学生电信系毕业论文

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）I摘要随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量的迅速增长，对电能的质量，供电的可靠性以及技术的经济指标等的要求也日益提高。供电系统的设计是否完善，不仅影响工厂基建投资，运行费用和有色金属的消耗量，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产，他与企业的经济效益，设备和人身安全等密切相关。本设计做的是铝厂供配电一次设计。首先简要介绍了工厂供电的有关的基础的知识，然后对电力系统和变电站进行总体的分析，叙述了全厂和各车间电力负荷的计算、无功功率的补偿、总降压变电做的电气主接线的确定、电力变压器的选择、相应点短路电流的计算、高压侧相关电气设备的选择，母线的选择、电力电缆的选择和校验鞥。其中电气主接线是系统的主要环节，他对系统的运行，电气设备的选择，厂房、配电装置的布置，自动装置的选择和控制方式起定性的作用，对电力系统的运行的可靠性，灵活性，经济性起到了决定性的作用。在本设计中，注重供电系统的基本知识和知识的系统性对供电技术的有一定的现实意义。本课题设计的一次系统具有功能齐全、操作简单、节约能源安全可靠等特点，提高了供电系统的自动化程度。减轻了操作人员的的劳动强度，具有广泛的应用价值和推广价值。关键字电气主接线；电气设备；短路电流；供电设计；兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）IIABSTRACTWITHTHEINDUSTRIALELECTRICALAUTOMATIONTECHNOLOGYDEVELOPMENT,THERAPIDGROWTHOFPLANTPOWERCONSUMPTION,ONTHEQUALITYOFELECTRICENERGY,ANDTHEPOWERSUPPLYRELIABILITYANDTECHNICALECONOMICINDICATORANDOTHERREQUIREMENTSAREALSOINCREASINGDESIGNOFPOWERSUPPLYSYSTEMISPERFECT,NOTONLYAFFECTTHEPLANTINFRASTRUCTUREINVESTMENT,OPERATINGCOSTSANDTHECONSUMPTIONOFNONFERROUSMETALS,BUTALSOREFLECTEDINTHEPOWERPLANTRELIABILITYANDTHESAFETYOFFACTORYPRODUCTION,HEANDTHEECONOMICBENEFITSOFTHEENTERPRISE,THEEQUIPMENTANDPERSONALSAFETYARECLOSELYRELATEDDESIGNISADESIGNOFPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONOFALUMINUMFIRSTBRIEFLYINTRODUCEDTHEPOWERPLANTONTHEBASISOFKNOWLEDGE,ANDTHENTOELECTRICPOWERSYSTEMANDSUBSTATIONOVERALLANALYSIS,DESCRIBESTHEPLANTANDTHEPLANTPOWERLOADCALCULATION,REACTIVEPOWERCOMPENSATION,TOTALSTEPDOWNSUBSTATIONTODOTHEMAINELECTRICALWIRING,POWERTRANSFORMERSELECTION,THECORRESPONDINGPOINTOFTHESHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION,HIGHSIDERELATEDELECTRICALEQUIPMENTSELECTION,BUSSELECTION,SELECTIONOFPOWERCABLEANDCHECKFORONEOFTHEMAINELECTRICALWIRINGSYSTEMISTHEMAINLINK,HEONTHEOPERATIONOFTHESYSTEM,ELECTRICALEQUIPMENTSELECTION,PLANT,DISTRIBUTIONDEVICEARRANGEMENT,AUTOMATICDEVICESELECTIONANDCONTROLWAYOFDETERMINETHENATURE,ONTHEPOWERSYSTEMRELIABILITY,FLEXIBILITY,ECONOMYPLAYSADECISIVEROLEINTHEDESIGNOFPOWERSUPPLYSYSTEM,PAYATTENTIONTOTHEBASICKNOWLEDGEANDTHESYSTEMATICKNOWLEDGEONPOWERSUPPLYTECHNOLOGYHASCERTAINPRACTICALSIGNIFICANCETHISTOPICISTODESIGNASYSTEMHASTHEADVANTAGESOFCOMPLETEFUNCTION,SIMPLEOPERATION,SAVINGENERGY,SAFETYANDRELIABILITYTOIMPROVEPOWERSYSTEMAUTOMATIONREDUCESTHEOPERATORLABORINTENSITY,ANDHASWIDEAPPLICATIONANDPOPULARIZATIONVALUEKEYWORDSMAINELECTRICALCONNECTIONELECTRICALEQUIPMENTSHORTCIRCUITCURRENTPOWERSUPPLYDESIGN兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）III目录摘要I目录III第一章绪论1第一节工厂供电设计必须遵循的一般原则、内容、程序1一、工厂供电设计的一般原则1二、工厂供电设计的墓本内容2三、工厂供电设计的程序3第二节设计背景4一、设计课题铝厂供配电一次系统设计4二、设计内容4第二章铝厂电力负荷的计算和功率补偿5第一节负荷计算的内容和目的5一、电力负荷有两个含义5二、工厂的电力负荷分级5三、负荷计算的主要内容5第二节计算负荷的使用方法5一、按需要系数法确定计算负荷6二、按二项式法确定计算负荷7第三节工厂的计算负荷及其补偿8一、工厂供电系统的功率损耗8二、工厂无功功率补偿及其计算9第四节铝厂的负荷计算几个车间的负荷计算11一、计算依据和负荷调查资料11二、车间的负荷计算12三、全厂的负荷计算17第三章铝厂总降压变电所电气主接线设计21第一节接线图的意义、目的及要求21第二节变配电所电气主接线21一、电气主接线的基本形式21第三节铝厂变电所常用电气主接线25一、基本原则25二、降压变电所典型接线26第四节变电所变压器的台数和容量的选择26一、变电所主变压器台数的选择26二、变电所主变压器容T的选择26第四章铝厂短路的电流计算28第一节短路的原因、后果、形式和短路电流计算的目的28一、短路的原因28二、短路的后果28三、短路的形式28四、短路电流计算的目的29第二节短路计算的方法与步骤29一、欧姆法（有名单位制法）29二、计算短路回路中各主要元件的阻抗29三、计算短路电流29四、计算短路电流30第五章铝厂高压电气设备的选择35兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）IV第一节高压电气设备选择的一般原则35第二节高压隔离开关的选择37第三节高压断路器的选择37第四节电压互感器的选择38第五节10KV高压开关柜的选择39第六节母线、导线和电缆的选择39一、导线和电缆选择的一般原则39二、母线、导线和电缆选择的方法39三、本设计中母线、导线和电缆的选择40第七节电流互感器的选择42结论44致谢45参考文献46附录47兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）1第一章绪论第一节工厂供电设计必须遵循的一般原则、内容、程序一、工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB5005295供配电系统设计规范、GB500539410KV及以下设计规范、GB5005495低压配电设计规范等的规定。工厂供电设计必须遵循以下原则（一）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（二）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（三）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（四）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。关于供电负荷分级如下电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定（一）符合下列情况之一时，应为一级负荷1中断供电将造成人身伤亡时。2中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作例如重要交通兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）2枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。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,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为特别重要的负荷。（二）符合下列情况之一时，应为二级负荷1中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如主要设备损坏、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。2中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷,以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。（三）不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。二、工厂供电设计的墓本内容工厂供电设计主要包括工厂变配电所设计、工厂高压配电线路设计、车间低压配电线路设计和电气照明设计等。本书所指工厂供电设计不含电气照明设计的内容。设计的程序（一工厂变配电所设计工厂变配电所设计包括以下基本内容1负荷计算及无功功率补偿计算。2变配电所所址和型式的选择。3变电所主变压器台数、容量及类型的选择（配电所设计不含此项内容）。4变配电所主接线方案的设计。5短路电流的计算。6变配电所一次设备的选择。7变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定。8变配电所防雷保护与接地装置的设计。9编写设计说明书及主要设备材料清单。10绘制变配电所主结线图、平面图和必要的剖面图、二次回路图及其它施工图样。（二）工厂高压配电线路设计工厂高压配电线路设计包括以下基本内容1工厂高压配电系统方案的确定。2助高压配电线路的负荷计算。兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）33高压配电线路的导线和电缆的选择。4架空线杆位的确定及电杆、绝缘子、金具等的选择，对电缆线路来说，则为电缆敷设方式的选择和设计。5防雷保护和接地装置的设计。6编写设计说明书及主要设备材料清单。7绘制高压配电系统图、平面布线图、电杆总装图及其它施工图样。（三）车间低压配电线路设计车间低压配电线路设计包括以下基本内容1车间低压配电系统方案的确定。2低压配电线路的负荷计算。3低压配电线路的导线和甩缆的选择。4低压配电设备和保护设备的选择。5低压配电线路敷设方式的设计。6低压配电系统接地装置的设计。7编写设计说明书及主要设备材料清单。8绘制车间低压配电系统图、平面布线图及其它施工图样。三、工厂供电设计的程序工厂供电设计通常分为初步设计、技术设计和施工图设计等三个阶段，也有的分为方案设计、初步设计和施工图设计等三个阶段。如果工程规模较小或技术不太复杂，也可采用初步设计或称扩大初步设计，含技术设计内容和施工图设计两个阶段。如果设计任务紧迫，且工程规模较小，又经技术论证许可时，也可合并为一个阶段，直接进行施工图设计。扩大初步设计含技术设计的任务，主要是根据设计任一务书的要求，进行负荷的统计计算，确定工厂的需电容量，选择工厂供电系统的初步方案和主要设备，提出主要设备材料清单，并编制工程概算，报上级主管部门审批。扩大初步设计提出的资料应为设计说明书含主接线图和主要设备材料清单及工程概算两部分。在初步设计期间或初步设计之后，工厂应向供电部门办理用电申请手续，并与供电部门签订供用电协议。只有办好供用电协议手续后，才能进行下一步施工图设计。施工图设计或称施工设计是在扩大初步设计方案和概算经上级主管部门批准后。为满足安装施工而进行的设计，重点是绘制施工图。施工图设计须对初步设计的原则性方案进行全面的技术经济分析及必要的计算和修改，以使设计方案更臻完善，有助于施兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）4工图样的绘制。施工图设计应提出的资料主要是完整的一套施工图样和必要的施工说明书，此外需编制较详细准确的工程预算，报上级审批。第二节设计背景一、设计课题铝厂供配电一次系统设计此设计任务旨在体现我们对专业知识的掌握程度，培养我们对本专业知识的综合运用能力。以下为铝厂提供的资料及要求（一）电解车间直流电流10KA，直流电压6V，串联100个，5吨天车（4台，每台155KW，额定电压为380V），附设真空泵（2台，每台额定功率为75KW，额定电压为380V），空气压缩机（2台，每台28KW），车间照明（10KW）（二）整流车间硅整流器3台，整流效益093，整流变压器10/063KV；辅助用电200KW，由一台10/04KV的变压器供电（三）轧制车间高压电机（2台，6KV，380KW轧制电机）；5吨天车（2台）；辅助电机（28KW、380V的12台，78KW、380V的3台）车间照明（5KW）（四）熔铸车间三相2KW电阻炉（2台，线路电压为380V）；铸造电机（4台，380V，400KW）；5吨天车（2台）；车间照明（5KW）（五）机修车间冷加工机床（26台，共1655KW，其中大容量台数5台，共572KW）；吊车（1台，75KW）电焊设备（2台，共177KW）；其他用电设备（6台，共106KW，其中大容量台数3台，共7KW（六）水泵房的负荷计算（电泵两台，28KW，380V）（七）全厂生活照明的负荷计算高压汞灯（35KW）白炽灯（65KW）（八）厂区一号电源110KV，8公里，厂区二号电源110KV，15公里二、设计内容（一）全厂及各车间负荷的计算和功率补偿的问题。（二）全厂高低压系统主接线及主接线的绘图，分析主接线的运行方式。（三）相应点短路电流的计算。（四）进行相关电气设备的选择和校验。兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）5第二章铝厂电力负荷的计算和功率补偿第一节负荷计算的内容和目的一、电力负荷有两个含义一是指用电设备或用电单位（用户），另一是指用电设备或用电单位所消耗的电功率或电流，这里指前者。二、工厂的电力负荷分级按其对供电可靠性的要求及终端供电在政治、经济上所照成的影响的程度，分为以下三级（一）一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡；或在政治、经济上将造成重大损失者，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、国民经济中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，特别重要的负荷是指在中断供电时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电负荷。另外一级负荷应由两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。同时还应增设专供一级负荷的应急电源。（二）二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上将造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱而需要长时间才能恢复、重点企业大量减产等。二级负荷也应由两回路供电，也不应中断供电，或中断后能迅速恢复。（三）三级负荷三级负荷为一般的电力负荷，即所有不属于上述一、二级负荷者。对供电回路无特殊要求。三、负荷计算的主要内容（一）求计算负荷，称需要负荷。目的是为了合理地选择熔断器和保护工厂各级电压供电网络、变压器容量及电气设备型号等。（二）求尖峰电流用于计算电压波动、电压损夫，选择熔断器和保护元件等。（三）求平均负荷用来计算全厂的电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。第二节计算负荷的使用方法计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式法，而前者应用最为普遍。兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）6当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时通常都采用需要系数法计算。当用电设备台数较少而容量又相差悬殊时，则宜于采用二项式法计算。又因本设计将主要采用需系数法和二项式法计算。因此这里只介绍需系数法和二项式法。一、按需要系数法确定计算负荷（一）单组用电设备计算负荷的计算公式1有功计算负荷单位为KW30（21）式中PE用电设备组总的设备容量不含备用设备容量，单位为KW。必须注意，对反复短时工作制设备，其八应按规定的负荷持续率。进行换算电焊机组应换算为100，PEPNNSNCOSN；吊车电动机组应换算为25，PE2PNN，以上式中PN单位为KW和SN单位为KVA为对应于铭牌负荷持续率N的铭牌容量KD用电设备组的需要系数2无功计算负荷单位为KVAR3030TAN（22）式中TAN一对应于用电设备组功率因数COS的正切值。3视在计算负荷单位为KVAS30303（23）4计算电流（单位为A）NUSI33030（24）式中一用电设备组的额定电压单位为V（二）多组用电设备计算负荷的计算公式1计算有功功率3030（25）式中30所有设备组有功计算负荷30之和K有功负荷同时系数，可取085095。2计算无功功率30QKQQJS（26）兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）7式中Q30所有设备组无功计算负荷Q30之和；K无功负荷同时系数，可取09097。3视在计算负荷单位为KVA23023030QPS（27）4计算电流单位为ANUSI33030（28）二、按二项式法确定计算负荷一单组用电设备计算负荷的计算公式1有功计算负荷单位为KW30BC（29）式中PE用电设备组总的设备容量；PX一用电设备组中容量最大的X台的设备容量单位为KW，B、C二项式系数。2无功计算负荷单位为KAR3030TAN（210）式中TAN一对应于用电设备组功率因数COS的正切值。3视在计算负荷（单位为KVA）3030COS（211）4计算电流（单位为A）30303（212）式中UN用电设备组的额定电压单位为KV。二多组用电设备计算负荷的计算公式1有功计算负荷单位为KW30MAX（213）式中BPEI各组有功平均负荷之和；CPXMAX各组中最大的一个有功附加负荷。2无功计算负荷单位为KVAR30TANMAXTANMAX（214）式中BPETANI各组无功平均负荷之和；TANMAXCPXMAX的那一组设备的功率因数角的正切值。兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）83视在计算负荷单位为KVA,23023030QPSKVA（215）4计算电流单位为ANUSI33030（216）第三节工厂的计算负荷及其补偿工厂计算负荷是选择工厂电源进线一、二次设备（包括进线、电缆）的基本依据，也是计算工厂的功率因数和工厂需电容量的基本依据。一、工厂供电系统的功率损耗（一）工厂供电系统中的线路和变压器由于常年运行，其电能损耗相当可观，直接关系供电系统的经济问题。作为供电人员，应设法降低供电系统的电能损耗。1线路的电能损耗线路上全年电能损耗WA可按下式计算WA3I302RWLT（217）式中，I30为通过线路的计算电流，RWL为线路每一相的电阻和，T为年负荷最大损耗小时。2变压器的电能损耗变压器的电能损耗包括两部分变压器铁损PFE引起的电能损耗。只要外施电压和频率不变，它就是固定不变的，它近似于空载损耗P0，因此全年电能损耗为WA1PFE8760P08760（218）变压器铜损PCU引起的电能损耗，它与变压器负荷率的平方成正比，它近似于短路损耗PK，因此全年电能损耗为WA2PCU2TPK2T（219）由此可得变压器的全年电能损耗为WAWA1WA2P08760PK2（220）（二）全厂变压器损耗的确定工厂计算负荷是选择工厂电源进线一、二次设备（包括进线、电缆）的基本依据，也是计算工厂的功率因数和工厂需电容量的基本依据。确定工厂计算负荷的方法很多，可按具体情况而定。变压器的损耗有无功和有功，可按式PT0015S30和QT006S30计算PT和QT，兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）9有上面所求数据可计算车间变压器的有功和无功功率损耗，由此可以得出各车间变压器高压侧的计算负荷。以上两式中的S30为变压器二次侧的实在计算负荷。二、工厂无功功率补偿及其计算（一）瞬时功率因数瞬时功率因数可由功率因数表直接测量，亦可由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出（间接求出）COSP/3IU（221）式中，P为功率表测出的三相功率读数（KW）；I为电流表测出的线电流的读数（A）；U为电压表测出的线电压的读数（KV）。瞬时功率因数只用来了解和分析工厂或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。（二）平均功率因数平均功率因数亦称加权功率因数，按下式计算COSWP/22QPWW（222）式中，WP为某一时间内消耗的有功电能，由功电度表读出；WQ为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。（三）最大负荷时的功率因数最大负荷时功率因数是指年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数，按下式计算COSP30/S30（223）我国电力工业部于1996年制定的供电营业规则规定用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定100KVA级以上高压供电的用户功率因数为090以上，其他电力用户和大、中型电力排灌站、购转售电企业，功率因数为085以上。并规定，凡功率因数未达到上述规定的，应添加无功补偿装置。（四）无功功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉以及气体放电灯等，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，要达到规定的工厂功率因数时，则须靠人工补偿。图21表示功率因数提高和视在功率因数变化的关系。假设功率因数COS提高到兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）10COS这是在负荷需用的有功功率P30不变的条件下，无功功率由Q30减少到Q30，视在功率将由S30降低到S30。相应的负荷电流I30也得以减少，这将是系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，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电力系统大有好处。由图21可知，要是功率因数由COS提高到COS，必须装设的无功补偿装置容量为QCQ30Q30P30（TANTAN）（224）或QCQCP30式中，QCTANTAN，称为无功补偿率，是表示要使1KW的有功功率由COS提高到COS所需要的无功功率补偿容量KVAR的值。图21功率因数的提高与无功功率和实在功率的变化在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量QC来确定电容器的个数，即NQC/QC（225）由上式计算所得的电容器个数N，对于单相电容器来说，应取3的倍数，以便三相均衡分配。（五）无功补偿后的工厂计算负荷工厂（或车间）装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷Q30Q30QC（226）补偿后总的视在计算负荷S30230230CQQP（227）兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）11由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的视在计算负荷减少，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支。第四节铝厂的负荷计算几个车间的负荷计算一、计算依据和负荷调查资料（一）需要系数法和二项式法。（二）变压器的功率损耗0130（KW）。（三）用电设备的、COS、TAN、J及台数如图表21。表21用电设备的、COS、TAN、J及台数车间用电设备的名称COSTANJ台数电解车间电解槽0708075100天车02505173044附设真空泵08080752空气压缩机08080752轧制车间高压电机04061332天车02505173042辅助电机组0350517312辅助电机组035051733熔铸车间电阻炉080950332铸造电机0850750884天车025051730252机修车间冷加工机床B014C05X505173二项式法1655572吊车015051730251电焊设备035061332兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）12其他设备B05C035X306133二项式法1067水泵房电泵08080752（四）需要系数法的同期系数K值如表22所示表22需要系数法的同期系数K值应用范围K1确定车间变电所的低压母线的最大负荷时所采用的有功负荷的无功功率的同期系数冷加工车间热加工车间动力站2确定配电所的母线的最大负荷，所采用的有功负荷或无功负荷的同期系数计算负荷小于5000KW计算负荷为500010000KW计算负荷超过10000KW070807090810091008508二、车间的负荷计算（一）电解车间1电解槽（直流电流10KA，直流电压6V，串联100个）KD07COS08TAN075PE10KA6V1006000KWP30KDPE0760004200KWQ30P30TAN42000753150KVARS30P30/COS4200/085250KVA电解槽需要一台变压器，编号为NO1，选择型号为S96300/10。2天车（4台，每台155KW，额定电压为380V）KD025COS05TAN173JCE04PE（2）4784KW兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）13302352KW30Q30TAN407KVAR3030230247KVA3附设真空泵（2台，每台额定功率为75KW，额定电压为380V）KD085COS08TAN075PE（2）15KW301275KW30Q30TAN956KVAR303023021594KVA4空气压缩机（2台，每台28KW）KD085COS08TAN075PE（2）56KW30476KW30Q30TAN357KVAR30302302595KVA5车间照明（10KW）KD1COS1TAN03010KW30Q30TAN0KVAR3030230210KVA由计算所得数据可知，电解车间中，5吨天车、附设真空泵、空气压缩机和车间照明共用一台变压器，编号为NO2，选择型号为S9125/10。（二）整流车间1整流车间变压器次级计算负荷S305250/093564516KVA2整流变压器的损耗0015301694KW，006303387KVAR3自用变压器除了辅助用电外，还有电解车间的其余负荷。整流车间需用一台变压器，编号为NO3，选择型号为S9250/10。（三）轧制车间1高压电机（2台，6KV，380KW轧制电机）KD06COS08TAN075PE（2）760KW兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）1430456KW30Q30TAN342KVAR30302302570KVA高压电机需要一台变压器，编号为NO4，选择型号为S9630/10。2天车（2台）KD03COS05TAN173JCE04PE（2）2392KW30116KW30Q30TAN203KVAR30302302235KVA3辅助电机组（28KW、380V的12台）KD035COS05TAN173PE（12）336KW30116KW30Q30TAN2034KVAR30302302235KVA4辅助电机组78KW、380V的3台KD035COS05TAN173PE（3）234KW3082KW30Q30TAN142KVAR30302302164KVA5车间照明（5KW）KD1COS1TAN0305KW30Q30TAN0KVAR303023025KVA由计算所得数据可知，轧制车间需用一台变压器，编号为NO5，选择型号为S9100/10。（四）熔铸车间1电阻炉（2台，线路电压为380V）KD08COS098TAN02兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）15PE（2）4KW3032KW30Q30TAN064KVAR30302302326KVA2铸造电机（4台，380V，400KW）KD07COS075TAN088PE（4）1600KW301120KW30Q30TAN9856KVAR303023021429KVA3天车（2台）KD03COS05TAN173JCE025PE（2）231KW3093KW30Q30TAN161KVAR30302302186KVA4车间照明（5KW）KD1COS1TAN0305KW30Q30TAN0KVAR303023025KVA由计算所得数据可知，熔铸车间需用一台变压器，编号为NO6，选择型号为S92500/10。（五）机修车间1冷加工机床（26台，共1655KW，其中大容量台数5台，共572KW）KD03COS05TAN173B014C05X51655KW572KW30BC5177KW30P30TAN8956KVAR303023021034KVA2吊车（1台，75KW）KD015COS05TAN173JCE025兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）16PE275KW30113KW30Q30TAN195KVAR30302302225KVA3电焊设备（2台，共177KW）KD035COS06TAN133PE2177KW306195KW30Q30TAN824KVAR30302302103KVA4其他用电设备（6台，共106KW，其中大容量台数3台，共7KW）KD03COS06TAN133B035C04X3106KW7KW30BC65KW30P30TAN866KVAR303023021083KVA由计算所得数据可知，机修车间需用一台变压器，编号为NO7，选择型号为S9125/10。（六）水泵房的负荷计算（电泵两台，28KW，380V）KD065COS08TAN075PE256KW30364KW30Q30TAN273KVAR30302302455KVA水泵房需用一台变压器，编号为NO8，选择型号为S980/10。（七）全厂生活照明的负荷计算（高压汞灯（35KW），白炽灯（65KW）1高压汞灯KD11COS05TAN1732白炽灯KD1COS1TAN03011351651035KW303851730666KVAR3030230212308KVA由计算所得数据可知，熔铸车间需用一台变压器，编号为NO9，选择型号为S9125/10。兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）17（八）各车间的负荷统计表如表23所示序号设备名称负荷类型计算负荷30（KW）30（KVAR）1电解车间（除电解槽）三级负荷93878562辅助用电三级负荷2000电解槽一级负荷420031503轧制车间（除高压电机）三级负荷367254844熔铸车间三级负荷113751002345机修车间三级负荷6561108416水泵房三级负荷3642737全场生活照明三级负荷10356668高压电机三级负荷456342三、全厂的负荷计算（一）考虑同期系数及变压器损耗时各车间的负荷计算NO1变压器的功率损耗PT0015S30001552507875KWQT006S300065250315KVARP3042007875427875KWQ3031503153465KVARS30223465754278550181KVANO2变压器的功率损耗PT001510319115KWQT00610319619KVARP3078191557974KWQ3067346197353KVARS30225373747910848KVANO3变压器的功率损耗PT00152003KW兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）18QT00620012KVARP301603163KWQ3012012132KVARS302213216320975KVANO4变压器的功率损耗PT0015506776KWQT0065067304KVARP30304763116KWQ304043230443472KVARS302272434631153486KVANO5变压器的功率损耗PT001572131KWQT00672134KVARP305541564KWQ304624502KVARS3022250456755KVANO6变压器的功率损耗PT0015175762636KWQT0061757610547KVARP30130722636133356KWQ3011749610547128043KVARS3022431280561333184875KVANO7变压器的功率损耗PT00151047157KWQT0061047628KVARP306351576507KWQ308336288958KVARS30225889076511072KVANO8变压器的功率损耗PT001556084KWQT00656336KVAR兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）19P304480844564KWQ303363363696KVARS3022963664455873KVANO9变压器的功率损耗PT0015100115KWQT006110016KVARP308835158985KWQ30469965299KVARS30229952858910431KVA取KP08，KQ085全厂主变压器低压侧总的计算负荷为P30（2）KPP30I0842787974163311656413335665074564898550664KWQ30（2）KQQ30I085346573531324347250212804389583696529947731KVAS30（2）22302230QP22147734506669607KVA（二）本设计中的无功补偿计算1补偿前的变压器容量和功率因数变电所低压侧的视在计算负荷为S30（2）694429KVA主变压器容量选择条件为SNTS30（2），因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为8000KVA。这是变压器低压侧的功率因数为COSP30（2）/S30（2）50664/696070732无功补偿容量按规定，变电所高压侧的COS090。考虑到变压器的无功功率损耗QT远大于有功功率损耗PT，一般QT45PT，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于090，这里取COS093。要使低压侧功率因数由073提高到093，低压侧需装设的并联电容器容量为QCP30（2）（TANARCCOSTANARCCOS）50664（TANARCCOS073TANARCCOS093）27399KVAR兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）20取QC2740KVAR选取并联电容的型号为BWF105501W，则并联电容的个数为NQC/QC2740/505个。3补偿后的变压器容量和功率因数Q30（2）Q302QC47731274020331KVAR变电所低压侧的视在计算负荷为S30222302230QP22120334506654591KVA因此无功补偿后主变压器容量可选为6300KVA，选择的型号为SZ76300/110。变压器的功率损耗为PT001554591819KWQT006545913275KVAR变电所高压侧的计算负荷为P30（1）5066481951483KWQ30（1）20331327523606KVARS30（1）21302130QP22623603514856637KW无功补偿后，工厂的功率因数为COSP30（1）/S30（1）51483/566370909090这一功率因数满足规定要求。兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）21第三章铝厂总降压变电所电气主接线设计第一节接线图的意义、目的及要求变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种保障人身安全的技术措施。可靠就是变电所的接线应能满足各种类型负荷的不中断供电要求。用很多方法都可以达到电力装置的工作可靠。例如，可将电力装置分为几部分，正常时并联工作，当电力装置的一部分发生故障时，它就自动地被切断。灵活就是利用最少的切换，能适用不同的运行方式，例如负荷不均衡时，能自由切除不需要的变压器，而在最大负荷时，又能方便的投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。经济就是满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少，不要以为电力设计投资最少的方案就是最好的方案，有时规定电力设计的投资限额可能会影响可靠性及灵活性，以致引起工厂的停工，对国民经济造成更大的损失。目前有很多国家在经济性的估算上进一步研究接线方式与用户中断供电之间的概率关系。核算工厂故障停电的固定损失和随时停电事件而引起的产量、质量、工艺加工过程的损失以及对国民经济的影响等，从而确定合理的供电方案。确定接线方式还应考虑未来的发展。有的工厂和企业是分期建设的，应尽可能做到使原有的接线方式易于改造，如果接线方式凌乱、复杂、互不衔接而影响了供电的可靠性和灵活性，在基建投资上也造成极大的浪费。第二节变配电所电气主接线一、电气主接线的基本形式（一）单母线接线单母线是比较简单的接线方式。单母线接线又分为单母线不分段接线、用隔离开关分段的单母线接线和用高压断路器分段的单母线接线三种形式，如图31所示。所谓母线，就是汇集和分配电能的金属导体，又称汇流排，在原理上它仅是电路中的一个电气节点。单母线接线的每一回进线和出线，都是经过断路器和隔离开关接到母线上。断路器兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）22的作用是用于切、合正常负荷电流和短路电流。所以断路器应具有足够的灭弧能力。隔离开关有两种。靠近母线侧的称谓母线隔离开关，作为检修断路器时隔离母线电源之用；靠近线路侧的称为线路隔离开关，当检修线路时，隔离供电线路电源或防止用户反向送电，以及架空线路遭受雷电过电压时用以保证检修人员安全。所以，仅在有可能出现危及人员安全的电压时，才装设线路隔离开关。电源1电源2不分段用隔离开关分段用断路器分段图31单母线接线图32双母线接线电源1电源2不分段用隔离开关分段用断路器分段图31单母线接线图32双母线接线图31单母线接线图32双母线接线（二）单母线分段接线为了克服上述缺点，可用隔离开关或断路器将单母线分段，如图31所示。当用隔离开关分段时，如需检修母线或母线隔离开关，可将母线隔离开关断开后分段进行。当母线发生故障时，经过短时倒闸操作将故障段切除，非故障段仍可继续运行，对1/2的用户仅短路时中断供电。若用断路器分段时，除仍具有可分段检修母线的优点外还可在母线或母线隔离开关发生故障时，同时自动断开母线分段断路器和进线断路器，以保证非故障部分连续供电。但是，上述两种单母线分段接线存在共同缺点，即在母线检修或发生故障时，仍有50左右的用户停电；出线断路器检修仍对该出线上的用户停电。为了进一步缩小停电范围，单母线可采用多分段（如三分段）接线方式，对重要用户可由两段母线同时供电，以提高供电可靠性。使用范围在有两回进线电源的条件下，采用单母线分段接线较为优越。特别是备用电源自动重合闸装置的采用，更能提高单母线用断路器分段接线的供电可靠性。目前，单母线分段已广泛用于10KV及以下变、配电所。（三）双母线接线如上所述，单母线分段接线的最大缺点是在母线、母线隔离开关检修或发生故障时，接于该段母线上的所有线路要长时间停电。为了避免这一缺点，需设置备用母线，兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）23使之成为双母线接线，如图32所示。图中，I为工作母线，正常运行时带电。为备用母线，正常运行时不带电，处于备用状态。该接线的任一回电源进线或用户引出线都有一台断路器和两组隔离开关分别接到两组母线上。但是在正常运行时，工作母线I所属的隔离开关全部接通，而备用母线所属隔离开关全部断开。两组母线利用母线联络断路器DLM及相应的隔离开关联结起来。双母线接线的主要优点是供电可靠、运行灵活、检修方便、易于扩建、在大、中型发电厂和变电所中广为采用。在双母线接线中，两组母线均可分别作为工作母线或备用母线使用，应视具体情况而定。有了两组母线，则具有以下特点可轮流检修母线而不中断对用户的供电，如检修工作母线时，可将电源和出线全部切换到备用母线，不中断供电；检修任何一条母线隔离开关时，只需断开该隔离开关所属的一条线路，如先将其它电源和出线切换到备用母线，使工作母线不带电，再将所属线路的断路器断开，即可安全检修此线路工作母线侧的母线隔离开关；在工作母线发生故障时，可迅速将接于该母线的全部电源和出线切换到备用母线，与故障母线隔离，就可迅速恢复供电，而无须等到故障恢复；检修任一回路断路器时，经倒闸操作后可用母线联络断路器DLM代替被检修的断路器工作，这样仅在切换过程中短时停电，而不必等到断路器修完后再恢复供电；双母线接线也可以作为单母线分段方式运行，即两组母线同时运行，互为备用，各接二分之一电源和出线，母线联