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1、任务六供配电系统的方案设计任务六供配电系统的方案设计【教学目标教学目标 】（1）设计应根据设计任务书以及国家的有关政策和各专业的设计技术规程、规定进行。学习用已学知识解决工程实际问题的一般方法。（2）能够读懂电气主接线图，且能根据原始资料对变电站和中小型企业配电室进行主接线设计。（3）能根据原始资料初步拟出23个技术合理的电气主接线方案，并进行技术经济比较，确定出一个最优方案，并绘出该方案的草图。 【任务描述】【任务描述】本次任务主要研究中小型工厂变配电所电气主接线方案设计，工厂电力负荷的运行情况和短路计算方法。确定用电设备组计算负荷的两种常用方法需要系数法和二项式系数法。讲述工厂计算负荷的确
2、定方法及采用无功补偿的措施。简要介绍照明负荷的分析计算。对工厂供电系统中的短路现象和短路效应进行系统分析，并介绍短路电流计算的一般方法。6.1 项目项目1 电气主接线方案设计电气主接线方案设计【项目描述】【项目描述】电气主接线方案设计是工厂供配电技术与维护课程中的一次综合性的实践环节，通过对工厂变配电所电气主接线的设计，巩固和加深对供配电系统的认识和理解，培养学生独立分析问题与解决问题的能力和理论联系实际的能力，初步学习工程设计的方法。【知识链接】【知识链接】6.1.1 工厂供配电系统设计的基本知识工厂供配电系统设计的基本知识1企业供配电系统设计的基本原企业供配电系统设计的基本原 根据国家标准
3、供配电系统设计规范（GB50052-1995）、10kV及以下变电所设计规范（GB50053-1994）、低压配电设计规范（GB50054-1995）等规定，工厂供配电系统设计的基本原则如下。（1）严格遵循规范、规程。为使工厂供配电系统设计贯彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理，设计中必须严格遵循国家颁布的各相关规范，标准和有关行业规程。（2）工厂供配电系统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，以满足供电要求。（3）工厂供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做
4、到以近期为主、远近期相结合，适当考虑扩建的可能。（4）工厂供配电系统设计应选用国家推荐的效率高、能耗低、性能先进的新型产品，以节约能源。 2工厂供配电系统设计基本内容工厂供配电系统设计基本内容工厂供配电系统设计的基本内容包括两个方面。 （1）工厂变配电所的设计根据工厂的类型不同，有总降压变电所、总配电所、车间变电所之分。总降压变电所与车间变电所的设计内容基本相同，高压配电所除没有主变压器的选择外，其余设计内容与变电所基本相同。变电所的设计内容应包括变配电所负荷的计算和无功功率补偿，变配电所所址的选择，变电所主变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主接线方案的选择，进出线的选择，短路电流计算及开
5、关设备的选择，二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定，防雷保护与接地装置的设计，变配电所的照明设计等。最后应编制设计说明书、设备材料清单及工程概算，绘制变配电所主接线图、平面图、剖面图、二次回路图及施工图。 （2）供配电线路的设计）供配电线路的设计工厂供配电线路设计分工厂范围供配电线路设计和车间供配电线路设计。工厂范围供配电线路设计包括高压供配电线路设计及车间外部低压配电线路设计。设计内容有：供配电线路电压等级的确定、线路路径及线路结构型式的确定、负荷的计算、导线或电缆型号和截面的确定、配电设备的选择、架空线路杆位的确定、电杆与绝缘子及其他线路配件的选择、电缆线的敷设方式、线路走向、施工方式
6、及其配件的选择、防雷及接地装置设计计算等。最后应编制设计说明书、设备材料清单及工程概算，绘制车间供配电线路系统图、平面图及施工图纸。车间供配电线路的设计通常包括车间供配电线路布线方案的确定、负荷的计算、线路导线及配电设备和保护设备的选择、线路敷设设计等。最后也应编制设计说明书、设备材料清单及工程预算绘制工厂配电线路系统图、平面图及施工图纸。 3工厂电气照明的设计工厂电气照明的设计工厂供配电系统设计有室外照明设计、各车间照明设计、工厂内各建筑物的照明设计、变配电所内的照明设计等。以上各部分的照明设计基本上都包括如下几个内容。 照明灯具型式的选择与布置。照明光源的选择和照度的计算。照明线路的接线方
7、式的确定、照明线路的负荷计算、导线及敷设方式的设计。照明配电箱及保护与控制设备的选择等。最后还要编制设计说明书、设备材料清单及工程预算、绘制照明系统图、平面图及施工图纸。4工厂供配电系统设计的程序和要求工厂供配电系统设计的程序和要求工厂供配电系统的设计通常分为扩大初步设计和施工设计两个阶段。对于设计规模较小、任务紧迫，经技术论证许可时，也可直接进行施工设计。（1）扩大初步设计扩大初步设计的任务主要是根据设计任务书的要求，进行负荷的统计计算，确定选择工厂的用电容量，选择工厂供配电系统的原则性方案及主要设备，提出主要设备材料清单，编制工程预算，报上级主管部门审批。因此，扩大初步设计资料应包括工厂供
8、配电系统的总体布线图、主接线图、平面布置图等图纸及设计说明书和工程概算等。（2）施工设计施工设计是在扩大初步设计经上级主管部门批准后，为满足安装施工要求而进行的技术设计，重点是绘制施工图，因此也称为施工图设计。施工设计需对初步设计的原则性方案进行全面的技术经济分析和必要的计算与修订，以使设计方案更加完善和精确，有助于安装施工图的绘制。安装施工图是进行安装施工所必需的全套图纸资料。安装施工图应尽可能用国家颁布的标准图样。施工设计资料应包括施工说明书，各项工程的平面和剖面图以及各种设备的安装图，各种非标准件的安装图，设备与材料明细表以及工程预算等。 施工设计由于是即将付诸安装施工的最后决定性设计，
9、因此设计时更有必要深入现场调查研究，核实资料，精心设计，以确保工厂供配电工程的质量。5工厂供配电系统设计的基础资料工厂供配电系统设计的基础资料设计之前应向当地供电部门收集下列资料：对工厂的可供电源容量和备用电源容量。供电电源的电压等级，供电方式是架空线还是电缆，专用线还是共用线，供电电源的回路数，导线或电缆的型号规格、长度以及进入工厂的方位。对工厂供电的电力系统在最大和最小运行方式下的短路数据或供电电源线路首端的断路器断流容量。供电电源首端的继电保护方式及动作电流和动作时限的整定值，向工厂供电的电力系统对工厂进线端继电保护方式及动作时限配合的要求。 供电部门对工厂电能计量方式的要求及电费计收办
10、法。对工厂功率因数的要求。电源线路工厂外部设计和施工的工厂应负担的投资费用等。 向当地气象、地质及建筑安装等部门收集下列资料：当地气温数据，如年最高温度、年平均温度、最热月平均最高温度以及当地最热月地面下0.81.0m处的土壤平均温度等，以供选择电器和导体之用。当地的年平均雷暴日数，供防雷设计用。当地土壤性质或土壤电阻率，供设计接地装置用。当地常年主导风向，地下水位及最高洪水位等，供选择变、配电所所址用。当地曾经出现过或可能出现的最高烈度，供考虑防震措施用。当地海拔高度、最高温度与最低温度，供选择电气设备参考。当地电气设备生产供应情况，以便就地采购或定货。当地水文地质资料和地形勘探资料。当地环
11、境污染情况，供选择绝缘参考。必须注意的是，在向当地供电部门收集有关资料的同时，也应向当地供电部门提供用电的资料，如工厂的生产规模、负荷的性质，需电容量及供电的要求等，并与供电部门妥善达成供用电协议。6.1.2 主接线方案的经济比较计算主接线方案的经济比较计算1计算综合投资计算综合投资ZZ=Z0（1+/100） （6-1）式中，Z0主体设备费用，包括变压器、开关设备、配电装置设备的费用（元）；不明显的附加费用比例系数，包括设备运输、安装、架构、基础及辅助设备的费用，一般35kV取100；110 kV取90；220 kV取70。 2计算年运行费用计算年运行费用 1）年折旧维护检修费 2）年电能损耗
12、费 AzUUUCZUZAUA双绕组主变的计算：)/(20nmkSSptpnA三绕组主变的A计算：A=np0t+pk1(Sm1/Sn1)21+pk2(Sm2/Sn2)22+pk3(Sm3/Sn3)23 式中，Sn1、Sn2、Sn3、三绕组变压器高、中、低三侧绕组的额定容量，kVA；Sm1、Sm2、Sm3、高、中、低压侧最大持续负荷，kVA；1、2、3高、中、低压侧最大负荷年损耗小时数；pk1、pk2、pk3、高、中、低压侧绕组中的额定铜损耗。架空线路：A=Pm23231211pkpppkkk22132212kkkkpppp22132313kkkkpppp3经济最优方案的确定经济最优方案的确定当待
13、选方案只有两个，并已知方案一的综合总投资为Z1，年运行费用为U1；方案二的综合总投资为Z2，年运行费用为U2，选择如下：1）Z1 Z2 U1U2 选择方案二2）Z1 Z2 U1U2 用动态比较法或静态比较法若T58年，则选择方案二若T58年，则选择方案一计算费用最小方法：如果备选的方案多于两种时，为了便于比较，也常采用计算费用最小的方法。第i种方案的计算费用可用下式计算： （i=1,2,3，） 静态比较法：抵偿年限法 可取T=58年，然后分别计算各方案的计算方案的计算费用C，其中C最小的方案为最经济方案。 【项目实施】【项目实施】技能实训技能实训 工厂配电系统的设计任务书工厂配电系统的设计任务
14、书1221UUZZTiiiUTZC设计任务书包括基础资料和设计任务、设计安排等部分。设计任务书包括基础资料和设计任务、设计安排等部分。1原始基础资料原始基础资料（1）建设性质及规模为满足某工厂生产用电需要，计划在工厂范围内新建一座35kV降压变电所，电压等级为35/0.4kV。35 kV线路有两回，其中一回来自变电所，另一回来自邻近企业；0.4kV将设计为多回路，分别送往工厂内车间及其附近生活区。降压变电所占地东西长为300m，南北宽为200m。（2）供电电源的情况按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，该工厂可由3km处电力系统变电所35kV母线上取得工作电源，该电源线路将采用LGJ-35
15、架空导线送至工厂变电所。已知该线路定时限过电流保护整定的动作时限为1.5s，线路首端最大运行方式下三相电路容量为195.5MVA，最小运行方式下三相电路容量为150 MVA。为满足新建变电所二级负荷的要求，可通过邻近企业变电所向本厂新建变电所的联络线路临时供电，将来也可作为新建变电所低压侧备用电源。同时可采用低压联络线由邻近企业取得备用电源，作为新建变电所及生活用电。（3）工厂负荷情况工厂多数车间为两班制。变压器全年投入运行时间为8000h，最大负荷利用小时Tmax为4000h。新建工厂变电所的负荷统计资料如表6-1所示。表表6-1 新建变电所负荷统计资料表新建变电所负荷统计资料表负荷性质负荷
16、名称设备容量kVA功率因数需要系数负荷类别全厂动力铸造车间5000.700.4锻压车间4500.650.3金工车间4000.650.3工具车间3000.650.2电镀车间4000.750.6热处理车间3001.00.5装配车间2000.700.4机修车间1500.600.3锅炉房800.700.6仓库200.600.3全厂照明照明800.900.85生活照明宿舍区3000.900.8 （4）新建变电所选址条件）新建变电所选址条件 新建变电所位于工厂区内，该区海拔为200m，地层以黏土为主，地下水位为3m，最高气温为39，最低气温为-10，最热月地下0.8m处平均温度为20，年主导风向为南风，年雷暴雨日为40。 （5）电价制度）电价制度 工厂与当地供电部门达成协议，35kV输电架空线路由供电部门负责设计、施工。新建变电所按主变压器容量向供电部门一次性交纳供电补贴费，标准为x元/kVA。电费核算按两部制电价制度，基本电价标准为y元/kWh；为鼓励提高功率因数，供电部门规定，当功率因数低于规定值0.9时，将予以罚款，相反，功率因数高于规定值0.9时，将得到奖励，即采用“高奖低罚”的原则。因此
