供配電工程課程設(shè)計--某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計

1、<p>　　電氣與電子信息工程學(xué)院</p><p>　　供配電工程課程設(shè)計報告</p><p>　　名 稱：　 供配電工程課程設(shè)計 </p><p>　　專業(yè)班級：電氣工程及其自動化2016專升本（2）班 </p><p>　　供配電工程課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><

2、;b>　　一、設(shè)計題目</b></p><p>　　某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計</p><p><b>　　二、設(shè)計目的及要求</b></p><p>　　通過本課程設(shè)計：熟悉供配電系統(tǒng)初步設(shè)計必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計程序、設(shè)計規(guī)范等，鍛煉工程設(shè)計、技術(shù)經(jīng)濟分析比較、工程計算、工具書使用等能力，并了解供電配電

3、系統(tǒng)前沿技術(shù)及先進設(shè)備。</p><p>　　要求根據(jù)用戶所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，選擇配變電所主接線方案、高壓配電線路接線方式、高低壓設(shè)備和進出線，確定車間變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型。最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖樣。</p><p><b>　　三、設(shè)計依據(jù)</b><

4、;/p><p>　　1、總平面圖如附圖。</p><p><b>　　2、負荷情況</b></p><p>　　該廠由注塑車間、擠出車間、鍛工車間、模具車間、熱處理車間、鉚焊車間、五金裝配車間等組成，主營產(chǎn)品有五金配件、門窗密封膠條、折疊門塑料配件、家私裝飾條、各種擠出異型材、精密注塑加工、代客開模、玻璃墊片等。</p><p&

5、gt;　　工廠部分車間負荷情況見附表。該廠大部分車間為兩班或三班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為5100h。該廠屬于二級負荷。</p><p><b>　　2、供電電源情況</b></p><p>　　按照工廠與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由從某35／10kV地區(qū)變電站取得工作電源。該35／10kV地區(qū)變距離本廠約為1km，10kV母線短路數(shù)據(jù)：、。<

6、/p><p>　　要求該廠：①過電流保護整定時間不大于1.0s；②在工廠10kV電源側(cè)進行電能計量；③功率因數(shù)應(yīng)不低于0.92。</p><p><b>　　3．工廠自然條件</b></p><p>　　年最高氣溫39℃，年平均氣溫23℃，年最低氣溫-5℃, 年最熱月平均最高氣溫33℃，年最熱月平均氣溫26℃，年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃．

7、主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m，地層以砂粘土為主。</p><p><b>　　4．電費制度</b></p><p>　　按兩部電價制交納電費,基本電價20元/千伏·安/月，電度電價0.5元/度。</p><p><b>　　四、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計內(nèi)

8、容包括：配變電所的負荷計算及無功功率的補償計算，車間變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定，變配電所主接線方案的選擇，高壓配電線路接線方式的選擇，高低壓配電線路及導(dǎo)線截面選擇，短路計算和開關(guān)設(shè)備的選擇，繼電保護的整定計算*，防雷保護與接地裝置設(shè)計*等。</p><p><b>　　附表：</b></p><p><b>　　摘 要</b></p&g

9、t;<p>　　眾所周知，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(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(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。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。</p><p>　　負荷計算是設(shè)計的基礎(chǔ),它決定設(shè)備容量的選用,管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總造價等,這是技術(shù)人員熟知的事實。通過負荷的

10、統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷（calculated load）。</p><p>　　在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無功功率。無功功率比較抽象,它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換,并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。</p><p>　　短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進行繼電保護裝置的整

11、定計算。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)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。</p><p>　　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)定的功率傳送和運行等要求而設(shè)計的、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、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等

12、。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經(jīng)濟合理性等起著決定性作用。</p><p>　　供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。</p><p>　　導(dǎo)線和電纜截面的選擇與校驗。對10kV及以下的高壓線

13、路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損失、機械強度、短路熱穩(wěn)定等條件</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計概要…………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 工廠供電的意義和要求……………………………………………………1</p&

14、gt;<p>　　1.2 選題的背景和意義…………………………………………………………1</p><p>　　2.負荷計算的意義及相關(guān)參數(shù)的計算……………………………………………2</p><p>　　2.1 負荷計算的意義……………………………………………………………2</p><p>　　2.2 參數(shù)的計算………………………………………

15、…………………………2</p><p>　　2.3 車間負荷計算結(jié)果…………………………………………………………3</p><p>　　2.4 無功補償?shù)挠嬎恪?</p><p>　　3.變壓器的臺數(shù)、容量和類型的選擇……………………………………………8</p><p>　　3.1 車間

16、變壓器的選擇原則……………………………………………………8</p><p>　　3.2 選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量和類型……………………………………8</p><p>　　4.電氣主接線………………………………………………………………………10</p><p>　　4.1 電氣主接線的意義及重要性………………………………………………10</p>

17、<p>　　4.2 電氣主接線的設(shè)計…………………………………………………………10</p><p>　　5.短路電流的計算…………………………………………………………………12</p><p>　　5.1 產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計算方法…………………………………12</p><p>　　5.2 短路電流點的計算…………………………………

18、………………………16</p><p>　　6.高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇…………………………………………………17</p><p>　　6.1 電氣設(shè)備的選擇對工廠企業(yè)的意義………………………………………17</p><p>　　6.2 電氣設(shè)備的選擇及其校驗理論……………………………………………176.3 主要設(shè)備的選擇校驗………………………………

19、………………………186.4 電線電纜的選擇與校驗……………………………………………………207.防雷與接地………………………………………………………………………237.1 防雷接地的理論基礎(chǔ)………………………………………………………23</p><p>　　7.2 防雷接地的保護措施………………………………………………………24</p><p>　　8.總結(jié)………………

20、………………………………………………………………25</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………26</p><p><b>　　1.設(shè)計概要</b></p><p>　　1.1 工廠供電的意義和要求</p><p>　　工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。

21、 眾所周知，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(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(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。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。 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

22、，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。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，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(yīng)、分配和使用中，不

23、應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2） 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可</p><p>　　1.2選題的背景和意義</p><p>　　本課題應(yīng)用供配電設(shè)計的基本原則和方法進行塑料五金廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計。通過本課程設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識、基本技能和專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生獨立獲取新知識、新技術(shù)和新信息的能力,使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路,學(xué)生能夠理

24、解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的設(shè)計要求,掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計計算和運行維護所必須的基本理論和基本技能。</p><p>　　2.負荷計算的意義及相關(guān)參數(shù)的計算</p><p>　　2.1負荷計算的意義</p><p>　　負荷計算是設(shè)計的基礎(chǔ),它決定設(shè)備容量的選用,但是近幾年來用估算的方法替代了負荷計算,給制定方案、工程審核造成一定的困難。</p>&

25、lt;p>　　通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷（calculated load）</p><p><b>　　2.2 參數(shù)的計算</b></p><p>　　目前，對工礦企業(yè)的電力負荷計算主要采用三種方法：單位容量法、需要系數(shù)法、用系數(shù)法。在本設(shè)計中采用的是需要系法來進行負荷計算。</p><

26、p>　?。ㄒ唬┮唤M用電設(shè)備的計算負荷</p><p><b>　　主要計算公式有：</b></p><p>　　有功計算負荷：= (2-1)</p><p>　　無功計算負荷：= (2-2)<

27、;/p><p>　　視在計算負荷：=/ (2-3)</p><p>　　計算電流： =/ (2-4)</p><p>　　式中為用電設(shè)備組的需要系數(shù)值；為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)； 為功率因數(shù)的正切值；為用電設(shè)備組的額定電壓。<

28、;/p><p>　　（二）多組用電設(shè)備的計算負荷</p><p>　　在確定低壓干線上或低壓母線上的計算負荷時，可結(jié)合具體情況對其有功和無功計算負荷計入一個同時系數(shù)K∑。 </p><p>　　圖2-1 多組用電設(shè)備的計算負荷</p><p>　　對于干線，可取K∑P=0.85-0.95;K∑Q=0.90-0.

29、97對于低壓母線，由用電設(shè)備計算負荷直接相加來計算時，可取K∑P=0.8-0.9, K∑Q =0.85-0.95。由干線負荷直接相加來計算時，可取K∑P=0.95, K∑Q =0.97。</p><p><b>　　其計算公式如下：</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　(2-6)

30、 </p><p>　　由此確定五金廠各車間變電所總的電力負荷。</p><p>　　2.3 車間負荷計算結(jié)果</p><p>　　由該工廠車間負荷表可確定五金廠各車間變電所電力負荷計算表，分別如下表：</p><p>　　表2-1 工廠的負荷情況</p><p>　　表2-2：各車間變電所負荷計算情況</p

31、><p>　　2.4無功補償?shù)挠嬎?lt;/p><p>　　在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無功功率。無功功率比較抽象,它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換,并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。由于它不對外做?才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功

32、率,遠遠滿足不了負荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補償裝置的道理。</p><p>　　根據(jù)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補償，低壓成組補償和低壓補償三種方式。</p><p>　　由于本設(shè)計中上級要求工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.92,而由上面計算可知=0.

33、6<0.9，因此需要進行無功補償。</p><p>　　綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行低壓集中補償。</p><p>　　以NO1(STS1)車間變電所為例,計算它的功率補償</p><p>　　QN.C = 519.08×（tanarc cos0.65－tanarccos0.92）kvar=385.74kvar</p><p&

34、gt;　　根據(jù)補償柜的規(guī)格要求,初選BCMJ0.4-16-3,每組容量qN.C =16kvar,則需要安裝的電容組數(shù)為</p><p>　　n= QN.C /qN.C =385.74 kvar/16 kvar=24.1125 </p><p>　　無功補償后，變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：</p><p>　　Pc=519.08 Qc=(561.7-390)kva

35、r=171.70kvar</p><p>　　Sc=546.74kV.A cosa=0.95</p><p>　　又考慮到變壓器的功率損耗為：</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　簡化公式有：

36、 </p><p>　　ΔPT=0.01Sc，ΔQT=0.05Sc (2-9)</p><p>　　即： ΔPT=0.01Sc=5.47kW</p><p>　　ΔQT=0.05Sc=27.34kvar</p><p>　　變電所高壓側(cè)計算負荷為：</p><p>　　

37、= +Δ =524.55kW</p><p>　　= -QN.C +Δ =199.04kvar</p><p><b>　　=561.04</b></p><p>　　補償后的功率因數(shù)為：</p><p>　　Cosφ==0.93</p><p>　　各個車間的補償結(jié)果如下表2-3</p&

38、gt;<p>　　表2-3 功率補償結(jié)果計算（低壓側(cè)）</p><p>　　由計算,可以算出在變壓器的高壓側(cè)無功補償后的結(jié)果,見下表2-4</p><p>　　表2-4功率補償后結(jié)果（高壓側(cè)）</p><p>　　考慮到低壓母線的同時系數(shù)：</p><p>　　由式（2-5）(2-6)式及表2-4可確定：</p>

39、<p>　　補償后總的有功計算負荷： =1340.51kW</p><p>　　總的無功計算負荷： = 498.37</p><p>　　總的視在計算負荷：= =1430.15kV.A</p><p>　　Cosφ=/= 0.94</p><p>　　=/ = 86.70A</p>

40、;<p>　　由表和計算可得各變電所折算到高壓側(cè)的功率因數(shù)均大于0.92,整個工廠的功率因數(shù)為0.94即功率補償?shù)碾娙葸x擇合理, 符合本設(shè)計的要求。</p><p>　　按兩部電價制交納電費,基本電價20元/千伏·安/月，電度電價0.5元/度,該工廠采取補償可節(jié)約能量為△S1+△S2+△S3=（800-630）+(630-500)+(800-630) kV.A=470 kV.A采取無功補償

41、后該工廠每月可節(jié)約20×470=9400元</p><p>　　我國《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶,最大負荷使得功率因數(shù)不得低于0.9，如果達不到要求，則必須進行無功補償。因此，在設(shè)計時，可用此功率因數(shù)來確定需要采用無功補償?shù)米畲笕萘俊Ｓ蓛刹侩娰M制度可知采用無功補償為工廠節(jié)約了資金。</p><p>　　3.變壓器的臺數(shù)、容量和類型的選擇</p&

42、gt;<p>　　3.1 車間變壓器的選擇原則</p><p>　　（1）變電所主變壓器臺數(shù)的選擇</p><p>　　選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則：</p><p>　　應(yīng)滿足用電負荷對供電可靠性的要求。</p><p>　　對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所。</p><p&

43、gt;　　除上述兩種情r況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。</p><p>　　在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)當(dāng)考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。</p><p>　?。?）變電所主變壓器容量的選擇</p><p>　　1）只裝一臺主變壓器的變電所</p><p>　　主變壓器的容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負荷S30的需要，即<

44、;/p><p>　　SN.T≥S30 </p><p>　　2）裝有兩臺主變壓器的變電所</p><p>　　每臺變壓器的容量SN.T應(yīng)同時滿足以下兩個條件：</p><p>　?、偃我慌_單獨運行時，SN.T≥（0.6～0.7）S30 </p><

45、p>　　②任一臺單獨運行時，SN.T≥S30（Ⅰ+Ⅱ） </p><p>　　3.2 選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量和類型</p><p>　　1、根據(jù)表4-1選擇變壓器的臺數(shù)、容量和類型。對于三個車間變電站STS1、 STS2 、STS3的容量分別為：546.74kVA、399.7kVA、518.53 kVA 。本工廠屬于二級負荷但是考慮到相應(yīng)得精進

46、基礎(chǔ)和技術(shù)參數(shù)，在節(jié)能和留有余量方面負荷率為70%-80%，選定三臺SC（B）10其額定容量分別為630、500、630kVA,從而保證工廠得負荷正常得運行。</p><p>　　2、該工廠得自然條件為;年最高氣溫39℃，年平均氣溫23℃，年最低氣溫-5℃, 年最熱月平均最高氣溫33℃，年最熱月平均氣溫26℃，年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃．主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m，地層以砂粘土為主。

47、考慮到土壤電阻率較高，和防雷要求得提高選用此型別為sc(B)10型變壓器</p><p>　　初步選定變壓器得容量型號如下表：</p><p>　　表3-1 車間變電所變壓器的臺數(shù)、容量和型號</p><p>　　4.電氣主接線方案選擇</p><p>　　4.1 電氣主接線的意義及重要性</p><p>　　電氣主接

48、線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預(yù)定的功率傳送和運行等要求而設(shè)計的、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、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經(jīng)濟合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運行方式時,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,將互感器、避雷器、電容器、中性點設(shè)備以及載波通信用的通道加工元件（也

49、稱高頻阻波器）等也表示出來。    對一個電廠而言,電氣主接線在電廠設(shè)計時就根據(jù)機組容量、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、運行的靈活性和方便性、經(jīng)濟性、發(fā)展和擴建的可能性等方面,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)滿足以下幾點要求： 1）運行的可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對用戶供電的可靠性,特別是保證

50、對重要負荷的供電。 2）運行的靈活性：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,能夠通過倒換開</p><p>　　4.2 電氣主接線的設(shè)計</p><p>　　變配電所的電氣主接線是一電源進線和引出線為基本環(huán)節(jié)，以母線為中間環(huán)節(jié)的電能輸配電路。</p><p><b>　　1、主接線方式</b>

51、</p><p>　　其基本形式按有母線接線和無母線接線。母線又稱匯流排，起著匯集電能的作用。在擁護的變配電所中，有母線的主接線按母線的設(shè)置不同，又有單母線接線，單母線分段接線，雙母線接線。</p><p>　　2、主接線方案的選擇</p><p>　　該機械廠本廠可由附近35/10kV地區(qū)變電站取得工作電源，所以直接經(jīng)車間變電所，降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓如3

52、80V、220V。</p><p>　　該工廠屬于二級負荷，直接引入10kV的高壓電，選擇二路電源進線的接線。采用冷備用的工作方式。</p><p><b>　　（1）單母線接線</b></p><p>　　又稱典型單母線接線，圖4-1所示。所有電源和引出線回路都連接在同一母線上，優(yōu)點是簡單，清晰，設(shè)備少，運行操作方便且有利于擴建。</p

53、><p>　　（2）各車間變點站相互獨立</p><p>　　如圖4-2所示。由于該工廠為二級負荷，對供電的可靠性要求不是很高，采用如圖所示的接線方式具有接線簡單，操作方便，設(shè)備少，投資小等優(yōu)點。</p><p>　　圖4－1 單母線接線 圖4-2各變電站低壓側(cè)相互獨立 </p><p>　

54、　通過綜合考慮,本方案一次側(cè)選擇單母線分段接線,二次側(cè)各變電站相互獨立接線方式。</p><p><b>　　5.短路電流的計算</b></p><p>　　5.1產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計算方法</p><p>　　短路電流產(chǎn)生的原因：（1）設(shè)備絕緣損壞。老化、污閃、霧閃、鹽堿擊穿。（2）外力破壞。雷擊、鳥害、動物接觸、人員或植物距離太近。

55、（3）設(shè)備機械損傷。疲勞嚴重、斷線、倒塔、倒桿、電動力太大拉斷導(dǎo)線。（4）運行人員誤操作、帶地線合隔離開關(guān)、帶負荷拉隔離開關(guān)。（5）其他原因。</p><p>　　短路電流產(chǎn)生的主要危害：（1）短路電流的弧光高溫直接燒壞電氣設(shè)備。（2）短路電流造成的大電動力破壞其它設(shè)備，造成連續(xù)的短路發(fā)生。（3）電壓太低影響用戶的正常供電。</p><p>　　短路電流計算的方法：常用的有歐姆法（有稱有名

56、單位制法）和標(biāo)幺制法（又稱相對單位制法）。繪制短路電路圖5-1如圖</p><p>　　圖5-1 短路計算電路</p><p>　　5.2短路電流點的計算</p><p>　　本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進行短路計算</p><p>　　1.在最大運行方式下:</p><p>　　以STS2變電所為例Sk.max=500<

57、/p><p><b>　　(1)確定基準值</b></p><p>　　取Sd=100 =10.5kV =0.4kV</p><p><b>　　而</b></p><p>　　（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值</p><p>　?、匐娏ο到y(tǒng)：=100

58、/500=0.2</p><p>　?、诩芸站€路：= L / =0.332</p><p>　?、垭娏ψ儔浩鳎ㄓ筛戒洷?）</p><p>　　=4×100×1000/100×500=8</p><p>　　繪制等效電路如圖5-2，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計算點。</p><

59、;p><b>　　圖5-2 等效電路</b></p><p>　　(3)求k-1點的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流</p><p><b>　　1）總電抗標(biāo)幺值</b></p><p>　　=0.2+0.332=0.532</p><p>　　2）三相短路電流周期分量有效值</p&g

60、t;<p>　　=5.5kA/0.532=10.34kA</p><p>　　3)其他三相短路電流</p><p>　　===10.34kA</p><p>　　=2.55*5.73kA=26.36kA</p><p>　　=1.51*5.73kA=15.61kA</p><p><b>　　4

61、)三相短路容量</b></p><p>　　=/=100 /0.532=187.97</p><p>　?。?）求k-2點的短路總電抗標(biāo)幺值及短路電流</p><p><b>　　1）總電抗標(biāo)幺值</b></p><p>　　=++=0.2+0.332+8=8.532</p><p>

62、;　　2）三相短路電流周期分量有效值</p><p>　　==144.34kA/8.532=16.92kA</p><p>　　3)其他三相短路電流</p><p><b>　　==16.92kA</b></p><p>　　=2.26×16.92kA=38.24kA</p><p>　

63、　=1.31×16.92kA=19.12kA</p><p><b>　　4)三相短路容量</b></p><p>　　==100/8.532=11.72</p><p>　　短路計算結(jié)果表見表5-1</p><p>　　其它車間K-1點即變壓器高壓側(cè)短路時的短路電流和短路容量是相同的,只需計算K-2點變壓器低

64、壓側(cè)短路時的短路電流和短路容量;根據(jù)相同的方法可計算其它車間K-2點短路電流和短路容量。</p><p>　　表5-1 STS2短路計算</p><p>　　2.最小方式運行情況下:</p><p>　　以STS2為例計算Sk.min=200MV·A</p><p><b>　　(1)確定基準值</b><

65、/p><p>　　取=100 =10.5kV =0.4kV</p><p>　　而=100/（*10.5kV）=5.50kA</p><p>　　=100/( *0.4kV)=144.34kA</p><p>　　(2)計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值</p><p>　　1）電力系統(tǒng) =/=100/200 =0.

66、5</p><p>　　2）架空線路=L/=0.35/km×1km×100/=0.332</p><p>　　3)電力變壓器= %/100=4×100×/100×200 =8</p><p>　　(3)求k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量</p><p>　　1）總電抗標(biāo)幺

67、值= + =0.5+0.332=0.832</p><p>　　2）三相短路電流周期分量有效值 =5.5kA/0.832=6.61kA</p><p>　　3)其他三相短路電流=6.61kA</p><p>　　=2.55×6.61kA=16.86kA</p><p>　　=1.51×6.61kA=9.98kA</p

68、><p><b>　　4)三相短路容量</b></p><p>　　=100 /0.832=120.19</p><p>　　(4)求k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值三相短路電流的短路容量</p><p>　　1）總電抗標(biāo)幺值= =0.5+8=8.832</p><p>　　2）三相短路電流周期分量有效

69、值</p><p>　　= /=144.34KA/8.832=16.34kA</p><p>　　3)其他三相短路電流</p><p><b>　　=16.34kA</b></p><p>　　=2.26×16.34kA=36.93kA</p><p>　　=1.31×16.3

70、4kA=21.41kA</p><p><b>　　4)三相短路容量</b></p><p>　　=100/8.832=11.32</p><p><b>　　其短路計算表如下：</b></p><p>　　表5-2 STS2短路計算</p><p>　　同上：以STS1變電

71、所為例Sk.max=500變壓器容量為630KVA</p><p>　　STS1的短路計算如下表：</p><p>　　表5-3 STS2短路計算</p><p>　　以STS1為例計算Sk.min=200MV·A</p><p>　　表5-4 STS2短路計算</p><p>　　6.高、低壓電氣一次設(shè)備的

72、選擇6.1電氣設(shè)備的選擇對工廠企業(yè)的意義</p><p>　　電器是指能夠根據(jù)外界施加的信號和要求，自動或手動地接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電路或非電量對象的變換、檢測、控制、保護、調(diào)節(jié)和傳遞信息用的電氣器具。工廠供電系統(tǒng)的安全運行對工業(yè)企業(yè)來說至關(guān)重要，特別是對于大型企業(yè)，企業(yè)供電的可靠性、連續(xù)性和安全性要求很高。</p><p>　　6.2 電氣設(shè)備

73、的選擇及其效驗理論</p><p>　　供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。</p><p>　　對于高壓設(shè)備器件的校驗項目見表6-1：</p><p>　　表6-1 高壓設(shè)備器

74、件的校驗項目</p><p>　　電氣設(shè)備按在正常條件下工作進行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內(nèi)或室外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。電氣要求是指電氣裝置對設(shè)備的電壓、電流、頻率（一般為50Hz）等的要求；對一些斷流電器如開關(guān)、熔斷器等，應(yīng)考慮其斷流能力。</p><p>　　6.3主要設(shè)備的選擇校驗</p

75、><p>　　在本設(shè)計中所用到的10kV的高壓成套設(shè)備為XGN56-12交流金屬封閉式開關(guān)設(shè)備(考慮到設(shè)備的選擇性，出線柜的斷路器設(shè)備容量可小一些，經(jīng)校驗也符合要求，所以三臺出線柜與進線柜選擇相同的型號)。該設(shè)備是三相交流50Hz單母線及單母線帶旁路系統(tǒng)的戶內(nèi)成套設(shè)備，具有安全連鎖、防誤性能、運行安全可靠、真空滅弧室免維護等特點。在該設(shè)計的車間變電所用到該系列的開關(guān)柜有如下器件：</p><p&g

76、t;　　電流互感器LZZB6-12，真空斷路器ZN98B(VK),熔斷器RN2-12，電壓互感器JDZ-12，隔離開關(guān)GN19-12C HY5W避雷針 帶電顯示器</p><p>　　（1）電流互感器LZZB6-12的選擇和校驗</p><p>　　電流互感器應(yīng)按裝設(shè) 地點條件及額定電壓，一次電流，二次電流（一般為5A），準確級等進行選擇，并應(yīng)校驗其短路動穩(wěn)態(tài)和和熱穩(wěn)態(tài)。校驗結(jié)果見表6-2

77、</p><p>　　表6-2 LZZBJ-12校驗</p><p>　?。?）RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗，見下表6-3</p><p>　　表6-3 RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗表</p><p>　?。?）高壓側(cè)其他設(shè)備的選擇校驗表</p><p>　　表6-4 高壓側(cè)設(shè)備校驗表</p>&

78、lt;p>　　（4）低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗</p><p>　　低壓側(cè)進線柜主要是CW1-2000/1600/3斷路器 EH-0.66[]/5x3[4]電流互感器其校驗與變壓器高壓側(cè)一致其校驗結(jié)果如下表：</p><p>　　表6-5 低壓側(cè)部分電器設(shè)備校驗表</p><p>　　6.4電線電纜選擇與校驗</p><p>　　1、電線

79、電纜選擇的條件</p><p>　?。?）發(fā)熱條件（2） 電壓損失條件（3）經(jīng)濟電流密度條件（4） 機械強度條件 (5)短路熱穩(wěn)定條件用戶的 </p><p>　　對電力電纜不必校驗機械強度。其具體校驗條件如下：</p><p>　　a 按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時，應(yīng)使其允許載流量Ial大于通過相線的計算電流Ic，即 Ial

80、＞Ic 所謂導(dǎo)線和電纜的允許載流量，就是在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而不致使其穩(wěn)定溫度超過允許值的最大電流。</p><p>　　影響導(dǎo)線和電纜的允許載流量的主要因素：導(dǎo)線和電纜的導(dǎo)體材料與絕緣材料、導(dǎo)線和電纜的環(huán)境溫度、導(dǎo)線和電纜的敷設(shè)方式、導(dǎo)線和電纜的并列根數(shù)。按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體截面后，再校驗電壓損失、機械強度、短路熱穩(wěn)定等條件。 </p><p>　　b按電壓損失條件選擇

81、導(dǎo)線和電纜截面 。當(dāng)先按電壓損失條件選擇導(dǎo)線(或電纜，下同)截面時，由于截面未知，故有兩個未知數(shù)，即導(dǎo)線的電阻和電抗。可先假定一個單位長度的電抗值x0 ,然后再進行選擇計算。 </p><p><b>　　(6-1)</b></p><p><b>　　(6-2)</b></p><p><b>　　(6-3)&

82、lt;/b></p><p>　　式中 是導(dǎo)線材料電阻率的計算值，銅取18.8 ，單位Ω·m×10－9。 </p><p><b>　　c經(jīng)濟電流密度</b></p><p>　　35kV以上高壓線路考慮經(jīng)濟截面，用戶的10kV及以下線路通常不按此條件選擇。</p><p><b>　

83、　d校驗機械強度 </b></p><p>　　導(dǎo)線截面應(yīng)不小于其最小允許截面</p><p><b>　　e短路熱穩(wěn)定</b></p><p>　　對絕緣導(dǎo)線電纜和母線應(yīng)校驗其短路熱穩(wěn)定性校驗公式如下：</p><p><b>　　(6-4)</b></p><p&

84、gt;　　2、對該工廠我們只選擇架空線、母線及高壓側(cè)進出線的導(dǎo)線</p><p>　　1）10kV架空進線選擇 </p><p>　　初定線路為LJ型鋁絞線,取=0.35Ω/km,則據(jù) </p><p>　　ΔUAC%=(r0p1L1+x0q1L1)/(10UN2) （6-5）

85、 </p><p>　　=(r0×979.08kW+0.35Ω/km×426.52kvar)/(10×(10kV)2)=0.98r0+0.15≤5</p><p>　　則r0≤4.95Ω/km A>=ρ/r0=6.40mm2</p><p>　　選取LJ-16型導(dǎo)線,并查得其r0=2.054Ω/km,x0=0.3

86、90Ω/km,算得ΔUAC%≤5?？梢奓J-16導(dǎo)線滿足電壓損失要求。再對該導(dǎo)線做發(fā)熱條件校驗，因為導(dǎo)線最大負荷電流為61.6A,而查附錄表29，得LJ-16導(dǎo)線在35℃下載流量為92A,滿足發(fā)熱條件要求,接著做機械強度校驗根據(jù)相關(guān)規(guī)定,10kV架空線路鋁絞線的最小截面為35 mm2，因此所選LJ-35型是滿足機械強度要求的。</p><p><b>　　2）母線的選擇：</b></p

87、><p>　　對于10kV母線初選TMY-3X(40X4)允許載流量為625A>64.70A符合條件，而據(jù)(7-4)得Amin=74.05㎜2 A=160 ㎜2>Amin 符合熱穩(wěn)定的條件 其他條件不做考慮。對線路中低壓母線也初步選定該母線。</p><p>　　3）進出線電纜的選擇：</p><p>　　考慮高壓側(cè)進線的電纜選定YJV8.7/10kV-3

88、型電纜允許載流量為235A>64.70A（而出線相對電流要小一些也可選擇考慮到經(jīng)濟效益從略，也選擇此電纜）據(jù)(6-4)也可求得A=95㎜2>Amin=88.6㎜2均符合條件。</p><p><b>　　7.防雷接地</b></p><p>　　7.1防雷接地的理論基礎(chǔ)</p><p>　　1、雷擊電磁脈沖（代號LEMP）是一種電磁

89、干擾源，它是在建筑物防雷裝置和附近遭受直擊雷擊的情況下，由雷電的強大閃電流引起的靜電場、電磁場和電磁輻射等所產(chǎn)生的效應(yīng)。為了保障信息系統(tǒng)的防雷安全，必須對雷擊電磁脈沖采取必要的防護措施，以便在建筑物內(nèi)實現(xiàn)良好的電磁兼容性（代號EMC）。對于建筑物內(nèi)的信息系統(tǒng)來說，屏蔽、接地和等電位連接可以控制不同防雷區(qū)雷擊電磁環(huán)境，達到人為控制雷擊電磁脈沖干擾程度的作用。</p><p>　　2、過電壓的概念雷電過電壓。由大氣

90、中的雷云對地面放電而引起的。雷電過電壓的持續(xù)時間約為幾十微秒，具有脈沖的特性，故常稱為雷電沖擊波。雷閃擊中帶電的導(dǎo)體 ，如架空輸電線路導(dǎo)線，稱為直接雷擊。雷閃擊中正常情況下處于接地狀態(tài)的導(dǎo)體，如輸電線路鐵塔，使其電位升高以后又對帶電的導(dǎo)體放電稱為反擊。直擊雷過電壓幅值可達上百萬伏，會破壞電工設(shè)施絕緣，引起短路接地故障。感應(yīng)雷過電壓是雷閃擊中電工設(shè)備附近地面，在放電過程中由于空間電磁場的急劇變化而使未直接遭受雷擊的電工設(shè)備（包括二次設(shè)備、

91、通信設(shè)備）上感應(yīng)出的過電壓。因此，架空輸電線路需架設(shè)避雷線和接地裝置等進行防護。通常用線路耐雷水平和雷擊跳閘率表示輸電線路的防雷能力。</p><p><b>　　3、接地與接地裝置</b></p><p>　　1)接地電流與對地電壓</p><p>　　接地是指電氣設(shè)備為達到安全和功能需要為目的，將其某一部分與大地之間作良好的電氣連接。埋入地

92、中并與土壤作良好接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體或稱接地極。</p><p>　　電氣設(shè)備在發(fā)生接地故障時，電流將通過接地體以半球形向大地中散開。 在距離接地體越遠的地方，半球的球面積越大，其散流電阻越小，相對于接地點處的電位就越低。</p><p><b>　　2)接地類型</b></p><p>　　1. 功能性接地為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達到正常

93、工作要求而進行的接地，又稱工作接地。</p><p>　　2. 保護性接地為了保證電網(wǎng)故障時人身和設(shè)備的安全而進行的接地。</p><p>　　3. 功能性與保護性合一的接地(如屏蔽接地)</p><p>　　7.2防雷接地的保護措施</p><p>　　防雷設(shè)備由接閃器、引下線、接地裝置等組成。接閃器是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器

94、包括金屬桿狀的避雷針，金屬線狀的避雷線，金屬帶狀或網(wǎng)狀的避雷帶、避雷網(wǎng)等。</p><p>　　防雷引下線應(yīng)優(yōu)先利用自然引下線，還宜利用建筑物的鋼柱、消防梯、金屬煙囪等作為自然引下線，但其各部分之間均應(yīng)連成電氣通路。引下線的數(shù)量及間距應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置。 </p><p>　　采用多根引下線時，宜在各引下線距地面0.3m至1.8m之間設(shè)置斷接卡。當(dāng)利用混凝土柱或剪力墻中的主鋼筋作為自然引下線

95、并同時采用基礎(chǔ)接地體時，可不設(shè)斷接卡，但應(yīng)在適當(dāng)?shù)攸c設(shè)置若干連接板，以便于接地電阻的測量，以及補打人工接地體和作等電位體聯(lián)結(jié)用。</p><p>　　避雷器的選擇，必須使其伏秒特性與變壓器伏秒特性合理配合，并且避雷器的殘壓必須小于變壓器絕緣耐壓所能允許的程度。</p><p>　　避雷器應(yīng)盡可能靠近變壓器安裝。避雷器接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)接地中性線及金屬外殼連在一起接地。</p>

96、;<p>　　接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋。當(dāng)采用共用接地裝置時，其接地電阻應(yīng)按各系統(tǒng)中最小值要求設(shè)置。若接地電阻達不到要求，應(yīng)加接人工接地體</p><p>　　該工廠得自然條件為年最高氣溫39℃，年平均氣溫23℃，年最低氣溫-5℃, 年最熱月平均最高氣溫33℃，年最熱月平均氣溫26℃，年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃．主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m，地層以砂

97、粘土為主。因此必須設(shè)定相應(yīng)得接地與防雷。本設(shè)計中有的開關(guān)柜也帶有相應(yīng)得防雷與接地設(shè)備以防止線路設(shè)備損壞，保持電網(wǎng)和操作人員的安全，使得用戶能夠安全得用電。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在這次的課程設(shè)計實踐，歷時兩個星期，是我們接受專業(yè)培養(yǎng)的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是對我們學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)的一次培養(yǎng)訓(xùn)練和檢驗。不僅使我們熟悉了用戶供配電系

98、統(tǒng)初步設(shè)計必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計程序、設(shè)計規(guī)范，更鍛煉了我們對于工程設(shè)計、技術(shù)經(jīng)濟分析比較、工程計算、工具書使用等的能力，并使我們了解到了供電配電系統(tǒng)前沿技術(shù)及先進設(shè)備。</p><p>　　通過這兩個星期對于某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)的電氣部分設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，更看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還有待提高。這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要

99、的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。這次的課程設(shè)計，也切切實實的提高了我分析問題、解決問題的能力。</p><p>　　這次的課程設(shè)計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。剛開始的時候，大家就分配好了各自的任務(wù)，有的負責(zé)計算，

100、有的負責(zé)設(shè)計主接線圖，有的就主要負責(zé)畫圖，而有的積極查詢相關(guān)資料，并且經(jīng)常聚在一起討論各個方案的可行性。在課程設(shè)計中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗。團結(jié)協(xié)作是我們成功的一項非常重要的保證。而這次設(shè)計也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。</p><p>　　對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加讓我高興，讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人

101、永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　翁雙安. 供電工程.機械工業(yè)出版社，2004.5</p><p>　　蘇文成. 工廠供電. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.3</p><p>　　劉介才. 工廠供電（第四版

102、）. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.7</p><p>　　周瀛，李鴻儒. 工業(yè)企業(yè)供電（第二版）. 北京：冶金工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　余健明.供電技術(shù)（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　劉滌塵.電氣工程基礎(chǔ).武漢.武漢理工大學(xué)出版社，2002</p><p>　　劉建，倪健立，鄧永輝主編著.

103、配電自動化系統(tǒng)(第二版).北京：中國水力電力出版社，2003</p><p>　　焦留成主編.供電設(shè)計手冊.北京：中國計劃出版社，1999</p><p>　　部分參照.中國工控網(wǎng).www.gongkong.com</p><p>　　配電工程課程設(shè)計成績評定表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： </