煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)--畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

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1、1 目 錄 第一章 緒論 .4 1.1 朝陽(yáng)礦供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .4 1.2 本設(shè)計(jì)的原始資料 .4 1.2.1 電壓等級(jí) .4 1.2.2 設(shè)計(jì) 容量 .4 1.2.3 進(jìn)出線及負(fù)荷情況 .5 1.2.4.環(huán)境條件 .5 第二章 負(fù)荷計(jì)算 6 2.1 負(fù)荷計(jì)算目的 .6 2.2 負(fù)荷計(jì)算 .6 2.2.1 與負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的物理量 .6 2.3 計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法 .8 2.3.1 求計(jì)算負(fù)荷 .8 第三章 電氣主接線選擇設(shè)計(jì) 14 3.1 幾種常用主接線方式比較與選擇(廠區(qū)供電) 14 3.1.1 雙母線接線 14 3.1.2 單母線分段接線 14 3.2 變壓器的選擇 15 3.2.1 變

2、壓器臺(tái)數(shù)選擇 15 3.2.2 變壓器 的選擇計(jì)算 16 第四章 短路計(jì)算 .19 4.1 短路計(jì)算的方法與步驟 19 4.4.1 歐姆法 19 4.4.2 標(biāo)幺值法 19 4.2 短路計(jì)算 19 第五章 電氣設(shè)備的選擇 .23 5.1 導(dǎo)線截面的選擇 23 5.2 母線的選擇 27 5.3 斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇 30 2 5.3.1 斷路器的選擇 30 5.3.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 31 5.3.3 按短路條件進(jìn)行校驗(yàn) 31 第六章 無(wú)功補(bǔ)償 .33 6.1 功率因數(shù)的基本概念 33 6.2 提高功率因數(shù)的方法 33 6.3 并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式 33 6.3.1 低壓集中補(bǔ)償 33 6.4

3、 無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算 34 第七章 防雷與接地 37 7.1 避雷針 37 7.1.1 避雷針的作用 37 7.1.2 避雷針的裝設(shè)原則 37 7.2 避雷器 38 7.2.1 避雷器的作用 38 7.2.2 避雷器的工作原理 38 7.3 保護(hù)接地 38 7.3.1 工作原理 38 7.3.2 適用范圍 39 7.3.3 接地類(lèi)型 39 第八章 結(jié) 束 語(yǔ) .40 參 考 文 獻(xiàn) 41 3 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們本科結(jié)業(yè)最后一個(gè)綜合性教學(xué)環(huán)節(jié),它主要考察了我們兩 年多來(lái)對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，是學(xué)習(xí)的深化和升華。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以有力 地衡量我們的獨(dú)立思考、自行分析、理論應(yīng)用以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作能力。

4、 本論文題目是朝陽(yáng)礦供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，是根據(jù)朝陽(yáng)礦負(fù)荷的特點(diǎn)，就供 電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容展開(kāi)說(shuō)明，其內(nèi)容包括電氣主接線方案的比較和選擇， 負(fù)荷計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，變壓器的選擇，三相短路計(jì)算，母線的選擇和導(dǎo)線的選擇、 計(jì)算及校驗(yàn)，設(shè)備的選擇，無(wú)功功率的補(bǔ)償容量的計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償方式的選擇， 防雷及接地。當(dāng)然，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程遇到了許多的困難，為了更好的鞏固 所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，解決畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，我參考了電力工程設(shè)計(jì) 手冊(cè) 、 供電技術(shù) 、 電氣工程 、 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 、 發(fā)電廠電氣部 分等書(shū)籍 。同時(shí)得到了馮博群老師的悉心指導(dǎo)和其他同學(xué)的幫忙，由于我 的水平有限，在設(shè)計(jì)中難免有一些錯(cuò)誤和不

5、當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 4 第一章 緒論 1.1 朝陽(yáng)礦供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介 礦區(qū)供電電源為 110KV 雙回路電源，一路由寶陽(yáng)變電站采用 LGJ150 型 鋁絞線供至礦區(qū) 110KV 變電站，線路總長(zhǎng) 23.8KM，混凝土桿；另一路由王寨 變電站采用 LGJ185 型鋁絞線供至礦區(qū)變電站，線路總長(zhǎng) 13.9KM。礦區(qū)變電 站安裝 2 臺(tái) SFSL1 型和 SFSL6 型 2 萬(wàn)千伏安變壓器，主要擔(dān)負(fù)礦區(qū)和附近農(nóng)村 用電，平時(shí)一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。變壓器輸出 6KV 供各井使用。 一井供電由礦區(qū) 110KV 變電站雙回路(架空線號(hào) LGJ-240)6KV 供電至一井 地面變電所，目前正準(zhǔn)備安裝

6、3 回路。110KV 變電站往西風(fēng)井扇風(fēng)機(jī)房有兩條 專(zhuān)用高壓線路。全井總裝機(jī)容量 11140KW，其中地面 1640KW，井下 9600KW。 高壓電動(dòng)機(jī)共安裝 30 臺(tái)，最大負(fù)荷 5023KW。地面有一個(gè)變電所，井下兩個(gè)水 平面共四個(gè)變電所。地面往井下中央變電所共用 5 趟鎧裝電纜，型號(hào) ZLQP- 3185 型，長(zhǎng)度 740 米。-10 變電所往-250 變電所用三趟電纜，長(zhǎng)度 779 米。 二井供電由礦區(qū) 110KV 變電站雙回路(架空線號(hào) LGJ-185)6KV 供電線路至 地面變電所，長(zhǎng)度為 1.04KM，全井總裝機(jī)容量 6565KW。 ，其中地面 1890KW， 井下 4675KW

7、。高壓電動(dòng)機(jī)共安裝 5 臺(tái)，最大負(fù)荷 2460KW。地面有一個(gè)變電所， 井下兩個(gè)采區(qū)共四個(gè)變電所。地面往井下中央變電所共用 2 趟鎧裝電纜，型號(hào) ZLQP-395 型，長(zhǎng)度 900 米。中央變電所往戊 2 平臺(tái)變電所用 2 趟電纜，長(zhǎng) 度 1400 米。戊 2 平臺(tái)變電所往戊 2 采區(qū)變電所用 2 趟電纜，長(zhǎng)度 584 米。 三井供電由礦區(qū) 110KV 變電站雙回路(架空線號(hào) LGJ-120)6KV 供電線路供 至地面變電所，長(zhǎng)度為 1.67KM，全井總裝機(jī)容量 2620KW，其中地面 1120KW， 井下 1500KW。最大負(fù)荷 491KW。地面有一個(gè)變電所，井下共 2 個(gè)變電所。礦井 供電

8、能力滿(mǎn)足安全生產(chǎn)要求。地面往井下中央變電所共用 2 趟鎧裝電纜，型號(hào) ZLQP-370 型，長(zhǎng)度 210 米。中央變電所往采區(qū)變電所用兩趟電纜，長(zhǎng)度 480 米。 1.2 本設(shè)計(jì)的原始資料 1.2.1 電壓等級(jí) 10KV/660V,380V； 5 1.2.2 設(shè)計(jì)容量 擬設(shè)計(jì)安裝五臺(tái)主變壓器； 1.2.3 進(jìn)出線及負(fù)荷情況 (1)、由礦中央變電所引進(jìn)兩趟 110KV 進(jìn)線； (2)、變電所出線為電纜出線； (3)、負(fù)荷功率因數(shù)為 0.8 左右； 1.2.4.環(huán)境條件 當(dāng)?shù)刈罡邭鉁?37.6 攝氏度，最低氣溫-25 攝氏度，最熱月份平均溫度 23.3 攝氏度，變電所所處海拔高度 200M，污穢程

9、度中級(jí)。 6 第二章 負(fù)荷計(jì)算 電力負(fù)荷的計(jì)算，對(duì)合理配置電源，合理布局供電線路，以及正確選擇各 種電器設(shè)備和導(dǎo)線、電纜等都是不可缺少的。負(fù)荷計(jì)算得準(zhǔn)確，使設(shè)計(jì)工作建 立在可靠的基礎(chǔ)資料之上，得出的工程設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理。反之，若負(fù)荷計(jì)算 得過(guò)大或過(guò)小，則會(huì)造成投資和設(shè)備器材的浪費(fèi)，或使設(shè)備承受不了符合電流 而造成事故，影響安全供電。 2.1 負(fù)荷計(jì)算目的 在進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)時(shí)，基本的原始資料為工藝部門(mén)提供的各種用電設(shè)備 的產(chǎn)品銘牌數(shù)據(jù)，如額定容量、額定電壓等，這是設(shè)計(jì)的依據(jù)。但是，能否簡(jiǎn) 單地用設(shè)備額定容量來(lái)選擇導(dǎo)體和各種供電設(shè)備呢?顯然是不能的。因?yàn)樗?裝的設(shè)備并非都同時(shí)運(yùn)行，而且運(yùn)行著的

10、設(shè)備實(shí)際需用的負(fù)荷也并不是每一時(shí) 刻都等于設(shè)備的額定容量，而是在不超過(guò)額定容量的范圍內(nèi)，時(shí)大時(shí)小地變化 著。所以直接用額定容量(也稱(chēng)安裝容量)選擇供電設(shè)備和供配電系統(tǒng)，必將導(dǎo) 致有色金屬的浪費(fèi)和工程投資的增加。因而，供配電設(shè)計(jì)的第一步需要計(jì)算 全廠和各車(chē)間的實(shí)際負(fù)荷。 負(fù)荷計(jì)算主要包括： (1)求計(jì)算負(fù)荷(也稱(chēng)需用負(fù)荷)。目的是為了合理地選擇工廠各級(jí)電壓供 電網(wǎng)絡(luò)變壓器容量和電器設(shè)備型號(hào)等。 (2)算出尖峰電流。用與計(jì)算電壓波動(dòng)、電壓損失，選擇熔斷器和保護(hù)元 件等。 (3)算出平均負(fù)荷。用來(lái)計(jì)算全廠電能需要量、電能損耗和選擇無(wú)功補(bǔ)償 裝置等。 2.2 負(fù)荷計(jì)算 2.2.1 與負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的物理

11、量 一 、 年 最 大 負(fù) 荷 和 最 大 負(fù) 荷 利 用 小 時(shí) 數(shù) 年 最 大 負(fù) 荷 是 指 全 年 中 最 大 工 作 班 內(nèi) 半 小 時(shí) 平 均 功 率 的 最 大 值 ， 并 用 符 號(hào) Pmax、 Qmax 和 Smax 分 別 表 示 年 有 功 、 無(wú) 功 和 視 在 最 大 負(fù) 荷 。 所 謂 最 大 工 作 班 ， 是 指 一 年 中 最 大 負(fù) 荷 月 份 內(nèi) 最 少 出 現(xiàn) 23 次 的 最 大 負(fù) 荷 7 工 作 班 ， 而 不 是 偶 然 出 現(xiàn) 的 某 一 個(gè) 工 作 班 。 年 最 大 負(fù) 荷 利 用 小 時(shí) 數(shù) Tmax， 是 一 個(gè) 假 想 時(shí) 間 。 其

12、 物 理 意 義 是 ： 如 果 用 戶(hù) 以 年 最 大 負(fù) 荷 Pmax 持 續(xù) 運(yùn) 行 Tmax 小 時(shí) 所 消 耗 的 電 能 恰 好 等 于 全 年 實(shí) 際 消 耗 的 電 能 ， 那 么 Tmax 即 為 年 最 大 負(fù) 荷 利 用 小 時(shí) 數(shù) 。 如 圖 22 所 示 ， 年 持 續(xù) 負(fù) 荷 曲 線 與 兩 軸 所 包 圍 的 面 積 等 于 Pmax 與 Tmax 的 乘 積 (即 面 積 I 等 于 面 積 II)所 以 Tmax 可 表 達(dá) 為 Tmax=Wp/Pmax(h) (21) 同 理 Tmax(無(wú) 功 )=WQ/Qmax (22) 式 中 W全 年 消 耗 的 電

13、量 ； Wp有 功 電 量 (kwh)； WQ無(wú) 功 電 量 (kvarh)； Tmax 一 是 標(biāo) 志 工 廠 負(fù) 荷 是 否 均 勻 的 一 個(gè) 重 要 指 標(biāo) 。 這 一 概 念 在 計(jì) 算 電 能 損 耗 和 電 氣 設(shè) 備 選 擇 中 均 要 用 到 。 二 、 平 均 負(fù) 荷 和 負(fù) 荷 系 數(shù) (1) 平 均 負(fù) 荷 平 均 負(fù) 荷 是 指 電 力 用 戶(hù) 在 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 消 費(fèi) 功 率 的 平 均 值 ， 記 作 Ppj、 Qpj、 Spj。 如 圖 21(b)所 示 為 平 均 有 功 負(fù) 荷 ， 其 值 為 用 戶(hù) 在 由 0 到 t 時(shí) 間 內(nèi) 所 消 費(fèi) 的 電

14、 能 Wp(KWh)除 以 時(shí) 間 t， 即 Ppj Wp/t (kw) (23) 式 中 Wp由 0 到 t 時(shí) 間 內(nèi) 消 托 的 有 功 電 能 Wp(kWh)。 對(duì) 于 年 平 均 負(fù) 荷 ， 全 年 小 時(shí) 數(shù) t 取 8760， Wp 是 全 年 消 費(fèi) 的 總 電 能 。 在 最 大 工 作 班 內(nèi) ， 平 均 負(fù) 荷 與 最 大 負(fù) 荷 之 比 稱(chēng) 為 負(fù) 荷 系 數(shù) 并 用 分 別、 表 示 有 功 、 無(wú) 功 負(fù) 荷 系 數(shù) 。 其 關(guān) 系 式 為 Ppj/Pmax (24) Qpj/Qmax (25) (2) 負(fù) 荷 系 數(shù) 負(fù) 荷 系 數(shù) 也 稱(chēng) 負(fù) 荷 率 ， 又 叫

15、 負(fù) 荷 曲 線 填 充 系 數(shù) 。 它 是 表 征 負(fù) 荷 變 化 規(guī) 律 的 一 個(gè) 參 數(shù) 。 其 值 愈 大 ， 則 負(fù) 荷 曲 線 愈 平 坦 ， 負(fù) 荷 波 動(dòng) 愈 小 。 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 數(shù) 字 ， 一 般 工 廠 負(fù) 荷 系 數(shù) 年 平 均 值 多 為 0 700 75； O 760 82。 上 述 數(shù) 據(jù) 說(shuō) 明 無(wú) 功 負(fù) 荷 曲 線 的 變 動(dòng) 比 有 功 負(fù) 荷 曲 線 平 坦 。 除 了 大 量 使 用 電 焊 設(shè) 備 的 工 廠 或 車(chē) 間 外 ， 一 般 值 比 值 高 10 一 15 左 右 。 相 同 類(lèi) 型 的 8 工 廠 或 車(chē) 間 具 有 近 似 的 負(fù)

16、 荷 系 數(shù) 。 三 、 需 用 系 數(shù) 和 利 用 系 數(shù) 在 工 廠 供 配 電 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 和 運(yùn) 行 中 ， 常 使 用 需 用 系 數(shù) 和 利 用 系 數(shù) ， 其 定 義 為 需 用 系 數(shù) Kx=Pn (26) 利 用 系 數(shù) KL= Pn (27) 式 中 Pn額 定 功 率 。 實(shí) 踐 表 明 ， 同 類(lèi) 型 的 工 廠 ， 需 用 系 數(shù) Kx， 利 用 系 數(shù) KL 十 分 相 近 ， 可 以 分 別 用 典 型 數(shù) 值 表 示 它 們 。 2.3 計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法 常 用 的 計(jì) 算 方 法 有 需 用 系 數(shù) 法 、 二 項(xiàng) 式 法 、 利 用 系 數(shù) 法 等

17、 。 在 實(shí) 際 工 程 供 配 電 設(shè) 計(jì) 中 ， 廣 泛 采 用 需 用 系 數(shù) 法 。 因 此 這 種 方 法 計(jì) 算 簡(jiǎn) 便 ， 多 用 于 方 案 估 算 、 初 步 設(shè) 計(jì) 和 全 廠 、 大 型 車(chē) 間 變 電 所 的 施 工 設(shè) 計(jì) 。 根 據(jù) 負(fù) 荷 類(lèi) 型 ， 選 擇 需 用 系 數(shù) 法 求 出 計(jì) 算 負(fù) 荷 。 2.3.1 求計(jì)算負(fù)荷 一、設(shè)備容量的確定 進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，需按性質(zhì)將用電設(shè)備分為不同的用電設(shè)備組，然后確定 設(shè)備容量(或稱(chēng)設(shè)備功率)。 由于各用電設(shè)備的額定工作條件不同，有的長(zhǎng)期工作，有的短時(shí)工作，因 而在求計(jì)算負(fù)荷時(shí)，不能將額定功率直接相加，而需將不同工作制

18、的用電設(shè)備 額定功率換算為統(tǒng)一規(guī)定工作條件下的功率。這個(gè)功率稱(chēng)為用電設(shè)備的設(shè)備功 率(或設(shè)備容量)，并用 PS 表示。其值分別為： (1)對(duì)長(zhǎng)期工作制的用電設(shè)備，P SPn(額定功率)； (2)對(duì)短時(shí)但連續(xù)工作制的用電設(shè)備，P SPn； (3)以反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備，設(shè)備功率是將某一暫載率下的銘牌額 定功率統(tǒng)一換算為標(biāo)準(zhǔn)暫載率下的功率。 所謂暫載率，是指用電設(shè)備工作時(shí)間與整個(gè)工作周期時(shí)間之比值，用 Jc 表 示 Jc gxt 100% (28) 式中 t g工作時(shí)間； 9 tx停歇時(shí)間。 設(shè)備銘牌上所給的額定功率時(shí)的哲載率用 JCn 表示，稱(chēng)額定暫載率。 二、按需用系數(shù)法求計(jì)算負(fù)荷 (1)

19、用電設(shè)備各組的計(jì)算負(fù)荷 用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一 組用電設(shè)備。在一個(gè)車(chē)間中，可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組。再 分別計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。 其計(jì)算公式為 (29) )(3/ var)(tn2AUSjsIkVQPjWKxsjs 式中 Pjs、Q js、S js該用電設(shè)備組的有功、無(wú)功和視在計(jì)算負(fù)荷； Ps該用電設(shè)備組的設(shè)備容量總和，但不包括備用設(shè)備容量(kW)； Un額定電壓(kv)； 與運(yùn)行功率因數(shù)角相對(duì)應(yīng)的正切值；tan Ijs該用電設(shè)備組的計(jì)算電流(A)； Kx該用電設(shè)備組的需用系數(shù)； 需用系數(shù)的物理意義是： 1fXK (210) 式中 用電設(shè)

20、備組平均效率(用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生功率損耗，用 電設(shè)備(如電動(dòng)機(jī))輸出的功率與實(shí)際輸人的功率之比即用電設(shè)備的效率， 1)； K同時(shí)系數(shù)(用電設(shè)備組的設(shè)備并非同時(shí)都運(yùn)行。該設(shè)備組在最大負(fù) 荷時(shí)工作著的用電設(shè)備容量與該組用電設(shè)備總?cè)萘恐燃礊橥瑫r(shí)系數(shù)， K 1，參見(jiàn)表 21，對(duì)于一臺(tái)電動(dòng)機(jī)而言 K=1)； Kf 負(fù)荷系數(shù)(工作著的用電設(shè)備一般并非全在滿(mǎn)負(fù)荷下運(yùn)行。該設(shè)備 組在最大負(fù)荷時(shí)，工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需功率與工作著的用電設(shè)備總功率 之比稱(chēng)為負(fù)荷系數(shù)，K f1)； 線路供電效率(因?yàn)殡姽β释ㄟ^(guò)電力線路在線路上要產(chǎn)生功率損耗，1 10 所以末端功率要小于始端功率。其線路末端功率與端功率之比稱(chēng)

21、為線路供電效 率，一般為 095098)。 由此可看出，需用系數(shù)是一個(gè)綜合系數(shù)，它標(biāo)志著用電設(shè)備組投入運(yùn)行時(shí)， 從供電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際取用的功率與用電設(shè)備組設(shè)備功率之比。需用系數(shù)一般小于 l。 表 21、需用系數(shù)法的同時(shí)系數(shù) K (供參考) 應(yīng)用范圍 K 一、確定車(chē)間變電所低壓母線的最大負(fù)荷時(shí)所采用的有 功負(fù)荷同時(shí)系數(shù) 1、冷加工車(chē)間 2、熱加工車(chē)間 3、動(dòng)力站 二、確定配電所母線的最大負(fù)荷時(shí)采用的有功負(fù)荷同時(shí) 系數(shù) 1、計(jì)算負(fù)荷小于 5000kW 2、計(jì)算負(fù)荷為 5000kW-10000Kw 3、計(jì)算負(fù)荷超過(guò) 10000kW 0.7-0.8 0.7-0.9 0.8-1.0 0.9-1.0 0.85

22、0.80 注： 、無(wú)功負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)一般采用與有功負(fù)荷的同時(shí)系數(shù) K相同數(shù)； 1 、當(dāng)由全廠各車(chē)間的設(shè)備容量直接計(jì)算全廠最大負(fù)荷時(shí)，應(yīng)同時(shí)乘以表 2 中兩中同時(shí)系數(shù)。 (2)多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 在配電干線上或車(chē)間變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作， 但是各個(gè)用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時(shí)出現(xiàn)，因此在求配電干線或車(chē)間變電 縮低壓母線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)在計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù) K。具體如下： 11 )(3( var)(tan(,21)K21m-iAUnSjsIjkVQPkiPsxjs mji (211) 式中 Pjs、Q js、S js為配電干線或變電站低壓母線的有功、無(wú)功、視在 計(jì)算負(fù)荷；

23、 K同時(shí)系數(shù)，參見(jiàn)表 21； m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備總數(shù)； Kxi, ,Psi分別為某一用電設(shè)備組的需用系數(shù)，功率因數(shù)角正切值，tani 總設(shè)備容量； Ijs為該干線或變電站低壓母線上的計(jì)算電流；(A) Un 為該干線或低壓母線上的額定電壓；(kV) 對(duì)于五個(gè)變壓器，代入以上公式計(jì)算如下： (1)變壓器一：已知 P934kW，取 cos =0.75，K d=0.8，現(xiàn)求其總的計(jì)算 負(fù)荷,并取有功同時(shí)系數(shù).無(wú)功同時(shí)系數(shù)都為 Ksi=0.9，則：sin61.075.1cos122 8.06ita.98tan.90.29345.127varjsQPk = 234860cos.7j

24、jsjs KVAjsS 根據(jù)負(fù)荷電流,選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)的額定電流為 800A。 (2)變壓器二：已知 P770kW，取 cos =0.8，K =0.8，現(xiàn) 求其總的計(jì)算負(fù)荷,并取有功同時(shí)系數(shù).無(wú)功同時(shí)系數(shù)都為 Ksi=0.9，則： 22sin1co0.86 12 2sinta0.75co.98ta.9087.541.8var.6930cs63.20js jjjsjsjjsnQPkS KVAI AU 根據(jù)負(fù)荷電流,選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)的額定電流為 700A。 (3)變壓器三：已知 P590kW，取 cos =0.7，K d=0.7，現(xiàn)求其總的計(jì)算 負(fù)荷,并取有功同時(shí)系數(shù).無(wú)功同時(shí)系數(shù)都為 K=0.9，則：2

25、22sin1cos10.7.4ita.0.97tan.951.02379.4var0.76cos846.5.9438js jjsjsjsjjsnQPkS KVAI AU 根據(jù)負(fù)荷電流,選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)的額定電流為 800A。 (4)變壓器四：已知 P694kW，取 cos =0.85，Kxi=0.8，現(xiàn)求其總的計(jì) 算負(fù)荷,并取有功同時(shí)系數(shù),無(wú)功同時(shí)系數(shù)都為 K=0.9，則：22sin1cos10.85.7ita.60.98tan.9640.239.80varjsQPk2 .857.cosjjsjsjsS KVA 587.914.25360jsjsnI AU 根據(jù)負(fù)荷電流,選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)的額定電流為

26、600A。 (5)變壓器五：已知 P991kW，取 cos =0.8，Kxi=0.8，現(xiàn)求其總的計(jì)算 負(fù)荷，并取有功同時(shí)系數(shù)、無(wú)功同時(shí)系數(shù)都為 K=0.9,則： 13 222sin1cos10.8.6ita.750.98tan.910.7543.9var.8cos1.07.2336js jjsjsjsjjsnQPkS KVAI AU 根據(jù)負(fù)荷電流,選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)的額定電流為 800A。 根據(jù)以上計(jì)算， P,Q 值可以作為第三章變壓器選擇，第四章短路電流計(jì) 算，第六章無(wú)功補(bǔ)償提供數(shù)據(jù)，其中電流值可以作為選擇電纜型號(hào)和選擇自動(dòng) 開(kāi)關(guān)的依據(jù)。 表 22 各個(gè)變壓器負(fù)荷統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總 變壓 器名 P/kW

27、 Q/kvar S/kVA cosI/A sintan 一號(hào) 934 593.127 896.64 0.75 784.38 0.661 二號(hào) 770 415.8 693.0 0.8 606.235 0.6 三號(hào) 590 379.134 464.62 0.7 705.945 0.714 四號(hào) 694 309.802 587.859 0.85 514.859 0.527 五號(hào) 1195 645.3 1075.5 0.8 940.846 0.6 0.662 0.75 1.01 0.62 0.75 14 第三章 電氣主接線選擇設(shè)計(jì) 主接線設(shè)計(jì)主要包括選擇變壓器的容量、臺(tái)數(shù)和電氣接線方式。要研究常 用類(lèi)

28、型的電氣接線方案，并根據(jù)工廠對(duì)供電可靠性的要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選 出最合理的電氣主接線。 3.1 幾種常用主接線方式比較與選擇(廠區(qū)供電) 3.1.1 雙母線接線 圖 3.1 雙母線接線 如圖 3.1 所示，為不分段的雙母線主接線圖。它具有兩組母線 W1、W2， 兩組母線之間用母線聯(lián)絡(luò)短路器 QF(簡(jiǎn)稱(chēng)母聯(lián))連接起來(lái)，每一個(gè)回路都經(jīng)過(guò) 一臺(tái)斷路器和兩組隔離開(kāi)關(guān)接到兩組母線上。但母連短路器 QF 短開(kāi)時(shí)，一組 母線帶電，另一組母線不帶電。帶電的稱(chēng)為工作母線，不帶電的稱(chēng)為備用母線。 15 正常運(yùn)行時(shí)，接至工作母線的隔離開(kāi)關(guān)接通，接到備用母線的隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 3.1.2 單母線分段接線 圖 3.2

29、單母線分?jǐn)嘟泳€ 如圖 3.2,單母線用分段斷路器 QF1 進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈 活性。對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一段 母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離。保證正常段母線不間斷供電， 不致重要用戶(hù)停電。 通過(guò)比較可知，方案一比方案二可靠性要高,但從經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件來(lái)說(shuō)，結(jié) 合設(shè)備選型，綜合考慮，方案二在保證供電可靠性的前提下，是比較經(jīng)濟(jì)的最 佳方案。 3.2 變壓器的選擇 3.2.1 變壓器臺(tái)數(shù)選擇 變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則是： (1)選擇一臺(tái),適用范圍： a、總計(jì)算負(fù)荷不大于 1250kVA 的三級(jí)負(fù)荷變電所； b、變電所另有低壓聯(lián)絡(luò)線，或有其它備用電

30、源，而總的計(jì)算負(fù)荷不大于 1250kVA 的含有部分一、二級(jí)負(fù)荷的變電所。 (2)選擇兩臺(tái)，適用范圍： a、供含有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所； b、供總的計(jì)算負(fù)荷大于 1250kVA 的三級(jí)負(fù)荷變電； c、季節(jié)性負(fù)荷變化較大，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有利的。 (3)選擇多臺(tái),適用范圍： 16 a、供電網(wǎng)過(guò)大,接地電流過(guò)大，對(duì)人身及設(shè)備安全不利。 b、供電會(huì)造成電壓嚴(yán)重波動(dòng)的設(shè)備較多。 根據(jù)朝陽(yáng)礦的負(fù)荷特點(diǎn)選用五臺(tái)變壓器對(duì)廠區(qū)供電。 3.2.2 變壓器的選擇計(jì)算 在負(fù)荷計(jì)算中變壓器的有功功率和無(wú)功功率損耗可以按照以下簡(jiǎn)化公式計(jì) 算: 對(duì) SJL1 等型的電力變壓器 P T = 0.02Sjs (3

31、1) QT 0.08Sjs (32) 對(duì) SL7,S7,S9 等低損耗電力變壓器 P T = 0.0015Sjs (33) QT 0.06Sjs (34) (1)對(duì)于變壓器一：現(xiàn)已知 P=934KW，S js=896.64KVA,其有功和無(wú)功損耗 計(jì)算，及其變壓器的視在功率，功率因數(shù)計(jì)算如下: 0.15.896.417.3TjsPSKW6QVA 3090.4js 285varkPS 2641.922 7.586“cos 根據(jù)以上計(jì)算的視在功率，選擇變壓器一的容量為 1000kVA。再根據(jù)工程 手冊(cè)工變壓器的型號(hào)，現(xiàn)選用 S91000/10 型的三相電力變壓器，它表示三相、 油浸自冷式、銅導(dǎo)線繞

32、組、額定容量為 1000kVA、高壓側(cè)繞組電壓為 10kV，第 九次系列設(shè)計(jì)的電力變壓器，聯(lián)結(jié)組別為 Y，yn0。 (2)對(duì)于變壓器二：現(xiàn)已知 , 其有功和無(wú)功損耗計(jì)kWP70693,jsSKVA 算，及其變壓器的視在功率，功率因數(shù)計(jì)算如下: 0.15.6931.8TjsPS654Q70.jsT kvarKVAPS 28.70.3.222 17 78.042.5cosSP 根據(jù)以上計(jì)算的視在功率，選擇變壓器二的容量為 800kVA。再根據(jù)工程 手冊(cè)工變壓器的型號(hào)，現(xiàn)選用 S9800/10 型的三相電力變壓器，它表示三相、 油浸自冷式、銅導(dǎo)線繞組、額定容量為 800kVA、高壓側(cè)繞組電壓為 10

33、kV，第 九次系列設(shè)計(jì)的電力變壓器，聯(lián)結(jié)組別為 Y，yn0。 (3)對(duì)于變壓器三：現(xiàn)已知 ， 其有功和無(wú)功損kWP59046.2,jsSKVA 耗計(jì)算，及其變壓器的視在功率，功率因數(shù)計(jì)算如下: 2220.1.46.2.9678var5903.63701.64.5.978.cos5jsjsTPSkQkSPKVA019 根據(jù)以上計(jì)算的視在功率，選擇變壓器三的容量為 630kVA。再根據(jù)工程 手冊(cè)工變壓器的型號(hào)，現(xiàn)選用 S9630/10 型的三相電力變壓器，它表示三相、 油浸自冷式、銅導(dǎo)線繞組、額定容量為 630kVA、高壓側(cè)繞組電壓為 10kV，第 九次系列設(shè)計(jì)的電力變壓器，聯(lián)結(jié)組別為 Y，yn0

34、。 (4)對(duì)于變壓器四： 現(xiàn)已知 ， 其有功和無(wú)功損耗計(jì)算，及其變壓kWP694587.9,jsSKVA 器的視在功率，功率因數(shù)計(jì)算如下: 2220.18.16357var94049.630.8536cos07jsjsT kWQkSPKVA .5 根據(jù)以上計(jì)算的視在功率，選擇變壓器四的容量為 630kVA。再根據(jù)工程 手冊(cè)工變壓器的型號(hào)，現(xiàn)選用 S9630/10 型的三相電力變壓器，它表示三相、 油浸自冷式、銅導(dǎo)線繞組、額定容量為 630kVA、高壓側(cè)繞組電壓為 10kV，第 九次系列設(shè)計(jì)的電力變壓器，聯(lián)結(jié)組別為 Y，yn0。 18 (5)對(duì)于變壓器五：現(xiàn)已知 ， 其有功和無(wú)功損kWP9189

35、1.,jsSKVA 耗計(jì)算，及其變壓器的視在功率，功率因數(shù)計(jì)算如下: 2220.15.8.37654var90.1.96.87436.87.07.5.cos10jsjsTPSkQWkSPKVA95 根據(jù)以上計(jì)算的視在功率，選擇變壓器五的容量為 1250kVA。再根據(jù)工程 手冊(cè)工變壓器的型號(hào)，現(xiàn)選用 S91250/10 型的三相電力變壓器，它表示三相、 油浸自冷式、銅導(dǎo)線繞組、額定容量為 1250kVA、高壓側(cè)繞組電壓為 10kV，第 九次系列設(shè)計(jì)的電力變壓器，聯(lián)結(jié)組別為 Y，yn0。根據(jù)以上計(jì)算制表如下： 表 31 各個(gè)變壓器型號(hào)統(tǒng)計(jì) 變壓器名 S型號(hào) 容量 (KVA) cos聯(lián)結(jié)組別 一號(hào)

36、二號(hào) 三號(hào) 四號(hào) 五號(hào) 958.492 704.428 555.917 607.253 1079.56 S9-1000/10 S9-800/10 S9-630/10 S9-630/10 S9-1250/10 1000 800 630 630 1250 0.720 0.787 0.681 0.823 0.673 Y，yn0 Y，yn0 Y，yn0 Y，yn0 Y，yn0 19 第四章 短路計(jì)算 為保證電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行分析中，不僅 要考慮系統(tǒng)在正常狀態(tài)下的運(yùn)行情況，還應(yīng)該考慮系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的運(yùn)行情況 及故障產(chǎn)生的后果等。電力系統(tǒng)短路是各種系統(tǒng)故障中出現(xiàn)最多、情況最嚴(yán)重

37、 的一種。所謂“短路” ，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地(指 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng))之間發(fā)生通路的情況。 4.1 短路計(jì)算的方法與步驟 4.4.1 歐姆法 (1) 計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗； (2) 繪短路回路等效電路，按阻抗串并聯(lián)求等效阻抗求等效阻抗的方法， 化簡(jiǎn)電路，計(jì)算短路回路的總阻抗； (3) 計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其它短路電流和三相短路容量； (4) 列出短路計(jì)算表。 4.4.2 標(biāo)幺值法 (1) 設(shè)頂基準(zhǔn)容量 Sd 和基準(zhǔn)電壓 Ud，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流 Id； (2) 計(jì)算短路回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值； (3) 繪短路回路的等效電路，按阻抗串并聯(lián)回路

38、求等效阻抗的方法，化簡(jiǎn) 電路，計(jì)算短路回路的總電抗標(biāo)幺值； (4) 計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其它短路電流和三相短路容量； (5) 列出短路計(jì)算表。根據(jù)朝陽(yáng)礦的特點(diǎn)及短路類(lèi)型選用歐姆法進(jìn)行短路 計(jì)算。 4.2 短路計(jì)算 (1)對(duì)于第一臺(tái)變壓器，如圖 41 為變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路。現(xiàn)已知 電力系統(tǒng)為系統(tǒng)，不考慮電抗，即電抗為 0，電力變壓器為 1000kVA，短路 電流 Uk(%)為 4.5。 20 按照歐姆法計(jì)算進(jìn)行三相計(jì)算，計(jì)算順序內(nèi)容，K 點(diǎn)短路計(jì)算。 圖 41 電力系統(tǒng)圖 1 電力系統(tǒng)的電抗為 據(jù)已知得 X1=0 電力變壓器的電抗為： N aKTSUX20% ,計(jì)算得 3102

39、.7TX 三相短路電流 ： kAIk .312.734)( 及 )3(I)(Ik0)()()3( shiisk .59.84.1 )3( kI63472)3( 三相短路容量 MVASk 1 (2)對(duì)于第二個(gè)變壓器，如圖 42 為變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路?，F(xiàn)已知 電力系統(tǒng)為系統(tǒng)，不考慮電抗，即電抗為 0，電力變壓器為 800kVA，短路電 流 Uk(%)為 4.5。 圖 42 電力系統(tǒng)圖 2 按照歐姆法進(jìn)行三相計(jì)算，計(jì)算順序內(nèi)容，K 點(diǎn)短路計(jì)算。 電力系統(tǒng)的電抗為 據(jù)已知得 X1=0 電力變壓器的電抗為： 計(jì)算得 NaKTSUX 210%3910TX 21 三相短路電流： (3)30.425.6

40、91kIkA 及 )3(I)(3)()() .kI shi .84.7shi )3( (3)109256.9Ik 三相短路容量 .18kSMVA (3)對(duì)于第三臺(tái)變壓器，如圖 43 為變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路?，F(xiàn)已知 電力系統(tǒng)為系統(tǒng)，不考慮電抗，即電抗為 0，電力變壓器為 630kVA，短路電 流 Uk(%)為 4.5。 圖 43 電力系統(tǒng)圖 3 按照歐姆法進(jìn)行三相計(jì)算，計(jì)算順序內(nèi)容，K 點(diǎn)短路計(jì)算。 電力系統(tǒng)的電抗為 據(jù)已知得 X1=0 電力變壓器的電抗為 N aKTSUX210% ,計(jì)算得 31042.TX 三相短路電流 kAIk .042.33)( 及 )3(I)(Ik.)()()3(

41、shiisk 17.08.1 )3( kI04.29)3( 三相短路容量 MVASk.4 (4)對(duì)于第四臺(tái)變壓器，如圖 44 為變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路。現(xiàn)已知 電力系統(tǒng)為系統(tǒng)，不考慮電抗，即電抗為 0，電力變壓器為 630kVA，短路電 流 Uk(%)為 4.5。 22 圖 44 電力系統(tǒng)圖 4 按照歐姆法進(jìn)行三相計(jì)算，計(jì)算順序內(nèi)容，K 點(diǎn)短路計(jì)算。 電力系統(tǒng)的電抗為 據(jù)已知得 X1=0 電力變壓器的電抗為 N aKTSUX210% ,計(jì)算得 31042.TX 三相短路電流 kAIk .042.33)( 及 )3(I)(Ik.)()()( shiisk 17.08.13 )3( kI04.2

42、9)( 三相短路容量 MVASk.4 3 (5)對(duì)于第五臺(tái)變壓器，如圖 45 為變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路。現(xiàn)已知 電力系統(tǒng)為系統(tǒng)，不考慮電抗，即電抗為 0，電力變壓器為 1250kVA，短路 電流 Uk(%)為 4.5。 圖 45 電力系統(tǒng)圖 5 按照歐姆法進(jìn)行三相計(jì)算，計(jì)算順序內(nèi)容，K 點(diǎn)短路計(jì)算。 電力系統(tǒng)的電抗為 據(jù)已知得 X1=0 電力變壓器的電抗為 N aKTSUX210% ,計(jì)算得 31076.5TX 三相短路電流 kAIk 9.4076.533)( 及 )3(I)(Ik.)()()( shiisk09.48.13 )3(I6.3)( 三相短路容量 MVASk 7.2.3 23 這

43、時(shí)可以根據(jù)三相短路容量選擇出口斷路器的容量。 第五章 電氣設(shè)備的選擇 正確地選擇電氣設(shè)備的目的是為了使導(dǎo)體和電器無(wú)論在正常情況或故障情 況下，均能安全、經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。在進(jìn)行設(shè)備額選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情 況，在保證可靠、的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選 擇合適的電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備選擇的一般原則： (1)選擇設(shè)備的額定電壓和額定電流、按短路故障電流校驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定 和熱穩(wěn)定性。 (2)按工作環(huán)境，運(yùn)行要求，經(jīng)濟(jì)效果和貨源情況，選擇設(shè)備的型號(hào)規(guī)格。 例如選屋外或室內(nèi)設(shè)備，選防爆型或普通型設(shè)備，選不適于頻繁操作的少油斷 路器還是選用適于頻繁操作的真空斷路器等。 (3)按裝設(shè)地

44、點(diǎn)的三相短路容量 Sd，校驗(yàn)開(kāi)關(guān)電器的斷流能力 (斷流容量)。 要求設(shè)備的額定斷流容量 不小于裝設(shè)地點(diǎn)的 Sd，即kdSdkd或 I 式中 設(shè)備在額定電壓下的切斷電流；kdI 安裝地點(diǎn)的三相短路電流。d 開(kāi)關(guān)電器安裝在低于額定電壓電路時(shí)，其斷流容量有所降低，可按下式計(jì) 算： /ksdNSU 式中 開(kāi)關(guān)電器的額定電壓 安裝地點(diǎn)的實(shí)際電壓 對(duì)應(yīng)實(shí)際電壓的新斷流容量kd 電氣設(shè)備要能安全、可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短 路條件來(lái)校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性。 5.1 導(dǎo)線截面的選擇 架設(shè)電網(wǎng)時(shí)，為保證整個(gè)供電系統(tǒng)供電的安全、可靠，減少建設(shè)的初期投 24 資，及以后每年支付的運(yùn)行費(fèi)用，選擇導(dǎo)

45、線和電纜截面時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下條件： 一、按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面 每一種導(dǎo)線通過(guò)電流時(shí),由于導(dǎo)線本身的電阻及電流的熱效應(yīng)都會(huì)使導(dǎo)線發(fā)熱, 溫度升高.如果導(dǎo)線溫度超過(guò)一定限度,導(dǎo)線絕緣就要加速老化,甚至損壞或造 成短路失火等事故.為使導(dǎo)線能長(zhǎng)期通過(guò)符合電流而不過(guò)熱,對(duì)一定截面的導(dǎo)線 就有一個(gè)規(guī)定的容許電流值,稱(chēng)為允許載流量.這個(gè)數(shù)值是根據(jù)導(dǎo)線絕緣材料的 種類(lèi)允許溫升表面散熱情況及散熱面積的大小等條件來(lái)確定的.按發(fā)熱條件 選擇導(dǎo)線截面,就是要求根據(jù)計(jì)算負(fù)荷求出的總計(jì)算電流 不可超過(guò)這個(gè)允CI 許載流量 ,即:NI (51)CNI 若視在負(fù)荷為 ,電網(wǎng)額定線電壓為 ,則有SNUNI3 (52) 若導(dǎo)線敷設(shè)

46、點(diǎn)的環(huán)境溫度與導(dǎo)線允許載流量采用溫度不同時(shí)，則導(dǎo)線的允 許載流量應(yīng)乘校正系數(shù)： (53)()()aloaloK 式中 導(dǎo)線正常工作時(shí)的最高允許溫度；al 導(dǎo)線的允許載流量所采用環(huán)境溫度；o 一導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實(shí)際環(huán)境溫度。 必須注意：按發(fā)熱條件選擇的導(dǎo)線截面積還必須注意與保護(hù)裝置(熔斷器 及短路器等)配合，若配合不當(dāng)可能導(dǎo)致導(dǎo)線因過(guò)流而發(fā)熱起燃，但保護(hù)裝置 不動(dòng)作的情況。 二、按線路電壓損失選擇導(dǎo)線 (1)同一截面法 根據(jù)允許電壓損失 ，計(jì)算出允許電壓損XUA 失 再算出導(dǎo)線電抗產(chǎn)生的電壓損失XUA f (54)0/f NXQLA 式中 導(dǎo)線每公里之電抗值( )；0 /km 各干線通過(guò)的無(wú)功功率(

47、kvar)與本段干線長(zhǎng)度(km)的乘積QL 線路額定電壓(kv)。N 般架空線路可假定 =0.4( )，再算電阻產(chǎn)生的電壓損失0X/k dUA (55)dUAfA (56)0/()LS 25 然后利用公式求出所需截面： XdPLSUA (57) 式中 導(dǎo)線材料的電導(dǎo)系數(shù)； 一一各段干線上通過(guò)的有功功率(kw)與該段干線(km)的乘積；PL 算出截面后，選出標(biāo)準(zhǔn)截面與允許電流 (A)值。UXI (2)不同截面法 利用下式求出不同線段導(dǎo)線的計(jì)算截面 ：nSnnXdPLSA (58) 第一段導(dǎo)線截面積： 1nPS (59) 第 段導(dǎo)線截面積( )：jSj1jnPS (510) 式中 第段導(dǎo)線上通過(guò)的

48、有功功率(kw)；1P 第 j 段導(dǎo)線上通過(guò)的有功功率(kW)。j 線路電壓損失的大小是與導(dǎo)線的材料、截面的大小、線路的長(zhǎng)短和電流的 大小密切相關(guān)的，線路越長(zhǎng)，負(fù)荷越大，線路電壓巡視也越大。在工程計(jì)算中， 可采用計(jì)算相對(duì)電壓巡視的一種簡(jiǎn)單公式： %CsPlU (511) 或用下式來(lái)進(jìn)行計(jì)算 LPuLtgXR10)( (512) 式中，P 有功負(fù)荷(kW)； L從負(fù)荷點(diǎn)到線路首端的長(zhǎng)度(km)； 26 單位長(zhǎng)度線路的相電阻；0R 單位長(zhǎng)度線路的相電抗；X U 線路電壓(kV) ； 三相線路每 kW km 的電壓損失百分值()。%uA 求出計(jì)算截面積。選用標(biāo)稱(chēng)截而時(shí)對(duì)靠近電源的線段可稍向大套用?？?/p>

49、 近負(fù)荷的線段盡量向小靠。 三、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 把投資和運(yùn)行費(fèi)用全面考慮，比較經(jīng)濟(jì)合理的電流密度稱(chēng)之為經(jīng)濟(jì)電流密 度，由于電線,電纜截面的大小,直接關(guān)系到線路投資和電能損耗的大小,截面 小一些可節(jié)約線路的投資,但卻會(huì)增加線路上能量的損耗;而截面選擇得大,雖 然可以減少線路上的能量損耗,但投資則會(huì)相應(yīng)地增加.因此,在選擇導(dǎo)線截面 時(shí)要綜合考慮線路的投資效益和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,可以用一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的電流密度來(lái)確 定電線和電纜的截面.其計(jì)算方法為: I=SJ (513) 式中: I-線路上流過(guò)的電流; S-導(dǎo)線的橫截面積; J -經(jīng)濟(jì)電流密度。 四、按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線截面 架空線路經(jīng)常遭到大風(fēng)覆冰及

50、低溫的考驗(yàn)，為保證安全運(yùn)行，可靠供電， 我國(guó)規(guī)定架空導(dǎo)線允許使用的最小截面如表 48 所示。如計(jì)算出截面低于表 中規(guī)定數(shù)值也必須按表上數(shù)值選用。 上述四種選擇方法，必須同時(shí)滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度、發(fā)熱、允許電壓損失等要求 方可保證 安全使用，對(duì)電纜或較短架空線路，可按允許載流量選擇，再以允 許電壓損失校驗(yàn)。 下面以變壓器一(出線)為例進(jìn)行導(dǎo)線選擇計(jì)算: 由前變壓器的選擇中可知，所選變壓器的額定容量為 1000kVA，低壓側(cè)平 均功率因數(shù)為 ，從變壓器出線的長(zhǎng)度為 180m。cos0.9 按發(fā)熱條件選擇 采用三相銅芯聚氯乙烯絕緣電纜 由 kAUSIN874.0631 查表可知，選擇電纜銅芯截面為 370m

51、m時(shí) 27 25C 載流量為 1285A874A，因此選擇線芯為 210 mm的三相銅芯油浸紙 絕緣電纜，即 ZQ22370 型。 校驗(yàn)電壓損失 查表得 ，因此3%2.910ukWm 實(shí)際電壓損耗百分比為 遠(yuǎn)小于%362.018.)09.(.3LPU 允許電壓損耗 。5 故電壓損耗滿(mǎn)足要求 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 根據(jù)表規(guī)定，機(jī)械強(qiáng)度的要求是完全能夠滿(mǎn)足的。 校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度 滿(mǎn)足短路若穩(wěn)定度的最小截面為 (514)CtIAima/)3(in 式中， 5.0 2)(Kimatk C 查表，得 2/148sA 因此 22min 35.160)148/(5.03 msA 由此可見(jiàn)，以上所選電纜線芯截面 37

52、0 mm滿(mǎn)足熱穩(wěn)定度的要求。 因此，選擇線芯為 210mm的三相銅芯油浸紙絕緣電纜，即 ZQ22370 型。 按照以上計(jì)算方式可以選擇其他幾組變壓器出線都為 ZQ22370 型。 5.2 母線的選擇 一、母線的材料、結(jié)構(gòu)和排列方式 母線的材料有銅和鋁兩種。銅的電阻率低機(jī)械強(qiáng)度大，抗腐蝕性強(qiáng)。是 很好的母線材料。但由于銅在工業(yè)上有很多重要用途、而且儲(chǔ)量不多，價(jià)格較 貴，因此銅母線僅用于空氣中含腐蝕性氣體(如靠近海岸或化工廠等)的配電裝 置中。 鋁的電阻率為銅的 1.72 倍，重量只有銅的 30，而且儲(chǔ)藏量多、價(jià)格 也低，因此廣泛應(yīng)用于屋內(nèi)外的配電裝置中。 28 工廠供電系統(tǒng) 10kv 以下母線主

53、要是用矩形鋁母線，而母線的三相排列布 置則根據(jù)具體情況而定。 二、母線截面的選擇 母線截面的選擇參照導(dǎo)線截面的選擇。 三、按短路條件校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定 按正常條件選擇的母線截面，必須校驗(yàn)它們?cè)诙搪窌r(shí)的熱穩(wěn)定。工程上為 簡(jiǎn)化計(jì)算常采用短路時(shí)發(fā)熱滿(mǎn)足最高允許溫度的條件下，當(dāng)所選的導(dǎo)線截面大 于或等于 時(shí)，便是穩(wěn)定的，反之不穩(wěn)定。 按下式計(jì)算minS minS(3)indskiIKtC (515) 其中， 三相短路電流(A)；(3)dI 集膚效應(yīng)系數(shù)；skK 假想時(shí)間。it 四、按短路條件校驗(yàn)?zāi)妇€的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 由電工基礎(chǔ)知，處在空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通以電流 時(shí)，兩導(dǎo)12,i 體的軸線距離為 a，導(dǎo)體

54、間的電動(dòng)力為： (516)712(/)0FiLaN 上式適用于圓截面的實(shí)芯和空芯導(dǎo)體，對(duì)于每項(xiàng)只有一條矩形截面導(dǎo)體的 線路一般也適用的，如果三相線路發(fā)生兩相短路，可應(yīng)用下式計(jì)算導(dǎo)線之間的 電動(dòng)力 (517)(2)()27/10shFiLa 式中 二相短路沖擊電流(A)()shi 如果三相線路中發(fā)生三相短路時(shí)，則三相短路電流在中間相產(chǎn)生的電動(dòng)力 最大為 (518)(3)(3)2710shLFiNa 對(duì)母線等硬導(dǎo)體，一般按短路時(shí)所受到的最大應(yīng)力來(lái)校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度，滿(mǎn) 足的條件： (519)()alcMW 式中 作用于母線三相短路沖擊電流的計(jì)算應(yīng)力c ()aMP 母線最大允許應(yīng)力 ，硬鋁為 70，硬銅

55、為 140；alaP M母線通過(guò) 時(shí)受到的彎曲力矩；shi W母線截面系數(shù)，單位為 。3m 29 下面以變壓器一為例進(jìn)行母線選擇計(jì)算： (1)根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)中的計(jì)算電流知，負(fù)荷電流小，同時(shí)考慮到年利用小時(shí)少， 所以采用銅母線。又由于是對(duì)較大負(fù)荷的供電，且是低壓供電，所以母線形狀 選擇矩形。因?yàn)樗^實(shí)心圓母線，具有冷卻條件好，交流電阻率小，在相同的 條件下，截面較小的優(yōu)點(diǎn)。 由上所述，選擇矩形銅母線。其最大長(zhǎng)時(shí)工作電流按計(jì)算電流來(lái)確定，即 3cos690.41360.971armjNISUkA 根據(jù)最大長(zhǎng)時(shí)工作電流選 8010mm2矩形銅母線，查得其最大允許載流量 為 1747A。 由于環(huán)境最高溫

56、度為 42C，其長(zhǎng)時(shí)允許電流根據(jù)公式 (520)來(lái)修正。 5allalmalI 其中， 母線最高允許溫度，一般為 70C； 最高環(huán)境溫度； 母線截面長(zhǎng)時(shí)最大允許電流(A)；alI 長(zhǎng)時(shí)允許電流修正值。 所以可得 251740275138.allalmalI A 考慮到動(dòng)穩(wěn)定度，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)降低 8，故為kAIal 6.09.172.01378 故長(zhǎng)時(shí)允許電流符合要求。 (2)母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) GCK 配電柜寬 1.2m 柜間空隙為 0.018m，母線中心距 a 為 0.25m。由于采 用中間進(jìn)線，故并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，母線兩端短路母線所受的電動(dòng)力最大，其數(shù)值根 據(jù)公式 來(lái)計(jì)算。其中短路

57、電流 =22kA(這在第五章的短路27310shLFiNa(3)dI 電流計(jì)算中算出)。 ().84.4.85shdiIkA2217398.40.shi N 母線的最大彎矩為 mFLM.718.4390max 母線的計(jì)算應(yīng)力為 82ax297.0.61/8NW 30 3 2min210.6271.375Sm 小于銅材料的允許彎曲應(yīng)力 1.372108N/m2, 故其動(dòng)穩(wěn)定符合要求。 (3)母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn) 根據(jù)公式 (3)mindskiISKtC (521) 來(lái)確定母線最小熱穩(wěn)定截面。 查得 C175，取1.6skK2.7its3 2min1061.35Sm 小于所選銅母線截面 8010mm2

58、，故其熱穩(wěn)定符合要求。 按照以上計(jì)算方法可以得到另外四個(gè)變壓器母線截面也為 8010mm2，符 合要求。 對(duì)于其他與變壓器相接的電氣設(shè)備的電纜型號(hào)經(jīng)查表、計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，結(jié)果 見(jiàn)供電系統(tǒng)大圖標(biāo)識(shí)。 5.3 斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇 5.3.1 斷路器的選擇 斷路器是供電系統(tǒng)中重要的電器設(shè)備之一。它能在有負(fù)荷的情況下接通和 斷開(kāi)電路，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生短路故障時(shí)，能迅速切斷短路電流。它不僅能通斷正常 負(fù)荷電流，而且能通斷一定的短路，它還能在保護(hù)裝置的作用下自動(dòng)跳閘切除 短路故障。 斷路器是根據(jù)其主要技術(shù)參數(shù)來(lái)選擇的。除了前面所述之一般條件外，還 應(yīng)滿(mǎn)足額定切斷電流或切斷容量的條件，即 (522)NdId或 S

59、 式中 斷路器在額定電壓下的切斷電流(切斷容量)；dI 斷路器安裝地點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流； 短路容量；dS 選擇斷路器時(shí)，除考慮電流和電壓的額定值外，還要校驗(yàn)斷流容量，短路時(shí)的 31 動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定是否符合要求。其他技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)行指標(biāo)是否能夠滿(mǎn)足。同時(shí) 還要選擇配套的操作機(jī)構(gòu)。 根據(jù)以上原則，10KV 側(cè)斷路器選擇型號(hào) ZN28A-12/630-25, ZN28A-12 系 列戶(hù)內(nèi)高壓真空斷路器是三相交流 50HZ、額定電壓 12KV 的戶(hù)內(nèi)裝置。主要裝 設(shè)在固定開(kāi)關(guān)柜中，用于工礦企業(yè)、發(fā)電廠及變電站電路的保護(hù)和控制，并適 用于頻繁操作的場(chǎng)所，是少油路器開(kāi)關(guān)柜改造、換斷代的產(chǎn)品。本

60、斷路器總體 結(jié)構(gòu)為開(kāi)關(guān)本體與操作機(jī)構(gòu)于一體式或分體式安裝兩種形式。一體式結(jié)構(gòu)即為 ZN2812 基本型；分體式結(jié)構(gòu)為 ZN28A-12 型，可安裝于各種固定式開(kāi)關(guān)柜中， 如 GG-1A(Z)、XGN2-10(Z)等。 5.3.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)是一種沒(méi)有滅弧裝置的控制電器，其功能主要是隔離高壓電源， 以保證其他電氣設(shè)備的安全檢修，因此不允許帶負(fù)荷操作。 選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)其額定電壓，額定電流，安裝地點(diǎn)環(huán)境條件規(guī)格型號(hào)，然 后按短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。選隔離開(kāi)關(guān)同時(shí)還需選定配套的操作機(jī)構(gòu)。 根據(jù)以上原則 10KV 側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選擇型號(hào) GN19-12C 系列, GN19- 12、12C/400、6

61、30、1000、1250 型戶(hù)內(nèi)高壓隔離開(kāi)關(guān)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)隔離開(kāi)關(guān))額 定電壓為 12KV，三相交流 50Hz 戶(hù)內(nèi)裝置，作為有電壓而無(wú)負(fù)荷的情況下分合 電路之用。 5.3.3 按短路條件進(jìn)行校驗(yàn) 一、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性，就是校驗(yàn)設(shè)備的載流部分在短路電流的作用下， 其金屬導(dǎo)電部分的溫度不應(yīng)超過(guò)最高允許值。如能滿(mǎn)足這一條件，則所選出的 電器設(shè)備符合熱穩(wěn)定的要求。 做動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)，以通過(guò)電氣設(shè)備的三相短路電流為依據(jù)，工程計(jì)算中常 用下式校驗(yàn)所選用的電氣設(shè)備是否滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的要求，即 (523)tItheq2 式中， -三相短路電流周期分量的穩(wěn)定值(KA)；I -等值時(shí)間；eqt Ith-

62、制造廠規(guī)定的在 t 秒內(nèi)電器的熱穩(wěn)定電流(KA)； T -為與 Ith 相對(duì)應(yīng)的時(shí)間(s)。 二、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 32 當(dāng)電氣設(shè)備中有短路電流通過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能對(duì)電氣設(shè)備 產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用。用最大允許電流的幅值 或最大有效值 表示其電maximaxI 動(dòng)力穩(wěn)定的程度，它表明電器通過(guò)上述電流時(shí)，不致因電動(dòng)力的作用而損壞。 滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 或 (524)maxishmaxIsh 式中， 或 -三相短路時(shí)的沖擊電流及最大有效值電流。I 三、斷路器校驗(yàn)如下： (1)額定電壓 =12KV, =10KV,所以 符合技術(shù)條件。MUWMUW (2)額定電流 =630A,最大長(zhǎng)期工作電流為I A

63、SNTWAX 91.41036253 所以 符合技術(shù)條件。MI (3)斷路器開(kāi)斷電流為 =40KA, =32.07KA, ,符合技術(shù)條件。brIIbrI (4) , , ，滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。Ki5.31max6.0shimaxshi (5) , , , , ,40thIAt3KA2eqt 2640thkAs ,2279.eqk2theqI 四、隔離開(kāi)關(guān)校驗(yàn)如下： 10KV 側(cè)隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為 GN19-12C/400, GN19-12C/630。 (1)額定電壓 =12KV, 10KV， ，符合技術(shù)條件。NUNWNUW (2)額定電流 1250A，最大長(zhǎng)期工作電流I MAXI31506.3TMAXNS =1250A NI WAXI 因此符合技術(shù)條件。 (3) 63KA， 15.7KA, 滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。maxishimaxshi 33 第六章 無(wú)功補(bǔ)償 6.1 功率因數(shù)的基本概念 工廠供配電系統(tǒng)中