“北区变电所”，所以变配电所设在厂的北面也是合理的。2）、负荷中心的确定1.负荷功率矩法设有负荷、和（均表示有功计算负荷），分布如图4-74所示。它们在任选的直角坐标分别 为、。现假设总负荷的负荷中心坐标处，则仿照力学求重心的力矩方程可得 （2-1） （2-2）写成一般式为 （2-3） （2-4）因此求得负荷中心的坐标为 （2-5） （2-6）这里必须指出：负荷中心虽然是选择变配电所所址的重要因素，但不是唯一因素，而且负荷中心也不是固定不变的，因此负荷中心的计算并不要求十分精确。2.对本厂的负荷中心计算 如图所示，设机加工一车间的负荷为，机加工二车间为，产品研发车间为，组装车间为，调试车间为，综合楼为，水泵房为，设各车间的几何中心点为车间负荷中心点，因此各车间负荷中心的中心坐标分别为：（13.5，7.7） （13，2.3） （13.5，3.5） （6.7，5）（1.7，5） （5.5，10.5） （0.5，14） =193.41kw,=193.41kw,=68.4kw,=39.62kw,=159.93kw,=171kw,=101.89kw根据： 2.1.3变电所型式的选择工厂的总降压变电所和高压配电所多为独立式，车间变电所多为附设式。变配电所的结构型式和范围，如表所示 变配电所的结构型式和适用范围序号类型型式优缺点适用范围1室内型独立式不受车间生产影响，不占车间生产面积，但建筑总降压变电所，高压配电所及下列情况的车间（或小型工厂）变电所，各车间负荷小而分散，或需远离有易燃易爆危险及有腐蚀性车间时2附设式内附建筑费较低，且能保持车间建筑外观整齐，但站车间生产面积车间面积不太大，且车间内设备布置不很稳定的车间变电所3外附不占或少占车间生产面积，建筑费也较低，但有碍车间建筑的外观整齐基本上与内附式相同，而在考虑内附式有困难时4车间内式深入负荷中心，技术经济性好，但占车间生产面积，且防火安全要求大大提高车间面积大，负荷重，且车间内大容量设备布置相当稳定的车间变电所5室外型露天式较为简单经济，但变压器露天装设，安全可靠性差，且运行维护不够方便负荷不很重要，且环境正常的车间变电所6半露天式基本上与露天式相同，但运行维护条件有所改善，可避免强烈日照和暴雨影响同露天式7杆上式最为简单经济，但运行维护条件差变压器容量小（315kVA以下）、负荷不重要的场所，一般供生活区用电说明图 2.2总体布置2.2.1变电所总体布置的原则1、布置紧凑合理。便于设备的操作，搬运，检修，实验和巡视，还要考虑发展的可靠性2、适当安排建筑物结构内各房间的相对位置，使配电室的位置便于进、出线。低压配电室靠近变压器室。电容器室宜与变压器室及相应电压等级的配电室相连。控制室、值班室和辅助间的位置便于运行人员工作和管理等。3、尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容器室应尽量避免日晒，控制室尽可能朝南。4、配电室、控制室、值班室等地面，宜高出室外地面150300mm。变压器室的地坪高度视需要而定。5、35KV屋内变电所宜双层布置，变压器室应设在底层。采用单层布置时，变压器宜露天或半露天安装。6、10（6）KV配电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器室应设在底层。7、变配电所的辅助用房，如载波通信室、值班室、休息室、工具室、备件室、厕所等，应根据需要和节约的原则确定。8、配电室、变压器室、电容器室的门应向外开。相邻配电室之间有门时，该门应双向开启或向低压方向开启。9、考虑企业的发展。无论是分期建设的企业或一次性建设的企业，均应视企业的近远期发展规划在室内外预留一定的空间。10、节约土地，节省投资。正常情况下的35110kV配电装置，主变压器尽可能采用户外安装方式；有污染、有腐蚀性气体、导电粉尘多及沿海盐雾地区的35110kV配电装置全部应安装于室内。610kV及以下配电装置全部应安装于室内。总降压变电所的布置应紧凑，经技术经济比较合理时可采用23层的主建筑，以节约土地。2.2.2按负荷分布情况确定车间变电所所址1）、车间变电所的数量一般情况下每个车间均单独设立自己的变电所，对负荷不大的车间是否设置独立的变电所，应视负荷大小和与邻近可向其供电的车间的距离而定。对低压供电系统如供给的容量着20kVA以上时，无论距离远近，均应设置独立的变电所，当负荷容量在180kVA以下时，从供电点到负荷中心的最大距离不超过300m；当负荷的容量在180240kVA之间时，最大距离不超过230m；当负荷的容量在240320kVA之间时，最大距离不超过175m。2）、车间变电所所址的确定变电所所址选择的原则中，尽量靠近负荷中心是选择变电所所址的一条重要原则，但不是唯一的原则；最终确定所址应从实际出发，全面考虑，除尽量靠近负荷中心外，还应兼顾其他原则。对于工厂的总变，配电所所址选择，应将靠近电源侧也作为一条重要原则。出于对变电所的要求，布置要紧凑合里，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。尽量利用自然采光和自然通风。适当安排建筑物内各房间的相对位置，使配电室的位置便于进、出线。低压配电室应靠近变压器室。电容器室尽量与高压配电室相毗连。控制室、值班室和辅助间的位置便于运行人员工作和管理等。而本厂主要负责氟制品的制造任务，其组成车间包括：F1生产装置车间、F2生产装置车间、冷冻站、中央控制楼、检测站、包装车间、变电所、机修车间、成品仓库和办公楼等。2.2.3低压配电室1、低压配电室设备的布置应便于安装、操作、搬运、检修、试验和检修。2、低压配电室的长度超过8m时，应设有两个出口，并宜布置在配电室两端；位于楼上的配电室至少应设有一个出口。如果两个出口间的距离超过15m时增加出口。3、安排布置的低压配电屏的长度超过6m时，其屏后通道应设两个通向本室或其他房间的出口，如果两个出口间的距离超过15m时应增加出口。4、低压配电室可设能开启的自然采光之窗，但应有防止雨、雪、小动物进入室内的设施。临街的一面不宜开窗。5、当由同一低压配电室供给一级负荷用电的两路电缆不应同过同一电缆通道。当无法分开时，则该电缆通道内的两路电缆应采用阻燃电缆，且应分别敷设在通道的两侧支架上。6、低压配电室内各种通道宽度不应小于以下尺寸：我们采用的是单面抽屉式屏背对背布置，其屏前操作通道最小为1800mm，屏后维护通道最小为1000mm。7、低压配电室兼作值班室，配电屏正面距墙不宜小于3m。8、低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考下列尺寸：a) 与抬高地坪变压器室相邻时其高度为44.5m；b) 与不抬高地坪变压器室相邻时其高度为3.54m；c) 配电室为电缆进线时，其高度为3m。9、低压配电室的具体布置见下图：2.2.4变压器室1、每台油量为1000kg及以上地三相变压器，应装设在单独地变压器室内。宽面推进的变压器低压侧宜向外；窄面推进的变压器油枕宜向外。2、油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的净距不应小于下表列数值。3、室内安装的干式变压器，其外部与四周墙壁的净距不应小于0.6m；干式变压器之间的距离不应小于1m，并应满足巡视、维修的要求。4、变压器室内可安装与变压器有关的负荷开关、隔离开关和熔断器。在考虑变压器布置及高、低压出线位置时，应尽量使负荷开关或隔离开关的操作机构装在近门外。5、在确定变压器室面积时，应考虑变压器所带负荷发展的可能性，一般按能装设大一级容量的变压器考虑。6、变压器室的通风窗应采用非燃烧材料。7、车间内变电所和民用主体建筑内的附设变电所的可燃性油浸变压器室，应设置容量为100变压器油量的储油池。通常的做法是在变压器油坑内设置厚度大于250mm的卵石层，卵石层底下设置贮油池或者利用变压器油坑内卵石之间的缝隙作为贮油池。8、变压器室的大门一般按变压器外形尺寸加0.5m。当一扇门的宽度为1.5m及以上时，应在大门上开一个小门，小门宽0.8m，高1.88m。9、变压器室通风窗有效面积计算由工业与民用配电设计手册P70可知，其通风窗的面积为2.67m2，出风窗的面积为2.67 m2。出风孔采用固定百叶窗，进风孔采用固定百叶窗加金属网进行计算，通风窗设在下方，出风窗设在上方。30浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计第3章 变压器台数及容量的确定3.1变压器台数的确定 下述情况可考虑选两台或两台以上主变压器：1.一、二级负荷数量较大，对可靠性要求较高时；2.工厂有大型冲击负荷（如大型高压电动机，电弧炉等），为减少对其它负荷影响有必要单独设置变压器时；3.工厂负荷极不均衡，选两台主变压器可以大量降低电能损耗，使设置两台变压器增多的设备投资，可在35年内由节约的电能电费中收回时；4.原设一台主变压器的变电所，由于负荷增容但又不能更换大容量变压器时；5.分期建设的大型企业，为节省初期投资，提高变压器运行效率，可分期投入23台主变压器来代替一台大型变压器。 由于总降压变电所的变压器对投资影响很大，变压器台数多，使开关电器及辅助材料消耗增多，并使接线复杂，增加运行维护工作量。因此，总降压变电所一般装设12台主变压器。当选用一台变压器时，其容量应较全厂总视在计算负荷留15%裕量，以提高运行效率。当装设两台主变压器时，其容量应满足一台变压器停止工作时，另一台仍能保证对一、二级负荷供电。 由于本厂二级负荷比较多，为提高供电可靠性，选择二台变压器对工厂供电。3.2主变压器容量的确定3.2.1变电所主变压器容量的选择1.只装一台主变压器的变电所 主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即 (3-7)2.装有两台变压器的变电所 每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约60%70%的需要，即 （3-8）2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 （3-9）3根据本厂实际情况，选择本厂主变压器的的容量 由于本厂采用的是两台变压器供电，所以所选变压器的容量必须满足（3-8）、（3-9）两式的要求。因为本厂没有一级负荷，所以有已知：所以：（1）=630.49KVA（2） 取800KVA根据户外变压器的实际容量（出力）：，而户内变压器环境温度比户外变压器环境温度要高出大约8，因此户内变压器的实际容量（出力）较之上式还要减小8%，所以有，=33.5，若选容量为800kVA的变压器，则：=KVA可见显然小于750.39的要求，所以我们选择1000kVA及其以上容量的变压器。3.2.2对变压器容量的选取进行经济比较：1）、对于经济比较的相关内容工厂供电设计不仅要满足生产工艺提出的各项具体要求，保证安全可靠地提供电能，而且力求经济合理，投资少，运行费用低。这就需要对几个切实可行的设计方案进行技术和经济的比较，选择一个技术上最佳和经济合理的方案。技术经济比较，一般包括技术指标、经济计算和有色金属消耗量三方面。1.技术指标的主要内容1.供电的可靠性与运行的灵活性；2.电能质量；3.运行管理、维护检修条件；4.交通运输及施工条件；5.有无发展条件；6.其他方面的有利及不利条件。2.经济计算经济计算包括基本建设投资和年运行费用两大项：（1）基建投资Z基建投资一般采用供配电系统中各主要设备从订货到安装完成所需的全部工程费用的综合投资指标表示。 综合投资，包括设备本体价值、辅助设备及配件、材料费、设备的实验调整费用。土建及安装费用，也包括设备的运杂费。各类设备的中华投资指标见表2-4至2-17。 （3-7）式中 变电所综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等综合投资（万元） 线路综合投资（万元）（2）年运行费 年运行费是指设备投入运行后维持正常运行每年所付出的费用，一般包括以下四项：1） 设备的折旧费用Fz，供电系统的各种设备在运行期间将逐年陈旧、老化，因此，每一个设备过了 一定的使用年限，就需要更换性的设备，更新设备的费用，要靠工厂在原设备使用年限内逐年积累。对每一设备每年所必须提存的资金称为折旧费，折旧费一般按设备投资的一个百分点提取。这个百分比称为折旧率。电力工程各类装置的折旧率见表2-18（第23页）折旧费按下式计算：(万元/年) （3-8） 2）设备维护管理费Fw 为使供电系统保持良好的性能和正常运行，必须对各项设备经常进行维护检修和管理，为此需配备各种维修管理人员。设备维修管理所需的设备及交通工具等所需的费用统称为设备的维修管理费，一般也按设备投资的百分数计算，这个百分比称为维修管理费率C2。C2值维修管理费按下式计算：万元/年 （3-9）3）年电能损耗费 包括各变压器年电能损耗费和线路年损耗费，按下式计算： 万元/年 （3-10）式中 每度电价（元/度），按当地电业局规定定价计算全厂供电配电系统变压器全年电能损耗总和（千瓦-小时）全厂1千伏以上配电线路全年电能损耗总和（千瓦-小时）千瓦小时 （3-11）式中 变压器空载有功损耗 千瓦变压器短路有功损耗 千瓦千瓦小时变压器全年内投入运行小时数，可取8760小时。变压器计算负荷 千伏安变压器额定容量 千伏安三相线路中有功功率损耗 千瓦最大负荷年损耗小时数，可按工厂最大负荷利用小时数Tmax及功率因数cos求得表（3-1） 表3-1 最大负荷利用小时数Tmax与损耗小时数的关系表 cos Tmax0.80.850.90.951.02000150012001000800700250017001500125011009503000200018001600140012503500235021502000180016004000275026002400220020004500315030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048504）年基本电价费工厂大多数皆按大宗工业用电计算电费，为二部电价制。年基本电价费是根据与供电部门鉴定的计费办法协议收取，用下式计算： =12基本电价总降压变电所主变压器总容量（或有电负荷 设备容量；或最大需用负荷）（万元/年） （3-12）整个供电系统的年运行费为 （3-13）3.经济比较与方案确定总降压变电所由于电气主结线方案不同相应的电气设备规格型号也不同，所以其基建投资和年运行费用也有差别。对于配电系统，由于总降压变电所位置不同或配电线路的路径和结构不同，可以提出很多种设计方案，对于这多种方案可以先进行简单的技术经济分析，淘汰一些明显不合理或技术经济指标不够理想的方案，选择2-3个较佳方案进行详细的技术经济比较，最后确定一个技术经济都较好的方案。方案的经济计算相同部分有时可不计算。 在算出基建投资Z和年运行费F以后，如有两个方案在技术上相当，则一般应优先采用投资和年运行费均较小的方案。 若两个方案中第一方案基建投资高而年运行费低；第二方案投资低而运行费高，则需用抵偿年限T来决定，抵偿年限表示多投资的费用需几年方能从节约的运行费中收回。 （3-14）式中 、第一、二方案的基建投资、第一、二方案的年运行费算得的抵偿年限T与国家根据国民经济发展、资金合理运用而统一规定的标准抵偿年限比较。如，则采用基建投资小的方法；如，则采用投资大而年运行费小的方案。如无法取得的确切资料时，可暂按5年考虑。 如果技术上相当的方案数目超过两项时，为了便于比较，常采用计算费用最小的方法。 （3-15） 式中 计算费用 将各个方案的算出后，取其中最小的方案即为经济想最佳的方案。2）、对本厂实际情况的进行技术经济比较工厂供电设计不仅要满足生产工艺提出的各项具体要求，保证安全可靠地供电，而且力求经济合理，投资少，运行费用低。这就要求对几个切实可行的方案进行经济和技术的比较。选择在技术和经济上最合理的方案。经济技术比较，一般包括技术指标、经济计算和有色金属消耗量，在本设计中，最终确定的是变压器容量，其他技术指标与有色金属消耗量相同，所以我们要比较的是经济计算。在经济比较中，我们考虑的是变压器，对于两者区别如下表：产品型号-M-1000/10-M-1250/10空载损耗（W）12401460负载损耗（W）915010870空载电流（%）0.050.05短路阻抗（%）4.54.5参考价格（万元）9.4110.85以下是两者的经济比较：方案I：采用M三相油浸式1000KVA的变压器，单价9.41万元方案II：采用M三相油浸式1250KVA的变压器，单价10.85万元1. 基本投资 线路综合投资相同，不作比较 设备投资方案I：二台1000KVA的变压器，29.4118.82万元方案II：二台1250KVA的变压器，210.8521.70万元2. 年运行费用F（1）设备折旧费（就算变压器，其他设备相同）(万元/年)方案I：18.820.0581.092万元方案II：21.700.0581.259万元（2）线路折旧费相同（3）设备维护管理费（按折旧费的100）Fw方案I：1.092万元方案II：1.259万元（4）年电能损耗（只算变压器的年电能损耗，配电线路不作计算）FA 变压器年电能损耗费（由Tmax6000h，查得4500h） 方案I：根据该变压器得技术数据，查得, 106871.7年电能损耗费：万元/年 方案II：， 86440.3年电能损耗费：万元/年（5）年基本电费FJFJ12*基本电价*总降压变电所主变压器总容量*10-4（万元/年）方案I：1218100010-4243.2万元/年方案II：1218125010-4254万元/年两种方案设备准备费（基本电价形成之电费）相同。很明显看出方案的有色金属消耗量大于方案数量。故不作详细计算，其它数据列表比较如下： 方基建投资(万元)运行费用(万元) 案 线 路设备合 计 （Z）设备折旧线路折旧线路管理电能损耗合计（F）年基本电费总计 相同18.818.81.092相同1.0925.237.7543.272.654 21.721.71.2591.2594.237.435488.99从表格中可以看出，采用容量为1000kvar的变压器明显比容量为1250KVA的变压器投资少。另外1000KVA的容量相比于全厂总负荷1750.39KVA留有一定的余量，工厂在近期内不会大规模的扩建，因此本厂选用的变压器容量为1000KVA3.3电力变压器的选择3.3.1电力变压器的分类电力变压器按变压功能分，有升压变压器和降压变压器。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器，也称配电变压器。 电力变压器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列。所谓R8容量系列，是指容量等级是按倍数的。我国老的变压器容量等级采用