工厂供电课程设计报告

1、小型冶金实验工厂供电系统设计学 院： 信息科学与工程学院专业班级： 自动化0801姓 名： 李天学 号： 0909080110指导老师： 杨明安老师35目 录第1章 绪论11.1工厂供电意义和要求11.2设计原则11.3内容及步骤2第2章 负荷计算、无功补偿及变压器选型42.1负荷计算42.1.1负荷计算的意义42.1.2负荷计算的方法42.1.3负荷计算的步骤52.1.4负荷计算示意图52.1.5负荷计算基本公式和举例62.2无功功率补偿142.2.1提高功率因数的意义152.2.2提高功率因数的方法152.2.3电力电容器的安装方式162.2.4电容器补偿量的计算16低压计算负荷17全厂计

2、算负荷172.3变压器的选择17第3章 全厂总供电系统设计193.1总配电所的主接线设计的原则和意义193.2 电气主接线的基本方式193.3本设计的主接线的基本方式20第4章 短路电流的计算214.1 短路概述214.1.1 短路的形式214.1.2 短路的原因214.1.3 短路的后果214.2 三相短路电流的计算224.3 标幺值法计算电路短路电流244.3.1 短路计算电路244.3.2 确定短路计算基准值244.3.3 计算短路电路中某个元件的电抗标幺值24第5章 电气设备、电缆、母线的选择275.1 导线型号的选择原则275.1.2工厂常用电力电缆型号275.1.3工厂常用绝缘导线

3、型号及选择285.2 导线截面选择原则285.3 导线型号及截面选择28第6章 高低压供电系统一次元件的选择与校验316.1 电气设备选择的一般条件316.1.1 按正常运行条件选择316.2 高压一次设备的选择326.2.1 按工作电压选则326.2.2 按工作电流选择336.2.3 按断流能力选择336.2.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验336.3变电所低压一次设备的选择34第7章 变电所二次回路方案选择及继电保护整定467.1 二次回路方案选择467.2 主变压器的继电保护装置467.2.1 装设瓦斯保护467.2.2 装设反时限过电流保护46第8章 接地与防雷设计498

4、.1防雷保护的措施498.2接地与接地装置49第9章 课业设计感想52参考文献：53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。 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

5、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。 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，并做好节能工作，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。 (4)

6、优质 应满足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，适应发展。1.2设计原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50059-9235110kV变电所设计规范、GB50053-9410kv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

7、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。1.3内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是

8、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，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。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 根据负荷类别及对供电可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，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。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

9、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 根据电源进线方向，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需要，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。并根据需要进行热稳定和动稳定检验，并列表表示。7、导

10、线、电缆的选择 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择。8、整定及二次保护 为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算。给出二次系统图。9、防雷与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使用的一个假象负荷，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，与按实际变动负荷长期与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

11、值来描述计算负荷。实际情况表明，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)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、表示，并用 和 、 和分别表示有功、无功、视在和电流计算负荷。计算负荷也称需要负荷或最大负荷，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:(l)求尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失、选熔断器和保护元件等。(2)求平均负荷，用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。2.1.2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

12、。在实际工程配电设计中，广泛采用系数法，因其计算方便，多采用方案估算，初步设计和全厂大型车间变电所的施工设计。在本设计中我多采用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乘以需用系数（；），直接求出计算负荷的一种简单计算方法。因而在实际应用中被广泛采用。按需要系数法确定计算，应从实际每台用电设备开始，逐级向电源推进，一直计算到电源，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

13、值往往偏小。本设计的情况符合需用系数法，因此，在本设计中采用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时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 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，。(7) 全厂计算负荷。2.1.4负荷计算示意图本设计所采用的电力负

14、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2.1.5负荷计算基本公式和举例（1）设备组的负荷计算公式 （2-1） （2-2） （2-3）（2）车间变电所的负荷计算公式 （2-4） （2-5） （2-6）以上公式中用电气设备组的设备额定功率； 需要系数； 用电设备的功率因数角的正切值； ， 有功、无功同时系数，分别取0.8-0.9及0.93-0.97。（3）配电所的负荷计算公式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0.95-1。（4）计算有关设备的计算负荷表1.某小型冶金实验工厂用电情况序号用电设备

15、名称数量（台）单台设备额定参数 Kx 备注 Pe（kw）Ie（A）cosKqKx/ cos一车间I 中频感应电炉低压电气设备容量Pe=212kw137=0.910.886.5指其中最大一台中频感应发电机组Ve=6kv2263272降压启动二车间II(全部为低压负荷)Pjs=172kw cos=0.82内含二级负荷50kw三车间III(全部为低压负荷)Pjs=107kw cos=0.67四车间IV(全部为低压负荷)Pjs=212kw cos=0.87五车间V(全部为低压负荷)Pjs=112kw cos=0.82六车间VI (全部为低压负荷)0.9/0.9Pjs=32kw cos=0.67七全场照

16、明Pe=52kw0.9/0.9表2 某来自水厂用电设备一览表序号用电设备名称数量（台）单台设备额定参数 Kx 备注 Pe（kw）Ie（A）cosKqKx/ cos一一泵房 高压异步电动机5407440.832.5Ue=6kv变压器Sj2-50/6170KVA0.85U1e/U2e=6kv/0.4kv二二泵房可将变压器的额定容量做计算负荷高压异步电动机346747.6A0.896.8Ue=6kv高压同步电动机31027114A0.843Ue=6kv变压器sjl-180/62200KVA0.85U1e/U2e=6kv/0.4k三修车间（全部设备Ve=0.38kv）*车床（C620）29.1*Ie=

17、15.40.75Ijf=107.8A*车床(C616)24.8*Ie=6.80.74Ijf=44.3A*铣床24Ie=5.950.64Ijf=32.8A*刨床25.5Ie=10.10.6Ijf=55.6A*刨床24.5Ie=7.80.584Ijf=43.1A*钻床23Ie=3.40.67Ijf=24A*砂轮机23Ie=3.20.71Ijf=23A吊车（5吨）212.9Ijs=19.70.8其中最大一台：Pe=7.5kw Jce%=25电焊机212KVA560.5Ue=380v Jce%=100电阻炉2131办公室，化验室及车间照明170.85/1长度L=60M四所用电变压器，sj2-20/62

18、30KVA0.8总降内所用电说明：各机床的Ie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：=212Kw无功计算负荷：=*tgø=212*0.54Kw=114.48 Kvar视在计算负荷：=/COSø=240.91 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38*0.91）A=402.17A起 动 电 流：I=*=25.47*6.5A=165.58A中频感应发电机组：有功计算负荷：=500Kw计 算 电 流：=/（1.732*6）A=48.17A起 动 电 流：I=*=48.17*2A=96.

19、34A2、车间二：有功计算负荷：=Kd* Pe =172*0.75Kw=129Kw无功计算负荷：=*tgø=129*0.698Kw=90.04 Kvar视在计算负荷：=/COSø=157.32 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=239.06A3、车间三：有功计算负荷：=Kd* Pe =107*0.75Kw=80.25Kw无功计算负荷：=*tgø=88.92 Kvar视在计算负荷：=/COSø=119.78 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=182.06A4、车间四：有功计算负荷：=Kd* Pe =212*0.75K

20、w=159Kw无功计算负荷：=*tgø=90.11 Kvar视在计算负荷：=/COSø=182.76 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=277.75A5、车间五：有功计算负荷：=Kd* Pe =115*0.75Kw=84Kw无功计算负荷：=*tgø=58.63Kvar视在计算负荷：=/COSø=102.44KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=155.69A6、车间六：有功计算负荷：=Kd* Pe =32*0.75Kw=24Kw无功计算负荷：=*tgø=26.59 Kvar视在计算负荷：=/COSø

21、=35.82KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=54.48A7、全场照明：有功计算负荷：=Kd* Pe =52*0.75Kw=39Kw计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=59.21A低压侧（机修间）计算负荷1、车床（C620）：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*9.1Kw=13.65Kw无功计算负荷：=*tgø=12.04 Kvar视在计算负荷：=/COSø=18.2 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=27.65A2、车床（C616）：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*4.8Kw=7.2Kw无功计算负

22、荷：=*tgø=6.35Kvar视在计算负荷：=/COSø=9.6KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=14.59A3、铣床：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*4Kw=6Kw无功计算负荷：=*tgø=7.2 Kvar视在计算负荷：=/COSø=9.38 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=14.24A4、刨床1：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*5.5Kw=8.25Kw无功计算负荷：=*tgø=11 Kvar视在计算负荷：=/COSø=13.75 KVA计 算 电 流：=/（1

23、.732*0.38）A=20.89A5、刨床2：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*4.5Kw=6.75Kw无功计算负荷：=*tgø=9.38 Kvar视在计算负荷：=/COSø=11.56KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=17.56A6、钻床：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*3Kw=4.5Kw无功计算负荷：=*tgø=4.99Kvar视在计算负荷：=/COSø=6.72 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=10.20A7、砂轮机：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*3Kw=4.5K

24、w无功计算负荷：=*tgø=4.5 Kvar视在计算负荷：=/COSø=6.34 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=9.63A8、吊车：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*12.9Kw=19.35Kw无功计算负荷：=*tgø=14.51 Kvar视在计算负荷：=/COSø=24.19 KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=36.75A9、电焊机：有功计算负荷：=Kd* Pe =1.5Kw无功计算负荷：=*tgø=2.60Kvar视在计算负荷：= Kd* Pe /COSø=3KVA计 算 电

25、 流：=/（1.732*0.38）A=4.56A10、电阻炉：有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*2*13 Kw =19.5Kw无功计算负荷：=*tgø=0Kvar视在计算负荷：= Kd* Pe /COSø=19.5KVA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=29.63A11、办公室，化验室及车间照明有功计算负荷：=Kd* Pe =0.75*17 Kw =12.75Kw无功计算负荷：=*tgø=0Kvar视在计算负荷：= Kd* Pe /COSø=12K.75VA计 算 电 流：=/（1.732*0.38）A=19.37A表3 某小型冶金

26、实验工厂用电设备计算负荷序号用电设备名称设备容量（KW）需要系数功率因数(KV)计算负荷（KW）(Kvar)（KVA）(A)一车间I2120.750.880.546212114.48240.91402.17二车间II1720.750.820.700.3812990.04157.32239.06三车间III1070.750.671.110.3880.2588.92119.7888.92四车间IV2120.750.870.570.3815990.11182.76277.75五车间V1120.750.820.700.388458.63102.44155.69六车间VI320.750.671.110.

27、382426.5935.8254.48七全场照明520.75100.383903959.21表4 机修车间车间用电设备计算负荷序号用电设备名称设备容量（KW）需要系数功率因数(KV)计算负荷（KW）(Kvar)（KVA）(A)一*车床（C620）9.1*20.750.750.880.3813.6512.0418.227.65*车床（C616）4.8*20.750.750.880.387.26.359.614.57*铣床4*20.750.641.200.3867.29.3814.24*刨床5.5*20.750.61.330.388.251113.7520.89*刨床4.5*20.750.5841

28、.390.386.759.3811.5617.56*钻床3*20.750.671.110.384.54.996.7510.20*砂轮机3*20.750.7110.384.54.56.349.63吊车（5吨）12.9*20.750.80.750.3819.3514.5134.1936.75电焊机12*20.750.51.760.381.52.6034.56电阻炉13*20.75110.3819.5019.529.63办公室，化验室及车间照明160.75110.3812.75012.7519.372.2无功功率补偿供电系统未采用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

29、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，常采用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高低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：=727.25/878.03=0.83<0.95低压侧：=103.65/135.02=0.768<0.85 因此需要进行功率补偿提高功率因

30、数。2.2.1提高功率因数的意义 高低，关系到降低电能损耗，提高供电质量运行，提高经济效益，减少供电网的功率损耗。2.2.2提高功率因数的方法(1)采用电力电容进行无功补偿。(2)采用同步电动机进行无功补偿。(3)采用同步调相机进行无功补偿。(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减少系统中各个部分所需的无功功率，特别是减少用户端用电器设备取用的无功功率，使电力网载输送一定的有功功率时，可降低其中通过的无功电流。本设计中采用的是电力电容进行无功补偿，它是目前最

31、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的电网中提供功率因数，作为产生无功功率的电源。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6-10千伏母线上，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，减少了高压线路的无功损耗，同时能提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，这种补偿具有与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附近，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

32、的电压质量。一般，中、小型用电设备尤为适用。本设计中采用集中补偿。2.2.4电容器补偿量的计算低压侧：=103.65/135.02=0.768所以=39.86补偿到0.85，所以=31.79P30 103.65*（0.835-0.62）=22.28本设计中所用电容器型号为GR-I(107)BWl0.5-30-1 22.28/30=0.743Qc=1*30=30所以n=1个。低压计算负荷有功计算负荷：=103.65Kw无功计算负荷：=（72.57-30）Kvar=42.57 Kvar =112.05KVA=103.65/112.05=0.93高压侧：=727.25/878.03=0.83所以=3

33、3.90补偿到0.95，所以=18.19P30 727.25*（0.672-0.329）=249.45本设计中所用电容器型号为GR-I(107)BWl0.5-30-1 249.45/30=8.315Qc=9*30=270所以n=9个。全厂计算负荷有功计算负荷：=727.25 Kw无功计算负荷：=（468.77-270）Kvar=198.77Kvar =753.92 KVA=727.25/753.92=0.9652.3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，通常工矿企业使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

34、器采用较广泛，可它的过载能力较低。35KV及以下电压等级的变压器可以分为油浸式、干式两种，而我国目前广泛使用的油浸式变压器为SL7型。本设计中所采用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，这一系列产品采用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，绕组采用缩醛漆包线等。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:(1)只装一台变压器的变电所变压器的容量:应满足用电设备全部的计算负荷的需要，即 ，但一般应留有15%的容量，以备将

35、来增容需要。 (2)装有两台变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下两个条件。任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷 的大约70%的需要，即为。任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷的需要，即。(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须符合以下条件：并联变压器的变化相等，其允许差值不应超过 ，否则会产生环流引起电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。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。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。根据以上要求

36、我们可选择一个容量为1000KVA变压器，并可保证留15%的余容量,变压器选S9-1000/10。第3章 全厂总供电系统设计根据本厂与供电部分所签定的供用电协议，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，工作电源仅采用10KV电压一种。总配电所内的10KV母线采用母线不分段，电源进线均用断路器控制。3.1总配电所的主接线设计的原则和意义根据与供电部门的协议，决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一定次序连接起来的，接受和分配电能的电路，而主接线图是指该种电路的接线

37、方法。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，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，应满足一下几点要求：（1）安全。设计应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身安全和设备的安全。（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。力求要使主接线结构简单，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，起汇集和分配电能的作用，只有一

38、组母线的接线称为单母线.单母线接线简单明了，操作方便，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。它在供电可靠性和运行灵活性方面是最好的一种主接线。可投资大，开关电器多，配电装置复杂，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，采用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，宜采用此进线，所有的电气设备少，配电装置简单，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侧采用单母线不分段接线方式较

39、合适。该种接线的主要特点如下:(l)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真空短路器保护。(2)总配电所进线装置短路保护控制，切换操作十分方便灵活，而且可配以继电器保护和自动装置，使供电可靠性大大提高。(3)为了保证短路器检修人员的人身安全，短路器侧应装高压熔断器。(4)为了与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CFC-15Z-19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，这样能够保证可靠供电。(6)为了便于测量、监视、保护和控制主电路设备，母线上接有电压互感器，进(出

40、)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，以保证出线的安全检查。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，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，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k(3)表示。4.1.2 短

41、路的原因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。但是由于各种原因，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与相之间或相与地之间发生通路的情况。产生短路的原因很多，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塌等；（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，鸟兽跨接在裸露的载

42、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，严重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）严重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，对附近的通信线路、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，

43、短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需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、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。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用标幺值（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S d和基准电压Ud。基准容量，工程设计中通常取Sd=100MV·A。基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即取

44、Ud=Uc。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 基准电抗Xd则按下式计算 供电系统中各主要元件的电抗标幺值的计算（取Sd=100MV·A,Ud=Uc）。（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*。由于各元件电抗均采用相对值，与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。三相短路电流周期分量有效值 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 K2电源200

45、MVA场内各车间及照明、生活区等GS架空线=5kmTM1K110.5kV0.4kV0.36/km4.3.2 确定短路计算基准值取取Uc1=10.5KV则 =100MVA/(*6.3KV)=5.50KA取 则 =144.3KA4.3.3 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=200MVA，故=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=4.5故 =4.5式中，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。K-1K-2=200MVA1.555551.5去车间图4.1 短路计算等效电路1

46、.k-1点（10.5kV侧）的相关计算总电抗标幺值=0.5+1.63=2.13三相短路电流周期分量有效值 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=0.5+1.63+4.5=6.63 三相短路电流周期分量有效值 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短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-12.582.582.586.5793.89646.95k-221.7221.7221.7255.3732.8015.03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 导线和电缆的选择是供配电设计中的重要

47、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。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。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用裸导线，其常用型号适用范围如下： 1. 铝绞线（LJ）：户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抵

48、抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在10kV及以下线路上，其杆距不超过100125m。 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。由于交流电的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，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用。 3. 铜绞线（TJ）：铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选用要根据实际需要而定。 4. 防腐钢芯铝绞线（LGJF）：具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压

49、和超高压架空线路上。 5.1.2工厂常用电力电缆型号 工厂供电系统中常用电力电缆型号及适用范围如下： 1. 油浸纸绝缘铝包或铅包电力电缆（如铝包铝芯ZLL型，铝包铅芯ZL型）。它具有耐压强度高，耐热能力好，使用年限长等优点，使用最普遍。这种电缆在工作时，其内部浸渍的油会流动，因此不宜用在有较大高度差的场所。如610kV电缆水平高度差不应大于15m，以免低端电缆头胀裂漏油。 2. 油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆。可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。 3. 塑料绝缘电力电缆。这种电缆重量轻、耐腐蚀，可以敷设在有较大高度差，甚至是垂直、倾斜的环境中

50、，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向。目前生产的有两种：一种是聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的全塑电力电缆（VLV和VV型），已生产至10kV电压等级。另一种是交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆（YJLV和YJV型），已生产至110kV电压等级。 5.1.3工厂常用绝缘导线型号及选择 工厂车间内采用的配电线路及从电杆上引进户内的线路多为绝缘导线。配电干线也可采用裸导线和电缆。绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种。塑料绝缘导线的绝缘性能好，价格较低，又可节约大量橡胶和棉纱，在室内敷设可取代橡皮绝缘线。由于塑料在低温时要变硬变脆，高温时易软化，因此塑料绝缘导线不宜在户外使用。 车间内常用的塑料绝缘导线型号有：BLV塑料绝缘铝芯线，BV塑料绝缘铜芯线，BLVV（BVV）塑料绝缘塑料护套铝（铜）芯线。BVR塑料绝缘铜芯软线。 常用橡皮绝缘导线型号有：BLX（BX）棉纱编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BBLX（BBX）玻璃丝编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BLXG（BXG）棉纱编织、浸渍、橡皮绝缘铝（铜）芯线（有坚固保护层，适用面宽），BXR棉纱编织橡皮绝缘软铜线