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1、工厂供电系统电气部分设计二0 四年六月工厂供电系统电气部分设计田文杰(供电12833)摘要工丿供电(electric power supply for indusrial plants),就是指丄丿所需电能的 供应和分配问题，众所周知，电能是现代匸业生产的主要能源和动力。电能既易 于由其他形式能量转换而来，乂易丁转换为其他形式的能量已供应用；它的输送 与分配既简单经济，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川极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在生产成本小所占 的比重一般很小。例如在机械工业中，电能开支占产品
2、成本的5%左右。从投资 额來看，有些机械工厂在供电设备上的投资也仅占总投资的5%左右。所以电能 在工业生产小的邀要性，并不在与它在产品成木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，冇利 于实现生产过程自动化。从另一方面來说，如果工厂的电能供应突然中断，则对 匸业生产可能造成严重后果。例如某些对供电可靠性耍求很高的电厂，即使是极 短时间的停电，也会引起重大设备的损坏，或引起大量产品报废，英至可能发生 重大的人生事故，给国家和人民带来经济甚至政治上的重大损欠。因此，搞好工厂供
3、电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具冇十分重要 的意义，而能源节约对于国家经济建设是一项具有战略意义工作,也是工厂供电 工作的一项重耍任务。工厂供电工作要很好地围攻业生产服务，切实保证工厂生活和生活用电的需 耍，并搞好能源节约，就必须达到以下基本耍求1. 安全一一在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故或设备事故。2. 可靠一一应满足电能用户对供电可靠性的耍求3. 优质一一应满足电能用户对电压量和频率等方面的要求4. 经济一供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少冇色金属消耗暈。此外，在供电工作中，应合理地处理局部.当前和长远等关系，既要照顾局 部和当前利益，乂要冇
4、全局观点，能顾全人局，适应发展。关键词：负荷计算，三相短路，主接线，继电保护，设备选择111变压器的选择及其电气主接线1.1变压器的选择1.1.1电力变压器及其分类电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其主要功能是将电力系统的电能 电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。常用变压器的种类，在中低压供配电系统中，常用的电力变压器有如下儿种 分类方式： 按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使川三 相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。 按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器，H前一般采用 铜绕组变压器。 按绝缘介质分类：有汕浸式变压器
5、和干式变压器两大类。 按绕组联结组别分类：有YynO和Dynll两种。1.1.2电力变压器的连接组别电力变压器的联结组别，是指变压器-、上次绕组因采取不同的联结方式而 形成变压器一、二次侧对应的线电压Z间不同相位关系。中压配电变压器冇YynO,和Dynll两种常见的联结组，配电变压器用Dynll 联结。较Z采用YynO联结有一下优点： 对Dynll联结变压器來说，其3n次谐波电流在其三角形接线的一次绕组 内形成环流，从而不致注入公共的高压电网中去，这交之-次绕组接成星形接线 的YynO联结变压器更冇利于抑制高次谐波电流。 Dynll联结变压器的冬序阻抗较Z YynO联结变压器的各序阻抗小的多，
6、 从而更有利丁低压单相接地故障保护的动作和故障的切除。 当低压侧接用单相不平衡负荷时，由于YynO联结变压器要求低压中性线 电流不超过低压绕组额定电流的25%,因而严重限制了其接用单相负荷的容量， 影响了变压器设备能力的发挥。GB 50052-1995供配电系统设计规范规定，低压为TN及TT系统时，宜 与选用Dynll联结变压器。Dynll联结变压器的低压侧中性线电流允许达到低压 绕组额定电流的75%以上，其承受单相不平衡负荷的能力远比YynO联结变床器 大。因此，机器厂的电力变压器选择Dynll联结形式。1.1.3变压器台数和容量的选择1、选择主变压器台数应考虑下列原则：1）三级负荷一般设一
7、台变压器，但考虑现有开关设备开断容量的限制，所 选单台变压器的容量一般不人于1250MA；当用电负荷所需的变压器容量大于 1250kVA时，通常应采用两台或更多台变压器。2）当季节性或昼夜性的负荷较多时，可将这些负荷采用单独的变压器供电, 以便这些负荷不投入使用时，切除相应的供电变压器，减少空载损耗。3）当有佼大的冲击性负荷时，为避免对其他负荷供电质議的彩响，可单独 设变压器对其供电。4）当有大量一、二级负荷时，为保证供电可靠性，应设两台或多台变压器。 以起到相互备用的作用。5）在确定变电所住变压器台数时，应考虑负荷的发展，留冇一定的余量。2、 变圧器容量的选择：1）只装一台主变压器的变电所主
8、变压器容量SN. T应满足全部用电设备总计算负荷Sao的需求，即SmMSs。式（1.1）2）装冇两台主变压器的变电所，毎台变压器的容量SN. T应该同时满足以下 两个条件：a. 任一台变压器单独运行时，宜满足总的计算负荷&。的大约60%-70%的需 要，即Sn.t =（0.6 0. 7） S：,式（1.2）b. 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的要求。即.Sn.t Sgotl.jl)式(1.3)3、车间变电所主变压器的单台容量上限：车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于lOOOkVAo这一方而是受以 往低床开关电器断流能力和知i路稳定度要求的限制，另一方面也是考虑到可以使 变
9、压器更接近丁-车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有 色金属消耗量。4、适当考虑负荷的发展应适当考虑今后510年电力负荷的增长，留有一定的余地。1.1.4电力变压器的校验电力变压器的额定容量SN. T是在一定温度条件下的持续最人输出容量。如 果安住地点的年平均气温e“H20C 时，则年平均气温每升高T C,变压 器容量相应地减少1%,户外电力变压器的实际容量为ST=(l-e o.a-20/100)SN.T式(1.4)对于户内变乐器，山于散热条件差，一般变压器室的出风I与进风口间冇约 15 C的温差，从而使处于室内中间的变压器环境温度比户外变压器环境温度要 高出大约8。C,因此
10、户内变压器的实际容量较之上式所计算的容量还要小8氐对TS9-630/10型变压器，考虑本地年平均气温为23.2 C,即年平均气温 不等于20 C,对于室内变压器，其实际容量为St= (0. 92-e o.-20/100) Svr= (0. 92- (23. 2-20/100) 630KVA -599. 44KVA425. 16KVA因此，选择的变用器满足要求。12工厂变配电所的主接线图1.2.1电气主接线的概况电气主接线图即主电路图，是表示供电系统中电能输送和分配线路的电路 图，亦称一次电路图。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的 布盘、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的
11、安全、稳定、灵活和经济 运行。电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三方面：可靠性：为了向用户供应持续、优质的电力，电气主接线首先必须满足这一 可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作, 力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据诡不完善的情况， 充分做好调查研究工作显的尤为重要。为了提高主接线的可靠性，选川运行口J靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾 可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转 换。灵活性包括以下儿个方面：1）操作的方便性 电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线
12、简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便丁运行人员掌握，不致在操作过 程中出差错。2）调度的方便性 电气主接线在正常运行时，要根据调度要求，方便的改 变运行方式。并口发生事故时，婆能尽快地切出故障，故停电时间最短，影响范 围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。3）扩建的方便性 对将來要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。 A CC i C CC KYH经济性：采用简单的接线方式，少川设备，节省设备上的投资。1.2.2车间和小型丁厂变电所的主接线图1、车间变电所的主接线图车间变电所的主接线分两种情况：1）冇工厂总降压变电所或高压配电所的车间变电所其高压侧的开关
13、电器、保护装逬和测量仪表等,一般都安装在高压配电线路 的首段，即总配电所的高压配电室内，而车间变电所只设变压器室和低压配电室, 其薛压侧多数不安装开关，或貝安装简单的隔离开关、熔断器、避雷器等，如图 1.1所示。OSa) b) c) d) e)f) g)图i.i车间变电所高压侧主接线方案a）高压电缆进线,无开关b）高压电缆进线,装隔离开关c）高压电缆进线，装隔离开关 -熔断器d）高压电缆进线，装负荷开关-熔断器e）高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷 器f）髙压架空进线，装隔离开关-熔断器和避雷器g）高压架空线，装隔离开关熔断器和 避雷器由图可以看出，凡是高压架空进线，变电所岛压侧必须装设避雷器
14、，以防雷 电波沿看架空线路侵入变电所击毁电力变压器及其他设备的绝缘。而采用高床电 缆进线时，避宙器则装设在电缆的首端，而且避雷器的接地端要连同电缆的金属 外皮 起接地。此时变压器高压侧一般可以不再装设避雷器。如果变压器高压侧 为架空线又经过一段电缆引入时，则变压器高压侧仍应装设避雷器。2）工厂无总变、配电所的车间变电所工厂内无总降压变电所和高压配电所时，其车间变电所往往就是工厂的降斥 变电所，其高压侧的开关电器、保护装咒利测量仪农等，都必须配备齐全，所以 一般要设置高压配电室。在变压器容暈较小、供电可靠性要求不高的情况下，就 可以不设高压配电室，其高压侧的开关电器就装在变压器室的墙上或电杆上，
15、而 在低压侧计量电能，或者其高压柜就装在低压配电室内，在高压侧计量电能。2、小型工厂变电所的主接线图1）只装冇一台主变压器的小型变电所主接线图只装冇一台主变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的接线。根据 其高压侧采用的开关电器不同，有以下三种比较经典的主接线方案。a. 高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线图（图1.2）这种主接线，受隔离开关和开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一 般只用于500RVA及以下容最的变电所。6 LOKV 电3逛逵QF1 .1DF6、10KVQLTA 卜卜卜 22O/322O/380V1 QFU J-卜 |.220/380V图1.2高压侧采用隔离开关熔断器或跌开式熔断器的变电所丄接线图图1. 3窩压侧采用负荷开关熔断器或负荷跌开式熔断器的变电所直接线图这种变电所相当简单经济，但供电可靠性不高，当主变压器或高于侧停电检 修或发生故障时，整个变电所耍停电。由于隔离开关和跌开式熔断器不能带负荷 操作，因此变电所送电和停电的操作程序比较复杂，如果稍冇疏忽，还容易发生 带负荷拉闸的严直H故，而且在熔断器熔断厉，更换熔体需淀时间，从而影响 供屯的可靠性。但是这种主接线简单经济，对于三级负荷的小容量变电
