目  录

1负荷计算与负荷等级确定.................................................. 2

1.2 全厂负荷计算......................................................... 5

1.3 年耗电量的估算....................................................... 6

1.4 负荷等级确定......................................................... 6

2变压器选择及主接线设计.................................................. 8

2.1工厂主变压器台数的选择................................................ 8

2.2工厂主变压器容量选择.................................................. 8

2.3 工厂主接线设计....................................................... 9

2.4工厂位置的选择....................................................... 10

3短路电流计算........................................................... 13

3.1.确定基准值.......................................................... 13

3.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值................................. 14

4电气设备选择........................................................... 16

4.1一次设备选择的原则................................................... 16

4.2工厂高压一次设备的选择............................................... 16

4.2.1高压母线........................................................... 16

4.2.2 高压电缆.......................................................... 16

4.2.3 高压断路器........................................................ 17

4.2.4变压器型号......................................................... 17

4.2.5避雷器型号......................................................... 17

4.3 工厂低压一次设备的选择.............................................. 18

4.3.1低压熔断器......................................................... 18

4.3.2低压断路器......................................................... 19

4.3.3低压刀开关......................................................... 20

总  结.................................................................. 21

致   谢................................................................. 22

参考文献................................................................ 23

1 负荷计算与负荷等级确定

1.1需要系数法计算各车间负荷

    在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明计算，主要涉及的计算公式如下：

                                有功功率计算：

                              无功功率计算:

                                视在功率计算:

                          计算电流：   

下面以铸造车间为例计算：

    动力部分的计算：

                kvar

               

               

    照明部分的计算：

                

               

               

    小计：     

               

               

               

     计算各车间的动力和照明计算负荷如表1.1所示。

            表1.1 各车间参数和计算负荷

1.2 全厂负荷计算

用需要系数法计算全厂负荷。取同时系数=0.90。

动力部分：120+150+150+90+180+120+40+60+48=958KW 

照明部分：4.2+5.6+6.3+4.9+4.9+5.6+4.9+2.8+1.4+140=180.6KW

 全厂有功功率：

    =0.9×(958+180.6)=1024.74KW

 全厂无功功率：

    =0.95x(122.4+175.4+175.4+120+135+90+40.81+70.15+56.12)

         =936.02KVAR   

                                  

          无功补偿计算：由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为： 

        这时低压侧的功率因数为:

    为使高压侧的功率因数，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.92，

取：,要使低压侧的功率因数由0.769提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：

      

        取:=600则补偿后工厂低压侧的视在计算负荷为：

       

            

        变压器的功率损耗为：

                        

                        

        补偿后高压侧的计算负荷为：

                            

                          

                            

                        

         补偿后高压侧的功率因数为

                         ，满足要求。

1.3 年耗电量的估算

年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：

年有功电能消耗量：      

年无功电能耗电量：   

结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4000h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本厂：

年有功耗电量：

年无功耗电量：

1.4 负荷等级确定

根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级：

一级负荷：为中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失者。一级负荷要求有两个独立电源供电。本矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。

    二级负荷：为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复或大量产品报废，重要产品大量减产造成较大经济损失者。二级负荷应由两回线路供电，但当两回线路有困难时（如边远地区）允许由一回架空线路供电。

    三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电。

     该厂的铸造车间、锻压车间和锅炉房属于二级负荷，其余的均为三级负荷。

     二级负荷的计算：

                    

                    

可见二级负荷所占的比例较大。

2 变压器选择及主接线设计

2.1工厂主变压器台数的选择

变压器台数的选择应考虑一下原则：

1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的工厂，应采用两台变压器，以便当一台变压器法伤故障或者检修时，另一台变压器能对一二级负荷继续供电。对职业二级而无一级负荷的工厂，也可以采用一台别有情趣，但必须在低压侧敷设与其他工厂相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。

2）对季节货昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的工厂，也可以考虑采用两台变压器。

3）除上述两种情况外，一般车间工厂宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相对较大的工厂，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。

4）在确定工厂主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

结合本厂的情况，经过上面的计算可知，二级负荷所占的比例较大，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。

2.2工厂主变压器容量选择

每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：

（1）任一台变压器单独运行时，宜满足：

（2）任一台变压器单独运行时，应满足：，即满足全部一、二级负荷需求。

所以，

该厂的铸造车间、锻压车间和锅炉房属于二级负荷，其余的均为三级负荷，经计算，该厂的二级负荷为447.5KVA

故，满足全部一、二级负荷。

所以变压器的时机容量取最大，为满足使用要求，同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC9系列树脂浇注干式变压器。型号：S9-1000/35 ，其主要技术指标如下表2.1所示：

表2.1变压器技术指标

2.3 工厂主接线设计

方案一单母线不分段接线如图2.1所示。

                   图2.1 电气主接线方案一

方案二单母线分段接线如图2.2所示

                 图2.2电气主接线方案二

方案一种采用单母线不分段接线，虽然简单，但其可靠性不高。当母线需要检修或者发生故障时，会导致所有用电设备停电。且工厂的负荷大部分均为Ⅰ类、Ⅱ类负荷，因此方案一中的单母线不分段接线不能满足Ⅰ类、Ⅱ类负荷供电可靠性的要求。方案二中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电的可靠性。可以保证当任一母线发生故障或检修时，都不会中断对Ⅰ类负荷的供电。综合比较本矿的35kv侧采取全桥形式的主接线，全桥型接线灵活可靠。380V侧则选用单母线分段接线。

2.4工厂位置的选择

     工厂的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。

1、工厂位置的选择原则：

(1) 尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；

(2) 考虑电源的进线方向，偏向电源侧；

(3) 进出线方便；

(4) 不应妨碍企业的发展，考虑扩建的可能性；

(5) 设备运输方便；

(6) 尽量避开有腐蚀气体和污秽的地段；

(7) 工厂屋外配电装置与其他建筑物之间的防火间距符合规定；

(8) 工厂建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离负荷规定。

2、负荷中心的确定

用负荷功率矩法确定负荷中心。如图2.3所示为铜冶炼厂平面图选直角坐标系如图所示，假设各车间负荷分布均匀，则各车间的负荷中心即为车间平面几何中心，在所选直角坐标系中确定各车间负荷中心坐标，计算总厂负荷中心。

    各车间的总的有功功率及负荷中心坐标

则负荷中心坐标为表2.2：

表2.2负荷中心坐标

   

图3.1工厂平面图

3  短路电流计算

供电系统应该正常地不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。短路就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。短路电流通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热会使绝缘加速老化或损坏，同时产生很大的点动力，使设备的载流部分变形或损坏，因此选择设备时要考虑它们对短路电流的稳定性，所以我们以最严重的短路——三相短路为例，计算短路电流。

本厂的供电系统简图如图4-1所示。本厂采用两路电源进线供电，一路由附近一条35kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的导线牌号为LGJ—120导线为等边三角形排列，线距为1m；干线首端（即电力系统的馈电变电电站）距离本厂约20km，该干线首端所装高压断路器1000MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s；另一路为与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度达100km，电缆线路总长度达80km。下面计算本厂工厂高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

                             图3.1供电系统简图

下面采用标幺值法进行短路电流计算。

3.1.确定基准值

取，，                  

所以有：

       

3.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值

（忽略架空线至工厂的电缆电抗）

1)   电力系统的电抗标么值：

2)   架空线路的电抗标么值：查手册得，因此：

3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得.5，因此：

 

可绘得短路等效电路图如图3.2所示。

图3.2 短路等效电路图

1.计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

1)   总电抗标么值：

2)   三相短路电流周期分量有效值：

3)   其他三相短路电流：

                       

                    

4)   三相短路容量：

2.计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

1)   总电抗标么值;

2)   三相短路电流周期分量有效值：

3)   其他三相短路电流：

                       

                      

4)   三相短路容量：

短路计算结果如表3.1:

表3.1短路计算结果

                         

4 电气设备选择 

4.1一次设备选择的原则

供配电系统中的一次设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，一次设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还应满足在短路故障时不至损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断流能力，并能适应所处的位置、环境温度、海拔高度。以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。

一次设备的选择应遵循以下3个原则。

(1) 按工作环境及正常工作条件选择电气设备；

(2) 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；

(3) 开关电器断流能力校验。

4.2工厂高压一次设备的选择

 4.2.1高压母线

 1）选择母线型号：TMY-3（504）

 2）高压母线热稳定性校验

校验条件： A=查产品资料，得铜母线的C=171，取。

母线的截面：           A=504=200

允许的最小截面：     

从而，，该母线满足热稳定性要求 。

4.2.2 高压电缆

1）选择电缆型号：YJV-350     

2) 高压电缆的热稳定性校验

校验条件： A=

允许的最小截面：

所选电缆YJV-350的截面 A=50从而，，该电缆满足热稳定性要求 。

4.2.3 高压断路器

高压侧计算电流=18.91A，户内工厂，故选择户内少油型断路器——ZN12-35/1250型，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表4.1中，从中可以看出断路器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。

表4.1 高压断路器选择校验表

4.2.4变压器型号

在第3章已选，型号为SC9-1000/35。

4.2.5避雷器型号

由高压开关柜决定，避雷器型号为FCD3-35。

4.3 工厂低压一次设备的选择

4.3.1低压熔断器

低压熔断器通常接在被保护的设备前或接在电源引出线上。当被保护区出线短路故障或过电流时，熔断器熔体熔断，使设备与电源隔离，免受过电流损坏。

以铸造车间为例选择动力和照明干线的低压熔断器。

动力线路选择RT0-400/300型低压熔断器。

校验：额定工作电压380V线路电压380V；

额定工作电流300A线路计算电流260.4A；

最大分段电流50KA。

照明线路选择RM10-15/10型低压熔断器。

校验：额定工作电压380V线路电压220V；

额定工作电流10A线路计算电流6.381A；

最大分段电流1.2KA。

各车间选择原则同上，低压熔断器型号见表4.2。

表4.2 各车间低压熔断器型号

4.3.2低压断路器

①低压断路器选择的一般原则：

Ø  低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；

Ø  低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；

Ø  低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流。

②下面以铸造车间为例选择动力和照明干线的低压断路器。

Ø  动力线路选择DW15-400/300型低压断路器。

校验：额定工作电压380V线路电压380V；

脱扣器额定电流电流300A线路计算电流260.4A；

低压断路器额定电流400A脱扣器额定电流300A

额定运行断路分断能力25KA。

Ø  照明线路选择DZ20-100/20Y型低压断路器。

校验：额定工作电压380V线路电压220V；

脱扣器额定电流电流20A线路计算电流6.381A；

低压断路器额定电流100A脱扣器额定电流20A

额定运行断路分断能力14KA。

各车间选择原则同上，低压断路器型号见表4.3

表4.3 各车间低压断路器的型号

4.3.3低压刀开关

刀开关主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动及制动、容量小于7.5kw的异步电动机。刀开关选择时，应使其额定电压等于或大于电路的额定电压，电流应等于或大于电路的额定电流。经查询HD11-200/38型低压刀开关可在额定电压交流至380V，直流至220V，额定电流至1500A的成套配电装置中，作为不频繁地接通和分断交、直流电路或作隔离开关用。所以我们可以在所有的车间干线上安装此种型号的低压刀开关。