某工厂供配电系统毕业设计

1、河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要PAGE PAGE 56摘要本论文主主要是对对小型工工厂供配配电系统统的电气气部分进进行设计计。工厂厂由户外外引入110kVV的高压压电源，经过工工厂变电电所降为为2200/3880V的的低压电电，直接接供给工工厂车间间的动力力系统和和照明系系统。在选择电电气设备备之前，先对工工厂负荷荷进行计计算，确确定工厂厂总的负负荷容量量，同时时在低压压母线侧侧进行无无功功率率的补偿偿，以提提高功率率因数。根据补补偿后的的负荷容容量，选选择工厂厂变电所所变压器器的容量量和台数数，然后后确定工工厂采用用的供电电系统，选择合合适的车车间配电电方案，画出供供配电系系统主接接线

2、图。高压一次次设备、低压一一次设备备和导线线截面积积选择时时，都必必须满足足电路正正常条件件下和短短路故障障条件下下工作的的要求。电气设设备不仅仅要满足足在短路路故障条条件下的的工作要要求，还还必须按按最大可可能的短短路故障障时的动动稳态度度和热稳稳态度进进行校验验，以判判断设备备是否满满足工作作要求。电路发发生三相相短路时时的短路路电流电电流最大大，计算算三相短短路电流流，以进进行设备备的校验验。最后，进进行继电电保护和和防雷接接地，来来提高系系统的安安全性和和可靠性性。关键词：负荷计计算，三三相短路路，主接接线，继电保保护，设备选选择河南城建学院本科毕业设计（论文）目录目录TOC o 1-

3、3 h z u HYPERLINK l _Toc325284855 摘要 PAGEREF _Toc325284855 h I HYPERLINK l _Toc325284856 Absttracct PAGEREF _Toc325284856 h III HYPERLINK l _Toc325284857 目录 PAGEREF _Toc325284857 h IIII HYPERLINK l _Toc325284858 1 绪论论 PAGEREF _Toc325284858 h 1 HYPERLINK l _Toc325284859 2 电力力负荷及及其计算算 PAGEREF _Toc3252

4、84859 h 2 HYPERLINK l _Toc325284860 2.1 负荷分分级及供供电电源源措施 PAGEREF _Toc325284860 h 22 HYPERLINK l _Toc325284861 2.1.1 工工厂电力力负荷的的分级 PAGEREF _Toc325284861 h 22 HYPERLINK l _Toc325284862 2.1.2 各各级负荷荷的供电电措施 PAGEREF _Toc325284862 h 22 HYPERLINK l _Toc325284863 2.2工工厂计算算负荷的的确定 PAGEREF _Toc325284863 h 33 HYPER

5、LINK l _Toc325284864 2.2.1负荷荷计算的的目的和和意义 PAGEREF _Toc325284864 h 33 HYPERLINK l _Toc325284865 2.2.2负荷荷计算的的方法 PAGEREF _Toc325284865 h 33 HYPERLINK l _Toc325284866 2.2.3需要要系数法法确定计计算负荷荷 PAGEREF _Toc325284866 h 4 HYPERLINK l _Toc325284867 2.2.4二项项式法确确定计算算负荷 PAGEREF _Toc325284867 h 66 HYPERLINK l _Toc3252

6、84868 2.2.5工厂厂负荷的的计算 PAGEREF _Toc325284868 h 66 HYPERLINK l _Toc325284869 2.3无无功功率率补偿 PAGEREF _Toc325284869 h 99 HYPERLINK l _Toc325284870 2.3.1功率率因数 PAGEREF _Toc325284870 h 99 HYPERLINK l _Toc325284871 2.3.2无功功补偿的的选择 PAGEREF _Toc325284871 h 110 HYPERLINK l _Toc325284872 2.3.3无功功补偿的的计算 PAGEREF _Toc3

7、25284872 h 111 HYPERLINK l _Toc325284873 3 变压压器的选选择及其其电气主主接线 PAGEREF _Toc325284873 h 113 HYPERLINK l _Toc325284874 3.1变变压器的的选择 PAGEREF _Toc325284874 h 113 HYPERLINK l _Toc325284875 3.1.1电力力变压器器及其分分类 PAGEREF _Toc325284875 h 133 HYPERLINK l _Toc325284876 3.1.2电力力变压器器的连接接组别 PAGEREF _Toc325284876 h 113

8、HYPERLINK l _Toc325284877 3.1.3变压压器台数数和容量量的选择择 PAGEREF _Toc325284877 h 14 HYPERLINK l _Toc325284878 3.1.4电力力变压器器的校验验 PAGEREF _Toc325284878 h 15 HYPERLINK l _Toc325284879 3.2工工厂变配配电所的的主接线线图 PAGEREF _Toc325284879 h 155 HYPERLINK l _Toc325284880 3.2.1电气气主接线线的概况况 PAGEREF _Toc325284880 h 15 HYPERLINK l _

9、Toc325284881 3.2.2车间间和小型型工厂变变电所的的主接线线图 PAGEREF _Toc325284881 h 166 HYPERLINK l _Toc325284882 3.2.3本工工厂变电电所主接接线的确确定 PAGEREF _Toc325284882 h 211 HYPERLINK l _Toc325284883 4 短路路电流的的计算 PAGEREF _Toc325284883 h 222 HYPERLINK l _Toc325284884 4.1短短路的原原因、后后果及其其形式 PAGEREF _Toc325284884 h 222 HYPERLINK l _Toc3

10、25284885 4.1.1短路路的原因因 PAGEREF _Toc325284885 h 22 HYPERLINK l _Toc325284886 4.1.2短路路的后果果 PAGEREF _Toc325284886 h 22 HYPERLINK l _Toc325284887 4.1.3短路路的形式式 PAGEREF _Toc325284887 h23 HYPERLINK l _Toc325284888 4.2无无限大容容量电力力系统的的三相短短路计算算 PAGEREF _Toc325284888 h 23 HYPERLINK l _Toc325284889 4.2.1无限限大容量量电力系

11、系统 PAGEREF _Toc325284889 h 233 HYPERLINK l _Toc325284890 4.2.2短路路电流的的计算方方法 PAGEREF _Toc325284890 h 233 HYPERLINK l _Toc325284891 4.2.3工厂厂三相短短路电流流的计算算 PAGEREF _Toc325284891 h 25 HYPERLINK l _Toc325284892 第5章金金工车间间的配电电 PAGEREF _Toc325284892 h 28 HYPERLINK l _Toc325284893 5.1低低压配电电线路接接线方式式 PAGEREF _Toc

12、325284893 h 28 HYPERLINK l _Toc325284894 5.2低低压配电电系统的的接地型型式 PAGEREF _Toc325284894 h 299 HYPERLINK l _Toc325284895 第6章设设备选择择与校验验 PAGEREF _Toc325284895 h 33 HYPERLINK l _Toc325284896 6.1导导线的选选择与校校验 PAGEREF _Toc325284896 h 333 HYPERLINK l _Toc325284897 6.1.1车间间导线截截面及配配电箱的的选择 PAGEREF _Toc325284897 h 333

13、 HYPERLINK l _Toc325284898 6.1.2车间间导线的的校验 PAGEREF _Toc325284898 h 338 HYPERLINK l _Toc325284899 6.2高高压一次次设备的的选择与与校验 PAGEREF _Toc325284899 h 440 HYPERLINK l _Toc325284900 6.2.1一次次设备及及其分类类 PAGEREF _Toc325284900 h 40 HYPERLINK l _Toc325284901 6.2.2一次次设备的的选择 PAGEREF _Toc325284901 h 441 HYPERLINK l _Toc3

14、25284902 6.2.3一次次设备的的校验 PAGEREF _Toc325284902 h 443 HYPERLINK l _Toc325284903 6.3低低压补偿偿柜选择择 PAGEREF _Toc325284903 h 45 HYPERLINK l _Toc325284904 第7章继继电保护护与防雷雷接地 PAGEREF _Toc325284904 h 446 HYPERLINK l _Toc325284905 7.1工工厂的继继电保护护 PAGEREF _Toc325284905 h 46 HYPERLINK l _Toc325284906 7.1.1继电电保护的的选择 PAG

15、EREF _Toc325284906 h 446 HYPERLINK l _Toc325284907 7.1.2继电电保护的的整定及及计算 PAGEREF _Toc325284907 h 446 HYPERLINK l _Toc325284908 7.2工工厂的防防雷与接接地 PAGEREF _Toc325284908 h 477 HYPERLINK l _Toc325284909 总结 PAGEREF _Toc325284909 h 499 HYPERLINK l _Toc325284910 参考文献献 PAGEREF _Toc325284910 h 50 HYPERLINK l _Toc3

16、25284911 致谢 PAGEREF _Toc325284911 h 511附录A河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论1 绪论论电能是现现代工业业生产的的主要能能源和动动力。电电能既易易于由其其他形式式的能量量转换而而来，又又易于转转换为其其他形式式的能量量以供应应用。电电能的输输送和分分配既简简单经济济，又便便于控制制、调节节和测量量，有利利于实现现生产自自动化。因此，电能在在现代工工业生产产及整个个国民经经济生活活中应用用极为广广泛。一般中小小型工厂厂的电压压进线电电压为66-100kV。电能先先经高压压配电所所集中，在由高高压配电电线路将将电能分分送到各各车间变变电所，或者高高压配电电

17、线路供供给给高高压用电电设备。车间变变电所内内装设有有电力变变压器，将6-10kkV的高高压降为为一般低低压用电电设备所所需的电电压（2220/3800V），然后由由低压配配电线路路将电能能分送给给各用电电设备。对于大型型工厂及及其某些些电源进进线电压压为355 kVV及以上上的中型型工厂，一般经经过两次次降压，也就是是电源进进厂后，先经总总降压变变电所，有大容容量的电电力变压压器将335kVV及以上上的电源源电压降降为6-10kkV的配配电电压压，再通通过高压压配电线线路或高高压配电电所将电电能送到到各个车车间变电电所，最最后经变变压器降降为一般般低压用用电设备备所需的的电压。有的355kV

18、进进线的工工厂，只只经一次次降压，及355kV线线路直接接引入靠靠近负荷荷中心的的车间变变电所，经车间间变电所所的配电电变压器器直接降降为低压压用电设设备所需需电压。这种配配电方式式称为高高压深入入负荷中中心的直直配方式式。这样样可以省省去一级级中间变变压，从从而简化化了供电电系统，节约有有色金属属，降低低电能损损耗和电电压损耗耗，提高高供电质质量。然然而这要要根据厂厂区环境境条件是是否满足足35kkV架空空线路深深入负荷荷中心的的“安全走走廊”要求而而定，否否则不宜宜采用，以确保保供电安安全。对于总供供电容量量不超过过10000kVV的小型型工厂，通常只只设一个个降压变变电所，将6-10kk

19、V电压压降为低低压用电电设备所所需的电电压（2220/3800V）。如果工工厂所需需容量不不大于1160kkVA时时，一般般采用低低压电源源进线，工厂只只需设一一个低压压配电间间。本厂属于于中小型型工厂，采用110kVV供电电电源，在在金工车车间东侧侧10220m处处有一座座10kkV配电电室，先先用1kkm的架架空线路路，后改改为电缆缆线路至至本厂变变电所，将6-10kkV的高高压降为为一般低低压用电电设备所所需的电电压（2220/3800V），然后由由低压配配电线路路将电能能分送给给各用电电设备。河南城建学院本科毕业设计（论文）电力负荷及其计算2 电力力负荷及及其计算算2.1负负荷分级级及

20、供电电电源措措施2.1.1工厂厂电力负负荷的分分级工厂的电电力负荷荷，按GGB 5500552119955供配配电系统统设计规规范规规定，根根据对供供电可靠靠性及中中断供电电在政治治、经济济上造成成的损失失或影响响的程度度进行分分级，负负荷可以以分为一一级负荷荷、二级级负荷、三级负负荷。一级负负荷 符符合下列列条件之之一的，为一级级负荷 1）中中断供电电，将造造成人身身伤亡的的负荷； 2）中中断供电电，将在在政治、经济上上造成重重大损失失的负荷荷； 3）中中断供电电，将影影响有重重大政治治、经济济意义的的用电单单位的正正常工作作的负荷荷。在一级负负荷中，当中断断将发生生中毒、爆炸和和火灾等等情

21、况的的负荷，以及特特别重要要场所不不允许中中断的负负荷，应应视为特特别重要要的负荷荷。二级负负荷符合合下列条条件之一一的，为为二级负负荷 1）中中断供电电，将在在政治上上、经济济上造成成较大损损失的负负荷； 2）中中断供电电，将影影响重要要用电单单位的正正常工作作的负荷荷。三级负负荷 不不属于一一、二级级负荷者者为三级级负荷。2.1.2 各各级负荷荷的供电电措施一级负负荷的供供电措施施 一级级负荷应应有两个个独立电电源供电电，当一一个电源源发生故故障时，另一个个电源应应不至于于同时受受到损坏坏，以维维持供电电；而且且当一个个电源中中断供电电时，另另一个电电源应能能承担本本用户的的全部一一级负荷

22、荷设备的的供电。一级负负荷用户户的变配配电室内内的高低低压配电电系统，应采用用单母线线分段的的主结线线形式，分列运运行并互互为备用用。一级级负荷设设备应采采用双电电源供电电，并在在最末一一级配电电盘（箱箱）处设设置自动动切换装装置。一一级负荷荷中特别别重要的的负荷，除上述述两个电电源外，还必须须增设应应急电源源。二级负负荷的供供电措施施 二级级负荷应应有两个个电源供供电，即即应有两两回路供供电。当当发生电电力变压压器故障障或线路路常见故故障时不不至于中中断供电电（或中中断后能能立即回回复）。三级负负荷的供供电措施施 三级级负荷对对供电无无特殊要要求，可可采用单单回路市市电供电电。但应应使配电电

23、系统简简洁可靠靠，尽量量减少配配电级数数，低压压配电级级数一般般不超过过四级，并且应应在技术术经济合合理的情情况下，尽量减减少电压压偏差和和电压波波动。2.2工工厂计算算负荷的的确定2.2.1负荷荷计算的的目的和和意义计算负荷荷是一个个假想的的持续负负荷，其其热效应应与同时时间内实实际变动动负荷所所产生的的热效应应相等。在供配配电系统统中，以以30mmin的的最大计计算负荷荷作为选选择电气气设备的的依据，并认为为只要电电气设备备能承受受该负荷荷的长期期作用，即可在在正常情情况下长长期运行行。一般般将这个个最大计计算负荷荷简称计计算负荷荷Pc。负荷计算算的目的的是：计算变变配电所所内变压压器的负

24、负荷电流流及视在在功率，作为选选择变压压器容量量的依据据。计算流流过各主主要电气气设备(断路器器、隔离离开关、母线、熔断器器等)的负荷荷电流，作为选选择这些些设备的的依据。计算流流过各条条线路(电源进进线、高高低压配配电线路路等)的负荷荷电流，作为选选择这些些线路电电缆或导导线截面面的依据据。计算尖尖峰负荷荷，用于于保护电电器的整整定计算算和校验验电动机机的启动动条件。为电气气设计提提供技术术依据。计算负负荷是工工程设计计中按照照发热条条件选择择导线和和电气设设备的依依据。计算负荷荷是确定定供电系系统、选选择变压压器容量量、电气气设备、导线截截面和仪仪表量程程的依据据，也是是整定继继电保护护的

25、重要要依据。计算负负荷确定定的是否否正确，直接影影响到电电器和导导线的选选择是否否经济合合理。正正确进行行负荷计计算是供供电设计计的前提提，也是是实现供供电系统统安全、经济运运行的必必要手段段。如果计算算负荷确确定的过过大，将将使电器器和导线线电缆选选得过大大，造成成投资和和有色金金属的浪浪费，而而变压器器负荷率率较低运运行时，也将造造成长期期低效率率运行。如果计计算负荷荷确定的的过小，又将使使电器和和导线处处于过负负荷运行行，增加加电能损损耗，产产生过热热，导致致绝缘过过早老化化甚至产产生火灾灾，造成成更大的的经济损损失。因因此，正正确确定定计算负负荷具有有很大的的意义。2.2.2负荷荷计算

26、的的方法在已知用用电设备备的情况况下，负负荷计算算有需要要系数法法、二项项式法和和利用系系数法；在未知知用电设设备的情情况下，负荷计计算有负负荷密度度法、单单位指标标法和住住宅用电电量指标标法。需要系系数法用设备功功率乘以以需要系系数，直直接求出出计算负负荷。这这种方法法比较简简便，应应用广泛泛，尤其其适用于于配变电电所的负负荷计算算。利用系系数法采用利用用系数求求出最大大负荷班班的平均均负荷，再考虑虑设备台台属和功功率差异异的影响响，乘以以与有效效台数有有关的最最大系数数的计算算负荷。这种方方法的理理论根据据是概率率论和数数理统计计，因而而计算结结果比较较接近实实际，但但因利用用系数的的实测

27、与与统计较较困难，在电气气设计中中一般不不用。二项式式法在设备组组容量之之和的基基础上，考虑若若干容量量最大设设备的影影响，采采用经验验系数进进行加权权求和法法计算负负荷。负荷密密度法当已知某某建筑面面积负荷荷密度时，某某建筑的的平均负负荷可按按下式计计算 Pav =A（kW）式中:负负荷密度度（kWW/m22）A某某建筑面面积（mm2）在建筑方方案设计计阶段，可采用用建筑面面积负荷荷密度法法进行负负荷估算算。在建建筑施工工阶段设设计时，可采用用需要系系数法进进行复核核。2.2.3需要要系数法法确定计计算负荷荷基本公公式需要系数数法确定定用电设设备组的的有功计计算负荷荷的基本本公式为为：式（2

28、.1）无功计算算负荷为为：式（2.2）视在计算算负荷为为：式（2.3）计算电流流为：式（2.4）需要要系数有功计计算负荷荷，单位位为kWW无功功计算负负荷，单单位为kkvarr视视在计算算负荷，单位为为kVAA用用电设备备组的平平均功率率因数用用电设备备组平均均功率因因数的正正切值多组用用电设备备计算负负荷的确确定在确定拥拥有多组组用电设设备的干干线上或或车间变变电所低低压母线线上的计计算负荷荷时，应应考虑各各组用电电设备的的最大负负荷不同同时出现现的因素素。因此此在确定定多组用用电设备备的计算算负荷时时，应结结合具体体情况对对其用功功负荷和和无功负负荷分别别计入一一个同时时系数和和。对车间干

29、干线，取取对低压母母线，分分两种情情况：1）由用用电设备备组计算算负荷直直接相加加来计算算时，取取2）由车车间干线线计算负负荷直接接相加来来计算时时，取总的有功功计算负负荷为：式（2.5）总的无功功计算负负荷为：式（2.6）以上两式式中的和和分别为为各组设设备的有有功和无无功计算算负荷之之和。总的视在在计算负负荷为：式（2.7）总的计算算电流为为：式（2.8）由于各组组设备的的功率因因数不一一定相同同，因此此总的视视在计算算负荷和和计算电电流一般般不能用用各组的的视在计计算负荷荷或计算算电流之之和来计计算。2.2.4二项项式法确确定计算算负荷 二项式式法的基基本公式式是式（2.9）式中，表表示

30、用电电设备组组的平均均功率，其中是是用电设设备组的的总容量量，其计计算方法法如前需需要系数数法所述述；表示示用电设设备组中中x台容容量最大大的设备备投入运运行时增增加的附附加负荷荷，其中中是x台台最大容容量的设设备总容容量，bb.c为为二项式式系数。由于二项项式法不不仅考虑虑了用电电设备组组最大负负荷时的的平均负负荷，而而且考虑虑了少数数容量最最大设备备投入运运行时对对总计算算负荷的的额外影影响，所所以二项项式法比比较适合合确定设设备台数数较少而而容量差差别较大大的低压压干线和和分支线线的计算算负荷。2.2.5工厂厂负荷的的计算基础资料料：工厂各各车间负负荷情况况，如表2.1所示示表2.11

31、各车车间负荷荷表车间/kW/kvaar最大电动动机/kkW冷作10011030装配809022仓库20207.5户外照明明2015金工车间间设备负负荷如表表2.2所所示表2.22 金工工车间负负荷表序号设备名称称设备容量量/kWW台数/台台13 1316 232536 332334车床7+0.1255144铣床10+22.815 211 355摇臂钻4.5+1.77+0.6+00.122536 7 41 42铣床7+2.848 9铣床7+1.7210砂轮机3.2111 112砂轮机1217 118磨床7+1.7+00.5219磨床10+22.8+1.55120 338磨床10+22.8+0.5

32、5222 337车床10+00.1225226 227磨床14+11+0.6+00.155228 229立床55+77+1137+11.7130车床20+00.115131摇臂钻10+00.5139 440龙门刨75+44.5+1.77+1.7+11+1+0.55243 444 445铣床7+1.7346镗床6.5+2.88147铣床7+2.8148桥式起重重机（=25%）11+55+5+2.22149 550桥式起重重机（=25%）16+55+5+3.552全厂照明明密度为为：122W/根据基基础资料料提供的的各厂房房电力负负荷清单单，全厂厂都是三三级负荷荷。按需需要系数数法分别别计算出出各

33、个厂厂房及全全厂的计计算负荷荷。1）金工工车间负负荷计算算a.金属属切削机机床设备备容量：对于大批批生产的的金属冷冷加工机机床电动动机，其其需要系系数：，有功计算算负荷：无功计算算负荷：b.桥式式起重机机容量；对于锅炉炉房和机机加、机机修、装装配等类类车间的的吊车，其需要要系数:，有功计算算负荷：无功计算算负荷：C金工车车间照明明： 车间面面积：设备容量量： 对于生产产厂房及及办公室室、阅览览室、实实验室照照明，其其需要系系数：，有功计算算负荷：无功计算算负荷：2）全厂厂总负荷荷取有功同同时系数数，无功功同时系系数有功计算算负荷：无功计算算负荷：视在计算算负荷： 功率因数数：按逐级级法计算算法

34、确定定工厂的的计算负负荷工厂的计计算负荷荷，应该该是高压压母线上上所以高高压配电电线路计计算负荷荷之和，在乘以以一个同同事系数数。高压压配电线线路的计计算负荷荷，应该该是该线线路所供供车间变变电所低低压侧的的计算负负荷加上上变压器器的功率率损耗和和高压配配电线路路的功率率损耗，如此逐逐级计算算即可求求得供电电系统所所有元件件的计算算负荷。但对一般般工厂供供电系统统来说，由于高高低压配配电线路路一般不不长，其其损耗较较小，因因此在确确定计算算负荷时时往往不不记线路路损耗。在符合计计算中，新型低低损耗电电力变压压器的功功率损耗耗可按下下列简化化公式计计算：有功损耗耗： 无功损耗耗： 为变变压器二二

35、次侧的的视在计计算负荷荷机器厂变变压器高高压侧的的有功计计算负荷荷：机器厂变变压器高高压侧的的无功计计算负荷荷：机器厂变变压器高高压侧的的视在计计算负荷荷：功率因数数：2.3无无功功率率补偿工业与民民用用电电设备中中，有大大量设备备的工作作需要通通过向系系统吸收收感性的的无功功功率来建建立交变变的磁场场，这使使系统输输送的电电能容量量中无功功功率的的成分增增加，在在系统变变配电设设备及输输送线路路规格一一定的情情况下，直接影影响到有有功功率率的输送送。电网中的的电力负负荷如电电动机、变压器器等，大大部分属属于感性性负荷，在运行行过程中中需向这这些设备备提供相相应的无无功功率率。在电电网中安安装

36、并联联电容器器等无功功补偿设设备以后后，可以以提供感感性负载载所消耗耗的无功功功率，减少了了电网电电源向感感性负荷荷提供、由线路路输送的的无功功功率，由由于减少少了无功功功率在在电网中中的流动动，因此此可以降降低线路路和变压压器因输输送无功功功率造造成的电电能损耗耗，这就就是无功功补偿。2.3.1功率因因数功率因因数低对对供配电电系统的的影响功率因数数低是无无功功率率大的表表现，无无功功率率大会对对系统造造成如下下影响：1）使配配电设备备的容量量增加：在三相相交流系系统中，电流和和有功功功率的关关系式是是：式（2.10）其中有功功功率是是系统向向用电设设备提供供的，要要转化为为其他形形式能量量

37、的功率率，这部部分功率率是不能能减少的的。因此此在电压压一定时时，功率率因数越越小，即即无功分分量越大大，则电电流越大大。若要承受受较大的的电流，系统电电气设备备的容量量必然要要加大，这就会会增加系系统成本本，使电电气设备备利用率率降低。2）使供供电系统统的损耗耗增加：从供配配电系统统功率损损耗计算算式中不不难看出出，通过过系统的的电流增增加，系系统上的的功率损损耗也会会增加。3）使电电压损失失增加：线路电电流越大大，电压压损失也也就越大大。4）使发发电机效效率降低低：系统统中负荷荷对无功功功率需需求量增增大时，发电机机必须增增发相应应的无功功功率去去平衡，这样就就降低了了效率。提高功功率因数

38、数的意义义在用电设设备中绝绝大部分分为感性性负荷，使用电电单位功功率因数数小于11。为了了保证供供电质量量和节能能，充分分利用电电力系统统中发配配电设备备的容量量，减小小供电线线路的截截面，减减小电网网的功率率损耗、电能损损耗，减减小线路路的电压压损失，必须提提高用电电单位的的功率因因数。对用户的的补偿容容量在全国供供电规则则中已已有规定定：“无功电电力应就就地平衡衡，用户户应在提提高用电电自然功功率应属属的基础础上，设设计和装装置无功功补偿设设备，并并做到随随其负荷荷和电压压变动及及时投入入和切除除，防止止无功电电力倒送送，用户户在当地地供电局局规定的的电网高高峰时的的功率因因数，应应达到下

39、下列规定定：高压供电电的用户户和高压压供电装装有负荷荷调整电电压装置置的电力力用户，功率因因数为00.9以以上；其其他1000kVVA（kkW）及以上上电力用用户和大大、中型型电力排排灌站，功率因因数为00.855以上。因此，在在供配电电系统中中，必须须改变无无功功率率大小，即提高高功率因因数，以以便提高高系统中中设备的的有效利利用率。2.3.2无功功补偿的的选择要使供配配电系统统的功率率因数提提高，一一般可从从两个方方面采取取措施。一是提提高用电电设备的的自然功功率因数数，自然然功率因因数是指指不用任任何补偿偿装置时时的功率率因数；一是采采取人工工补偿的的方法使使使总功功率因数数得以提提高，

40、总总功率因因数是指指采用了了补偿装装置后得得到的功功率因数数。提高自自然功率率因数的的方法：电动机机类电气气设备的的额定功功率因数数是较高高的，一一般都在在0.885以上上，可是是当它们们在非额额定状态态下（如如轻载）工作时时，功率率因数和和效率都都将大幅幅度降低低，对此此，主要要采用如如下措施施改善自自然功率率因数：1）合理理选择电电动机的的型号和和规格。2）合理理选择变变压器的的型号和和规格，避免因因长期轻轻载运行行而造成成的功率率因数降降低。采用人人工补偿偿提高功功率因数数的方法法：人工工补偿方方法有发发电机补补偿、电电容器补补偿、调调相机补补偿和静静止补偿偿器补偿偿，主要要有两种种，一

41、是是采用同同步电动动机补偿偿，一是是采用并并联电容容器补偿偿。1）在供供配电系系统中一一般只有有在能使使负荷使使用要求求得以满满足的情情况下，才采用用同步电电动机代代替异步步电动机机工作，且同步步电动机机兼作无无功补偿偿设备，此时无无功补偿偿的调节节可以做做到平滑滑的自动动调节；专为无无功补偿偿而设的的同步电电动机称称为同步步调相机机，由于于投资和和损耗较较大，又又不便于于维护、检修，供配电电系统中中很少采采用这种种补偿方方式。2) 采采用并联联电容器器补偿是是目前供供配电系系统中普普遍采用用的一种种无功补补偿方法法，也叫叫移相电电容器静静止无功功补偿。它具有有功损耗耗小、运运行维护护方便、补

42、偿容容量增减减方便、个别电电容器的的损坏不不影响整整体使用用等特点点，但不不能实现现无级调调节。2.3.3无功功补偿的的计算要使功率率因数由由提高到到，必须须装设无无功补偿偿装置，其容量量为：式（2.11），称为无无功补偿偿率工厂无无功功率率的补偿偿：取为补偿后后变压器器的容量量和功率率因数补偿后变变压器器器低压侧侧的视在在计算负负荷：变压器低低压侧的的计算电电流：主变压器器的功率率损耗：变压器高高压侧的的计算负负荷：有功计算算负荷：无功计算算负荷：视在计算算负荷：计算电流流：功率因数数：补偿后功功率因数数满足要要求。河南城建学院本科毕业设计（论文）变压器的选择及其电气主接线3 变压压器的选选

43、择及其其电气主主接线3.1变变压器的的选择3.1.1电力力变压器器及其分分类电力变压压器是变变电所中中最关键键的一次次设备，其主要要功能是是将电力力系统的的电能电电压升高高或降低低，以利利于电能能的合理理输送、分配和和使用。常用变压压器的种种类，在在中低压压供配电电系统中中，常用用的电力力变压器器有如下下几种分分类方式式： 按相数数分类：有三相相电力变变压器和和单相电电力变压压器。大大多数场场合使用用三相电电力变压压器，在在一些低低压单相相负载较较多的场场合，也也使用单单相变压压器。按绕组组导电材材料分类类：有铜铜绕组变变压器和和铝绕组组变压器器，目前前一般采采用铜绕绕组变压压器。按绝缘缘介质

44、分分类：有有油浸式式变压器器和干式式变压器器两大类类。按绕组组联结组组别分类类：有YYyn00和Dyyn111两种。3.1.2电力力变压器器的连接接组别电力变压压器的联联结组别别，是指指变压器器一、二二次绕组组因采取取不同的的联结方方式而形形成变压压器一、二次侧侧对应的的线电压压之间不不同相位位关系。中压配电电变压器器有Yyyn0,和Dyyn111两种常常见的联联结组，配电变变压器用用Dynn11联联结较之之采用YYyn00联结有有一下优优点：对Dyyn111联结变变压器来来说，其其3n次次谐波电电流在其其三角形形接线的的一次绕绕组内形形成环流流，从而而不致注注入公共共的高压压电网中中去，这这

45、交之一一次绕组组接成星星形接线线的Yyyn0联联结变压压器更有有利于抑抑制高次次谐波电电流。Dynn11联联结变压压器的零零序阻抗抗较之YYyn00联结变变压器的的零序阻阻抗小的的多，从从而更有有利于低低压单相相接地故故障保护护的动作作和故障障的切除除。当低压压侧接用用单相不不平衡负负荷时，由于YYyn00联结变变压器要要求低压压中性线线电流不不超过低低压绕组组额定电电流的225%，因而严严重限制制了其接接用单相相负荷的的容量，影响了了变压器器设备能能力的发发挥。GB 5500552-119955供配配电系统统设计规规范规规定，低低压为TTN及TTT系统统时，宜宜与选用用Dynn11联联结变压

46、压器。DDyn111联结结变压器器的低压压侧中性性线电流流允许达达到低压压绕组额额定电流流的755%以上上，其承承受单相相不平衡衡负荷的的能力远远比Yyyn0联联结变压压器大。因此，机机器厂的的电力变变压器选选择Dyyn111联结形形式。3.1.3变压压器台数数和容量量的选择择选择主主变压器器台数应应考虑下下列原则则:1) 三三级负荷荷一般设设一台变变压器，但考虑虑现有开开关设备备开断容容量的限限制，所所选单台台变压器器的容量量一般不不大于112500kVAA；当用用电负荷荷所需的的变压器器容量大大于12250kkVA时时，通常常应采用用两台或或更多台台变压器器。2) 当当季节性性或昼夜夜性的

47、负负荷较多多时，可可将这些些负荷采采用单独独的变压压器供电电，以便便这些负负荷不投投入使用用时，切切除相应应的供电电变压器器，减少少空载损损耗。3) 当当有较大大的冲击击性负荷荷时，为为避免对对其他负负荷供电电质量的的影响，可单独独设变压压器对其其供电。4) 当当有大量量一、二二级负荷荷时，为为保证供供电可靠靠性，应应设两台台或多台台变压器器。以起起到相互互备用的的作用。5) 在在确定变变电所住住变压器器台数时时，应考考虑负荷荷的发展展，留有有一定的的余量。变压器器容量的的选择1）只装装一台主主变压器器的变电电所主变压器器容量SSN.TT应满足足全部用用电设备备总计算算负荷SS30的需需求，即

48、即式（3.1）2)装有有两台主主变压器器的变电电所 每台变变压器的的容量SSN.TT应该同同时满足足以下两两个条件件： a.任任一台变变压器单单独运行行时，宜宜满足总总的计算算负荷SS30的大大约600%70%的需要要，即式（3.2） b.任任一台变变压器单单独运行行时，应应满足全全部一、二级负负荷的要要求。即即式（3.3）车间变变电所主主变压器器的单台台容量上上限车间变电电所主变变压器的的单台容容量，一一般不宜宜大于110000kVAA。这一一方面是是受以往往低压开开关电器器断流能能力和短短路稳定定度要求求的限制制，另一一方面也也是考虑虑到可以以使变压压器更接接近于车车间负荷荷中心，以减少少

49、低压配配电线路路的电能能损耗、电压损损耗和有有色金属属消耗量量。适当考考虑负荷荷的发展展应适当考考虑今后后510年年电力负负荷的增增长，留留有一定定的余地地。本工厂的的负荷属属于三级级负荷，并且补补偿后可选5000kVVA的变变压器，考虑到到今后发发展的要要求，选选择S99-6330/110型变变压器一一台。3.1.4电力力变压器器的校验验电力变压压器的额额定容量量SN.T是在在一定温温度条件件下的持持续最大大输出容容量。如如果安住住地点的的年平均均气温时时，则年年平均气气温每升升高1C，变压压器容量量相应地地减少11%，户户外电力力变压器器的实际际容量为为式（3.4）对于户内内变压器器，由于

50、于散热条条件差，一般变变压器室室的出风风口与进进风口间间有约115C的温差差，从而而使处于于室内中中间的变变压器环环境温度度比户外外变压器器环境温温度要高高出大约约8C，因此此户内变变压器的的实际容容量较之之上式所所计算的的容量还还要小88%。对于S99-6330/110型变变压器，考虑本本地年平平均气温温为233.2C，即年年平均气气温不等等于200C，对于于室内变变压器，其实际际容量为为因此，选选择的变变压器满满足要求求。3.2工工厂变配配电所的的主接线线图3.2.1电气气主接线线的概况况电气主接接线图即即主电路路图，是是表示供供电系统统中电能能输送和和分配线线路的电电路图，亦称一一次电路

51、路图。它它的设计计，直接接关系着着全厂电电气设备备的选择择、配电电装置的的布置、继电保保护和自自动装置置的确定定，关系系着电力力系统的的安全、稳定、灵活和和经济运运行。电气主接接线应满满足可靠靠性、灵灵活性和和经济性性三方面面：可靠性性：为了了向用户户供应持持续、优优质的电电力，电电气主接接线首先先必须满满足这一一可靠性性的要求求。主接接线的可可靠性的的衡量标标准是运运行实践践，要充充分地做做好调研研工作，力求避避免决策策失误，鉴于进进行可靠靠的定量量计算分分析的基基础数据据尚不完完善的情情况，充充分做好好调查研研究工作作显的尤尤为重要要。为了提高高主接线线的可靠靠性，选选用运行行可靠性性高的

52、设设备是条条捷径，这就要要兼顾可可靠性和和经济性性两方面面，做出切合合实际的的决定。灵活性性：电气气主接线线应能适适应各种种运行状状态，并并能灵活活地进行行运行方方式的转转换。灵灵活性包包括以下下几个方方面：1）操作作的方便便性 电气气主接线线应该在在服从可可靠性的的基本要要求条件件下，接接线简单单，操作作方便，尽可能能地使操操作步骤骤少，以以便于运运行人员员掌握，不致在在操作过过程中出出差错。2）调度度的方便便性 电气气主接线线在正常常运行时时，要根根据调度度要求，方便的的改变运运行方式式。并且且发生事事故时，要能尽尽快地切切出故障障，故停停电时间间最短，影响范范围最小小，不致致过多地地影响

53、对对用户的的供电和和破坏系系统的稳稳定运行行。3）扩建建的方便便性 对将将来要扩扩建的发发电厂和和变电站站，其主主接线必必须具有有扩建的的方便性性。经济性性：采用用简单的的接线方方式，少少用设备备，节省省设备上上的投资资。3.2.2车间间和小型型工厂变变电所的的主接线线图车间变变电所的的主接线线图车间变电电所的主主接线分分两种情情况：1）有工工厂总降降压变电电所或高高压配电电所的车车间变电电所其高压侧侧的开关关电器、保护装装置和测测量仪表表等，一一般都安安装在高高压配电电线路的的首段，即总配配电所的的高压配配电室内内，而车车间变电电所只设设变压器器室和低低压配电电室，其其高压侧侧多数不不安装开

54、开关，或或只安装装简单的的隔离开开关、熔熔断器、避雷器器等，如如图3.1所示。图3.11 车间间变电所所高压侧侧主接线线方案a）高压压电缆进进线，无无开关 b）高压电电缆进线线，装隔隔离开关关 c）高压电电缆进线线，装隔隔离开关关-熔断断器 dd）高压压电缆进进线，装装负荷开开关-熔熔断器 e）高高压架空空进线，装跌开开式熔断断器和避避雷器 f）高高压架空空进线，装隔离离开关-熔断器器和避雷雷器g）高压架架空线，装隔离离开关-熔断器器和避雷雷器由图可以以看出，凡是高高压架空空进线，变电所所高压侧侧必须装装设避雷雷器，以以防雷电电波沿着着架空线线路侵入入变电所所击毁电电力变压压器及其其他设备备的

55、绝缘缘。而采采用高压压电缆进进线时，避雷器器则装设设在电缆缆的首端端，而且且避雷器器的接地地端要连连同电缆缆的金属属外皮一一起接地地。此时时变压器器高压侧侧一般可可以不再再装设避避雷器。如果变变压器高高压侧为为架空线线又经过过一段电电缆引入入时，则则变压器器高压侧侧仍应装装设避雷雷器。 2）工工厂无总总变、配配电所的的车间变变电所工厂内无无总降压压变电所所和高压压配电所所时，其其车间变变电所往往往就是是工厂的的降压变变电所，其高压压侧的开开关电器器、保护护装置和和测量仪仪表等，都必须须配备齐齐全，所所以一般般要设置置高压配配电室。在变压压器容量量较小、供电可可靠性要要求不高高的情况况下，就就可

56、以不不设高压压配电室室，其高高压侧的的开关电电器就装装在变压压器室的的墙上或或电杆上上，而在在低压侧侧计量电电能，或或者其高高压柜就就装在低低压配电电室内，在高压压侧计量量电能。小型工工厂变电电所的主主接线图图1）只装装有一台台主变压压器的小小型变电电所主接接线图只装有一一台主变变压器的的小型变变电所，其高压压侧一般般采用无无母线的的接线。根据其其高压侧侧采用的的开关电电器不同同，有以以下三种种比较经经典的主主接线方方案。a.高压压侧采用用隔离开开关-熔熔断器或或户外跌跌开式熔熔断器的的变电所所主接线线图（图图3.2）这种种主接线线，受隔隔离开关关和开式式熔断器器切断空空载变压压器容量量的限制

57、制，一般般只用于于5000kVAA及以下下容量的的变电所所。图3.22 高压压侧采用用隔离开开关-熔熔断器图图3.3 高压侧侧采用负负荷开关关-熔断断器或跌开式式熔断器器的变电电所主接接线图或或负荷跌跌开式熔熔断器的的变电所所直接线线图这种变电电所相当当简单经经济，但但供电可可靠性不不高，当当主变压压器或高高于侧停停电检修修或发生生故障时时，整个个变电所所要停电电。由于于隔离开开关和跌跌开式熔熔断器不不能带负负荷操作作，因此此变电所所送电和和停电的的操作程程序比较较复杂，如果稍稍有疏忽忽，还容容易发生生带负荷荷拉闸的的严重事事故，而而且在熔熔断器熔熔断后，更换熔熔体需一一定时间间，从而而影响供

58、供电的可可靠性。但是这这种主接接线简单单经济，对于三三级负荷荷的小容容量变电电所是相相当适宜宜的。b.高压压侧采用用负荷开开关-熔熔断器或或负荷跌跌开式熔熔断器的的变电所所主接线线图（图图3.3） 由由于负荷荷开关和和负荷跌跌开式熔熔断器能能带负荷荷操作，从而使使变电所所停、送送电的操操作简便便灵活得得多，也也不存在在着在带带负荷拉拉闸的危危险。但但在发生生短路故故障时，只能是是熔断器器熔断，因此这这种主接接线仍然然存在着着在排除除短路故故障时恢恢复供电电的时间间较长的的缺点，供电可可靠性仍仍然不高高，一般般也只用用于三级级负荷的的变电所所。图3.44 高压压侧采用用隔离开开关 图3.5 高高

59、压双回回路进线线的一台台主 -断路路器的变变电所主主接线图图 变压压器变电电所主接接线图c.高压压侧采用用隔离开开关-断断路器的的变电所所主接线线图（图图3.4）这种主接接线由于于采用了了高压断断路器，因此变变电所的的停、送送电操作作十分灵灵活方便便，而且且在发生生短路故故障时，过电流流保护装装置动作作，断路路器会自自动跳闸闸，如果果短路故故障已经经消除，则可立立即合闸闸回复供供电。如如果配备备自动重重合闸装装置，则则供电可可靠性更更高。但但是如果果变电所所只此一一路电源源进线时时，一般般也只用用于三级级负荷；但如果果变电所所低压侧侧有联络络线与其其他变电电所相连连时，或或另有备备用电源源时，

60、则则可用于于二级负负荷。如如果变电电所有两两路电源源进线，如图33.5所示，则供电电可靠性性相当提提高，可可供二级级负荷或或少量一一级负荷荷。图3.66 高压压侧无母母线、低低压侧单单母分段段的变电电所主接接线图2）装有有两台主主变压器器的小型型变电所所主接线线图a.高压压无母线线、低压压单母线线分段的的变电所所主接线线图（图图3.6） 这种主主接线的的供电可可靠性较较高，当当任一主主变压器器或任一一电源进进线停电电检修或或发生故故障时，该变电电所通过过闭合低低压母线线分段开开关，即即可迅速速恢复对对整个变变电所的的供电。如果两两台主变变压器高高压侧断断路器装装设互为为备用的的备用电电源自动动