钢铁企业电力设计参考资料 上PDF电子书下载

第一章 供配电系统 1

1—1 电力负荷的分级及供电要求 1

一、电力负荷的分级 1

二、供电要求 6

1—2 供电电源的确定 7

一、工作电源 7

二、保安电源与保安负荷 7

三、电源的选用 8

1—3 电源系统结线 8

一、一般要求 8

二、电源电压的确定 8

三、电源系统结线 8

四、钢铁企业电源系统图举例 13

1—4 35～11OkV变电所 14

一、变电所的位置 14

二、主变压器的选择 14

三、变电所主结线 15

四、所用电 19

五、变电所主结线图举例 20

1—5 配电系统 23

一、一般要求 23

二、配电电压的确定 23

三、车间电源 23

四、配电系统结线 24

五、网络结构 31

六、配电系统结线图举例 31

1—6 6～1OkV车间变、配电所 31

一、6～1OkV主结线 32

二、6～1OkV车间变、配电所主要设备的选用 33

三、车间变、配电所主结线系统图举例 33

1—7 技术经济比较 39

一、技术比较的内容 39

二、经济比较的内容 39

三、有色金属消耗的计算 40

1—8 供配电设计的原始资料 40

一、需向电力部门提出的资料内容 40

二、需向电力部门取得的资料内容 40

三、设计基础资料 40

附录1—1 方案设计参考资料 41

一、技术数据 41

二、变配电设施的综合经济指标 43

三、发电厂综合经济指标 52

四、全国各地供电价格 54

第二章 负荷计算 56

2—1 概述 56

2—2 设备容量的确定 56

2—3 用需要系数法确定计算负荷 56

2—4 用二项式法确定计算负荷 61

2—5 用利用系数法确定计算负荷 64

2—6 用单位产品耗电量法计算负荷 65

2—7 单相负荷计算 65

2—8 照明负荷计算 66

2—9 尖峰电流计算 66

2—10 企业年电能消耗量计算 67

2—11 电力损耗计算 68

2—12 年电能损耗计算 78

2—13 直流负荷计算 80

2—14 负荷计算示例 82

附录2—1 钢铁企业单位产品耗电指标 87

附录2—2 钢铁企业年电能利用率a和最大系数Km值 90

附录2—3 钢铁企业按车间估算负荷系数Kx值 90

附录2—4 电弧炉的负荷计算 91

第三章 无功功率补偿 92

3—1 提高功率因数的意义和方法 92

3—2 提高用电设备的自然功率因数 93

3—3 采用同步电动机补偿 93

3—4 采用静电电容器补偿 95

一、静电电容器补偿容量的计算 95

二、静电电容器的装设地点 95

三、静电电容器装置的电气接线和安装结构 95

四、电容器室的布置和对土建，通风的要求 95

3—5 高次谐波对并联补偿电容器的影响及消除措施 96

3—6 动态无功功率补偿 97

一、用可控硅开关控制电容器 97

二、无功能量静止补偿器 100

三、用快速动作的同步调相机进行补偿 101

第四章 短路电流计算 103

4—1 短路电流计算的目的及一般规定 103

4—2 电路元件的计算及网络变换 104

一、基准值 104

二、各元件标幺值的计算 104

三、网络简化利用对称关系的概念 104

四、并联电源支路的合并 104

五、分布系数法 105

六、等值电源的合并 105

4—3 各元件电抗，电抗标幺值的求得及有关公式 106

4—4 架空线、电缆、6～10kV母线、变压器及其它电气设备的阻抗 114

一、架空线和电缆的电抗 114

二、母导线的电抗 114

三、变压器、调相机、发电机及电抗器的电抗标幺值 115

四、同步电动机的电抗 115

4—5 三相短路电流计算 122

一、由无限容量电力系统供电的三相短路电流计算 122

二、有限电源供电的短路电流计算 122

三、短路电流冲击值和第一周期全短路电流有效值计算 126

四、短路电流冲击值应考虑异步电动机反馈电流的影响 127

五、示例 128

4—6 两相短路电流计算 135

4—7 电压在1kV及以下低压电力网的短路电流计算 136

一、电压在1kV及以下低压电力网短路电流计算的特点 136

二、电路中主要元件阻抗 136

三、等效网络 137

四、短路电流计算 137

五、示例 138

4—8 直流电机供电网络的短路电流计算 151

第五章 电压波动与电压偏移 152

5—1 电动机起动时电压波动的计算及其限制措施 152

一、计算系统中各元件阻抗的标幺值 152

二、由无限大容量电源供电时，电动机起动电压波动计算 152

三、电源容量与电动机容量相差不大时，电动机起动电压波动计算 156

四、常用估算公式 158

五、限制起动电流引起的电压波动的措施 158

5—2 轧钢机工作时的电压波动及其限制措施 158

一、概述 158

二、电压波动对受电设备的影响 159

三、电压波动计算 159

四、限制冲击负荷引起的电压波动的措施 160

5—3 电弧炼钢炉电压波动及其限制措施 161

一、电压波动计算 161

二、电压波动范围 161

三、电弧炉产生的谐波 161

四、防止电弧炼钢炉引起的电压波动的措施 161

5—4 可控整流装置引起的交流侧高次谐波电压及其消除措施 162

一、可控整流装置引起的交流侧高次谐波 162

二、高次谐波电压对电气设备的影响 163

三、供电系统对电压畸变因数的要求 163

四、消除交流侧高次谐波电压的措施 163

5—5 电压偏移及其改善措施 164

一、电压偏移计算 164

二、各种情况下允许的电压降和电压偏移值 164

三、电压偏移对用电设备的影响 164

四、改善电压偏移的主要措施 166

第六章 高压设备选择 169

6—1 选择设备时应校验的项目 169

6—2 按工作电压、工作电流及断流容量选择 169

一、按工作电压选择 169

二、按工作电流选择 169

三、按断流容量选择 170

6—3 短路电流热效应计算 170

一、短路延续时间的决定 170

二、短路电流的热效应 171

三、按热稳定计算导体最小截面 171

四、计算公式 172

6—4 短路电流电动效应计算 173

一、基本公式 173

二、断路器、负荷开关、隔离开关及电抗器动稳定计算 173

三、电流互感器动稳定计算 173

四、母线的动稳定计算 174

五、按共振条件校验母线 180

六、支柱绝缘子和穿墙套管动稳定计算 181

6—5 短路电流校验简化计算表格 183

6—6 电力变压器的负荷能力与容量选择 196

一、变压器容量选择 196

二、环境温度对变压器负荷能力的影响——Kt系数的确定 197

三、变压器的正常过负荷能力——K1倍数的确定 198

四、变压器的事故过负荷 198

6—7 限流电抗器电抗值的选择 198

一、普通电抗器电抗值的选择 198

二、分裂电抗器电抗值的选择 199

6—8 高海拔地区高压设备的选择 200

一、高海拔地区环境条件 200

二、电器设备的选择 200

第七章 直流操作电源 201

7—1 蓄电池直流电源 201

一、蓄电池组选择 201

二、充电设备选择 203

三、直流系统及直流屏 203

四、直流回路熔断器及载流导体的选择 205

五、计算实例 208

六、蓄电池的布置与安装 209

7—2 整流式直流电源 212

一、电容储能跳闸装置 212

二、复式整流装置 218

附录7—1 铁磁谐振稳压器简介 224

一、工作原理 224

二、稳压器主要参数的确定 224

第八章 继电保护 227

8—1 总则 227

8—2 电力变压器的保护 228

一、保护装设的原则 228

二、保护原理图 230

三、保护整定计算 232

四、计算实例 242

8—3 3～10kV电动机的保护 247

一、保护装设的原则 247

二、保护原理图 248

三、保护整定计算 250

四、计算实例 253

8—4 电炉变压器的保护 255

一、保护装设的原则 255

二、保护原理图 256

三、保护整定计算 257

8—5 硅整流变压器的保护 257

一、保护装设的原则 257

二、保护原理图 258

三、保护的整定 258

8—6 6～10kV静电电容器的保护 260

一、保护装设的原则 260

二、保护原理图 260

三、保护整定计算 260

四、计算实例 260

8—7 变电所母线保护 261

一、保护装设的原则 261

二、保护原理图 261

三、保护整定计算 261

8—8 母线分段断路器及联络断路器的保护 263

一、保护装设的原则 263

二、保护原理图 263

三、保护整定计算 264

四、计算实例 264

8—9 6～lOkV架空和电缆线路的保护 265

一、保护装设的原则 265

二、保护原理图 265

三、保护整定计算 265

四、计算实例 267

8—10 6～lOkV母导线的保护 271

8—11 35kV线路的保护 271

一、保护装设的原则 271

二、保护原理图 273

三、保护整定计算 275

四、计算实例 279

8—12 交流操作的继电保护 280

一、交流操作的继电保护接线 280

二、交流操作的继电保护整定计算 280

8—13 保护装置的动作配合 282

一、保护装置的动作配合要求 282

二、继电保护装置之间的电流配合 282

三、继电保护装置之间的时限配合 284

四、继电保护与自动装置的配合 284

五、继电保护与熔断器的配合 284

8—14 保护用电流互感器 285

一、保护用电流互感器的选择原则 285

二、按照10%误差曲线校验的步骤 286

三、电流互感器允许误差的计算 290

8—15 小接地电流电网中接地电容电流的计算及补偿 292

一、单相接地电容电流的计算 292

二、单相接地电容电流的补偿原则和方法 293

三、消弧线圈主要参数的选择和接有消弧线圈的变压器的校核 293

附录8—1 各种保护装置在故障时回路内的电流分布 296

附录8—2 同步电动机的短路比及在失步时定子电流倍数的估算 301

一、同步电动机的短路比 301

二、同步电动机在失步时定子电流倍数的估算 303

附录8—3 常用继电器的技术性能 303

一、BCH-2型差动继电器 303

二、BCH-1型差动继电器 303

三、DL-10系列电流继电器 304

四、DD-11型接地继电器 306

五、GL-10、GL-20系列过电流继电器 306

附录8—4 操动机构中的脱扣器 309

一、CS2型手力操动机构 309

二、CT7型弹簧操动机构 310

附录8—5 各种零序电流互感器的单相接地保护灵敏度 311

附录8—6 高压熔断器熔丝的安时特性曲线 312

第九章 供电自动装置及电动机自起动 315

9—1 自动重合闸装置(ZCH) 315

一、选择ZCH原则 315

二、ZCH接线图 315

三、ZCH整定计算 319

9—2 备用电源自动投入装置(BZT) 320

一、对BZT的基本要求 320

二、lkV以上网络的BZT接线图 320

三、lkV以下网络的BZT接线图 325

9—3 自动按频率减负荷装置(ZPJH) 327

一、ZpJH装置的整定 327

二、ZPJH装置原理图 327

9—4 电动机自起动 328

一、概述 328

二、感应电动机自起动计算 329

三、同步电动机自起动计算 331

四、计算举例 334

第十章 变电所二次接线 336

10—1 变电所控制方式 336

10—2 断路器的控制、信号回路 336

一、断路器的控制、信号回路的设计原则 336

二、灯光监视的断路器控制、信号回路接线 337

三、音响监视的断路器控制、信号回路接线 339

四、隔离开关的位置指示信号 340

五、隔离开关与断路器的闭锁接线 340

六、断路器控制、信号回路接线图实例 340

10—3 电气测量与电能计量 348

一、计测仪表装置的设计原则 348

二、常用测量与计量仪表的接线图 349

三、电流互感器及二次电流回路 352

四、电压互感器及二次电压回路 352

五、绝缘监视 359

10—4 中央信号装置 361

一、中央信号装置的设计原则 361

二、中央信号装置的主要设备——冲击继电器 362

三、中央事故信号装置的接线 362

四、中央预报信号装置的接线 364

五、闪光装置 367

10—5 二次回路的保护及控制、信号回路的设备选择 367

一、二次回路的保护 367

二、控制开关的选择 367

三、信号灯及其附加电阻的选择 368

四、跳、合闸位置继电器的选择 368

五、电气“防跳”继电器的选择 368

六、串接信号继电器与附加电阻的选择 368

10—6 控制屏、继电器屏及信号屏设计 369

一、屏面布置的要求 369

二、屏面设备的布置尺寸 370

三、屏结构的选型 370

四、屏面布置实例 371

10—7 二次回路配线 375

一、导线和电缆的一般要求 375

二、端子排 375

三、屏的内部接线 375

四、小母线 375

五、外部接线 376

六、控制电缆芯数和根数的选择 376

七、控制电缆的敷设 376

附录10—1 二次回路标号 377

附录10—2 DX-11型信号继电器在交流回路中的应用 378

一、继电器线圈的阻抗、动作安匝及容量 378

二、继电器在交流回路中的实际应用 379

三、防止“抖动”的措施 379

第十一章 变电所结构与布置 380

11—1 屋内高压配电装置 380

一、一般要求 380

二、电气间距 381

三、通道，围栏及出口 381

四、防火、蓄油及隔爆设施 381

五、设备安装 381

六、成套配电装置的布置与安装 383

七、布置方案 389

11—2 屋外高压配电装置 397

一、一般要求 397

二、电气间距 397

三、通道及围栏 397

四、防火及蓄油设施 399

五、导线与绝缘 399

六、配电装置的布置尺寸 400

七、布置实例 402

11—3 35～110kV变电所 405

一、变电所位置 405

二、变电所结构与布置 406

三、控制室 408

四、主变压器检修及油设施 408

五、变电所布置实例 409

11—4 1OkV及以下变(配)电所 409

一、变(配)电所位置 409

二、变电所结构与布置 409

三、屋外变压器装置 410

四、屋内变压器装置 416

五、低压配电装置 428

六、变电所布置实例 432

11—5 土建、通风、采暖、水道设计条件 439

一、土建设计条件 439

二、通风、采暖设计条件 441

三、水道设计条件 441

附录11—1 BSJL型全密闭变压器 441

第十二章 高压电力电缆的选择与敷设 443

12—1 高压电力电缆的选择 443

一、电缆型号及其使用范围 443

二、电缆型号的选择 443

三、电缆截面的选择及其载流量 443

12—2 电缆的敷设 457

一、选择敷设方式的一般原则 457

二、电缆直接埋地敷设 458

三、电缆在排管中敷设 458

四、电缆在沟内敷设 465

五、电缆在隧道内敷设 467

六、电缆穿钢管敷设 468

七、电缆的散热计算 470

第十三章 母线与母线通道 471

13—1 母线截面及形式的选择 471

一、母线截面的选择 471

二、母线形式的选择 474

13—2 大电流母线的电阻和电抗 474

一、母线的电阻计算 474

二、母线的电抗计算 475

13—3 三相母线电压降及换位计算 476

一、三相单回路母线电压降计算 476

二、双回路平行母线电压降计算 476

三、平行的备用母线上感应电压计算 477

13—4 电力损失计算 478

一、有功电力损失计算 478

二、无功电力损失计算 478

13—5 计算实例 478

一、单回路母线的计算实例 478

二、双回路平行母线的计算实例 478

13—6 母线通道的布置和安装结构 479

一、母线通道型式的选择 479

二、母线通道的总平面布置 480

三、母线的安装 481

四、防雷、接地及安全措施 481

13—7 辅助设施 481

13—8 对土建设计要求 481

附录13—1 各种形状母线截面的几何均距 482

附录13—2 大电流母线附近钢结构的损耗和发热 484

一、钢结构的功率损耗及温升计算 484

二、母线附近钢筋混凝土的损耗和温升计算 489

第十四章 架空线路 490

14—1 概述 490

一、总则 490

二、架空线路的设计 490

三、力学计算所需原始资料 490

四、勘测要求 493

14—2 导线及避雷线的选择 493

一、材质及物理性能 493

二、导线及避雷线的技术规范和载流量 494

三、导线及避雷线截面选择 495

四、架空线路常用电气计算式和表格 496

14—3 导线及避雷线的力学计算 500

一、安全系数 500

二、比载 500

三、应力计算 500

四、弧垂计算 511

五、关于避雷线的最大使用应力及安全系数 512

六、导线及避雷线长度计算 512

七、断线计算 512

八、防震计算 522

九、安装曲线 524

十、计算举例 525

14—4 杆塔的设计和计算 528

一、杆塔型式、要求、荷重条件和结构 528

二、导线及避雷线在杆塔上的布置 531

三、杆塔外荷重计算 532

四、杆塔强度及拉线计算 541

五、离心成型环形钢筋混凝土电杆国家技术标准 548

六、绝缘子和金具 548

14—5 线路的选择和杆塔定位 554

一、规定及原则 554

二、选线、定位所需资料和准备工作 562

三、定位模板的制作和使用 563

四、选线、定位工作中的验算 564

五、选线与定位 568

六、定位中应注意的事项 569

14—6 混凝土杆塔基础 570

一、土壤资料 570

二、基础上拔及倾覆稳定安全系数 572

三、关于基础的一些规定 572

四、底盘 573

五、卡盘 574

六、拉线盘 583

14—7 10(6)kV相分裂导线 590

一、导线选择 590

二、线路参数计算 590

三、导线排列 591

四、间隔棒安装 592

五、弧垂及应力计算 594

六、杆塔及基础设计 595

七、某工程的1OkV，3XLJ-400相分裂导线 595

第十五章 防雷及过电压保护 601

15—1 钢铁企业建筑物和构筑物的防雷保护 601

一、适用范围 601

二、对雷电活动规律性的认识 601

三、建、构筑物的防雷分类 602

四、建、构筑物的防雷措施 602

五、特殊构筑物的防雷措施 605

六、对山区防雷的建议 606

七、防雷装置 607

八、建筑物年可能雷击次数的经验公式 607

15—2 架空电力线路的保护 608

一、线路的一般保护 608

二、线路交叉部分的保护 609

15—3 变电所的保护 610

一、变电所防直击雷的保护 610

二、配电装置对线路侵入波的保护 611

三、小容量变电所的简化保护 613

15—4 旋转电机的保护 614

15—5 配电网的保护 616

15—6 过电压保护装置 616

一、避雷针和架空避雷线保护范围计算 616

二、阀型避雷器 621

三、管型避雷器 621

四、保护间隙 622

五、消弧线圈 622

六、阀型避雷器的电气特性 623

第十六章 接地和接零 624

16—1 概述 624

一、接地接零的类型 624

二、接地接零的作用 624

三、各种中性点工作制 625

四、接地装置设计时的基本要求 625

16—2 接触电压与跨步电压 627

一、接触电压与跨步电压的概念 627

二、工程计算方法 627

三、减少接触电压和跨步电压的一般措施 628

16—3 接地接零的要求及范围 628

一、接地接零的要求 628

二、需要接地和不需要接地的范围 630

16—4 接地电阻值、接地线、接地网 631

一、接地电阻值的要求 631

二、接地线的选择 633

三、接地网的布置 635

四、高土壤电阻率(ρ>5×104Ω·cm)地区的接地措施 635

16—5 接地电阻的计算 637

一、土壤和水的电阻率 637

二、自然接地体的散流电阻 638

三、人工接地体的散流电阻 639

四、热稳定度校验 641

五、计算举例 641

16—6 利用自然设施的按地及山区的接地 646

一、利用建、构筑物基础中的钢筋作为接地体 646

二、利用架空地线及中性线作为接地线 646

三、山区的接地 646

16—7 接零 651

一、单相短路电流的计算 651

二、各序阻抗关系 652

三、变压器的正序、负序、零序阻抗(短路电压为5.5％时) 652

四、零线的选择 653

五、“相—零”回路阻抗计算 657

六、变压器—干线组系统中短路电路各元件的电阻、电抗和电流计算值 667

16—8 过电压保护接地 670

一、单独接地体的冲击接地电阻 670

二、由n个相同的水平射线组成的接地装置的冲击电阻 670

三、由水平接地体联接的n个垂直接地体组成的接地装置的冲击电阻 671

四、接地体的利用系数及典型线路的接地装置 671

五、接地电阻的估算式 672

六、计算举例 672

16—9 防静电接地 674

一、静电形成的过程 674

二、防静电措施 674

三、防静电接地 675

16—10 电法保护 678

一、概述 678

二、设计电法保护时应考虑的因素 681

三、设计图纸的主要内容 684

四、管道电位和电流的分布 685

五、阴极保护站的设计 690

六、保护器保护的设计 693

七、排流保护的设计 701

八、保护设备的构件 703