工厂变配电所的设计

1、陕西航空职业技术学院陕西航空职业技术学院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 论文题目：论文题目： 工厂供配电的设计工厂供配电的设计 所属系部：所属系部： 电子工程系电子工程系 指导老师：指导老师： 王刚王刚 职职 称：称： 讲师讲师 学生姓名：学生姓名： 刘鑫刘鑫 班级、学号班级、学号: : 09321-3209321-32 专专 业：业： 电气自动化电气自动化 20112011 年年 1111 月月 1919 日日 陕西航空职业技术学院陕西航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 题目：题目： 工厂供配电的设计工厂供配电的设计 任务与要求：任务与要求： 1 1根

2、基某工厂实际的供配电要求，设计满足实际需要并考虑未来增容根基某工厂实际的供配电要求，设计满足实际需要并考虑未来增容 要求的供配电系统；要求的供配电系统； 2 2变压器的类型和台数选择，变电所的位置选择；变压器的类型和台数选择，变电所的位置选择； 3 3电源进线和敷设方式；电源进线和敷设方式；4.4. 无功功率补偿；无功功率补偿； 5.5. 系统接地；系统接地； 6.6. 计量方式；计量方式； 7.7. 设计过程中要有详细的计算过程设计过程中要有详细的计算过程 。 时间：时间： 20092009 年年 1111 月月 1414 日日 至至 20102010 年年 4 4 月月 1515 日日 所

3、属系部：所属系部： 电子工程系电子工程系 学生姓名：学生姓名： 刘鑫刘鑫 学学 号：号： 09321-3209321-32 专业：专业： 电气自动化电气自动化 指导单位或教研室：指导单位或教研室： 电子系教研室电子系教研室 指导教师：指导教师：王刚王刚 职职 称：称： 讲师讲师 20102010 年年 4 4 月月 1515 日日 毕业设计毕业设计( (论文论文) )进度计划表进度计划表 日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况 指导教师指导教师 签签 字字 09.11.14 调研、选题完成 09.11.30 查找相关资料完成 10.12.30 对技术的初步学习完成 10.2.1

4、0 订立格式、设计框架完成 10.3.15 将自己的想法与专业人士 交流探讨，得到可行结果 完成 10.4.15 总结、完善内容完成 教师对进教师对进 度计划实度计划实 施情况总施情况总 评评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。 摘要摘要：工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去， 它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。 工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 技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进

5、线电压的选择, 变配电所位置 的电气设计, 短路电流的计算及继电保护, 电气设备的选择,车间变电所位置和变压 器 数量、容量的选择, 防雷接地装置设计等。 关键词：关键词：车间变电所，供配电，短路电流，防雷接地装置，电气设计 目目 录录 一、绪论一、绪论.7 二、工厂供电设计的一般原则二、工厂供电设计的一般原则.8 三、配变电所位置选择三、配变电所位置选择.8 3.1 配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定：.8 3.2 车间变电所的总体布置及要求.9 3.3 车间供电系统的主结线.9 四、车间电力负荷计算及变压器的选择四、车间电力负荷计算及变压器的选择.10 4.1 负荷计算的目的.1

6、0 4.2 负荷计算的方法及加氢裂化装置主要原始资料.11 4.3 按需要系数法确定负荷计算.13 4.3.2 需用系数法计算负荷的结果.14 4.4 尖峰电流.16 4.4.1 尖峰电流的计算.16 4.5 车间变压器的选择.18 4.5.1 车间变电站变压器台数的选择原则：.18 4.5.2 变压器容量的选择：.19 4.5.3 低压为 230/400V 的配电变压器联结组别的选择：.19 五、五、 短路及短路电流的计算短路及短路电流的计算.20 5.1 短路的概述.20 5.2 电力网络中的短路计算.22 5.2.1 短路计算的相关公式.22 5.2.2 短路计算中应注意的问题.24 六

7、、导线及其截面的选择六、导线及其截面的选择.26 6.1 导线和电缆的选择.26 6.2 导线截面选择及校验的方法.26 七、车间高、低压电气设备及其选择七、车间高、低压电气设备及其选择.30 7.1 低压电气的选择及校验条件.30 7.1.1 按工作电压选择.30 7.1.2 按工作电流来选择熔断器熔体的额定电流.30 7.1.3 低压熔断器的选择.31 7.1.4 车间低压配电屏的选择.31 7.2 高压电气选择及校验条件.31 7.2.1 按工作电压选择.31 7.2.2 按工作电流来选择熔断器熔体的额定电流.31 7.2.3 短路动稳定度的校验条件.32 7.2.4 短路热稳定度的校验

8、条件.32 7.2.5 高压断路器的选择.32 7.2.6 高压开关柜的选择.33 7.2.7 并联电容器的选择.33 八、供电系统的继电保护八、供电系统的继电保护.34 8.1 继电保护的概述.34 8.1.1 继电保护的任务.34 8.1.2 继电保护的要求.35 8.1.3 继电保护装置的操作电源.35 8.2 常用继电保护的结线及整定计算.35 8.2.1 常用继电保护的结线.35 8.2.2 继电保护的整定计算公式.36 8.3 车间部分装置的继电保护.37 8.3.1 车间变压器的保护配置.37 8.3.2 高压电动机及电容器的保护配置.37 8.3.3 6KV 线路的继电保护.3

9、7 九、防雷和接地九、防雷和接地.38 9.1 变电所的防雷保护变电所的防雷保护.38 9.1.1 车间变电所采用单支避雷针保护.38 9.2 配电变压器和电容器的保护.39 9.2.1 配电变压器的保护.39 9.2.2 电力电容器的保护.39 9.3 接地保护.39 9.3.1 车间低压系统的接地保护.39 9.3.2 接地电阻的计算.39 致致 谢谢.40 参考文献参考文献.41 一、绪论一、绪论 工厂供电，即指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电工厂供电，即指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电. . 电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形式的能量转 换而来，又

10、易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济， 又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生 产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在企业工厂里，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（除电化工业外）。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。从另一方面来说，如果 工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

11、可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十 分重要的意义。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 家经济建设具有十分重要的战略意义，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需要， 并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求： （1） 安全： 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2） 可靠： 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 （3） 优质： 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 （4） 经济： 供电系统的投资要少，运行费

12、用要低，并尽可能地节约电能和减 少有色金属的消耗量。 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 顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了保证 工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采 用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。 二、工厂供电设计的一般原则二、工厂供电设计的一般原则 按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范、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 须遵循以下原则： （1） 遵守规程、执行政策； 必

13、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。 （2） 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。 （3） 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。 （4） 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

14、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。 三、配变电所位置选择三、配变电所位置选择 3.1 配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定：配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定： (1) 接近负荷中心。 (2) 进出线方便。 (3) 接近电源侧。 (4) 设备吊装、运输方便。 (5) 不应设在有剧烈振动的场所。 (6) 不宜设在多尘、水雾(如大型冷却塔)或有腐蚀性气体的场所，如无法远 离时，不应设在污源的下风侧。 (7) 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。 (8) 不应设在爆炸危险场所以内和不宜设在有火灾危险场所的正上方或正下 方，如布置在爆炸危

15、险场所范围以内和布置在与火灾危险场所的建筑物毗连时，应 符合现行的爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。 (9) 配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。 (10) 高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场 所。 (11) 配变电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下室时，不宜设在最底 层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施。并应避免洪水或积 水从其他渠道淹渍配变电所的可能性。 3.2 车间变电所的总体布置及要求车间变电所的总体布置及要求 便于运行维护；保证运行安全；便于进出线；节约土地和建筑费； 留有发展余地。 加氢裂化装置变电所布置

16、方案 厕所 休息室 维修间 备件库 低压配电室 5 高压配电室 6 380V 配电间 3 高压配电室 T2 T1 T4 T5 1 2 变压器室 电容器室 变压器室 电容器室 6KV 配电间 备注：1、2 -6KV 电缆进线 ；3 - 高压开关柜； T1、T2、T3、T4 - 6/0.4KV 变压器；5 、6- 低压配电屏；配电间为四层， 一、三层为电缆夹层，二、四层为高低压配电间； 3.3 车间供电系统的主结线车间供电系统的主结线 车间变电站的主结线由于车间的负荷性质及生产工艺要求决定。一般采用线路- -变压器组、单母线及分段单母线三种结线方式。 （1） 线路-变压器组主结线多用在只对三级负荷

17、供电且用电量较小的车间变电站。 （2） 当 6-10KV 高压负荷的出线较多时，可采用单母线结线。如负荷中心有一、 二级负荷，则应有与其它电源相联络的线路，作为备用电源。 （3） 分段单母线结线方式主要用在一、二级负荷比较重，要求供电可靠性高的车 间。 低压配电线路常见的结线方式有放射式结线、树干式结线、变压器干线结线、 环形结线和柴油发电机组作备用电源的结线。 放射式结线方式的优点是配电线路互不影响，供电可靠性高；主要用于容量大、 负荷集中或重要的用电设备，或需要集中联锁起动、停车的用电设备。 树干式结线方式虽配电设备和导线材料耗用较少，运行灵活性好，但是干线故 障时影响范围比较大；一般用于

18、用电设备布置较均匀、容量不大的场合。 变压器-干线式结线方式虽结线简单，能大量减低压配电设备，但是供电可靠 性不高，并且不适用于频繁起动，容量较大的冲击负荷及对电压质量要求严格的用 电设备。 环形结线方式供电可靠性高，但是保护装置及其整定配合较复杂。 综上所述，车间供配电系统的结线方式选择为分段单母线式和放射式结线方式。 四、车间电力负荷计算及变压器的选择四、车间电力负荷计算及变压器的选择 4.1 负荷计算的目的负荷计算的目的 工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分外， 通常均由电力系统共给。工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变 换电压后，分配到各用电设

19、备。因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢 纽，所处地位十分重要。如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要 电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。进行企业电力负荷计算的主要 目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格 以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。 4.2 负荷计算的方法及加氢裂化装置主要原始资料负荷计算的方法及加氢裂化装置主要原始资料 一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面积功 率法、单位指标法和单位产品耗电量法。 此设计采用的是需用系数法来对加氢裂化装置进行电力负荷计算的。 因为，需用系数是用设备功

20、率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。 这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。采用利用系数法求 出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关 的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。而单位面积功率法和单位指标法主 要多用于民用建筑；单位产品耗电量法主要适用于某些工业。 加氢裂化装置技术参数一览表 装置名称 Pe(kw)kxcostan 分馏塔顶冷凝水泵 5.50.80.840.646 硫化剂泵 300.80.870.567 循环氢压缩机 5.50.80.880.54 重污油抽油泵 220.80.880.54 轻污油抽油泵 220.80.88

21、0.54 分馏塔顶空冷器 220.80.880.54 稳定塔顶空冷器 220.80.880.54 柴油空冷器 220.80.880.54 反冲洗污油泵 300.80.890.512 新氢压缩机辅助油泵电机 150.80.840.646 新氢压缩机油箱电加热器 150.50.651.17 吸收塔中段回流泵 18.50.80.890.512 新氢压缩机水站水泵 300.80.890.512 稳定塔进泵 450.80.890.512 热高分子空冷器 300.80.890.512 塔顶循环回流泵 750.80.890.512 脱吸塔底泵 450.80.890.512 航煤泵 550.80.890.51

22、2 注氨泵 150.80.840.646 新氢压缩机盘车电机 7.50.80.880.54 阻垢剂泵 0.550.80.760.882 引风机 750.80.890.512 压缩机厂房吊车 750.80.890.512 柴油泵 重石脑油泵 900.80.890.512 循环氢压缩机油泵电机 300.80.890.512 抗氧剂泵 0.550.80.760.882 缓蚀剂泵 2.20.80.860.593 热低分子气/航煤空冷器 300.80.890.512 硫化氢气提塔顶空冷器 300.80.890.512 分馏塔中断回流 750.80.890.512 低压脱硫贫胺液泵 550.80.890.

23、512 硫化氢气提塔顶泵 750.80.890.512 开工循环泵 550.80.890.512 分馏塔顶冷凝水泵 150.80.880.54 石脑油分馏塔顶回流泵 450.80.890.512 新氢压缩机注油器电机 30.80.870.567 分馏塔顶回流泵 900.80.890.512 分溜塔进料泵(P-3204A/B) 2800.80.850.62 新氢压缩机(K-3101)主机 20000.9-0.90.36 尾油泵 2800.80.850.62 反应进料泵 22000.80.850.62 注水泵 2800.80.850.62 新氢压缩机 110.80.840.646 办公室外中央空调

24、室外机 840.80.840.646 办公室外中央空调室内机 7.50.80.840.646 控制室风恒温恒湿空调机 1760.80.840.646 配电间风冷空调机 300.80.840.646 4.3 按需要系数法确定负荷计算按需要系数法确定负荷计算 4.3.1 需用系数法计算负荷的有关公式 A. 确定用电设备组或用电单位计算负荷的公式: a. 有功计算负荷 (KW) =；式中，为用电设备组或用电单位 30 P ex PK x K 的需要系数；为用电设备组或用电单位的总设备容量； e P b. 无功计算负荷 Kvar tanPQ 3030 式中，为设备铭牌给定功率因数角用电设备组或用电单位

25、功率因数角的正切值tan c. 视在计算负荷(KVA) cos P S 30 30 d. 计算电流(A) 式中为用电设备组或用电单位供电电压额 N 30 30 U 3 S I N U 定值(KV) B. 确定多组用电设备组或多个用电单位总计算负荷的公式: a. 有功计算负荷 (KW) = 30 P i30 PPK 式中，为各组的计算负荷(KW)；为有功负荷同时系数，由设备组计算车 i30 P P K 间配电干线负荷时可取=0.850.95，由设备组直接计算变电所低压母线总负 P K 荷时可取=0.80.9。 P K b. 无功计算负荷 Kvar i3030 QqKQ 式中，为各组无功计算负荷(

26、Kvar)；为无功负荷同时系数,由设备组计算 i30 Q q K 车间配电干线负荷时可取=0.90.97，由设备组直接计算变电所低压母线总负 q K 荷时可取=0.850.95 。 q K c. 视在计算负荷(KVA) 2 30 2 30 2 30 QPS d. 计算电流(A) 式中为用电设备电压额定值(KV) N 30 30 U 3 S I N U e. 无功补偿公式 )tantan(PQ 2130C 补偿前 =0.85, =0.62 1 cos 1 tan 补偿后=0.95, =0.33 2 cos 2 tan 4.3.2 需用系数法计算负荷的结果 （表 1.3） 加氢裂化装置计算负荷一览

27、表 装置名称（KW) i30 P （Kvar） i30 Q （KVA） i30 S 分馏塔顶冷凝水泵4.42.8425.24 硫化剂泵2413.60827.589 反冲洗污油泵2413.60827.589 循环氢压缩机4.42.3765 重污油抽油泵17.69.520 轻污油抽油泵17.69.520 热低分子气/航煤空冷器15096.89 硫化氢气提塔顶空冷器15096.89 分馏塔顶空冷器134.482.294 稳定塔顶空冷器100.862.47 柴油空冷器134.482.294 新氢压缩机水站水泵2412.28826.963 新氢压缩机水站水箱加热 器 30030 热高分子空冷器20012

28、9.187 新氢压缩机辅助油泵电机2415.50528.57 新氢压缩机油箱电加热器30030 吸收塔一中段回流泵14.87.57816.627 吸收塔二中段回流泵14.87.57816.627 稳定塔进泵3618.43240.445 塔顶循环回流泵6030.7267.407 脱吸塔底泵3618.43240.445 航煤泵4422.52849.432 注氨泵126.4813.638 新氢压缩机盘车电机127.437 阻垢剂泵0.440.3880.587 引风机6030.7267.407 柴油泵71.846.614 压缩机厂房吊车6030.7267.407 重石脑油泵7236.86480.89

29、循环氢压缩机油泵电机2412.28826.963 抗氧剂泵0.440.3880.587 缓侍剂泵1.761.0432.046 办公室外中央空调室外机67.250.4 分馏塔中断回流泵6030.7267.407 低压脱硫贫胺液泵4422.52849.432 硫化氢汽提塔顶泵6030.7267.407 开工循环泵8845.056 办公室外中央空调室内机64.5 控制室风恒温恒湿空调机140.8105.6 配电间风冷空调机2418 石脑油分馏塔顶回流泵2412.28826.963 新氢压缩机注油器电机2.41.8 分馏塔顶回流泵7236.86480.89 新氢压缩机3.62.2324.236 车间低

30、压装置合计P30（KW）Q30（Kvar）S30（KVA） （380V）2594.91734.423121.17 乘以同时系数Kp=0.9Kq=0.95 2335.411647.699921.052 低压无功补偿-677.2689 补偿后计算负荷2335.41970.43012529.01 新氢压缩机主机3600-1296 分溜塔进料泵224138.88263.56 尾油泵224138.88263.56 反应进料泵17601091.22070.83 注水泵448276.76 车间总合计10632.315258.2801 备注： 低压（380V）侧： =3842.5A ；高压(6KV)侧： =9

31、46.1A 30 I 30 I 4.4 尖峰电流尖峰电流 尖峰电流是指持续时间只 12s 左右的短时最大负荷电流，它对导线和电器设备 有很大的损害作用，一般用来作为选择校验熔断器、自动开关、断路器等设备的依 据。 4.4.1 尖峰电流的计算 (1) 单台用电设备的尖峰电流 NSTSTPK IKII 式中，为尖峰电流；为设备的启动电流倍数；为设备的启动电流； PK I ST K ST I 对一般的笼型异步电动机而言 =67； 对于级数4 的笼型异步电机 ST K 一般取 7。 ST K 依次为计算依据，可以计算出整个加氢裂化车间各装置的尖峰电流，计算结果 如表 1.4 所示。 (2) 低压 38

32、0V 的车间总设备的尖峰电流 max NST30PK IIII 已知车间低压设备的总计算电流=3842.5A 30 I 所以 =3842.5+267.46=5446.9Amax NST30PK IIII （表 1.4） 加氢裂化装置的尖峰电流和计算电流一览表 装置名称Ie(A)KTSIPK（A）I30（A） 分馏塔顶冷凝水泵11.6781.27.96 硫化剂泵56.87397.641.92 注氨泵29.47205.820.72 循环氢压缩机11.1777.77.6 重污油抽油泵42729430.39 轻污油抽油泵42729430.39 分馏塔顶空冷器42729430.39 稳定塔顶空冷器427

33、29430.39 柴油空冷器42729430.39 反冲洗污油泵56.97398.340.97 新氢压缩机辅助油泵电机29.47205.820.72 新氢压缩机水站水泵56.97398.340.97 热低分子气/航煤空冷器56.97398.340.97 硫化氢气提塔顶空冷器56.97398.340.97 新氢压缩机油箱电加热器45.67398.340.97 热高分子空冷器56.97398.340.97 吸收塔一中段回流泵35.57248.525.26 吸收塔二中段回流泵35.57248.525.26 稳定塔进泵83.97587.361.45 塔顶循环回流泵140.17980.7102.42 脱

34、吸塔底泵83.97587.361.45 航煤泵102.77718.975.11 阻垢剂泵1.5710.50.89 引风机140.17980.7102.42 压缩机厂房吊车140.17980.7102.42 柴油泵140.17980.7102.42 重石脑油泵16771169122.9 循环氢压缩机油泵电机15710510.36 抗氧剂泵1.5710.50.89 缓侍剂泵4.7732.93.11 分馏塔中断回流140.17980.7102.42 低压脱硫贫胺液泵102.77718.975.11 硫化氢气提塔顶泵140.17980.7102.42 开工循环泵102.77718.975.11 硫化氢

35、气提塔顶泵140.17980.7102.42 分馏塔顶冷凝水泵29.47205.820.72 石脑油分馏塔顶回流泵15710510.36 新氢压缩机注油器电机3.4723.82.15 分馏塔顶回流泵16771169122.9 尾油泵36725224.5 分溜塔进料泵36725224.5 反应进料泵2615.21357.2199.27 新氢压缩机主机2235.21159.6199.27 注水泵35724524.5 加药装置加药泵3.4723.82.15 控制室新风净化机3.4723.82.15 新氢压缩机22.67158.215.92 4.5 车间变压器的选择车间变压器的选择 变压器是电力系统中

36、数量极多且地位十分重要的电器设备，它的作用就是升高 和降低电压。 4.5.1 车间变电站变压器台数的选择原则： （1） 对于一般的生产车间尽量装设一台变压器； （2）如果车间的一、二级负荷所占比重较大，必须两个电源供电时，则应装设 两台变压器。每台变压器均能承担对全部一、二级负荷的供电任务。如果与相邻车 间有联络线时，当车间变电站出现故障时，其一、二级负荷可通过联络线保证继续 供电，则亦可以只选用一台变压器。 （3）当车间负荷昼夜变化较大时，或由独立（公用）车间变电站向几个负荷曲 线相差悬殊的车间供电时，如选用一台变压器在技术经济上显然是不合理的，则亦 装设两台变压器。 4.5.2 变压器容量

37、的选择： （1） 变压器的容量 ST（可近似地认为是其额定容量 SNT）应满足车间内所 有用电设备计算负荷 S30 的需要，即 STS30 ； （2）低压为 0.4Kv 的主变压器单台容量一般不宜大于 1000KVA（JGJ/T16 92 规定）或 1250 KVA（GB5005394 规定） 。如果用电设备容量较大、负荷集中 且运行合理时，亦可选用较大容量的变压器。这样选择的原因：一是由于一般车间 的负荷密度，选用 1000-1250 KVA 的变压器更接近于负荷中心，减少低压配电线 路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断 流容量。 4.5.3 低压为 23

38、0/400V 的配电变压器联结组别的选择： （1） 选择 Y,yn0 联结组别的几种情况： 三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流 25%时； 供电系统中高次谐波干扰不严重时； 低压单相接地短路保护的动作灵敏度达到要求时； （2） 选择 D,yn11 联结组别的几种情况： 由单相不平衡负荷引起的中性电流超过变压器低压绕组额定电流 25%时； 供电系统中存在较大的“谐波源” ，三次及以上高次次谐波电流比较突出时； 需要增大单相短路电流值，以确保低压单相接地短路保护的动作灵敏度； 除此之外,考虑到加氢裂化装置在整个厂生产过程中所起到的作用，车间应该设 有四台变压器，四套设备同时

39、运行；每台变压器承担 50%的计算负荷，两台变压器 互为暗备用；但两台变压器的容量均按计算负荷的 70%80%来选择。这样，变压器 在正常运行时的负载率 不超过下列百分值： =(50/80)%(50/70)%62.5%71% 基本上满足经济运行的要求。在故障的情况下,不用考虑变压器的过负荷能力就能担 负起对全部负荷供电的任务。 综上所述: 依据车间低压装置的计算负荷可以选定催化车间变压器为： 选用 10KV 级 S10 系列节能型电力变压器四台。 其技术参数如下： 额定容量：1600KVA 一次侧额定电压：6000V 二次侧额定电压：400V 联结组别：Y,yn0 或 Dyn11 空载损耗：P

40、k=2.20KW 短路损耗：Pe=13.8KW 短路电压百分值：ud %=4.5 空载电流百分值：Ik %=0.6 当电流通过变压器时，就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损耗 也需要由电力系统供给。因此，在确定车间主结母线时需要考虑到这部分功率损耗。 变压器的负荷率：=S30/Se =2529.01/1600440% 变压器的有功损耗为：Pb=Pk+Pe Pb =2.20+0.413.8=4.408Kw 变压器的无功损耗为：Qb=Qk+Qe Qb = Ik %/100 Se+ud %/100 Se =0.6/1001600+0.44.5/100 1600 =21.12Kvar 五、五

41、、 短路及短路电流的计算短路及短路电流的计算 5.1 短路的概述短路的概述 “短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是指电网某一相导体未通 过任何负荷而直接与另一相导体或地接触。电器设备载流部分绝缘损坏是形成短路 的主要原因，它带来的危害也是相当严重的。后果： （1）损坏电气设备：短路电路要产生很大的电动力和很高的温度，可使故障设 备造成严重的损坏，并可能损坏电路其它设备。 （2）造成停电事故：由于电路中装设有短路保护装置，因此在电路短路时，将 使得短路电路断开，从而造成停电。短路点越靠近电源，短路引起停电的范围越大， 给国民经济造成的损失越大。 （3）引起电压骤降：短路时电压要骤降，从

42、而严重影响电气设备的运行。电压 的严重下降，还可能破坏各发电厂并列运行的稳定性，使得并列运行的发电机组失 去同步，造成系统解列. （4）造成电磁干扰：不对称短路电流产生的不平衡磁场，对附近的通信线路、 信号系统及电子设备等产生严重的干扰，影响其正常运行，甚至可能造成误动作。 常见的几种短路类型 （1） 对称短路： 三相短路： )3( k （2） 不对称短路： 两相短路 )2( k 两相接地短路 )1 . 1( k 单相短路: )1( k 进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统安全运行，在设计选择电器设 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

43、够经受住突发短路故障引起的发热效应和电动理效应的巨大 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。 为了校验各种电器设备，必须找出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，在该相中就会出 现最为严重的短路电流。 5.2 电力网络中的短路计算电力网络中的短路计算 5.2.1 短路计算的相关公式 （表 5.1） 有名值与标幺值换算公式 参数名称有名值标幺值说明 功率S d S S S 一般取 Sd=100MVA 电压U d U U U 一般取 Ud=Uev 电流I d I

44、 I I d d d U3 S I 电抗X = d X X X 2 d d U XS是以 Sd 为基准容 X 量的标幺值 变压器电抗 N 2 NK T 100S U%U X N dk T 100S S%U X 线路电抗 LXX 1L 2 d d1 L U LSX X 为线路每公里电抗 1 X 值 电抗器电抗 N NR R I 3100 U%X X 2 dN dNR R UI S 3 U 100 %X X %为电抗器铭牌上 R X 数值 根据经验值，一般 6KV 电压级的基准数据如下示： =100MVA；=；基准电压为 6.3KV；基准电抗为 0.397；基准电流为 d S d U av U 9

45、.16KA 高压网络中对于无穷大电源系统三相短路标幺值法计算公式： 为系统电源到短路点间的总阻抗； X 1 III t X （KA） 为短路点处的平均电压，为次暂态短路电流； d d U3 S X 1 II d U I =（MVA） ； K S3 N UI （KA） 为冲击电流，为短路电流冲击系数； shsh Ik2i sh i sh k 低压配电网络中短路电流的计算 （1） 高压侧系统的等值电抗 配电变压器容量较小，阻抗值较大，一般可认为短路时其高压侧母线电压保持 不变，即为无穷大电源系统。可据下式算出系统的等值阻抗（折算到 400V 侧）： 配电变压侧短路容量，KVA；m995Z . 0

46、X1X . 0 Rm S 400 Z SSSS K 2 Sk S （2） 变压器的阻抗 mRZXm 100S U%U Zm S UP R 2 T 2 TT N 2 NK T 2 N 2 NK T ； 式中，的单位为 KW；的单位为 V；的单位为 KVA K P N U N S （3） 低压电网内电阻值较大，不能略去。用来代替计算中的电 22 XRZ 抗 X。 （4） 一般采用标幺值法或有名值计算比较简便。 采用有名值计算时电压单位用 V，电流用 KA，容量用 KVA，阻抗用。m 有关计算公式 ）（）（）（ ； 3 K 2 K 22 avav3 K 866I . 0 I XR3 U Z3 U I

47、II 式中， 为短路回路每相的总阻抗，；、分别为短路回路每相的总电阻、总电抗， Zm R X ；为平均额定线电压，V。m av U 5.2.2 短路计算中应注意的问题 1. 短路电流冲击系数的取值 sh k 在高压电网中其它地点短路取 1.8；在 1000V 及以下变压器低压侧 0.4KV 短路 时取 1.3； 2. 对电网中异步电动机负荷的处理 一些接在短路点附近（5m 内）且容量较大的异步电动机（电动机容量大于 100KW 或总容量大于 100 KW 的感应电动机） ，在短路初瞬次暂态阶段，短路点的电 压为零，这些电动机因为有较大的惯性，转速不能立即降到零，因此其反电动势大 于电网的剩余电

48、压。此时看作一台发电机，能向短路点反馈次暂态短路电流和冲击 短路电流。可按下公式计算： ； MN M M M I X E I MNMN 3I . 5 I 17 . 0 9 . 0 MNshMN)M(sh M)M(shsh(M) I48K . 7 3I . 5 K2IK2i 式中，为电动机次暂态电势标幺值，一般取 0.9； M E 为电动机次暂态电抗标幺值，一般取 0.17；为电动机短路电流冲击系数， M X )M(sh K 一般高压电动机取 1.41.6，低压电动机取 1.0； 3. 系统等值电抗的估算： ，为系统分界母线处的短路容量（有时用该处断路器额定断流容量 k d S S S X k

49、S 代替） 电网中发生三相短路时，短路点的电压降为零，短路点附近的电压也大为降低。 为分析短路时电力系统的运行状态或因继电保护整定计算的要求，需要计算系统中 某点在短路时的电压（残压） 为由短路点算起到系统某点的电抗标幺值； XIUreX （表 5.2） 高压侧三相短路电流计算一览表 短 路 点 )3( Zq III （KA） sh I （KA） sh i （KA） )M(sh i （KA） sh i （KA） S （MVA） d1、8 327.68494.8831.65831.653575.56 d2254.44384.2645.77645.772773.14 d3、13 295.48446

50、.17749.932.93752.863220.44 d4、10 101.78153.69258.320.4258.721109.3 d5、11 101.78153.69258.320.39258.711109.3 d6、12 101.78153.69258.320.39258.711109.3 d7、9 295.48446.17749.932.93752.863220.44 备注：（1）-为三相短路时周期分量的有效值，用来作为推算其它各短路电流 )3( Zq I 计算量的基本依据。 （2）-为三相短路电流的稳态有效值，用来校验电器和电路中载流部件的 I 热稳定性。 （3）-为次暂态短路电流，

51、用来作继电保护的整定计算和校验断路器的额 I 定断流量。 （4）-为三相短路后第一周期内短路电流（指最严重情况下的最严重相的 sh I 第一周期的电流峰值）的有效值，用来校验电器设备的动稳定性，有时也用作校验 断路器的额定断流量。 （5）-为三相短路冲击电流（指最严重短路情况下，三相短路电流中最严 sh i 重相的第一周期的电流峰值） ，用来校验电器设备和母线的动稳定性。 （6）-为次暂态三相短路容量，用来校验断路器的遮断能力。 S （7）-为电动机的反馈冲击电流 )M(sh i （8）-为考虑了电动机的反馈电流后短路电流的冲击值 sh i )M(shshsh iii （表 5.3） 低压侧三

52、相短路电流计算一览表 短路点 III )3( Zq （KA） sh I （KA） )M(sh i （KA） S （MVA） d1、9148.81344.67162.2102.98 d2 27.1861.1329.6318.81 d3 85.41192.0993.159.1 d420.1345.2721.9412.66 d5117.35263.92127.9181.21 d610.3523.2811.287.17 d78.3718.829.125.79 d833.6575.6836.6823.28 六、导线及其截面的选择六、导线及其截面的选择 6.1 导线和电缆的选择导线和电缆的选择 导线和电缆

53、选择是工业企业供电网络设计中的一个重要组成部分，因为它们是 构成供电网络的主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。在选择导线和电缆的型 号及截面时，既要保证供电的安全可靠，又要充分利用导线和电缆的负载能力。 选择导线和电缆截面时，必须考虑以下几个因素，这些因素也是我们的选择原 则： （1）发热问题 电流通过导线或电缆时将引起发热，从而使其温度升高。当通 过的电流超过其允许电流时，将其绝缘线和电缆的绝缘加速老化，严重时将烧毁导 线或电缆，或引起其它的事故，不能保证安全供电。另一方面为了避免浪费有色金 属，应该充分利用导线和电缆的负荷能力。因此，必须按导线或电缆的允许载流量 来选择其截面。 （2）电

54、压损失问题 电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于线路上有电阻 和电抗，还产生电压损失。当电压损失超过一定的范围后，将使用电设备端子上的 电压不足，严重影响用电设备的正常运行。 （3）架空线路的机械强度 架空线路经受风、雪、覆冰和温度变化的影响，因 此必须有足够的机械强度以保证其安全运行，其截面不得小于某一最小允许截面。 （4） 经济条件 导线和电缆截面的大小，直接影响网络的出投资及电能损耗的 大小。截面选的小些，可节约有色金属和减少电网投资，但网络中的电能损耗增大。 反之，网路中的电能损耗虽然减少，但有色金属耗用量和电网投资都随之增大。因 此这里有一个经济运行的问题，即所谓按经济电流密度选择

55、导线和电缆截面，此时 网路中的年运行费用最小。 6.2 导线截面选择及校验的方法导线截面选择及校验的方法 常用选择导线截面的方法有：按发热条件选择；按照允许电压损失条件选择； 按照机械强度条件选择；按照经济电流密度条件选择。 从原则上讲，上述四个条件都满足，以其中最大的截面作为我们应该选取的导 线截面。但是，对一般工业企业 610KV 线路来说，因为电力线路不长，如按照经济 电流密度来选择导线的截面，则往往偏大，所以一般只作为参考数据。只有大型工 业企业的外部电源线路，但负荷较大、线路较长时，特别是 35KV 及以上的输电线 路，主要应按经济电流密度来选择导线截面。 对于一般的工业企业内部 6

56、10KV 线路，因线路不长，其电压损失不大，所以 一般按发热条件选择，然后按其它条件进行校验。对于 380V 低压线路，虽然线路 不长，但因电流较大，在按发热条件选择的同时，还应按允许电压损失的条件进行 校验。 按照允许电压损失条件选择条件： 5% 进行校验，各设备导线的选择均满足此 n 1 aa 2 N 0 a n 1 a 2 N 0 Lq 10U X Lp 10U R %U 条件。 式中，、为每公里线路的电阻和电抗； 0 R 0 X 为由有功负荷及电阻引起的电压损失； a n 1 a 2 N 0 Lp 10U R 为由无功负荷及电抗引起的电压损失； n 1 aa 2 N 0 Lq 10U

57、X 除此校验条件外，还需考虑到熔断器和自动开关与导线截面的配合问题，它们 之间也需要满足一定的关系： （1） 对于动力支线采用电缆敷设时，熔断器和电缆允许电流的倍数关系是 （ 为熔断器熔体的额定电流，A； 为电缆允许的电流，A） ；自动开关5 . 2 I I Y er er I Y I 和电缆允许电流的倍数关系是，（ 为长延时脱扣器整定电流，0 . 1 I I Y gzd 5 . 4 I I Y szd gzd I 为瞬时脱扣器整定电流，A） 。 szd I （2） 对于动力干线采用电缆敷设时，熔断器和电缆允许电流的倍数关系是 ；自动开关和电缆允许电流的倍数关系是，。5 . 1 I I Y e

58、r 0 . 1 I I Y gzd 5 . 4 I I Y szd （3） 对于有爆炸危险的厂房中选择电缆截面的条件为1.25。 N Y I I 综上所述： 加氢裂化车间各用电设备导线及其截面的选择和校验情况如下表所示： （表 6.1） 车间各用电设备导线截面的选择和校验 设备名称电缆型号（A Y I ） (A) N I1.25 N Y I I 分馏塔顶冷凝水泵VLV29-343011.6合格 硫化剂泵VLV29-3258756.8合格 循环氢压缩机VLV29-343011.1合格 重污油抽油泵VLV29-3166742合格 轻污油抽油泵VLV29-3166742合格 分馏塔顶空冷器VLV29

59、-3166742合格 稳定塔顶空冷器VLV29-3166742合格 柴油空冷器VLV29-3166742合格 新氢压缩机水站水泵VLV29-3258756.8合格 新氢压缩机水站水箱 加热器 VLV29-3258756.8合格 热高分子空冷器VLV29-3258756.8合格 热低分子气/航煤空 冷器 VLV29-3258756.8合格 硫化氢气提塔顶空冷 器 VLV29-3258756.8合格 新氢压缩机辅助油泵 电机 VLV29-363829.4合格 新氢压缩机油箱电加 热器 VLV29-343011.1合格 反冲洗污油泵VLV29-3258756.9合格 新氢压缩机水站水泵VLV29-3

60、258756.9合格 吸收塔一中回流泵VLV29-3105135.5合格 吸收塔二中回流泵VLV29-3105135.5合格 稳定塔进料泵VLV29-33510883.9合格 塔顶循环回流泵VLV29-395192140.1合格 脱吸塔底泵VLV29-33510883.9合格 航煤泵VLV29-350132102.7合格 注氨泵VLV29-363829.4合格 新氢压缩机盘车电机VLV29-343015合格 阻垢剂泵VLV29-34301.5合格 引风机VLV29-395192140.1合格 柴油泵VLV29-395192140.1合格 压缩机厂房吊车VLV29-395192140.1合格 重