0239-某氟制品厂变电所及配电系统设计【全套5张CAD图+说明书】
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制品厂
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摘 要
根据我国能源利用情况，供电设计的原则要求，以及化工厂的生产程度反映在电气方面的工艺过程有较强的供电连续性等特点。
First，对全厂的负荷进行系统计算，为确定供电系统的电力变压器、各种开关电器的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进行无功补偿，以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗，从而减少电器元件的规格，降低它的功率损耗和电压损耗，减少投资；Second,根据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器，确定变电所的所址、类型以及其主接线方案；Third按符合情况系统地对厂区进行设计，为了校验一次设备的短路稳定度，开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度，整定电流速断保护装置的动作电流，进行短路电流的计算，进而选择了电力线路和高低压电气设备；End，确定全厂配电系统的防雷接地系统设计。
关键词：电力负荷、功率因数、变电所、变压器、主接线方案、短路电流、配电系统、防雷、接地
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摘 要 根据我国能源利用情况，供电设计的原则要求，以及化工厂的生产程度反映在电气方面的工艺过程有较强的供电连续性等特点。 全厂的负荷进行系统计算，为确定供电系统的电力变压器、各种开关电器的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进行无功补偿，以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗，从而减少电器元件的规格，降低它的功率损耗和电压损耗，减少投资； 据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器，确定变电所的所址、类型以及其主接线方案； 设计，为了校验一次设备的短路稳定度，开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度，整定电流速断保护装置的动作电流，进行短路电流的计算，进而选择了电力线路和高低压电气设备； 定全厂配电系统的防雷接地系统设计。 关键词： 电力负荷、功率因数、变电所、变压器、主接线方案、短路电流、配电系统、防雷、接地 to of of of to of in of to of of of on or of of Is it to go on to in to of of of it to of of to is it to go on to of on or of of of of of is it of to go or of 目 录 第 1 章 概述 1 第 2 章 设计条件 2 题名称 2 务与要求 2 用电协议 2 荷性质 3 象及地区资料 3 要设计任务 3 计成品要求 4 第 3 章 全厂负荷分析和计算 4 工厂电力负荷的分级及对供电电源的要求 4 计算负荷 5 无功负荷的分析、计算与补偿 22 全厂负荷计算表 27 第 4 章 10/电所所址型式确定 29 配电所所址选择 29 体布置 33 第 5 章 变压器台数及容量的选择 36 压器台数的确定 36 变压器容量的确定 36 力变压器的选择 43 第 6 章 短路电流计算 路的原因、后果及其形式 46 路计算 47 第 7 章 变电所主接线方案经济技术比较和确定 述 55 配电所主接线的选择 56 第 8 章 全厂配电系统设计 62 压电力系统 62 厂电力线路结构、敷设 66 线和电缆截面的选择与校验 67 第 9 章 变电所主要电气设备的选择与校验 电屏类型的确定及一些参数 79 压配电屏内所选设备的基本功能 81 压器二次侧低压电气开关的选择与校 验 86 第 10 章 变电所防雷与接地设计 电压概念 88 雷措施 89 护范围的确定 89 雷设计 91 地设计 92 参考文献 94 附录 95 11 第一章 设计任务书 课题名称 ： 某氟制品厂变电所及配电系统设计 任务与要求 一、 概述 氟制品厂的主要车间包括： 产装置车间， 产装置车间、冷冻站、包装车间、检测站、机修车间和中央控制楼等。 各车间位置见全厂总平面布置图（附后） 二、 设计依据 1. 全厂总平面布置图（图一） 2. 各车间用电设备明细表（表一） 三、 供用电协议 工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下： 1. 电源： 从距厂东北侧 5/10埠变电所”，用 10缆线路 向本厂供电。 2. 供电系统短路技 术数据： （ 1） 35/10“沙埠变电所” 1010线为无限 大电源系统。两段母线的短路数据为 （ 2） 35/10“沙埠变电所”配出线路定时限过流保护装置的整定时间为 2S，厂变电所的整定时间应不大于 1S。 3电价： 按水电部、国家物价局、华东电管局、省电力局等有关文件规定：属于“大工业电价”范围，应按两部电价计价。其中电度电价 千瓦时（不含电力建设资金）若考虑这项加价 ，电度电价约法三章 千瓦时。基本电价可按变电所主变电器总容量计算为 /千伏安 /月。 系统运行方式 短路容量 最大运行方式 185小运行方式 1152 4、要求在厂变电所 10 四、负荷性质： 根据化工企业具有腐蚀性易爆炸的特点，其中用电设备中各类压缩机、循环泵、搅拌电机组、冰柜等部分为二级负荷，其它用电设备均属三级负荷。本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为 6000 小时。 五、气象及地质资料 1. 气象条件： (1) 主导风向为东北风； (2) 最热水平均最高温度未 (3) 最热月土壤中 10摄氏度； (4) 年平均雷暴日为 30d。 2. 土壤结构为沙质粘土。 3. 环境：凡生产车间均属防腐防爆环境。 六、主要设计任务 1. 全厂负荷的分析和计算； 2. 10/电所所址型式的确定； 3. 无功负荷的分析、计算和补偿； 4. 变压器台数及容量选择； 5. 变电所主接线方案的技术经济比较和确定； 6. 短路电流计算 7. 变电所主要电气设备的选择和校验； 8. 全厂配电系统设计； 9 产装置车间配电系统的设计与计算； 10变电所防雷与接地的设计。 七、设计成品要 求 1. 设计说明书： 对整个设计任务、内容用说明书形式进行系统的说明、论证和计算。要求说 明有条理，论证分析有理论依据，计算及结果正确。 2. 成品图纸： 33 （ 1） 全厂配电平面布置图（ 2#） （ 2） 变电所配电系统图（ 1#） （ 3） 变电所平面布置图及主要剖面图（ 1#） （ 4） 电动机控制、接线原理图（ 2#） （ 5） 变电所防雷接地平剖面图（ 1#） 八、参考资料 1、工厂供电 第四版 刘介才编 2、工厂供电简明设计手册 刘介才编 3、工厂供电设计 吉林科技出版社 4、工厂供电设计与实验 王荣盘藩编著 5、工厂配电设计手册 水利水电出版社 6、工厂常用电气设备手册（第三版）上、下 水利水电出版社 7、工业与民用配电设计手册第二版 水利水电出版社 8、中华人民共和国国家标准电力设计规范 机械工业部编 9、电力工程设计手册 西北、东北电力设计院编 10、工厂高 配及变电所有关图纸 工程设计院借阅 11、化工厂电气手册 化学工业出版社 12、工业企业供电课程设计及实验指导书 王建南编 13 工厂配电线路及变电所设计计算 段建元编 机械工业出版社 14、实用供配电技术手册 刘介才主编 15、预装式变电站手册 廖光余主编 16、电力工程电气设备手册电气一、二次 陈学庸主编 17、工矿 企业电气工程师手册 王士政主编 18、民用建筑电气设计手册 戴瑜兴主编 19、变电所设计 10 220 丁毓山主编 44 各车间主要用电设备明细表 车间 序号 位号 用电设备名称 负荷等级 电力设备 型号规格 单台 容量（ 总 台 数 功率因数 计算电流（ A） 计算负荷 备注 30 30 1生产 装 置车间 1 2 70 150 续 2 1（ 2）真空压缩机 2 0 续 3 1（ 2）回收压缩机 2 4 2 间歇 4 离心风机 2 续、防暴防腐 5 循环泵 2 歇 6 搅拌电机 2 歇 7 1（ 2）压缩机 2 4 2 连续 8 热水泵 3 续 9 除盐水泵 3 续 10 除盐热水泵 3 歇 11 除盐冷冻水泵 3 歇 12 电动葫芦 3 修用 13 成品冰柜 3 续 14 组装空调机送风机 3 续 15 组装空调机回风机 3 1 连续 16 现场分析室插座箱 3 1 0 0 10 17 检修电源 3 100A 18 照明配电箱 2 长装置 车间 1 2 2 2 冷冻站 1 压缩机组 续 2 冷水机组 5 0 连续 3 空调动力箱 3 65 连续 中央控制 1 中控一线 55 楼 2 中控二线 检测站 1 包装车间 1 0 35 变电所 1 本所照明配电箱 1 2 2 空调电源 5 3 主控室电源开关箱 1 4 仪表检修电源 100A 5 电气检修电源 200A 机修车间 1 3 成品仓库 1 3 8 9 25 办公楼等 1 3 1 合计 第 2 章 负荷计算 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（ 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。 66 一、负荷计算的目的： （ 1）、求计算负荷（根据统计得到的按 30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、负荷计算的方法 常用的主要负荷计算方法有 单位产量耗电量法、单位产值耗电量法、单位面积用电量法等。其中需用系数法计算比较简单，适用于用电设备台数比较多、各台设备容量差别布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。已知产品的单位产量的耗电量或单位产值的耗电量时，初步设计和方案估算采用单位产量和单位产值耗电量法计算是最简单的。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 （一）负荷计算最常用的两种方 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。 考虑到本厂的实际情况，应采用 需要系数法 计算： 一、基本公式 30 L e 30 P 30P 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。 77 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。 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 K 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； e 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（ （e ）。 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： 30 30 为对应于用电设备组 的正切值。 视在计算负荷： 3030 为用电设备组的 平均功率因数。 计算电流： 3030 3 如果为一台三相电动机，则其计算电流应取其额定电流，即 30 3 c o 负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦”（ 无功功率为“千乏”（ 视在功率为“千伏安”（ 电流为“安”（ A），电压为“千伏”（ 88 二、需要系数法基本公式30 P中的设备容量含备用设备的容量，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： 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。 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： 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 100% 换算后的设备容量为： 1 0 0 1 0 0c o S 即 c o N N S 式中，S 电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视在功率）； N 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）； 100 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 25% ，换算后的容量为： 252 e P 式中， 吊车电动机的铭牌 容量； N 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）； 25 值等于 25%的负荷持续率（计算中用 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 0 0 99 0 0 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 0 0 0 0 （ 2）、由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取 0 0 0 0 总的有功计算负荷为 3 0 3 0 P总的无功计算负荷为 3 0 3 0 Q别为各组的有功和无功计算负荷之和。 总的视在负荷为 223 0 3 0 3 0S P Q总的计算电流为 3030 3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3030 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值的问题。 四、各车间的负 荷计算 0 0 2生产装置车间：30 0 冻站：30 0 010 中央控制楼：30 0 测站：30 0 装车间：30 30P 0 35Q 电所：30 0 修车间：30 0 品仓库：30 0 19Q 公楼等：30 0 0Q 明 总：3030 10 . 9 5 0 . 9 5 1 3 3 6 . 5 6 1 2 6 9 . 7 3 2 总3030 10 . 9 7 0 . 9 7 1 0 7 7 . 1 9 1 0 4 4 . 8 7 4 总223 0 3 030 1 6 4 4 . 3 8S P Q 总 3030c o s 0 . 7 7 2总总全厂功率因数小于 提高功率因数。 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 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 (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。（参照表）。 （）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 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 工厂常用功率因数的计算 1111 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。 一、 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： 2211 ( )） 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。 二、 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： 13） 式中： 功率表读数（千瓦）； 1U 电压表读数（千乏）； 1I 电流表读数（安） 三、 最大 负荷时的功率因数 、 补偿前最大负荷的自然功率因数： 02230 30） 、 补偿后最大负荷的功率因数： 0223 0 3 0() Q（） 式中：30P 全厂有功计算负荷（千瓦）； 30Q 全厂无功计算负荷（千乏）； 全厂的无功补偿容 量（千乏）。 提高功率因数的方法 一、 提高自然功率因数的方法 1212 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 二、 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。 、 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3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，采用集中补偿。 补偿后 取 313 30 总 （ =10偿后： 2 230 1 2 6 9 . 7 3 2 ( 1 0 4 4 . 8 7 4 5 1 0 ) 1 3 7 7 . 8S 300 . 0 1 5 0 . 0 1 5 1 3 7 7 . 8 2 0 . 7 300 . 0 6 0 . 0 6 1 3 7 7 . 8 8 2 . 6 7 3 0 ( 1 ) 1 2 6 9 . 7 3 2 2 0 . 7 1 2 9 0 . 4 3 2P 3 0 ( 1 ) 1 0 4 4 . 8 7 4 8 2 . 6 7 5 1 0 6 1 7 . 5 4 4Q 3 0 (1 ) 1 4 3 0 S 3 0 ( 1 )3 0 ( 1 )1 2 9 0 . 4 3 2c o s 0 . 9 0 21 4 3 0 . 5 9 这一功率因数满足规定（ 求 第三章 变电所的有关设计 一、变配电所所址选择 （一） 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 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。 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。 （二） 按负荷功率矩法确定负荷中心（图待续） 1414 设有负荷1P、2表示有功计算负荷），分布如图 4示。它们在任选的直角坐标分别 为1P 11( , ) 2 2( , )P x y、3 3 3( , )P x y。现假设总负荷1 2 3 P P P D 的负荷中心坐标 ( , )Px y 处，则仿照力学求重心的力矩方程可得 1 1 2 2 3 3 P x P x P x 1 1 2 2 3 3 P y P y P y 写成一般式为 ()i i P x ()i i P y 因此求得负荷中心的坐标为 () （ 4 () （ 4 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。 二、变压器台数及容量的确定 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 3 5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 2 3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 1 2 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，其容量应满足一1515 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。 2、变压器容量的确定 对变压器容量的选取进行经济比较： 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。 一、 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。 二、 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 Z（ 2 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 年运行费般包括以下四项： （ 1） 设备的折旧费用 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1C。电力工程各类装置的折旧率见表 2 23页） 折旧费按下式计算： 1 C(万元 /年 ) （ 2 （ 2）设备维护管理费 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1616 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 2 C万元 /年 （ 2 （ 3）年电能损耗费下式计算： 4( ) 1 0A b W 万元 /年 （ 2 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 全厂 1千伏以上配电线路全年电能损耗总和 （千瓦 2()o t 千瓦 小时 （ 2 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 t 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 功率因数 求得（表 2 表 2大负荷利用小时数 （ 4）年基本电价费二部电价制。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： 1717 2 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） 410 （万元 /年） （ 2 整个供电系统的年运行费 F 为 Z W A F F F （ 2 （四）、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 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 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。 1221F （ 2 式中 1Z、2Z 第一、二方案的基建投资 1F、2F 第一、二方案的年运行费 算得的抵偿年限 金合理运用而统一规定的标准抵偿 年限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。如无法取得暂按 5年考虑。 如果技术上相当的方案数目超过两小时，为了便于比较，常采用计算费用最小的方法。 （ 2 式中 计算费用 将各个方案的其中 经济比较 1818 三、变电所的总体布置 总降压变电所的布置（摘自高配 18） （一）、总降压变电所总体布置的一般原则 （ 1）总体布置必须保证运行安全即： 1）各项电气间距、围栏、道路等均应负荷规定的要求。 2）应有相应的安全防火设施和安排。 3）能满足正常时，短路和过电压时工作条件的要求，不会危及人身安全和周围设备的安全。 4）各回路、各相序应有标示，以防误操作。 5）各主控室及室内高压配电装置室等的门应向外开。 （ 2）便于运行维护。户内、外应有装们的巡视通道；主控室的位置布置要便于运行人员和巡视人员的相互联系并且进出方便；应考虑检修时户外的场地需要。 （ 3）便于进出线。整体布置应符合进出线的方向。 （ 4）节约土地，节省投资。正常情况下的 35110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35110电装置全部应安装于室内。 610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。 （ 5）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。 变电所型式的选择（摘自简明设计手册 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 序号 类型 型式 优缺点 适 用范围 1 室外型 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 1919 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（ 315下）、负荷不重要的场所，一般供生活区用电 说明图 四、变电所主结线方 案比较 工厂变配电所的主接线图（工厂供电 概述 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，亦称一次电路图而用来控制、指示、监测和保护一次电路及其设备运行的电路图，则称二次电路图，或二次接线图，通称二次回路图。二次回路是通过电流互感器和电压互感器与主电路相联系的。 对工厂变配电所主接线有下列基本要求： （ 1）安全 应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其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。 （ 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，且适应负荷的发展。 （ 4）经济 在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。 主接线图有两种绘制形式： （ 1）系统式主接线图 这是按照电力输送的顺序依次安排其中的设备和线路相互连接关系而绘制的一种简图，如图 1图 4。它全面系统地反映出主接线中电力的传输过程，但是它并不反映其中各成套配电所主接线图均为这一形式。 （ 2）装置式主接线图 这是按照主接线中高压或低压成套配电装置之间相互连2020 接关系和排列位置而绘制的一种简图， 通常按不同电压等级分别绘制，如图 4这种主接线图上可以一目了然地看出某一电压级的成套配电装置的内部设备连接关系及装置之间相互排列位置。这种主接线图多在变配电所施工图中使用。 变电所主结线 (高配 P) (一 )、主结线的一般要求 （ 1）变电所的主结线，应按照电源情况、生产要求、负荷性质、容量大小及邻近变、配电所的联系等因素确定，力求简单可靠。 （ 2）变电所中的高、低压母线，一般采用单母线或单母线分段。 （ 3）接在母线上的阀型避雷器和电压互感器一般合用一组隔离开关，架空进出线上的阀型避雷器不装设隔 离开关。 （ 4）全厂只有一台容量较小的配电变压器时，其一次侧不宜设高压开关柜。 （二）、高压系统主结线 车间变电所高压系统之结线是指车间变电所高压侧到变压器之间的接线。通常采用 310有用 35变电所的主结线与高压侧的进线结构有关，可参见表 4 独立式或其它室内变电所的高压侧结线方式，可以采用单母线，也可采用单母线分段。根据车间变电所变压器台数和电源回路数确定，其单母线分段式结线如图4 图 4 表 4压器室高压侧主结线方案 主结线方案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2121 主接线图 变压器容量/001600 200630 800 1600 200 600 800 1600 200630 8001250 200630 8001250 200630 8001250 进出线方式 高压电缆引入，低压母线引入 高压架空线引入，低压母线引出 变压器室结构型式 敞开式或封闭式 敞开式 封闭式 说 明 （ 1） 方案 1、 2、 3 的变压器保护电器一般在线路送电端的高压配电装置上 （ 2） 方案 6、 7 的变压器保护建议采用跌落式熔断器，装于架空线路的分歧 杆或终端杆上 （ 3） 方案 8、 9 的熔断器装在变压器的室外墙上 （ 4） 方案 10、 11 若用于直接从地区电力网供电，供电部门要求在前面加装跌落式熔断器时可按方案 8、 9 进行安装
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