畢業(yè)論文__渭南化工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 題目：渭南化工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系：機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè) 班：電氣自動(dòng)化技術(shù) 姓 名： 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 2013年5月 渭南化工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of Power Supply and Distribution System in Weinan Chemical Plant摘 要畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走出校門、走向社會(huì)相關(guān)工作崗位的一道考核，也是一次對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固程度的大考驗(yàn)。針對(duì)大中型化工廠的配電系統(tǒng)要求可靠性高，并且設(shè)備多，系統(tǒng)復(fù)雜等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)提出了工廠變電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的課題，要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)的部分一次的總體接線圖，設(shè)計(jì)主要的二次系統(tǒng)圖紙，并計(jì)算主變壓器容量以

2、及配置，主要的線路的線纜的規(guī)格和主要開(kāi)關(guān)、刀閘的容量等。論文中要列出主要的計(jì)算過(guò)程，主要包括主變壓器的設(shè)計(jì)和主要線路的設(shè)計(jì)計(jì)算。電能是工廠運(yùn)作的主要能源，對(duì)工廠的正常運(yùn)作有舉足輕重的作用，因此如何進(jìn)行合理用電、安全用電、節(jié)約用電、高質(zhì)量用電已經(jīng)成為工廠建設(shè)和運(yùn)行的主要問(wèn)題之一。工廠的安全正常運(yùn)作、節(jié)電節(jié)能、提高工廠用電效率，都必須有一個(gè)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的供電系統(tǒng)和使用電能的系統(tǒng)保障，才能實(shí)現(xiàn)工廠電能利用、和節(jié)省電能的理想化、經(jīng)濟(jì)化關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 短路電流 變壓器容量選擇 電氣設(shè)備選擇AbstractThe graduation design is an assessment tha

3、t students get out of school to work in social. It is also a major test for knowledge that student acquire in four years learning.The design requires that on the basis of layout and distribution of various types of construction in University campus, to design the distribution system for the entire c

4、ampus, to facilitate school logistics sectors management. And as much as possible to optimize the resources of distribution, reduce costs. The design includes the selection and arrangement of the various transformers, relay switch, line, the wiring of relevant parts and emergency power supply, etc.G

5、ained power situation, electricity load data, meteorological data, on the basis of analysis of the information given to achieve a safe, reliable, high-quality, economical power supply system design goal. Completing a total of determining the number, capacity and type of the transformer, selecting th

6、e main junction line programs ,the high and low voltage equipment ,the inlet and outlet wire, determining the secondary circuit program and select the relay protection devices. I consolidated and deepen the understanding of the relevant professional knowledge learned in the three years, obtained pra

7、ctical experience during the design. So as to lay a good foundation for the future to complete the related designs, as well as have a comprehensive assessment of the learning outcomes.Key words :distribution system substation short circuit transformer 目 錄摘要 Abstract 緒論11 負(fù)荷分析計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償 21.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的

8、21.2 計(jì)算負(fù)荷的確定 21.3 需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷所用公式21.4 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 41.5 無(wú)功功率補(bǔ)償52 變電所主變壓器及主接線方案選擇72.1 變配電所選擇72.1.1 變配電所選擇的一般原則72.1.2 變配電所型式的選擇72.1.3 利用學(xué)校負(fù)荷來(lái)選擇變電所位置82.2 變電所主變壓器的選擇92.2.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇92.2.2 主變壓器容量的選擇102.3 變配電所主接線方案的選擇103 短路電流的計(jì)算133.1 計(jì)算短路電流的目的133.2 標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流的方法與步驟133.3 短路電流計(jì)算過(guò)程與結(jié)果144 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)174.1 一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)的

9、條件與項(xiàng)目174.2 按正常工作條件選擇174.3 按短路條件選擇184.3.1 隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)184.3.2 電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)184.3.3 母線的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 194.3.4 電纜的短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)194.4 10kV側(cè)與380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)204.4.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)204.4.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)214.5 高低壓母線的選擇215 防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)235.1 變電所防雷保護(hù)235.2 接地裝置23結(jié)論24致謝25參考文獻(xiàn)26附錄 主接線圖27緒 論供配電技術(shù)，就是研究電力的供應(yīng)及分配的問(wèn)題。電力，是現(xiàn)代

10、工業(yè)生產(chǎn)、民用住宅、及企事業(yè)單位的主要能源和動(dòng)力，是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。沒(méi)有電力，就沒(méi)有國(guó)民經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化?，F(xiàn)代社會(huì)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上的。因此，電力供應(yīng)如果突然中斷，則將對(duì)這些用電部門造成嚴(yán)重的和深遠(yuǎn)的影響。故，作好供配電工作，對(duì)于保證正常的工作、學(xué)習(xí)、生活將有十分重要的意義。供配電工作要很好的為用電部門及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)，必須達(dá)到以下的基本要求：安全在電力的供應(yīng)、分配及使用中，不發(fā)生人身事故和設(shè)備事故?？煽繎?yīng)滿足電力用戶對(duì)供電可靠性和連續(xù)性的要求。優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電力用戶對(duì)電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量的要求。經(jīng)濟(jì)應(yīng)使供配電系統(tǒng)投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金屬消

11、耗量。另外，在供配電工作中，還應(yīng)合理的處理局部和全局，當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)的關(guān)系，即要照顧局部和當(dāng)前利益，又要有全局觀點(diǎn)，能照顧大局，適應(yīng)發(fā)展。本文主要對(duì)10KV及以下供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算 變配電所主變壓器選擇 變配電所電器主接線方案的選擇 短路電流計(jì)算 變配電所一次電氣設(shè)備的選擇 變電所防雷保護(hù)及接地裝置的設(shè)計(jì) 繪制供電系統(tǒng)電氣原理圖1 負(fù)荷分析計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算負(fù)荷是確定供配電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)；計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。采用無(wú)功補(bǔ)償，提高了系統(tǒng)的

12、功率因數(shù)，不僅可以節(jié)能，減少線路壓降，提高供電質(zhì)量，還可以提高系統(tǒng)供電的裕量。本章采用需要系數(shù)法對(duì)工廠的各類用電負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，并采用并聯(lián)電容器方法對(duì)低壓進(jìn)行集中補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)。1.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容包括設(shè)備功率計(jì)算，計(jì)算負(fù)荷，一、二級(jí)負(fù)荷和平均負(fù)荷等內(nèi)容。 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 負(fù)荷計(jì)算的目的是為了合理的選擇供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)電器、變壓器等元件、整定繼電保護(hù)使電氣設(shè)備和材料得以充分

13、利用和安全運(yùn)行。1.2 計(jì)算負(fù)荷的確定計(jì)算負(fù)荷的方法主要有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。前一種方法比較簡(jiǎn)便，在設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍。當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、各臺(tái)設(shè)備容量相差不甚懸殊時(shí)通常都采用需要系數(shù)法計(jì)算。當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量又相差懸殊時(shí)則宜采用二項(xiàng)式法計(jì)算。凡是民用建筑中的負(fù)荷，一般都是用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算的。它既簡(jiǎn)便又實(shí)、因?yàn)槊裼媒ㄖ袉螜C(jī)負(fù)荷較大的各類設(shè)備都是采用單機(jī)組或同類機(jī)群放射式供電在計(jì)及供電線路、開(kāi)關(guān)時(shí)，都是用單機(jī)的額定電流或起動(dòng)電流進(jìn)行選型或校驗(yàn)的，所以普遍采用需要系數(shù)法。本次設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。1.3 需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷所用公式 有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） （1-1

14、） 式中 用電設(shè)備總的設(shè)備容量 -用電設(shè)備組的需要系數(shù) 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） （1-2） 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA） （1-3） 計(jì)算電流（單位為A） （1-4） 多組用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷基本公式：同時(shí)系數(shù)： Kp =0.850.95 Kq =0.90.97本次設(shè)計(jì)取 Kp = 0.95 Kq = 0.97有功計(jì)算負(fù)荷 P30 = KPP30i （1-5）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 Q30 = KqQ30i （1-6）計(jì)算電流 （1-7）功率因數(shù) （1-8）1.4 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 表1-1 該化工廠各個(gè)車間負(fù)荷的情況配電計(jì)量名稱設(shè)備臺(tái)數(shù)n設(shè)備容量nP變壓器容量Seb有功功率Pis無(wú)功功率Ojs視在

15、功率Sojs功率因數(shù)costan平均有功功率Ppj平均無(wú)功功率Qpj有功功率損耗Pb無(wú)功功率損耗Qb一車間7014196304701835060.930.393451381050二車間17722238006124167440.820.685123481574三車間194251110007354878960.820.676284201889.6鍛壓車間37175510009202769570.960.36321901996機(jī)修車間8112896304961295100.920.264001041051總負(fù)荷559919740603233149136132517120072360.6取 Kp =

16、0.95 Kq = 0.97由上表知：P30i=3233kW Q30i=1491kvar則 P30 = KPP30i = 0.953233kW=3072kWQ30 = KqQ30i= 0.971491kvar= 1447kvarS30 =3396kVA I30 = S30UN 5160Acos= P30/S30= 307233960.9 1.5 無(wú)功功率補(bǔ)償工廠中由于有大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí)，則需考慮增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置

17、。 圖1-1功率因數(shù)提高與無(wú)功功率和視在功率變化的關(guān)系上圖表示功率因數(shù)提高與無(wú)功功率和視在功率變化的關(guān)系。假設(shè)功率因數(shù)有cos提高到cos，這時(shí)在用戶需用的有功功率不變的條件下，無(wú)功功率將由減小到，視在功率將由減小到。相應(yīng)地負(fù)荷電流也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)大有好處。由上圖可知，要使功率因數(shù)由cos提高到cos，必須裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器），其容量為：Q在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個(gè)容量來(lái)確定電容器的個(gè)數(shù)，即：由于本設(shè)計(jì)中要求cos0.95,而由

18、上面計(jì)算可知cos=0.90.95，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。Qc = 3072（tanarccos0.9tanarccos0.95）Kvar=478Kvar 取Qc=480Kvar無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： S30（2）=3234KVA變壓器的功率損耗為： QT = 0.06 S30= 0.063234 =194Kvar PT = 0.015 S30= 0.0153234 =49kW變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：P30= 3072+49=3121kWQ30= (1491-480)+ 194= 1205KvarS30 = = 3346KVA無(wú)功率

19、補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：cos= P30/ S30=3121/3346=0.95則工廠的功率因數(shù)為：cos= P30/S30= 0.950.95因此，符合本設(shè)計(jì)的要求。2 變電所和主變壓器及主接線方案選擇變配電所是電力網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著電網(wǎng)電壓的變換和電能傳輸任務(wù)。它的設(shè)計(jì)（變電所位置的確定和主變壓器及主接線方案的選擇）至關(guān)重要，其中主接線代表了變配電所主體結(jié)構(gòu)，它對(duì)各種電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系，并將長(zhǎng)期影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循變電所各個(gè)部分設(shè)計(jì)的原則，選擇出適合本工廠供配電方式的方案。2

20、.1 變配電所選擇2.1.1 變配電所選擇的一般原則選擇生活區(qū)變、配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定： 接近負(fù)荷中心。 進(jìn)出線方便。 接近電源側(cè)。 設(shè)備運(yùn)輸方便。 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所。 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相鄰。 不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的正上方和正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。 不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。 不應(yīng)妨礙其他建筑物的發(fā)展，并適當(dāng)考慮今后的擴(kuò)建。2.1.2 變配電所型式的選擇變電所有屋內(nèi)式和屋外式兩大型。 屋內(nèi)式運(yùn)

21、行維護(hù)方便，占地面積少。在選擇生活區(qū)變電所的型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體地理環(huán)境，因地制宜；技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用屋內(nèi)式。負(fù)荷較大的地方，宜設(shè)附設(shè)式或半露天式變電所。負(fù)荷較大的及高層建筑內(nèi)，宜設(shè)在室內(nèi)變電所或組合式成套變電站。負(fù)荷小而分散的生活區(qū)，或需要遠(yuǎn)離有易燃易爆危險(xiǎn)及有腐蝕性時(shí)，宜設(shè)獨(dú)立變電所。如戶外環(huán)境正常，亦可設(shè)露天式變電所。當(dāng)變壓器容量在350kVA及以下時(shí)，宜設(shè)桿上式變電臺(tái)或高臺(tái)式變電所。2.1.3 變電所總體布置要求 便于運(yùn)行維護(hù)和檢修有人值班的的變配電所，一般應(yīng)設(shè)置值班室。值班室應(yīng)靠近高低壓配電室，而且有門直通。如值班室靠近高壓配電室有困難時(shí)，則值班室可經(jīng)走廊與高壓配電室相通。值班

22、室也可以與低壓配電室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端，低壓配電裝置到墻的距離不應(yīng)小于3m。主變壓器應(yīng)靠近交通運(yùn)輸方便的馬路側(cè)。條件許可的，可單設(shè)工具材料室或維修間。晝夜值班室的變配電所應(yīng)設(shè)休息室。有人值班的獨(dú)立變配電所，宜設(shè)有廁所和給排水設(shè)施。 保證運(yùn)行安全值班室內(nèi)不得有高壓設(shè)備，值班室的門應(yīng)朝外開(kāi)。高壓低壓配電室的電容室的門應(yīng)朝值班室開(kāi)或朝外開(kāi)。變壓器室的大門應(yīng)朝馬路開(kāi)，但應(yīng)避免朝向露天倉(cāng)庫(kù)。在炎熱地區(qū)應(yīng)避免朝西開(kāi)門。變電所宜單層布置。當(dāng)采用雙層布置時(shí)，變壓器應(yīng)設(shè)在底層。高壓電容器組一般應(yīng)裝設(shè)在單獨(dú)的房間內(nèi)，但數(shù)量較少時(shí)，可裝設(shè)在高壓配電室內(nèi)，低壓電容器組可裝設(shè)在低壓配電室內(nèi)，但數(shù)量較多

23、時(shí)，宜裝設(shè)在單獨(dú)的房間內(nèi)。所以帶電部分離墻和離地的尺寸以及各室維護(hù)操作通道的寬度等，均應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)程的要求，以確保運(yùn)行安全。 便于進(jìn)出線如果是架空進(jìn)線，則高壓配電室宜位于進(jìn)線側(cè)?？紤]變壓器低壓出線通常是采用矩形裸母線，因此變壓器的安裝位置，即為變壓器室，宜靠近低壓配電室。低壓配電室宜位于其低壓架空出線側(cè)。 節(jié)約土地和建筑費(fèi)用值班室可以與低壓配電室合并，這時(shí)低壓配電室面積適當(dāng)增大，以便安置值班室的桌子或控制臺(tái)，滿足運(yùn)行值班的要求。高壓開(kāi)關(guān)柜不多于6臺(tái)時(shí)，可與低壓配電屏設(shè)置在同一房間內(nèi)，但高壓柜與低壓屏的間距不得小于2m。不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸電力變壓器，可設(shè)置在同一房間內(nèi)。高壓

24、電容器柜數(shù)較少時(shí)，可裝設(shè)在高壓配電室內(nèi)。周圍環(huán)境正常的變電所，宜采用露天或半露天變電所。高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近的車間變電所合建。 適應(yīng)發(fā)展要求變壓器室應(yīng)考慮到擴(kuò)建時(shí)有更換大一級(jí)容量的變壓器的可能。高低壓配電室內(nèi)均應(yīng)留有適當(dāng)數(shù)量開(kāi)關(guān)柜的備用位置。即要考慮到變電所留有擴(kuò)展的余地，又要不妨礙工廠或車間今后的發(fā)展。2.2 變電所主變壓器的選擇2.2.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇主變壓器臺(tái)數(shù)選擇的要求： 選擇一臺(tái)：供電計(jì)算負(fù)荷不大于1250KVA的三級(jí)負(fù)荷變電所；變電所另有低壓聯(lián)絡(luò)線，或有其它備用電源，而總計(jì)算負(fù)荷不大于1250KVA的含有部分一、二級(jí)負(fù)荷的變電所。 選擇兩臺(tái)：供含有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所；

25、總計(jì)算負(fù)荷大于1250KVA的三級(jí)負(fù)荷變電所；季節(jié)性負(fù)荷變化較大，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上考慮運(yùn)行有利的三級(jí)負(fù)荷變電所。由于該廠的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。2.2.2 主變壓器容量的選擇 裝有一臺(tái)主變壓器的場(chǎng)所主變壓器容量應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷，即 （2-1） 裝有兩臺(tái)主變壓器的場(chǎng)所每臺(tái)主變壓器容量不應(yīng)小于總的計(jì)算負(fù)荷的60%70%，即 （2-2）同時(shí)每臺(tái)變壓器容量不應(yīng)小于全部一、二級(jí)負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷之和，即 （2-3）由于S30=3396 KVA，因?yàn)樵搹S是二級(jí)負(fù)荷所以按條件2 選變

26、壓器。則ST（0.60.7）3396=（2037.62377.2）KVA 因此選型號(hào)為S11-M-250010的變壓器二臺(tái)。主變壓器聯(lián)絡(luò)組均采用Yyn0。2.3 變配電所主接線方案的選擇變配電所的主接線（一次接線）是指由各種開(kāi)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(yùn)行人員進(jìn)行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。用圖形符號(hào)表示主要電氣設(shè)備在電路中連接的相互關(guān)系，稱為電氣主結(jié)線圖。電氣主結(jié)線圖通常以單線圖形式表示。 主結(jié)線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)

27、滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。 1 可靠性 供電可靠性是指能夠長(zhǎng)期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力,是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這個(gè)要求。 電氣主接線不僅要保證在正常運(yùn)行時(shí),還要考慮到檢修和事故時(shí),都不能導(dǎo)致一類負(fù)荷停電,一般負(fù)荷也要盡量減少停電時(shí)間。顯然,這些都會(huì)導(dǎo)致費(fèi)用的增加,與經(jīng)濟(jì)性的要求發(fā)生矛盾。因此,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,保證必要的可靠性,而不可片面地追求高的可靠性。 2 靈活性滿足調(diào)度時(shí)的靈活性要求。應(yīng)能根據(jù)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，靈活地投入和切換電源、變壓器和線路，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。滿足檢

28、修時(shí)的靈活性要求。在某一設(shè)備需要檢修時(shí)，應(yīng)能方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電，并使該設(shè)備與帶電運(yùn)行部分有可靠的安全隔離，保證檢修人員檢修時(shí)的方便和安全。滿足擴(kuò)建時(shí)的靈活性要求。大的電力工程往往要分期建設(shè)。從初期的主接線到最終方案的確定，每次過(guò)渡都應(yīng)比較方便，對(duì)已運(yùn)行部分影響小，不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。 經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動(dòng)裝置，從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增加。因此，

29、主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟(jì)合理。一般應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮。節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，并要適當(dāng)采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開(kāi)關(guān)電器的數(shù)量、選用價(jià)廉的電器或輕型電器，以便降低投資。 電能損耗少，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的形式、容量和臺(tái)數(shù)，避免兩次壓降而增加電能損失。占地面小。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時(shí)，要注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量電廠或變電站，在可能和允許的條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資建設(shè)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)的化工廠是連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷變動(dòng)較小，電源進(jìn)線較長(zhǎng)（6km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外

30、再考慮到今后的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。采用主接線一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓主接線，如下圖所示：圖2-1單母線分段接線圖 圖2-2內(nèi)橋式接線圖3 短路電流的計(jì)算“短路”是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的一種故障。所謂短路是電網(wǎng)中某一相導(dǎo)體未通過(guò)任何負(fù)荷而直接與另一相導(dǎo)體或“地”相碰觸。電網(wǎng)正常運(yùn)行的破壞大多數(shù)是由短路故障引起的。因此，正確計(jì)算短路電流尤為重要。3.1 計(jì)算短路電流的目的 為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動(dòng)力的巨大沖擊。 為盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝

31、置將自動(dòng)的使有關(guān)斷路器跳閘，繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。 3.2 標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流的方法與步驟 繪制電路圖，選短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算電路圖上應(yīng)將短路計(jì)算中需計(jì)入的所有電路元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各個(gè)元件依次編號(hào)。 設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，并計(jì)算基準(zhǔn)電流。一般設(shè)基準(zhǔn)容量=100MVA，而設(shè)基準(zhǔn)電壓=（短路計(jì)算電壓，即1.05）。因此短路基準(zhǔn)電流為 （3-1） 計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值（一般只計(jì)電抗標(biāo)幺值）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 （3-2）式中 電力系統(tǒng)出口短路器的斷流容量，單位為MVA電力線路的電抗標(biāo)幺值 （3-3）式中 線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓，

32、單位為kV，。 采用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，無(wú)論短路計(jì)算點(diǎn)在哪里，線路的電抗標(biāo)幺值不許換算。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 （3-4）式中 變壓器的短路電壓（又稱阻抗電壓）百分值；變壓器的額定容量（單位為kVA，但在此式應(yīng)化為與同單位的MVA）。 繪制回路等效回路，并計(jì)算總阻抗（總電抗）標(biāo)幺值。采用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，無(wú)論電路中有幾個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，均只需繪一個(gè)等效電路。 計(jì)算短路電流。分別對(duì)各短路計(jì)算點(diǎn)各短路電流、和等。 （3-5）在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，存在下列關(guān)系： （3-6）高壓電路中的短路沖擊電流及其有效值，按下列公式近似計(jì)算： （3-7） （3-8）低壓電路中的短路沖擊電流及其有效值，按下列公式近似計(jì)算： （3-

33、9） （3-10） 計(jì)算短路容量 （3-11）3.3 短路電流計(jì)算過(guò)程與結(jié)果 繪制等效電路圖 如圖3-1所示。圖3-1 等效電路圖 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)，即高壓側(cè)，低壓側(cè)，則 計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng) 已知，故 架空線路，而線路長(zhǎng)6km，故 電力變壓器 S11-M-2500/10型號(hào)的阻抗電壓百分值為4.5，故 計(jì)算k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的短路電流總電抗及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他短路電流 = =三相短路容量 計(jì)算k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的短路電流總電抗及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他短路電流

34、= = =三相短路容量 以上短路計(jì)算結(jié)果綜合如表3-1所示表3-1 短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量K-10.890.890.892.271.3416.1 K-219.219.219.235.3320.9313.334 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)一次設(shè)備是指直接參與生產(chǎn)、變換、輸送、分配和消耗電能的設(shè)備，常用的高壓一次電氣設(shè)備有：高壓熔斷器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓斷路器、高壓開(kāi)關(guān)柜、高壓避雷器和互感器等。在建筑工程常見(jiàn)的低壓電氣設(shè)備有刀開(kāi)關(guān)、熔斷器、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、低壓配電柜等。4.1 一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下

35、列條件選擇和校驗(yàn)： 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率及開(kāi)斷電流等選擇。 按短路條件包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來(lái)校驗(yàn)。 考慮電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。 按各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求如斷路器的操縱性能、互感器的二次負(fù)荷準(zhǔn)確級(jí)等進(jìn)行選擇。4.2 按正常工作條件選擇 按工作電壓選擇 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即 （4-1） 按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即 （4-2） 按斷流能力選擇設(shè)備的額定開(kāi)斷電流或斷流容量，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備（如斷路器）來(lái)說(shuō)，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏饔行е祷蚨搪啡萘?，?（4-

36、3）或 （4-4）對(duì)于分段負(fù)荷電流的設(shè)備（如負(fù)荷開(kāi)關(guān)）來(lái)說(shuō)，則為 （4-5） 式中 最大過(guò)負(fù)荷電流。4.3 按短路條件選擇短路條件校驗(yàn)，就是校驗(yàn)電器和導(dǎo)體在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。4.3.1 隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 （4-6） 式中 開(kāi)關(guān)的極限通過(guò)電流（又稱動(dòng)穩(wěn)定電流）峰值，單位為kA； 開(kāi)關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值，單位為kA。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 （4-7）式中 開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值，單位為kA； 開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，單位為s；開(kāi)關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為kA；短路發(fā)熱假想時(shí)間，單位為s。短路發(fā)熱理想時(shí)間一般按下式計(jì)算： (4-8)在無(wú)限大

37、容量系統(tǒng)中，由于，因此 (4-9)式中 短路持續(xù)時(shí)間，采用該電路主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間加對(duì)應(yīng)的斷路器全分閘時(shí)間。當(dāng)時(shí)，。低速斷路器（如油斷路器），其全分閘時(shí)間取0.2s；高速斷路器（如真空斷路器），其全分閘時(shí)間取0.1s。4.3.2 電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-10)式中 電流互感器的一次額定電流，單位為A； 電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)（對(duì)）。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-11)式中 電流互感器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，單位為s； 電流互感器的熱穩(wěn)定電流倍數(shù)（對(duì)）。4.3.3 母線的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-12)式中 母線材料的最大允許應(yīng)力，硬銅，硬鋁； 母線通過(guò)時(shí)所受到的最大

38、計(jì)算應(yīng)力，單位。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 (4-13)式中 母線截面積，單位為；滿足短路熱穩(wěn)定條件的最大截面積，單位；母線材料的熱穩(wěn)定；參看表4-1；母線通過(guò)的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A。4.3.4 電纜的短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)電纜不校驗(yàn)短路動(dòng)穩(wěn)定度。電纜的短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)的條件仍采式（4-13）。表4-1 導(dǎo)體或電纜長(zhǎng)期允許工作溫度和短路時(shí)的允許最高溫度及相應(yīng)的短路熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體種類導(dǎo)體材質(zhì)長(zhǎng)期允許工作溫度短路允許最高溫度短路熱穩(wěn)定系數(shù)母線鋁7020087銅703001716-10kV交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電纜鋁9020077銅90250137聚氯乙烯絕緣電纜鋁6516076銅651601154.4 10kV側(cè)

39、與380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)4.4.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 10kV側(cè)所選設(shè)備及額定參數(shù)見(jiàn)表 4-2 表4-2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇試驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV57.7A1.96kA5.0kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA高壓隔離開(kāi)關(guān)10kV200A25.5kA高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA選擇試驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV57.7A1.96kA5.0kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)電壓互感器JDJ-1010/0.1k

40、V電壓互感器JDZJ-10電流互感器LQJ-1010kV100/5A31.8kA 避雷器FS4-10 10kV戶外隔離開(kāi)關(guān)GW4-12/400 12kV 400A 25kA 注：其中電流互感器LQJ-10的動(dòng)穩(wěn)定度為。表4-2 所選高壓一次設(shè)備均滿足要求。4.4.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)380V側(cè)所選設(shè)備及額定參數(shù)見(jiàn)表 4-3表4-3 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇試驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能 力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V1999.5A28.5kA52.44kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器DW15-2500/3D380V2500A60KA低壓斷路器DW15-1500

41、/3D380V1500A40kA低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA低壓斷路器DZ20-200380V200A25kA低壓刀開(kāi)關(guān)HD13-2500/31380V2500A電流互感器LMZJ1-0.5380V2000/5A表4-3 所選低壓一次設(shè)備均滿足要求。4.5 高低壓母線的選擇按88D264電力變壓器室布置標(biāo)準(zhǔn)圖集的規(guī)定，610kV變電所高低壓LMY硬鋁母線的尺寸，如表4-4。表4-4 610kV變電所高低壓LMY型硬鋁母線的常用尺寸 （單位：mm）變壓器容量/kVA200250315400500630800100012501600高壓母線 404低壓母線相母線4045056

42、068068081008120102（10010）2（12010）中性母線4045056068068088010參照表4-4，10kV母線選LMY-3（404），即母線尺寸為40mm4mm，380V側(cè)母線選LMY-3（12010）+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。5 防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)中，雷擊是主要的自然災(zāi)害。雷電可能損壞設(shè)備或設(shè)施，造成大規(guī)模停電，也可能引起火災(zāi)或爆炸事故，危及人身安全。因此必須對(duì)電力設(shè)備、建筑物等采取一定的防雷措施。5.1 變電所防雷保護(hù)防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來(lái)接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過(guò)電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了