1、編號 課 程 設 計（ 2008級本科）題 目： 志敏機械廠變電所一次系統(tǒng)設計 系（部）院： 專 業(yè)： 作者姓名： 指導教師： 職稱： 完成日期： 2011 年 1 月 7 日二 一 一 年 一 月河西學院本科生課程設計任務書論 文 題 目志敏機械廠變電所一次系統(tǒng)設計作 者 姓 名所屬系、專業(yè)、年級指導教師姓名、職稱任務下達日期2010年12月24日設計的主要內(nèi)容1.1設計內(nèi)容：負荷計算和無功功率補償；變電所主變壓器和主接線方案的選擇；短路電流的計算等。1.2設計依據(jù)1、氣象資料：工廠所在地區(qū)的年最高氣溫為 34 ，年平均氣溫為 15 ，年最低氣溫為18，年最熱月平均最高氣溫為 25 ，年最熱

2、月平均氣溫為 18 ，年最熱月地下0 . 8m處平均溫度為21 。當?shù)刂鲗эL向為東北風，年雷暴日數(shù)為 8 。2、地質(zhì)水文資料：工廠所在地區(qū)平均海拔 1500m ，地層以砂粘土為主，地下水位為 2m 。3、電費制度：工廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量計為 18 元kVA ，動力電費為 0 . 20 元/kwh，照明電費為0.50元/kwh。工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低干0.90 ，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費： 6 10kV 為 800 元kVA 。4、工廠負荷情況見下表

3、：序號名稱類別設備容量需要系數(shù)cos計算負荷1鑄造車間動力650.40.71.02照明70.80.90.48小計722鍛壓車間動力1100.30.61.33照明100.70.90.48小計1203倉庫動力400.40.850.62照明50.80.90.48小計454電鍍車間動力600.50.850.62照明60.80.90.48小計665工具車間動力2000.30.651.17照明100.90.90.48小計2106組裝車間動力2000.40.71.02照明300.80.90.48小計2307維修車間動力2000.20.61.33照明130.80.90.48小計2138金工車間動力4000.2

4、0.651.17照明160.80.90.48小計4169焊接車間動力7300.30.451.98照明460.80.90.48小計87610鍋爐房動力1500.70.80.75照明30.80.90.48小計15311熱處理車間動力2000.60.71.02照明100.80.90.48小計21012生活區(qū)照明800.70.90.48總計（380v側）動力照明取二、設計的基本要求1、設計及計算說明書（1）說明書要求書寫整齊，條理分明，表達正確、語言簡練。（2）主要計算過程和步驟完整無誤，分析論證過程簡單明了，各設計內(nèi)容列表匯總。2、圖紙（1）繪制電氣主接線圖（2）原理圖要求用標準符號繪制，布置均勻，

5、設備符號大小合適清晰美觀。三.設計進度安排階段設計各階段名稱起止日期1熟悉設計任務書、設計題目及設計背景資料2010年12月24日2查閱有關資料、閱讀設計要求必讀的參考資料2010年12月25日3負荷計算2010年12月26-27日4電氣主接線設計2010年12月28日5短路電流計算2010年12月29日6主要電氣設備及載流導體選擇2010年12月30-31日7書寫課程設計說明書2011年1月1-3日8打印整理課程設計資料2011年1月4日四.需收集和閱讀的資料及參考文獻（指導教師指定）【1】劉滌塵、王明陽、吳政球.電氣工程基礎M.武漢：武漢理工大學出版社.2003年【2】張學成.工礦企業(yè)供電

6、設計指導書M.北京：北京礦業(yè)大學出版社.1998年【3】劉介才.工廠供電簡明設計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社.1993年【4】劉介才.實用供配電技術手冊M.北京：中國水利水電出版社.2002年【5】劉介才.工廠供電M.北京：機械工業(yè)出版社.1997年【6】 同濟大學電氣工程系.工廠供電M.北京：中國建筑工業(yè)出版社.1981年【7】蘇文成.工廠供電M.北京：機械工業(yè)出版社.2004年【8】工廠常用電氣設備手冊編寫組. 工廠常用電氣設備手冊（補充本）. 北京：水利電力出版社.1990【9】JGJ16-2008 民用建筑電氣設計規(guī)范【10】GB50054-95 低壓配電設計規(guī)范 【11】GB5005

7、2-95 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范【12】GB50217-2007 電力工程電纜設計規(guī)范【13】GB50060-92 3110KV高壓配電裝置設計規(guī)范教研室意見負責人簽名： 年 月 日系（部） 意 見負責人簽名： 年 月 日摘 要 根據(jù)我國能源利用情況，供電設計的原則要求，按照設計任務書的詳細要求，對該廠進行總體分析，然后著手對該中外合資機械廠的變電所及配電系統(tǒng)進行設計。在指導老師的悉心指導下、在同組成員盡心幫助下，同時借助不少參考文獻，完成該次設計。首先，對全廠的負荷進行系統(tǒng)計算，為確定供電系統(tǒng)的電力變壓器、各種開關電器的容量、電力線路的截面和變電所的所址等提供依據(jù)。并且對其進行無功補償，以減少變

8、壓器、電力線路、開關設備的功率損耗，從而減少電器元件的規(guī)格，降低它的功率損耗和電壓損耗，減少投資。其次，根據(jù)本廠的實際情況和經(jīng)濟技術比較電力變壓器，確定變電所的類型以及其主接線方案，其中包括變壓器容量以及臺數(shù)的確定，全廠配電系統(tǒng)的設計。然后，為了校驗一次設備的短路穩(wěn)定度，開關電器的斷流能力及電流保護裝置的靈敏度，整定電流速斷保護裝置的動作電流，進行短路電流的計算，進而選擇了電力線路和高低壓電氣設備。最后，確定全廠配電系統(tǒng),根據(jù)設計要求，繪制變電所一次系統(tǒng)圖。關鍵詞：電力變壓器、無功補償、功率損耗、短路穩(wěn)定度、斷流能力、配電系統(tǒng)目 錄 1 前言.11.1引言11.2設計原則11.3本設計所做的主

9、要工作22負荷計算及電容補償.32.1負荷計算的方法32.2負荷統(tǒng)計計算42.3電容補償63變壓器選擇及主接線方案確定.73.1主變壓器臺數(shù)選擇73.2主變壓器容量選擇73.3主接線方案確定83.3.1變電所主接線方案的設計原則與要求83.3.2變電所主接線方案的技術經(jīng)濟指標83.3.3工廠變電所常見的主接線方案93.3.4確定主接線方案93.4無功功率補償修定114高低壓開關設備選擇.134.1短路電流的計算134.1.1 短路計算的方法134.1.2本設計采用標幺制法進行短路計算134.2變電站一次設備的選擇與校驗194.2.1 一次設備選擇與校驗的條件194.2.2 按正常工作條件選擇1

10、94.2.3 按短路條件校驗204.2.4 10kV側一次設備的選擇校驗214.2.5 380V側一次設備的選擇校驗234.3高低壓母線的選擇：245變電所進出線和低壓電纜選擇.245.1 變電所進出線的選擇范圍245.2 變電所進出線方式的選擇255.3 變電所進出導線和電纜形式的選擇255.4 高壓進線和低壓出線的選擇265.4.1 10kV高壓進線的選擇校驗265.4.2 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗265.4.3 380V低壓出線的選擇266 總結.317 參考文獻.311 前言1.1引言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形

11、式的能量以供應用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。在工程機械制造廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。電能從區(qū)域變電站進入機械廠后，首先要解決的就是如何對電能進行控制、變換、分配和傳輸?shù)葐栴}。在機械廠，擔負這一任務的是供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。一旦變電所出了事故而造成

12、停電，則整個機械廠的生產(chǎn)過程都將停止進行，甚至還會引起一些嚴重的安全事故。機械廠變電所要很好地為生產(chǎn)服務，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：(1)安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。(2)可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3)優(yōu)質(zhì) 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求(4)經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。1.2設計原則按照國家標準GB50052-

13、95供配電系統(tǒng)設計規(guī)范、GB50053-94 10kV及以下設計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設計規(guī)范、JGJ16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范等的規(guī)定，進行變電所設計必須遵循以下原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。2、安全可靠、先進合理應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮發(fā)展應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負荷性質(zhì)

14、、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質(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計的有關知識，以便適應設計工作的需要。1.3本設計所做的主要工作目前世界上機械生產(chǎn)能源和動力主要來源于電能。電網(wǎng)的正常運行是保證機械生產(chǎn)安全前提。根據(jù)設計任務書的要求，結合實際情況和市場上現(xiàn)有的電力產(chǎn)品及其技術，本文主要做了以下工作：1、負荷計算 機械廠變電所的負荷計算，是根據(jù)所提供的負荷情況進行的，本文列出了負荷計算表，得出總負荷。2、一次系統(tǒng)圖跟據(jù)負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制

15、一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。3、電容補償按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數(shù)量。4、變壓器選擇根據(jù)電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器型號。5、短路電流計算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算。求出各短路點的三相短路電流及相應有關參數(shù)。6、高、低壓設備選擇及校驗參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及

16、對應的額定值，選擇高、低壓配電設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、開關柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗，并列表表示。7、電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，進行電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件：電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。2負荷計算及電容補償2.1負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。由于本機械廠用電部門較多，用電設備臺數(shù)較多，設計采用需要系數(shù)法予以確定。1單臺組用電設備計算負荷的計算公式(1).有功計算負荷(單位為kW)： 式中 設備有功

17、計算負荷(單位為kW)；用電設備組總的設備容量(不含備用設備容量，單位為kW)；用電設備組的需要系數(shù)。(2).無功計算負荷(單位為kvar) 式中 設備無功計算負荷(單位為kvar)；對應于用電設備組功率因數(shù)的正切值。(3).視在計算負荷(單位為kVA) 式中 視在計算負荷(單位為kVA)；用電設備組的功率因數(shù)。(4).計算電流(單位為A) 式中 計算電流(單位為A)；用電設備組的視在功率(單位為kVA)；用電設備組的額定電壓(單位為kV)。2多組用電設備計算負荷的計算公式(1).有功計算負荷(單位為kW) 式中 多組用電設備有功計算負荷(單位為kW)； 所有設備組有功計算負荷之和； 有功負荷

18、同時系數(shù)，可取0.70.95。(2).無功計算負荷(單位為kvar) 式中 多組用電設備無功計算負荷(單位為kvar)；所有設備組無功計算負荷之和； 無功負荷同時系數(shù)，可取0.80.95。(3) .視在計算負荷(單位為kVA (4).計算電流(單位為A) (5).功率因數(shù) 2.2負荷統(tǒng)計計算 根據(jù)提供的資料，列出負荷計算表。因設計的需要，計算了各負荷的有功功率、無功功率、視在功率、計算電流等。表中生活區(qū)的照明負荷中已經(jīng)包括生活區(qū)各用戶的家庭動力負荷。具體負荷的統(tǒng)計計算見表2-1。 序號名稱類別設備容量需要系數(shù)cos計算負荷1鑄造車間動力650.40.71.022626,5照明70.80.90.

19、485.62.7小計7231.629.243.065.42鍛壓車間動力1100.30.61.333343.9照明100.70.90.4873.4小計1204047.361.994.13倉庫動力400.40.850.62169.9照明50.80.90.4841.9小計452011.823.235.34電鍍車間動力600.50.850.623018.6照明60.80.90.484.82.3小計6634.820.940.661.75工具車間動力2000.30.651.176070.2照明100.90.90.4894.3小計2106974.5101.6154.36組裝車間動力2000.40.71.02

20、8081.6照明300.80.90.482411.5小計23010493.1139.6212.17維修車間動力2000.20.61.334053.2照明130.80.90.4810.45.0小計21350.458.277.0117.08金工車間動力4000.20.651.178093.6照明160.80.90.4812.86.1小計41692.899.7136.2207.09焊接車間動力7300.30.451.98219433.6照明460.80.90.4836.817.7小計876255.8451.3518.7788.210鍋爐房動力1500.70.80.7510578.8照明30.80.9

21、0.482.41.2小計153107.480.0133.9203.411熱處理車間動力2000.60.71.02120122.4照明100.80.90.4883.8小計210128126.2179.8273.212生活區(qū)照明800.70.90.485626.962.194.4總計（380v側）動力照明取791.8895.21195.21816.4 2.3電容補償由表2-1知：P30=791.8KW，Q30=895.2Kvar,S30=1195.2KVA，因此該廠380V側最大負荷時的功率因數(shù)為。供電部門要求該廠10kV進線側最大負荷時的功率因數(shù)不應低于0.9。考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功

22、損耗，因此380V側最大負荷時功率因數(shù)應稍大于0.9，本文取0.92來計算380V側所需無功功率補償容量： =791.8(1.1320.426)=559kvar 選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺與方案4（輔屏）4臺相組合，總共容量112kvar5=560kvar。無功補償后工廠380V側的負荷計算：；=859.83KVA；補償后低壓側的功率因數(shù)：3變壓器選擇及主接線方案確定3.1主變壓器臺數(shù)選擇選擇主變壓器臺數(shù)時應考慮下列原則：1應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或

23、檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須有備用電源。2對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大，適于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，可采用兩臺變壓器。3當負荷集中且容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。4在確定變電所臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地。3.2主變壓器容量選擇 根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：方案1 裝設一臺主變壓器根據(jù)式(3-1)，主變選用一臺接線方式為D.yn11的S9-1250/10型變壓器，根據(jù)民用建筑規(guī)范要求變壓器的負載率不宜大于85%，而顯然滿足要

24、求。至于機械廠的二級負荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。因此裝設一臺主變壓器時選一臺接線方式為D.yn11的S9-500/10型低損耗配電變壓器。方案2 裝設兩臺主變壓器 因此選兩臺接線方式為D.yn11的S9-500/10型低損耗配電變壓器。兩臺變壓器并列運行，互為備用。3.3主接線方案確定3.3.1變電所主接線方案的設計原則與要求變電所的主接線，應根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。(1)安全 應符合有關國家標準和技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全。(2)可靠 應滿足電力負荷特別是其中一、二

25、級負荷對供電可靠性的要求。(3)靈活 應能必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發(fā)展。(4)經(jīng)濟 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。3.3.2變電所主接線方案的技術經(jīng)濟指標1.主接線方案的技術指標(1)供電的安全性。主接線方案在確保運行維護和檢修的安全方面的情況。(2)供電的可靠性。主接線方案在與用電負荷對可靠性要求的適應性方面的情況。(3)供電的電能質(zhì)量主要是指電壓質(zhì)量，包括電壓偏差、電壓波動及高次諧波等方面的情況。(4)運行的靈活性和運行維護的方便性。(5)對變電所今后增容擴建的適應性。2.主接線方案的經(jīng)濟指標(1)線路

26、和設備的綜合投資額 包括線路和設備本身的價格、運輸費、管理費、基建安裝費等，可按當?shù)仉姎獍惭b部門的規(guī)定計算。(2)變配電系統(tǒng)的年運行費 包括線路和設備的折舊費。維修管理費和電能損耗費等。(3)供電貼費（系統(tǒng)增容費） 有關部門還規(guī)定申請用電，用戶必須向供電部門一次性地交納供電貼費。(4)線路的有色金屬消耗費 指導線和有色金屬（銅、鋁）耗用的重量。3.3.3工廠變電所常見的主接線方案1.只裝有一臺主變壓器的變電所主接線方案只裝有一臺主變壓器的變電所，其高壓側一般采用無母線的接線，根據(jù)高壓側采用的開關電器不同，有三種比較典型的主接線方案：(1)高壓側采用隔離開關-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案

27、；(2)高壓側采用負荷開關-熔斷器或負荷型跌開式熔斷器的主接線方案；(3)高壓側采用隔離開關-斷路器的主接線方案。2.裝有兩臺主變壓器的變電所主接線方案裝有兩臺主變壓器的變電所的典型主接線方案有：(1)高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；(2)高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；(3)高低壓側均為單母線分段的主接線方案。3.3.4確定主接線方案1.10kV側主接線方案的擬定由原始資料可知，高壓側進線有一條10kV的公用電源干線，為滿足工廠二級負荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡線的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側有兩條電源進線，一條工作，一條備用，同時為保證供電的可靠性和對

28、擴建的適應性所以10kV側可采用單母線或單母線分段的方案。2.380V側主接線方案的擬定由原始資料可知，工廠用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性可采用單母線或單母線分段接線的方案，對電能進行匯集，使每一個用電部門都可以方便地獲得電能。3.方案確定根據(jù)前面章節(jié)的計算，若主變采用一臺S9型變壓器時，總進線為兩路。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側采用單母線分段形式，低壓側采用單母線形式，其系統(tǒng)圖見：圖3-1 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖。若主變采用兩臺S9型變壓器時，總進線為兩路，為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側采用單母線分段形式，兩臺變壓器在正常情況下分裂運行，當其中任意一臺出現(xiàn)故障時另一臺作為備用，當

29、總進線中的任一回路出現(xiàn)故障時兩臺變壓器并列運行。低壓側采用也單母線分段形式，其系統(tǒng)圖見：圖3-2 采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖。圖3-1 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖圖3-2 采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖表3-3 兩種主接線方案的比較比較項目裝設一臺主變的方案裝設兩臺主變的方案技術指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗略大由于兩臺主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只有一臺主變，靈活性不好由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應性差一些更好經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額按單臺（S9-1250/10） 12.563萬元計綜合投資為212.563=25.126萬元按單臺(S

30、9-500/10)5.23萬元計，綜合投資為45.23=20.92萬元高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額按每臺4.8萬元計,綜合投資約為51.54.8=36萬元6臺GG-1A（F）型柜綜合投資約為61.54.8=43.2萬元電力變壓器和高壓開關柜的年運行費主變和高壓開關柜的折舊和維修管理費約5萬元主變和高壓開關柜的折舊和維修管理費約5萬元交供電部門的一次性供電貼費按800元/kVA計，貼費為12500.08萬元=100萬元貼費為25000.08=80萬元從上表可以看出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案優(yōu)于裝設一臺主變的方案。從經(jīng)濟指標來看，裝設一臺主變的方案優(yōu)于裝設兩臺主變的方案。由于集中

31、負荷較大，已經(jīng)大于1250kVA,低壓側出線回路數(shù)較多，且有一定量的二級負荷，考慮今后增容擴建的適應性，從技術指標考慮，采用于裝設兩臺主變的方案。3.4無功功率補償修定低壓采取單母線分段接線方式，考慮鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房為二級負荷，采用雙回路供電，但在正常狀態(tài)下只由一回路供電，另回路作為備用。計算負荷時則，只考慮其中一回路。為使兩段母線的負荷基本平衡，段母線負荷設計為：鑄造車間、倉庫、電鍍車間、工具車間、金工車間、焊接車間；段母線負荷設計為：鍛壓車間、組裝車間、維修車間、鍋爐房、熱處理車間、生活區(qū)。段母線的負荷情況：，同時系數(shù)取為，段母線的負荷情況：，同時系數(shù)取為；對無功功率補償進行修定

32、：計算段母線所需無功功率補償容量，取： 選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW 0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺與方案4（輔屏）3臺相組合，總共容量112kvar4=448kvar。 618.7-448=170.7kvar補償后的功率因素。計算段母線所需無功功率補償容量，取： 388.4-224=164.4(kvar) 選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW 0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺與方案4（輔屏）1臺相組合，總共容量112kvar2=224kvar。補償后的功率因素。4高低壓開關設備選擇4.1短路電流的計算4.1.1 短路計算的方法進行短路電流計算

33、，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算出電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（又稱有

34、名單位制法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標幺制法（又稱相對單位制法，因其短路計算中的有關物理量采用標幺值即相對單位而得名）。4.1.2本設計采用標幺制法進行短路計算1標幺制法計算步驟和方法 (1)繪計算電路圖，選擇短路計算點。計算電路圖上應將短路計算中需計入的所以電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個元件依次編號。 (2)設定基準容量和基準電壓，計算短路點基準電流。一般設=100MVA，設=（短路計算電壓）。短路基準電流按下式計算： (4-1) (3)計算短路回路中各主要元件的阻抗標幺值。一般只計算電抗。電力系統(tǒng)的電抗標幺值 (4-2)式中 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量

35、（單位為MVA）。電力線路的電抗標幺值 (4-3)式中 線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓（單位為kV）。電力變壓器的電抗標幺值 (4-4)式中 變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值； 變壓器的額定容量（單位為kVA,計算時化為與同單位）。(4)繪短路回路等效電路，并計算總阻抗。用標幺制法進行短路計算時，無論有幾個短路計算點，其短路等效電路只有一個。(5)計算短路電流。分別對短路計算點計算其各種短路電流：三相短路電流周期分量、短路次暫態(tài)短路電流、短路穩(wěn)態(tài)電流、短路沖擊電流及短路后第一個周期的短路全電流有效值（又稱短路沖擊電流有效值）。 (4-5)在無限大容量系統(tǒng)中，存在下列關系：= (4-6)高壓電路的

36、短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=2.55 (4-7)=1.51 (4-8)低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=1.84 (4-9)=1.09 (4-10)(6)計算短路容量 (4-11)圖4-1 并列運行時短路計算電路2.兩臺變壓器并列運行時(1)根據(jù)原始資料及所設計方案，繪制計算電路，選擇短路計算點，如圖4-1所示。(2)設定基準容量和基準電壓，計算短路點基準電流,設=100MVA，=，即高壓側=10.5kV,低壓側=0.4kV,則 (4-12) (4-13)(3)計算短路電路中各元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值 (4-14)式中 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容

37、量架空線路的電抗標幺值，查得LGJ-150的單位電抗，而線路長8km,故 (4-15)電力變壓器的電抗標幺值，查得S9-500的短路電壓=4，SN10-10型斷路器的斷流容量故 (4-16) (4-17)(4)繪制等效電路圖，如圖4-2所示：圖4-2 并列運行時短路等效電路圖(5)求k1點（10.5kV側）的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標幺值 (4-18)三相短路電流周期分量有效值 (4-19)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=1.96kA (4-20)三相短路沖擊電流=2.55=2.551.96kA=5.0kA (4-21)第一個周期短路全電流有效值=1.51=1.511.

38、96kA=2.96kA (4-22)三相短路容量 (4-23)（6）求k2點（0.4kV側）的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標幺值 (4-24)三相短路電流周期分量有效值 (4-25)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=21.2kA (4-26)三相短路沖擊電流=1.84=1.8421.2kA=39.0kA (4-27)第一個周期短路全電流有效值=1.09=1.0921.2kA=23.1kA (4-28)三相短路容量 (4-29)3.兩臺變壓器分裂運行時(1)繪制計算電路，選擇短路計算點，如圖4-3 所示。圖4-3 分裂運行時短路計算電路(2)基準值和短抗標幺值同并列運行時所算各

39、值。(3)繪制等效電路圖，如圖4-4所示：圖4-4 分裂運行時短路等效電路圖(4)k1點的短路計算值同并列運行時k1點的計算值。(5)k2點（0.4kV側）的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標幺值 (4-30)三相短路電流周期分量有效值 (4-31)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=13.3kA (4-32)三相短路沖擊電流=1.84=1.8413.3kA=24.5kA (4-33)第一個周期短路全電流有效值=1.09=1.0913.3kA=14.5kA (4-34)三相短路容量 (4-35)(6)k3點的短路計算值同k2點的計算值。4.短路電流計算結果短路電流計算結果見表4-1

40、、表4-2：表4-1 并列運行時短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/K11.961.961.965.02.9635.7K221.221.221.23932.114.7表4-2 并列運行時短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/K11.961.961.965.02.9635.7K213.313.313.324.514.59.3K313.313.313.324.514.59.3比較變壓器并列和分裂運行兩種情況下的短路計算，可得出分裂運行時的低壓側短路電流較并列運行時有明顯減小，因此，為降低短路電流水平，所設計變電站通常情況下應分裂運行。4.2變電站一次設備的

41、選擇與校驗正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。電氣設備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關技術經(jīng)濟政策，并應做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。4.2.1 一次設備選擇與校驗的條件為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗：(1) 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。(2) 按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗。(3) 考慮電氣設備運行的環(huán)境條件和溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4.2.2 按正常工作條件選擇1.按工作電壓選擇 設備的額定電壓不應小于所在線路的額定電壓，即 (4-36)2.按工作電流選擇設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即 (4-37)3.按斷流能力選擇設備的額定開斷電流或斷