汾西礦業(yè)集團(tuán)水泥廠地面變電所的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 摘 要本設(shè)計(jì)根據(jù)汾西礦業(yè)集團(tuán)下屬某水泥廠的電力負(fù)荷資料，做出了該水泥廠的35KV變電所的整體設(shè)計(jì)，包括負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償、系統(tǒng)主接線方案的選擇、高壓電氣設(shè)備的選擇、短路電流的計(jì)算及對(duì)所選的高壓電氣設(shè)備的校驗(yàn)、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、防雷及接地的設(shè)計(jì)等。本設(shè)計(jì)以實(shí)際負(fù)荷為依據(jù)，以變電所最佳運(yùn)行方式為基礎(chǔ)，按照有關(guān)規(guī)定和規(guī)范，做出了滿足該水泥廠生產(chǎn)需求的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中先對(duì)負(fù)荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，選出了所需的主變壓器型號(hào)，然后根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)及對(duì)供電可靠性要求擬定主接線設(shè)計(jì)，考慮到短路對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重影響，設(shè)計(jì)中進(jìn)行了短路電流計(jì)算。設(shè)計(jì)中還對(duì)主要高壓電氣設(shè)備做出了選擇與計(jì)算，如斷路器、隔離開關(guān)、低壓開關(guān)柜等。此外還進(jìn)行了繼電保護(hù)以及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，提高了整個(gè)變電所的安全性。關(guān)鍵詞：35KV變電所 負(fù)荷計(jì)算 主接線 短路電流 電氣設(shè)備 IABSTRACTThis is an overall 35KV substation design of a cement plant, which is affiliated to the FenXi Mining Group. And the design is based on the statistics of the cement factory. The design includes load calculation and reactive power compensation, the choice of system main wiring scheme, selection of high voltage electrical equipment, the calculation of short-circuit current and high voltage electrical equipment of the selected calibration, the relay protection design, the lightning protection and grounding design and so on. This design based on the actual load, the substation optimal operation mode, the relevant regulations and norms, is in accordance with the demand of the cement production. Firstly, I collect the statistics and make calculation. Based on the calculation result, I choose the main transformer model. Secondly, according to the nature of the load and the power supply reliability requirements to formulate the main wiring design, considering the influence of short circuit on the system, and in the design of the short circuit current calculation. Besides, in the design of the main high voltage electrical equipment has made the selection and calculation, such as circuit breaker, disconnecting switch, low-voltage switchgear, etc. And lastly, the design and calculation of the relay protection and lightning protection, improve the security of the whole substation. Key Words: 35KV Substation Load Calculation Lord Wiring Design Short-circuit Current Calculation Electrical Equipment Selection 目 錄摘 要2ABSTRACT3第一章 緒論4第一節(jié) 工廠供電的基本要求4第二節(jié) 工廠供電設(shè)計(jì)的原則4第三節(jié) 水泥廠的原始數(shù)據(jù)資料4第二章 負(fù)荷計(jì)算6第一節(jié) 生料車間的負(fù)荷計(jì)算6第二節(jié) 煤磨車間的負(fù)荷計(jì)算9第三節(jié) 燒成車間的負(fù)荷計(jì)算10第四節(jié) 水泥車間的負(fù)荷計(jì)算12第五節(jié) 包裝車間的負(fù)荷計(jì)算14第六節(jié) 生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算15第七節(jié) 水泥廠總負(fù)荷的計(jì)算16第八節(jié) 無功功率補(bǔ)償16第三章 變電所主變壓器選擇19第一節(jié) 變壓器選取原則19第二節(jié) 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇20第四章 短路電流計(jì)算28第一節(jié) 計(jì)算短路電流的目的28第二節(jié) 短路電流的計(jì)算28第五章 主接線方案確定32第一節(jié) 電氣主接線的意義和重要性32第二節(jié) 工廠變電所的主接線選擇33第六章 電氣設(shè)備選擇36第一節(jié) 高壓電氣設(shè)備選擇原則36第二節(jié) 高壓開關(guān)設(shè)備的選擇37第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇39第四節(jié) 其他設(shè)備選擇40第七章 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定46第一節(jié) 電力變壓器的繼電保護(hù)46第二節(jié) 線路的過電流保護(hù)49第三節(jié) 低壓側(cè)配電保護(hù)51第八章 變電所的防雷與接地52第一節(jié) 變配電所的防雷設(shè)計(jì)52第二節(jié) 接地裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算55外文文獻(xiàn)56漢語文獻(xiàn)62致 謝66參考文獻(xiàn)67前 言本設(shè)計(jì)是應(yīng)用供配電設(shè)計(jì)的基本原則和方法進(jìn)行的水泥廠供配電設(shè)計(jì)。根據(jù)水泥廠布置情況選擇總變電所位置及型號(hào)規(guī)格等，并由該水泥廠給出的設(shè)備容量等通過負(fù)荷計(jì)算選擇變壓器、電纜、開關(guān)設(shè)備等設(shè)備的型號(hào)規(guī)格，并考慮其接線方式。更多的了解并能熟練地應(yīng)用國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，由此來指導(dǎo)整個(gè)的設(shè)計(jì)過程。通過本次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用本專業(yè)基礎(chǔ)理論,基本知識(shí)和基本技能以及分析解決實(shí)際問題能力，使自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)更好地應(yīng)用于實(shí)踐中，以達(dá)到在大學(xué)期間對(duì)所學(xué)專業(yè)的深入了解和認(rèn)識(shí)，鍛煉自己的獨(dú)立思考研究能力，初步掌握設(shè)計(jì)的基本要領(lǐng)，為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)所要解決的主要問題：全廠負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償、系統(tǒng)主接線方案的選擇、高壓電氣設(shè)備的選擇、短路電流的計(jì)算及對(duì)所選的高壓電氣設(shè)備的校驗(yàn)、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、防雷及接地的設(shè)計(jì)。由于自己能力有限，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣地錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)各位老師能夠批評(píng)指正。1第一章 緒論第一節(jié) 工廠供電的基本要求1、供電可靠 供電可靠就是要求供電不間斷。在企業(yè)中，各種電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求是不同的，為了能在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的前提下滿足不同負(fù)荷對(duì)供電可能性的要求，把電力負(fù)荷分為三類，即一類、二類、三類負(fù)荷。2、供電安全 供電安全就是在電能的分配、供應(yīng)和使用過程中，不應(yīng)發(fā)生人身觸電事故和設(shè)備事故，也不致引起電火災(zāi)和爆炸事故。因此，必須嚴(yán)格按照工廠供電安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，確保安全供電。3、供電質(zhì)量 用電設(shè)備在額定參數(shù)下運(yùn)行時(shí)性能最好。因此，要向用戶供應(yīng)質(zhì)量合格的電能，其電壓和頻率必須穩(wěn)定。對(duì)于額定頻率為50Hz的交流電，其頻率偏差不允許超過-50+50Hz。供電頻率由發(fā)電廠保證，用電企業(yè)無法改變。4、供電經(jīng)濟(jì) 供電的經(jīng)濟(jì)性一般考慮三個(gè)方面：盡量降低企業(yè)變電所與電網(wǎng)的基本建設(shè)投資；盡可能降低設(shè)備、材料及有色金屬的消耗量；盡量降低供電系統(tǒng)的電能損耗及維護(hù)費(fèi)用。第二節(jié) 工廠供電設(shè)計(jì)的原則1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源， 節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2、安全可靠、先進(jìn)合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。 第三節(jié) 水泥廠的原始數(shù)據(jù)資料電源情況說明：1、本變電所由110/35KV區(qū)域變電所35KV兩段母線各引一回路帶架空地線的35KV架空線作為本變電所電源，距離10Km，電源容量為無窮大。2、在區(qū)域變電所35KV母線上，最大短路容量為600MVA，最小短路容量為500MVA。3、區(qū)域變電所35KV輸入電線的過電流保護(hù)整定時(shí)限為1.5秒。環(huán)境條件：本地區(qū)年雷暴日為20天，歷年平均最高氣溫。地質(zhì)平坦，地層以粘土為主，地下水位2米。 4、 汾西水泥廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)情況（見附表1）第二章 負(fù)荷計(jì)算第一節(jié) 生料車間的負(fù)荷計(jì)算單臺(tái)設(shè)備的計(jì)算有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kw）-用的設(shè)備組總的設(shè)備容量（單位為kw）-用電設(shè)備組的需要系數(shù)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）tan-對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)cos的正切值 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kA）計(jì)算電流（單位為A）=UN-用電設(shè)備組的額定電壓（單位為k）顎式破碎機(jī)的負(fù)荷計(jì)算 其中0.7，cos0.752000kwtan0.88 0.7x20001400kw 1400x0.881232kvar 1864.90kvA =179.45A生料磨的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.8，cos0.85P3000kwtan0.62P30KP0.8x30002400kwQ30P30tan2400x0.62=1488kvarS30=2823.85kvAI30=271.73A板式喂料機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.65，cos0.85P37kwtan0.62P30KP0.653724.05kwQ30P30tan24.050.6214.91kvarS3028.30kv.A=43A 袋式收塵器的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.7P1.1kwtan1.02P30KP0.7x1.1=0.77kwQ30P30tan=0.77x1.02=0.79kvarS30=1.10kvA=1.68A膠帶輸送機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P25kwtan0.88P30KP0.7x25=17.5kwQ30P30tan=17.5x0.88=15.4kvarS30=23.31kvAI30輸=35.42A 鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P7.5kwtan0.88P30KP0.7X7.5=5.25kwQ30P30tan=5.25x0.88=4.62kvarS30=6.99kvAI30鼓=10.63A提升機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P15kwtan0.88P30KP0.7X15=10.5kwQ30P30tan=10.5x0.88=9.24kvarS30=13.99kvAI30提=21.25A生料車間總計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 大電機(jī)設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加計(jì)算負(fù)荷時(shí)，取同時(shí)系數(shù)0.9x(1400+2400)3420kw0.95x(1232+1488)2584kvar4286.43kvA412.46A0.9x (24.05+0.77+17.5+5.25+10.5)52.26kw0.95x(14.91+0.79+15.4+4.62+9.24)42.71kvar67.49kvA102.54A對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,有功損耗可按照 PT0.015S30在此PT0.015x67.49=1.02kw對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,無功損耗可按照QT0.06S30=0.06x67.49=4.05kvar+PT3420+52.26+1.02=3473.28kw+QT2584+42.71+4.05=2630.76kvar4357.13kvA251.56A第二節(jié) 煤磨車間的負(fù)荷計(jì)算煤磨機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.8，cos0.85P250kwtan0.62P30KP0.8x250200kwQ30P30tan200x0.62=124kvarS30=235.3kvAI30煤磨=22.64A袋式收塵器的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.7P1.1kwtan1.02P30KP0.7x1.1=0.77kwQ30P30tan=0.77x1.02=0.79kvarS30=1.10kvAI30收=1.68A鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P7.5kwtan0.88P30KP0.7X7.5=5.25kwQ30P30tan=5.25x0.88=4.62kvarS30=6.99kvA =10.63A煤磨車間負(fù)荷總計(jì)算0.9x (0.77+5.25)5.42kw0.95x(0.79+4.62)5.14kvar7.47kvA11.35A對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,有功損耗可按照PT0.015S30在此PT0.015x7.47=0.11kw對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,無功損耗可按照QT0.06S30=0.06x7.47=0.45kvar+PT200+5.42+0.11=205.53kw+QT124+5.14+0.45129.59kvar242.97kvA14.02A第三節(jié) 燒成車間的負(fù)荷計(jì)算單臺(tái)設(shè)備的計(jì)算預(yù)熱器的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.75，cos0.7P75kwtan1.02P30KP0.75X75=56.25kwQ30P30tan=56.25x1.02=57.38kvarS30=80.35kvA=122.08A 回轉(zhuǎn)窯的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.75，cos0.7P75kwtan1.02P30KP0.75X75=56.25kwQ30P30tan=56.25x1.02=57.38kvarS30=80.35kvAI回30=122.08A冷卻機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.6，cos0.7P22kwtan1.02P30KP0.6X22=13.2kwQ30P30tan=13.2x1.02=13.46kvarS30=18.85kvAI冷30=28.64A膠帶輸送機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P25kwtan0.88P30KP0.7x25=17.5kwQ30P30tan=17.5x0.88=15.4kvarS30=23.31kvAI輸30=35.41A袋式收塵器P30KP其中0.7，cos0.7P1.1kwtan1.02P30KP0.7x1.1=0.77kwQ30P30tan=0.77x1.02=0.79kvarS30=1.10kvAI30收=1.68A燒成車間負(fù)荷總計(jì)算 0.9x (56.25+56.25+13.2+17.5+0.77)120.57kw 0.95x(57.38+57.38+13.46+15.4+0.79)137.19kvar 182.64kvA 277.49A對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,有功損耗可按照PT0.015S30在此PT0.015x182.64=2.74kw對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,無功損耗可按照QT0.06S30=0.06x182.64=10.96kvar+PT=120.57+2.74=123.31kw+QT137.19+10.96148.15kvar192.75kvA11.12A第四節(jié) 水泥車間的負(fù)荷計(jì)算單臺(tái)設(shè)備的計(jì)算水泥磨的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.8，cos0.9P3000kwtan0.48P30KP0.8x3000=2400kwQ30P30tan=2400x0.48=1152kvarS30=2662.16kvAI30=256.17A選粉機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.65，cos0.75P30kwtan0.88P30KP0.65x30=19.5kwQ30P30tan=19.5x0.88=17.16kvarS30=25.96kvAI30=39.44A膠帶輸送機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P25kwtan0.88P30KP0.7x25=17.5kwQ30P30tan=17.5x0.88=15.4kvarS30=23.31kvAI30=35.42A袋式收塵器的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.7P1.1kwtan1.02P30KP0.7x1.1=0.77kwQ30P30tan=0.77x1.02=0.79kvarS30=1.10kvAI30收=1.68A提升機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P15kwtan0.88P30KP0.7X15=10.5kwQ30P30tan=10.5x0.88=9.24kvarS30=13.99kvA I30=21.26A鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.75P7.5kwtan0.88P30KP0.7X7.5=5.25kwQ30P30tan=5.25x0.88=4.62kvarS30=6.99kvAI30鼓=10.63A水泥車間負(fù)荷總計(jì)算0.9x (19.5+17.5+0.77+10.5+5.25)39.19kw0.95x(17.16+15.4+0.79+9.24+4.62)44.85kvar59.56kvA90.49A對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,有功損耗可按照PT0.015S30在此PT0.015x59.56=0.89kw對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,無功損耗可按照QT0.06S30=0.06x59.56=3.57kvar+PT2400+39.19+0.89=2440.08kw+QT1152+44.85+3.571200.42kvar2719.37kvA157A第五節(jié) 包裝車間的負(fù)荷計(jì)算單臺(tái)設(shè)備的計(jì)算回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.65，cos0.8P40kwtan0.75P30KP0.65X40=26kwQ30P30tan=26x0.75=19.5kvarS30=32.5kvAI30=49.38A袋式收塵器的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.7，cos0.7P1.1kwtan1.02P30KP0.7x1.1=0.77kwQ30P30tan=0.77x1.02=0.79kvarS30=1.10kvAI30收=1.68A包裝車間負(fù)荷總計(jì)算0.9x (26+0.77)26.77kw0.95x(19.5+0.79)19.27kvar32.98kvA對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,有功損耗可按照PT0.015S30在此PT0.015x32.98=0.49kw對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,無功損耗可按照QT0.06S30=0.06x32.98=1.98kvar+PT=26.77+0.49=27.26kw+QT19.27+1.9821.25kvar34.56kvA2A第六節(jié) 生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算P30KP其中0.8，cos0.9P400kwtan0.48P30KP0.8x400=320kwQ30P30tan=320x0.48=153.6kvarS30=354.95kvA對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,有功損耗可按照PT0.015S30在此PT0.015x354.95=5.32kw對(duì)于610kvd 低損耗配電變壓器,無功損耗可按照QT0.06S30=0.06x354.95=21.30kvar+PT=320+5.32=325.32kw+QT153.6+21.30174.9kvar369.35kvA21.32A第七節(jié) 水泥廠總負(fù)荷的計(jì)算車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加計(jì)算時(shí)，取同時(shí)系數(shù)0.95 0.97S總30=7497.59kvAI總30=432.87A第八節(jié) 無功功率補(bǔ)償 按水利電力部1983年制訂的全國(guó)供用電規(guī)則規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶，功率因數(shù)不得低于0.9，其他情況，功率因數(shù)不得低于0.85。如達(dá)不到要求，則需增設(shè)無功功率的人工補(bǔ)償裝置。本設(shè)計(jì)按高壓電容器集中補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行功率補(bǔ)償。 已知在本設(shè)計(jì)中變壓所低壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷為6227kw,無功計(jì)算負(fù)荷為 4175.92kvar，視在計(jì)算負(fù)荷為7497.59kvA。因此未考慮無功補(bǔ)償時(shí)，主變壓器的容量應(yīng)選擇為7500kvA（查表知）變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos=0.83無功功率補(bǔ)償容量 因?yàn)榘聪嚓P(guān)規(guī)定，補(bǔ)償后變壓所的高壓側(cè)的功率因數(shù)不低于0.9，在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，因?yàn)榭紤]到變壓器的無功功率損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗，所以低壓側(cè)補(bǔ)償后的低壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9，這里取補(bǔ)償后的低壓側(cè)功率因數(shù) cos=0.95。因此，低壓側(cè)需要設(shè)并聯(lián)電容器容量為：Qc=6227x(tanarccos0.83-tanarcos0.95)kvar=2137.85kvar取Qc=2138kvar補(bǔ)償后重新選擇變壓器容量。變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為: =6552kvA因此，無功功率補(bǔ)償后主變壓器容量可選為7000kvA(1)電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算當(dāng)采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法后，功率因數(shù)仍不能達(dá)到供用電規(guī)則所要求的數(shù)值時(shí)，就需要增設(shè)人工補(bǔ)償裝置。在工礦企業(yè)用戶中，人工補(bǔ)償廣泛采用靜電電容器作為無功補(bǔ)償電源。用電力電容器來提高功率因數(shù)時(shí)，其電力電容器的補(bǔ)償容量用下式計(jì)算： 式中平均負(fù)荷系數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.7-0.8補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值；補(bǔ)償后要達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值；因全水泥廠自然功率因數(shù)：,低于0.9，所以應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上，即。則全廠所需補(bǔ)償容量為： (2)電容器柜數(shù)及型號(hào)的確定電容器采用雙星形接線接在變電所的二次母線上，因此選標(biāo)容量為30Kvar、額定電壓為6.3/kv電容器，裝于電容器柜中，每柜中裝15個(gè)，每柜容量為450Kvar，則電容器柜總數(shù)為：由于電容器柜要分接在兩段母線上，為了在每段母線上構(gòu)成雙星形接線，因此每段母線上的電容器柜也分成相等的兩組，所以每段母線上每組的電容器柜數(shù)n為 所以 (3) 電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量 (4)人工補(bǔ)償后的功率因數(shù) 功率因數(shù)符合要求。第三章 變電所主變壓器選擇 堆料場(chǎng)生活區(qū) 水泥車間包裝車間 燒成車間 生料車間 煤磨車間 水泥廠平面示意圖第一節(jié) 變壓器選取原則1.變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器：（1）、有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷； （2）、季節(jié)性負(fù)荷變化較大； （3）、集中負(fù)荷較大。2.裝有兩臺(tái)及以上變壓器的變電所，當(dāng)其中任一臺(tái)變壓器斷開時(shí)，其余變壓器的容量應(yīng)滿足一級(jí)負(fù)荷及二級(jí)負(fù)荷的用電。3.變電所中單臺(tái)變壓器（低壓為0.4kV）的容量不宜大于1250kVA。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用較大容量的變壓器。4.在一般情況下，動(dòng)力和照明宜共用變壓器。當(dāng)屬下列情況之一時(shí)，可設(shè)專用變壓器：（1）、當(dāng)照明負(fù)荷較大或動(dòng)力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時(shí)，可設(shè)照明專用變壓器； （2）、單臺(tái)單相負(fù)荷較大時(shí)，宜設(shè)單相變壓器； （3）、沖擊性負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí)，可設(shè)沖擊負(fù)荷專用變壓器。 （4）、在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導(dǎo)電體就地接地系統(tǒng)（IT系統(tǒng)）的低壓電網(wǎng)中，照明負(fù)荷應(yīng)設(shè)專用變壓器。5.多層或高層主體建筑內(nèi)變電所，宜選用不燃或難燃型變壓器。6.在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所，應(yīng)選用防塵型或防腐型變壓器。（一）根據(jù)變配電所位置選擇一般原則： 1盡量靠近負(fù)荷中心； 2進(jìn)出線方便； 3靠近電源側(cè)； 4設(shè)備運(yùn)輸方便； 5不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動(dòng)或高溫的場(chǎng)所； 6不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所； 7不宜設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰； 8不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正 上方或正下方； 9不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)較洼和可能積水的場(chǎng)所。（二）變電所的型式為：采用獨(dú)立變電所。（三）有原始材料知，水泥廠有重要的一、二級(jí)負(fù)荷，考慮到對(duì)供電可靠性的要求采用兩路進(jìn)線，一路由35KV的公共電源干線接入變電所，另一路來自鄰廠的高壓聯(lián)絡(luò)線。（四）變電所方案如下方案一：全廠只用一個(gè)變電所，方案二：總降壓變電所 變電所I： 煤磨車間、燒車車間、包裝車間變電所II： 水泥車間。變電所III： 生料車間。變電所IV： 生活區(qū)。第二節(jié) 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 方案一：因變電所中有二級(jí)負(fù)荷，所以變電所中選用2臺(tái)變壓器，當(dāng)斷開任一臺(tái)變壓器時(shí)，其余變壓器的容量應(yīng)能保證用戶的I級(jí)和II級(jí)負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)于裝兩臺(tái)變壓器的變電所，任一臺(tái)變壓器額定容量一般可按用戶計(jì)算負(fù)荷的70選擇同時(shí)每臺(tái)主變壓器容量 SN.T不應(yīng)小于全部一、二級(jí)負(fù)荷之和S30（I+II）。SN.T（0.60.7）S30=（0.60.7）x7497.59=(4498.565248.31）故確定每臺(tái)變壓器的容量為6300KVA, 查查工廠供電附錄表5，選用型號(hào)S96300/35 方案二： 變電所I變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇 變電所I的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 同時(shí)系數(shù)取： =0.9x(205.53+123.31+27.26)=302.49kw=0.95x(129.59+148.15+19.27)=282.16Kvar413.66kvA23.88Acos=0.73變電所I的無功功率補(bǔ)償（高壓側(cè)提高到0.9以上，計(jì)算時(shí)取0.95）無功補(bǔ)償裝置的容量為：=302.49x=183.77kvar補(bǔ)償后視功為； =298.82kva變電所I的變壓器選擇為了保證供電的可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間負(fù)荷的70%）=209.17kva選擇變壓器型號(hào)為S9系列S9-250/6，額定容量為250KVA,數(shù)量為2臺(tái)。查表變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：空載損耗；負(fù)載損耗；阻抗電壓：空載電流：計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗可用簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式：160.81kvA2.41KW9.65Kvar變電所高壓側(cè)負(fù)荷為=307.31kw =117.69kvarkva A補(bǔ)償后的功率因數(shù) 0.9這一功率因數(shù)滿足規(guī)定高壓側(cè)功率因數(shù)大于0.9，由此可見無功功率補(bǔ)償提高功率因數(shù)能是工廠取得可觀的經(jīng)濟(jì)效果。變電所II變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇變電所II的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)由于變電所II只供水泥車間，車間里的大電機(jī)專門供電，所以其負(fù)荷如下： 取同時(shí)系數(shù)： 0.9x (19.5+17.5+0.77+10.5+5.25)39.19kw0.95x(17.16+15.4+0.79+9.24+4.62)44.85kvar59.56kvA90.49A變電所II的無功功率補(bǔ)償（高壓側(cè)提高到0.9以上，計(jì)算時(shí)取0.92）無功補(bǔ)償裝置的容量為： =39.19x=27.91kvar 補(bǔ)償后視功率： =42.69kva變電所II的變壓器選擇為了保證供電的可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間負(fù)荷的70%） =29.88Kva選擇變壓器型號(hào)為SL7系列SL7-50/6，額定容量為50KVA,數(shù)量為2臺(tái)。查表變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：空載損耗：負(fù)載損耗：阻抗電壓：空載電流：計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗可用簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式：21.35kvA0.32KW1.28Kvar變電所高壓側(cè)負(fù)荷為=39.83kw=19.5kvarkva補(bǔ)償后的功率因數(shù)0.9這一功率因數(shù)滿足規(guī)定高壓側(cè)功率因數(shù)大于0.9，由此可見無功功率補(bǔ)償提高功率因數(shù)能是工廠取得可觀的經(jīng)濟(jì)效果。變電所III變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇變電所III的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)由于變電所III只供生料車間，車間里的大電機(jī)專門供電，所以其負(fù)荷如下：0.9x (24.05+0.77+17.5+5.25+10.5)52.26kw0.95x(14.91+0.79+15.4+4.62+9.24)42.71kvar67.49kvA102.54A變電所III的無功功率補(bǔ)償（高壓側(cè)提高到0.9以上，計(jì)算時(shí)取0.92）無功補(bǔ)償裝置的容量為：=52.26x=21.04kvar補(bǔ)償后視功率：SIII=56.57kva變電所III的變壓器選擇為了保證供電的可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間負(fù)荷的70%）=39.60Kva選擇變壓器型號(hào)為S9系列S9-50/6，額定容量為50KVA,數(shù)量為2臺(tái)。查表變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：空載損耗：負(fù)載損耗：阻抗電壓：空載電流：計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗可用簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式：28.29kvA0.42KW1.70Kvar變電所高壓側(cè)負(fù)荷為=53.1kw=25.07kvarkvaA補(bǔ)償后的功率因數(shù)0.9這一功率因數(shù)滿足規(guī)定高壓側(cè)功率因數(shù)大于0.9，由此可見無功功率補(bǔ)償提高功率因數(shù)能是工廠取得可觀的經(jīng)濟(jì)效果。變電所IV變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇變電所IV的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)P30KP0.8x400=320kwQ30P30tan=320x0.48=153.6kvarS30=354.95kvA0.9變電所IV的無功功率補(bǔ)償（高壓側(cè)提高到0.9以上，計(jì)算時(shí)取0.96）由于功率因數(shù)大于0.9所以不用補(bǔ)償。變電所IV的變壓器選擇為了保證供電的可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間負(fù)荷的70%）=248.47Kva選擇變壓器型號(hào)為S9系列S9-250/6，額定容量為250KVA,數(shù)量為2臺(tái)。查表變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：空載損耗；負(fù)載損耗；阻抗電壓：空載電流：計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗177.48kvA2.66KW10.65Kvar總降壓變電所變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇總降壓變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)同時(shí)系數(shù)取： 6599.54kvA381.02A高壓側(cè)功率因數(shù)要求大于0.85，此時(shí)總降壓變電所的功率因數(shù)大于0.85，所以無需功率補(bǔ)償。總變電所的變壓器選擇為了保證供電的可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間負(fù)荷的70%）4619.68Kva選擇變壓器型號(hào)為SL7系列SL7-5000/35，額定容量為5000KVA,數(shù)量為2臺(tái)查表變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：空載損耗：負(fù)載損耗：阻抗電壓：空載電流：計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗3299.77kvA49.49KW197.99Kvar工廠各個(gè)變電所的變壓器清單 清單如下表所示變電所名稱變壓器型號(hào)額定容量/KVA額定電壓/KV聯(lián)結(jié)型號(hào)標(biāo)號(hào)損耗/KW空載電流(%)/阻抗電壓(%)/高壓低壓空載負(fù)載IS9-250/625060.4Y,yn00.563.050.84IIS9-50/65060.4Y,yn00.170.872.04IIIS9-50/65060.4Y,yn00.170.872.04IVS9-250/625060.4Y,yn00.563.050.84總降壓S7-5000/3550003510.5Y,d116.7536.70.97第四章 短路電流計(jì)算第一節(jié) 計(jì)算短路電流的目的計(jì)算短路電流的目的是正確的選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，避免在短路電流的作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流過大必須采取限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù) 裝置的整定。為了達(dá)到上述計(jì)算目的，需要計(jì)算下列短路參數(shù)：次暫態(tài)短路電流，為來作為繼電保護(hù)整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器的額定容量。應(yīng)用繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。三相短路沖擊電流，用來檢驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。三相短路電流的穩(wěn)態(tài)有效值，用來校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定。次暫態(tài)三相短路容量，用來校驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路的容量是否超過規(guī)定值，作為選擇電流電抗器的依據(jù)。第二節(jié) 短路電流的計(jì)算按無窮大系統(tǒng)計(jì)算短路電流。短路計(jì)算電路圖見下圖，標(biāo)幺值符號(hào)*全去掉。系統(tǒng)等效圖如下圖所示， 工廠總降壓35KV短路電流工廠總降壓變電所35KV短路電流如圖所示，去短路點(diǎn)K1。確定基準(zhǔn)值設(shè)Sd=100MVA,設(shè)Ud=UC=37KV(短路計(jì)算電壓）。=KA計(jì)算短路電路中個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值系統(tǒng)電抗（取斷路器）：因此=0.07電力線路的電抗標(biāo)幺值35KV線路電抗（LGJ-50）：，因此求三相短路電流和短路電容三相短路電流周期分量有效值：KA其它三相短路電流KAKA,KA,三相短路電容： 6KV短路母線電流6KV短路電流如圖所示，取點(diǎn)K2。確定基準(zhǔn)值取,=KA計(jì)算短路電路中個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：求三相短路電流和短路電容三相短路電流周期分量有效值：KA其它三相短路電流KAKA,KA,短路容量MVA 0.4KV車間低壓短路母線電流0.4KV短路電流如圖所示，以車間I為例，取點(diǎn)K2。確定基準(zhǔn)值取,=KA計(jì)算短路電路中個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值由于車間線路較短所以阻抗忽略，電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：求三相短路電流和短路電容三相短路電流周期分量有效值：KA其它三相短路電流KA KA,KA,短路容量MVA三相短路電流和短路電容統(tǒng)計(jì)表短路點(diǎn)計(jì)算三相短路電流/KA短路容量/MVA35KV K1點(diǎn)7.097.097.0918.0810.71454.376KV K2點(diǎn)6.546.546.5416.699.87108.700.4KV K3點(diǎn)24.3824.3824.3844.8626.5716.89第五章 主接線方案確定第一節(jié) 電氣主接線的意義和重要性電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運(yùn)行方式時(shí),為了清晰和方便,通常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全圖時(shí),將互感器、避雷器、電容器、中性點(diǎn)設(shè)備以及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來。對(duì)一個(gè)電廠而言,電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等,從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面,經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。電氣主接線應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）運(yùn)行的可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對(duì)用戶供電的可靠性,特別是保證對(duì)重要負(fù)荷的供電。（2）運(yùn)行的靈活性：主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況,特別是當(dāng)一部分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí),能夠通過倒換開關(guān)的運(yùn)行方式,做到調(diào)度靈活,不中斷向用戶的供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。（3）主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下, 做到經(jīng)濟(jì)合理,盡量減少占地面積,節(jié)省投資。工廠變電所主接線的設(shè)計(jì)說明結(jié)合本水泥廠區(qū)平面示意圖,考慮總降壓變電所盡量接近負(fù)荷中心,且遠(yuǎn)離人員集中區(qū),不影響廠區(qū)面積的利用,有利于安全等諸多因素,擬將決降壓變電所設(shè)在廠區(qū)的南邊。根據(jù)運(yùn)行而要,對(duì)總降壓變電提出以下要求:1、總降壓變電所所裝設(shè)兩臺(tái)5000kvA、35/10kv的降壓變壓器，為保證供電可靠性采用橋式接線。為便于檢修、運(yùn)行、控制和管理，在變壓器高壓側(cè)進(jìn)一處應(yīng)設(shè)置高壓斷路器。2、根據(jù)規(guī)定，備用電源只有主電源線路解列及變壓器有故障或檢修時(shí)才允許投入，因此備用10 kv電源進(jìn)線斷路器在正常工作時(shí)必須斷開。3、變壓器二次側(cè)（10kv）設(shè)置少油斷路器，與10kv備用電源進(jìn)線斷路器組成備用電源自動(dòng)投入裝置（APD），當(dāng)工作電源失去電壓時(shí)，備用電源立即自動(dòng)投入。4、變壓器二次側(cè)10kv母線采用單母線分段接線。變壓器二次側(cè)10kv接在分段I上，而10kv備用電源接在分段上。單分母線分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在正常工作時(shí)閉合，重要二級(jí)負(fù)荷可接在母線分段上，在主電源停止供電時(shí)，不至于使重要負(fù)荷的供電受到影響。5、本總降壓變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。當(dāng)主電源停電時(shí)，操作電源不至于停電。6、用雙母線供電，當(dāng)有一個(gè)根母線出故障或需要檢修時(shí)，可以用另一根母線投入使用，以免影響到水泥廠的生產(chǎn)。第二節(jié) 工廠變電所的主接線選擇 主接線圖的線路選擇35KV側(cè)接線的選擇為保證一二級(jí)負(fù)荷可靠性供電，在企業(yè)供電中采用兩回路供電和裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的橋式供電，橋式接線分為內(nèi)橋，外橋和全橋，其接線形式如下圖所示圖中WL1和WL2為電源的兩回進(jìn)線，經(jīng)斷路器QF1和QF2分別接至變壓器 T1和T2的高壓側(cè)，向變電所送電，QF10猶如橋一樣將兩回進(jìn)線連在一起。由于橋可能位于斷路器QF1和QF2的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，故成為內(nèi)橋和外橋。全橋接線適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)線路、變壓器的操作均方便。運(yùn)行靈活且易擴(kuò)展成單母線分段式變電所(高壓有穿越負(fù)荷時(shí))。缺點(diǎn)是設(shè)備多，投資大，變電所占地面積大。外橋?qū)ψ儔浩鞯那袚Q方便比內(nèi)橋少兩組隔離開關(guān)，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，易于過渡到全橋或單母線分段式的接線，且投資少，占地面積少。缺點(diǎn)是倒換線路時(shí)不方便，變電所一側(cè)不線路保護(hù)。所以這種線路適合于距離短而倒閘次數(shù)少的變電所，或變壓器采取經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要經(jīng)常切換終端的變電所以及發(fā)展成為有穿越負(fù)荷的變電所。內(nèi)橋接線一次側(cè)可設(shè)保護(hù)線路，倒換線路時(shí)操作方便，設(shè)備投資和占地面積都較全橋少。缺點(diǎn)是操作變壓器或者擴(kuò)建成全橋或單母線分段沒有外橋方便，所以適用于進(jìn)線距離較長(zhǎng)，變壓器切換少的中斷變電所。6KV側(cè)接線選擇單母線接線與雙母線接線相比較，單母線所用的設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、操作安全，但其可靠性沒有雙母線的好?？偨祲鹤冸娝倪x擇根據(jù)該水泥廠的參數(shù)，決定總降壓變電所的高壓側(cè)用外橋接法，低壓的用單母線分段接法。這種接法的主要特點(diǎn)是運(yùn)行靈活性好，供電的可靠性較高，此種接法適合一、二級(jí)負(fù)荷工廠。 供電線路的導(dǎo)線選擇工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號(hào)及選擇鋁絞線（LJ）。戶外架空線路采用的鋁絞線導(dǎo)電性能好，重量輕，對(duì)風(fēng)雨作用的抵抗力強(qiáng)，但對(duì)化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差，多用在10KV及以下線路上，其桿距不超過100125m。鋼芯鋁絞線（LGJ）。此種導(dǎo)線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機(jī)械強(qiáng)度差的缺點(diǎn)。由于交流點(diǎn)的趨膚效應(yīng)，電流實(shí)際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面積面積是指鋁線部分的面積。在機(jī)械強(qiáng)度要求較高的場(chǎng)所和35KV及以上的架空線路上多被選用。銅絞線（TJ）。銅絞線導(dǎo)電性能好，對(duì)風(fēng)雨及化學(xué)腐蝕作用的抵抗力強(qiáng)，但造價(jià)高，且密度過大，選用要根據(jù)實(shí)際需要而定。 供電6KV線路的導(dǎo)線選擇供電給變電所I的6KV線路為保證供電可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路的計(jì)算負(fù)荷： kw計(jì)算變壓器損耗：先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)位5500h，查表可得架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：mm2可選導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)J-25,其允許流量為,相應(yīng)參數(shù)， 。再按發(fā)熱條件校驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù),，溫度修正系數(shù)為=12.43A由上式可知，所選導(dǎo)線符合長(zhǎng)期發(fā)熱條件。線路長(zhǎng)度為0.32km，10KV線路 功率損耗： 線路首端功率：KWKvar同理可計(jì)算出總降壓變電所 、變電所I、變電所II、變電所III、變電所IV 變電所線路導(dǎo)線型號(hào)允許流量IaiRo /kmX0/km變電所ILJ-25105A2.070.36變壓器IILJ-25105A2.070.36變壓器IIILJ-25105A2.070.36變壓器IVLJ-25105A2.070.36總降壓變電所的35KV