某小型冶金实验工厂供电系统设计

小型冶金试验工厂供电系统设计

学院：__________________________________

专业班级：__________________________________

姓名：__________________________________

学号：__________________________________

指导老师:

目录

第1章绪论...............................................1

1.1工厂供电意义和要求...............................1

1.2设计原则..........................................2

L3内容及步骤.........................................3

第2章负荷计算、无功补偿及变压器选型.....................6

2.1负荷计算...........................................6

2.1.1负荷计算的意义...............................6

2.L2负荷计算的方法................................7

2.1.3负荷计算的步骤................................7

2.1.4负荷计算示意图...............................8

2.1.5负荷计算基本公式和举例.......................8

2.2无功功率补偿.....................................20

2.2.1提高功率因数的意义..........................21

2.2.2提高功率因数的方法........................21

2.2.3电力电容器的安装方式........................19

2.2.4电容器补偿量的计算..........................23

2.3变压器的选择.....................................24

第3章全厂总供电系统设计................................25

3.1总配电所的主接线设计的原则和意义.................26

3.2电气主接线的基本方式............................27

3.3本设计的主接线的基本方式........................27

3.4一次接线系统图...................................28

第4章短路电流的计算...................................29

4.1短路概述.........................................29

4.1.1短路的形式..................................29

4.1.2短路的缘由..................................29

4.1.3短路的后果..................................30

4.2三相短路电流的计算...............................29

4.3标幺值法计算电路短路电流.......................32

4.3.1短路计算电路...............................32

4.3.2确定短路计算基准值..........................32

4.3.3计算短路电路中某个元件的电抗标幺值........32

第5章电气设备、电缆、母线的选择......................34

5.1导线型号的选择原则...............................34

5.1.1工厂常用架空线路裸导线型号..................34

5.L2工厂常用电力电缆型号........................35

5.1.3工厂常用绝缘导线型号及选择..................36

5.2导线截面选择原则..................................37

5.3导线型号及截面选择................................37

第6章凹凸压供电系统一次元件的选择与校验..............40

6.1电气设备选择的一般条件...........................40

6.1.1按正常运行条件选择..........................40

6.2高压一次设备的选择................................42

6.2.1按工作电压选则..............................42

6.2.2按工作电流选择..............................42

6.2.3按断流实力选择..............................42

6.2.4隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验..43

6.3变电所低压一次设备的选择...........................45

第7章变电所二次回路方案选择及继电爱护整定.错误！未定义书

签。

7.1二次回路方案选择.................................46

7.2主变压器的继电爱护装置...........................47

7.2.1装设瓦斯爱护................................47

7.2.2装设反时限过电流爱护........................47

第8章接地与防雷设计....................................49

8.1防雷爱护的措施...................................49

8.2接地与接地装置....................................50

第9章课业设计感想......................................53

参考文献.................................................55

第1章绪论

1.1工厂供电意义和要求

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于

由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应

用；电能的输送和安排既简洁经济，又便于限制、调整和测量，有利

于实现生产过程自动化。

在工程机械制造厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，

但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要

性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于

工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳

动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条

件，有利于实现生产过程自动化。从另方面来说，假如工厂的电能

供应突然中断，则对工业生产可能造成严唆的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，

具有特别重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方

面，而能源节约对于国家经济建设具有特别重要的战略意义，因此做

好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的

作用。

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

活用电的须要，并做好节能工作，就必需达到以下基本要求:

(1)平安在电能的供应、安排和运用中，不应发生人身事故和设

备事故。

(2)牢靠应满意电能用户对供电牢靠性的要求。

(4)优质应满意电能用户对电压和频率等质量的要求

(5)经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约

电能和削减有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等

关系，既要照看局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，

适应发展。

1.2设计原则

依据国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50059-92

《35〜UOkV变电所设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、

GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必

需遵循以下原则：

1、遵守规程、执行政策

必需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。

2、平安牢靠、先进合理

应做到保障人身和设备的平安，供电牢靠，电能质量合格，技术

先进和经济合理，采纳效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

3、近期为主、考虑发展

应依据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设及远期发

展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

4、全局动身、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

电设计的质量干脆影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作

的人员，有必要了解和驾驭工厂供电设计的有关学问，以便适应设计

工作的须要。

L3内容及步骤

全厂总降压变电所及配电系统设计•，是依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，结合国家供电状况。

解决对各部门的平安牢靠，经济的安排电能问题。其基本内容有以下

儿方面。

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、显示计算结果。

2、一次系统图

依据负荷类别及对供电牢靠性的要求进行负荷计算，绘制一

次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要平安

牢靠又要敏捷经济，安装简洁修理便利。

3、电容补偿

按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算

求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选

用所需无功功率补偿柜的规格和数量。

4、变压器选择及变电所布置

依据电源进线方向，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须要，确定变压器型号及全

厂供电平面图。

5、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，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相

短路电流及相应有关参数。

6、高、低压设备选择及校验

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，选择高、低压配电设备，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。并依据须要进行热稳定和动

稳定检验，并列表表示。

7、导线、电缆的选择

为了保证供电系统平安、牢靠、优质、经济地运行，进行导线和

电缆截面选择。

8、整定及二次爱护

为了监视、限制和保证平安牢靠运行，各用电设备，皆需设置相

应的限制、信号、检测和继电器爱护装置。并对爱护装置做出整定计

算。给出二次系统图。

9、防雷及接地

参考本地区气象及地质资料，设计防雷接地装置，绘制防雷接地平面

第2章负荷计算、无功补偿及变压器选型

2.1负荷计算

2.1.1负荷计算的意义

“计算电荷”是按发热条件选择导体和电器设备时所运用的一个

假象负荷，其物理量意义是按这个计算负荷持续运行所产生的热效

应，及按实际变动负荷长期及运行所产生的最大热效应相等。也可用

持续时间为半小时平均有功负荷的最大值来描述计算负荷。实际状况

表明，一般导体要达到最稳定温升需负荷曲线上求得的半小时最大负

荷(年最大负荷)尸侬相当.所以计算负荷也可以认为就是持续半小时

最大负荷，用符号P3。、Q。、S30、人表示，并用和外・、丛、和

2分别表示有功、无功、视在和电流计算负荷。

计算负荷也称须要负荷或最大负荷，目的是为了合理地选择工厂

各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。

负荷计算的内容包括：

(1)求尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失、选熔断器和爱

护元件等。

(2)求平均负荷，用来计算全厂电能须要量、电能损耗和选择无

功补偿装置等。

2.L2负荷计算的方法

常用的负荷计算方法有需用系数法、二项式法、利用系数法、ABC

法、单位产品耗电量法和面积功率法等。在实际工程配电设计中，广

泛采纳系数法，因其计算便利，多采纳方案估算，初步设计和全厂大

型车间变电所的施工设计。

在本设计中我多采纳的是需用系数法来确定计算负荷。需用系数

法是把设备功率R乘以需用系数(K/，；园)，干脆求出计算负荷的

一种简洁计算方法。因而在实际应用中被广泛采纳。

按须要系数法确定计算，应从实舔每台用电设备起先，逐级向电

源推动，始终计算到电源，用每一级的计算负荷为选择该用电器的依

据。需用系数法的计算，现在己普遍应用于供配电设计中，其缺点是

它未考虑到用电设备中少数容量特大的设备对计算负荷的影响。因而

在用电台数较少而容量差别较大的场合中，应用二项式系数法来计算

负荷。这种场合用需用系数法来计算负荷所得值往往偏小。本设计的

状况符合需用系数法，因此，在本设计中采纳按需用系数法来确定计

算负荷。

2.1.3负荷计算的步骤

(1)用电设备的计算负荷。

(2)求车间变压器低压侧的计算负荷。求低压各用电设备组的计

算负荷总和乘以同忖系数即为该车间变压器低压侧计算负荷。

(3)求车间变压器高压侧的计算负荷。计算车间变压器的功率损

耗，变压器

低压侧计算负荷加该变压器有功、无功损耗即得变压器高压侧计

算负荷外=80+夕该值可用于选择车间变电所高压侧进线导线侧面。

(4)配电所进线的计算负荷。

(5)总降压变电所低压侧计算负荷。

(6)主变压器的功率损耗，计算八2，△。屋

(7)全厂计算负荷。

2.1.4负荷计算示意图

本设计所采纳的电力负荷计算示意图如图2-1所示，将每个计算

点编号，由用电设备依次逆推到电源侧。

图2-1电力负荷计算示意图

2.L5负荷计算基本公式和举例

(1)设备组的负荷计算公式

P汹FLKCPNZ(KW)(2-1)

0o(f)=尸3o("ge(Kvar)(2-2)

530(F)=JP3O(F)2+030(F)2(AV•A)(2-3)

(2)车间变电所的负荷计算公式

尸30(d)=Kz230(公(KW)(2-4)

Q.YND产Kz4•ZQ3O(EX(Kvar)(2-5)

Sw。)=JP30(O)2+00(D)2(KV•A)(2-6)

以上公式中PNf用电气设备组的设备额定功率；

也.须要系数；

诧年―用电设备的功率因数角的正切值；

KzPKzq―>

,有功、无功同时系数，分别取0.8-0.9及

0.93_0.97o

(3)配电所的负荷计算公式

KEqKEp

为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数和。

一对配电所分别取0.85-1和0.95-1o

(4)计算有关设备的计算负荷

表1.某小型冶金试验工厂用电状况

数单台设备额定参数Kx备注

序用电设备量

PeIecosKqKx/cos

(

号名称(kw(A)力6

台)

)

车间I

中频感应

电炉低压

—■电气

设备容量n

指其中最大一

Pe£125二0.90.886.5

台

=180kw1

中频感应

发电机组1250272降压启动

Ve=6kv

车间H（全

部为低压

负荷）

Pjs=170kw内含二级负荷

cos小二0.850kw

车间

111（全部

为低压负

二荷）

Pjs=75kw

cos0

二0.65

车间IV（全

部为低压

负荷）

四

Pjs=220kw

COS0

二0.85

五车间V（全

部为低压

负荷）

Pjs=170kw

cos6=0.8

车间VI（全

部为低压0.9/0.9

六负荷）

Pjs=20kJ

cos

=0.65

全场照明

七0.9/0.9

Pc£=60kw

八具体见下表

表2某来自水厂用电设备一览表

数单台设备额定参数Kx备注

序用电设备砧

PeIecosKqKx/cos

（

号名称(kw(A)66

台）

)

一泵房

高压异步5400440.83

—■2.5Ue=6kv

电动机

变压器170KV0.85Ule/U2e=6kv/

SJ2-50/6A0.4kv

可将变压器的

二泵房额定容量做计

算负荷

高压异步46047.60.89

36.8Ue=6kv

~*电动机A

高压同步10200.84

3114A3Ue=6kv

电动机

变压器200K0.85Ule/U2e=6kv/

2YA

sjl-180/60.4k

修车间（全

部设备

Ve=O.38kv

）

*车床17.6*Ie=0.75

2Ijf=107.8A

(C620)15.4

二

*车床13.3*Ie二0.74

2Ijf=44.3A

(C616)6.8

12.5Ie=50.64

*铳床2Ijf=32.8A

.95

14Ie=l0.6

*刨床2Ijf=55.6A

0.1

13Ie=70.58

*刨床24Ijf=43.1A

.8

11.5le0.67

*钻床2二3Ijf=24A

.4

11.5Te0.71

*砂轮机2=3Ijf=23A

.2

21.4Ij0.8其中最大

s=一台：

吊车（5吨）2

19Pe=7.5kw

.7Jce%=25

12KV0.5Ue=380v

电焊机2A56

Jce%=100

电阻炉2221

办公室，化26

0.85/

验室及车长度L=60M

1

间照明

所用电变30KV0.8

A总降内所

四压器，2

用电

SJ2-20/6

说明：各机床的le及尖峰电流Ijf仅做参考，可将变压器额定容量做

计算负荷

高压侧用电设备的计算负荷

①车间一：

中频感应电炉低压电气：

有功计算负荷：%=165Kw

无功计算负荷：Q3o=P3o*tg0=165*O.54Kw=89.06Kvar

视在计算负荷：53o=P3o/COS0=187.5KVA

计算电流：八。=Sm/(1.732*6*0.91)A=19.85A

起动电流：1=乂*/3。=19.85*6.5A=129A

中频感应发电机组：

有功计算负荷：及二250Kw

计算电流：Ao二后/(1.732*6)A=24,06A

起动电流：I二降*/3o=24.06*2A=48.12A

②车间二：

有功计算负荷：&二降Pe=150*0.75Kw=112.5Kw

无功计算负荷：03o=P3o*tg0=ii2.5*O.75Kw=84.375Kvar

视在计算负荷：S3o=&)/coS0=14O.625KVA

计算电流：Ao=5如/(1.732*6)A=10.82A

③车间三：

有功计算负荷：鼠二降Pe=60*0.75Kw=45Kw

无功计算负荷：Q。=P3o*tgo=52.61Kvar

视在计算负荷：5.30=Pao/CQS0=69.23KVA

it算电流：，30二Sao/(1.732*6)A=6.66A

④车间四：

有功计算负荷：尸3°=Kd*Pe=205*0.75Kw=153.75Kw

无功计算负荷：Q。二尸3o*tgo=95.29Kvar

视在计算负荷：5-3O=P3O/COS0=18O.88KVA

计算电流：八。二SR/(1.732*6)A=17.41A

⑤车间五：

有功计算负荷：后二降Pe=155*0.75Kw=116.25Kw

无功计算负荷：Qw二&)*tg。=87.19Kvar

视在计算负荷：Sao二')/COS0=145.31KVA

计算电流：八。二Sso/(1.732*6)A=13.98A

⑥车间六：

有功计算负荷：外二降Pe=17*0.75Kw=12.75Kw

无功计算负荷：03o=P3«*tg0=i4.91Kvar

视在计算负荷：S3O=P3O/COS0=19.62KVA

计算电流：Ao=Sao/(1.732*6)A=1.89A

⑦全场照明：

有功计算负荷：后=QPo=45*0.75Kw=33.75Kw

计算电流：，3o=H)/(1.732*6)A=3.25A

低压侧(机修间)计算负荷

①车床(C620)：

有功计算负荷：尸却二降Pe=0.75*2*8.IKw=12.15Kw

无功计算负荷：。3。二尸3o*tg0=10.72Kvar

视在计算负荷：S,3O=P3O/COS0=16.2KVA

计算电流：八二Sso/(1.732*0.38)A=24.61A

②车床(C616)：

有功计算负荷：产如二降Pe=0.75*2*3.8Kw=5.7Kw

无功计算负荷：C3O=P3o*tg0=5.18Kvar

视在计算负荷：S30二尸3O/COS0=7.7KVA

计算电流：加=Sao/(1.732*0.38)A=11.7A

③铳床：

有功计算负荷：尸却二降Pe=0.75*2*3Kw=4.5Kw

无功计算负荷：Qo二尸却粒8。花.4Kvar

视在计算负荷：§30二'/c()So=7.03KVA

计算电流：八0二S3o/(1.732*0.38)A=10.68A

④刨床1：

有功计算负荷：及二降Pe=0.75*2*4.5K\v=6.75Kw

无功计算负荷：。30=P3o*tgo=9Kvar

视在计算负荷：5.30=P3O/COS0=11.25KVA

计算电流：^o=S3o/(1.732*0.38)A=17.09A

⑤刨床2：

有功计算负荷：尸对二降Pe=0.75*2*3.5Kw=5.25Kw

无功计算负荷：Qo=P3o*tg0=7.3Kvar

视在计算负荷：Sao=80/C0So=8.99KVA

计算电流：笈=Sao/(1.732*0.38)A=13.66A

⑥钻床：

有功计算负荷：'=降Pc=0.75*2*2Kw=3Kw

无功计算负荷：。3。二尸30*蟠0=3.32Kvar

视在计算负荷：53O=/-3O/COS0=4.48KVA

计算电流：八0二5却/(1.732*0.38)A=6.8A

⑦砂轮机：

有功计算负荷：尸前二降Pe=0.75*2*2Kw=3Kw

无功计算负荷：23O=P3o*tg0=2.98Kvar

视在计算负荷：5.3O=P3O/CQS0=4.23KVA

计算电流：Ao=Sw/(1.732*0.38)A=6.42A

⑤吊车：

有功计算负荷：外二降Pe=0.75*2*11.9Kw=17.85Kw

无功计算负荷：。川二P3o*tg0=i3.39Kvar

视在计算负荷：S3O=R)/COS0=22.31KVA

计算电流：，3o=Sao/(1.732*0.38)A=33.9A

⑨电焊机：

有功计算负荷：^=Kd.Pe=1.5Kw

无功计算负荷：00二尸却*tgo=2.60Kvar

视在计算负荷：S30二4Pe/COS0=3KVA

计算电流：八。二S3o/(1.732*0.38)A=4.56A

。电阻炉：

有功计算负荷:尸30=K#Pe=0.75*2*12Kw=18Kw

无功计算负荷：二尸如*tg0=OKvar

视在计算负荷：530=降Pe/COS0=18KVA

计算电流：=I(1.732*0.38)A=27.35A

。办公室，化验室及车间照明

有功计算负荷：尸如二降Pe有.75*16Kw=12Kw

无功计算负荷：Qo=P3o*tg0=()Kvar

视在计算负荷：S3O二儿*Pe/COS0=12KVA

计算电流：八0二S3o/(1.732*0.38)A=18.23A

表3某小型冶金试验工厂用电设备计算负荷

设须功计算负荷

用电备要率tan^>3

序

容系因(KVPcQcSc1c

设备

(KW(Kva(KV(A)

号量数数)

)r)A)

名称(K储COS99

W)

—-车间I1800.70.80.54616589.0187.19.8

58655

"[车间1700.70.80.756112.84.3140.10.8

II5575632

车间750.70.61.1764552.669.26.66

III5513

四车间2200.70.80.626153.95.2180.17.4

IV55759881

五车间V1700.70.80.756116.87.2145.13.9

5259318

六车间200.70.61.17612.714.919.61.89

VI55512

七全场600.710633.7033.73.25

照明555

表4机修车间车间用电设备计算负荷

设须功计算负荷

用电备要率tan夕3

序

容系因(KV)

设备PcQcSc1c

号量数数(KW(Kva(KV(A)

名称(KK1cos。)r)A)

W)

*车床

17.0.812.110.724.6

0.7

(C620.750.3816.2

6*255521

0)

*车床

13.0.7

0.7

(C610.740.385.75.187.711.7

3*254

6)

12.0.70.610.6

-----*铳床0.640.384.55.47.03

5*2548

14*0.711.217.0

*刨床0.60.60.386.759

2559

13*0.70.513.6

*刨床0.580.385.257.38.99

258446

11.0.6

0.7

*钻床0.670.3833.324.486.8

5*257

*砂轮11.0.7

0.7

0.710.3832.984.236.42

机5*251

吊车

21.17.813.322.3

0.7

（50.80.80.3833.9

4*25591

吨）

电焊12*

0.7

0.50.50.381.52.6034.56

机25

电阻22*27.3

0.7

110.3818018

炉255

办公

室，化

验室18.2

0.7

26110.3812012

及车53

间照

明

2.2无功功率补偿

供电系统未采纳无功补偿措施之前的功率因数称为自然功率因

数。供电单位一般对用电用企业要求要求每月平均功率因数达到0.9

以上，当总平均功率因数较低时，常采纳提高用电设备的自然功率因

数的方法提高总平均功率因数。

在工厂生产供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负

载，如电动机、电焊机等，这些用电设备在运行时除了从供电系统用

有用功率P外，还取用相当数量的无功功率Q。从电路理论知道，无功

功率的增大，使供电系统的功率因数降低，电网中的功率因数的凹凸

是关系到降低电能损耗、提高供电质量、以及运行经济效益的重要问

题。

本设计中的功率因数为：

高压侧：cos〃=638.95/776.915=0.82<0.95

低压侧：COS^=89.7/115.19=0.779<0.85

因此须要进行功率补偿提高功率因数。

2.2.1提高功率因数的意义

cos底凹凸，关系到降低电能损耗，提高供电质量运行，提高经

济效益，削减供电网的功率损耗。

2.2.2提高功率因数的方法

(1)采纳电力电容进行无功补偿。

(2)采纳同步电动机进行无功补偿。

(3)采纳同步港相机进行无功补偿。

(4)合理选择电机的型号、规格和电容，使其接近满载运行。

(5)降低轻载感应电机的定子绕组电压。

(6)合理的选择应变器的容量，改善变压器的运行方式等提高功

率因数的途径主要在于如何削减系统中各个部分所需的无功功率，特

殊是削减用户端用电器设备取用的无功功率，使电力网载输送肯定的

有功功率时，可降低其中通过的无功电流。

本设计中采纳的是电力电容进行无功补偿，它是目前最行之有效

且应用最广的无功补偿的措施，它主要用于频率为50Hz的电网中供应

功率因数，作为产生尢功功率的电源。

2.2.3电力电容器的安装方式

(1)集中补偿

电容器组集中装设在企业工厂的总配电所6T0千伏母线上，用以

提高整个配电所的功率因数，使该配电所供电范围内的功率基本平

衡，削减了高压线路的无功损耗，同时能秃高本配电所的供电质量。

(2)分组补偿

将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或变电所高压或低

压母线上，这种补偿具有及集中补偿相同的优点，但补偿的容量和范

围相对较小，可补偿效果较明显。

(3)就地补偿

将电容器组分别装设在感性设备的旁边，就地进行补偿。它即提

高用电设备供电线路的功率因数，又改善用电设备的电压质量。一般,

中、小型用电设备尤为适用。

本设计中采纳集中补偿。

2.2.4电容器补偿量的计算

低压侧：

8s〃=85.22/103.13=0.826所以口=34.28

补偿到0.85,所以8二31.79

Of=P30四例-2g勿)=85.22*(0.681-0.62)=5.12ATvar

本设计中所用电容器型号为GRT(107)BW10.5-30-1

n=%=5.12/30=0.17

Qc=l*30Rvar=30笈var

所以n二1个。

低压计算负荷

有功计算负荷：网)=85.22Kw

无功计算负荷：00=(58.09-30)Kvar=28.09Kvar

53o=89.73KVA

cos”=85.22/89.73=0.95

高压侧:

cos”=687.96/815.60=0.844所以。=32.44

补偿到0.95,所以5二18.19

&=P30(电例一纭血)=687.96*(0.636-0.329)=211.2A：var

本设计中所用电容器型号为GR-I(107)BW10.5-30-1

”=%=211.2/30=7.04

Qc=9*30笈var=270^var

所以n=9个。

全厂计算负荷

有功计算负荷：^=638.95Kw

无功计算负荷:Q。二(438.08-270)Kvar=168.08Kvar

S3。=660.69KVA

cos〃=638.95/660.69=0.967

2.3变压器的选择

所谓变压器是变电所中最重要的一项设备，有升压变压器和降压

变压器，通常工矿企业运用的变压器均是降压三相变压器。按变压器

绕组材料可分为铝绕组和铜绕组变压器两大类。铝绕组变压器采纳较

广泛，可它的过载实力较低。35KV及以下电压等级的变压器可以分

为油浸式、干式两种，而我国目前广泛运用的油浸式变压器为SL7型。

本设计中所采纳的变压器为降压器中的10KV级SL7系列三相油

浸自冷式铝线电力变压器，这一系列产品采纳优质晶粒取向冷扎硅钢

片，45度全斜结缝，天冲孔，钢带绑扎，片状散热器，绕组采纳缩

醛漆包线等。新材料、新结构、新工艺，具有体积小，重量轻，损耗

底，效率高，节能，节约运行费用等显著优点。

本设计中由于各车间变压器台数己定，只需进行容量的选择。选

择的原则为：

(D只装一台变压器的变电所

变压器的容量力：应满意用电设备全部的计算负荷Sao的须要，即

SMST,但一般应留有15%的容量，以备将来增容须要。

(2)装有两台变压器的变电所

每台变压器的容量应满意以下两个条件。

①任一台变压器工作时，宜满意总计算负荷S30的大约70趾勺须

要,即为Sr=0.7s川。

②任一台变压器工作时，应满意全部一、二级负荷S30的须要，

即Sn530(1+11)。

(3)车间变电所变压器的容量上限

单台变压器不宜大于1000KVA,并行运行的变压器容量比不应超

过3:1。同时、并联运行的两台变压器必需符合以下条件：

①并联变压器的改变相等，其允许差值不应超过±5%,否则会

产生环流引起电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。

②各台变压器短路电压百分比不应超过10%,否则阻抗电压小的

变压器可能过载。

③各台变压器的连接组别应相同，若不同，否则侧绕组会产生很

大的电流，甚至烧毁变压器。

依据以上要求我们可选择一个容量为1000片眼变压器，并可保证

留15%的余容量，变压器选S9-1000/10o

第3章全厂总供电系统设计.

依据本厂及供电部分所签定的供用电力议，供电电压为从供电部

门某110/10KV变电所用10KV架空线路向本厂供电，工作电源仅采纳

1OKV电压一种。总配电所内的1OKV母线采纳母线不分段，电源进线均

用断路器限制。

3.1总配电所的主接线设计的原则和意义

依据及供电部门的协议，确定厂内设高压配电所，配电所得主接

线也称一次接线。它的涵义是指由各种开关电气、电力变压器、母线

电力电缆及电抗器、避雷器、电容器等电气设备按肯定次序连接起来

的，接受和安排电能的电路，而主接线图是指该种电路的接线方法。

电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的牢靠性和

敏捷性，操作和检修的平安以及今后的扩建，对电力工程建设和运行

的经济节约等，都有很大的影响。

进行工厂变电所主接线选择设计时，应满意一下几点要求：

（1）平安。设计应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充

分保证人身平安和设备的平安。

（2）牢靠。应满意电力负荷特殊是其中一、二级负荷对供电牢

靠性的要求。

（3）敏捷。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。力求要使主接线结构简洁，投资少，运行费用低。

3.2电气主接线的基本方式

(1)单母线接线

母线是连接电源和引出线的中间环节，起汇合和安排电能的作

用，只有一组母线的接线称为单母线.单母线接线简洁明白，操作便

利，便于扩建，投资少。

(2)双母线连线

在单母线连线的基础上，设备备用母线，就成为双母线。它在供

电牢靠性和运行敏捷性方面是最好的一种主接线。可投资大，开关电

器多，配电装置困难，占地面积大，不适合一般配电所。

(3)桥式接线

当配电所只有两回路电源进线和两台主变压器时，采纳桥式接线

用的断路器台数最少，投资低。

(4)线路一变压器组单元接线

当单回路单台变压器供电时，宜采纳此进线，全部的电气设备少,

配电装置简洁，节约建设投资。

3.3本设计的主接线的基本方式

本设计中，由于只有一条进线和多台变压器，且负荷均为三类负

荷，因此，在10kv侧采纳单母线不分段接线方式较合适。

该种接线的主要特点如下：

(1)总配电所不装主变压器，无变压器损耗，简化接线，减低了

成本及运行费用。用10kV真空短路器爱护。

(2)总配电所进线装置短路爱护限制，切换操作特别便利敏捷，

而且可配以继电器爱护和自动装置，使供电牢靠性大大提高。

(3)为了保证短路器检修人员的人身平安，短路器侧应装高压熔

断器。

(4)为了及供电部门经济费用明确，在电源进线总开关(高压短路

器)柜台，装置一台CFCT5ZT9型高压计量柜，其中的电压互感器和

电流互感器只用来连接计费电度表。

(5)各车间的负载都由单母线供电，这样能够保证牢靠供电。

(6)为了便于测量、监视、爱护和限制主电路设备，母线上接有

电压互感器，进(出)线上均串有电流互感器。

(7)为了防止雷电过电压侵入配电室击毁电气设备，母线上设有

避雷器。

(8)由于高压配电线路都是由高压母线来电，因此，其出线侧母

线上加装真空断路器，以保证出线的平安检查。

3.4一次接线系统图

见附图中的一次主接线图。

第4章短路电流的计算

4.1短路概述

4.1.1短路的形式

在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相

接地短路。

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。但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严峻。

为了使电力系统中的电气设备在最严峻的短路状态下也能牢靠地工

作，因此作为选择检验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为

主。三相短路用文字符号k⑶表示。

4.1.2短路的缘由

工厂供电系统要求正常地不简短地对用电负荷供电，以保证工厂

生产和生活的正常进行。但是由于各种缘由，也难免出现故障，而使

系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。所谓短路,

就是指一切不正常的相及相之间或相及地之间发生通路的状况。

产生短路的缘由很多，主要有以下几个方面：

（1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护

不良带来的设备缺陷发展成短路等；

（2）气象条件恶化，例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，

架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒福等:

（3）人为事故，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修

后为拆除接地线就加上电压等；

（4）其它，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在袒露的载流部分等。

4.1.3短路的后果

短路后，短路电流比正常电流大得多；在大电力系统中，短路电

流可达几万甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大

的危害，即：

（1）短路是要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和

短路电路中的其他元件损坏；

（2）短路时电压要骤降，严峻影响电气设备的正常运行；

（3）短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民

经济造成的损失也越大；

（4）严峻的短路要影响电流系统运行的稳定性，可使并列运行的

发电机组失去同步，造成系统解列；

（5）单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对旁边的

通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误

动作。

由此可见，短路的后果是特别严峻的，因此必需尽力设法消退可

能引起短路的一切因素；同时须要进行短路电流计算，以便正确地选

择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生

可能的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障懂得开关电

器、整定短路爱护的继电爱护装置和选择限制短路电流的元件（如电

抗器）等，也必需计算短路电流。

4.2三相短路电流的计算

标幺制法，即相对单位制算法，因其短路计算中的有关物理量是

采纳标幺值（相对单位）而得名。

按标幺制法进行短路计算时,一般是先选定基准容量Sd和基准电

压Udo

基准容量，工程设计中通常取SFIOOMV•Ao

基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即取UFUC。

选定了基准容量Sd和基准电压Ud以后，基准电流Id按下式计算

J二SdSd

〃电,疯4

基准电抗Xd则按下式计算

X二Ud二』

供电系统中各主要元件的电抗标幺值的计算（取Sd=lOOMV-A,Ud=Uc）o

（1）电力系统的电抗标幺值

（2）电力变压器的电抗标幺值

（3）电力线路的电抗标幺值

短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可利用其等效电路

图进行电路化简，计算其总电抗标幺值X/o由于各元件电抗均采纳

相对值，及短路计算点的电压无关，因此无须进行电压换算，这也是

标幺值法较之欧姆法优越之处。

三相短路电流周期重量有效值

其他三相短路电流

4.3标幺值法计算电路短路电流

4.3.1短路计算电路

-1.3.2确定短路计算基准值

取S”=100W4

取Ucl=6.3KV贝IJ1,八=S〃/V^G=100MVA/(6*6.3KV)=9.16KA

取UC2=0-4KV贝IJ//2=Stl/y/kfC2=1OOMVA/173x0.4/CV)=144.3KA

4.3.3计算短路电路中某个元件的电抗标幺值

电力系统：

已知电力系统出口断路器的遮断容量S”=200MVA,

故X；=100MVA/200MVA=0.5

架空线路：

电力变压器

查表得：S9-1000/10变压器的短路电压百分值4%=4.5

故

「4％果4.5100贽4匚

X.=——-=——x------------=4.a

ICOSN1（X）\m）kVA

式中，S”为变压器的额定容量

因此绘制短路计算等效电路如图4.1所示。

二左rsi

S,,c=200M

图4.1短路计算等效电路

Uk°g4100MM

-----x---------------=6.35

100SN100630Al64

LkT点（10.5kV侧）的相关计算

总电抗标幺值

=X：+X；+X；=0.5+1.63+4.5=6.63

三相短路电流周期重量有效值

其他短路电流

三相短路容量

2.k-2点（0.4kV侧）的相关计算

总电抗标幺值

x乙短I宛一/2J)=IX；+4X；+JX；+JX；=0.5+1.63+4.5+6.35=12.98

三相短路电流周期重量有效值

其他短路电流

三相短路容量

以上短路计算结果综合图表4.1所示。

表4.1短路计算结果

三相短路容量

短路计算三相短路电流

/MVA

点

厅)〃3)肥

k-11.381.381.383.5192.0815.08

k-211.1211.1211.1211.1211.127.7

第5章电气设备、电缆、母线的选择

5.1导线型号的选择原则

5.1.1工厂常用架空线路裸导线型号

工厂户外架空线路一般采纳裸导线，其常用型号适用范围如下：

1.铝绞线(LJ)：户外架空线路采纳的铝绞线导电性能好，重量

轻，对风雨作用的反抗力较强，但对化学腐蚀作用的反抗力较差，多

用在10kV及以下线路上，其杆距不超过100〜125m。

2.钢芯铝绞线(LGJ)：此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢

线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。由于沟通电的趋肤效应，电流

事实上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面面积是指铝线部分的面

积。在机械强度要求较高的场所和35kV及以上的架空线路上多被采

纳。

3.铜绞线（TJ）：铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的

反抗力强，但造价高，且密度过大，选用要依据实际须要而定。