35KV变电站及低压配电系统设计-毕业论文

黑龙江交通职业技术学院毕业设计〔论文〕题目35KV变电站及低压配电系统设计专业班级电气自动化技术0936姓名马明慧学号2021310272011年

毕业设计〔论文〕开题报告题目：35KV变电站及低压配电系统设计本课题的来源、选题依据：变电所是变换电压分配和接受电能和控制电流流向和调节点电压的电力设施，随着我过电力技术的开展就对变电所提出了更高的要求，这就需要对变电所的新设计.某工厂为了代替原有的供电系统，拟建设一新的35KV变电站本课题的设计〔研究〕意义〔相关技术的现状和开展趋势〕：本设计为了提高变电所的灵活性和实用性。变电站是电力系统的重要组成局部它直接影响整个电力系统的平安经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用变电站担负着从电力系统受电、经过变压、然后分配电能的任务，同时保持与系统的联系，无论什么时候在人们的生活中都起着非常重要的作用。本课题的根本内容、重点和难点，拟采用的实现手段〔途径〕：〔可以另附页〕负荷的计算及无功功率的补偿；主变压器台数和容量、型式确实定；主接线方案、进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；车间配电线路布线方案确实定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择及工厂电气照明。文献综述〔列出主要参考文献的作者、名称、出版社、出版时间以及与本课题相关的主要参考要点〕：刘介才.?工厂供电?机械工业出版社.张莹.?工厂供配电技术?电子工业出版社.王立彬．?某重型机器厂供电系统设计?出版社：太原理工大学电气与动力工程学院姚春球．?发电厂电气局部?出版社：中国电力出版社贺家李宋从矩．?电力系统继电保护原理?出版社：中国电力出版社黄纯华．?发电厂电气局部课程设计参考资料?出版社：中国电力出版社指导教师意见：指导教师：年月日专业部意见：签字年月日

中期进展情况检查表年月日课题名称35KV变电站及低压配电系统设计学生姓名马明慧学号202131027专业电气自动化技术指导教师严兴喜职称主要研究内容及进展变电所负荷计算、短路计算与主接线选择已完成，主变压器台数及形式已确认尚须完成的任务车间照明局部的设计；电力线路的选择存在的主要问题及解决措施格式不正确、文段错误较多，车间照明用具的选择查阅资料并请教老师指导教师审查意见专业部审查意见

毕业设计(论文)结题验收一、完成日期二、完成质量三、存在问题四、结论指导教师：年月日目录摘要 1一、原始资料及任务书 2〔一〕设计原始资料 2二、负荷的计算及无功功率的补偿 3〔一〕计算负荷的定义、意义及目的 3〔二〕用电设备的计算负荷 3〔三〕变所低压母线上的负荷计算 6〔四〕无功功率的补偿计算 7〔五〕变电所中变压器台数与容量的选择 7三、全厂供电系统草图 9〔一〕电气主接线概述 9〔二〕变电所中电气主接线的作用 9〔三〕全厂供电系统草图 9四、短路电流计算 11〔一〕短路的根本概念 11〔二〕短路电流计算得目的与根本假设 12〔三〕无限大容量电源系统的三相短路过程分析 12〔四〕无限大容量电源系统的三相短路电流计算 15五、35KV、6KV供电线路的选择 22〔一〕导线和电缆截面的选择方法 22〔二〕35KV架空线的选择 22六、室内供电及照明线路的选择 25〔一〕电压的选择 25〔二〕照度计算 25〔三〕光电源类型的选择 27〔四〕灯具的布置 28〔五〕负荷计算 29〔六〕电气设备与管线的选择 29〔七〕电气照明相关图纸 31致谢 34参考文献 35摘要本文对某重型机器厂供电系统的供配电情况进行相关的研究和设计，其负荷中既有一级负荷，也存在二、三级负荷，针对不同的负荷，供电系统需要有不同的供电方式，设计按要求对其全场负荷进行了计算并合理的选择了主变压器，采用了单母线、桥式接线等多种主接线方式，综合各方面的要求，按照电气设备的一般选择原那么和主要电气设备的具体选择和校验方法，对电气设备以及导线、电缆的选择进行了深层次的讨论，较好的完成了预定的任务。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.解决对各部门的平安可靠，经济技术的分配电能问题。其根本内容有以下几方面：进线电压的选择,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,车间照明设计等。关键词：供电系统变压器负荷照明设计

一、原始资料及任务书〔一〕设计原始资料该厂为大型国有企业，下属九个车间、两个站，各车间、站用电设备安装容量见表1-1，其中水压机、铸钢车间、煤气、氧气站为一级负荷，其他为二、三级负荷。供电电源取自12KM处一110/35KV变电所35KV的两段母线，母线最大运行方式、最小运行方式短路容量分别为Skmax=215MVA和Skmin=150MVA，35KV架空进线继电保护时间为1.5S，35KV电气设备及主变压器采用户外布置，6KV为成套高压开关柜采用户内布置，厂变电所35KV采用内桥接线，6KV采用单母线分段接线，一级负荷分别从6KV两段母线配出两回线路，其余为单回路供电。该地区年最高气温38℃。表1-1全厂各车间负荷情况汇总表序号负荷名称安装容量〔KW〕Kdcosφ供电距离〔KM〕1金工车间1140.790.820.82铸钢车间57750.710.810.63铸铁车间4820.830.830.424水压机车间18860.700.850.755冷作车间5850.650.790.936附件车间1640.550.800.87热处理车间4760.630.750.988铸件清理车间4750.590.820.529机修车间1540.520.771.1510煤气站12880.800.841.2211氧气站10830.840.860.952.设计任务：(1)负荷的计算及无功功率的补偿；(2)变电所主变压器台数和容量、型式确实定；(3)变电所主接线方案的选择、进出线的选择；(4)短路计算和开关设备的选择；(5)车间配电线路布线方案确实定；(6)线路导线及其配电设备和保护设备的选择及工厂电气照明。3.设计要求按照国家标准GB50052-95?供配电系统设计标准?、GB50053-94?10kv及以下设计标准?、GB50054-95?低压配电设计标准?等的规定，进行工厂的供电设计要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，按照平安可靠、技术先进、经济合理的要求，确定供电设备的型式，选择主接线方案及上下压设备和进出线。

二、负荷的计算及无功功率的补偿〔一〕计算负荷的定义、意义及目的计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷长生的最高温升。供配电系统要在正常条件下可靠地运行，那么其中每个元件都必须选择得当，除了应该满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此，有必要对供电系统各个环节的电力负荷进行统计计算。计算负荷是进行供电系统设计，选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷的计算是否准确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济、合理。如果计算负荷偏大，那么使电器和导线截面选择偏大，造成投资和有色金属的浪费；如果计算负荷偏小，那么使电器和导线处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化，甚至烧毁，以致发生事故，同样给国家造成经济损失。因此，计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实现供电系统平安、经济运行的必要手段。〔二〕用电设备的计算负荷负荷计算的常用方法有需要系数法、二项式法、和利用系数法。需要系数法因为比拟简便因而广泛使用，用电设备少而功率相差大时，计算结果一般偏小，故不能适用于低压配电线路的计算，而适用于计算变、配电所的负荷。二项式法也比拟简便，它考虑了数台大功率设备工作时对负荷影响的附加功率，但一般计算结果偏大，适用于低压配电支干线的计算。在本次供电系统设计任务中，我们工厂所用的额定电压值UN以及各车间、场站的安装容量∑PN和需要系数Kd需要系数法用到的公式有：Pca·1=KdPNtanφ=sinφcosφQca·1=PcatanφSca·1=Pca·12+lca·1=Sca·13U式中PcaQcaScalca·1∑PNφ是用电设备组的功率因数角UN下面开始计算：金工车间：PtanQSI铸钢车间：PtanQSI铸铁车间：PtanQSI水压机车间：PtanQSI按同样的方法，我们对其余车间〔包括冷却车间、附件车间、热处理车间、铸件清理车间、机修车间、煤气站、氧气站〕进行相关计算，并将所有计算出的数据，总结填入表2-1中。

表2-1负荷统计序号负荷名称tan有功负荷KW无功负荷KVAR视在负荷KVA计算电流KA1金工车间0.698004902.97630.27691101.1830.1059612铸钢车间0.7239884100.252968.535062.0370.4870953铸铁车间0.672004400.06268.8424820.046384水压机车间0.6197441320.2818.18651553.1760.1494545冷轧车间0.776085380.25295.1062481.32910.0463166附件车间0.7590.267.65112.750.0108497热处理车间0.881917299.88264.4693399.840.0384758铸件清理车间0.698004280.25195.6157341.76830.0328879机修车间0.82862880.0866.356561040.01000710燃气站0.6459361030.4665.57261226.6670.11803611氧气站0.593365909.72539.79611057.8140.101788〔三〕变所低压母线上的负荷计算计算变电所低压母线上的计算负荷，亦采用同样的方法，即将车间各用电设备组计算负荷相加后，乘以最大负荷同时系数，使得车间变电所低压母线上的计算负荷，其计算公式如下：总有功计算负荷：Pca·3=KΣ总无功计算负荷：Qca·3=KΣ总视在功率：Sca·3=Pca·3式中，Pca·3，Qca·3，Sca·3分别为车间变电所低压母线上的有、无功及视在计算负荷；KΣ表示最大负荷时的同时系数。考虑各用电设备组最大计算负荷不会同时出现而引入的系数。表2-1中我们已经求出各个车间的有功、无功和视在计算负荷，根据所给的条件查表得K∑=0.9，下面我们进行计算：PQS总功率因数cos〔四〕无功功率的补偿计算工厂电力供给在设计阶段要根据设计计算的功率因数和供电局指定的功率因数提出为提高功率因数所用的补偿装置类型和容量。100kV·A及以上高压供电的用户，功率因数为0.90以上，凡功率因数未到达上述规定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。并联电容器补偿即用静电电容器作无功补偿以提高功率因数，电力电容器的补偿容量Qc=αPca(tanφ1-tanφ2)式中，Pca表示最大有功计算负荷tanφ1表示补偿前的平均功率因数角的正切值。即tan针对任务要求，我们令补偿后的cosφ2=0.95即tanQ由并联电容器容量，我们选取电容型号为：BWF6.3-100-1W，其额定容量为100kvar，按要求我们需选取24台该型号的并联电容器，每相装8台，此时的实际补偿容量为24×100=2400kvar补偿后的实际平均功率因数cos∴〔五〕变电所中变压器台数与容量的选择1.主变压器台数时应考虑以下原那么。(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，以便当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。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。(2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。(3)除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。(4)在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的开展，留有一定的余地。在本次设计中，水压机、铸钢车间、煤气、氧气站四个车间为一级负荷，其他为二三级负荷，应采用两台变压器使变压器能对负荷持续不间断供电。2.所主电压器容量的选择每台变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件：(1)任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的70%的需要。(2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要。由节计算的结果，总视在计算负荷为9560.79KVA，根据所给参数，查阅相关资料，选定的变压器型号为：S9-12500/35〔2台〕，其性能参数见表2-2表2-2S9-12500/35电力变压器性能参数型号额定容量KV·A额定电压KV阻抗电压百分数联结组损耗KW空载电流百分数高压低压空载短路S9-12500/3512500356.37.5YN,d1112.856.70.55

三、全厂供电系统草图〔一〕电气主接线概述电气主接线是指变电所中的一次设备按照设计要求连接起来，表示接受和分配电能的电路，也称为主电路。电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字符号表示的电路图称为电气主接线图。因为三相交流电气设备的每相结构一般是相同的，所以电气主接线图一般绘成单线图，只是在局部需要说明三相电路不对称连接时，才将局部绘制成三线图；电气主接线对变电所以及电力系统的平安、可靠和经济的运行起着重要作用。因此，对变配电所主接线有着平安、可靠、灵活、经济的根本要求。〔二〕变电所中电气主接线的作用1.电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉变电所中电气主接线，了解电路中各种设备的用途、性能及维护检查工程和运行操作步骤等。2.电气主接线说明了变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置确实定。是变电所电器局部投资大小的决定性因素。3.由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏直接关系着电力系统的平安、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。所以电气主接线拟订是一个综合性问题，必须在国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进，经济合理，平安可靠。〔三〕全厂供电系统草图根据设计要求，变电所装有两台主变压器，且一次侧采用内桥接线，二次侧采用单母线分段接线，其主接线图如图3-1所示。工厂中水压机、铸钢车间、煤气、氧气站为一级负荷，其余为二三级负荷。一级负荷由于其涉及到人身平安和重要经济部门，所以对一级负荷的供电必须采用双回路，此处先从单母分段的6kV线路的两段母线分别向负荷供电，以保证一类负荷不会断电。二、三级负荷不需要不间断供电，因此，只需从6kV母线的一段上引出进线即可，但需将各个负荷较为均匀的分配在两段母线上。图3-1采用内桥式接线的总降压变电所主接线图设计采用内桥式结线的总降变电所主接线，这种主接线，其一次侧的高压断路器QF3跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF1和QF2的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一、二级负荷的工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，那么断开QF1，投入QF3(其两侧QS先合)，即可由WL2恢复对变压器T1的供电。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的时机较多、变压器不需经常切换的总降压变电所。

四、短路电流计算〔一〕短路的根本概念1.短路电流的原因用户供配电系统要求平安、可靠、不间断地供电，以保证生产和生活的需要。但是由于各种原因，系统难免出现故障，其中最严重的故障就是短路。所谓短路，是指供配电系统正常运行之外的相与相或相与地之间的“短接〞。短路发生的原因是多种多样的，主要有：(1)电气设备存在隐患，如设备的绝缘材料自然老化、绝缘材料机械损伤、设备缺陷未被发现和消除、设计安装有误等。(2)运行、维护不当，如不遵守操作规程而发生误操作，技术水平低，管理不善等。(3)自然灾害，如雷电过电压击穿设备绝缘，特大的洪水、大风、冰雪、地震等引起的线路倒杆、断线，鸟、老鼠及蛇等小动物跨越裸露的导体等。2.短路的种类图4-1三相供电系统短路种类在三相供电系统中，短路的种类主要有4种：(1)三相短路，是指供电系统中三相导线间发生对称性的短路，用k(3)表示，如图4-1(a)所示。(2)两相短路，是指三相供电系统中任意两相间发生的短路，用k(2)表示，如图4-1(b)所示。(3)单相短路，是指供电系统中任一相经大地与电源中性点发生短路，用k(1)表示，如图4-1(c)、图4-1(d)所示。(4)两相接地短路，两相接地短路是指中性点不接地的电力系统中两不同相的单相接地所形成的相间短路，用k(1.1)表示。如图4-1(e)所示；也指两相短路又接地的情况，如图4-1(f)所示。上述的三相短路，属对称性短路；其他形式的短路，都属不对称短路。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。从短路电流大小来看，一般三相短路的短路电流值最大，造成的危害也最严重；而两相短路的短路电流值最小。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，因此作为选择校验电气设备用的短路电流采用系统最大运行方式下的三相短路电流。而在继电保护(如过电流保护)的灵敏度计算中，那么采用系统最小运行方式下的两相短路电流。〔二〕短路电流计算得目的与根本假设1.短路电流计算的目的为确保电气设备在短路情况下不致损坏，减轻短路危害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。计算短路电流的目的是：(1)选择和校验电气设备。(2)进行继电保护装置的选型与整定计算。(3)分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施。(4)确定电力线路对通信线路的影响等。2.短路电流计算的根本假设选择和校验电气设备时，一般只需近似计算在系统最大运行方式下可能通过设备的最大三相短路电流值。设计继电保护和分析电力系统故障时，应计算各种短路情况下的短路电流和各母线接点的电压。要准确计算短路电流是相当复杂的，在工程上多采用近似计算法。这种方法建立在一系列假设的根底上，计算结果稍偏大。根本假设有：(1)忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中各元件参数恒定。(2)忽略各元件的电阻。高压电网中各种电气元件的电阻一般都比电抗小得多，各阻抗元件均可用一等值电抗表示。但短路回路的总电阻大于总电抗的1/3时，应计入电气元件的电阻。此外，在计算暂态过程的时间常数时，各元件的电阻不能忽略。(3)忽略短路点的过渡电阻。过渡电阻是指相与相或者相与地之间短接所经过的电阻。一般情况下，都以金属性短路对待，只是在某些继电保护的计算中才考虑过渡电阻。(4)除不对称故障处出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以看做三相对称的。〔三〕无限大容量电源系统的三相短路过程分析1.无限大容量电源系统电力系统的容量即为其各发电厂运转发电机的容量之和。实际电力系统的容量和阻抗都有一定的数值。系统容量越大，那么系统内阻抗就越小。无限大容量电源系统，指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供配电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所中母线上的电压能根本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或电力系统的容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统看作无限大容量电源系统。对一般用户供配电系统来说，由于用户供配电系统的容量远比电力系统的总容量小，而阻抗又较电力系统大得多。因此，用户供配电系统内发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎维持不变，也就是说可将电力系统看作无限大容量电源系统。在等值电路图中表示为S＝∞和X＝0。按无限大容量电源系统计算所得的短路电流是装置通过的最大短路电流。因此，在估算装置的最大短路电流时，就可以认为短路回路所接电源是无限大容量电源系统。2.三相短路过渡过程分析电力系统的短路故障往往是突然发生的。短路发生后，电系统就由工作状态经过一个暂态过程(或称短路瞬变过程)，然后进入短路后的稳定状态。电流也将由原来正常的负荷电流突然增大，再经过暂态过程到达短路后的稳态值。由于暂态过程中的短路电流比起稳态值要大得多，所以暂态过程虽然时间很短，但它对电气设备的危害远比稳态短路电流的危害要严重得多。因此，有必要对三相短路的暂态过程加以分析。图4-3(a)是一个电源为无限大容量的用户供电系统发生三相短路时的电路图。假设电源和负荷都是三相对称，那么可取一相来分析，电路如图4-3(b)所示。图4-2三相短路电路图及其等效电路设电源相电压uφ=Uφmsinωt正常负荷电流为i=Imsin(ωt-φ)现t=0时短路(等效为开关闭合)，那么图(b)所示等效电路的电压方程为RΣIk式中IkRΣ、L这个微分方程的解为Ik=I式中Ikm表示短路电流周期分量的幅值φk表示短路电流与电压之间的相角，τ表示短路回路的时间常数，C是积分常数，其值由初始条件决定。当t＝0发生三相短路瞬间，由于短路回路存在着电感，因此电流不能突变，即i0=ik0，故由正常负荷电流为i=Imsin(ωt-φ)与式(4-2)中ik相等并代入t＝0，可求得积分常数为C=Ikmsinφk-Imsinφ将上式代入式(4-2)即得短路电流为Ik=I在式(4-3)中，令Iip为短路电流周期分量；inp为短路电流非周期分量。由式(4-3)可以看出：当t→∞时(实际上经过10个周期左右时间)，inp→0，这时ik=i式中I∞表示短路稳态电流。图给出无限大容量供电系统发生三相短路时前后电流、电压的变化曲线。图4-2无限大容量系统发生三相短路时前后电压、电流的变化曲线从图可以看出，短路电流在到达稳态值之前，要经过一个暂态过程，这一暂态过程是短路非周期分量电流存在的那段时间。从物理概念上讲，短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多，而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流；短路电流非周期分量那么是因短路电路含有感抗，电路电流不可能突变，而按楞次定律感应的用以维持短路初瞬间(t＝0时电流不致突变的一个反向衰减性电流。此电流衰减完毕后，短路电流到达稳定状态。3.三相短路的有关物理量(1)短路电流次暂态值短路电流次暂态值是指短路以后幅值最大的一个周期〔即第一个周期〕的短路电流周期分量的有效值。在无限大容量系统中，短路电流周期分量幅值保持不变，那么有IN=I(2)短路电流稳态值I∞短路电流稳态值是指短路进入稳态之后短路电流的有效值。无穷大容量电源系统发生三相短路时，短路电流周期分量的幅值恒定不变，那么IN=I(3)短路电流冲击值ish短路电流冲击值即在发生最大短路电流的条件下，短路发生后约半个周期出现短路电流最大可能的瞬时值。当t=0.01s时，有ish=i式中，Ksh(4)短路冲击电流有效值Ish短路冲击电流有效值指的是短路后第一个周期内短路全电流的有效值。为了简化计算，可假定非周期分量在短路后第一个周期内恒定不变，取该中心时刻t=0.01s的电流值计算。对于周期分量，无论是否为无穷大容量电源系统，在短路后第一个周期内都可认为是幅值的正弦量。所以I在高压供电系统中取Ksh=1.8，那么Ish=1.51I＂；在低压供电系统中取Ksh=1.3，那么Ish=1.09I＂(5)短路功率Sk短路功率又称短路容量，它等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压〔一般用平均额定电压〕的乘积。在短路的实用计算中，常只用次暂态短路电流来计算短路功率，称为次暂态功率S＂，即S〔四〕无限大容量电源系统的三相短路电流计算短路电流的计算方法有欧姆法、标幺制法和短路容量法。这里介绍一般常用的欧姆法和标幺制法。欧姆法属最根本的短路电流计算法，但标幺制法在工程设计中应用广泛。这次设计中关于短路电流的计算我们采用了标幺值法。1.标幺值的概念在电路计算中，一般比拟熟悉的是有名单位。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统的短路电流，由于有多个电压等级，存在着阻抗换算问题，为使计算简化，常采用标幺制。标幺制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值(Ad*)就是实际有名值(A)与选定的基准值AdAd*=A从上式可以看出，标幺值是没有单位的。另外，采用标幺值法计算时必须先选定基准值。按标幺值法进行短路计算时，一般先选定基准容量Sd和基准电压U。确定了基准容量Sd和基准电压Ud以后，根据三相交流电路的根本关系。基准电流Id=S基准电抗Xd=U据此，可以直接写出以下标幺值表示式容量标幺值S*=S电压标幺值U*=U电流标幺值I*=IId电抗标幺值X*=XXd工程设计中，为计算方便起见通常取基准容量Sd=100MV*A，基准电压Ud通常就取元件所在处的短路计算电压，即取Ud=Uc。2.标幺值法计算的优点(1)在三相电路中，标幺值相量等于线量。(2)三相功率和单相功率的标幺值相同。(3)当电网的电源电压为额定值时(U*=1)，功率标幺值与电流标幺值相等，且等于电抗标幺值的倒数，即S*(4)两个标幺值相加或相乘，仍得同一基准下的标幺值。由于以上优点，用标幺值法计算短路电流可使计算简便，且结果明显，便于迅速及时地判断计算结果的正确性。〔五〕用标幺值法进行相关计算1.最大运行方式系统以最大运行方式工作时，进线回路为两条，两台变压器同时工作，并且分段断路器和隔离开关均闭合，一级负荷采用双回路供电，如图4-3所示：图4-3最大运行方式计算电路图设Sd=100MV*A,Ud=Uav,各元件的标幺值如下：电源：X线路L1、L2：X式中：X0表示线路单位长度电抗，取0.4Ω/km。变压器T1、T2：X线路L3：X式中：X0表示线路单位长度电抗，取0.08Ω/km。线路L4：X线路L5：X线路L6、L7：X线路L8、L9：X线路L10、L11：X线路L12、L13：X线路L14：X线路L15：X线路L16：X线路L17：X(1)当k1发生短路时XSIIi(2)当k2发生短路时XSIISi(3)当k3发生短路时XSIISi(4)当k6发生短路时XSIISi同样的方法，我们可以得到发生其他短路的IK(3)、Sk、ish，求出来，填入表4-1中表4-1最大运行方式下的短路电流编号短路点IkSi1k12.435156.16.2092K29.741106.324.8403k38.32190.821.2194k48.93597.522.7845K58.12888.720.7266K69.15599.923.3457K79.01798.422.9938K88.84396.522.5509K98.61494.021.96610K108.32190.821.21911K118.03787.720.49412K128.76195.622.34113K137.81785.319.9332.最小运行方式系统以最小运行方式工作时，进线回路为一条，两台变压器只有一台使用，一台作为备用。同时，一级负荷与二三级负荷均采用单回路供电，如下图：设Sd=100MV*A,Ud=Uav,各元件的标幺值如下：电源：X其余各元件电抗标幺值都和最大运行方式下的标幺值相同(1)当k1发生短路时XSII图4-4最小运行方式计算电路图(2)当k2发生短路时XSII(3)当k3发生短路时XSII(4)当k6发生短路时XSII

五、35KV、6KV供电线路的选择〔一〕导线和电缆截面的选择方法为了保证用户供电系统平安、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足以下条件。(1)发热条件导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时要产生热量，其发热温度不应超过其正常运行的最高允许温度。(2)电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大的负荷电流即线路计算电流时产生电压损耗，其电压损耗不应超过正常运行时允许的电压损耗。对于较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。(3)经济电流密度35kV及以上的高压线路以及35kV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小而又适当考虑有色金属的节约，所选截面称为“经济截面〞。用户10kV及以下线路，通常不按此原那么选择。(4)机械强度导线短路时冲击电流将使相邻导体之间产生很大的电动力，从而使得载流局部遭受严重破坏，其截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度。〔二〕35KV架空线的选择实际工程设计中，对于35KV的较长线路，一般按经济电流密度选择导线截面，再校验允许载流量、允许电压损失和机械长度。导线的截面越大，电能损耗就越小，而线路投资、维修管理费用和有色金属消耗却要增加。因此，从经济方面考虑，导线选择一个比拟合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。如图5-1所示，曲线3表示线路的年运行费用C与导线截面A的关系曲线。其中曲线1表示线路的年折旧费(即线路投资除以折旧年限之值)和线路的年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；曲线2表示线路的年电能损消耗与导线截面的关系曲线。曲线3为曲线1与曲线2的叠加。由曲线3可知，与年运行费用最小值Ca(a点)相对应的导线截面Aa不一定是很经济合理的的导线截面，因为a点附近，曲线3比拟平坦，如果将导线截面再选得小一些，例如选为Ab(b点)，而年运行费用Cb增加不多，而导线截面即有色金属消耗量却显著地减少，导线截面选为Ab比Aa更为经济合理。这种从全面的经济效益考虑，即使线路的年运行费用接近最小而又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为经济截面，用符号Aec表示。图5-1线路年运行费用C与导线界面A的关系曲线1.6KV供电线路的选择各车间供电线路初选为电缆，且采用12℃地中直埋敷设方式。(1)金工车间供电线路的选择6KV电力电缆的允许温度θal=65℃，θ0=38℃，那么温度修正系数K查表，土壤热阻修正系数ktr=0.93；n=1，并排修正系数kp=1查表得3×95mm电缆15℃中直埋允许载流量I′al=268A电缆允许电流Ial=ktkpktrI′al=0.735×0.93×268=183.19A显然，电缆允许电流大于金工车间计算电流105.96A，满足允许载流量。额定载面为95mm,塑料三芯铜芯电缆单位电阻电抗分别为rΔPΔP电压损失百分比ΔU%=故满足允许电压损失要求铜芯电缆在年最大负荷利用小时数为5000h12A/以上时，Jec=2.0A/mm2J=满足经济电流密度的要求设6KV电缆继电保护时间为1.0s，那么ti=1.0+0.2=1.2s；对于无穷大容量电源系统I∞=IK(3)=8.321kA，取c=100S满足热稳定性要求。(2)铸钢车间供电线路选择因为铸钢车间为一级负荷且计算电流较大，故改选为架空线，由35kv线路架空线选择知kt=0.843，选择钢芯铝绞线。按载流量选择，由表2-1查得Ica=487.09A，选LGJ-240型钢芯铝绞线。其允许载流量I′al=610A电缆允许电流Ial=I′al=0.843×610=514.23A>Ica所以满足允许载流量要求LGJ-240型钢芯铝绞线rΔPΔP电压损失百分比ΔU%=故满足允许电压损失要求校验机械强度：6KV架空钢芯铝绞线最小截面35mm2，故所选型号LGJ-240满足机械强度要求。其他车间选型均为电缆，具体选型校验过程参照金工车间的选择校验过程，各线路选型见表5-2表5-2架空线\电缆的性能

序号架空线或电缆型号允许载流量允许电压损失热稳定性Ica(A)Ial(A)P1(KW)Q1(kvar)U%S(mm2)S2min(mm2)1VV-6-3*95105.96183.196.212.400.599585.232LGJ-240487.09514.2364.06153.752.912403VV-6-3*9546.38183.190.620.240.1359591.144VV-6-3*95149.45183.1911.564.472.169591.915VV-6-3*9546.32183.191.380.530.2959583.366VV-6-3*9510.85183.190.060.030.069585.237VV-6-3*9538.47183.191.000.390.2539582.718VV-6-3*9532.89183.190.390.150.1189589.509VV-6-3*9510.01183.190.080.030.0789580.4110VV-6-3*95118.04183.1911.734.541.0149588.0711VV-6-3*3593.52183.196.792.630.6849590.26

六、室内供电及照明线路的选择〔一〕电压的选择我国的系统电压等级：对单向交流〔变电设备〕有220V，127V，100V，42V，36V，24V12V，6V等；对三向交流〔变电设备〕有1140V，〔380/660〕V，〔220/380〕V，127V，100V，42V，36V我选择的防眩罩方形金卤高显钠吊装混光灯采用380/220V三相四线中性点接地的交流网络供电。1.照明负荷的分级：三级负荷，只需单电源供电既可。2.正常照明的供电方式：动力与照明共用的电力变压器供电，二次侧电压为380/220V。3.应急照明的供电方式：由发电机组作备用电源供电，要求发电机组具有自启动功能，启动时间应小于15s，应急照明配电系统应自成体系，专线供电，应确保在火灾时非消防电源的可靠切除。4.照明供配电网络：混合式接线方式。5.配电线路的选择：(1)灯具由照明配电箱以三相四线供电，每一路单相回路不超过15A，出线口〔包括插座〕不超过20个〔最多不超过25个〕。(2)每个分配电盘〔箱〕和线路上个负荷分配要均衡。(3)局部照明负荷较大时可设置局部照明配电箱，无局部照明配电箱时，局部照明从常用照明配电箱或事故配电箱以单独的支线供电。6.照明的控制方式：厂房内照明一般按生产组织分组集中在分配电箱上控制，在出入门口安装局部开关，在分配电箱内可直接用分路单级开关实行分相控制。考前须知：当生产厂房的动力采用“变压器-干线〞式供电而对外又无低压联络线时，照明电源宜接自变压器低压侧总开关之前，如对外有低压联络线时，那么照明电源宜接自变压器低压侧总开关之后；当车间变电所低压采用放射式配电系统时，照明电源一般接在低压配电屏的照明专用线上。〔二〕照度计算1．照度与空间发光强度分布照明灯具的布置和照度计算是照明设计的重要组成部份，直接影响照明设计质量。点光源照度计算：E=F=IQ·CoSQ=IQ·CoS2Q2ΔSD2h2式中：E：照度ΔS：受光面积F：光通量IQ:发光强度公式说明：点光源所产生照度和它到受照面的距离的平方成反比，和入射角的余弦成正比，和反光强度成正比。当光源尺寸小于它到受照面距离的1/10时即视为点光源。2．照度计算的根本规定圆形发光体的直径小于其至受照面距离的1/5或线形发光体的长度小于照射距离〔斜距〕的1/4时，可视为点光源。当发光体的宽度小于计算高度的1/4，长度大于计算高度的1/2，发光体间隔较小〔发光体间隔<h/4cosθ〕且等距的成行排列时，可视为连续线光源。h--灯具在计算点上垂直高度；cosθ--受照面法线与入射光线夹角的余弦。面光源系指发光体的形状和尺寸在照明场所中占有很大比例，并且已超出点线光源所具有的形状概念。单位容量法等简化计算方法只适用于方案或初步设计时的近似计算。点照度计算适用于室内外照明〔如体育馆、场〕的直射光对任意平面上一点照度的计算，其中：(1)点光源点照度计算可采用平方反比法。(2)线光源点照度计算可采用方位系数法。(3)面光源点照度计算可采用形状因数法〔或称立体角投影率法〕。(4)当室内反射特性较好时，尚应计及相互反射光分量对照度计算结果产生的影响。表6-1维护系数环境特征房间和场所例如维护系数白炽灯、荧光灯、气体放电灯卤钨灯清洁卧室、客房、办公室、阅览室、餐厅、实验室、绘图室、病房0.750.80一般营业厅、展厅、影剧院、观众厅、候车厅0.700.75污染严重锅炉房0.650.70室外路灯、体育场照明0.550.60注：1、在进行室外照度计算时，应计入30%的大气吸收系数；2、在"维护系数"用"减光补偿系数"表示时，应按表中所列系数的倒数计算；3、维护照度除以维护系数即为设计的初始照度。3.利用系数法利用系数法考虑了直射光和反射光亮局部所产生的照度，计算结果为水平面上的平均照度。此法适用于灯具布置均匀的一般照明以及利用墙和顶棚作反射面的场合。〔1〕计算公式

Euv--工作面上的平均照度，lx；

F--每个灯具的光源的光通量，lm；

A--房间的面积，m2；

K0--照度补偿系数；

η--灯具效率；

μ--利用系数；假设照度标准为最低照度时，必须将平均照度Euv换算成最低照度E。〔2〕最低照度系数Kmin最低照度系数Kmin时工作平面上的最低照度E与平均照度Euv的比值，即：最低照度补偿系数Kmin

表6-2最低照度系数灯具类型距高比1.21.62.0直接型1.00.830.710.59半直接型1.01.00.830.45间接型1.01.01.01.0根据上表，可计算最低照度4．具体计算：hRc²=5-0.8=4.2S=50*20=1000m²确定室空间比RCR：RCR=5hRC(l+b)/l*b=5*4.2*(50+20)/50*20=1.47确定利用系数：由查表可知RCR=1,，,利用系数μ1=0.85RCR=2,，,利用系数μ2=0.73采用插值法求出RCR=1.47,，,利用系数μ=0.694确定灯具系数：由查表可知取减光系数K=0.8，那么所需总的光通量E为ФE=100*1000/0.694*0.8=180115m由查表得防眩罩方形金卤高显钠吊装混光灯光通量E=32750m故车间内灯具数为n=ФE/Ф=180115/32750≈5.499=6所以本设计的438W防眩罩方形金卤高显钠吊装混光灯应选择6盏作为工厂照明用。〔三〕光电源类型的选择目前，常用照明电光源主要有两类：一类是热辐射光源，这是利用某一物质通过电加热而辐射发光的原理而制成的光源，如白炽灯、卤钨灯等；另一类是气体放电光源，这是利用气体放电时发光的原理制成的光源，如荧光灯和高强度气体放电灯等。在工程设计和运行维护中要合理的选择电光源，满足使用场所对显色指数要求，并考虑色表；考虑节能，力求选用高效光源；注意限制眩光和开关频繁程度等因素。照明电光源的选择应根据照明要求、使用场所的环境条件和光源的特点进行合理选择。选用灯具的主要技术参数：型号:WYY-TH11;名称:防眩罩方形金卤高显钠吊装混光灯性质:室内投光灯分类:A2光通量(lm):32750效率:0.68使用的光源:ED玻壳金卤灯+高显色钠灯功率:250+150色温(K):3200显色指数:77镇流器:节能型电感镇流器频闪效应:频闪噪音等级(dB):≤50防护等级:IP20遮光角(度):35.00距高比A:2.00距高比B:2.10额定电压(V):220额定电流(A):1.99总功率(W):438.00功率因数:0.90尺寸:长(m):450宽(m):440高(m):497重量(kg):16.00发光面积(平方米):A1=0.1980A2=0.0000A3=0.0000图6-1钠灯〔四〕灯具的布置1.本设计采用的是直接配光型灯具，它的特点是效率高，光通量集中向下，照明运行费用均较低，在工业的厂房中应用广泛。2.布灯要考虑的因素：①满足有关标准规程和技术条件规定的照度值。②满足工艺对照明方式的要求。③满足工作面上的照度。④光线射向要适当，眩光限制在允许范围之内，无阴影。⑤维护方便，平安。⑥考虑节能，尽量提高利用系数。⑦不止美观，与建筑空间气愤和装饰风格协调。3.灯具的布置方式：灯的安装方式：由于厂房高5m属于低矮厂房，所以选择吸顶布置。灯的布置方式：均匀布灯，采用同类灯具按等分布面积布置成单一的线性，共两排，别每排布置三个防眩罩方形金卤高显钠吊装混光灯图6-2灯具的布置示意图〔五〕负荷计算本设计为厂房电气照明设备，用电设备为照明灯具和厂房里的机器设备，所以在设计的时候应该有两条供电线路，一条为380V电压，为机器供电；条为220V为工厂的照明设备和日常生活供电。1．用电设备的工作方式：连续运行工作制2．用电设备额定容量：防眩罩方形金卤高显钠吊装混光灯上所标注的额定功率438W3．用电设备负荷计算方法：①需要系数法②二项式系数法③利用系数法4．用电设备负荷计算：438W防眩罩方形金卤高显钠吊装混光灯的数量为6个，总功率为2628W照明灯具查表可得Kd=0.8-1(取1)，cosφ=1.0,tanφ因此：所有照明灯具总负荷有功功率计算：Pca=KdξPe=1*2628=2628(W)所有照明灯具总负荷无功功率计算：Qca=Pcatanφwm=2628*0=0(Kvar)所有照明灯具总负荷总视在计算负荷：Sca=Pca/cosφwm=2628/1(W.A)〔六〕电气设备与管线的选择导线形式的选择主要考虑环境条件，运行电压，敷设方法和经济，可靠性方面的要求。经济因素出考虑价格外，应当注意节约较短缺的材料。厂房的照明线路一般是铺设在外面的，采取明敷的形式进行铺设。1．电线，电缆形式的选择：照明线路用的电线：BLVV，BVV塑料绝缘塑料护套铝芯，铜芯电线〔单芯及多芯〕照明线路用的电缆：XLV，XV橡皮绝缘聚氯乙烯护套铝芯，铜芯电缆。在选择导线，电缆时一般采用铝芯线，但在有爆炸危险的场所，有急剧振动的场所及移动式的灯具的供电应采用铜芯导线。2．照明安装管材的选择：无增塑可扰钢性PVC管无增塑可扰钢性PVC管的特点：外表光滑，壁厚均匀，绝缘性好，阻燃自熄力强，耐腐蚀，抗冲击；材质轻，为钢管重量的1/5，施工灵活，方便，省工时；与等长度的钢管相比，PVC管的价格低25%，可降低工程投资费用。3．供电变压器的选择：S11-M系列配电变压器图6-3S11-M变压器4．供电配电箱的选择：

图6-4NXT照明配电箱〔七〕电气照明相关图纸1．车间照明系统图：图6-5车间照明系统示意图

表6-3车间室内灯具线路选择支持编号相序A1B1C1A2B2C2A3B3C3安装功率〔W〕荧光高压汞灯3*125375375375375白炽灯6060607201260荧光灯8*40支持工作电流〔A〕3.923.923.753.923.758.755.735.72支持导线型号/截面BLV-4*4BLV-4*42*BLVV-2*2.5支持敷设方式瓷瓶敷设铝片卡钉敷设ΔU%0.230.280.3