10KV降壓變電所電氣一次設(shè)計

1、10KV降壓變電所電氣一次設(shè)計摘要：變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。變電所涉及方面很多，需要考慮的問題多，分析變電所擔負的任務(wù)及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導線，進行短路電流計算。選擇變電所高低壓電氣設(shè)備，為變電所平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計包括了：（1）總體方案的確定（2）負荷分析

2、（3）短路電流的計算（4）配電系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)接線方案選擇（5）防雷與接地保護等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：變電所；負荷；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)Abstract：The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, thr

3、ough its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. The region of factory effect many fields and should consider many problems.Analyse change to give or get an electric shock a mission for carrying and c

4、ustomers carries etc. circumstance, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the sho

5、rt-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) load analysis(3) the calculation of the short-circ

6、uit electric current (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project (5) the choice and the settle of the protective facility (6) the contents to defend the thunder and protection of connect the earth.Keywords：substation；load；transmission s

7、ystem；power distribution system目錄第一章 原始資料11.1工廠總平面布置圖11.2 工廠供電協(xié)議11.3.地理位置及其氣象資料11.4.負荷統(tǒng)計2第二章 負荷計算和無功功率計算及補償42.1電力負荷分級及供電要求42.2負荷計算和無功功率計算42.3 無功功率補償8第三章 變電所位置和形式的選擇113.1變配電所所址選擇的一般原則113.2確定變電所位置的選擇11第四章 變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇134.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇134.2 變電所主接線方案的選擇及供電接線形式的選擇144.2.1主接線的基本要求144.2.2電氣主接線的設(shè)計原

8、則144.2.3主接線的設(shè)計步驟154.3變配電所的主接線方案的技術(shù)比較154.3.1電源進線方案的確定154.3.2供電接線方案選擇18第五章 短路電流的計算205.1短路電流的原因及其計算20第六章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗246.1高低壓成套設(shè)備的選擇246.1.1 高壓開關(guān)柜的選擇246.1.2 計量柜的選擇246.1.3 低壓配電屏的選擇256.2變電所高壓一次設(shè)備的選擇256.2.1高壓斷路器的選擇256.2.2高壓隔離開關(guān)的選擇266.2.3高壓熔斷器的選擇276.2.4電流互感器的選擇276.2.5電壓互感器的選擇286.3變電所高壓一次設(shè)備的校驗296.3.1設(shè)備的動穩(wěn)定校

9、驗296.3.2高壓設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗306.4變電所低壓一次設(shè)備的選擇316.4.1變電所低壓一次設(shè)備的校驗316.4.2變電所高、低壓線路的選擇32第七章 防雷和接地裝置的確定357.1防雷的裝置及方案的確定357.1.1防雷裝置確定357.1.2防雷方案的確定357.1.3雷電侵入波的保護377.2確定共用人工接地裝置377.2.1 確定接地電阻允許值RE(al)377.2.2人工接地體的初步敷設(shè)方案37結(jié) 束 語39致謝40附錄參考文獻41第一章 原始資料1.1工廠總平面布置圖1.2 工廠供電協(xié)議設(shè)計10kv變電所. 該變電所由距離工廠大約6公里的上一級區(qū)域變電站，為進線一路電源作為正

10、常工作電源，電壓等級10.0/0.4KV。根據(jù)負荷統(tǒng)計，廠區(qū)有二級負荷。全廠功率因數(shù)，COS0.9。，工廠實行兩班制工作，年最大負荷利用小時計算，取TMAX=4800H。全廠設(shè)備容量約2800KW。本廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量為20元/kVA，動力電費為0.9元/Kw.h，照明電費為0.55元/Kw.h。工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性向供電部門交納供電貼費：610VA為800/kVA。1.3.地理位置及其氣象資料四川省雅安市名山機械廠座落于“雨城”雅安

11、市工業(yè)園區(qū)，東臨成雅高速名山出口200米處，南距雅安8公里，北距名山縣城1公里，交通便捷，環(huán)境優(yōu)美。當?shù)啬曜罡邭鉁兀?0，最高月平均氣溫：34，年最低氣溫：-4，地震最大烈度：7度以上，年平均雷電日：38天。1.4.負荷統(tǒng)計工廠負荷情況 本廠的供電除二級負荷（電鍍車間、鑄造車間、鍛壓車間、金工車間、工具車間）外，均為三級負荷，統(tǒng)計資料如表所示名山機械廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號用電單位名稱負荷性質(zhì)設(shè)備容量/kw 需要系數(shù)kd功率因數(shù)1倉庫動力880.251.170.65照明20.801.02鑄造車間動力3380.351.020.70照明100.801.03鍛壓車間動力3380.251.170.65照

12、明100.801.04金工車間動力3380.251.330.60照明100.801.05工具車間動力3380.251.170.65照明100.801.06電鍍車間動力3380.500.880.75照明100.801.07熱處理車間動力1380.501.330.60照明100.801.08裝配車間動力1380.351.020.70照明100.801.09機修車間動力1380.251.170.65照明50.801.010鍋爐房動力1380.501.170.65照明20.801.0宿舍區(qū)照明4000.701.0第二章 負荷計算和無功功率計算及補償2.1電力負荷分級及供電要求電力負荷又稱電力負載，它有

13、兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如說重要負荷，不重要負荷等；另一是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負荷（輕載）、重負荷（重載）和空負荷（空載）等。負載的類別包括交直流電阻性負載、交流電感性負載、交流電容性負載，如水泵電動機為交流電感性負載。電力負荷的具體含義要依具體情況而定。電力負荷是進行供配電系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù)，包括負荷計算和負荷等級的確定。 計算負荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量確定的、預期不變的最大假象負荷。它是設(shè)計時作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)。負荷計算的目的是為了掌握用電情況，

14、合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導線、電纜、變壓器、開關(guān)等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載留部分有過熱危險，輕者是線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響配電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。因此，正確進行負荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供配電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。負荷計算常用的方法有：需要系數(shù)法、二項式法、和利用系數(shù)法，前兩種方法在國內(nèi)設(shè)計單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法和ABC法等， 此設(shè)計因為具有重要的二級負荷和三級負荷，車間設(shè)備臺數(shù)較多而容量差別較小，故此采用需要系數(shù)法來對電力負荷進行計算，因為需

15、要系數(shù)是用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法簡便，應(yīng)用廣泛，尤其使用于變配電所的負荷計算，2.2負荷計算和無功功率計算在負荷計算時，采用需要系數(shù)法對各個車間進行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。具體步驟如下。倉庫：動力部分 ，； 照明部分，； 鑄造車間：動力部分，；照明部分，；鍛壓車間：動力部分，； 照明部分，； 金工車間：動力部分，； 照明部分，； 工具車間：動力部分，； 照明部分，； 電鍍車間：動力部分，； 照明部分，； 熱處理車間：動力部分，； 照明部分，； 裝配車間：動力部分，； 照明部分，； 機修車間：動力部分，； 照明部分，

16、； 鍋爐房：動力部分，； 照明部分，；11.宿舍區(qū)照明，。另外，所有車間的照明負荷：取全廠的同時系數(shù)為：，則全廠的計算負荷為：； 名山機械廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號用電單位名稱負荷性質(zhì)設(shè)備容量/kw 需要系數(shù)功率因數(shù)P30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A1倉庫動力880.251.170.652225.733.8651.45照明20.801.01.61.62鑄造車間動力3380.351.020.70118.3120.666168.96256.75照明100.801.0883鍛壓車間動力3380.251.170.6584.598.865168.96256.75照明100.801.0884

17、金工車間動力3380.251.330.6084.598.865130.06197.61照明100.801.0885工具車間動力3380.251.170.6584.598.865130.06197.610照明100.801.0886電鍍車間動力3380.500.880.75169148.72225.12342.026照明100.801.0887熱處理車間動力1380.501.330.606991.77114.82170.46照明100.801.0888裝配車間動力1380.351.020.7048.349.26668.99104.82照明100.801.0889機修車間動力1380.251.17

18、0.6534.540.36553.1080.18照明50.801.04410鍋爐房動力1380.501.170.656980.73106.2161.36照明20.801.01.61.6宿舍區(qū)照明4000.701.02802802.3 無功功率補償我國供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，如達不到上述要求，則必須進行無功功率補償。一般情況下，由于用戶的大量如：感應(yīng)電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，達不到上述要求，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。當功率因數(shù)提高時，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功

19、率分別減小，從而使負荷電流相應(yīng)減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對整個供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提高，通常需裝設(shè)人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量QNC應(yīng)為：QNC=PC（-） 按此公式計算出的無功補償容量為最大負荷時所需的容量，當負荷減小時，補償容量也應(yīng)相應(yīng)減小，以免造成過補償。因此，無功補償裝置通常裝設(shè)無功功率自動補償控制器，針對預先設(shè)定的功率因數(shù)目標值，根據(jù)負荷的變化相應(yīng)投切電容器組數(shù)，使瞬時功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設(shè)備和動態(tài)無功功

20、率補償設(shè)備。前者主要有同步補償機和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補償設(shè)備用于急劇變動的沖擊負荷。低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負荷變化相應(yīng)循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補償容量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量qNC來確定電容器組數(shù)： 在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置位置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補償 補償效果不如后兩種補償方式，但初投資較少，便于集中運行維護，而且能對企業(yè)高壓側(cè)的無功功率進行有效補償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用。(2)低壓集中補償 補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的

21、視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實際工程中應(yīng)用相當普遍。(3)低壓分散補償 補償效果最好，應(yīng)優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償?shù)脑O(shè)備停止運用時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為：這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90，?。?。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.79提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：確定了總的補償容量后，選用補償電容器的型號為BWF10.5-40-1W,就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量qNC來確定電容器組數(shù)：=478.92/36=13.

22、3因此，選擇補償電容器為3的倍數(shù)即15個取:=480則補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：計算電流變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計算負荷為：補償后的功率因數(shù)為：滿足（大于0.90）的要求。年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到：年有功電能消耗量： 年無功電能耗電量： 結(jié)合本廠的情況，年負荷利用小時數(shù)為4800h，取年平均有功負荷系數(shù)，年平均無功負荷系數(shù)。由此可得本廠：年有功耗電量： ；年無功耗電量：。第三章 變電所位置和形式的選擇3.1變配電所所址選擇的一般原則變配電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析比較后確定。 盡量接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能

23、損耗、電壓損耗和有色金屬的損耗。 進出線方便，特別是要便于架空進出線。 不應(yīng)妨礙企業(yè)的發(fā)展，有擴建的可能。 接近電源側(cè)。 設(shè)備便于運輸，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電設(shè)備的運輸。 不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的地方，無法避開時，應(yīng)有相應(yīng)的保護。 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕氣體的場所，無法遠離時，不應(yīng)在污染源的下風側(cè)。 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水的場所的正下方，且不宜與上述場所相鄰。3.2確定變電所位置的選擇 名山機械廠廠區(qū)負荷指示圖本次設(shè)計采用負荷指示圖的方法來確定變電所的位置，通過負荷指示圖能直觀的確定工廠的負荷中心，再結(jié)合上述選擇變電所所址的其他條件全面考慮，根據(jù)變電所位置和形式的選擇

24、規(guī)定及GB500531994的規(guī)定，結(jié)合本廠的實際情況，這里變電所采用單獨設(shè)立方式。其設(shè)立位置參見附圖廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖。第四章 變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性 與經(jīng)濟性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺數(shù)和容量，是對接下來主接線設(shè)計的一個主要前題。選擇時必須遵照有關(guān)國家規(guī)范標準，因地制宜，結(jié)合實際情況，合理選擇，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品，并優(yōu)先選用技術(shù)先進的產(chǎn)品。4.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟

25、運行進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級負荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）1169.03=（701.42818.32）。又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實際容量：也滿足使用要求，同時又考慮到未來510年的負荷發(fā)展，初步取=1000 ?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為SC

26、3系列箱型干式變壓器。型號：SC3-1000/10 ，其主要技術(shù)指標如下表所示：變壓器型號額定容量/額定電壓/kV聯(lián) 結(jié) 組型 號損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負載SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：參考尺寸（mm）：長：1760寬：1025高：1655 重量（kg）：3410） 4.2 變電所主接線方案的選擇及供電接線形式的選擇4.2.1主接線的基本要求主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設(shè)備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設(shè)備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運行人員進行

27、各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。概括地說，對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經(jīng)濟四個方面。在滿足上述技術(shù)要求的前提下，主接線方案應(yīng)力求接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。采用的設(shè)備少，且應(yīng)選用技術(shù)先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品。 總之，變電所通過合理的接線、緊湊的布置、簡化所內(nèi)附屬設(shè)備，從而達到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運行，避免不必要的定期檢修，達到降低投資的目的。4.2.2電氣主接線的設(shè)計原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企

28、業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。（2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)根據(jù)負荷的大小及分布負荷增長速度和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。考慮用電負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級用電負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級用電負荷不間斷供電；對二級用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級用電負荷供電；三級用電負荷一般只需一個電源供電。（3）考慮主變臺數(shù)對主接

29、線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將會產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性的要求低。（4）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時否允切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。4.2.3主接線的設(shè)計步驟電氣主接線的具體設(shè)計步驟如下：一

30、分析原始資料(1) 本工程情況 變電站類型，設(shè)計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數(shù)及容量等。(2) 電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。(3) 負荷情況 負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。(4) 環(huán)境條件 當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。(5) 設(shè)備制造情況 為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進性、經(jīng)濟性

31、和可行性。4.3變配電所的主接線方案的技術(shù)比較4.3.1電源進線方案的確定1兩條電源進線的主接線方案 如下圖所示2一條電源進線的主接線方案 如下圖所示兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較見表 比較項目一條電源進線兩條電源進線技術(shù)指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求靈活方便性只有一條電源進線，靈活性稍差由于有兩條電源進線，靈活性較好擴建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟指標高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額查表（JYN2-10/4ZTTA)型柜按每臺3.5萬元計，其綜合投資為單價1.5倍，因此綜合投資為4*1.5*3.5=21萬元本方案采用了6臺（JYN2-10/4ZTTA)柜，總投資為

32、6*1.5*3.5=31.5萬元，比一條進線多投資10.5萬元高壓開關(guān)柜的年運行經(jīng)費參照資料計算，高壓開關(guān)柜的折舊及維修管理每年為0.495萬元參照資料計算，高壓開關(guān)柜的折舊及維修管理每年為0.99萬元，比一條進線的方案多0.495萬元 備注：以上數(shù)據(jù)均由參考工廠供電設(shè)計指導查表得 。從上表可以看出，按技術(shù)指標，兩條電源進線的主接線方案略優(yōu)于一條進線的方案，但由于一條和兩條電源進線都滿足其負荷要求，從經(jīng)濟的考慮，因此，選用一條電源進線的主接線方案（見設(shè)計附圖1）4.3.2供電接線方案選擇根據(jù)系統(tǒng)電源情況，工廠離減壓變電站不遠，線路電壓降落應(yīng)不大，電能損失少，并且與電業(yè)部門簽訂供電協(xié)議，采用的電

33、源進線為10kv架空進線。由此，工廠供電接線方案有以下幾種來確定。方案：高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。方案：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案：高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故

34、障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經(jīng)濟性最佳，采用方案三既滿足負荷供電要求又較經(jīng)濟，故本次設(shè)計選用方案。根據(jù)所選的接線方式，畫出主接線圖，參見附圖變電所高壓電氣主接線圖。第五章 短路電流的計算5.1短路電流的原因及其計算供電系統(tǒng)應(yīng)該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、

35、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電氣設(shè)備時，設(shè)備的載流部分變形或損壞，選用設(shè)備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其它設(shè)備的正常運行。由于本設(shè)計中回路線路較多，比較復雜，為了計算的準確性。固此，計算方法采用標幺值法計算。進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是：某量的標幺值= （5.1）所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、

36、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖（一）所示。采用一路電源供線，以距本廠6km的饋電變電站經(jīng)LGJ-185架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為。下面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。（一）下面采用標么制法進行短路電流計算。(一) 確定基準值：取，所以： (二) 計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）1) 電力系統(tǒng)的電抗標么值： 2) 架空線路的電抗標么值：查手冊得，因此： 3）電力變壓器

37、的電抗標么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此： 可繪得短路等效電路圖如圖（二）所示。圖（二）(三) 計算k-1點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標么值：2) 三相短路電流周期分量有效值： 3) 其他三相短路電流： 4) 三相短路容量：計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量兩臺變壓器并列運行：1) 總電抗標么值：2) 三相短路電流周期分量有效值：3) 其他三相短路電流： 4) 相短路容量：以上計算結(jié)果綜合如下表 短路計算點三相短路電路/kA三相短路容量/MVAk-12.612.612.616.673.9547.53k-228.228.228.251.

38、930.719.59 第六章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗6.1高低壓成套設(shè)備的選擇6.1.1 高壓開關(guān)柜的選擇目前我國大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用的較為JYN2-10（Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。現(xiàn)以No102（見附圖）為例，對高壓開關(guān)柜的選擇列表，如下表所示。高壓開關(guān)柜的選擇表型 號主 要 設(shè) 備接 線 方 式JYN2-10（Z）名稱型號斷路器ZN24-10/1250-20隔離開關(guān)GN1910C/400注：根據(jù)主接線方式，該金屬加工廠的所有高壓開關(guān)柜都采用JYN2-10（Z）型。6.1.2 計量柜的選擇按要求凡地區(qū)變電站用專線供電的工廠變電站，其專用電能計量柜宜裝設(shè)在進線開關(guān)柜的前面；如果工

39、廠變電站接在電力系統(tǒng)的公共干線上，則專用電能計量柜宜裝在進線開關(guān)柜的后面。而該金屬加工廠正是從公共干線獲得電源，所以專用電能計量柜裝在進線開關(guān)柜的后面。 JYN2-10（Z）的主要設(shè)備及接線方式型 號主 要 設(shè) 備接 線 方 式JYN2-10（Z）名稱型號高壓隔離開關(guān)GN1910C/400高壓熔斷器RN2-10電流互感器LZZQB6-10-0.5電壓互感器JDZJ-10這里選用JYN2-10（Z）型專用電能計量柜，其型號為JYN2-10（Z）04，該專用電能計量柜的主要設(shè)備及接線方式如上表所示。6.1.3 低壓配電屏的選擇 低壓配電屏是按一定接線方案將有關(guān)電氣設(shè)備組裝在一起的一種金屬框架，結(jié)構(gòu)

40、簡單、價廉，并可雙面維護，檢修方便，在變電所中作為低壓配電裝置。其中應(yīng)用最普遍的是GGD2型，它結(jié)構(gòu)比較合理、性能比較優(yōu)越。現(xiàn)以No201為例，根據(jù)該干線的接線方式，采用GGD2-34比較合適，該型號的低壓配電屏的主要設(shè)備及接線方式如下表所示。GGD2-34主要設(shè)備及接線方式 型 號主 要 設(shè) 備接 線 方 式GGD2-34名稱型號規(guī)格低壓斷路器TM30S低壓刀開關(guān)HD13、HS13、HR36.2變電所高壓一次設(shè)備的選擇根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用天津市長城電器有限公司生產(chǎn)的JYN2-10（Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。此高壓開關(guān)柜的型號：JYN2-10/4ZTTA（說明：

41、4：一次方案號；Z：真空斷路器；T：彈簧操動；TA ：干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取，具體設(shè)備見附圖三變電所高壓電氣主接線圖。初選設(shè)備：高壓斷路器： ZN24-10/1250/20 高壓熔斷器：RN2-10/0.5 -50 電流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5 電壓互感器：JDZJ-10 接地開關(guān)：JN-3-10/25母線型號：TMY-3（504）；TMY-3（8010）+1（606）絕緣子型號：ZA-10Y抗彎強度：3.75kN（戶內(nèi)支柱絕緣子）從高壓配電柜引出的10kV三芯電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，型號：YJV-350，無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度。6.2

42、.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設(shè)備的安全運行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。（1）高壓斷路器的主要參數(shù)：額定電壓：是指斷路器正常工作時的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在40時，斷路器允許長期通過的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標志，其大小與滅弧室的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)有關(guān)；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示，；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能隨短路電流熱效應(yīng)的能力；動穩(wěn)定電流或極限通過電流：表示能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力的能力；斷路器的分、合閘時間：表示斷路器的動作速度。（2

43、）選擇時，除按一般原則選擇外，由于斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗短路容量，熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項指標。按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內(nèi)，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應(yīng)該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即： ；按額定電流選擇：應(yīng)該等于或大于負載的長時最大工作電流，即： ；校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性： It2tI2tima； 校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性： ；校驗高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：熔斷斷流容量按校驗；根據(jù)上述分析并查資料：10KV高壓斷路器選擇ZN24-10/1250/20ZN24-10/1250/20斷路器的技術(shù)參數(shù)類別型號額定電壓kV額定電流A開斷電流k

44、A斷 流容量MVA動穩(wěn)定電流峰值/kA熱穩(wěn)定電流kA固有分閘時間/s合閘時間/s配用操動機構(gòu)型號ZN24-10/1250-20101250205020（4S）0.060.1CT8等6.2.2高壓隔離開關(guān)的選擇（1）高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設(shè)備。（2）形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機構(gòu)等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構(gòu)，單相或三相操動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔

45、離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+250C時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃氣體、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，用于級污穢區(qū)，防污型用于級（中污型）、級（重污型）污穢區(qū)。根據(jù)設(shè)計條件，選擇戶內(nèi)

46、型高壓隔離開關(guān)，根據(jù)上述條件和要求并查表有：10KV的高壓隔離開關(guān)選擇GN1910C/400型6.2.3高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護元件,由熔件與熔管組成。當過載或短路時，熔件熔斷，達到切斷故障保護設(shè)備的目的。電流越大，熔斷時間越短。在選擇熔件時，除保證在正常工作條件下（包括設(shè)備的起動）熔件不熔斷外，還應(yīng)該符合保護選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：除按環(huán)境、電網(wǎng)電壓、電源選擇型號外，還必須按校驗熔斷器的斷流容量；選擇的主要指標是選擇熔件合熔管的額定電流，熔斷器額定電流按 選。所選擇的熔件應(yīng)在長時最大工作電流及設(shè)備起動電流的作用下不熔斷，在短路電流作用下開關(guān)熔斷；要求熔斷器特性應(yīng)與上級

47、保護裝置的動作時限相配合（即動作要有選擇性）。 這里主要用做電壓互感器保護用。根據(jù)上述條件并查表有：10kV的高壓熔斷器選擇RN2-10/0.5 -50。6.2.4電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)特點是：一次繞組匝數(shù)少（有的只有一匝，利用一次導體穿過其鐵心），導體相當粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個閉合回路，由于二次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組

48、的額定電流一般為5A。電流互感器在使用中要注意以下幾點：電流互感器在工作時其二次側(cè)不得開路，二次側(cè)不允許串接熔斷器和開關(guān)；電流互感器二次側(cè)有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備的安全。電流互感器的選擇條件：（1）額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓： （2）原邊額定電壓大于或等于長時最大工作電流: （3）二次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量: （4）校驗：內(nèi)部動穩(wěn)定按：: 電流互感器額定一次電流；：動穩(wěn)定倍數(shù)外部動穩(wěn)定按: 電流互感器選擇LZZQB6-10-0.5-200/56.2.5電壓互感器的選擇電壓互感器一次側(cè)是并接在主接線高壓側(cè)，二次線圈

49、與儀表和繼電器電壓線圈串聯(lián)，一次側(cè)匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)少，阻抗小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運行時，電壓互感器接近于空載運行。二次繞組的額定電壓一般為100V。電壓互感器的類型及接線按相數(shù)分單相、三相三芯和三相五芯柱式；按線圈數(shù)來分有雙線圈和三線圈；實際中廣泛應(yīng)用三相三線五柱式（YY）.（1）電壓互感器在使用中要注意以下幾點：一次、二次側(cè)必須加熔斷器保護，二次側(cè)不能短路，防止發(fā)生短路燒毀互感器或影響一次電路正常運行；電壓互感器二次側(cè)有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備的安全；二次側(cè)并接

50、的電壓線圈不能太多，避免超過電壓互感器的額定容量，引起互感器繞組發(fā)熱，并降低互感器的準確度。（2）電壓互感器的技術(shù)要求與說明：.電壓互感器能在1.1倍額定電壓下長期運行，并能在8小時內(nèi)無損傷的承受2倍額定電壓，當額定電壓在330kV以上時，互感器絕緣所能承受的耐壓強度為額定操作沖擊耐受電壓值和額定雷電沖擊耐受電壓值；當額定電壓在330kV以下時，互感器絕緣所能承受的耐壓強度為額定短時工頻耐受電壓值和額定雷電沖擊耐受電壓值。.額定電壓因數(shù)，即在規(guī)定時間內(nèi)仍然能滿足熱性能和準確級要求的最高一次電壓與額定一次電壓的比值，額定電壓因數(shù)與互感器初級繞組接線方式有關(guān)。.電壓互感器的誤差極限：在額定頻率、8

51、0%-100%額定電壓間任一電壓值，功率因數(shù)為0.8（滯后）、二次負荷為25%-100%額定負荷中任一值下，各準確等級的電壓互感器誤差不超過下表所列限值，對保護用電壓互感器，在額定頻率、5%額定電壓及額定電壓因數(shù)相對應(yīng)的電壓、二次負荷為25%-100%額定負荷、功率因數(shù)為0.8（滯后）時，電壓互感器誤差限值不超過下表中3P、6P兩項值；在2%額定電壓、二次負荷為25%-100%額定負荷、功率因數(shù)為0.8（滯后）時，電壓互感器誤差限值不超過下表中3P、6P兩項限值的兩倍。對于中性點有效接地系統(tǒng)的接地電壓互感器，其剩余電壓繞組的標準準確級為3P或6P，對于中性點非有效接地系統(tǒng)的接地電壓互感器，其剩余電壓繞組的標準準確級為6P，如果有次級繞組，次級繞組帶有保護準確級，二次負荷在25%-100%額定負荷下、功率因數(shù)為0.8（滯后）下，剩余電壓繞組還應(yīng)滿足規(guī)定的準確級。電壓互感器選擇JDZJ-106.3變電所高壓一次設(shè)備的校驗根據(jù)高壓一次