1、前言电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果
2、工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1. 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2. 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。3. 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求.4. 经济 供电系统的投资要
3、少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。目录第一章 设计原始资料及任务书 1第二章 全厂负荷统计及主变压器的选择 3第三章 全厂供电系统草图 8第四章 计算短路电流 9第五章 35KV，6KV 供电线路的选择 16第六章 选择电气设备 25附录参考文献第一章 设计原始资料及任务书该厂为大型国有企业。下属企九个车间，两个车站，各车间站用设备安装容量见表 1.1，其中水压机钢车间，煤气氧气站为一级负荷，其他为二三级负荷。供电电源取自 12 处一 110/35 变电所 35 两段母KMKVV线，母线最大运行方式,最小运行方式短路容量分别为=215MVA,和 =150 ,35 架空
4、线进线继电保minKSminKSA护动作时间为 1.5s.5 电气设备及主变压器采用户外V布置，6 为成套高压开关柜，户内布置，长变电所V35 采用内桥接线，6kv 采用单母线分段接线，一级K负荷分别从 6 两端目线配出两条回线路，其余为单回路供电。该地区年最高气温 38 度。设计任务：1. 全厂负荷统计，选择主变压器2. 拟制全厂供电系统草图3. 计算短路电流4. 选择 35KV ，6KV 供电线路5. 选择电气设备6. 3 号图纸绘制供电系统图表 1.1 站用电容量安装表负荷名称 安装容量（KW）dKcostg供电距离（KM）1 金工车间 1143 0.79 0.82 0.70 0.82
5、铸钢车间 5775 0.71 0.81 0.72 0.63 铸铁车间 482 0.83 0.83 0.67 0.424 水压机车间 1886 0.70 0.85 0.62 0.755 冷作车间 585 0.65 0.79 0.78 0.936 附件车间 164 0.55 0.80 0.75 0.87 热处理车间 476 0.63 0.75 0.88 0.988 铸件清理车间 475 0.59 0.82 0.70 0.529 机修车间 154 0.52 0.77 0.83 1.1510 煤气站 1288 0.80 0.84 0.65 1.2211 氧气站 1083 0.84 0.86 0.59
6、0.95第二章 全厂负荷统计及主变压器的选择一全厂负荷统计负荷计算是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。工业企业电力负荷计算的主要目的是：1.全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。2.在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合的计算，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：有功功率： edcaPK无功功
7、率： tnQ视在功率： 2caccaQPS计算电流： NcUI3式中： 该用电设备组的需要系数dK功率因数角的正切值tan该用电设备组的额定电压，KVN所以本厂的负荷统计如下：金工车间有功功率： KWPKedca 97.0214379.011 无功功率： VARQ86.2tn视在功率： KPScacaca 1.08.6397.0222111 计算电流： AUSINcac 96.511铸钢车间有功功率： KWPKedca 25.41057.022 无功功率： VARQc 3968.41tn视在功率： KPScacaca 04.523.29685.0222 计算电流： AUSINcaca 1.48
8、7630,5211其他车间的负荷计算和以上的一样，见表 2.1：表 2.1 车间负荷计算表计算容量序号负荷名称 有功（KW）无功（KVAR）视在（KVA）计算电流（A）1 金工车间 902.97 630.28 1101.18 105.96 2 铸钢车间 4100.25 2968.53 5062.04 487.11 3 铸铁车间 400.06 268.84 482.00 46.38 4 水压机车间 1320.20 818.19 1553.18 149.46 5 冷作车间 380.25 295.11 481.33 46.32 6 附件车间 90.20 67.65 112.75 10.85 7 热处
9、理车间 299.88 264.47 399.84 38.48 8 铸件清理车间 280.25 195.62 341.77 32.89 9 机修车间 80.08 66.36 104.00 10.01 10 煤气站 1030.40 665.57 1226.67 118.04 11 氧气站 909.72 539.80 1057.81 101.79 12 合计 9794.26 6780.40 二无功补偿由负荷统计表可知道，全厂总的有功功率，无功功率 ，KWPcaica26.974KVARQca4.6780由于 ，取同时使用系数 .ca1050 9则全厂总的计算负荷如下:有功功率： KWPKcaica
10、83.1426.97.无功功率： KVAR 6102.34.789.0caicaQK视在功率： .3.6128.42caccaPS则此时的功率因数为:82.01.73coscaS取补偿后的功率因数为 0.93，则补偿电容为:KVARPQca 29.637.08314).0tan(rcos)stn(ro补偿电容采用的并联电容器选择 ,其工WBF103.6作电压为 6.3KV,额定容量为 100KVAR,额定电容为 8.0uF.补偿电容个数: （ 个 ）2.1/9.2/1cQn取 27 个,每相装设 9 个,此时实际补偿电容KVAR2701三. 选主变压器无功补偿后的全厂总视在功率: KVA 67
11、.948)27036.1(8.4)2cacacQPS由于本设计接线采用内桥接线方式,选两台主变压器,并且厂中一级负荷所占比重较大，考虑本厂以后的发展状况，采用全负载备用工作方式，即单台变压器工作就能给全厂负载供电。根据变压器的工作环境，电压等级，容量选择主变压器的型号是：S z9-10000/35.其主要数据参数见表1.2表 1.2 变压器数据参数表损耗 KW额定容量KVA高压KV高压分接范围（）低压KV连接组标号空载 负载空载电流（）阻抗电压（）10000 35 4*2.5 6.3 YnD11 11.60 50.58 0.8 7.5该变压器的计算损耗如下： KWSPNTcakT 756.)1
12、0.948(5.6.1)( 220 VARUIQTcakNT 58.749)106.948(75.08.1%20 则变压器高压侧的计算负荷为：有功功率： KWpPTcac 586.71.5683.14高无功功率： 94.1527058.4936.102cTcacQQ高视在功率： 6.KVA 872222高高高 cacacaPS第三章 全厂供电系统草图根据设计要求，35KV 采用内桥接线，6KV 采用单母线分段接线,见图 3.1.图 3.1.采用内桥接线的特点是：线路的投切比较方便，变压器的投切比较复杂。单母线分段接线的特点是：母线分段后，对于重要用户可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电，当
13、任一组母线故障或检修时，重要用户仍可通过正常母线段继续供电，而两段母线同时故障检修的概率很小，大大提高了对重要用户的供电可靠性。第四章 计算短路电流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。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。对于工厂供电系统来说，常将电力系统当作无限大容量电源。常用的计算方法有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法） 。在本设计中取三个短路点，分别是：主变压器高压侧，变压器低压侧以及 6KV 线路末端。计算方法采用标幺制法，取 ,电缆 ,avddUMVAS,10kmX/08.架空线 .k
14、mX/4.0一、最大运行方式。最大运行方式就是两台变压器同时工作，母联断开时的工作方式。其阻抗图 4.1 示：图 4.1电路中各主要元件的电抗标幺值如下:电源内阻 S: 465.021*kdSX线路 L1,L2: 351.07.2202*1 avdLUSl变压器 T1,T2: .15.1%2*1NTdkTSX金工车间: 6.03.80.2210* avdUSl铸钢车间: 1.2202*avdlX其余车间的算法一样,见表 4.1。表 4.1 车间电抗标值统计表序号 负荷名称 供电距离(KM) 电抗标值1 金工车间 0.8 0.1612 铸钢车间 0.6 0.1213 铸铁车间 0.42 0.08
15、54 水压机车间 0.75 0.1515 冷作车间 0.93 0.1876 附件车间 0.8 0.1617 热处理车间 0.98 0.1988 铸件清理车间 0.52 0.1059 机修车间 1.15 0.23210 煤气站 1.22 0.24611 氧气站 0.95 0.1911. K1 点发生短路时的短路电流基准电流： KAUSIavdd 56.13701总电抗： 641.0235.46.021*1* LSKX短路电流次暂态值： KAIKd“1*短路冲击电流值： IIshsh 207.643.52暂态短路功率： MVUSavk 98517“312K2 点发生短路时的短路电流基准电流： KA
16、Iavdd 165.93032总电抗： 0.27.4.1*2* TKX短路电流次暂态值： KAIKd1.96.5“2*短路冲击电流值： IIshsh 04.23.暂态短路功率： MVUSavk 69813“1 3K3 点发生短路时的短路电流基准电流： KAIavdd 165.9303金工车间：总电抗： 17.6.01.*23* XK短路电流次暂态值： KAId859“3*短路冲击电流值： KAIKIshsh 857.19.752“暂态短路功率： MVUSavk 43631其他车间的计算方法一样，见表 4.2.表 4.2 最大运行方式各车间短路电流统计表序号 负荷名称 )(3KAIk)(ish)
17、(MVASk1 金工车间 7.787 19.857 84.9712 铸钢车间 8.510 21.700 92.8553 铸铁车间 8.327 21.233 90.8594 水压机车间 8.397 21.412 91.6215 冷作车间 7.616 19.420 83.0986 附件车间 7.785 19.852 84.9487 热处理车间 7.552 19.258 82.4088 铸件清理车间 8.177 20.852 89.2259 机修车间 7.345 18.730 80.14510 煤气站 8.047 20.519 87.80111 氧气站 8.246 21.026 89.973二、最小
18、运行方式最小运行方式就是一台变压器工作，另一台备用，母联闭合，且一级负荷一路供电时的工作方式。其阻抗图如图 4.2 所示：图 4.2电路中各主要元件的电抗标幺值除电源内阻不一样外，其余的同最大运行方式时一样，这里不再计算电源内阻 S: 67.015*kdSX1K1 点发生短路时的短路电流基准电流： KAUSIavdd 56.13701总电抗： 08.1*1* LSKX短路电流次暂态值： AIKd532.1.6“1*两相短路电流： IIk4.08.)2(2K2 点发生短路时的短路电流基准电流： KAUSIavdd 165.9332总电抗： 768.15.08.1*12* TKX短路电流次暂态值：
19、 KAIKd49“2*两相短路电流： IIk 8.6.0)2(3K3 点发生短路时的短路电流基准电流： KAUSIavdd 165.933金工车间：总电抗： 92.16.078.1*23* XK短路电流次暂态值： KAId75.4.“3*两相短路电流： IIk1.86.0)2(其他车间的计算方法一样，见表 4.3表 4.3 最小运行方式各车间短路电流统计表序号 负荷名称 )(3KAIk )(2KAIk1 金工车间 4.751 4.1142 铸钢车间 5.094 4.4123 铸铁车间 5.194 4.4984 水压机车间 5.014 4.3425 冷作车间 4.921 4.2626 附件车间
20、4.988 4.3207 热处理车间 4.896 4.2408 铸件清理车间 5.138 4.4509 机修车间 4.812 4.16710 煤气站 4.778 4.13811 氧气站 4.911 4.253第五章 35KV，6KV 供电线路的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，对导线和电缆截面进行选择时其选择方法如下：:在本设计中，为了保证导线和电流选择的可靠安全和经济，我们分别对架空线按允许载流量、允许电压损失、经济电流密度、机械强度进行计算，选出截面积最大值为架空线的截面积。对电缆按允许载流量、允许电压损失、经济电流密度、热稳定性进行计算，选出截面积最大值为电缆的截面积。从
21、经济和技术方面考虑，由于 35KV 电压等级较高，输电距离较长，选择架空线，6KV 电压等级低，输电距离较短，选择电缆且地中直埋。一、35KV 架空线选择1、按允许载流量选择35KV 架空线上流过的计算电流为： AUSINcac 71.60352.94高选择 LGJ-50 型钢芯铝绞线，25时，其允许载流量为220A，当环境温度为 38时，其允许载流量 AIal 52.187032所以 ，满足要求。calI2、按允许电压损失选择35KV 架空线的允许电压损失 5%，供电距离12km，初设 。kmkmX/032.,/4.0且 铝 线 的 电 导 率则： 627.194.1530.1%220 ql
22、UNx 3xalR 222 516.807.50.1186710 mpSRN选择 LGJ-95 型钢芯铝绞线，若架空线的几何均距为 2500mm，则其单位长度阻抗分别为：kmRkX/35.0,/39.0实际的电压损失为： 561.4258.7130.1294.5310.%2200 plUqlUNNx所以满足要求。3、按经济电流密度选择35KV 架空线上流过的计算电流为： AUSINcac 71.60352.94高由于为大型国有企业，其年最大负荷利用小时数在 5000 以上，且选用裸铝导线，则其经济电流密度。所以2/9.0mAJec 263.1789.06mJISeca选择 LGJ-185 型钢
23、芯铝绞线。4、按机械强度选择由于 35KV 架空线采用钢芯铝绞线，所以在满足机械强度的条件其最小截面积为： 2min35S所以在同时满足以上四个要求的条件下，选择 35KV 架空线的型号为：LGJ-185。架空线的几何均距为2500mm，其单位长度阻抗分别为： kmRkX/18.0,/37.0则 35KV 架空线的线路损耗为： KWLRIPcaL 49.672163 32302 XQ 21070二、6KV 电缆的选择6KV 电缆的铺设方式选择地中直埋 ,于该地区年最高温度为 38，则其地中的温度大约为 15.金工车间的电缆选择：1、按允许载流量选择金工车间电缆上流过的计算电流为： AIca96
24、.105此选择截面积为 35mm2的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆。其 15地中直埋时的允许载流量为：,满足要求。caalIAI162、按允许电压损失选择6KV 电缆的允许电压损失为 5%，供电距离0.8km，初设。则：kmkmX/032.,/08. 且 铝 线 的 电 导 率 1.8.618.%220qlUXNx .4.05xalR 222 83.1.63.19710 mpSRN选择截面积为 16mm2的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆，其单位长度阻抗分别为： kmRkmX/25.,/124.00实际的电压损失为： 569.48097.26105.8.263104.%00 plUqlUNNx所以满足要
25、求。3、按经济电流密度选择该车间电缆上流过的计算电流为： AIca96.105由于为大型国有企业，其年最大负荷利用小时数在 5000 以上，且铝电缆，则其经济电流密度。所以2/54.1mAJec281.654.910mJISeca选择截面积为 16mm2的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆.4、按热稳定性选择聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆铝线的热稳定系数C=100，短路电流的假想时间 tima=1.0+0.2=1.2s，短路电流的稳态值 KAI78.“则导线的最小允许截面： 23min 53.102.10. mtCISima选择截面积为 120mm2的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆.所以在同时满足以上四个要求
26、的条件下，选择金工车间 6KV 电缆线是截面积为 120mm2的聚氯乙烯绝缘及护套铝芯电力电缆.铸钢车间的电缆选择：按允许载流量选择铸钢车间电缆上流过的计算电流为： AIca1.487选择截面积为 180mm2的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。其 15地中直埋时的允许载流量为：caalIAI490满足要求。1、校验电压损失6KV 电缆的允许电压损失为 5%，供电距离0.6km， 截面积为 180mm2的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆，其单位长度阻抗分别为： kmRkmX/12.0,/082. 实际的电压损失为： 523.1605.4160253296810.%200 plUql
27、UNNx所以满足要求。2、校验经济电流密度该车间电缆上流过的计算电流为： AIca1.478由于为大型国有企业，其年最大负荷利用小时数在 5000 以上，且铝电缆，则其经济电流密度。所以2/0.mAJec206.3921.478mJISeca所以经济截面积和所选截面积相差不大，满足经济电流密度要求。3、校验热稳定性铝线的热稳定系数 C=100，短路电流的假想时间tima=1.0+0.2=1.2s，短路电流的稳态值 KAI51.8“则导线的最小允许截面： 223min 180.92.105.8mtCISima 所以满足热稳定性的要求，其余车间电缆的选择同金工车间的选择一样，其余各车间的电缆选择见
28、表 5.1（除铸钢车间使用交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆外，其余都使用聚氯乙烯绝缘及护套铝芯电力电缆） 。表 5.1 各车间电缆选择统计表序号 负荷名称 截面积（mm 2）1 金工车间 1202 铸钢车间 2403 铸铁车间 1204 水压机车间 1205 冷作车间 1206 附件车间 1207 热处理车间 1208 铸件清理车间 1209 机修车间 12010 煤气站 12011 氧气站 120120mm2的聚氯乙烯绝缘及护套铝芯电力电缆的单位长度阻抗分别为： kmRkX/3.0,/087. 180mm2的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆的单位长度阻抗分别为： kmRkmX
29、/12.0,/082.由于其线路损耗损耗的计算方法和 35KV 的计算方法一样，这里不再叙述，见表 5.2：表 5.2 各车间线路损耗统计表序号 负荷名称 供电距离(KM) )(KWPL)(VARQL1 金工车间 0.8 8.08 2.342 铸钢车间 0.6 51.25 35.023 铸铁车间 0.42 0.81 0.244 水压机车间 0.75 15.08 4.375 冷作车间 0.93 1.80 0.526 附件车间 0.8 0.08 0.027 热处理车间 0.98 1.31 0.388 铸件清理车间 0.52 0.51 0.159 机修车间 1.15 0.10 0.0310 煤气站
30、1.22 15.30 4.4411 氧气站 0.95 8.86 2.5712 总计 103.18 50.08第六章 选择电气设备电气设备的选择时供配电系统设计的重要内容之一。安全、经济、合理是选择电气设备的基本要求，应根据实际工程情况保证安全、可靠的前提下，选择合适的电气设备，尽量采用新技术，节约投资。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。一、35KV 架空线上设备1、断路器由于 35KV 处的最高正常工作电流为 ，AIca71.60且户外布置。选择断路器为户外高压 SF6 断路器，型号是：LW-35/160
31、0-25 ，其主要技术数据如下：额定工作电压(KV)额定工作电流（ A）额定开端电流(KA)额定动稳定电流（KA）额定热稳定电流（KA）额定热稳定时间（S）35 1600 25 63 25 4短路热稳定校验：短路电流的稳定值 ，短路电流的假想时KAI43.2间 tima=1.5+0.2=1.7s，则：07.1.43.2imaI5t所以 ，满足热稳定要求。tIIima22短路动稳定校验：由于短路电流的冲击值 ish=6.207KA63KA,所以满足动稳定要求.开关设备断流能力校验：由于该处三相短路电流的最大值是： KAIk2543.)(max所以满足开关设备断流能力要求。2、隔离开关由于 35KV 处的最高正常工作电流为 ，AIca71.60且户外布置。选择的隔离开关型号为：GW2-35G，其主要技术数据如下：
