某中小型纺织企业供电系统的设计毕业论文

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1、某中小型纺织企业供电系统的设计摘 要本文是某中小型纺织企业供电系统的设计说明。设计的目的是通过对该电力用户所处的地理环境、地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析，为该工厂寻找完善的供配电系统设计方案。电能是工业生产的主要能源，对整个工厂的正常生产起着举足轻重的作用，因此如何进行合理用电、安全用电、节约用电、高质量用电已经成为工厂建设和运行的主要问题之一。工厂的安全正常生产、节电节能、提高劳动生产率，都必须有一个安全、可靠、经济、合理供配电能和使用电能的系统作保障，才能实现企业利润的最大化。关键词：工厂供电；总降压（总配）变电所；电气主接线；供电可靠性；高压配电系统；电气设备选择；

2、继电保护 目录前言41.负荷计算及功率补偿61.1 负荷计算61.2功率因数和无功补偿102.供电方案和厂区配电电压选择102.1对任务书的分析102.2供电方案论证102.3供电线路112.4 厂区配电电压选择112.5 工厂供电系统概况113总配电所电气主接线及厂区高低压配电系统设计123.1配电所电气主接线123.2 高压配电系统设计143.3 低压配电系统设计174总配电所位置及车间变压器台数和容量选择174.1 总配电所的位置选择174.2 车间变压器台数和容量选择175短路电流计算185.1 短路电流计算的目的和步骤185.2 用标幺值法进行短路计算195.3 结果表达226导线的

3、选择226.1选择的方法226.2气候条件236.3 架空进线的选择236.4 配电母线到1号车间变电所的电缆选择236.5 配电母线到2号车间变电所的电缆选择246.6 配电母线到3号车间变电所的电缆选择246.7 配电母线到所用变的电缆选择256.8 线路上的电压和功率损失257电气设备的选择和校验257.1选择与校验电器的原则257.2 10KV高压电气设备的选择与校验268 配电装置359 二次部分的设计359.1 测量和监视装置359.2 继电保护设置4010防雷与接地4010.1 防雷4010.2接地4111 照明系统设计4211.1照明系统设计的要求4211.2总配电所照明系统设

4、计的大致步骤4312 二次回路图4313 主要设备材料表43结论45参 考 文 献46致谢47前 言本设计为电气工程及其自动化专业的毕业设计，以供电技术为主线，综合考查学生对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时也检验了本专业学习三年以来的成果。要想做好毕业设计，首先要对工厂供电有一个总体的了解，大体上有以下几个方面a.工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。除某些特殊的大型工业企业带有自备发电站以外，工厂都是由电力系统的终端降压变配电所，即总降（配）变电所提供电能。总降（配）变电所、供电线路和用电设备构成了一个完整的工厂供电系统。供电系统

5、一旦确定，就决定了用户内部用电负荷的供电可靠性和供电质量。电能易于转换，易于传输，分配简单经济，便于调节、控制和测量等特点，使得电能成为了工业生产的主要能源。能否保证供电的可靠性和电能质量直接影响到工业生产能否正常进行，能否做到合理用电、节约用电、高质量用电成为决定工厂生产力和企业效益的重要因素。因此，设计符合工厂具体负荷情况的供电系统是工业生产的必备条件。做好工厂供电工作对发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂企业是国家电力的主要用户，完善工厂供电系统的配置对节约能源、支援国家经济建设也有很大的促进作用。为了使工厂供电工作能够切实为工业生产服务，要求做到以下几点：1) 安全

6、在电能的供应、分配和使用过程中，不应发生人身事故和设备事故。2) 可靠 不同级别的负荷对供电可靠性的要求不同，工厂供电系统必须满足相应负荷的要求。3) 优质 供电系统提供的电能应该满足电力用户对电压、频率等电能质量的要求。4) 经济 在保证供电可靠性的情况下，供电系统的投资要尽量少，运行费用要尽量低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。b.工厂供电设计的一般原则工厂供电设计必须以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程的实际情况进行。按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410kv及以下设计规范、GV50054-95低压

7、配电设计规范、全国通用建筑标准设计.电气装置标准图集等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：1） 遵守规程、执行政策；必须遵守国家有关规定及标准，执行国家有关方针和政策，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，综合考虑，确定合理的设计方案。c.设计的内容及步骤

8、工厂供电系统的设计是根据电力用户所处地理环境、生产工艺对负荷的要求、各个车间的负荷数量和性质、负荷布局以及地区供电条件进行的。要求设计成果能应用于生产实际，能够让该供电系统安全、可靠、经济的分配电能，满足工业生产的需要。设计的具体步骤如下： 1）.按照厂区用电设备的资料和其他具体情况，求计算负荷。2）.根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式。3）.根据环境和计算负荷，选择变电所的位置、变压器数量和容量。4）.为变配电所选择安全、可靠、灵活、经济的主接线，选择合理的户外高压配电方案。5）.用标幺值法进行短路电流的计算。6）.根据短路电流的计算结果，按照正常工作条件、短路时的工作

9、条件、电气设备自身特点进行电气设备的选择和校验，用主接线图表达设计成果。7). 主变压器和馈线电路保护装置的设计及整定，包括保护方式的确认、保护值的整定、保护装置的选择以及灵敏度校验。 8). 变电所的防雷和接地设计，总降的电照设计。9).需要核算建设所需器材与总投资。 1 负荷计算及功率补偿1.1 负荷计算1.1.1负荷计算的意义和目的计算负荷是供电系统设计计算的基础。工厂供电系统设计的原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。这些设备品种多，数量大，工作情况复杂，因此如何根据这些资料正确估计工厂所需的电力和电量非常重要。估计的准确程度，直接影响到工程的质量。如果估算过高，会增加供电设备的容

10、量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量，浪费大量的人力财力；相反，如果估算过低，工厂投产后，供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其老化绝缘速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。由此可见，进行负荷计算是供电系统设计的基础，能否准确的估算计算负荷决定了设计的系统能否安全、经济、可靠的供电。计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷，负荷计算的目的就是求出这个假想负荷。计算负荷是设计时作为选择工厂电力系统的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据 。供电系统设计的第一步，就是通过负荷计

11、算，将复杂、凌乱的负荷数据整理成设计所需要的资料。1.1.2负荷计算的常用方法负荷计算的方法有需要系数法、形状系数法、附加系数法等几种。鉴于本厂的负荷特点以及任务书所提供的条件，本设计采用需要系数法确定计算负荷。用需要系数法求计算负荷的具体步骤如下：1）.将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。2）.查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。3）.按照需要系数法对应的公式计算Pc,Qc和Sc。4）.求车间或全厂计算负荷时，应从负荷端逐级算向电源端，而且需要在各级配电点乘以同期系数K。在逐级计算时，应记及变压器上的电能损耗，由于厂区高压配电网的距离较短，在负荷计算时可忽略配电网的电能

12、损耗。1.1.3车间变电所负荷计算各车间用电负荷计算如下：1#变电所负荷：变电所用电单位设备容量Pe需要系数Kd CosTanP30Q30S30I301#变电所制条车间3500.780.780.80273218.4纺纱车间3600.780.790.78280.8219.0 软水站900.60.80.755440.5 锻工车间400.350.651.171416.4 机修车间3000.350.551.52105159.6 幼儿园200.660.80.7513.29.9 仓库400.30.80.75129 小计1200676.8605.5908.1 1380主要计算公式为：P30(i)= PeKd

13、 Q30(i)= P30(i)Tan P30=P30(i) Q30=Q30(i)。S30=(P2+Q2) I30= S30/(3Un) 其中Un的值为0.38千伏。无功、有功、视在功率的单位分别为kW，kvar,kVA,计算电流I30的单位为A。计算如下：制条车间：P30= PeKd=3500.78=273 Q30= P30Tan=2730.8=218.4纺纱车间：P30= PeKd=3600.78=280.8 Q30= P30Tan=280.80.78=219.0软水站：P30= PeKd=900.6=54 Q30= P30Tan=540.75=40.5锻工车间：P30= PeKd=400.

14、35=14 Q30= P30Tan=141.17=16.4机修车间：P30= PeKd=3000.35=105 Q30= P30Tan=1051.52=159.6幼儿园：P30= PeKd=200.66=13.2 Q30= P30Tan=13.20.75=9.9仓库：P30= PeKd=400.3=12 Q30= P30Tan=120.75=9小计：P30=P30(i)K=（273+280.8+54+14+105+13.2+12）0.9=676.8 Q30=Q30(i)K=（218.4+219.0+40.5+16.4+159.6+9.9+9）0.9=605.5S30=(P2+Q2)=908.1

15、 I30= S30/(3Un)=1380 由于无功和有功的K值均为0.9，故在小计时P30，Q30的值应该乘以0.9，相应的S30的值也应该乘以0.9，结果表达如上表。2和3变电所计算方法与此相同。2#变电所负荷：变电所用电单位设备容量Pe需要系数KdCosTanP30Q30S30I30 2#变电所织造车间6000.850.780.80510408 染整车间5000.80.790.78400312 综合楼400.810320 餐厅300.750.80.7522.516.9 宿舍200.810160 小计1190 882.5 663.211103.851677.153#变电所负荷：变电所用电单位

16、设备容量Pe需要系数KdCosTanP30Q30S30I303#变电所锅炉房2000.750.780.80150120 水泵房1200.750.80.759067.5 化验室500.80.850.624024.8 卸油泵房300.750.780.8022.518 小计 400272.3207.3342.18519.931.1.4所用变负荷计算P30= PeKd=800.8=64 Q30= P30Tan=640.75=48 S30=(P2+Q2)=801.1.5全厂负荷计算上面三个表格表达了车间变电所低压母线上的计算负荷，其计算结果可用来选择车间变电所变压器的容量，然后选择车间变压器，查表算出变

17、压器上的功率损耗。为了简化计算，可以采用公式PT(0.0150.02) SN.T QT(0.080.1) SN.T估算。当采用低损耗变压器时，也可以用公式PT0.015S30 QT0.06S30 估算出车间变压器上的功率损耗。1变电所： PT0.015S300.015908.113.62 QT0.06S300.06908.1=54.49 2变电所: PT0.015P300.0151103.85=16.56 QT0.06Q300.061103.85=66.23 3变电所: PT0.015P300.015342.18=5.13 QT0.06Q300.06342.18=20.53 所用变压器： PT

18、0.015P300.01580=1.2 QT0.06Q300.0680=4.8 由于厂区高压配电网距离较短，故在确定计算负荷时，厂区高压输电线路上的功率损耗可以忽略不计，因此高压配电所引出线上的计算负荷可以认为是变电所低压母线上的计算负荷加上变压器的功率损耗。高压引出线上的计算负荷分别为：P1=P+PT=690.42 P2=P+PT=899.06 P3=P+PT=277.43 Q1=Q+QT=659.99 Q2=Q+QT=729.44 Q3=Q+QT=227.83P0=P+PT=65.2 Q0=P+PT=52.8 根据计算负荷的等级查表可知高压配电母线的同期系数为0.91.0，取K0.92。本

19、厂没有高压用电负荷，故配电所进线上的的计算负荷为：P= (P1P2P3+ P0)0.92=1777.54 Q=(Q1Q2Q3+ Q0)0.92=1536.461.2功率因数和无功补偿S=(P2+Q2)=2349.54 功率因数为Cos=1777.54/2349.54=0.7565设计要求达到的功率因数为0.9以上，显然不符合要求，需要进行无功补偿。工厂企业广泛采用的补偿装置是静电电容器，其补偿方式有个别补偿、分组补偿和集中补偿。由于集中补偿具有电容器利用率高，易于管理的特点，故采用集中补偿方式。高压补偿的电容器比较便宜，电容器利用率高，但是投切电容器的开关设备及保护装置价格都比较高；低压补偿的

20、补偿效果好，开关及保护设备价格低且易于实现自动投切，但是电容器利用不充分。考虑到低压静电电容器与高压静电电容器价格差别不大，而高压断路器等开关设备价格高昂、维护费用高，从节约建设和运行成本的角度考虑，在设计中采用低压补偿的方式。为了提高车间变电所变压器的负荷能力，在车间变电所的低压侧进行集中补偿。补偿容量计算：1变电所： 变电所低压侧视在计算负荷：S30=908.1 低压侧功率因数：Cos=676.8/908.1=0.745 在低压侧装设补偿电容器，考虑到变压器的无功损耗，低压侧补偿后的功率因数应稍高于0.9，不妨取0.92。 低压侧无功补偿容量：Qc=676.8(tancos-10.745-

21、 tancos-10.92)=317.49选择低压单相并联电容器BZMJ0.4-14-1，单个容量为14kvar,共选24个，由于所选电容器是单相的，所以个数应为3的倍数，符合条件。则补偿容量整合为2414=336补偿后的数据：变电所低压侧视在计算负荷：S30=676.8*676.8+（605.5-336）*（605.5-336）=728.48变压器的功率损耗： PT0.015S300.015728.4810.93 QT0.06S300.06728.48=43.71变电所高压侧的计算负荷：P=676.8+10.93=687.73 Q=(605.5-336)+43.71=313.21 S=(P2

22、+Q2)=755.69变电所高压侧的功率因数：Cos=687.73/755.69=0.91同理，2变电所选择21个 BZMJ0.4-14-1电容器，则：变电所低压侧计算负荷及功率因数：P=882.5 Q=369.21 S=(P2+Q2)=956.62 Cos=0.923变电所高压侧计算负荷及功率因数：P=896.85 Q=426.61 S=(P2+Q2)=993.14 Cos=0.9033变电所选择6个 BZMJ0.4-16-1电容器，则：变电所低压侧计算负荷及功率因数：P=272.3 Q=111.3 S=(P2+Q2)=294.17 Cos=0.926变电所高压侧计算负荷及功率因数：P=27

23、6.7 Q=128.95 S=(P2+Q2)=305.27 Cos=0.906所用变压器选择3个 BZMJ0.4-8-1电容器，则：变压器低压侧计算负荷及功率因数：P=64 Q=24 S=(P2+Q2)=68.352 Cos=0.936变压器高压侧计算负荷及功率因数：P=65.025 Q=28.101 S=(P2+Q2)=70.84 Cos=0.918全厂的功率因数计算：P=1926.305 Q=896.871 S=2124.86 P=K*P=0.92*1926.305=1772.2 Q=K*Q=0.92*896.871=825.12 S=(P2+Q2)=1954.87 Cos=P/ S=0.

24、907经过无功补偿以后，全厂功率因数为0.9070.9，满足设计要求。在装设无功补偿装置以后，减少了无功损耗，因此总的视在计算负荷也随之减小，有可能使进线选用更细的导线，车间变压器容量可能选小1级，节约了有色金属和变电投资。这不仅可以降低初投资，而且可以减少企业的电费支出，对提高电能质量和系统调压能力也有好处。计算负荷以补偿后的为准。 2 供电方案和厂区配电电压选择2.1对任务书的分析本工厂供电系统的电源是从电业部门某35/10kv变电所用10kv双回架空线引入厂变的，架空线的长度为0.5km。进线电压等级为10kv，属于一般车间变压器的进线电压等级。具体的供电电压选择要看负荷情况而定。一般工

25、厂供电系统有两种供电方案，即一次降压供电和二次降压供电。2.2供电方案论证电源使用方案：从可靠性上来看，如果电源的投切速度够快的话，双回线路同时工作和一回工作一回备用的方式的可靠性都比较高，两者区别不大；从经济性上来看，双回线路供电时系统能耗较少，因此本设计中的两路架空线都当作工作电源。系统供配电方案：由于电源进线为10kv,如果采用二次降压供电的话，应该将电压降至6kv或者3kv,然后再降至0.4 kv进行供电。由于本工厂没有高压电动机等高压用电负荷（没有6（3）kv的用电设备），二次降压没有实际性的作用，相反还增加了变电设备的投资，加大了维护的工作量和难度，增加了电能损耗和有色金属消耗，从

26、技术性和经济性的角度都不应该采用二次降压供电。一次降压供电又有两种可能：一是不设置总降压变电所而仅设一个总配电所，以10kv电压输送电能到车间，在经车间变压器将电压降至0.4kv对低压负荷供电；二是将整个工厂变电所当成一个车间变电所，在工厂变电所装设10/0.4kv变压器，通过低压配电系统将电能分配到各个车间，再通过车间低压配电母线送往各用电设备。从技术性角度来看，如果先降压再配电的话，由于全厂计算负荷S=1954.87，假设工厂变电所采用2台主变（变电所一般只有12台变压器），2台主变按照暗备用方式运行（可减小单台变压器的容量），每台主变的容量为1954.8770%=1368.4 kVA，而

27、按照相关规定，由于低压开关的断流能力有限，车间变电所单台变压器的容量不宜大于1250 kVA，所以选择先降压再配电的方式会造成一些安全隐患。如果采取先配电再降压的方式，由于负荷被分到了3个车间中，单台变压器承受的负荷减小，便不存在这个问题；从经济性来考虑，先配电再降压的方式采用的是高压配电线路，和先降压再配电的方式相比，可以减小电能损耗，选取供电导线时也可以选择较细的导线，节约了有色金属。从企业的长期发展考虑，先配电再降压的供电方式从经济性和可靠性上来看都是较优的方案，故在设计中采用电源总配电所车间变电所用电负荷的供电方式。2.3供电线路查表可知，10kV架空线输送3000kW的功率时可以输送

28、515km,本厂的负荷小于3000kW，故可输送更远距离，因此选择10kV架空线路是合理的。2.4 厂区配电电压选择 电源进线为10kV,又没有高压用电设备，加之10kV技术经济指标好，高压配电显然选择10kV的配电电压较合理。低压配电采用较常见的380/220V。2.5 工厂供电系统概况高压配电所以两回10kV架空线接入电力系统某35/10kV变电站，馈出线接至工厂车间变电所。车间变电所高压侧中性点经消弧线圈接地，低压侧中性点直接接地。3 总配电所电气主接线及厂区高低压配电系统设计3.1 配电所电气主接线3.1.1主接线的基本要求主接线的选择，要达到安全、可靠、灵活、经济的要求。要在满足供电

29、可靠性的情况下，尽量节省投资。安全：要求选择合适的电气设备，具有良好的监视和保护系统，以保证人身和设备安全。可靠：满足各级负荷的不中断供电要求。灵活：利用较少的切换来适应不同的运行方式，检修方便，电源和负荷投切方便。经济：保证供电可靠性的情况下，尽量节省初投资和年运行费用。此外，变电所扩建的可能性较大，其主接线应该方便改造和扩建。3.1.2主接线的选择 主接线对变电所设备的选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。在工厂供电系统中，最主要的部分就是总降压变（配）电所。总降压变电所中，高压侧（电源侧）的主接线概括为两类：线路-变压器组方式和桥型接线

30、方式。线路变压器组方式即“一进线一主变”方式，用于二、三级负荷的供电，也可扩展成为双回线路-变压器组接线，用于一、二级负荷供电。桥型方式能实现线路和变压器的充分利用，可靠性非常高，但线路复杂，操作不便，投资较大。主变的低压侧（配电所的电源进线）接到母线上进行电能分配。在工厂供电系统中涉及到的母线制较少，常用的母线制有：单母线，单母分段，双母。 由于没有总降压变电所，故电源进线直接接到高压配电母线上。电源进线为两回，负荷等级为二级，因此单母线方式不能适应该供电系统的可靠性要求。双母线制尽管可靠性比较高，但是开关数目较多，连锁机构复杂，切换操作繁琐，造价高，经济上不合理。采用单母分段方式配电，当一

31、回线路故障时，合上分段开关可保证对所有重要负荷的供电；当一段母线故障时，另一段母线上的负荷不受影响。从电压等级以及该配电所在电力系统中的位置来看，该工厂的用电负荷用单母分段方式已经可以完全满足其供电可靠性，和双母线方式相比它又节约了安装维护费用，因此，高压配电所采用单母分段接线。 单母分段开关在运行时是合是分，要按照具体情况进行技术经济比较而定。在本设计的工厂供电系统中，有双回路同时供电，采取“分”的方式运行比较好，分析原因如下：1.按供电可靠性考虑如果采取“合”的方式，一路电源故障时，其电源侧开关跳开，所有负荷由另一路电源供电；一段母线故障时，两个电源侧断路器都跳开，整条母线停电，也就是说停

32、电范围波及到了另外一段正常的母线及其负荷，而且这时运行人员不好确定是哪段母线故障，出于安全考虑，不可能快速恢复供电。而采取“分”的方式，一路电源故障时，入口开关跳开，合上分段开关对故障部分的负荷供电，这中间会有短时的停电，这是“分”的不足之处；但采取“分”的方式时，如果一段母线故障，不会影响到另一段母线的正常供电。而且出现故障后，运行人员马上就能发现哪一段是故障母线，缩小了故障排查范围，能够较快地恢复供电。2.按检修的工作量及检修给断路器带来的影响考虑采取“分”的方式运行时，如果检修线路和母线的话，可以采用分段检修，不会使全部负荷中断；采取“合”的方式的话，如果断开电源检修，会使全部负荷的供电

33、中断，显然不合理，如果也采取分段检修方式，要求先拉闸，检修完以后又合闸，加大了工作量，也降低了断路器的寿命，经济上不合理。3.按短路给系统带来的影响考虑采用分段运行方式，显然短路电流会比较小，对限制短路电流起到很明显的作用。综上所述，该配电所在正常情况下采用分列运行方式，单母分段开关要拉开。3.2 高压配电系统设计3.2.1高压配电系统的类型工厂供电系统常用的典型配电方式有放射式，树干式和环式三种。放射式：放射式的特点是配电母线上每条馈出线仅给车间变压器、高压电动机以及高压配电所的母线等设备单独供电。放射式的优点是：1.供电可靠性较高，故障发生后影响范围小。2.继电保护装置简单、易于整定且易于

34、实现自动化。3.运行简单，切换操作方便。其缺点有：一旦线路或开关设备发生故障，由该回路供电的负荷将中断供电且难以恢复；配电线路和高压开关柜数量多，投资大。根据不同的供电可靠性要求，可以选择单回路或者是双回路放射式配电。（如下图）树干式：树干式的特点是一条配电线路沿厂区走线，连接多个用户，为检修方便，线路通常采用架空线，一般用于对三级负荷供电。树干式的优点是配电所馈出线回路数少，投资小，结构简单，其缺点是可靠性差，线路，线路故障范围大。环式：环形接线供电可靠性较高，运行方式灵活，可用于对二、三级负荷供电。环式配电系统的保护装置整定和配合都比较复杂。3.2.2高压配电方案的选择 从本厂的负荷分布情

35、况、供电可靠性要求、自动化程度要求以及工程投资综合考虑，认为利用放射式供电是较优的方案。根据变压器个数的不同，大致拟定3种方案： 方案一：3个变电所可以全部采用两台变压器，用双回路放射式配电。这样做的好处是供电可靠性高，在变压器故障时，另外一台变压器可以承担车间的全部负荷；其缺点是接线复杂，投资较大。 方案二：全部采用1台变压器，用单回路放射式配电。由于变压器故障率比较低，所以两台及以上变压器同时故障的情况我们不考虑。观察本厂的负荷情况，虽然是二级负荷，但是其容量并不大。将1号车间和3号车间接至10kv母线第一分段，2号和所用接至第二分段，可以看到两段母线上承受的负荷为1022KVA和1024

36、KVA。在1号和2号，1号和3号，2号和3号车间之间装设低压联络线，形成环形的低压联络，联络线在正常运行时处于断开状态。当1号或者3号的变压器故障时，由2号的联络线给他们的低压负荷供电；当2号的变压器故障或者是母线二分段故障时，由1号和3号同时对2号车间供电；当母线一分段故障时，1号和3号的变压器均被切除，这时由2号车间变压器同时对3个车间供电。在故障最严重时，即母线故障或者2号车间变故障时，单台变压器过负荷率约为100%，允许的抢修时间较短，约为10分钟。方案三：1号车间和3号车间变电所均只设一台变压器。2号车间装设两台变压器，分别由两段母线供电，其低压侧也采用单母分段制，对重要的用电设备由

37、两段母线交叉供电。车间变电所的低压侧，设低压联络线相互连接，以提高供电系统运行的可靠性和灵活性。观察2号变电所的负荷特点，调整两段母线的负荷，将染整车间和织造车间分别连在不同的分段上，可以使两段母线带的负荷比较平均。当1号车间变压器故障时，由2号车间变压器通过联络线供电，变压器过负荷率约为（690+450-800）80043%，保证了1号车间重要负荷的持续供电；2号车间变电所两台变压器互为备用，可靠性较高；3号车间变电所通过2号车间的联络线也能保证其供电可靠性。本方案可靠性高，允许的抢修时间长（50分钟左右），和方案一相比投资较少，缺点是配电方案依然复杂，不便于维护。由于母线的故障率也很低，一

38、般情况下不考虑母线故障的情况。即使母线故障，由于本厂还是存在一些不重要的负荷。在出现母线故障的时候，可以切除部分不重要的负荷，可以将变压器的过负荷倍数控制在30%40%左右，同理，2号车间变故障的时候也能控制过负荷倍数在这个范围内。因此2号方案中的变压器的实际工作条件并不是那么恶劣。由此可见，采用2号方案时，如果发生故障，变压器能够在过负荷情况下保证重要负荷的供电，满足本厂对供电可靠性的要求。方案2采用低压联络，和双回放射有着同样的可靠性保证，在投资方面却有了很大的节省，因此该方案比较合理。综合考虑，由于2号方案已经能够保证该工厂负荷的供电可靠性，而该方案和其他方案相比，所选变压器个数最少，高

39、压开关设备最少，具有投资省，接线清晰，便于运行检修的特点，因此选择2号方案。在配电方案确定以后，也可以确定每个车间都是选择1台变压器。在所用变采用高压熔断器进行保护，以节省投资；根据馈出线方案的相关规定，负荷小于500 kVA 的馈出线可以用熔断器保护，由于3号车间的负荷较小（294.17kVA），出于经济性考虑，馈线可采用带熔断器的负荷开关。1号和2号车间由于负荷较大，采用断路器馈电以保证供电的可靠性。（此图为草图，主接线以手绘图为准）。 （供电系统草图）3.2.3高压配电系统的线路 工厂配电系统中，和架空线相比，电缆具有的优点有：1.供电可靠，不受外界影响。2.地下敷设有利与人身安全。3.

40、不用杆塔，不用占地，节约钢材，木材，水泥。4.不占地上空间，不受路面和地上建筑物的影响，不影响厂区美化。5.适合特殊场所使用，如易燃易爆等条件特殊的场所。 因此，本设计中厂区采用电缆配电。综合本厂情况考虑，将电缆敷设在深约1m,底部宽约1.5m的电缆沟中。3.3 低压配电系统设计低压配电系统，采用树干式与放射式混合配电。4总配电所位置及车间变压器台数和容量选择4.1 总配电所的位置选择 总配电所的位置应该接近负荷中心，同时还要考虑电源的进线方向，以节省导线的费用和减小线路的电能损耗。另外，总配电所的位置还应该根据生产厂房布置、进出线路环境、工厂工艺装备的布局、防火要求、厂区运输、安全保卫以及其

41、他因素综合考虑选择。4.2 车间变压器台数和容量选择4.2.1变压器选择的原则变压器的台数选择：变压器台数应根据供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑而定。变电所的变压器台数一般不超过两台。供电可靠性要求不高时，可用一台变压器供电；当一、二级负荷较大时，为满足供电可靠性，应采用两台变压器供电，在有足够容量的低压备用电源时也可采用一台变压器。变压器的容量选择：1.变压器的容量变压器的容量首先要满足在计算负荷下，变压器能够长期可靠运行。对于单台变压器SNTSC，对于两台并列运行的变压器SNT1+SNT2SC，SNT1SC+SC， SNT2SC+SC，式中SC、SC-分别为负荷SC中一级和

42、二级负荷的容量；SNT1、SNT2分别为并列运行的两台变压器的额定容量。2.其次，为适用工厂发展和调整的需要，变压器容量还应留有一定的裕量。3.而且所选方案要满足变压器经济运行的条件。暗备用方式运行时，变压器的容量为70%S50%S，满足条件1、2；其负荷率为50%S/70%S70%,负荷率大于68%，满足条件3。暗备用方式投资省，能耗小，故应用广泛。 变压器调压方式选择：视负荷大小、可靠性要求、电压质量要求而定，一般车间变电所不使用有载调压变压器。 变压器相数选择：一般选择三相变压器。4.2.2车间变压器台数选择 由负荷计算的结果，1#车间，2#车间，3#车间，所用变低压侧的计算负荷分别为：

43、1#车间：P=676.8 Q=605.5 S=728.482#车间：P=882.5 Q=369.21 S=956.623#车间：P=272.3 Q=111.3 S=294.17所用变：P=64 Q=24 S=68.352由于变压器故障率是比较低的，且各车间计算负荷S均不超过1000KVA,按照规定各车间均可只设一台变压器。考虑到该工厂属于二级负荷，对供电可靠性要求较高，为了防止变压器或者母线故障时供电中断，保证负荷的持续供电，可以考虑采用低压联络线。当然，在车间选择2台变压器可以提高供电可靠性，也是合理的方案。经过配电方案的比较，决定选用1台变压器，方案比较的内容在高压配电系统设计中已完成。4

44、.2.3车间变压器容量选择 1号变电所选用1台变压器，其低压侧计算负荷为728.48kVA，变压器选择时应留有一定裕量，但是也要保证其负荷率不能过低，这样会浪费变压器的容量。综合考虑后，决定选择800 kVA的变压器。 2号变电所选择1台1000kVA的变压器供电。3号变电所选用1台变压器，其容量为315kVA；所用变压器选择2台，按照暗备用方式，容量应为68.35*70%=48.85，考虑到所用变的重要性，留出一些裕量，选择其容量为80kVA。芜湖地区年平均气温和宜昌接近，约为18C。在年平均温度为20C时，变压器的寿命为正常寿命，因为厂区的气温比较接近20C，为了方便计算，变压器的容量可不

45、必校正。在选出车间变压器的容量以后，可以由此算出变压器上的功率损耗。对于1号车间变电所：有功损耗PT=P0.T+PCU.N.T（Sc/SNT）2 =1.4+7.5*（728.6/800）2=8.77无功损耗QT=Q0.T+QN.T（Sc/SNT）2 =（0.8/100）*1000+（4.5/100）*1000*（728.6/800）2 =45.42号车间采用1台变压器，容量为1000KVA，则功率损耗为：有功损耗PT=P0.T+PCU.N.T（Sc/SNT）2 =12.8无功损耗QT=Q0.T+QN.T（Sc/SNT）2 =55.4由变压器容量验算车间变压器的损耗，和前面的运算结果误差较小，证

46、明变压器的选择符合设计的要求。4.2.4车间变压器型号选择选择S9型低损耗变压器，按照其容量大小，选择变压器型号为：1号车间：S9800/10，800 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.8，PK=7.5KW，P0=1.4KW Uk%=4.5 1台2号车间：S91000/10，1000 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.7，PK=10.3KW，P0=1.7KW Uk%=4.5 1台3号车间：S9315/10，315 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.1，PK=2.65KW，P0=0.67KW Uk%=4 1

47、台所用变压器：S980/10，80 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.8，PK=1.25KW，P0=0.24KW Uk%=4 2台所选的S9型电力变压器采用无激磁调压，调压范围是5%，足以保证电压质量。5短路电流计算5.1 短路电流计算的目的和步骤 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。当电源运行状态变化时，短路电流发生显著变化，选择设备时，需要知道通过该设备最大可能的三相短路电流，因此要按最大运行方式计算短路电流；校验继电保护装置的灵敏度时，按最小运行方式短路时的灵敏系数是否合格，需算出最小运行方式下的短路电流。 进行短

48、路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。本设计中，经过短路电流的定性比较，选择10kv母线和0.4kv母线作为短路点。 接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。国家电网供电的工厂，都按“无限大电源系统”进行短路电流计算，使计算内容简化。工厂供电系统的短路电路比较简单，因此一般只需采用阻抗串

49、、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量，短路方式一般选择按三相短路方式。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法。高压系统的短路电流计算多用标么值法，用此方法可以避免不同电压等级间复杂的折算。5.2 用标幺值法进行短路计算5.2.1最大运行方式下短路电流计算 本设计中，需要选择10千伏的高压电气设备，0.4千伏的电气设备选择不做要求，只需作一个保护值的整定计算，不必详细计算低压侧的短路电流。由于3个变电所的情况比较相似，选择负荷较大的2号车间的低压母线计算短路电流。选取功率基准值Sj=100MV*A， 对于K1点短路时，取基准电压Uj1=10.5KV，则

50、基准电流Ij1=Sj/(3Uj1)=100/(3*10.5)=5.50KA。 对于K2点短路时，取基准电压Uj2=0.4KV，则基准电流Ij2= Sj/(3Uj2)=100/(3*0.4)=144.34KA。计算各元件阻抗的标么值电源电抗标么值：X*1M=Sj/Sk.max(3)=100/187=0.53510千伏单回架空线路电抗标么值：X*2=x0l*SJ/Uav2=0.4*0.5*100/10.52=0.18由于是采用最大运行方式，则两回架空线并列运行，其等效阻抗为：X*2=0.180.18=0.09高压母线阻抗较小，其阻抗值可以忽略。厂区配电使用电缆，电缆的阻抗较架空线小很多，从厂区的分

51、布图可以看出，比例尺为1：4000，到2号车间变电所的电缆长度大约为2cm4000=0.08km，则这段电缆的阻抗为：0.080.08100/10.52=0.0053,这段阻抗完全可以忽略。为了方便计算，0.4千伏的母线也是不计阻抗的。2号车间变压器电抗标么值：X*3 =(uk%/100)*(Sj/SNT)=(4.5/100)*（100/1）=4.5求电源至短路点总阻抗对K1点：X*k1= X*1M + X*2=0.535+0.09=0.625对K2点：X*k2= X*1M + X*2+ X*3=0.535+0.09+4.5=5.125求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量对K1：周期分量有

52、效值I1.M=Ij1/ X*k1=5.50/0.625=8.8KA冲击短路电流ich1.M=2.55* I1.M=2.55*8.8=22.44KA短路电流最大有效值 Ich1.M=1.51*I1.M=1.51*8.8=13.29KA三相短路容量SK1.M= I*1.M*SJ=1/ X*k1*SJ=1/0.625*100=160MV*A对K2：周期分量I2.M=144.34/5.125=28.16KA短路冲击电流ich2.M=2.55*28.16=71.82KA短路电流最大有效值Ich1.M=1.51*I1.M=1.51*28.16=42.52KA三相短路容量SK2.M=100/5.125=19

53、.51MV*A最大运行方式下的短路电流计算电路图： 5.2.2最小运行方式下短路电流计算选取功率基准值Sj=100MV*A， 对于K1点短路时，取基准电压Uj1=10.5KV，则基准电流Ij1=5.50KA。 对于K2点短路时，取基准电压Uj2=10.5KV，则基准电流Ij2=144.34KA。计算各元件阻抗的标么值电源电抗标么值：X*1M=100/107=0.93510千伏单回架空线路电抗标么值：X*xl=0.4*0.5*100/10.52=0.18最小运行方式下单母分段开关打开，两回线路分列运行，电源-配电母线-车间母线单线供电，架空线路阻抗为0.18。变压器电抗标么值：X*B=4.5/1

54、00*（100/1）=4.5求电源至短路点总阻抗对K1点：X*k1=0.935+0.18=1.115对K2点：X*k2=0.935+0.18+4.5=5.615求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量对K1：周期分量有效值I1.M=5.50/1.115=4.93KA冲击短路电流ich1.M=2.55*4.93=12.58KA短路电流最大有效值Ich1.M=1.51*I1.M=1.51*4.93=7.44KA三相短路容量SK1.M=100/1.115=89.69MV*A对K2：周期分量I2.M=144.34/5.615=25.71KA短路冲击电流ich2.M=2.55*25.71=65.55KA

55、短路电流最大有效值Ich1.M=1.51*I1.M=1.51*25.71=38.82KA三相短路容量SK2.M=100/5.615=17.81MV*A最小运行方式下的短路电流计算电路图：5.3 结果表达最小运行方式下的短路电流计算：三相短路电流/KA三相短路容量/MVAI2.MIIich2.MIch1.MSK2.MK-1点4.934.934.9312.587.4489.69K-2点25.7125.7125.7165.5538.8217.816导线的选择电源进线为双回架空线，厂区配电采用电缆，现选择进线和高压配电电缆的型号。6.1选择的方法选择导线的方法主要有按发热条件选择、按经济电流密度选择以及按电压损失选择。按照相关规定，10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗、热稳定和机械强度；低压照明线路由于电压质量要求高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件、热稳定和机械强度。架空线路可不校验动、热稳定，电缆可不校验动稳定。6.2气候条件当地最热月份下午1点的平均温度为40，土壤0.8m深处（电缆沟的底部）的平均温度为25。进行电缆选择时，这两个温度都是常用