某機械廠供配電系統設計任務書'ITI班級姓名學號指導老師：摘要:電能是現代工業生產的主要能源和動力；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式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化；電能在工業生產中的重要性，在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。因此，所以工廠企業供配電的電路設計要聯系到各個方面，負荷計算及無功補償，變壓器的型號、容量和數量的分配；短路的計算、設備的選擇、線路的分配和設計等方面進行設計分析，把最好的供配電設計應用到現實生產中來，為經濟的發展做出最好的服務。關鍵詞：變配電計算負荷短路電流線路設計1工廠供電系統概敘1.1工廠供電的意義和要求電能是現代工業生產的主要能源和動力。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式的能量以供應用；電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。因此，做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，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、 優質應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求；4、 經濟供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節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，適應發展。1.2設計內容及步驟全廠總降壓變電所及配電系統設計，是根據各個車間的負荷數量和性質，生產工藝對負荷的要求，以及負荷布局，接合國家供電情況，解決對各部門的安全可靠，經濟的分配電能問題，以本次設計為例，其基本內容有以下幾方面。負荷計算全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因數。列出負荷計算表、表達計算成果。工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數及容量選擇參考電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，接合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數和容量。工廠總降壓變電所主接線設計根據變電所配電回路數，負荷要求的可靠性級別和計算負荷綜合主變壓器臺數，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濟、安裝容易、維修方便。廠區高壓配電系統設計根據廠內負荷情況，從技術和經濟合理性確定廠區配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網布置方案，由不同方案的可靠性、電壓損失、基建投資、年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術經濟條件列表比值，擇優選用。按選定配電系統作線路接構與敷設方式設計。用廠區高壓線路平面布置圖，敷設要求和架空線路桿位。工廠供、配電系統短路電流計算工廠用電，通常為國家電網的末端負荷，其容量運行小于電網容量，皆可按無限容量系統供電進行短路計算。由系統不同運行方式下的短路參數，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。變電所高、低壓側設備選擇參照短路電流計算數據和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高、低壓側電器設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、開關柜等設備。備用電源與自動投入裝置的引入2全廠負荷計算及功率補償2.1計算負荷的內容計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發熱條件選擇電器或導體的依據。2.2負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數法、二項式等幾種。本設計由于設備臺數比較多，而單臺設備容量相差不大所以采用需要系數法確定。

下表為該機械廠各車間的負荷情況:序號車間名稱負荷類型計算負荷P(kW)Q(kvar)S(KVA)1空氣壓縮車間I780180800.52熔制成型（模具）車間I580150599.13熔制成型（熔制）車間I5901706144后加工（磨刨）車間I650220686.25后加工（封接）車間I680180703.46配料車間I360100373.67鍋爐房I420110434.28廠區其他負荷（一）II?III600268657.19廠區其他負荷（一）II?III550200585.2共計521015785453.3同時系數0.950.97全場計算負荷4949.51530.75180.8*公式及計算過程見附12.3功率因數的內容及計算功率因數是衡量供配電系統是否經濟運行的一個重要指標。工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數降低。如在充分發揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數的情況下，尚達不到規定的工廠功率因數要求時，則需考慮增設無功功率補償裝置。國家標準GB/T3485-1998《評價企業合理用電技術導則》中規定：“在企業最大負荷時的功率因數應不低于0.9，凡功率因數未達到上述規定的，應在負荷側合理裝置集中與就地無功補償設備。”本設計中，經計算該工廠最大負荷時功率因數cos%=0.96,,滿足供電部門對本場功率因數的要求。因此，無需加裝無功功率補償裝置。*公式及計算過程見附23變配電所選型及總體布置3.1供電電壓的確定供電電壓是指供配電系統從電力系統所取得的電源電壓。供電電壓的選取，主要決定于以下3個方面的因素。電力部分所能提供的電源電壓；企業負荷大小及距離電源線路遠近；企業大型設備的額定電壓。在本設計中，已知該機械廠由距其5公里處的A變電站接一回架空線路供電；供電電壓等級可選擇10kV或35kV;機械廠內大型設備額定電壓不詳。通過計算得知，該廠計算負荷為5180.8kVA。因此，選擇35kV作為供電電壓較合適。3.2總降壓變電所的設計大中型企業，由于負荷較大往往采用35-110kV電源進線，降壓至10kV或6kV,再向各車間變電所和高壓用電設備配電，這種降壓變電所稱為總降壓變電所。本設計中，車間比較集中可設一個總降壓變電所，這樣既節省投資，又便于運行維護。3.3配電電壓的確定配電電壓是指用戶內部向用電設備配電的電壓等級。由用戶總降壓變電所向高壓用電設備配電的電壓稱為高壓配電電壓，由用戶車間變電所或建筑物變電所向低壓用電設備配電的電壓稱為低壓配電電壓。本設計中，對各車間需要的電壓等級不詳，擬采用低壓配電，配電電壓為0.4kV。3.4車間變電所的設計車間變電所是指設在車間的10/0.4kV變電所。車間負荷較大時，一般應設車間變電所，還可以向鄰近負荷較小的車間供電。車間變電所分為車間附設變電所和車間內變電所。由于需要給多個車間供電及車間內變電所安全性較差，故本設計采用的類型為車間附設變電所。通過分析廠區平面布置圖和廠區各車間負荷大小及負荷要求，本配電系統將建設3間車間變電所，用以滿足各車間的負荷需求。3.5變配電所的位置的選擇通常，變配電所所址選擇遵循以下原則：盡量靠近負荷中心；盡量靠近電源側；進出線方便；盡量避開污染源，或者在污染源上方口；盡量避開振動、潮濕、高溫及有易燃易爆物品的場所；設備運輸方便；有擴建和發展的余地；高壓配電所與鄰近車間的變電所合建。根據上述原則及本廠各車間負荷分布情況，設計了相應的供配電平面布置簡圖。*具體簡圖見附54變壓器、主接線方案的選擇4.1總降壓變電所主變壓器臺數的選擇本廠I、II級負荷較多，為滿足用電負荷對可靠性的要求，選擇兩臺主變壓器。同時，當一臺變壓器發生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續供電，故選兩臺變壓器。4.2總降壓變電所主變壓器容量的選擇裝有兩臺主變壓器時，其中任意一臺主變壓器容量^應同時滿足下列兩個條件：任一臺主變壓器單獨運行時，應滿足總計算負荷的60%~70%的要求，即SN=（0.6~0.7）Sc任一臺主變壓器單獨運行時，應能滿足全部一、二級負荷SC（I+II）的需要，即SnNSc（I+II）經計算，本設計選用5000kVA的變壓器二臺。*公式及計算過程見附34.3總降壓變電所主變壓器型式的選擇油浸式：一般正常環境的變電所；干式：用于防火要求較高或環境潮濕，多塵的場所；密閉式：用于具有化學腐蝕性氣體、蒸汽或具有導電、可燃粉塵、纖維會嚴重影響變壓器安全運行場所；防雷式：用于多雷區及土壤電阻率較高的山區；有載調壓式：用于電力系統供電電壓偏低或電壓波動嚴重且用電設備對電壓質量又要求較高的場所。由于本設計的變電所為獨立式、封閉建筑，故采用油浸式變壓器。4.4總降壓變電所主接線的選擇對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓。總降壓變電所主接線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設備（變壓器、斷路器、隔離開關等）及其連接線組成，通常用單線表示。主接線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經濟性，繼電保護和控制方式都有密切關系，是供電設計中的重要環節。其中，有幾種可供參考的方法如下：一次側采用內橋式接線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所，這種內橋式接線多用于電源線路較長因而發生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經常切換的總降壓變電所。一次側采用外橋式接線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內橋式接線適用的場合有所不同。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經濟運行需經常切換的總降壓變電所。當一次電源電網采用環行接線時，也宜于采用這種接線。一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接線方式兼有上述兩種橋式接線的運行靈活性的優點，但所用高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二次側進出線較多的總降壓變電所。一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所，采用雙母線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關設備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在工廠電力系統在工廠變電所中很少運用主要用于電力系統的樞紐變電所。本設計中，機械廠連續運行，負荷變動較小，電源進線較長(5km),主變壓器不需要經常切換，另外考慮到今后的長遠發展，因此采用主接線一次側采用內橋式接線，二次側采用單母線分段的總降壓主接線方式。該接線法供電可靠性高，操作靈活，適用于企業一、二級負荷供電。*具體接線圖見附44.5車間變電所變壓器的選擇車間變電所變壓器臺數和容量確定原則和總降壓變電所基本相同，這里就不再贅述。根據廠區各車間分布和負荷要求，本配電系統將建設3間車間變電所，每個變電所采用兩回獨立進線，設置兩臺變壓器，每臺變壓器的容量為1000kVA。5短路電流的計算5.1短路電流計算的目的及方法短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。進行短路電流計算，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。對于工廠供電系統來說，由于將電力系統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（有稱有名單位制法）和標幺值法（又稱相對單位制法）。5.2短路電流計算本設計采用標幺值法進行短路計算。經計算，得出基于短路點的短路電流和容量匯總表。下表為短路點k1、k2分別在在最大/最小運行方式下的短路電流和容量匯總表:1.最大運行方式三相短路電流三相短路容量仲）ish.k1(kA)SjkVA)k10.467.1218.16460k20.094.9312.58902.最小運行方式三相短路電流三相短路容量Ik1*Ik1(kA)ish.k1(kA)Sk1(kVA)k10.264.0610.3260k20.084.2910.9480*公式及計算過程見附67主要電氣設備選擇7.1電氣設備選擇的條件為了保證供電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，選擇導線和電纜截面計算時必須滿足下列條件：發熱條件導線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。電壓損耗條件導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。經濟電流密度35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。工廠內的10KV及以下線路，通常不按此原則選擇。機械強度導線截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩定度。母線也應校驗短路時的穩定度。對于絕