現代供電技術
電氣工程及其自動化系
供電系統設計概論
一、階段
根據系統的大小進行分階段設計，針對大系統方案來說，分為三個階段：
1） 可行性研究階段——從供電角度出發
2） 初步設計階段——針對該企業需要某種規模的產品，占地面積，需要的工藝流程、對應的裝置，裝置的數量，進而估算出該企業需要的電力，然後與當地的供電部門聯絡，看能否提供相應的電力；隨後設計相應的總降變/總配，車間變，以及車間變管轄的範圍，得到供電方案。針對以上需要核算建設所需器材與總投資；業主此時再決定是否投資建廠，是分期建設還是一次性建設，針對不同的建設方案，後期設計也會有所不同。
3） 施工圖設計階段
該階段應得到施工圖和伴隨性計算書。施工圖——為建築單位提供施工依據，計算書為以後出現供電問題時，責任歸屬提供依據。
二、圖紙型別：裝置清單即裝置材料表
1） 原理圖：主接線圖
二次接線圖
特殊裝置的控制線路圖
2） 平剖面圖（線路走向、裝置布局）
3） 防雷接地圖
三、課設內容
假想乙個用電單位，設計供電方案。
四、設計要求
時間：1）、供電方案確定 2天
2）、裝置選擇 1天
3）、繼電保護 1天
4）、總結——主接線圖及說明書、答辯1天
答辯時上交電氣主接線圖（3#圖紙）、設計說明書（包括計算內容、繼電保護圖、平面走線圖）
五、考核方法
平時20%
設計說明書40%
答辯40%
供電方案確定
一、 條件、依據
供電系統設計應做到以近期發展規劃為主，適當考慮發展的可能，按照負荷的性質、用電容量、地區供電條件，合理設計方案。
二、供電方案
1、電源的確定根據電壓等級以及提供電源得出處來確定電源
2、全廠計算負荷、無功補償容量、cosφ的計算
3、總降/總配設定的確定、車間變的數量和位置方案的確定、車間變管轄哪些車間方案的確定。
4、無功補償方案
5、主接線草案圖
使用單母線、單母線分段、低壓聯絡、備用方案的確定
三、設計方法：
1、全廠總負荷計算
原則：a、根據需要係數法求出全廠總計算負荷；
b、負荷與電源的距離；
根據上述兩條來確定電源。
2、根據pc、供電距離、負荷性質確定電壓等級，可以查表（電壓——負荷距關係表）。
3、根據可選電源情況，以及電壓和負荷等級確定電源回路數。
一類負荷——雙電源供電
二類負荷——雙迴路或專線，供電變壓器應由兩台（兩台變壓器不一定在同一變電所）。
4、總降、總配、車間變的確定
根據全廠負荷大小，如果負荷較大且電源電壓大於35kv，則需設總降; 如果負荷較大且電源電壓小於35kv，則需設總配;
總配或總配與車間變混合在一塊的方案設計，是根據全廠的總負荷面積來確定。
總降（配）位置：接近負荷中心（圖示法）
5、車間變位置
設計原則：按照分散設定並接近負荷中心的原則確定車間變電所位置
1）車間容量≤1000kva；
2）車間生產工藝的序列、並行性，如果兩條生產線並行，需設定兩個車間；如果生產線序列，則負荷可合併，可設1個車間變。
3）大容量車間（≥400kva）可以單獨設立車間變或以其為主，附帶鄰近小負荷。
4）小容量相鄰車間可以合設乙個車間變
5）變壓器台數：取決於負荷等級和容量大小
a、 大容量車間可設兩台變壓器
b、 ii類負荷以上車間可設兩台變壓器或一台變壓器外加低壓聯絡。
6、無功補償方案
就地補償：低功率因素的大型裝置旁就地安裝。
低壓集中補償：負荷小，且分散，則在各車間變低壓側安裝。
高壓集中補償：如有高壓裝置，則在高壓處安裝。
7、畫出主接線草圖
10（6）kv配電所主接線宜採用單母線或單母線分段，分段處宜裝設高壓隔離開關或隔離觸頭。
每段高壓母線上應裝設一組電壓互感器。電壓互感器應採用專用熔斷器保護。
8、全廠逐級負荷計算
自下而上作負荷計算，根據補償無功後，算出各車間損耗，幷包括變壓器損耗、線路損耗，直到電源處的進線端，得出總的負荷，此時再進行無功功率校驗，判斷設計的方案能否滿足功率因素要求。
9、完善一次主接線圖
在一次主接線草圖基礎上，補充測量（pt、ct）、保護（互感器）、操作（開關）、總降所用變。
例：設工廠有二類負荷
進線方式一：兩條迴路或一條專線
**針對ii類負荷，可以用兩台變壓器分別掛接在兩條電源線上。
進線方式二：從公網上取備用電源
** 當專線停電時，備用電源給重要負荷供電。
主接線圖例項
車間一車間二車間三
主接線圖說明：
1 如果車間變與總配距離較長，則須在變壓器前設乙個隔離開關；如果距離短，則變壓器前無須裝設隔離開關；
2 需要在每條高壓母線上裝設乙個電壓互感器，單母線分段的各段處各裝乙個電壓互感器。另外裝設熔斷器起短路保護作用。
3 所用變的容量為20~50kva，因為容量小，電流小，熔斷器即可切斷負載進行短路保護和變壓器過載保護；
4 中性點不接地（無單相負荷），需裝設兩相電流互感器即可，進線處需裝設三相電流互感器，出線裝設兩相互感器。如果需要測量、繼電保護兩項功能，則需裝設2個線圈；
5 低壓單母線分段處可使用自動空氣開關即可；
6 車間二兩變壓器一次側需裝設隔離開關，防止電流倒送。
7 主接線結構的規範化：高壓電器主接線的設計是有一定的規則的。每一條出線都是高壓斷路器、隔離開關、高壓熔斷器、電流互感器以及線路有序組合而成的。
每一條線路的結構都應與某一種形式的開關櫃的方案號對應，即選定對應的開關櫃。
電器裝置選擇
一、 按主接線形式選開關櫃
1、開關櫃形式
固定式裝置固定在開關櫃上
抽屜式裝置安裝在抽屜裡，容易檢修
2、一套線路接線方案
兩條進線處（2個開關櫃）、1個pt櫃、1個所用變櫃、4條出線（4個開關櫃）
假設選固定式 gg-1a-xx
其中：gg-1a 開關櫃型號
xx 方案號（代表開關櫃主接線）
二、裝置的選擇
1、 裝置型號：使用開關櫃中給定的型號
2、 裝置規格：按負荷計算來定
3、 電流互感器：
分為計量用電流互感器和繼電保護用電流互感器，計量用電流互感器，選擇0.2級~1級，一般為0.5級，其一次側額定電流按線路中最大電流/0.
75（因每車間ic比變壓器額定電流小，所以選變壓器額定電流）
繼電保護用電流互感器，選擇3級或d級。其一次側額定電流首先按ita.1〉=ic/0.75選擇，然後按電流互感器的10%誤差來校驗。
4、 隔離開關：
5、 斷路器：選擇同上；
6、 低壓側開關選擇自動空氣開關；
7、 線路選擇：
進線形式：架空線（長距離，進線超過2公里，可選架空線；近距離，進線小於2公里，可選架空線或電纜）；
進線導線截面選擇：針對主幹線，選用經濟電流密度，此時選取的導線截面裕量大，可用電壓損失來進行校驗（≤5%）。
出線形式：廠區內近距離全用電纜；
出線導線截面選擇：多用發熱法（即載流量）來選擇截面，然後用電壓損失來進行校驗（≤5%）。
三、裝置校驗
系統發生短路時，須對裝置進行力穩定、熱穩定校驗，首先進行最大短路電流計算。
1、 短路計算：有選擇、有目的地進行電氣主接線上某點短路引數計算，求出高壓裝置處發生三相最大短路時流過開關裝置的短路電流、及短路容量。針對上圖例子，計算10kv母線處的最大短路電流。
2、 力穩定校驗：iet≥ish(3)；
3、 熱穩定校驗：；
4、 斷路器和熔斷器的開斷能力：。
繼電保護設定與計算
一、 基本資料
1、 正常情況下的電流引數（最大引數）
2、 故障情況下的電流引數——短路電流（max/min）
二、繼電保護設定——地點、保護方式
1、 電源進線——全廠進線、車間變進線
2、 電器裝置——變壓器
進線採用過電流/速斷方式
變壓器採用過流/速斷+溫度+瓦斯（後兩者已裝入變壓器）
具有電流速斷和定時限過電流保護的線路圖如附錄圖1
三、整定計算
1、 主接線中，選擇負荷最大的一條迴路，作完整計算
2、 相關短路計算
3、 引數整定過程
主接線圖及說明書
1、3#圖紙包括裝置資訊、互連資訊、相關負荷計算引數、開關櫃型號等，其中裝置資訊包括：裝置名、裝置型號、規格
總配及車間變供電設計示範圖如附錄2、附錄3所示。
2、設計說明書：
1） 設計任務
2） 主接線方案確定
3） 負荷計算
4） 裝置選擇
5） 繼電保護——1個繼電保護原理圖（車間變）
6） 廠區高壓走線平面圖：總配/車間變位置；電源——總配——車間變走線
7） 體會
3、廠區高壓走線平面圖
1)根據廠區布局及變配電所位置，確定高壓供電線路種類：
a、 電源進線多為架空鋁絞線。當工廠處於城區或距區域變較近時，尤其是專線供電，可採用電纜供電；
b、 在廠區內，總降距各車間距離較近，考慮廠區美化，安全可靠等因素，多用電纜；
2）根據廠區布局和變配電所、車間變位置，確定高壓線路走線路徑，畫出廠區高壓走線平面圖，並計算線路長度。
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