某轧钢厂供电系统项目设计方案

1、某轧钢厂供电系统项目设计方案第一章绪论1.1 供电的含义及要求在钢厂里，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） 。电能在工业生产中轧钢厂供电，就是指工厂所需电能的 供应和分配，亦称工厂配电。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。电能的重要性，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

2、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。 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

3、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，适应发展本次设计是轧钢厂供配电系统设计。轧钢厂规模的不断扩大，轧钢产耗电功率越来越高，保障合理配置电力系统再变配 电所的有效利用，提高电能利用率，提高轧钢厂功率因数，现今轧钢产规模扩大对生产 的可靠性要求也十分高，为了能更好的为工业服务，保证生产和生活需要

4、，并做好节能 和环保，根据轧钢厂供电计划，确保供电在工厂中正常运行。配电装置应满足：保证运 行可靠按照系统和自然条件以及有关规程要求合理选择电气设备， 使选用电气设备具有 正确的技术参数，保证具有足够的安全净距，以保证系统正常运行，便于操作、巡视和 检修配电装置的结构和布置应力求整齐、清晰，便于操作巡视和检修，还应装设防误操 作的闭锁装置及连锁装置，以防带负荷拉合隔离开关、带接地线合闸和误拉合断路器等 情况的出现。1.2 供电设计一般原则按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规 、GB50053-94 10kv 及以下设计规、GB50054-95低压配电设计规等的规定，进行工厂供电

5、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

6、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 钢厂负荷性质按GB50052-5供配电系统设计规规定，根据电力系统对供电可靠性的要求及中 断供电在政治经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级：一级负荷 中断供电将造成人身伤亡；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；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：重要交通枢纽、重要 通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用

7、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。二级负荷 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。 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。二级负荷较重要的电力负荷对该类负荷供电的中断， 将造成工农业大量减产、工矿交通运输停顿

8、、生产率下降以及市人民正常生活和 业务活动遭受重大影响等。一般大型工厂企业、科研院校等都属于二级负荷。三级负荷不属于上述一、二级的其他电力负荷，如附属企业、附属车间和某 些非生产性场所中不重要的电力负荷等。1.4 本设计的要求本题目是一个实际工程设计项目，要求根据负荷分布及负荷量进行供电系统设计。 该厂有2路专用10KV电源来自城市电网，分别为101号102号，10KV/0.66KV/0.4KV 变电站供电。该厂粗轧机车间、精轧机车间、中轧机、锅炉房、水泵房、加热炉均为一级负荷， 生产准备车间和办公用电分别为，二级和三级负荷。用电设备电压分别为660V和380V, 该厂高压侧功率因数应达到 0

9、.9 。随着国民经济的不断发展，对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增加，电 压等级提高，供电围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及二次设备已越来 越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或者无人值班的要求。现在已经大多采用 了微机保护。分级保护和常规保护相比，增加了人机对话功能，自控功能，通信功能和 实时时钟等功能，因此如果通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站值班人员或调 度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况， 并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化、规化、并且还可以做到与其他自动化系 统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合

10、管理。第二章负荷计算与无功补偿2.1 负荷计算的意义电力负荷又称负荷，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负 荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一种是指用电设备或用户耗用的功率或电流 大小，如说轻负荷（轻载） 、重负荷（重载）、空负荷（空载） 、满负荷（满载）等。电 力负荷的具体含义视具体情况而定。要进行工程的供电设计，必须首先将这些原始资料 变成电力设计所需要的假想负荷即计算负荷， 然后根据计算负荷按允许发热条件来 确定发电机组和变压器的容量，选择供电系统的导线截面，确定提高功率因数的措施， 选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等等。所以，电力负荷的计算是整个工程 供

11、电设计的依据。如负荷计算过低可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏，增大电能损 耗，影响供电系统的正常工作， 甚至影响工程的战时指挥、 通信联络等战时作用的发挥。 反之，如果负荷计算过大，将使发电机组和变乐器的容量过大，会使工程的一次性投资 增加，过大的设备在长期负荷率严重不足的情况下运行也不经济。因此，负荷计算的正 确与否，将直接关系到工程的供电质量和经济指标，必须认真对待。2.2 负荷计算的方法目前，负荷计算的方法主要有：需用系数法、二项式法等、利用系数法、ABC法。需用系数法是在大量的测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数和同时系 数，然后把设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负

12、荷。这种方法山于简单 易行，在人防工程设计中被普遍采用。但是，当用电设备台数少而功率相差悬殊时，其 计算结果往往偏小，因而这种方法只适用于整个工程的负荷计算。二项式法是把计算负荷看作两个分量组成，一个分量是平均负荷，另一分量是数台 大功率设备工作对负荷影响的附加功率。这种方法虽然也比较简单，但是于过分突出广 大型设备对电气负荷的影响， 使计算结果往往偏大， 而且方法本身所推荐的公式和系数， 仪限于机械加工工业，与人防工程负荷情况相差较大，使用起来比较困难。利用系数法是采用利用系数求出最大负荷的平均功率，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。这种方法是以概率

13、论和数理 统计作为理论根据的，计算结果比较接近实际，适用围较广，但囚计算过程繁琐，人防 工程中一般不使用。“ABC法是一种较新的负荷计算方法。它把计算负荷看作是平均负荷与计算负荷 对平均负荷参差值的叠加，这个参差值是由没备的容量总平方和的方根表征的，因而人 设备对计算负荷的影响将更接近实际，而且这种方法只需对设备台数进行简单的加法， 不牵扯到设备容量的繁琐计算，比较方便。但目前在人防丁程中平均利用系统的实测数 据不足，故此法尚未被采用。2.3计算过程工厂常用的用电设备种类繁多，根据其用途和特点，大致可分为三类：生产加工机 械的拖动设备，照明设备，加热设备。生产加工机械的拖动设备是机械加工类工厂

14、的主 要用电设备，是工厂电力负荷的主要组成部分，设计任务书中已经给出了设备的容量和 需要系数。表2-1车间负荷表序号用户名称负荷等级总容量kw需要系数kdcos $tan $计算负荷P30kWQokvarSokv.AI 30A1粗轧机123000.80.762中轧机126000.80.763精轧机127000.80.764水泵房18300.80.65锅炉房13000.80.66生产准备车间25200.650.567办公用电3350118加热炉1103810. 6根据表中数据计算各车间总负荷粗轧机：有功计算负荷 P30 p?kd =2300X0.8=1840(kw)中轧机:精轧机:水泵房:无功计

15、算负荷 Q30 P30?tan =1840X 0.85=1564视在计算负荷 S30 P30 Q3o =2421(KVA)计算电流 130 S30二2414 2118(A)V'3 Un 1.14有功计算负荷 P30 p?kd=2600X 0.8=2080(kw)无功计算负荷 Q30 P30 ? tan =2080X 0.85=1768(kvar) 视在计算负荷S30 减 Q3o =2730(KVA) 计算电流 I30 一®0=2730 2395(A)<3 Un 1.14有功计算负荷 P30 p?kd=2700X 0.8=2160(kw)无功计算负荷 Q30P30 ? t

16、an =2160X 0.85=1836(kvar)视在计算负荷S30 础 Q3o =2835(KVA) 计算电流 130S30 = 2385 2092 (A)<3 Un 1.14有功计算负荷 P30 p?kd=830X 0.8=664(kw)无功计算负荷 Q30P30 ? tan =664X 1.33=883(kvar)视在计算负荷S30Q3o =1105(KVA)计算电流 130_S3 = H05=1679(A)锅炉房:有功计算负荷 P30 p?kd=300X 0.8=240(kw)无功计算负荷 Q30 P30 ? tan =240X 1.33=319(kvar)<3 U n 0

17、.658加热炉:视在计算负荷计算电流130S30 、.、P30 Q3o =399(KVA)_S3°_ =2" =607(A)3 U n 0.658有功计算负荷P30 p?kd=1038X仁1038(kw)无功计算负荷 Q30 P30 ? tan =1038X 1.33=1381(kvar)视在计算负荷S30 J QT =1278(KVA)计算电流 130 一S30_ = I278 =2626 (A)J3 U N 0.658生产准备车间：有功计算负荷 P30 p?kd =520X 0.65=338(kw)无功计算负荷 Q30P30 ? tan =338X 1.18=398(k

18、var)视在计算负荷 S30； P30 Q3o =522(KVA)计算电流130Ss =空2 =794 (A)30 寸口; 0.658办公用电：有功计算负荷P30p ?kd =350X仁350(kw)无功计算负荷Q30 P30 ? tan =0(kvar)视在计算负荷 S30P30 Q3o =350(KVA)计算电流130 绻二空0532 (A)3 U N 0.658计算负荷表表2-2计算负荷表序号用户名称负荷等级总容量kw计算负荷P3okwQokvarS3okv .AI 3oA1粗轧机1230018401564242121182中轧机1260020801768273023953精轧机1270

19、021601836283520924水泵房1830664883110516795锅炉房13002403193996076生产准备车间25203383985227947办公用电335035003505328加热炉110381038138112782626总负荷计算(查阅相关资料可以得到有功功率同时系数为0.85 ,无功功率同时系数为 0.9)P总 0.85 X( 1840+2080+2160+664+240+338+350+1038=7404(kw)Q总=0.9 X( 1564+1768+1836+883+319+398+0+138)1 =7334(kvar)S 总.P总 Q 总=10421 (

20、 kva)2.4无功补偿的原理电网输出的功率包括两部分；一是有功功率；二是无功功率.直接消耗电能，把电能 转变为机械能，热能,化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；不消耗 电能;只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并 且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，如电磁元件建 立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时，电流超前于 电压90度，而电流在电容元件中作功时，电流滞后电压90度在同一电路中，电感电流与 电容电流方向相反，互差180度如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的 电流相互

21、抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能作功的能力，这 就是无功补偿的道理.2.5无功补偿的意义(1)补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数 减少发、供电设备的设计容量,减少投资,例如当功率因数 cos=0.8增加到cos4=0.95时，装IKvar电容器可节省设备容量0.52KW反之，增加0.52KW对原有设备而 言,相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建，改建工程。应充分考虑无功补偿， 便可以减少设计容量，从而减少投资.(3) 降低线损，由公式 P%=(18S/cos)X100%#出其中cos为补偿后的功率 因数,cos为补偿前的功率因数则coscos,所以提高

22、功率因数后,线损率也下降了。减少设计容量，减少投资，增 加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效 益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。2.6无功补偿计算为了使该厂的(变电所的高压侧)的功率因数不低于0.9，由于办公用电的功率因数大于0.9，所以不需要补偿，可忽略。初步设计在变压器低压侧装设并联电容器进行 补偿。由前面算出该变电所低压侧总的有功计算负荷，无功计算负荷。按着视在功率平均 分进行补偿，则可将粗轧机，中轧机，加热炉和生产准备车间分为一组进行补偿。精轧 机，水泵房，锅炉房和办公用电进行补偿,其总的负荷分别为6810KV

23、A和6489KVA下面 分别进行无功补偿计算可设为S,侧和S2侧。2.6.1 S,侧： 补偿前S!容量和功率因数：经计算变压器低压侧的视在计算负荷为6810KVA S!侧的功率因数是Ps1cosSs1Pa 0.85 X( 1840+2080+338+1038 =4501 (kw)Qs1 =0.9 X( 1564+1768+398+1381 =5111 (kvar)Ss1 Jp； Q：1=6810( kva)cos电単=0.66Ss1 6810 无功补偿容量 按设计的要求，变电所高压侧的cos0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗厶Qt远大于其有功功率损耗厶Pt，因此在变压器低压侧进行无功补偿

24、时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取cos 0.92。要使低压侧功率因数由0.66提高到0.92，低压侧需安装的并联电容器容量为：Q304501 tan arccos0.66 tan arccos0.92 k var 2887.35k var取 Qc 4000k var补偿后 Ss1JPQ0QT 4901 KV Acos ' =Ps1 X 100%=0.95>0.92Ss1查设计手册表可选用BWF10.5-100-1型电容器，BWF10.5-100-1型电容型补偿器技术参 数如下表2-3 :表2-3 BWF10.5-100-1 型电容器参数BWF额定电压(KA)额定容

25、量(Kvar)总电容量(uf)额定电流(A)10.5-100-11010059743.3其个数为：n 4000 40，选42个1002.6.2 S2 侧: 补偿前S2容量和功率因数：经计算变压器低压侧的视在计算负荷为 6489KVA S2低压侧的功率因数是cosPs2Ss2Ps2 0.85 X( 2160+664+240+350+1038 =3784(kw)Qs2 =0.9 X( 1836+883+319+0+1381 3977.仁(kvar)Ss2.P： Q： =6489 ( kva)cosPs2 = 3784Ss2 6489=0.69 无功补偿容量 按设计的要求，变电所高压侧的cos 0.

26、9，考虑到变压器本身的无功功率损耗 Qt远大于其有功功率损耗厶Pt，因此在变压器低压侧进行无功补偿时， 低压侧补偿后的功率因数应略高于 0.9，这里取cos 0.92。要使低压侧功率因数由 0.69提高到0.92，低压侧需安装的并联电容器容量为：Q303784 tan arccos0.66 tan arccos0.92 kvar 2427k var取 Qc 3000 k var补偿后 Ssi. PsiQ30 Qc 2 4049KV-Acos ' =Ps1 X 100%=0.93>0.92Ssi查设计手册表可选用 BWF10.5-100-1型电容器，BWF10.5-100-1型电容

27、型补偿器技术参数如下：表2-4BWF10.5-100-1型电容器参数BWF额定电压(KA)额定容量(Kvar)总电容量(uf)额定电流(A)10.5-100-10.41002.8943.3其个数为：n嚮30,选33个第三章电气主接线设计3.1 电气主接线的概述电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和 运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中 的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接 方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方 案和运行方式时，为了清晰和方便，通

28、常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全 图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件(也称 高频阻波器)等也表示出来。对一个工厂而言，电气主接线在工厂设计时就根据机组容量、工厂规模及工厂在 电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建 的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电 情况。电气主接线又称电气一次接线图。3.2 电气主接线的设计原则(1 )考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。 变电所不管是枢纽变电 所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分

29、支变电所，由于它们在电力系统中的 地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2 ) 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一 级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去 后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。(3 )考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停 运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当 断路器或母线检修时，

30、是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允切除线路、变 压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3.3 电气主接线设计的基本要求(1) 安全性 在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。 在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。 在装设高压熔断器的 - 负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。(2) 可靠性 变配电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源 供电。对二级负荷，应由两回路或一回 6KV以上专用架空线或电缆线供电；其中采用电 缆供电时，应采用两根电缆并联供电，且每根电缆应能承受 100%的二级负荷。 变配电

31、所的非专用电源进线侧， 应装设带保护短路的断路器或负荷开关 - 熔断器。 对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变电所采用放射式的高压配电，以确保 供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。(3) 灵活性 变配电所的高低压母线，一般采用单母线或单母线分段接线方式。 35KV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥式接线和线路 -变压器。 变配电所的主接线方案应与主变压器的经济运行要求相适应。(4) 经济性 变配电所的主接线在满足运行要求的前提下应力求简单。 中小型工厂变电所，一般可采用高压少油断路器。 工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电 能表用。

32、3.4 电气主接线方案单母线分段接线单母线分段接线方式就是双电源分别进线在 1-2 段上，通过母联开关联络。 每一回路连到一段母线上，并把引出线均分到每段母线上。两段母线用隔离开关、断路 器等开关电器连接形成单母线分段接线。单母线分段便于分段检修母线， 减小母线故障影响围， 提高了供电可靠性和灵活性。 这种接线形式适用于双电源进线的比较重要的负荷。第四章变压器的选择4.1变压器台数的确定原则原则上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，以便一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负 荷继续供电，但是现实工厂中并不是这样的，当一台发生故障

33、时整个工厂甚至都要停产， 采用两回10K V电缆组成的线路供电。但是实际情况是，采用两个10K V线路，须占用上级电业局开关站2个间隔，须购买两个用电间隔，10KV线路长度通常以千米计，投入造 价较大。还不如按一级负荷采用发电机作第二电源便宜。规也考虑到这种情况，所以在 供规GB50052-2009第条第二款规定：设置自备电源比从电力系统取得第二电源 经济合理时，用户宜设置自备电源。4.2变压器的分配通过查阅相关资料得知，只要车间的总负荷不超过2000kw,同时电气距离比较接近 时，就可以把这些车间合并在一起用一台变压器供电，如果一类、二类负荷过多就要单 独一台变压器供电。所以我们在这里把所有

34、车间分为6台变压器供电，其中粗轧机，中轧机和精轧机为整流变压器的一类负荷，因此粗轧机和精轧机各用一台变压器，精轧机 用两台变压器。水泵房，锅炉房，加热炉为动力变压器一级负荷，生产准备车间和办公 用电为二类和三类负荷我们考虑总负荷不超过2000kw的车间可以合并到一起用一台变压器供电。4.3变压器容量的确定粗轧机和中轧机各用一台整流变压器分别为一号和二号变压器，精轧机用两台变压器为三号和四号变压器：1号粗轧机变压器选择：S30 屁 Q： =2421(KVA)变压器选择为：ZHSFPZ -10kV /2500kVA变压器损耗：AP t =0.015 xs'3o(2)=28.47 kw Qt

35、 =0.06 xs 30(2) =113.88 kvarQ30Q30Qc k varQr k var 2150kavrS3oP30Q3oS302207KVA补偿后的工厂的功率因数为：cos 'P30S300.93符合要求。2号中轧机变压器选择：S30P30Q30=2730KVA变压器选择为：ZHSFPZ -10kV /2500KVA 变压器损耗：AP t =0.015 X S 爲0（2）=32.34 kw Qt =0.06 X S 3o（2）=129.36 kvarP30 P30Pr 1974.34 kwQ30Q30Qc k var Qrk var 2136kavrS30. P30 Q

36、30S30' 2365 KVA补偿后的工厂的功率因数为：cos ' 电 0.96符合要求。S303号精轧机变压器选择：S30v'P32Q30 =2835（KVA）变压器选择为：两台 ZHSFPZ -10kV / 1500KVA变压器损耗：AP t =0.015 xs'3o（2）=22.5 kw Qt =0.06 X S 30（2） =90 kvarP30P30Pr1562.5 kwQ30Q30Qc k varQrk var 1776kavrS301906 KVA补偿后的工厂的功率因数为：cosP30S300.93符合要求。4.4动力变压器选择加热炉和生产准备车间

37、共用一台变压器为五号变压器，水泵房，锅炉房和办公用共 用一台变压器为六号变压器。五号车间变压器选择：查阅相关资料可以得知：有功同时系数为0.85，无功同时系数为0.9P js 0.85 X (1038+338)=1169.6 kwQ js =0.9 X (1381+398)=1601.1 kvar变压器选择用：SS9-1250/10,P2js2Q js=1983 KVA变压器损耗APt =0.015 XS'30(2) = 18.75 kw Qt=0.06 x s'30(2) =75 kvarP3ioBoPr1502.75kwQ3oQ30Qc kvarQrk var 196.2k

38、avrS30 P30Q ,230S301796KVA补偿后的工厂的功率因数为：cos 'P30S300.95符合要求。6号车间变压器选择：查阅相关资料可以得知：有功同时系数为0.85，无功同时系数为0.9P js 0.85 X( 664+240+350 =1065.9 kwQ js =0.9 X( 883+319+0)=1081.9 kvarS . P2js Q2js =1518.9 KV-A所以变压器选择为：S9-1600/10变压器损耗AP t =0.015 XS' 30（2）=22.78 kw Qt =0.06 X S 3o(2)=91.1kvarP30P30Pr1901

39、.47kwQ3。Q30Qc k varQr k var 2043kavrS30.P30Q30S302107KVA补偿后的工厂的功率因数为：1cosP30S300.93符合要求。表4-1所选变压器型号表车间变 电所编号变压器型号无功补偿（kVar）视在功率（kW变压器损耗接法P(kW)Q(kVar)1ZHSFPZ-10kV/ 2500kVAQ=1100 kvar18988.47113.88Dy11d02ZHSFPZ-10kV/ 2500KVAQ=1200 kvar215632.34129.36Dy11d03ZHSFPZ-10kV/ 1500KVAQ=1200 kvar225222.590Dy11

40、d04ZHSFPZ-10kV/ 1500KVAQ=1200 kvar225222.590Dy11d05S9-1250/10Q=900 kvar119018.7575Dyn 116S9-1600/10无1518.922.7822.78Dyn 11第五章短路电流的计算5.1短路电流的概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的 设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常 状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的 是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与相 接（接地）

41、，以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗 很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情 况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装 和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的旧、绝缘配合不好、机械损 坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断 路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度， 使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正

42、常工作状 态，此时，其它两相对地电压升高 .3倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空 气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取 其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接 导致短路，如杆塔塌导线断线等。短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如 果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长, 对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路 电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变 形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电

43、流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着 发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系 统。5.2短路电流产生原因电气设备载流部分的绝缘损坏，造成绝缘损坏的原因有很多，主要有以下几点：(1 )由于设备长期运行 ,绝缘自然老化 ,被正常电压击穿。(2 )设备质量低劣 ,绝缘强度不够 ,被正常电压击穿。(3 )设备绝缘满足要求 , 但被过电压击穿。(4 )设备绝缘受外力损伤 ,造成短路 ,像被老鼠咬坏绝缘这类。 再有，自然界的各种动物跨接到裸露的载流导体，以及大风、风雪、冰雹、地震等 自然灾害也

44、是引起故障短路的常见因素。5.3 短路电流危害短路对电力系统的危害有以下几点：(1 )短路时产生很大的电动力和很高的问题 ,会使短路电路中的元件受到损坏 , 很可 能引发火灾事故。(2 )短路时电路的电压骤降 , 严重影响电气设备的正常运行。(3 )短路时保护装置动作 ,如熔断器的保险丝熔断 ,将短路电路切除 ,这会造成停电 , 而且短路点越靠近电源 ,停电围越大 ,造成生活的不便和经济上的损失。(4 )严重的短路会影响电力系统运行的稳定性 , 可使并列运行的发电机组失去同步 , 造成系统解列。(5 )不对称短路 ,像单相短路和两相短路 ,短路电流会产生较强的不平衡交变电磁场 对附近的通信线路

45、、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，有可能引发误动作。5.4 短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路(单相接地短路) 和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电动机还可能发生一相绕组匝间或 层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占 15%，两相接地短路约占 20%，三相短路约占 5%。三相短路虽少，但不能不 考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响 。5.5 短路计算过程标么值法标么值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有 * 号的下标以示区别， 标么值乘以 100，即

46、可得到用同一基准值表示的百分值。在标么值计算中。首先要选定基准值。虽然基准值可以任意选取，但实际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标 幺值清晰可见，如选取基值功率为 100MVA和短路点所在网路的平均额定电压为基准电 压。尚须指出，在电路的计算中，各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程 式，也就是说在三相电路中，电流、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应 满足下列关系：表5-1各元件表么值序号元 件 名 称标幺值有名值（Q）短路功率（MVA备注nUkU nrXdT 100Snt变i 21X*dTUk% SdRt=PU nr s2SnrnSk100Snt压100 SntUk%器

47、2Xt=U K %U NR100Snr电X* RX r% U nr I av100NRUav2抗100 U av 1 NRXrXr%U NRn100J 3I NRSkXr%Unr器3线X*dLXSdXolnSkufv路U avXolKInT710KV0-4KV10kV侧母线(K1)当由区域变电所供电时线路5公里(1) 确定标么值基准:Sd 100MVA,Ud2 10.5KVd2Sd1003 Ud23 10.55.5KA电力系统的电抗标么值：X*= 100KVA =0.1 1000KVA架空线路的电抗标么值，查表的到，=0.4 %m电力变压器的电抗标么值：U%=5 , X3*=詈鬻VA=4当k-

48、1点发生短路时k-1点短路等效电路图总电抗 X (k 1) =0.1+0.133=0.233三相短路电流周期分量有效值I料=丄1.57KA =6.738 KAk-10.2330.233其他三相短路电流I ”=i(3)= |鸽=6.738 KAi S3) =2.55 XI k3)=2.55 X 6.738=17.182 KA嚟=1.51 X ik3)1=10.174 KA三相短路容量sk3)1 = Sd =丄型=429.18 MVAX (k 1)0.233(2) 当k-2点发生短路时(0.4kv )母线侧0J33k-2点短路等效电路图4总电抗 X (k 2) =0.1+0.133+ 4 =2.2

49、332三相短路电流周期分量有效值=也Ik-2 k 22.233鬻3=2463 KA其他三相短路电流I”(3)I(3)= Ik3)2 =2.463 KA;i Sh =2.55 XI k3)2 =2.55 X 2.463=6.281 KAlS3)=1.51 X ik3)2 =3.719 KA三相短路容量SdSk-2=X (k 2)=44.78 MVA2.2330. 66(kv)母线侧(1) 确定标么值基准：取基准值 S=100MVA ,U=0.66kvd2=SdI " 3Uc2100-3 0.66=15.2 KA(2)计算主要元件电抗标么值:X10.8 X20.569X34.0625X4

50、Uk%100SdSN4.5100100 0.85.625(3)K2短路点以前总阻抗标么值:X X1 X2 X3 X420.80.569 0.54.0625 5.6259.02(4)求三相短路电流和短路容量A、三相短路电流周期分量有效值：I K3B、其他三相短路电流：I (3) i (3)ish 2.551咕1.511C、三相短路容量：鱼 I0011.09 MVAX 9.02下图为短路电流计算表I d3XI k3(3)k3(3)k3竺4 !6KA9.0216kA2.55 16 40.8kA1.51 16 24.16kA表5-2短路电流计算表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量 /MVA1 I

51、 kI "(3)Ii (3)i shI (3)I shq(3)Skk-16.7836.7836.78317.18210.174429.18k-2 ( 0.4)2.4632.4632.4636.2813.71944.78k-2 ( 0.66)16161640.824.111.09第六章电气设备的选择与校验6.1变压器侧线路的选择及校验(1) 一号粗轧机变压器供电线路P,P30P 1840+28.47=1868.47 (KW)Q,Q30 Q 1564+113.88=1677.88(kvar)S,. P,2 Q,22508.2 KV-A2,S,2508.2。/八、130= 114.8(A)

52、V'3 Un v'3 10所以 ° 丫=囂=69.56(mm)式中：Sj经济截面m2, 130 :正常工作情况下电路中的最大长期工作电流 AJ :经济电流密度，A/m2可选导线型号为LGJ-70 (查阅资料可以得到，这个型号的导线为截面最小的导线)其允许载流量I al =222(A)发热条件的校验：设30。5温度修正系数为Kt 事 聆 阿3Ial Kt I al =0.943 222=209.3>114.8 符合长期发热条件(2) 二号中轧机供电线路P,P30P 2080+32.34=2112.34(KW)Q Q30Q 1768+129.36=1897.36(kvar)S,P,2 Q,22839.3 KV-As,2130 仝=163.93(A)<3 Un130163.93所以 Si - =99.4(mm)J J 1.65可选导线型号为LGJ-95 (查阅资料可以得到，这个型号的导线为截面最小的导线)其允许载流量，Ial = 272(A)发热条件的校验：设 300C ,温