某工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本論文主要是對(duì)小型工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。工廠(chǎng)由戶(hù)外引入10kV的高壓電源，經(jīng)過(guò)工廠(chǎng)變電所降為220/380V的低壓電，直接供給工廠(chǎng)車(chē)間的動(dòng)力系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。</p><p>　　在選擇電氣設(shè)備之前，先對(duì)工廠(chǎng)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，確定工廠(chǎng)總的負(fù)荷容量，同時(shí)在低壓母線(xiàn)側(cè)進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)。

2、根據(jù)補(bǔ)償后的負(fù)荷容量，選擇工廠(chǎng)變電所變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，然后確定工廠(chǎng)采用的供電系統(tǒng)，選擇合適的車(chē)間配電方案，畫(huà)出供配電系統(tǒng)主接線(xiàn)圖。</p><p>　　高壓一次設(shè)備、低壓一次設(shè)備和導(dǎo)線(xiàn)截面積選擇時(shí)，都必須滿(mǎn)足電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求。電氣設(shè)備不僅要滿(mǎn)足在短路故障條件下的工作要求，還必須按最大可能的短路故障時(shí)的動(dòng)穩(wěn)態(tài)度和熱穩(wěn)態(tài)度進(jìn)行校驗(yàn)，以判斷設(shè)備是否滿(mǎn)足工作要求。電路發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流電流

3、最大，計(jì)算三相短路電流，以進(jìn)行設(shè)備的校驗(yàn)。</p><p>　　最后，進(jìn)行繼電保護(hù)和防雷接地，來(lái)提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算，三相短路，主接線(xiàn)，繼電保護(hù)，設(shè)備選擇</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p&

4、gt;<p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　2 電力負(fù)荷及其計(jì)算2</p><p>　　2.1 負(fù)荷分級(jí)及供電電源措施2</p><p>　

5、　2.1.1 工廠(chǎng)電力負(fù)荷的分級(jí)2</p><p>　　2.1.2 各級(jí)負(fù)荷的供電措施2</p><p>　　2.2工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷的確定3</p><p>　　2.2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義3</p><p>　　2.2.2負(fù)荷計(jì)算的方法3</p><p>　　2.2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷4</p&

6、gt;<p>　　2.2.4二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷6</p><p>　　2.2.5工廠(chǎng)負(fù)荷的計(jì)算6</p><p>　　2.3無(wú)功功率補(bǔ)償9</p><p>　　2.3.1功率因數(shù)9</p><p>　　2.3.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪x擇10</p><p>　　2.3.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算11</p

7、><p>　　3 變壓器的選擇及其電氣主接線(xiàn)13</p><p>　　3.1變壓器的選擇13</p><p>　　3.1.1電力變壓器及其分類(lèi)13</p><p>　　3.1.2電力變壓器的連接組別13</p><p>　　3.1.3變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇14</p><p>　　3.1.

8、4電力變壓器的校驗(yàn)15</p><p>　　3.2工廠(chǎng)變配電所的主接線(xiàn)圖15</p><p>　　3.2.1電氣主接線(xiàn)的概況15</p><p>　　3.2.2車(chē)間和小型工廠(chǎng)變電所的主接線(xiàn)圖16</p><p>　　3.2.3本工廠(chǎng)變電所主接線(xiàn)的確定21</p><p>　　4 短路電流的計(jì)算22</

9、p><p>　　4.1短路的原因、后果及其形式22</p><p>　　4.1.1短路的原因22</p><p>　　4.1.2短路的后果22</p><p>　　4.1.3短路的形式23</p><p>　　4.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)的三相短路計(jì)算23</p><p>　　4.2.1無(wú)限大

10、容量電力系統(tǒng)23</p><p>　　4.2.2短路電流的計(jì)算方法23</p><p>　　4.2.3工廠(chǎng)三相短路電流的計(jì)算25</p><p>　　第5章 金工車(chē)間的配電28</p><p>　　5.1低壓配電線(xiàn)路接線(xiàn)方式28</p><p>　　5.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式29</p>&

11、lt;p>　　第6章 設(shè)備選擇與校驗(yàn)33</p><p>　　6.1導(dǎo)線(xiàn)的選擇與校驗(yàn)33</p><p>　　6.1.1車(chē)間導(dǎo)線(xiàn)截面及配電箱的選擇33</p><p>　　6.1.2車(chē)間導(dǎo)線(xiàn)的校驗(yàn)38</p><p>　　6.2高壓一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)40</p><p>　　6.2.1一次設(shè)備及其分類(lèi)

12、40</p><p>　　6.2.2一次設(shè)備的選擇41</p><p>　　6.2.3一次設(shè)備的校驗(yàn)43</p><p>　　6.3低壓補(bǔ)償柜選擇45</p><p>　　第7章 繼電保護(hù)與防雷接地46</p><p>　　7.1工廠(chǎng)的繼電保護(hù)46</p><p>　　7.1.1繼電

13、保護(hù)的選擇46</p><p>　　7.1.2繼電保護(hù)的整定及計(jì)算46</p><p>　　7.2工廠(chǎng)的防雷與接地47</p><p><b>　　總結(jié)49</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p><b>　　致謝51&

14、lt;/b></p><p><b>　　附錄A</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。因此，電能在

15、現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。</p><p>　　一般中小型工廠(chǎng)的電壓進(jìn)線(xiàn)電壓為6-10kV。電能先經(jīng)高壓配電所集中，在由高壓配電線(xiàn)路將電能分送到各車(chē)間變電所，或者高壓配電線(xiàn)路供給給高壓用電設(shè)備。車(chē)間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將6-10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線(xiàn)路將電能分送給各用電設(shè)備。</p><p>　　對(duì)于大型工廠(chǎng)

16、及其某些電源進(jìn)線(xiàn)電壓為35 kV及以上的中型工廠(chǎng)，一般經(jīng)過(guò)兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠(chǎng)后，先經(jīng)總降壓變電所，有大容量的電力變壓器將35kV及以上的電源電壓降為6-10kV的配電電壓，再通過(guò)高壓配電線(xiàn)路或高壓配電所將電能送到各個(gè)車(chē)間變電所，最后經(jīng)變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。</p><p>　　有的35kV進(jìn)線(xiàn)的工廠(chǎng)，只經(jīng)一次降壓，及35kV線(xiàn)路直接引入靠近負(fù)荷中心的車(chē)間變電所，經(jīng)車(chē)間變電所的配電變壓器直接降

17、為低壓用電設(shè)備所需電壓。這種配電方式稱(chēng)為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。這樣可以省去一級(jí)中間變壓，從而簡(jiǎn)化了供電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠(chǎng)區(qū)環(huán)境條件是否滿(mǎn)足35kV架空線(xiàn)路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用，以確保供電安全。</p><p>　　對(duì)于總供電容量不超過(guò)1000kV的小型工廠(chǎng)，通常只設(shè)一個(gè)降壓變電所，將6-10kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓（

18、220/380V）。如果工廠(chǎng)所需容量不大于160kVA時(shí)，一般采用低壓電源進(jìn)線(xiàn)，工廠(chǎng)只需設(shè)一個(gè)低壓配電間。</p><p>　　本廠(chǎng)屬于中小型工廠(chǎng)，采用10kV供電電源，在金工車(chē)間東側(cè)1020m處有一座10kV配電室，先用1km的架空線(xiàn)路，后改為電纜線(xiàn)路至本廠(chǎng)變電所，將6-10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線(xiàn)路將電能分送給各用電設(shè)備。</p><p

19、>　　2 電力負(fù)荷及其計(jì)算</p><p>　　2.1 負(fù)荷分級(jí)及供電電源措施</p><p>　　2.1.1 工廠(chǎng)電力負(fù)荷的分級(jí)</p><p>　　工廠(chǎng)的電力負(fù)荷，按GB 50052----1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)對(duì)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響的程度進(jìn)行分級(jí)，負(fù)荷可以分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。</p>

20、;<p>　?、?一級(jí)負(fù)荷 符合下列條件之一的，為一級(jí)負(fù)荷</p><p>　　1）中斷供電，將造成人身傷亡的負(fù)荷；</p><p>　　2）中斷供電，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失的負(fù)荷；</p><p>　　3）中斷供電，將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作的負(fù)荷。</p><p>　　在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷將發(fā)生中毒

21、、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所不允許中斷的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。</p><p>　　② 二級(jí)負(fù)荷 符合下列條件之一的，為二級(jí)負(fù)荷</p><p>　　1）中斷供電，將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷；</p><p>　　2）中斷供電，將影響重要用電單位的正常工作的負(fù)荷。</p><p>　?、?三級(jí)負(fù)荷 不屬于一、二級(jí)

22、負(fù)荷者為三級(jí)負(fù)荷。</p><p>　　2.1.2 各級(jí)負(fù)荷的供電措施</p><p>　?、?一級(jí)負(fù)荷的供電措施 一 級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不至于同時(shí)受到損壞，以維持供電；而且當(dāng)一個(gè)電源中斷供電時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)能承擔(dān)本用戶(hù)的全部一級(jí)負(fù)荷設(shè)備的供電。一級(jí)負(fù)荷用戶(hù)的變配電室內(nèi)的高低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)采用單母線(xiàn)分段的主結(jié)線(xiàn)形式，分列運(yùn)行并互為備用。一級(jí)負(fù)荷設(shè)

23、備應(yīng)采用雙電源供電，并在最末一級(jí)配電盤(pán)（箱）處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。</p><p>　?、?二級(jí)負(fù)荷的供電措施 二級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)電源供電，即應(yīng)有兩回路供電。當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線(xiàn)路常見(jiàn)故障時(shí)不至于中斷供電（或中斷后能立即回復(fù)）。</p><p>　?、?三級(jí)負(fù)荷的供電措施 三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，可采用單回路市電供電。但應(yīng)使

24、配電系統(tǒng)簡(jiǎn)潔可靠，盡量減少配電級(jí)數(shù)，低壓配電級(jí)數(shù)一般不超過(guò)四級(jí)，并且應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下，盡量減少電壓偏差和電壓波動(dòng)。</p><p>　　2.2工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷的確定</p><p>　　2.2.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義</p><p>　　計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。在供配電系統(tǒng)中，以30min的最大計(jì)算負(fù)荷作為

25、選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認(rèn)為只要電氣設(shè)備能承受該負(fù)荷的長(zhǎng)期作用，即可在正常情況下長(zhǎng)期運(yùn)行。一般將這個(gè)最大計(jì)算負(fù)荷簡(jiǎn)稱(chēng)計(jì)算負(fù)荷Pc。</p><p><b>　　負(fù)荷計(jì)算的目的是：</b></p><p>　　① 計(jì)算變配電所內(nèi)變壓器的負(fù)荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。</p><p>　?、?計(jì)算流過(guò)各主要電氣設(shè)備(斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、

26、母線(xiàn)、熔斷器等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。</p><p>　　③ 計(jì)算流過(guò)各條線(xiàn)路(電源進(jìn)線(xiàn)、高低壓配電線(xiàn)路等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些線(xiàn)路電纜或?qū)Ь€(xiàn)截面的依據(jù)。</p><p>　?、?計(jì)算尖峰負(fù)荷，用于保護(hù)電器的整定計(jì)算和校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。</p><p>　　⑤ 為電氣設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷是工程設(shè)計(jì)中按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線(xiàn)和電氣設(shè)備的依據(jù)。

27、</p><p>　　計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確，直接影響到電器和導(dǎo)線(xiàn)的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。</p><p>　　如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)，而變壓器負(fù)荷率較低運(yùn)行時(shí)，

28、也將造成長(zhǎng)期低效率運(yùn)行。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線(xiàn)處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至產(chǎn)生火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確確定計(jì)算負(fù)荷具有很大的意義。</p><p>　　2.2.2負(fù)荷計(jì)算的方法</p><p>　　在已知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計(jì)算有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和利用系數(shù)法；在未知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計(jì)算有負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法和住宅用

29、電量指標(biāo)法。</p><p><b>　　① 需要系數(shù)法</b></p><p>　　用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負(fù)荷計(jì)算。</p><p><b>　　② 利用系數(shù)法</b></p><p>　　采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再

30、考慮設(shè)備臺(tái)屬和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)測(cè)與統(tǒng)計(jì)較困難，在電氣設(shè)計(jì)中一般不用。</p><p><b>　?、?二項(xiàng)式法</b></p><p>　　在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計(jì)算負(fù)荷。</p>

31、<p><b>　　④ 負(fù)荷密度法</b></p><p>　　當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度ρ時(shí)，某建筑的平均負(fù)荷可按下式計(jì)算 </p><p>　　Pav =ρ·A（kW）</p><p>　　式中:ρ——負(fù)荷密度（kW/m2）</p><p>　　A——某建筑面積（m2）</p>&

32、lt;p>　　在建筑方案設(shè)計(jì)階段，可采用建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷估算。在建筑施工階段設(shè)計(jì)時(shí)，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核。</p><p>　　2.2.3需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷</p><p><b>　?、?基本公式</b></p><p>　　需要系數(shù)法確定用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為：</p><p>

33、<b>　　式（2.1）</b></p><p><b>　　無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為：</b></p><p><b>　　式（2.2）</b></p><p><b>　　視在計(jì)算負(fù)荷為：</b></p><p><b>　　式（2.3）</b&

34、gt;</p><p><b>　　計(jì)算電流為：</b></p><p><b>　　式（2.4）</b></p><p>　　–----------需要系數(shù)</p><p>　　-------有功計(jì)算負(fù)荷，單位為kW</p><p>　　-----無(wú)功計(jì)算負(fù)荷，單位為kva

35、r</p><p>　　------視在計(jì)算負(fù)荷，單位為kVA</p><p>　　---用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)</p><p>　　---用電設(shè)備組平均功率因數(shù)的正切值</p><p>　　② 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定</p><p>　　在確定擁有多組用電設(shè)備的干線(xiàn)上或車(chē)間變電所低壓母線(xiàn)上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各

36、組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對(duì)其用功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)和。</p><p><b>　　對(duì)車(chē)間干線(xiàn)，取</b></p><p>　　對(duì)低壓母線(xiàn)，分兩種情況：</p><p>　　1）由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，取</p><p>　　2

37、）由車(chē)間干線(xiàn)計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，取</p><p>　　總的有功計(jì)算負(fù)荷為：</p><p><b>　　式（2.5）</b></p><p>　　總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為：</p><p><b>　　式（2.6）</b></p><p>　　以上兩式中的和分別為各組設(shè)備的

38、有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和。</p><p>　　總的視在計(jì)算負(fù)荷為：</p><p><b>　　式（2.7）</b></p><p><b>　　總的計(jì)算電流為：</b></p><p><b>　　式（2.8）</b></p><p>　　由于各組設(shè)備

39、的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來(lái)計(jì)算。</p><p>　　2.2.4二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷</p><p>　　二項(xiàng)式法的基本公式是</p><p><b>　　式（2.9）</b></p><p>　　式中，表示用電設(shè)備組的平均功率，其中是用電設(shè)備組的總?cè)?/p>

40、量，其計(jì)算方法如前需要系數(shù)法所述；表示用電設(shè)備組中x臺(tái)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中是x臺(tái)最大容量的設(shè)備總?cè)萘?，b.c為二項(xiàng)式系數(shù)。</p><p>　　由于二項(xiàng)式法不僅考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時(shí)的平均負(fù)荷，而且考慮了少數(shù)容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外影響，所以二項(xiàng)式法比較適合確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別較大的低壓干線(xiàn)和分支線(xiàn)的計(jì)算負(fù)荷。</p><p>　　2.2.

41、5工廠(chǎng)負(fù)荷的計(jì)算</p><p><b>　　基礎(chǔ)資料：</b></p><p>　?、?工廠(chǎng)各車(chē)間負(fù)荷情況，如表2.1所示</p><p>　　表2.1 各車(chē)間負(fù)荷表</p><p>　　金工車(chē)間設(shè)備負(fù)荷如表2.2所示</p><p>　　表2.2 金工車(chē)間負(fù)荷表</p><

42、p>　　② 根據(jù)基礎(chǔ)資料提供的各廠(chǎng)房電力負(fù)荷清單，全廠(chǎng)都是三級(jí)負(fù)荷。按需要系數(shù)法分別計(jì)算出各個(gè)廠(chǎng)房及全廠(chǎng)的計(jì)算負(fù)荷。</p><p>　　1）金工車(chē)間負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　a.金屬切削機(jī)床設(shè)備容量：</p><p>　　對(duì)于大批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)，其需要系數(shù)：</p><p><b>　　，，</b>

43、;</p><p><b>　　有功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b>　　無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p>　　b.橋式起重機(jī)容量；</p><p>　　對(duì)于鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配等類(lèi)車(chē)間的吊車(chē)，其需要系數(shù):</p><p><b>　　，<

44、/b></p><p><b>　　有功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b>　　無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p>　　c.金工車(chē)間照明： </p><p>　　車(chē)間面積： </p><p><b>　　設(shè)備容量： </b&g

45、t;</p><p>　　對(duì)于生產(chǎn)廠(chǎng)房及辦公室、閱覽室、實(shí)驗(yàn)室照明，其需要系數(shù)：</p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　有功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b>　　無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b

46、>　　2）全廠(chǎng)總負(fù)荷</b></p><p>　　取有功同時(shí)系數(shù)，無(wú)功同時(shí)系數(shù)</p><p>　　有功計(jì)算負(fù)荷： </p><p>　　無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： </p><p>　　視在

47、計(jì)算負(fù)荷： </p><p><b>　　功率因數(shù)：</b></p><p>　　在符合計(jì)算中，新型低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算：</p><p><b>　　有功損耗： </b></p><p>　　無(wú)功損耗： ——為變壓器二

48、次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷</p><p>　　機(jī)器廠(chǎng)變壓器高壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷：</p><p>　　機(jī)器廠(chǎng)變壓器高壓側(cè)的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：</p><p>　　機(jī)器廠(chǎng)變壓器高壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷：</p><p><b>　　功率因數(shù)：</b></p><p>　　2.3無(wú)功功率補(bǔ)償。</p>

49、<p>　　2.3.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 </p><p>　　要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其容量為：</p><p><b>　　式（2.11）</b></p><p><b>　　，稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償率</b></p><p>　　① 工廠(chǎng)無(wú)功功率的補(bǔ)償：</p>

50、<p><b>　　取為</b></p><p>　　② 補(bǔ)償后變壓器的容量和功率因數(shù)</p><p>　　補(bǔ)償后變壓器器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷：</p><p>　　變壓器低壓側(cè)的計(jì)算電流：</p><p>　　主變壓器的功率損耗：</p><p>　　變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷：<

51、/p><p><b>　　有功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b>　　無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b>　　視在計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b>　　計(jì)算電流：</b></p><p><b>

52、　　功率因數(shù)：</b></p><p>　　補(bǔ)償后功率因數(shù)滿(mǎn)足要求。</p><p>　　3 變壓器的選擇及其電氣主接線(xiàn)</p><p><b>　　3.1變壓器的選擇</b></p><p>　　3.1.1電力變壓器及其分類(lèi)</p><p>　　電力變壓器是變電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，

53、其主要功能是將電力系統(tǒng)的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。</p><p>　　常用變壓器的種類(lèi)，在中低壓供配電系統(tǒng)中，常用的電力變壓器有如下幾種分類(lèi)方式： </p><p>　　① 按相數(shù)分類(lèi)：有三相電力變壓器和單相電力變壓器。大多數(shù)場(chǎng)合使用三相電力變壓器，在一些低壓?jiǎn)蜗嘭?fù)載較多的場(chǎng)合，也使用單相變壓器。</p><p>　?、?按繞組導(dǎo)電材料

54、分類(lèi)：有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器，目前一般采用銅繞組變壓器。</p><p>　?、?按絕緣介質(zhì)分類(lèi)：有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類(lèi)。</p><p>　?、?按繞組聯(lián)結(jié)組別分類(lèi)：有Yyn0和Dyn11兩種。</p><p>　　3.1.2電力變壓器的連接組別</p><p>　　電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)

55、結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)電壓之間不同相位關(guān)系。</p><p>　　中壓配電變壓器有Yyn0,和Dyn11兩種常見(jiàn)的聯(lián)結(jié)組，配電變壓器用Dyn11聯(lián)結(jié)較之采用Yyn0聯(lián)結(jié)有一下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?、?對(duì)Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器來(lái)說(shuō)，其3n次諧波電流在其三角形接線(xiàn)的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這交之一次繞組接成星形接線(xiàn)的Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器更有利于抑制高

56、次諧波電流。</p><p>　?、?Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗小的多，從而更有利于低壓?jiǎn)蜗嘟拥毓收媳Ｗo(hù)的動(dòng)作和故障的切除。</p><p>　　③ 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)接用單相不平衡負(fù)荷時(shí)，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求低壓中性線(xiàn)電流不超過(guò)低壓繞組額定電流的25%，因而嚴(yán)重限制了其接用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的發(fā)揮。</p><p>

57、;　　GB 50052-1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，低壓為T(mén)N及TT系統(tǒng)時(shí)，宜與選用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)中性線(xiàn)電流允許達(dá)到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負(fù)荷的能力遠(yuǎn)比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。</p><p>　　因此，機(jī)器廠(chǎng)的電力變壓器選擇Dyn11聯(lián)結(jié)形式。</p><p>　　3.1.3變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇</p>&

58、lt;p>　?、?選擇主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)考慮下列原則:</p><p>　　1) 三級(jí)負(fù)荷一般設(shè)一臺(tái)變壓器，但考慮現(xiàn)有開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)斷容量的限制，所選單臺(tái)變壓器的容量一般不大于1250kVA；當(dāng)用電負(fù)荷所需的變壓器容量大于1250kVA時(shí)，通常應(yīng)采用兩臺(tái)或更多臺(tái)變壓器。</p><p>　　2) 當(dāng)季節(jié)性或晝夜性的負(fù)荷較多時(shí)，可將這些負(fù)荷采用單獨(dú)的變壓器供電，以便這些負(fù)荷不投入使用時(shí)，切除相

59、應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。</p><p>　　3) 當(dāng)有較大的沖擊性負(fù)荷時(shí)，為避免對(duì)其他負(fù)荷供電質(zhì)量的影響，可單獨(dú)設(shè)變壓器對(duì)其供電。</p><p>　　4) 當(dāng)有大量一、二級(jí)負(fù)荷時(shí)，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。以起到相互備用的作用。</p><p>　　5) 在確定變電所住變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余量。② 變壓器容量的選擇<

60、;/p><p>　　1）只裝一臺(tái)主變壓器的變電所</p><p>　　主變壓器容量SN.T應(yīng)滿(mǎn)足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需求，即</p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>　　2) 裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所</p><p>　　每臺(tái)變壓器的容量SN.T應(yīng)該同時(shí)滿(mǎn)足以下兩個(gè)

61、條件：</p><p>　　a.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿(mǎn)足總的計(jì)算負(fù)荷S30的大約60%--70%的需要，即</p><p><b>　　式（3.2）</b></p><p>　　b.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足全部一、二級(jí)負(fù)荷的要求。即</p><p><b>　　式（3.3）</b><

62、;/p><p>　?、?車(chē)間變電所主變壓器的單臺(tái)容量上限</p><p>　　車(chē)間變電所主變壓器的單臺(tái)容量，一般不宜大于1000kVA。這一方面是受以往低壓開(kāi)關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車(chē)間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線(xiàn)路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。</p><p>　　④ 適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展</p>

63、<p>　　應(yīng)適當(dāng)考慮今后5—10年電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，留有一定的余地。</p><p>　　該廠(chǎng)的負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，并且補(bǔ)償后，選500kVA的變壓器，考慮到今后發(fā)展的要求，選擇S9-630/10型變壓器一臺(tái)。</p><p>　　3.1.4電力變壓器的校驗(yàn)</p><p>　　電力變壓器的額定容量SN.T是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。如果安住地點(diǎn)的

64、年平均氣溫時(shí)，則年平均氣溫每升高1°C，變壓器容量相應(yīng)地減少1%，戶(hù)外電力變壓器的實(shí)際容量為</p><p><b>　　式（3.4）</b></p><p>　　對(duì)于戶(hù)內(nèi)變壓器，由于散熱條件差，一般變壓器室的出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口間有約15°C的溫差，從而使處于室內(nèi)中間的變壓器環(huán)境溫度比戶(hù)外變壓器環(huán)境溫度要高出大約8°C，因此戶(hù)內(nèi)變壓器的實(shí)際容

65、量較之上式所計(jì)算的容量還要小8%。</p><p>　　對(duì)于S9-630/10型變壓器，考慮本地年平均氣溫為23.2°C，即年平均氣溫不等于20°C，對(duì)于室內(nèi)變壓器，其實(shí)際容量為</p><p>　　因此，選擇的變壓器滿(mǎn)足要求。</p><p>　　3.2工廠(chǎng)變配電所的主接線(xiàn)圖</p><p>　　3.2.1電氣主接線(xiàn)的概

66、況</p><p>　　電氣主接線(xiàn)圖即主電路圖，是表示供電系統(tǒng)中電能輸送和分配線(xiàn)路的電路圖，亦稱(chēng)一次電路圖。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全廠(chǎng)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。</p><p>　　電氣主接線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面：</p><p>　　① 可靠性：為了向用戶(hù)供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，

67、電氣主接線(xiàn)首先必須滿(mǎn)足這一可靠性的要求。主接線(xiàn)的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計(jì)算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。</p><p>　　為了提高主接線(xiàn)的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫?，做出切合?shí)際的決定。</p><p>　?、?靈活性：電氣主接線(xiàn)應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行

68、狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1）操作的方便性 電氣主接線(xiàn)應(yīng)該在服從可靠性的基本要求條件下，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，不致在操作過(guò)程中出差錯(cuò)。</p><p>　　2）調(diào)度的方便性 電氣主接線(xiàn)在正常運(yùn)行時(shí)，要根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運(yùn)行方式。并且發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切出故障，故停電時(shí)間最短，影

69、響范圍最小，不致過(guò)多地影響對(duì)用戶(hù)的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　3）擴(kuò)建的方便性 對(duì)將來(lái)要擴(kuò)建的發(fā)電廠(chǎng)和變電站，其主接線(xiàn)必須具有擴(kuò)建的方便性。</p><p>　?、?經(jīng)濟(jì)性：采用簡(jiǎn)單的接線(xiàn)方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。</p><p>　　3.2.2車(chē)間和小型工廠(chǎng)變電所的主接線(xiàn)圖</p><p>　?、?車(chē)間變電所

70、的主接線(xiàn)圖</p><p>　　車(chē)間變電所的主接線(xiàn)分兩種情況：</p><p>　　1） 有工廠(chǎng)總降壓變電所或高壓配電所的車(chē)間變電所</p><p>　　其高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)電器、保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表等，一般都安裝在高壓配電線(xiàn)路的首段，即總配電所的高壓配電室內(nèi)，而車(chē)間變電所只設(shè)變壓器室和低壓配電室，其高壓側(cè)多數(shù)不安裝開(kāi)關(guān)，或只安裝簡(jiǎn)單的隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、避雷器等，如圖3.1

71、所示。</p><p>　　圖3.1 車(chē)間變電所高壓側(cè)主接線(xiàn)方案</p><p>　　a）高壓電纜進(jìn)線(xiàn)，無(wú)開(kāi)關(guān) b）高壓電纜進(jìn)線(xiàn)，裝隔離開(kāi)關(guān) c）高壓電纜進(jìn)線(xiàn)，裝隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器 d）高壓電纜進(jìn)線(xiàn)，裝負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器 e）高壓架空進(jìn)線(xiàn)，裝跌開(kāi)式熔斷器和避雷器 f）高壓架空進(jìn)線(xiàn)，裝隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器和避雷器g）高壓架空線(xiàn)，裝隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器和避雷器</p><p>　

72、　由圖可以看出，凡是高壓架空進(jìn)線(xiàn)，變電所高壓側(cè)必須裝設(shè)避雷器，以防雷電波沿著架空線(xiàn)路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他設(shè)備的絕緣。而采用高壓電纜進(jìn)線(xiàn)時(shí)，避雷器則裝設(shè)在電纜的首端，而且避雷器的接地端要連同電纜的金屬外皮一起接地。此時(shí)變壓器高壓側(cè)一般可以不再裝設(shè)避雷器。如果變壓器高壓側(cè)為架空線(xiàn)又經(jīng)過(guò)一段電纜引入時(shí)，則變壓器高壓側(cè)仍應(yīng)裝設(shè)避雷器。</p><p>　　2）工廠(chǎng)無(wú)總變、配電所的車(chē)間變電所</p>

73、<p>　　工廠(chǎng)內(nèi)無(wú)總降壓變電所和高壓配電所時(shí)，其車(chē)間變電所往往就是工廠(chǎng)的降壓變電所，其高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)電器、保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表等，都必須配備齊全，所以一般要設(shè)置高壓配電室。在變壓器容量較小、供電可靠性要求不高的情況下，就可以不設(shè)高壓配電室，其高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)電器就裝在變壓器室的墻上或電桿上，而在低壓側(cè)計(jì)量電能，或者其高壓柜就裝在低壓配電室內(nèi)，在高壓側(cè)計(jì)量電能。</p><p>　?、谛⌒凸S(chǎng)變電所的主接線(xiàn)圖

74、</p><p>　　1）只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所主接線(xiàn)圖</p><p>　　只裝有一臺(tái)主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無(wú)母線(xiàn)的接線(xiàn)。根據(jù)其高壓側(cè)采用的開(kāi)關(guān)電器不同，有以下三種比較經(jīng)典的主接線(xiàn)方案。</p><p>　　a.高壓側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器或戶(hù)外跌開(kāi)式熔斷器的變電所主接線(xiàn)圖（圖3.2）這種主接線(xiàn)，受隔離開(kāi)關(guān)和開(kāi)式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制

75、，一般只用于500kVA及以下容量的變電所。</p><p>　　圖3.2 高壓側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器 圖3.3 高壓側(cè)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器</p><p>　　或跌開(kāi)式熔斷器的變電所主接線(xiàn)圖 或負(fù)荷跌開(kāi)式熔斷器的變電所直接線(xiàn)圖</p><p>　　這種變電所相當(dāng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，當(dāng)主變壓器或高于側(cè)停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)

76、變電所要停電。由于隔離開(kāi)關(guān)和跌開(kāi)式熔斷器不能帶負(fù)荷操作，因此變電所送電和停電的操作程序比較復(fù)雜，如果稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負(fù)荷拉閘的嚴(yán)重事故，而且在熔斷器熔斷后，更換熔體需一定時(shí)間，從而影響供電的可靠性。但是這種主接線(xiàn)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，對(duì)于三級(jí)負(fù)荷的小容量變電所是相當(dāng)適宜的。</p><p>　　b.高壓側(cè)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器或負(fù)荷跌開(kāi)式熔斷器的變電所主接線(xiàn)圖（圖3.3） 由于負(fù)荷開(kāi)關(guān)和負(fù)荷跌開(kāi)式熔斷器能帶負(fù)荷操作，從而

77、使變電所停、送電的操作簡(jiǎn)便靈活得多，也不存在著在帶負(fù)荷拉閘的危險(xiǎn)。但在發(fā)生短路故障時(shí)，只能是熔斷器熔斷，因此這種主接線(xiàn)仍然存在著在排除短路故障時(shí)恢復(fù)供電的時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，供電可靠性仍然不高，一般也只用于三級(jí)負(fù)荷的變電所。</p><p>　　圖3.4 高壓側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān) 圖3.5 高壓雙回路進(jìn)線(xiàn)的一臺(tái)主</p><p>　　-斷路器的變電所主接線(xiàn)圖

78、 變壓器變電所主接線(xiàn)圖</p><p>　　c.高壓側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān)-斷路器的變電所主接線(xiàn)圖（圖3.4）</p><p>　　這種主接線(xiàn)由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，而且在發(fā)生短路故障時(shí)，過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘，如果短路故障已經(jīng)消除，則可立即合閘回復(fù)供電。如果配備自動(dòng)重合閘裝置，則供電可靠性更高。但是如果變電所只此一

79、路電源進(jìn)線(xiàn)時(shí)，一般也只用于三級(jí)負(fù)荷；但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線(xiàn)與其他變電所相連時(shí)，或另有備用電源時(shí)，則可用于二級(jí)負(fù)荷。如果變電所有兩路電源進(jìn)線(xiàn)，如圖3.5所示，則供電可靠性相當(dāng)提高，可供二級(jí)負(fù)荷或少量一級(jí)負(fù)荷。</p><p>　　圖3.6 高壓側(cè)無(wú)母線(xiàn)、低壓側(cè)單母分段的變電所主接線(xiàn)圖</p><p>　　2）裝有兩臺(tái)主變壓器的小型變電所主接線(xiàn)圖</p><p>　

80、　a.高壓無(wú)母線(xiàn)、低壓?jiǎn)文妇€(xiàn)分段的變電所主接線(xiàn)圖（圖3.6） 這種主接線(xiàn)的供電可靠性較高，當(dāng)任一主變壓器或任一電源進(jìn)線(xiàn)停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變電所通過(guò)閉合低壓母線(xiàn)分段開(kāi)關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。如果兩臺(tái)主變壓器高壓側(cè)斷路器裝設(shè)互為備用的備用電源自動(dòng)投入裝置，則任一主變壓器高壓側(cè)斷路器因電影斷電而跳閘時(shí)，另一主變壓器高壓側(cè)的斷路器在備用電源自動(dòng)投入裝置作用下自動(dòng)合閘，恢復(fù)整個(gè)變電所的供電。這時(shí)變電所可供一、二級(jí)負(fù)荷。<

81、/p><p>　　圖3.7 高壓采用單母線(xiàn)、低壓?jiǎn)文妇€(xiàn)分段的變電所主接線(xiàn)</p><p>　　b.高壓側(cè)采用單母線(xiàn)、低壓側(cè)采用單母分段的變電所主接線(xiàn)圖（圖3.7） 這種主接線(xiàn)適用于裝有兩臺(tái)及以上主變壓器或具有多路高壓出線(xiàn)的變電所，其供電可靠性也較高。任一主變壓器檢修或發(fā)生故障是，通過(guò)切換操作，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。但是高壓母線(xiàn)或電源進(jìn)線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)檢修或發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)變電所仍要停電。這時(shí)

82、只能供電給三級(jí)負(fù)荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線(xiàn)時(shí)，則可供一、二級(jí)負(fù)荷。</p><p>　　c.高低壓側(cè)均采用單母線(xiàn)分段的變電所主接線(xiàn)圖（圖3.8） 這種主接線(xiàn)的兩段高壓母線(xiàn)，在正常時(shí)可以接通運(yùn)行，也可以分段運(yùn)行。任一臺(tái)主變壓器或任一路電源進(jìn)線(xiàn)停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)切換操作，均可迅速恢復(fù)整個(gè)變電所的供電。因此，其供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二級(jí)負(fù)荷。</p><p>　　

83、圖3.8 高低壓側(cè)均為單母線(xiàn)分段的變電所主接線(xiàn)圖</p><p>　　3.2.3本工廠(chǎng)變電所主接線(xiàn)的確定</p><p>　　本工廠(chǎng)為三級(jí)負(fù)荷，供電可靠性要求不高，因此選擇高壓側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān)-斷路器的變電所主接線(xiàn)圖，主接線(xiàn)圖見(jiàn)附錄A</p><p><b>　　4 短路電流的計(jì)算</b></p><p>　　4.1短路的

84、原因、后果及其形式</p><p>　　4.1.1短路的原因</p><p>　　系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障就是短路，短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分對(duì)地之間的低阻性短接。產(chǎn)生短路的原因有：</p><p>　?、?電氣設(shè)備絕緣被損壞</p><p>　　絕緣損壞多由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)不良所致。例如，過(guò)電壓、設(shè)備遭雷擊

85、、絕緣材料陳舊、機(jī)械損傷等等。</p><p><b>　?、?有關(guān)人員誤操作</b></p><p>　　這種情況大多是由于操作人員違反安全操作規(guī)程而發(fā)生的，例如帶負(fù)荷拉閘，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中而造成擊穿短路。</p><p><b>　　③ 鳥(niǎo)獸為害事故</b></p><p>

86、;　　鳥(niǎo)獸跨越在裸露的相線(xiàn)之間或者相線(xiàn)與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線(xiàn)電纜的絕緣，從而導(dǎo)致短路。</p><p>　　4.1.2短路的后果</p><p>　　短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大得多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。短路電流對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的危害：</p><p>　?、?短路時(shí)要產(chǎn)生很大的點(diǎn)動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和

87、短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。</p><p>　?、?短路時(shí)電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。</p><p>　?、?短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。</p><p>　?、?嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)結(jié)列

88、。</p><p>　?、?不對(duì)稱(chēng)短路包括單相和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變電磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線(xiàn)路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。</p><p>　　由此可見(jiàn)，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路

89、電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開(kāi)關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也必須計(jì)算短路電流。</p><p>　　4.1.3短路的形式</p><p>　　在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路，實(shí)質(zhì)是兩相短路。</p><p>　　按短路電路的對(duì)稱(chēng)性來(lái)分，三相短路屬于對(duì)稱(chēng)性短路

90、，其他形式短路均不為對(duì)稱(chēng)短路。</p><p>　　電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般情況下，特別是遠(yuǎn)離電源的工廠(chǎng)供電系統(tǒng)中，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。實(shí)際上，不對(duì)稱(chēng)短路也可以按對(duì)稱(chēng)的短路電流分解為對(duì)稱(chēng)的正序、負(fù)序、零序分量，然后

91、按對(duì)稱(chēng)量來(lái)分析和計(jì)算，所以對(duì)稱(chēng)的三相短路分析計(jì)算也是不對(duì)稱(chēng)短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)。</p><p>　　4.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)的三相短路計(jì)算</p><p>　　4.2.1無(wú)限大容量電力系統(tǒng)</p><p>　　無(wú)限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量先對(duì)于用戶(hù)供電系統(tǒng)容量大的多的電力系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：當(dāng)用戶(hù)供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線(xiàn)上的電壓能基本

92、維持不變。如果電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過(guò)短路總阻抗的5%-10%，或者電力系統(tǒng)容量超過(guò)用戶(hù)供電系統(tǒng)容量的50倍時(shí)，可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量系統(tǒng)。</p><p>　　對(duì)一般工廠(chǎng)供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于工廠(chǎng)供電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃?，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得多，因此工廠(chǎng)供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線(xiàn)上的電壓幾乎維持不變，也就是說(shuō)可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量的電源。</p><p&g

93、t;　　4.2.2短路電流的計(jì)算方法</p><p>　　進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪出計(jì)算電路圖，在電路圖上，將短路計(jì)算所需要考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將個(gè)元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。</p><p>　?、?電力系統(tǒng)的阻抗計(jì)算</p><p>　　電力系統(tǒng)的電阻相對(duì)于電抗來(lái)說(shuō)很

94、小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站饋電線(xiàn)出口斷路器的斷路容量來(lái)估算，電力系的電抗為</p><p><b>　　式（4.1）</b></p><p>　　式中，為電力系統(tǒng)饋電線(xiàn)的短路計(jì)算電壓，但為了便于短路電路總阻抗的計(jì)算，免去阻抗換算的麻煩，此式中的可直接采用短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；為系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，如果只有斷路器的開(kāi)斷電流，則其斷流容量，

95、這里的為斷路器的額定電壓。</p><p>　?、?電力變壓器的阻抗計(jì)算</p><p>　　1）變壓器的電阻 </p><p>　　可由變壓器的短路損耗近似計(jì)算</p><p><b>　　因</b></p><p><b>　　故</b></p><

96、;p><b>　　式（4.2）</b></p><p>　　式中，為短路點(diǎn)短路計(jì)算電壓；為變壓器的額定容量；為變壓器的短路損耗。</p><p>　　2）變壓器的電抗 可由變壓器的短路電壓近似地計(jì)算。</p><p><b>　　因</b></p><p><b>　　故<

97、/b></p><p><b>　　式（4.3）</b></p><p>　　式中，為變壓器的短路電壓百分值。</p><p>　?、?電力線(xiàn)路的阻抗計(jì)算</p><p>　　1）線(xiàn)路的電阻 可由導(dǎo)線(xiàn)電纜的單位長(zhǎng)度電阻乘以線(xiàn)路長(zhǎng)度求得，即</p><p><b>　　式（4.4

98、）</b></p><p>　　式中，為導(dǎo)線(xiàn)電纜單位長(zhǎng)度電阻，為線(xiàn)路長(zhǎng)度。</p><p>　　2）線(xiàn)路的電抗 可由導(dǎo)線(xiàn)電纜的單位長(zhǎng)度電抗乘以線(xiàn)路長(zhǎng)度求得，即</p><p><b>　　式（4.5）</b></p><p>　　表4.1 電力線(xiàn)路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值</p><p

99、>　　在計(jì)算短路電路的阻抗時(shí)，假如電路內(nèi)含有電力變壓器時(shí)，電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)該統(tǒng)一換算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓去，阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。</p><p>　　4.2.3工廠(chǎng)三相短路電流的計(jì)算</p><p>　　畫(huà)出短路計(jì)算電路圖，如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 短路計(jì)算電路圖</p><p>　　畫(huà)

100、出短路等效電路圖，如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 短路等效電路圖</p><p>　?、?求短路點(diǎn)K-1處短路電流和短路容量（）。</p><p>　　計(jì)算短路電路中各元件的電流和總阻抗。</p><p>　　a.電力系統(tǒng)的電抗：</p><p>　　查表得SN10-10Ⅱ型斷路器的斷流容量</p

101、><p><b>　　b架空線(xiàn)路的電抗：</b></p><p><b>　　c電纜線(xiàn)路的電抗：</b></p><p><b>　　計(jì)算總電抗：</b></p><p>　　計(jì)算K-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。</p><p>　　三相短路電流周期分量有

102、效值:</p><p>　　三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流:</p><p>　　三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值:</p><p><b>　　三相短路容量:</b></p><p>　?、谇驥-2點(diǎn)三相短路電流和短路容量（）</p><p>　　1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗和總電抗

103、</p><p><b>　　a電力系統(tǒng)的電抗：</b></p><p><b>　　b架空線(xiàn)路的電抗:</b></p><p><b>　　c電纜線(xiàn)路的電抗:</b></p><p>　　d電力變壓器的電抗：查表</p><p><b>　　

104、則</b></p><p><b>　　總電抗</b></p><p>　　3) 計(jì)算K-2點(diǎn)三相短路電流和短路容量。</p><p>　　三相短路電流周期分量有效值:</p><p>　　三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流</p><p>　　三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有

105、效值：</p><p><b>　　三相短路容量：</b></p><p><b>　　5 金工車(chē)間的配電</b></p><p>　　5.1低壓配電線(xiàn)路接線(xiàn)方式</p><p>　　工廠(chǎng)的低電壓配電線(xiàn)路有放射式、樹(shù)干式和環(huán)形三種基本結(jié)線(xiàn)方式。放射式結(jié)線(xiàn)的特點(diǎn)是：其引出線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)互不影響，供電可靠

106、性較高，而且便于裝設(shè)自動(dòng)裝置。但有色金屬消耗較多，采用的開(kāi)關(guān)設(shè)備也較多。放射式接線(xiàn)方式多用于設(shè)備容量大或供電可靠性要求較高的設(shè)備供電。而樹(shù)干式結(jié)線(xiàn)的特點(diǎn)正好與放射式接線(xiàn)相反。很適于供電給容量較小而分布均勻的用電設(shè)備。環(huán)形結(jié)線(xiàn)供電可靠性較高，但其保護(hù)裝置及整定配合比較復(fù)雜。</p><p>　　因此，根據(jù)金工車(chē)間的具體情況，本系統(tǒng)采用放射式和樹(shù)干式組合的結(jié)線(xiàn)方式，能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。</p><p&

107、gt;　　配電設(shè)計(jì)方案1：如圖5.1所示：</p><p>　　配電設(shè)計(jì)方案2：如圖5.2所示：</p><p>　　圖5.1 金工車(chē)間配電方案1</p><p><b>　　方案比較：</b></p><p>　　① 方案1和方案2對(duì)金工車(chē)間的供電是可行且都能達(dá)到目的。</p><p>　?、?

108、方案1和方案2中，方案1中得干線(xiàn)⑤⑥⑧③和方案2中的干線(xiàn)⑤⑥⑦③是同樣地。對(duì)功率較大的靠近變電所的設(shè)備采用放射性供電，放射式線(xiàn)路之間互不影響，因此供電可靠性較高。</p><p>　?、?方案1中得干線(xiàn)①跨過(guò)20多米把設(shè)備10、11、12連接，電能損耗大，金屬損耗多，這樣既不經(jīng)濟(jì)的，供電可靠性不可靠。而方案2中，設(shè)備1到9由一干線(xiàn)樹(shù)干式供電，能減少線(xiàn)路的有色金屬消耗量，采用的高壓開(kāi)關(guān)數(shù)量少，投資少，能彌補(bǔ)以上的缺

109、點(diǎn)。</p><p>　?、?方案1中的干線(xiàn)②供電的范圍中，包括功率較大的設(shè)備30和29。由于其他設(shè)備功率小，這樣起動(dòng)電流大，供電不可靠。方案2中干線(xiàn)②只對(duì)13到21、31這小功率的設(shè)備供電，功率平衡，供電可靠性相對(duì)較高。大功率設(shè)備3029直接采用放射式供電。</p><p>　?、?方案1中，三只橋式起重機(jī)用同一干線(xiàn)⑦采用樹(shù)干式供電，若有一臺(tái)起重機(jī)出故障，則三臺(tái)起重機(jī)均不能使用，供電可靠

110、性極差。而對(duì)于方案2中，用干線(xiàn)⑩⑾對(duì)起重機(jī)設(shè)備49、50和48供電，若一臺(tái)起重機(jī)出現(xiàn)故障，至少還有一臺(tái)起重機(jī)可工作。這樣，供電可靠性就提高了。</p><p>　　⑥ 方案2中得干線(xiàn)④把22到27、 32到38及10到12的設(shè)備采用樹(shù)干式供電，減少電能損耗，減短導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。從經(jīng)濟(jì)上看，節(jié)省開(kāi)支，且不影響供電可靠性。</p><p>　　圖5.2 金工車(chē)間配電方案2</p>&

111、lt;p>　　結(jié)論：經(jīng)以上比較，從經(jīng)濟(jì)性、供電可靠性?xún)煞矫婵紤]，方案2比方案1好。因此采用方案2對(duì)金工車(chē)間供電。</p><p>　　5.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式</p><p>　　我國(guó)220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線(xiàn)(N)、保護(hù)線(xiàn)(PE)或保護(hù)中性線(xiàn)（PEN）。</p><p>　　中性線(xiàn)（N線(xiàn)）的功能：一是

112、用來(lái)接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二是用來(lái)傳導(dǎo)三相系統(tǒng)的不平衡電流；三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。</p><p>　　保護(hù)線(xiàn)（PE線(xiàn)）的功能：它是用來(lái)保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線(xiàn)。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（指正常不帶電壓但故障情況下可帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等）通過(guò)保護(hù)線(xiàn)接地，可在設(shè)備發(fā)生基地故障是減少觸電危險(xiǎn)。</p><p>

113、;　　保護(hù)中性線(xiàn)（PEN線(xiàn)）的功能：它兼有中性線(xiàn)和保護(hù)線(xiàn)的功能。這種ＰＥＮ線(xiàn)在我國(guó)通常稱(chēng)為“零線(xiàn)”，俗稱(chēng)地線(xiàn)。</p><p>　　低壓配電系統(tǒng)接地型式，分為T(mén)N系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。</p><p><b>　　① TN系統(tǒng)</b></p><p>　　TN系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接公共的保護(hù)線(xiàn)（PE）線(xiàn)或公共的保

114、護(hù)中性線(xiàn)（PEN線(xiàn)）。這種公共PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)的方式，通稱(chēng)為“接零”。TN系統(tǒng)又分為T(mén)N-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。</p><p>　　1) TN-C系統(tǒng)(圖5.3)</p><p>　　圖5.3 TN-C 系統(tǒng)</p><p>　　其中的N線(xiàn)與PE線(xiàn)全部合為一根PEN線(xiàn)。PEN線(xiàn)中可有電流通過(guò)，因此對(duì)某些接PEN線(xiàn)的設(shè)備將產(chǎn)生電磁干擾。如果PEN線(xiàn)

115、斷線(xiàn)，還可造成斷線(xiàn)點(diǎn)后邊的外露可導(dǎo)電部分帶電而造成人身觸電危險(xiǎn)。該系統(tǒng)由于PE線(xiàn)與N線(xiàn)合為一根PEN線(xiàn)，因而節(jié)約了有色金屬和投資。較為經(jīng)濟(jì)。該系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，線(xiàn)路的保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作，切除故障線(xiàn)路。TN-C系統(tǒng)過(guò)去在我國(guó)低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍，但不適用對(duì)人身安全和抗電磁干擾要求高的場(chǎng)所。</p><p>　　2) TN-S系統(tǒng)(圖5.4)</p><p>　　其中的N線(xiàn)與PE線(xiàn)

116、全部分開(kāi)，設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接PE線(xiàn)。由于PE線(xiàn)中無(wú)電流通過(guò)，因此設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。PE先斷線(xiàn)時(shí)，正常情況下不會(huì)使斷線(xiàn)點(diǎn)后邊接PE線(xiàn)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電；但在斷線(xiàn)點(diǎn)后邊有設(shè)備發(fā)生一相接殼故障是，將使斷線(xiàn)點(diǎn)后邊其他所有接PE線(xiàn)的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電，而造成人身觸電危險(xiǎn)。該系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，線(xiàn)路的保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作，切除故障線(xiàn)路。該系統(tǒng)較之TN-C系統(tǒng)在有色金屬消耗量和投資方面有所增加。TN-S系統(tǒng)限制廣泛應(yīng)用于對(duì)安

117、全要求較高的場(chǎng)所（如浴室和居民住宅等）及對(duì)電磁干擾要求較高的數(shù)據(jù)處理和精密檢測(cè)等試驗(yàn)場(chǎng)所，也越來(lái)越多地用于住宅供電系統(tǒng)。</p><p>　　圖5.4 TN-S系統(tǒng)</p><p>　　TN-C-S系統(tǒng)（圖5.5）</p><p>　　該系統(tǒng)的前一部分全部為T(mén)N-C系統(tǒng)，而后邊有一部分為T(mén)N-C系統(tǒng)，有一部分則為T(mén)N-S系統(tǒng)，其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分姐PEN線(xiàn)或PE

118、線(xiàn)。該系統(tǒng)綜合了TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，因此比較靈活，對(duì)安全要求和電磁要求高的場(chǎng)所，宜采用TN-S系統(tǒng)。而其他一般場(chǎng)所則采用TN-C系統(tǒng)。</p><p>　　圖5.5 TN-C-S 系統(tǒng)</p><p><b>　　② TT系統(tǒng)</b></p><p>　　TT系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，而其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均各自經(jīng)PE線(xiàn)單獨(dú)接地，

119、如圖5.6所示。</p><p>　　由于TT系統(tǒng)中各設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分的接地PE線(xiàn)是分不開(kāi)的，互無(wú)電氣聯(lián)系，因此相互之間不會(huì)發(fā)生電磁干擾問(wèn)題。該系統(tǒng)如發(fā)生單相接地故障，則形成單相短路，線(xiàn)路的保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘，切除故障線(xiàn)路。但是該系統(tǒng)在出現(xiàn)絕緣不良而引起漏電事，由于漏電電流較小可能不足以使線(xiàn)路的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，從而是漏電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分長(zhǎng)期帶電，增加了觸電的危險(xiǎn)，因此該系統(tǒng)必須裝設(shè)靈敏度較高的漏電保護(hù)裝置

120、，以確保人身安全。該系統(tǒng)適用于安全要求較高的場(chǎng)所。這種配電系統(tǒng)在國(guó)外應(yīng)用較為普遍，現(xiàn)在我國(guó)也開(kāi)始推廣使用。GB 50096-1999《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》就規(guī)定：住宅供電系統(tǒng)“應(yīng)采用TT、TN-C-S或TN-S接地方式”。</p><p>　　圖5.6 低壓配電的TT系統(tǒng)</p><p><b>　?、?IT系統(tǒng)</b></p><p>　　IT系統(tǒng)