中南大学工厂供电课程设计.doc

工厂供电课程设计第一章 概述11.1设计题目11.2基本资料11.2.1厂区示意图11.2.2全厂用电设备情况21.2.3负荷对供电质量要求21.2工厂供电意义41.3设计原则及设计要求41.4设计内容分析5第二章 外部供电方案设计62.1供用电情况分析62.2 主接线原则以及要求62.3供电方案72.3.1供电方案评价指标72.3.2供电方案72.3.3方案分析7第三章 总降压变电站设计83.1供电方案的确定83.1.1指标计算83.1.2方案计算103.1.2经济计算123.1.3确定方案153.2工厂负荷计算及无功补偿163.2.1 工厂的计算负荷163.2.2 功率补偿173.3短路电流计算与短路点的确定193.3.1计算电路图203.3.2短路电流计算等值电路图203.3.3短路电流计算213.3.4短路电流计算结果表243.4 主要电气设备的选择253.4.1 一次设备按其功能来分，可分为以下几类253.4.2 35KV侧高压电器设备的选择253.4.3 10KV侧电气设备的选择313.5 继电保护设计与选择333.5.1继电保护器件介绍333.5.1高压线路的继电保护343.5.3电力变压器的继电保护363.6接地线路设计及保护383.6.1 过电压的概念及形式383.6.2 防雷设计393.6.3 接地39第四章 厂区10KV配电系统设计原则概述 设计要求达到的功率因数为0.9以上，显然不符合要求，需要进行无功补偿。无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。394.1变压器台数的选择原则：394.2变压器容量的选择原则：404.3变压器类型的选择原则404.4导线与电缆的选择40第五章 车间变电所设计原则概述41第六章 心得体会41参考文献42第一章 概述1.1设计题目 课程设计题目名称: 某铸造厂总降压变电所及厂区配电系统设计1.2基本资料1.2.1厂区示意图图1 某铸造厂厂区平面布置图1.空气压缩车间； 2.熔制成型（模具）车间； 3.熔制成型（熔制）车间； 4.后加工（磨抛）车间； 5.后加工（封接）车间 6.配料车间； 7.锅炉房； 8.其他负荷I；9. 其他负荷II。1.2.2全厂用电设备情况全厂负荷统计资料（第七参数）表1 某铸造厂各车间负荷统计（第九参数）序号车间名称负荷类型设备容量（KW）序号车间名称负荷类型设备容量（KW）1空压车间18897锅炉房5202模具车间14088其他负荷5003熔制车间15489其他负荷6104磨抛车间1200共计92165封接车间851同期系数0.96配料车间690全厂用电设备总安装容量：9216kW 同期系数为0.9.1.2.3负荷对供电质量要求 16车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为级负荷。 该厂为三班工作制，全年时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。l 外部电源情况 电力系统与该厂连接如图2所示。图2 电力系统与某铸造厂连接示意图 (1) 工作电源距该厂5km有一座A变电站，其主要技术参数如下：主变容量为231.5MVA；型号为SFSLZ131500kVA110kV三相三绕组变压器；短路电压：U高中10.5%; U高低17%； U低中6% ；110kV母线三相短路容量：1918MVA；供电电压等级：可由用户选用35kV或10kV电压供电；最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑；最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑；35kV线路：初选 LGJ35，r0=0.85/km, x0=0.35/km。（2）备用电源拟由B变电站提供一回10kV架空线作为备电源。系统要求仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源供电。（3）功率因数要求供电部门对该厂功率因数要求为：l 用35kV供电时，全厂总功率因数不低于0.90;l 用10kV供电时，全厂总功率因数不低于0.95。（4）电价实行两部电价：基本电价：工厂总降压变电所变压器总容量10元kVA月；电能电价：按同学们工作所在地工业电价计算。（5）线路功率损耗在发电厂引起的附加投资按1000元kW计算。（6）进行工厂总降压变电所35kV、10kV母线三相短路电流计算时，冲击系数Kch均取1.8。1.2工厂供电意义1、 安全供电系统在发电、输电、配电的过程中必须保证人和设备安全，避免发生事故。 2、可靠为保证重要地区用电场所的安全稳定供电，供电系统应满足为用户可靠供电的要求。 3、优质供电系统要做到为用电部门提供电压和频率等质量的电能的要求 4、经济供电系统保证安全、可靠、优质的基础的同时还应尽可能的减少投资及运行费用尽可能地节约电能和有色金属的消耗量。 此外供电部门既要做到合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，照顾好局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。才能保证做好供电工作。1.3设计原则及设计要求1、工厂供电设计必须遵守国家的相关法令，标准和规范，执行国家的有关方针、政策，以保证做到节约能源、节约有色金属等经济政策。2、工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照不同的负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定不同的设计方案。3、工厂供电设计要做到安全、可靠、经济、优质。应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气设备。工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。4、工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和长远发展的关系，做到远近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。关于负荷性质，按照GB50052-95供电系统设计规范规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三个等级（1）一级负荷 中断供电将造成人身伤亡，将在政治、经济上造成重大损失者，例如重要交通枢纽，大型体育场等。（2）二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如主要设备损坏、大量产品报废、重点企业大量减产等，例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要负荷。（3）三级负荷 不属于一、二级的电力负荷。对于一级负荷和二级负荷，因为其再政治经济上的特殊性，应该有两个供电电源，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除有两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。对于二级负荷，应该有两回路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上专用架空线或电缆线供电。当采用架空线时候，可为一回路架空线供电。当采用电缆线时，当由两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。1.4设计内容分析全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。 1、负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果并选择功率补偿装置进行功率补偿。2、工厂总降压变电所主结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。 3、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。 4、厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。 5、工厂供、配电系统短路电流计算 工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。 6、变电所高、低压侧设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。 7、继电保护及二次结线设计 为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。 8、变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。第二章 外部供电方案设计2.1供用电情况分析高压供电系统的设计要以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性和灵活性。以此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。本变电所有两路电源，正常运行时候一路运行一路备用。 1-6车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为级负荷。全厂停电将会造成十分严重的经济损失。本厂为三本工作制，全年工作小时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时，另外，备用电源由B变电站引入，要求只有在工作电源停止供电时候才允许备用电源供电。实行两部电价：基本电价：工厂总降压变电所变压器总容量10元kVA月；电能电价：按工作所在地工业电价计算。2.2 主接线原则以及要求 主接线图即主电路图，是表示系统中电能输送和分配路线的电路图，亦是一次电路图。而用来控制指示检测和保护一次设备运行的电路图，则称二次电路图，或二次接线图，通称二次回路。二次回路是通过电流互感器饿电压互感器与主电路相联系的。具体要求如下1、安全 符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全2、可靠 应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。3、灵活 应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应符合的发展。4、经济 在满足上述要求的前提下，应尽量是主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。2.3供电方案2.3.1供电方案评价指标1、线路和设备的综合投资额 包括线路和设备自身的价格、运行费、管理费、基建安装费等。可按照当地电气安装部门的规定计算。2、变配电系统的年运行费用 包括线路哥设备的折旧费、维修管理费和电能损耗费等。线路哥设备的折旧费和维修管理费，通常都取为线路和设备综合投资的一个百分数。而电能损耗费，则根据线路和变压器的年电能损耗计算。总的年运行费即为以上线路变压器折旧费、维修费与年能损耗费之和。3、供电贴费 有关法规还规定申请用电，用户必须向相关供电部门一次性地缴纳供电贴费。4、线路上的有色金属消耗量 指导线和电缆的有色金属耗用的重量。2.3.2供电方案该厂供电电源可由35KV高压线和10KV高压线提供，可作出三种供电电源设计。方案1.电源及备用电源均由35KV高压线提供方案2.电源及备用电源均由10KV高压线提供方案3.电源由35KV高压线提供，10KV高压线作为备用电源。因供电系统的基本要求是安全、可靠、经济、优质。所以在设计过程要对三种方案综合考虑，在安全可靠的基础上选择最经济的方案。2.3.3方案分析方案一：工作电源与备用电源均采用35KV电压供电。在这个方案中总降压变电所内装设两台主变压器。工厂总降压变电所的高压侧接线方式可采用单母线分段接线和内桥接法。通过经济技术比较可知内桥接线优于单母线分段接线，故采用内桥接线作为本方案的接线方式。方案的优缺点分析：优点：供电电压高，线路功率损耗小，电压损失小，调压问题容易解决，要求的功率因数低，所需的功率补偿容量小，可减少投资，供电的安全稳定性高。缺点：工厂内要设有总降压变电所，占用的土地面积较大。降压变电所要装有两台主变压器，投资及运行费用较高。方案二：工作电源和备用电源均采用10KV高压线供电。两路电源进线均采用断路器控制。方案的优缺点分析：优点：工厂内不设主变压器，可以简化接线，降低了投资及运行费用。工厂内不设降压变电所可以减少土地占有面积，减少工作人员及运行维护工作量。缺点：供电电压低，线路的功率损和电压损耗大，要求的功率因数大，需要补偿的无功补偿容量大，补偿装置的费用会增加。工厂内设总配电所，供电的稳定性不如35KV。方案三：供电电源采用35KV供电电源供电，装设一台主变压器。用架空线引入降压变电所，10KV作为备用电源。10KV经过降压变后接在10KV的一段配电母线上，10KV接在另一段配电母线上。方案的优缺点分析：优点：本方案的经济技术指标介于方案一和方案二之间，由于原始资料要求正常供电时只用一路供电，出现故障时方用备用电源，备用电源供电时间较少。因此该方案既能满足供电的安全可靠性又可降低投资及维护费用。第三章 总降压变电站设计3.1供电方案的确定3.1.1指标计算经过计算可以得到全厂的计算负荷为5875.2kw,根据供电需求：在正常情况下只有一路电源工作，另一路作为备用电源。本方案选用5000KVA的油浸式变压器两台，型号为SJL1-5000/35，电压为35/10KV,查表可得变压器的主要技术参数为：空载损耗 短路损耗阻抗电压 空载电流变压器的有功功率损耗： Pb=nP0+Pk(Sjs/Sbe)2/n （n为变压器台数）Sjs=5975.2KVA； Sbe=5000KVA; 已知n=2；经过计算可得变压器的有功功率损耗为： 变压器的无功功率损耗：一台变压器运行的有功功率损耗为：一台变压器运行的无功功率损耗为35KV线路的功率：=Pjs+ =Qjs+=/35KV线路的功率因数：Cos由负荷计算知，该厂最大负荷时功率因数只有0.63。而供电部门要求该厂10KV进侧最大负荷时功率因数不小于0.92，二次侧大于0.86，因此现有情况明显不符合要求。 要使功率因数由0.63提高到0.95，必须装设无功补偿装置，其容量为： Qc=P30(tan-tan)=P30tan(arccos0.63)-tan(arccos0.95) =3914.9(1.20-0.33)=3405.9(kvar) 工厂装设了无功补偿装置后，在确定补偿地点以前的总的计算负荷时应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷为： =Q30-Qc=4381.6-3405.9=975.7(kvar)补偿后总的视在计算负荷为： = =4034.7(KV.A) 计算功率损耗： Pt0.0140.3kw Qt0.05201.7kvar高压侧计算负荷： P30(1)=40.3kw+3914.9kw=3955.2kw Q30(1)=(201.7+975.7)kvar=1177.4kvar S30(1)=4129.7KV.A =/补偿后的工厂功率因数： Cos=3955.2/4129.70.95电流流过导线时候要产生电能损耗，使导线发热。裸导线的温度过高时会使接头处得氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环最终可能导致短线，为了保证供电系统的正常稳定节能工作，通过导线的最大的最大电流不能大于导线的载流量。为保证供电系统安全可靠优质经济的运行，根据国家电线技术的有关规定，选择导线和电缆界面时候必须满足以下条件：1、发热条件 导线和电缆在通过正常最大度和电流即计算电流时产生的发热温度不应该超过正常运行时允许的最高允许温度2、电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流产生的电压损耗，不应该超过正常运行时候允许的电压损耗。对于工厂内较短的电压线路，可不进行电压损耗校验。3、经济电流密度 35kv及以上的高压线路及35KV以下的长距离，大电流线路例如较长的电源进线和电弧炉的短网进线，其导线截面宜按照经济电流密度选择，以使年运行费用最低，工厂内10KV及以下的线路通常不按照经济电流密度进行选择。4、机械强度 导线截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需要校验其短路热稳定度。母线则应校验其短路的动稳定度和热稳定度。根据以上条件，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为2.5米。查表得r=0.85 x=0.35电压损失计算由于线路存在着阻抗，所以通过负荷电流时要产生电压损失。一般线路的允许电压损失不超过5%（对线路的额定电压）。如果线路的电压损耗超过允许值，应适当加大导线截面，使其满足允许电压损耗的要求。3.1.2方案计算l 方案一 供电电源电压损失（下列公式中的为补偿后的数据） =（0.853955.25+0.4171177.45）/35 =0.55KV (L1=5Km) 电压损失合格备用电源电压损失 =（0.853955.27+0.351177.47）/35 =0.754Kv 电压损失合格l 方案二 根据计算得到全厂计算负荷为5875.2KVA，10KV线路上的计算电流为 Ijs=Sjs/()=339A 功率因数为 COS=0.95根据发热条件，10KV线路选用LGJ-70钢芯铝绞线架设，几何均径确定为1.5米。查表得 r=0.46 x=0.365电压损失： = 0.463914.95+0.3654381.65)/10 = 1.7KV同理可得： ( =（0.463914.97+0.3654381.67）/10 =2.4KV(方案二不满足电压损失要求)l 方案三 根据计算全厂计算负荷为5875.2KVA,厂内总降压变电所设主变压器一台，其相关数据为： 空载损耗： 短路损耗为： 阻抗电压： Uk%=7 , 空载电流：I0%= 1.1变压器的有功功率损耗：已知 n=1, Sjs=5875.2KVA Sbe=5000KVA所以 6.9+45（5875.2/5000）2 =69KW变压器的无功功率损耗为：2 =1（1.1/100）5000+1 (7/100) 5000(5875.2/5000)2 =538.25KVar35KV线路的功率因数为： 根据国家电线产品技术标准的相关规定，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢芯铝绞线架设。几何均距确定为2.5m。查表得r=0.85,X=0.35.电压损失计算： （L=5） =（0.853955.25+0.3511177.45）/35 =0.54KV 电压损失合格10KV备用电源仅用于一级负荷供电，经过计算可得一级负荷的计算负荷为4799.8KVA，10KV线路的计算电流为：根据发热条件选用LGJ-120钢芯铝绞线架设，几何均距确定为1.5m查表得r=0.27, x=0.335 电压损失为： =（0.274559.87+0.3351498.77）/10 =1.27KV 但是考虑到是作为备用电源，不是经常使用，还是基本满足要求，通过提高供电侧的电压还可以得以改善。3.1.2经济计算方案一的基建投资设备名称型号规格单价(万元)数量综合投资电力变压器SJL1-5000/357.00214.00线路投资LGJ-351.005+712.00高压断路器SW2-25/10002.0636.18电压互感器JDJJ-35+FZ-350.9221.84附加投资1000元/kw137.4513.745合计47.745方案一的年运行项目计算标准金额（万元）线路折旧费按照线路投资的4%计算0.48线路维护费按照线路折旧标准计算0.48变电设备维护费按照综合投资的6%计算1.32变电设备折旧费按照综合投资的6%计算1.32线路电能损耗368.120.85556000.0510-71.65变压器电能损耗26.98760+45（6528.6/5000)25600 0.0510-72.75基本电价费用500012410-424.00合计32方案三的基建费用设备名称型号规格单价(万元)数量综合投资电力变压器SJL1-5000/357.0017.00线路投资LGJ-35+LGJ_1201.00+1.035+714.45高压断路器SW2-25/10002.0612.06电压互感器JDJJ-35+FZ-350.9210.92附加投资1000元/kw130.4513.045合计37.475方案三的年运行费用项目计算标准金额（万元）线路折旧费按照线路投资的4%计算0.58线路维护费按照线路折旧标准计算0.58变电设备维护费按照综合投资的6%计算0.6变电设备折旧费按照综合投资的6%计算0.6线路电能损耗368.120.85556000.0510-71.65变压器电能损耗6.98760+45 (6528.6/5000)25600 0.05*10-72.45基本电价费用500012410-424.00合计30.46两种方案的经济比较方案费用方案一方案三差价基建费用47.74537.47510运行费用3230.461.543.1.3确定方案方案一：方案可靠，运行灵活，线路损失小，但是要装设两台主变压器和三台断路器，投资巨大。方案二：工作电源及备用电源均采用10KV线路，无需装设主变压器。但是线路损失太大，无法保证一级负荷长期运行的正常供电，故排除。方案三：正常运行时，线路损失小，电压损失低，能满足一级负荷长期运行的供电要求，当35KV线路出现故障进行检修时10KV线路进行供电，这时候线路损失大，但是考虑到供电时间短，且这种情况很少出现，综合安全可靠经济的考虑，方案三比方案一少一台主变压器和两台35KV断路器，故方案三最适合作为供电方案。3.2电气主接线的设计通过经济技术指标计算后的比较，确定使用方案三供电，即正常工作时由35KV线路供电，出现故障时，用10KV线路供电.10KV供电线路采用单母线分段 。 具体接线方式设计如下：1. 总降压变电所设一台主变压器，型号为SJL1-5000/35.以35KV架空线从电力网引入作为供电电源，在变压器的高压侧装设一台SW2-35型少油断路器，便于变电所的控制和维修。2.主变压器低压侧经少有断路器型号为SN-10-10，接在10KV母线的一个分段上，另一路以10KV架空线引入作为备用电源，也经过少有断路器接在10KV母线的另一个分段上。3.总降压变电所的10KV侧采用单母线分段接线，选用LMY型硬铝线，用10KV少有断路器将母线分段。4.各个车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电的可靠性。5.根据规定，备用电源只有在供电电源发生故障停电进行检修时候才能投入使用，因此在正常生产时，主变压器两边开关合上。10KV母线分段开关合上，备用电源开关断开，在备用电源电源开关上装设备用电源自动投入装置APD,当工作电源出现故障时，自动投入备用电源，保证一级负荷的正常生产用电。6.主变压器检修时只需合上10KV备用电源进线开关，这样就可以保证一级负荷的正常供电。3.2工厂负荷计算及无功补偿 3.2.1 工厂的计算负荷供电系统要能安全可靠的正常运行，各个元件都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统各个环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各个元件的负荷值，称为计算负荷。我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需求系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用确定计算负荷的基本方法，最为简便。二项式法的局限性比较大，但是确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，切计算比较简便。1、 需要系数法基本公式无功计算负荷为：Q30=P30tan视在计算负荷： S30=P30/COS2、 多组用电设备计算负荷的确定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及无功负荷分别计入一个同时系数K和K总的有功计算负荷为： P30=总的无功计算负荷为： Q30=总的计算负荷为： S30= 根据多组用电设备计算负荷的确定公式及题目要求，可分别得出铸造厂各个车间的计算负荷及总的计算负荷，其计算结果如下表所示 序号车间名称负荷类型计算负荷设备容量PjsQjsSjs1空压车间1889944.5963.41349.12模具车间1408492.8576.6758.53熔制车间1548928.81040.31394.64磨抛车间1200480638.4798.75封接车间851272.3321.3421.16配料车间690276331.2431.17锅炉房520416395.2573.88其他负荷500265283.6388.19其他负荷610274.5318.4420.4共计92164349.94868.46528.6同期系数0.90.90.90.9总计算负荷3914.94381.65875.2 3.2.2 功率补偿 工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求，则需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约电能又提高电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。1、无功补偿后的工厂计算负荷： 工厂装设了无功补偿装置后，在确定补偿地点以前的总的计算负荷时应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷为： =Q30-Qc补偿后总的视在计算负荷为： =2、无功补偿容量：在正常情况下只有一路电源工作，另一路作为备用电源。本方案选用5000KVA的油浸式变压器两台，型号为SJL1-5000/35，电压为35/10KV,查表可得变压器的主要技术参数为：空载损耗 短路损耗阻抗电压 空载电流变压器的有功功率损耗： Pb=nP0+Pk(Sjs/Sbe)2/n （n为变压器台数）Sjs=5975.2KVA； Sbe=5000KVA; 已知n=2；经过计算可得变压器的有功功率损耗为： 变压器的无功功率损耗：一台变压器运行的有功功率损耗为：一台变压器运行的无功功率损耗为35KV线路的功率：=Pjs+ =Qjs+=/35KV线路的功率因数：Cos3无功功率补偿由负荷计算知，该厂最大负荷时功率因数只有0.63。而供电部门要求该厂10KV进侧最大负荷时功率因数不小于0.92，二次侧大于0.86，因此现有情况明显不符合要求。 要使功率因数由0.63提高到0.95，必须装设无功补偿装置，其容量为： Qc=P30(tan-tan)=P30tan(arccos0.63)-tan(arccos0.95) =3914.9(1.20-0.33)=3405.9(kvar) 工厂装设了无功补偿装置后，在确定补偿地点以前的总的计算负荷时应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷为： =Q30-Qc=4381.6-3405.9=975.7(kvar)补偿后总的视在计算负荷为： = =4034.7(KV.A) 计算功率损耗： Pt0.0140.3kw Qt0.05201.7kvar高压侧计算负荷： P30(1)=40.3kw+3914.9kw=3955.2kw Q30(1)=(201.7+975.7)kvar=1177.4kvar S30(1)=4129.7KV.A =/补偿后的工厂功率因数： Cos=3955.2/4129.70.953.3短路电流计算与短路点的确定短路是指不同电位的导体之间电气短接，这是电力系统中最常见的一种故障，也是电力系统中最严重的一种故障。短路按性质分可分为对称短路和非对称性短路，三相短路属于对称性短路，其他形式的短路均为非对称性短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但是一般情况下，三相短路的短路电流最大，因此造成的危害也最为严重。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，因此作为选择和校验电气设备的短路计算中，以三相短路计算为主。短路电流的计算，常用的有欧姆法和标幺值法。（本次设计采用标幺值法）为了选择高压电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电所35KV侧、10kv母线以及厂区高压配电线路末端的短路电流。（因10KV母线与10KV配电线路末端的短路电流差别较小，所以只计算主变压器高低压侧两边的短路电流。）3.3.1计算电路图 3.3.2短路电流计算等值电路图(1)基本等值电路（2）最大运行方式下的等值电路（3）最小运行方式下的等值电路 3.3.3短路电流计算1、计算各元件的电抗标么值 设基准容量为Sj=1000MVA,基准电压Uj1=37KV,Uj2=10.5KV.根据已知条件就可以求出各个元件的电抗标么值：(1)电源：Xx*=Sj/Sd=1000/1918=0.52(2)三圈变压器： X1*=1/2（Ud1-2+Ud1-3-Ud2-3）/100Sj/ Sbe =1/2(10.5+17-6)/1001000/31.5 =3.41 X2*=1/2（Ud1-2+Ud2-3-Ud1-3）/100Sj/ Sbe =1/2(10.5+6-17) /1001000/31.5 =-0.08 (取其绝对值)(3)线路： Xl*=(X0LSj)/U2J1 =(0.451000)/372 =1.46(4)双线圈变压器： Xb*=Ud%/100Sj/Sbe =7/1001000/5 =142、计算35KV侧短路电流（1）最大运行方式下： 短路电流Id1 Id2=I*d1Sj/(Uj1) (SJ=1000MVA,UJ1=37KV)短路电流有效标么值Id* Id*=1/d* I*d1=1/d1*=1/XX*+(1/2)X1*J+(1/2)X2J*+XL* =1/0.52+(1/2) 3.41+(1/2) 0.08+1.46 =0.268最大运行方式下d1点的短路电流：Id1=I*d1Sj/(Uj1) =0.2691000/(37) =4.19KA 最大运行方式下d1点的短路冲击电流：ic1=2.55Id1=2.554.2=10.7KA 最大运行方式下d1点的短路冲击电流有效值：Ic1=1.51Id1=1.514.2=6.3KA 最大运行方式下短路容量：Sd1=I*d1Sj=0.2691000=269MVA2、 最小运行方式下:短路电流Id1Id1=I*d1Sj/(Uj2) (SJ=1000MVA,UJ1=37KV)短路电流有效值标么值Id*Id*=1/d* I*d1=1/d2*=1/XX*+X1*J+X2J*+XL* =1/0.52+3.41+0.08+1.46 =0.183最小运行方式下d1点短路电流： Id1=I*d1Sj/(Uj1) =0.181000/(37) =2.85KA 最小运行方式下d1点短路冲击电流： Ic1=2.55Id1=2.552.81=7.27KA 最小运行方式下d1点短路冲击电流有效值： IC1=1.51Id1=1.512.81=4.3KA 最小运行方式下d1点的短路容量： Sd1=I*d1Sj=0.181000=183MVA3、 计算10KV侧短路电流（1）最大运行方式下：短路电流Id2Id2=Id2* sj/(Uj2) (Sj=1000MVA,Uj2=10.5kv)短路电流有效标么值Id* Id*=1/d* I*d2=1/d2*=1/XX*+(1/2)X1*J+(1/2)X2J*+XL*+Xb* =1/0.52+(1/2) 3.41+(1/2) 0.08+1.46+14 =0.056最大运行方式下d2点短路电流：Id2=I*d2Sj/(Uj2) =0.0561000/(10.5) =3.08KA最大运行方式下d2点短路冲击电流； Ic2=2.55Id2=2.553.08=7.91KA最大运行方式下d2点短路冲击电流有效值: Ic2=1.51Id2=1.513.08=4.68KA最大运行方式下d2点的短路容量： Sd2=I*d2SJ=0.0561000=56MVA(2) 最小运行方式下：短路电流Id2 Id2=I*d2Sj/(Uj2) (Sj=1000MVA,Uj2=10.5kv)短路电流有效标么值Id* Id*=1/d* I*d2=1/d2*=1/XX*+X1*J+(X2J*+XL*+Xb* =1/0.52+3.41+0.08+1.46+14 =0.051最小运行方式下d2点的短路电流: Id2=I*d2Sj/(Uj2) =0.0511000/(10.5) =2.8KA最小运行方式下d2点短路电流冲击系数： Ic2=2.55Id2=2.552.8=7.14KA最小运行方式下d2点的短路冲击电流有效值： Ic2=1.51Id2=1.512.8=4.228KA最小运行方式下d2点短路容量： Sd2=I*d2SJ=0.0511000=51MVA3.3.4短路电流计算结果表序号短路点运行方式短路电流Id(KA)冲击电流IC(KA)短路容量（MVA）135KVd1最大4.1910.7269135KVd1最小2.857.27183210KVd2最大3.17.9156210KVd2最小2.87.14513.4 主要电气设备的选择变配电所中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路，或称为主电路、主接线。一次电路中所有电气设备成为一次设备或一次元件。3.4.1 一次设备按其功能来分，可分为以下几类1、变换设备 其功能是按照电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等。例如电力变压器、电压互感器、电流互感器等。2、控制设备 其功能是按照电力系统运行的要求来控制一次电路的通断，例如各种高低压侧开关。3、保护设备 其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压的保护，例如熔断器和避雷器。4、补偿设备 其功能是用来补偿电力系统的无功功率，提高系统的功率因数，例如并联电容器。5、成套设备 它是按照一次电路接线的方案要求，将有关一次设备及控制、指示、监测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气设备，例如高压开关柜、低压配电屏和照明配电箱等。 正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件，在进行电气设备选则时在保证可靠地前提下，应该积极而稳妥的采用新技术、新工艺，并注意节省投资，选择合适的电器。并要按照短路状态进行校验热稳定度和热稳定度。3.4.2 35KV侧高压电器设备的选择l 35KV隔离开关的选择高压隔离开关的功能主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。隔离开关没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作。然而可用来隔离一定的小电流，励磁电流不超过2A的空载变压器，电容电流不超过5A的空载线路及