某重型工程机械制造厂供电系统设计

第1章概论

1.1 工厂供电的意义、要求及原则

工厂供电（plant power supply），就是工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。电能作为现代工业生产的主要能源和动力，即易于由其它形式的能量转化而来，又易于转化为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配即简单经济，又便于控制，调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

工厂供电要能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，并做好节能和环保工作，这就必须达到以下的基本要求：

(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少，运行费用要低，减少有色金属的消耗量。

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB 50059-92《35～110kV 变电所设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

(1)工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和设计规范，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属和保护环境等技术经济政策。

(2)工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家标准的效率高、能耗低、性能先进及与用户投资能力相适应的电气产品。

(3)工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。

(4)工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。

1.2 工厂供电设计的主要内容及步骤

工厂供电设计主要包括工厂变配电所的设计，总变及各车间变电所高低压线路的设计，二次保护线路设计，防雷、接地及照明布置的设计等。其基本内容主要是：

1、负荷计算及工厂配电方案的确定

负荷计算采用由低到高逐级计算的方法，从车间算起，由各车间的计算负荷确定配电方案，为了达到功率因数不小于0.95的要求，在车变及总变内需要进行无功功

1

率补偿，注意计算过程中还要加入变压器损耗，计算采用需要系数法。

2、变电所主变压器的选择

根据计算负荷选择合适的变压器，一般采用油浸式的，考虑变压器的互备形式。

3、变电所主接线方案的设计

根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低压侧的接线方式。要求安全可靠又灵活经济，安装容易，维修方便。

4、短路电流的计算

工厂用电通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算，求出各短路点的三相短路电流及相关参数。

5、变电所主要一次设备的选择与校验，进出线的校验

依据各回路计算负荷及短路电流数据，选择高、低压配电设备及进出变电所的母线、电缆等；为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，需要根据各自要求进行热稳定及动稳定校验，导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

6、变电所二次回路方案的设计及选择

为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，均需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置，并对保护装置进行整定计算，绘二次原理图。

7、防雷、接地、照明设计

变电所属于二级防雷建筑物，落成之后需要参考本地区气象及地质资料进行必要的防雷及接地保护，为了满足生活及工作需要还需要进行变配电所的所内照明方案的设计。

1.3 工厂供电系统概况

对于35kV及以上进线电压的大中型工厂，通常经过两次降压，也就是电源进厂之后，先经总降压变电所（head step-down substation，HSS），其中装有较大容量的变压器，将35kV及以上的电源电压降为6-10kV的配电电压，然后通过6-10kV的高压配电线将电能送到各车间变电所，也有的经过高压配电所再送到车间变电所，车间变电所装有配电变压器，又将6-10kV降为一般低压用电设备所需的电压（220V/380V）

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第二章负荷计算

2.1 概述

2.1.1 负荷计算的目的和意义

供配电系统的设计，首先要根据用户的基本原始资料即用电设备的容量，对系统中各个环节的电力负荷进行统计计算，其目的是确定供配电系统方案，并选择其中的各个元器件（如电力变压器、开关设备、导线及电缆等），以使其满足正常运行时负荷电流热效应的要求。另外，负荷计算也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。

用户的用电设备种类繁多、数量大、工作情况复杂，实际用电负荷或所需电量并不是用电设备容量的简单相加。如何根据用电设备的资料正确估计计算负荷，直接影响到电气设备和导线、电缆的选择是否合理。如果计算负荷确定过大，那么将使电气设备和导线、电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费，如果计算负荷确定过小，那么又将使电气设备和导线、电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热现象，导致绝缘过早老化甚至烧毁，同样会造成损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织形式、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关，因此负荷计算只能力求接近实际。

2.1.2 电力负荷分分级

工厂的电力负荷，按GB 50052—1995《供配电系统设计规范》规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电所造成的损失或影响的程度分为以下三级：

1、一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡，或将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备破坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

2、二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

3、三级负荷三级负荷为一般负荷，所有不属于一、二级负荷者均属于三级负荷。

根据设计任务书了解到，该建筑机械设备制造厂内设备主要是二级负荷，结合上述负荷等级分类情况可确定该厂为二级负荷。

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2.1.3 各级负荷对供电电源的要求

1、一级负荷对供电电源的要求由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电，其后果十分严重，因此要求有两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。

一级负荷中特别重要的负荷，除具有上述两路电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源有:①独立于正常电源的发电机组；②供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路；③蓄电池；④干电池。

2、二级负荷对供电电源的要求二级负荷也属于重要负荷，要求有两回路供电，供电变压器也应有两台。在其中一回路或一台变压器发生故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时二级负荷可由一回6KV及以上的专用架空线路供电。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。

3、三级负荷对供电电源的要求由于三级负荷为不重要负荷，因此它对供电电源无特殊要求。

2.2 负荷计算

2.2.1 负荷计算公式

计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。由于载流导体一般通电半小时（30分钟）后即可达到稳定的温升值，因此通常采取“半小时最大负荷”作为按发热条件选择电气元件的计算负荷。有功计算负荷表示为P

30

，无功计算负荷

表示为Q

30，视在计算负荷表示为Q

30

，而计算电流表示为I

30

。

用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国普遍应用的确定计算负荷的基本方法，而二项式法应用的局限性较大，主要应用于机械加工企业。当用电设备台数较多，多台设备容量相差不甚悬殊时，宜采用需要系数法来计算；当用电设备台数较多而容量相差悬殊时，则宜采用二项式法来计算。该机械制造厂各车间用电设备组容量相差不太大，故采用需要系数法计算。

需要系数法用电设备计算负荷的计算公式：

有功计算负荷：P30=K d P e

无功计算负荷：Q30=P30tan￠

视在计算负荷：S30=P30/cos￠

计算电流：I30=S30/3U N

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式中P e——用电设备组的设备容量，单位kW。

K d——用电设备组的需要系数。

U N——用电设备组的额定电压（单位为kV）。

cos￠——用电设备组的功率因数。

tan￠——对应于用电设备组的功率因数cos￠的正切值。

2.2.2 负荷计算表

表2-1 各建筑动力负荷计算表

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表2-3 照明计算负荷表

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表2-4 各车间总计算负荷

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第三章供电系统及供电方式

3.1 工厂供电系统简介

该厂的负荷大部分为二级负荷，根据相关要求需采用双回路供电。供电电源分别为35kV系统和10kV系统，使10kV系统作为主电源。先将35kV电压经总变电所降为10kV，再与10kV备用电源进行联络，以提高供电可靠性。10kV电压经电缆引入用电负荷中心的两个车间变电所，并降为380V电压分配到各车间。总变配电所的照明用电由所用变单独提供，在总变配电所出现故障时提供维修用电。

本厂的供电方式采用放射式，以提高供电可靠性，当一个车间的供电线路出线故障时不影响对其它车间的供电。

3.2 一次系统主接线图(见附图2)

3.2.1 主接线图的绘制形式

(1)系统式主接线图这是按照电力输送的顺序依次安排其中的设备和线路相互连接关系绘制的一种简图。它全面系统的反映出主接线中电力的传输过程，但是它并不反映其中各成套配电装置之间相互排列的位置。这种主接线图多用于变配电所的运行中。

(2)装置式主接线图这是按照主接线中高压或低压成套配电装置之间相互连接关系和排列位置的一种简图，通常按不同电压等级分别绘制。从这种主接线图上可以一目了然地看出某一电压级的成套配电装置的内部设备连接关系及装置之间相互排列位置。这种主接线图多在变配电所施工图中使用。

3.2.2 主接线方案的技术指标

1、供电的安全性主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。

2、供电的可靠性主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。

3、供电的电能质量这主要是指电压质量，包括电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。

4、运行的灵活性指运行操作的灵便程度。

5、扩展的适应性指适应今后增容扩展的程度。

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第四章变配电所位置和形式的选择

4.1 变配电所所址选择的一般原则

选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定。

（1）接近负荷中心。

（2）进出线方便。

（3）接近电源侧。

（4）设备吊装和运输方便。

（5）不应设在有剧烈震动和高温的场所。

（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不应设在污染源的下风侧。

（7）不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。

（8）不宜设在由爆炸危险环境正上方或正下方，且不宜与火灾危险环境正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险环境的建筑毗连时，应符合现行构架标准GB 500858-1992《爆炸后火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

（9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。

（10）高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

GB 50053—1994《10kV及以下变电所设计规范》还规定：

（1）装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。

（2）多层建筑中，装有可燃性油的电气设备，变配电所应设置在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所内的正上方、正下方、贴临和疏散口的两旁。

（3）高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的变配电所。当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所内的正上方、正下方、贴临和疏散口的两旁，并应按现行国家标准GB 50053—1995《高层民用建筑设计防火规范》有关规定，采取相应的防火措施。

（4）露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所：①有腐蚀性气体的场所；

②挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁；③附近有棉、粮及其它易燃、易爆物品集中的露天堆场；④容易堆积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。

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4.2 变配电所位置和型式的选择

变电所的位置应尽量接近工厂负荷的中心。工厂的负荷中心按照负荷功率矩法来确定，计算公式为：

X=(P1X1+P2X2+P3X3+…)/(P1+P2+P3+…)

Y=(P1y1+P2Y2+P3Y3+…)∕(P1+P2+P3+…)

这里必须指出：负荷中心虽是选择变配电所位置的重要因素，但不是唯一因素。因此负荷中心的计算不必十分精确，变配电所的所址，必须全面分析比较后择优确定。

变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积小。在选择工厂总变配电所型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。

负荷较大的车间，宜设附设式或半露天式变电所。

负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，宜设车间内变电所或组合式成套变电所。

负荷小而分散的工厂车间及生活区，或须远离易燃易爆危险环境及有腐蚀性车间时，宜设独立变电所。如果屋外环境正常，亦可设露天变电所，有条件时亦可设户外箱式变电所。

工厂的生活区，当变压器容量在315kVA及以下时，宜设杆上式变电台或高台式变电所。

经过计算知，该厂的负荷中心在2号厂房与12号厂房之间，考虑到各种制约因素，所以把总变配电所设在厂西北角，把1号车间变配电所设置在8号厂房与11号厂房之间于8号厂房东北侧，为2号、3号、6号、7号、8号、11号、12号、15号和17号车间供电；2号车间变配电所设置在9号车间东侧，为1号、4号、5号、9号、10号、13号、14号16号、18号和19号车间供电。全厂的照明由总变电所单设变压器提供。各车间变配电所均为内附设式，工厂供电线路布置图见附图1。

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第五章无功功率补偿及装置选择

5.1 无功功率补偿的目的

无功功率补偿装置在子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在供电系统中处在不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如果选择或使用不当，可能造成供电系统电压波动或谐波增大的诸多不良后果。

提高供电系统功率因数，又可选择较小容量的供电设备和导线电缆。在变电所低压侧装设无功补偿后，可减小低压侧视在负荷，从而使变电所主变压器选择容量减小，降低变电所的初投资。我国供电企业对工业用户实行的是“两部电费制”，一部分为基本电费，所装用的主变压器容量越大，基本电费越多，因此减少了工厂每月的基本电费开支。另一部分为电能电费，按每月实际耗用的电能KWh计量电费，并根据月平均功率因数的高低乘上一个调整系数，月平均功率因数高于规定的可减收一定百分率的电费，低于规定的则加收一定百分率的电费，这便又减少了工厂的电能电费开支。

工厂中有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。

由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个供电系统大有好处，而且对工厂也有一定的经济效益。

5.2 无功功率补偿的计算

无功功率补偿的计算公式为：Q C=P30(tan ?1 -tan ?2)

式中tan ?1——对应于补偿前功率因数cos ?1的正切

tan ?2——对应于补偿后应达到的功率因数cos ?2的正切

并联电容器个数的计算：n=Q c/q c

其中q c——单个电容器的容量，单位为kvar。

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13 5.3 无功功率补偿装置的确定

1）车变1无功功率补偿装置的确定

1号车间变配电所为2号、3号、6号、7号、8号、11号、12号15号和17号车间供电，其计算负荷为：

P 30=97.1+14.8+236.7+80.6+244.5+146.4+109.5+89.3+2=1021kW

Q 30=65.2+13.6+237.6+90.4+204.8+146+140.5+66.5+1 =965.6kvar

=+=23023030Q P S 1405.2kVA

1号车间变配电所的功率因数为：

cos ? =P 30/ S 30=0.727

需要提高功率因数，取功率因数为0.93，对无功功率进行补偿，需要补偿的无功功率为：

Q c =P 30(tanarccos ?1-tanarccos ?2)=560.5kvar

选择PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，额定容量14kvar ，额定电容280μF ，采用方案1（主屏）1台和方案3（辅屏）7台相组合，总容量为84kvar ×7=588kvar 。

补偿后的无功功率为：

Q 30（1） =Q 30-Qc=965.6-588=377.6kvar

补偿后的视在功率为：

=+=230(1)23030Q P S 1088.6kVA

变压器功率损耗：

△P 30=0.01S 30=0.01×800×2=16kW

△Q 30=0.05S 30=0.05×800×2=80kvar

2）车变2无功功率补偿装置的确定

2号车间变配电所为1号、4号、5号、9号、10号、13号、14号16号、18号和19号车间供电，其计算负荷为：

P 30=97+39.8+64.5+120.6+164.3+220.9+99.8+2+20+1.2=830.1kW

Q 30=66.5+23.4+2.1+148.2+289.4+193.9+73.8+1+18.7+0.5=817.5kvar

14 =+=23023030Q P S 1165.1kVA

2号车间变配电所的功率因数为

cos ? =P 30/ S 30=0.712

需要提高功率因数，取功率因数为0.93，对无功功率进行补偿，需要补偿的无功功率为：

Q c =P 30(tanarccos ?1-tanarccos ?2)=491kvar

选择PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，额定容量14kvar ，额定电容280μF ，采用方案1（主屏）1台和方案3（辅屏）台相组合，总容量为84kvar ×6=504kvar 。

补偿后的无功功率为：

Q 30（2）=Q 30-Q c =313.5kvar

补偿后的视在功率为：

=+=230(2)23030Q P S 887.3kVA

变压器功率损耗：

△P 30=0.01S 30=0.01×630×2=12.6kW

△Q 30=0.05S 30=0.05×630×2=63kvar

由于所用变容量较小（100kVA ），所以不用考虑为其补偿。

3）总变配电所无功功率补偿装置的确定

车变和所用变的总计算负荷为：

P 30=1021+16+830+12.6+80+1=1960.6kW

Q 30=405.1+80+327+63+40+5=920.1kvar

=+=23023030Q P S 2165.8kVA

总变配电所的功率因数为：

cos ? =P 30/ S 30=0.905

0.905＜0.95，需要提高功率因数，考虑到主变压器有功率损耗，所以取功率因数为0.97，对无功功率进行补偿，需要补偿的无功功率为：

Q c =P 30(tanarccos ?1-tanarccos ?2)=430kvar

因为主变是将35kV 高压降为10kV 高压，需要使用高压电容器柜，选择GR-1型

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高压电容器柜，并联电容器为BFM113-30-1W 型，采用2台01号电容器柜，选择1台03号放电互感器柜。总补偿容量为40×6×2=480kvar 。 补偿后的无功功率为：

Q 30（3） =Q 30-Q c =920-480=440kvar 补偿后的视在功率为：

=+=230(3)23030Q P S 2009kVA

变压器功率损耗：

△P 30=0.01S30=0.01×2500=25kW △Q 30=0.05S30=0.05×2500=125kvar 进线处的计算负荷： P 30=1960.6+25=1985.6kW Q 30=440+125=565kvar

=+=23023030Q P S 2064.4kVA

进线处的功率因数：

cos ?= P 30/ S 30 =1985.6/2064.4=0.962

0.964＞0.95，满足供电要求。

各车间变电所和主变配电所无功功率补偿后的计算负荷如表5-1到5-3所示。

表5-1车变1无功功率补偿后的计算负荷

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第六章变压器容量及其台数的确定

6.1 变配电所变压器台数的选择

变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：

1）有大量一级或二级负荷。

2）季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。

3）集中负荷较大，例如大于1250kVA时。

其它情况下宜装设一台变压器。

6.2 变配电所变压器容量的选择

1、装有一台主变压器的变电所主变压器容量S N·T应不小总的计算负荷S30，即

S N·T≥S30

2、装有两台变压器的变电所每台变压器容量不应小于总计算负荷的60%-70%,即

S N·T≈（0.6-0.7）S30

同时每台变压器容量不应小于全部一、二级负荷的计算负荷之和，即

S N·T≥S30（Ⅰ＋Ⅱ）

3、主变压器单台容量上限单台10/0.4kV的配电变压器容量一般不宜大于1250kVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用1600-2000kVA的变压器。生活区变电所的单台主变压器容量一般不宜大于630kVA。

变电所主变压器台数和容量的选择，还应结合变电所主接线方案的设计来综合考虑。

6.3 车变1变压器容量及台数的确定

1）根据工厂的负荷性质和电源情况，车变1的变压器考虑有两种可供选择的方案：方案一装设一台变压器型号采用S9型，根据S N·T≥S30，选择S N·T=1600kVA，即选择型号为S9-1600/10型低损耗变压器。

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方案二装设两台变压器，型号也采用S9型，每台变压器的容量按式S N·T≈（0.6-0.7）S30和S N·T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)计算，计算得S N·T=800kVA，即选择两台型号为S9-800/10的低

损耗变压器。

主变压器的联结组别均采用Yyn0。

2）两种方案的经济技术比较：

表3-1 两种方案的比较

按经济指标，一台主变优于两台主变；按技术指标，两台主变优于一台主变，但由于该厂大部分为二级负荷，必须达到供电可靠性，因此选用两台型号为S9-800/10的变压器。

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19 6.4 车变2变压器容量及台数的确定

车变二同车变一，也有两种方案，方案的选择方法也同车变一，最终采用两台型号为S9-630/10(6)的变压器即可，连接组别为Yyn0。

6.5 所用变压器容量及台数的确定

由于整个厂区的照明及其它负荷均由所变提供，所以首先要选择所变的型号，厂区照明及其它负荷的计算负荷为：

P 30=80kW

Q 30=40kvar

=+=23023030Q P S 89kVA

因为该变压器负荷很小，所以无需进行无功功率补偿。选择型号为SC9-100/10的干式变压器，连接组别为Yyn0。

6.6 总变配电所变压器的选择

由于该厂有两回路供电，有10kV 备用电源，供电可靠性较高，所以总变配电所可只采用一台主变，即选择一台型号为S9-2500/35的变压器，联结组别为Dyn11。

第七章短路电流的计算

7.1 短路电流计算的目的、方法与步骤

7.1.1 短路电流计算的意义

短路电流计算有着极其重要的意义，短路计算目的大致分为以下三个：

1、正确选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。

2、为了合理选择起初短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置，以及选择限制短路电流的电抗器等元件。

3、用于防雷接地工程设计中。

短路电流的计算方法，常用的有欧姆法和标幺值法，工程上常用标幺值法。

7.1.2 短路电流计算的方法与步骤

对于一般工厂来说，电源方向的大型电力系统可看做是无限大容量的系统。无限大容量系统的基本特点是其母线电压可视为总维持不变。此设计按无限大容量系统中的短路计算。

进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图，在等效电路图上，经电流计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，再确定短路计算点。短路计算点要选择使需要进行短路计算的各元件有最大可能的电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘制等效电路图，计算短路电路中各元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号与阻抗值，一般是分子标序号，分母标阻抗值。然后将等效电路化简。对于一般工厂来说，大多只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出短路电路的等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。

短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法），本设计选择标幺制法。其计算步骤如下：

1.绘制计算电路，选择短路计算点

计算电路图上应将短路计算中需计入的所有电路元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，如图7-1所示。短路计算点应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。

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图7-1 短路计算电路示例

2.设定基准容量和基准电压，并计算基准电流

一般设基准容量S d =100MVA ，而设基准电压U d =U c ,(短路计算电压,即1.05U N )。因此短路基准电流为

I d =S d /3U d =100MVA/3U c

3.计算短路电路中各主要元件的阻抗标幺值

（1）电力系统的电抗标幺值

X s *

= S d /S OC =100MVA/ S OC

式中S OC ——电力系统出口断路器的断流容量，单位为MVA 。

（2）电力线路的电抗标幺值

X WL *=X 0lS d /U c 2= X 0l100MVA/U c 2

式中U c ——线路所在电网的短路计算电压，单位为KV ，U c =1.05 U N

（3）电力变压器的电抗标幺值

X T *= u k % S d /100 S N = u k % /S N

式中u k %——变压器的短路电压（又称阻抗电压）百分值；

S N ——变压器的额定容量（单位为kVA ，但是在此式应化与S d 同单位MVA ）。

4.绘制回路等效电路，并计算总阻抗（总电抗）标幺值

采用标幺值计算时，无论电路中有几个短路计算点，均只需一个等效电路，如图7-2所示。

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