某厂的供配电设计

某厂的供配电设计1.1设计要求要根据本厂所能取得的电源及用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定变电所的位置与形式，确定主变压器的台数和分变压器的台数，容量及类型。选择变电所主要接线方案及高低压设备进、出线。确定二次回路方案，选择整定继电器保护装置，确定防雷和接地保护装置，（横线部分内容本次课程设计不作具体要求）最后按要求写出设计说明，绘制设计图样。1.2设计依据1.2.1工厂总平面图1.2.2工厂负荷情况1、工厂负荷情况：本总厂多数分厂为两班制，年最大负荷小时数为6800小时，日最大符合持续时间为8小时。除特种电机分厂、试验站为一级负荷，铸造分厂、锅炉房为二级负荷外，其余为三级负荷。本总厂的负荷统计资料如所示。2、供电电源情况：按照该总厂与当地供电部门签订的供电用电协议规定，该厂可以离厂5000米和8000米（0.4Ω/KM）两处的35KV的公用电源干线上取得工作电源。干线首端所装设的高压断路器的断流容量为800MVA。该干线的走向见总厂平面图。3、最热月平均最高温度为35℃，年平均温度为18℃，最热月土壤平均温度为30℃。——气象资料概况。表0 厂方编号 厂方名称 负荷类别 设备容量(KW) 额定电压(KV) 功率因素cosθ tanθ 需要系数Kd 1 成品试验站 动力 1°，50002°，2000 1°，102°，0.38 0.82～0.87 1.37 0.5～0.6 照明 6～12 0.38 1.0 0 0.5～0.6 2 电机制造分厂 动力 860 0.38 0.6～0.68 1.17 0.18～0.25 照明 6～12 1.0 0 0.7～0.9 3 新品制造分厂 动力 740 0.38 0.6～0.7 1.16 0.2～0.3 照明 5～10 1.0 0 0.7～0.9 4 特种电机分厂 动力 440 0.38 0.65～0.72 1.23 0.65～ 照明 5～10 1.0 0 0.65～0.7 5 铸造分厂 动力 290 0.38 0.6～0.7 1.02 0.5～0.6 照明 6～12 1.0 0 0.7～0.9 6 锻造分厂 动力 280 0.38 0.62～0.68 1.17 0.3～0.35 照明 5～10 1.0 0 0.7～0.9 7 原材料分厂 动力 410 0.38 0.63～0.72 1.17 0.3～0.36 照明 4～8 1.0 0 0.7～0.9 8 机加工分厂 动力 330 0.38 0.6～0.65 1.12 0.22～0.32 照明 5～10 1.0 0 0.7～0.9 9 线圈制造分厂 动力 560 0.38 0.6～0.7 1.17 0.2～0.3 照明 6～12 1.0 0 0.7～0.9 10 锅炉房 动力 125 0.38 0.8～0.9 1.05 0.6～0.8 照明 3～5 1.0 0 0.7～0.9 11 生活区 照明 600 0.38 0.9～1.0 0.5 0.7～0.82.1负荷计算的目的及意义（1）选择电力变压器的容量（2）选择电力导线的截面（线径大小）（3）选择电器及开关容量和互感器的额定参数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正确合理，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。2.2计算负荷的计算公式2.2.1单组计算负荷计算公式1）有功计算负荷(单位为KW)=×，为需要系数2）无功计算负荷(单位为kvA)=×tanθ3）视在计算负荷(单位为kvA)4）计算电流，为用电设备的而定电压。5）只有1台—2台设备时，可认为=1，即=。对于电动机，由于它本身功率损耗较大，因此当只有一台电动机时，其=/2.1.2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KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.952)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.973)视在计算负荷（单位为kvA）=4)计算电流（单位为A）=注：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。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表0所列的计算系数计算，而不必考虑设备台数少而适当增大和cosθ。2.3各分厂负荷计算1.成品实验站（1）动力。取cosθ=0.85，则θ=31.79°，tanθ=0.62，Kd=0.6a.当容量为5000KW，即=5000KWPc1=×=5000×0.6=3000KW=Pc1×tanθ=3000×0.62=1860kvar=Pc1/cosθ=3000/0.85=3529.4KV∙A==3529.4/(√3×10)=203.77Ab.当容量为2000KW，即=2000KWPc2=×=2000×0.6=1200KW=Pc2×tanθ=1200×0.62=744kvar=/cosθ=1200/0.85=1411.76KV∙A;==1411.76/(√3×0.38)=2144.95A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=12KWP照明=×=12×0.8=9.6KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=9.6/1=9.6KV∙A;==9.6/(√3×0.38)=14.59A2.电机制造分厂（1）动力。取cosθ=0.65，则θ=49.46°，tanθ=1.17，Kd=0.25，=860KWPc1=×=860×0.25=215KW=Pc1×tanθ=215×1.17=251.55kvar=Pc1/cosθ=215/0.65=330.77KVA==330.77/(√3×0.38)=502.55A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=12KWP照明=×=12×0.8=9.6KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=9.6/1=9.6KVA==9.6/(√3×0.38)=14.59A3.新品制造分厂（1）动力。取cosθ=0.65，则θ=49.46°，tanθ=1.17，Kd=0.3，=740KWPc1=×=740×0.3=222KW=Pc1×tanθ=222×1.17=259.74kvar=Pc1/cosθ=222/0.65=341.54KVA==341.54/(√3×0.38)=518.9A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=10KWP照明=×=10×0.8=8KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=8/1=8KVA==8/(√3×0.38)=12.15A4.特种电机分厂（1）动力。取cosθ=0.70，则θ=45.57°，tanθ=1.02，Kd=0.7，=440KWPc1=×=440×0.7=308KW=Pc1×tanθ=308×1.02=314.16kvar=Pc1/cosθ=308/0.70=440KVA==440/(√3×0.38)=668.5A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.7，=10KWP照明=×=10×0.7=7KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=7/1=7KVA==7/(√3×0.38)=10.64A5.铸造分厂（1）动力。取cosθ=0.70，则θ=45.57°，tanθ=1.02，Kd=0.6，=290KWPc1=×=290×0.6=174KW=Pc1×tanθ=174×1.02=177.48kvar=Pc1/cosθ=174/0.70=248.57KVA==248.57/(√3×0.38)=377.66A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=12KWP照明=×=12×0.8=9.6KWQ照明=×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=9.6/1=9.6KVA==9.6/(√3×0.38)=14.59A6.锻造分厂（1）动力。取cosθ=0.65，则θ=49.46°，tanθ=1.17，Kd=0.35，=280KWPc1=×=280×0.35=98KW=Pc1×tanθ=98×1.17=114.66kvar=Pc1/cosθ=98/0.65=150.77KVA==150.77/(√3×0.38)=229.07A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=10KWP照明=×=10×0.8=8KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=8/1=8KVA==8/(√3×0.38)=12.15A7.原材料分厂（1）动力。取cosθ=0.70，则θ=45.57°，tanθ=1.02，Kd=0.36，=410KWPc1=×=410×0.36=147.6KW=×tanθ=147.6×1.02=150.55kvar=/cosθ=147.6/0.70=210.86KVA==210.86/(√3×0.38)=320.37A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=8KWP照明=×=8×0.8=6.4KWQ照明=×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=6.4/1=6.4KVA==6.4/(√3×0.38)=9.72A8.机加工分厂（1）动力。取cosθ=0.65，则θ=49.46°，tanθ=1.17，Kd=0.32，=330KWPc1=×=330×0.32=105.6KW=×tanθ=105.6×1.17=123.55kvar=/cosθ=105.6/0.65=162.46KVA==105.6/(√3×0.38)=160.44A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=10KWP照明=×=10×0.8=8KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=8/1=8KVA==8/(√3×0.38)=12.15A9.线圈制造分厂（1）动力。取cosθ=0.65，则θ=49.46°，tanθ=1.17，Kd=0.3，=560KWPc1=×=560×0.3=168KW=×tanθ=168×1.17=196.56kvar=/cosθ=168/0.65=258.46KVA==258.46/(√3×0.38)=392.69A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=12KWP照明=×=12×0.8=9.6KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=9.6/1=9.6KVA==9.6/(√3×0.38)=14.59A10.锅炉房（1）动力。取cosθ=0.85，则θ=31.79°，tanθ=0.62，Kd=0.8，=125KWPc1=×=125×0.8=100KW=×tanθ=100×0.62=62kvar=/cosθ=100/0.85=117.65KVA==117.65/(√3×0.38)=178.75A（2）照明。取cosθ=1.0，tanθ=0，Kd=0.8，=5KWP照明=×=5×0.8=4KWQ照明=P照明×tanθ=0kvar=P照明/cosθ=4/1=4KVA==4/(√3×0.38)=6.08A11.生活区（1）照明。取cosθ=0.95，则θ=18.2°，tanθ=0.33，Kd=0.8，=600KWP照明=×=600×0.8=480KWQ照明=P照明×tanθ=480×0.33=158.4kvar=P照明/cosθ=480/0.95=505.26KVA==505.26/(√3×0.38)=767.67A为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表1 厂方编号 厂方名称 负荷类别 计算负荷 功率因素cosθ tanθ 需要系数Kd (KW) (kvar) S30(kva) (A) 1 成品试验站 动力 30001200 1860744 35291412 2042145 0.850.85 0.620.62 0.6 照明 9.6 0 9.6 14.6 1.0 0 0.8 2 电机制造分厂 动力 215 251.6 330.8 503 0.65 1.17 0.25 照明 9.6 0 9.6 14.6 1.0 0 0.8 3 新品制造分厂 动力 222 259.7 341.5 519 0.65 1.17 0.3 照明 8 0 8 12.2 1.0 0 0.8 4 特种电机分厂 动力 308 314.2 440 669 0.70 1.02 0.7 照明 7 0 7 10.6 1.0 0 0.8 5 铸造分厂 动力 174 177.5 248.6 378 0.7 1.02 0.6 照明 9.6 0 9.6 14.6 1.0 0 0.8 6 锻造分厂 动力 98 114.7 150.8 229 0.65 1.17 0.35 照明 8 0 8 12.2 1.0 0 0.8 7 原材料分厂 动力 148 150.6 210.9 320 0.70 1.02 0.36 照明 6.4 0 6.4 9.72 1.0 0 0.8 8 机加工分厂 动力 105.6 123.55 162.5 160 0.65 1.17 0.32 照明 8 0 8 12.2 1.0 0 0.8 9 线圈制造分厂 动力 168 196.6 258.5 393 0.65 1.17 0.3 照明 9.6 0 9.6 14.6 1.0 0 0.8 10 锅炉房 动力 100 62 117.7 179 0.85 0.62 0.8 照明 4 0 4 6.08 1.0 0 0.8 11 生活区 照明 480 158.4 505.3 768 0.95 0.33 0.82.3全厂负荷计算（1）对于低压母线，由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，KΣp1=0.9,KΣq1=0.95（2）对于车间干线，由车间干线计算负荷直接相加来计算时，KΣp2=0.95,KΣq2=0.972.3.1TM2（10/0.4KV）二次侧（0.4KV侧）计算（取KΣ=0.9）有功计算负荷P303KΣ*（Pc+P照明）=0.9*3298.4=2965.56KW无功计算负荷Q303KΣ*Q30=0.9*2552.85=2297.57kvar=3913KVA计算电流=3913/(√3×0.38)=5945.19ATM2（10/0.4KV）二次侧（0.4KV侧）功率因数cosθ=/=2965.56/3913=0.758﹤0.86折算至高压侧10KV侧=0.015=0.015×3913=58.7KW；=0.06=0.06×3913=234.78Kvar；P302=P303+=3024.26KWQ302=Q303+=2532.35kvar=3944.48KVA计算电流=3944.48/(√3×10)=227.73ATM2（10/0.4KV）一次侧（10KV侧）功率因数cosθ=/=3024.26/3944.48=0.767﹤0.922.3.2TM1（35/10.5KV）低压侧（10.5KV）计算有功计算负荷P301KΣ*（Pc1+P302）=0.9*（3000+3024.26）=5421.83KW无功计算负荷Q301KΣ*Q30=0.9*（Qc1+Q302）=0.9*（1860+2532.35）=3953.12kvar=6709.95KVA计算电流=6709.95/(√3×10)=387.4ATM1（35/10.5KV）二次侧（10.5KV侧）功率因数cosθ=/=5421.83/6709.95=0.808﹤0.86电力变压器的功率损耗按照下式近似计算=0.015=0.015*6709.95=100.65KW=0.06=0.06*6709.95=402.6kvarP30=P301+=5421.83+100.65=5522.48KWQ30=Q301+=3953.12+402.6=4355.72kvar==7033.5KVA计算电流=7033.5/(√3×35)=116.02ATM1（35/10.5KV）二次侧（35KV侧）功率因数cosθ=/=5522.48/7033.5=0.785<0.92所以需要进行无功功率补偿。2.4无功功率补偿2.4.1无功补偿的作用无功功率主要作用是提高功率因数，在满足同样有功功率的同时，降低无功功率和视在功率，从而减少负荷电流。这样就降低了电力系统的电能损耗和电压损耗，既节约了电能，又提高了电压质量，而且还可以选用较小的导线或电缆截面，节约有色金属。2.4.2无功补偿的形式无功补偿装置主要有三种：并联电容补偿、同步补偿机和静止无功补偿器。三种无功补偿装置的性能见表2。表1-2三种无功补偿装置的比较 并联电容器 同步补偿机 静止无功补偿器 设备情况 静止电器，设备简单 旋转机械，要附属系统、设备复杂 静止电器，设备复杂 运行特性 1.通过开关投切，属于静态无功补偿，2.主要用于稳态电压调整和功率因数校正3.运行中本身损耗小 1.通过控制系统实现双向平滑调节2.属于动态无功补偿3.运行中本身损耗大 1.通过控制系统实现双向平滑调节2.属于快速动态无功补偿，响应速度快3.主要用于调相、调压 使用范围 1.容量和设置点灵活2.用于电力系统及负荷变电站 1.容量和设置点受限制2.主要用于电力系统枢纽变电站、换流站 1.容量和设置地点灵活2.用于电力系统枢纽变电站、换流站 运行要求和费用 1.简单，运行维护要求低2.单位容量投资低3.运行费用最低 1.运行维护工作量大2.单位容量投资大3.运行费用最大 1.运行维护技术水平要高3.单位容量投资大4.运行费用次之由上表可见，采用并联电容器进行无功补偿是一种投资少、施工简单、见效快的补偿方式，它可以很方便的就地控制电容投切，以减少线损，消除无功馈乏给系统带来的负面影响。所以我们选用并联电容器来补偿。并联电容器的装设方式有高压集中补偿，低压集中补偿和单独就地补偿三种。其中高压集中补偿补偿范围小，只能补偿总降压变电所的10KV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对对无功功率在企业内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此不选用。低压集中补偿补偿范围较大，能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济。单独就地补偿投资较大，电容器的利用效率较低。综上考虑，我们选择BSMJ0.4-60-3型电容器进行低压集中补偿如图1-1所示：图1-1BSMJ0.4-60-3型电容器BSMJ0.4-60-3型电容器符合GB12747.1-2004和IEC60831-1996，使用条件如下：·环境温度-25℃～+50℃，湿度≤85%，海拔2000米以下；·额定电压400VAC，耐电压极间2.15倍额定电压5秒钟，极壳间6KVAC可10秒钟，最高允许过电压1.10倍额定电压；·额定容量60Kvar，容量允许-5～+10%；·损耗角正切值，在工频额定电压下，20℃时tanδ≤0.1%；·绝缘性，极壳间500DVC，1分钟，R≥1000MQ；·最高允许过电流为1.30倍额定电流；·自放电特性，电容器断电后3分钟，剩余电压从2Un降至75V或更低。BSMJ0.4-60-3型电容器主要特点如下：·体积小，重量轻由于采用金属化聚丙烯膜新材料作为介质，体积小、重量仅为老产品的1/4和1/5；·损耗低实际值低于0.1%，自身的能耗低、发热少、温升低、工作寿命长、节能效果佳；·优良的自愈性能过电压所造成介质局部击穿能迅速自愈，恢复正常工作，使可靠性大为提高；·安全性内装自放电电阻和保险装置，使用安全可靠；·不漏油采用微晶蜡作为浸渍剂，常温呈固态，熔点高于70℃，使用时不漏油。要求在高压侧的功率因数不低于0.92，而变压器的无功损耗远大于有功损耗，故在低压侧补偿时应要求低压侧的功率因数大于0.92，因此在功率补偿时，暂定低压侧功率因数为0.95，这样也满足低压侧的功率因数大于0.86。（由负荷关系和负荷计算可知，由于厂房有一级负荷及二级负荷，所以需要两台35/10.5KV的总降压变压器TM1，以及供给个分厂的两台10/0.4KV降压变压器TM2）1）10/0.4KV降压变压器TM2无功功率补偿低压侧0.4KV侧：补偿前的无功功率：Q303KΣ*Q30=0.9*2552.85=2297.57kvar补偿后的有功功率不变，为：P303KΣ*（Pc+P照明）=0.9*3298.4=2965.56KW需要补偿的无功功率：==1577.11Kvar补偿电容器的个数为=1577.11/30=52.57,取n=54为3的整数倍补偿后的无功功率：=Q303-Qc=2297.57-30*54=677.57Kvar补偿后的视在容量：=3041.98KVA补偿后的计算电流：/=3041.98/(√3×0.38)=4621.81A补偿后的功率因数：cosθ=/=2965.56/3041.98=0.975＞0.86，满足要求。高压侧10KV侧:电力变压器的功率损耗按照下式近似计算=0.015=45.63KW=0.06=182.52Kvar高压侧补偿后的有功功率：P302=P303+=2965.56+45.63=3011.19KW补偿后的无功功率：=Q302+=677.57+182.52=860.09kvar补偿后的视在容量：=3131.62KVA补偿后的计算电流：3131.62/(√3×10)=180.8A补偿后的功率因数：cosθ=/=3011.19/3131.62=0.961＞0.92，满足要求。取补偿电容器的个数为54个。即在TM2低压侧（0.4KV侧）无功功率补偿需要54个BWF0.4-30-3的电容器。2）补偿后验证35/10.5KV变压器是否需要补偿低压侧10．5KV侧：有功功率为：P301KΣ*（Pc1+P302）=0.9*（3000+3011.19）=5410.07KW无功功率：0.9*（+）=2448.08kvar=5938.2KVA计算电流：=5938.2/(√3×10)=342.84A功率因数：cosθ=/=5410.07/5938.2=0.911＞0.86，满足要求。=0.015=89.07KW=0.06=356.29Kvar高压侧35KV侧：有功功率：P30=P302+=5410.07+89.07=5499.14KW无功功率：Q30=Q302+=2448.08+356.29=2804.37kvar视在容量：==6172.93KVA功率因数：cosθ=/=5499.14/6172.93=0.891﹤0.92，可知主变压器需要进行无功功率补偿。仍在10KV侧低压侧进行无功补偿。3）35/10.5KV降压变压器TM2无功功率补偿低压10.5KV侧：补偿前的无功功率：0.9*（+）=2448.08kvar补偿后的有功功率不变，为：P301KΣ*（Pc1+P302）=0.9*（3000+3011.19）=5410.07KW需要补偿的无功功率：==670.9Kvar补偿电容器的个数为=670.9/30=22.36,取n=24为3的整数倍补偿后的无功功率：=Q301-Qc=2448.08-30*24=1728.08Kvar补偿后的视在容量：=5679.36KVA补偿后的计算电流：/=5679.36/(√3×10)=327.9A补偿后的功率因数：cosθ=/=5410.07/5679.36=0.953＞0.86，满足要求。高压侧35KV侧:电力变压器的功率损耗按照下式近似计算=0.015=85.19KW=0.06=340.76Kvar高压侧补偿后的有功功率：P30=P301+=5410.07+85.19=5495.26KW补偿后的无功功率：=+=1728.08+340.76=2068.84kvar补偿后的视在容量：=5871.8KVA补偿后的计算电流：=5871.8/(√3×35)=96.86A补偿后的功率因数：cosθ=/=5495.26/5871.8=0.936＞0.92，满足要求。取补偿电容器的个数为24个。即在TM1低压侧（10.5KV侧）无功功率补偿需要24个BWF0.4-30-3的电容器。导线和电缆的选择是供配电设计中的重要内容之一。导线和电缆是分配电能的主要器件，选择的合理与否，直接影响到有色金属的消耗量与线路投资，以及电力网的安全经济运行。选择导线和电缆以前应贯彻以铝代铜的技术，尽量采用铝心导线，目前提倡采用铜导线，以减少损耗，节约电能。4.1导线和电缆的选择原则导线和电缆的选择，必须满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求，尽量节省投资，降低年运行费，合理布局，维修方便。导线型号根据其使用环境、工作条件确定。架空线是通过铁塔、水泥杆塔架设在空气中的导线，一般为裸导线。架空线设备简单、造价低廉且维护方便，是目前主要线路形式；电缆是利用绝缘层将层线（一般为铜线或铝线）包裹起来，一般110KV以上为单相，以下为三相。造价极高，一般在城市使用。所以我们选用架空线给此厂区供电。导线截面的选择有以下五个选择原则：(1)按允许载流量选择导线和电缆截面；(2)按允许电压损失选择导线和电缆截面；(3)按经济电流密度选择导线和电缆截面；(4)按机械强度选择导线和电缆截面；(5)满足短路稳定的条件（架空线因散热性较好，可不做短路稳定校验，母线要校验其热稳定，其截面不应小于短路热稳定最小截面）。在实际设计中，一般根据经验按其中一个原则选择，在校验其他原则。对于10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常按允许载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度；对低压照明线路，因其对电压要求高，所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。选择导线截面时，要求在满足上述原则的基础上选择其中最大的截面。4.2高低压母线的选择4.2.1高压母线的选择母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，有矩形母线和管型母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。年平均负荷、传输容量较大时，母线截面宜按经济电流密度选择。现计算成品实验站10KV处高压侧：1）选择经济截面对于铝母线，年最大负荷利用小时数为6800小时，查表得=0.90。==3529.4/(√3×10)=203.77A=203.77/0.9=226.4选择标准截面为240的单排矩形铝母线宽*厚=20*12。2）校验发热条件3）校验机械强度4.2.2低压侧母线的选择相母线：低压侧母线仍按经济电流密度选择硬铝矩形母线，计算电流/=4734.46A=4734.46/0.90=5260.5选择时，应选比偏小的截面，因为电能损耗费和年运行费在电流较大时变化较小，考虑负荷计算值偏大，以及其变化规律，理论计算的电能损耗亦将稍大于实际值，截面选择比计算稍小，节省初投资和有色金属消耗量。所以选标准截面为5200的单排矩形铝母线宽*厚=520*10。中性母线：一般三相四线制线路中的中性线截面应不小于相线截面的一半，即=2600，所以选择单排矩形铝母线宽*厚=260*104.3高低压进出线的选择4.3.110KV高压进线的选择和校验对于降压变压器高压侧的导线，取变压器额定一次电流作为计算电流，所以：===3529.4/(√3×10)=203.77A查选择标准截面28，即型号为LGJ-25的钢芯铝绞线。校验发热条件：查可知，LGJ-25在室外温度为25时的允许载流量为=135A，而在此厂区，实际环境温度即最热月平均最高气温为35，实际的允许载流量为==0.882135=119.06A>=109.60A校验机械强度：查可知，10KV架空铝绞线的机械强度最小截面为=16<S=28，因此，所选的导线截面也满足机械强度的要求。4.3.2低压出线的选择和校验户外架空线380V电压等级一般采用绝缘导线，绝缘导线的线芯材料有铝心和铜心两种。绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料绝缘和橡胶绝缘。塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设可取代橡胶绝缘线。橡胶绝缘线现已不使用，塑料绝缘线不宜在户外使用，以免高温时软化，低温时变硬变脆。因低压出线为户外架空线，所以我们选择常用的BBX型橡皮绝缘导线。对每个车间分别选择变电所低压出线。其中动力负荷导线按允许载流量选择，标准载流量为导线在环境温度为25时的载流量，实际载流量是厂区实际环境温度下的载流量。满足=EMBEDEquation.DSMT4=0.845。下面以原料库车间为例说明选择导线截面的方法。动力线路：因=22.79A，选截面为2.5，标准载流量为33A的导线。校验：发热条件。实际载流量为=EMBEDEquation.DSMT4=0.845=28A满足要求。其他车间按此方法选择，选出线如表5-1所示。表5-1各车间低压出线选择和校验 编号 名称 (A) 导线截面（） 标准载流量（A） 实际载流量(A) 导线类型 NO1变电所 1 薄模车间 2127.08 2000 2860 2500 矩形铝母线 2 原料库 22.79 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 3 生活间 26.24 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 4 成品库一 22.79 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 5 成品库二 21.88 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 6 包装材料库 18.23 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 NO2变电所 1 单丝车间 2104.29 2000 2860 2500 矩形铝母线 2 水泵房 24.69 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 NO3变电所 1 注塑车间 191.44 50 215 200 BBX型铜芯橡皮线 2 管材车间 668.51 360 870 770 矩形铝母线 NO4变电所 1 复制车间 251.6 95 325 302 BBX型铜芯橡皮线 2 生活间 20.99 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 3 浴室 6.29 1 20 17 BBX型铜芯橡皮线 4 锻工车间 21.04 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 5 原料间 18.23 2.5 33 28 BBX型铜芯橡皮线 6 仓库 13.67 1 20 17 BBX型铜芯橡皮线 7 模具车间 65.71 10 80 68 BBX型铜芯橡皮线 8 热处理车间 97.68 25 130 106 BBX型铜芯橡皮线 9 铆焊车间 164.09 70 246 201 BBX型铜芯橡皮线 NO5变电所 1 锅炉房 283.62 120 385 326 BBX型铜芯橡皮线 2 实验室 94.96 25 140 119 BBX型铜芯橡皮线 3 辅助材料库 66.85 10 80 68 BBX型铜芯橡皮线 4 油泵房 18.52 1.5 25 21 BBX型铜芯橡皮线 5 加油站 12.35 1 26 17 BBX型铜芯橡皮线 6 办公楼 39.36 6 55 47 BBX型铜芯橡皮线选取导线时应尽量使导线截面统一，遵守维修与保护方便、经济的原则。由上表看出，校验满足，符合要求。5.1变压器选择原则选择变压器时，必须对负载的大小、性质作深入的了解，然后按照设备功率的确定方法选择适当的容量。为了降低电能损耗，变压器应该首选低损耗节能型。当厂区配电母线电压偏差不能满足要求时，总降压变电所可选用有载调压变压器。车间变电所一般采用普通变压器。变压器容量的确定除考虑正常负荷外，还考虑到变压器的过负荷能力和经济运行条件。5.1.1变压器台数选择原则(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所应采用两台变压器，对只有二级负荷，而无一级负荷的变电所，也可只采用一台变压器，并在低压侧架设与其他变电所的联络线。(2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的工厂变电所，可考虑采用两台主变压器。(3)一般的三级负荷，只采用一台主变压器。(4)考虑负荷的发展，留有安装第二台主变压器的空间。(5)车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA，现在我国已能生产一些断流量更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器，因此如车间负荷容量较大，负荷集中且运行合适时，也可以选用单台容量为1250—2000KVA的配电变压器，这样可以减少主变压器台数及高压开关电器和电缆等。(6)对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kVA。5.1.2变电所主变压器容量的选择原则(1)只装一台主变压器时主变压器的额定容量SN.T应满足全部用电设备总的计算负荷的需要，且留有余量，并考虑变压器的经济运行，即：(2)装有两台变压器时每台主变压器的额定容量SN.T应同时满足以下两个条件：≥（0.6~0.7）≥S30(1+2)其中S30(1+2)——计算负荷中的全部一、二级负荷。3）两台变压器的备用方式有明备用和暗备用两种。明备用：两台变压器均按100%的负荷选择（即一台工作，一台备用）。暗备用：每台变压器都按最大负荷的70%选择，正常情况下各承担50%最大负荷，负荷率为50%/70%70%，完全满足经济工作的要求。在故障情况下，由于，所以可以过负荷1.4倍，6小时，连续5天，即1.470%100%，承担全部负荷。这种备用方式既能满足正常工作时经济运行的要求，又能在故障情况下承担全部负荷，是比较合理的备用方式。4）适当考虑负荷的发展应适当考虑进货5~10年电力负荷的增长，留有一定得余地。这里必须指出：电力变压器的额定容量是在一定温度条件下的持续最大输出容量。如果安装地点的年平均气温时，则年平均气温每高出1摄氏度，变压器的容量相应的减小百分之一。因此户外变压器的实际容量为：对于户内变压器，由于散热条件较差，一般变压器室的出风口与进风口间约15摄氏度温差，从而使处在室中间的变压器环境温度要比室外变压器的环境温度高出大约8°C，因此户内变压器的实际容量较之上式所计算的容量还要减小百分之八。最后还必须指出：变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合主接线方案，经技术经经济比较择优而定。由于年平均温度及最高温度如下： 最热月平均最高温度 年平均温度 最热月土壤平均温度 35℃ 18℃ 30℃因为变压器都用在室内，故取高于室外8摄氏度(取其系数为0.7)5.2变压器的选择5.2.1工厂总降压变电所变压器TM1的选择：（1）台数选择选择两个变压器供电：基于其为一，二级负荷，所以选两台变压器供电，，以便当一台发生故障时，另外一台变压器能对一二级负荷供电。（2）容量选择补偿后的容量：=5679.36KVA，且采用暗备用的方式=0.60.7=（0.60.7）5679.36=3401.623975.55KVAEMBEDEquation.3=1.05=4175KVA4200KV即可满足要求。结合表5.1对变压器的型号分析，我们选择35KV级SZ9-5000/35电力变压器两台，技术参数如表2-1所示：表5-110KV级SL-1000/10电力变压器技术参数 型号 额定容量KVA 额定电压（KV） 阻抗电压% 连接组 损耗/W 空载电流% 高压 低压 空载 负载 SZ9-5000/35 5000 35 10.5 7 5800 36000 75.2.2分厂降压变电所变压器TM2的选择（1）台数选择选择两个变压器供电：基于其为一级负荷（成品试验站0.38KV电源侧及特种电机分厂），二级负荷（铸造厂，锅炉房）所以选两台变压器供电，以便当一台发生故障时，另外一台变压器能对一级负荷继续供电。（2）容量选择补偿后TM2的容量为：=3041.98KVA，且采用暗备用的方式=0.60.7=（0.60.7）3041.98=1825.192129.39KVAEMBEDEquation.3=1.05=2235.85KVA2250KVA，即可满足要求。结合表5.2对变压器的型号分析，我们选择10KV级S9-2500/10电力变压器两台，技术参数如表5-2所示：表5-210KV级SL-1000/10电力变压器技术参数 型号 额定容量KVA 额定电压（KV） 阻抗电压% 连接组 损耗/W 空载电流% 高压 低压 空载 负载 S9-2500/10 2500 10 0.4 6 Dyn11 3500 25000 66.1主接线的要求和常用主接线6.1.1变电所主接线的要求变电所主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，对其主要有以下几个基本要求：(1)安全主接线的设计应符合国家有关技术规范要求，能充分保证人身和设备安全；(2)可靠应满足用电单位可靠性的要求；(3)灵活能适应各种不同的运行方式，操作检修方便；(4)经济设计简单，投资少，运行管理费用低，考虑节约电能和有色金属消耗量。6.1.2变电所常用主接线方案一：只装有一台主变压器的总降压变电所主接线图这种接线的一次侧无母线，二次侧采用单母线。·特点简单经济，可靠性不高。·适用范围只适用于三级负荷的工厂。方案二：一、二次侧均采用单母线分段主接线·特点由于进线开关和母线分段开关均采用了断路器控制，操作十分灵活；供电可靠性较高，适用于大型企业的一、二级负荷供电。·适用范围适用于大中型企业的一、二级负荷供电。方案三：一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段采用内桥式接线的总降压变电所主接线图·特点(1)线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸，其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。(2)变压器故障时，联络断路器及与故障变压器同侧的线路断路器均自动跳闸，使未故障线路的供电受到影响，需经倒闸操作后，方可恢复对该线路的供电。(3)正常运行时变压器操作复杂。如需切除变压器T1，应首先断开断路器QF21、QF111和联络断路器QF10，再拉开变压器侧的隔离开关，使变压器停电。然后，重新合上断路器QF21、QF111和联络断路器QF10，恢复线路1WL的供电。·适用范围适用于输电线路较长、线路故障率较高、穿越功率少和变压器不需要经常改变运行方式的场合。方案四：一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段采用外桥式接线的总降压变电所主接线图·特点(1)变压器发生故障时，仅跳故障变压器支路的断路器，其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。(2)线路发生故障时，联络断路器及与故障线路同侧的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作后，方可恢复被切除变压器的工作。（3）线路投入与切除时，操作复杂，并影响变压器的运行。·适用范围该方案适用于线路较短、故障率较低、主变压器需按经济运行要求经常投切以及电力系统有较大的穿越功率通过桥臂回路的场合。方案五：一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图·特点这种主接线兼有上述两种桥式接线运行灵活性的优点，但采用的高压开关设备较多。可供一、二级负荷。·适用范围适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。方案六：一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线图·特点采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资。·适用范围双母线接线在工厂变电所中很少应用，主要应用于电力系统中的枢纽变电站。6.2本厂变电所的接线6.2.1总变压器（35/10KV）接线图由于该厂有两路电源进线，选用了两台变压器，基于可靠性和经济投资等综合考虑，选择方案三（一次侧采用内桥式接线、二次侧单母线分段主接线）进行该工厂总降压变电所TM1主接线，这样就提高了供电可靠性，保证部分一，二级负荷的连续供电。接线图如图所示：总降压TM1变电所主接线图6.2.2分厂变压器TM2（10/0.4KV）接线图由于各分厂负荷有一二级负荷。则高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所的供电，因此供电可靠性相当高，可供一二级负荷。7.1短路的原因及危害短路是由绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作、自然灾害等造成的。其危害在于产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。7.2短路计算的目的进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发故障引起的发热效应和电动力效应的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，采用了各种继电保护和自动装置，这些装置的整定计算也需要准确的短路电流数据为了校验各种电气，必须找到可能出现的最严重的短路电流。经分析，发现在空载线路上且恰好当某一相电压过零时刻发生三相短路看，在该相中就会出现最为严重的短路电流。7.3短路电流计算公式采用标幺制进行短路计算如下：短路计算的相关公式：电力系统电抗标幺值：电力变压器电抗标幺值：电力线路电抗标幺值：短路电流标幺值及短路电流计算：三相短路容量：高压三相短路：低压三相短路：7.4短路计算先画出等效系统图有：总降压变电所电气图各分厂变电所TM2电气图说明：由于电源可以从5KM和8KM处引线，把8KM处的那路线做为备用电源，本来在计算短路电流时应分别在5KM处和8KM处设置两个短路点，但是这样有多种组合，所以为了简化计算，则在5KM处设置了短路点，这样总共就设置了3个短路点。总降压变电所TM1短路电流计算：⑴确定基准值取取则==1.56KA取则==5.5KA⑵计算短路电路中各主要元件的电抗标么值1电力系统的电抗标么值（=350MVA）==0.1252架空线路的电抗标么值（）==0.1463电力变压器的电抗标么值（%=7）==1.4可绘得短路等效电路图如图6-2所示。⑶求k-1点高压侧的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1总电抗标么值=0.146三相短路电流周期分量有效值==10.68KA2其他三相短路电流=10.68KA=2.5510.68KA=27.23KA=1.5110.68KA=16.13KA3三相短路容量==684.93MVA⑷求k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1总电抗标么值=0.146+0.125=0.2712三相短路电流周期分量有效值==20.3KA3其他三相短路电流=20.3KA=2.5520.3KA=51.765KA=1.5120.3KA=30.653KA4三相短路容量==369MVA分厂变电所TM2短路电流计算：1）取取则==144.34KA电力变压器的电抗标么值（%=6）==2.42)求k-31点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量5总电抗标么值=0.146+0.125+1.4+2.4=4.0716三相短路电流周期分量有效值==35.46KA7其他三相短路电流=35.46KA=2.5535.46KA=90.42KA=1.5135.46KA=53.54KA8三相短路容量==24.56MVA以上短路计算结果综合图如下表所示 短路计算点 三相短路电流 三相短路容量/MVA 总降压变电所TM1 k-1 10.68 10.68 10.68 27.23 16.13 684.93 k-2 20.3 20.3 20.3 51.765 30.653 369 各分厂变电所TM