某冶金機(jī)械廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計

1、、課題名稱 某冶金機(jī)械廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計二、生產(chǎn)任務(wù)及車間組成1、 本廠產(chǎn)品及生產(chǎn)規(guī)模本廠主要承擔(dān)全國冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛造、鉚焊、毛坯件為主體，生產(chǎn)規(guī)模為：鑄鋼件1萬件、鑄鐵件3千噸、鍛件1千噸、鉚焊件2千5百噸。2、 本廠車間組成（1） 鑄鋼車間；（2）鑄鐵車間；（3）鍛造車間；（4）鉚焊車間；（5）木型車間及木型庫；（6）機(jī)修車間；（7）砂庫；（8）制材場；（9）空壓站；（10）鍋爐房；（11）綜合樓；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提升站等。三、設(shè)計依據(jù) 1全車間各車間負(fù)荷計算表如下：2、 供用電協(xié)議 工廠與電業(yè)部門所鑒定的供

2、用電協(xié)議主要內(nèi)容如下：（1） 工廠擬從電業(yè)部門某220/35千伏變壓所，用35千伏雙回架空線引入本廠，其中一個做為工作電源，一個做為備用電源，兩個電源不并列運(yùn)行，該變電所距廠東側(cè)8公里。（2） 供電系統(tǒng)短路技術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式短路容量說明最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式兆伏安兆伏安供電系統(tǒng)如圖（ ）（3） 電業(yè)部門對本廠提出的技術(shù)要求 區(qū)域變電所35千伏配出線路定時限過流保護(hù)裝置的整定時間為2秒，工廠“總降”不應(yīng)大于1.5秒；在總降壓變電所35千伏側(cè)進(jìn)行計量；本廠的功率因數(shù)值應(yīng)字0.9以上四、本廠負(fù)荷性質(zhì)本廠為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時數(shù)為6000小時。屬于二級負(fù)荷。五、本廠的自然條件1、 氣

3、象條件（1） 最熱月平均最高溫度為30；（2） 土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度20；（3） 年雷暴日為31天；（4） 土壤凍結(jié)深度為1.10米；（5） 夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。2、 地質(zhì)及水文條件根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料獲悉，廠區(qū)地址原為耕地，地勢平坦，地層以砂質(zhì)粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位為2.85.3米。地耐壓力為20噸/平方米。六、設(shè)計任務(wù)及設(shè)計大綱1、 總降壓變電站設(shè)計（1） 主結(jié)線設(shè)計。（2） 短路電流計算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要確定短路計算點(diǎn)，計算三相短路電流，計算結(jié)果列出匯總表。（3） 主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導(dǎo)線截面和

4、型號等設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。選用設(shè)備型號、數(shù)量匯成設(shè)備一覽表。（4） 主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計：包括主變壓器、線路等元件的保護(hù)方式選擇和整定計算。（5） 配電裝置設(shè)計。（6） 防雷、接地設(shè)計。2、 車間變電所設(shè)計根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。3、 廠區(qū)10千伏配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細(xì)計算和分析比較，確定最優(yōu)方案。七、設(shè)計成果1、 設(shè)計說明書內(nèi)容包括設(shè)計過程中涉及的計算、選擇、整定等的具體過程，并附有必要的計算表格。2、 設(shè)計圖紙（1） 總降壓站電氣主結(jié)線單線圖。（2） 主變壓器保護(hù)原理接線圖。（3） 進(jìn)線斷路器控制及保護(hù)原理圖。

5、第一章 負(fù)荷系統(tǒng)計算一 負(fù)荷計算的意義及方法計算負(fù)荷是供電系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，負(fù)荷計算的的目的是確定供電系統(tǒng)的最大負(fù)荷（也稱計算負(fù)荷）。它是選擇供電系統(tǒng)變壓器，導(dǎo)線以及開關(guān)等電氣設(shè)備的依據(jù)。企業(yè)進(jìn)行電力設(shè)計的基本原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備的安裝容量，這些用電設(shè)備品種多，數(shù)量大，工作情況復(fù)雜。估算的準(zhǔn)確程度，影響工廠的電力設(shè)計的質(zhì)量，如估算過高，將增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量，特別是由于工廠是國家電力的主要用戶。不合理的工廠電力需用量是作為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來很大的危害。如估算過低，又會使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及

6、電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際電流而過熱，如加速絕緣老化的速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正確可靠運(yùn)行。 確定全廠的計算負(fù)荷的方法很多，需要系數(shù)法是最常用的一種，即先從用電端求逐級起往電源方向計算，首先按照需要系數(shù)法求得各車間低壓側(cè)有功及無功計算負(fù)荷，加上本車間變電所的變壓器有功及無功功率損耗，既得車間變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷。其次是將全廠各車間高壓側(cè)負(fù)荷相加（如有高壓用電設(shè)備，也加上高壓用電設(shè)備的計算負(fù)荷），同時加上廠區(qū)配電線路的功率損耗，再乘以同時系數(shù)，便得出工廠總降壓變電所低壓側(cè)計算負(fù)荷，然后考慮無功功率的影響和總降壓變電所主變壓器的功率損耗，其總和就是全廠的計算負(fù)荷。式中 P、

7、Q為各用電組一、用電設(shè)備組的計算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大符合P，用電設(shè)備組的設(shè)備容量P是指用電設(shè)備組所以設(shè)備的額定容量P只和即P=P 用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷應(yīng)為 P= 式中P為設(shè)備容量，令=K，K就稱為需要系數(shù)。實(shí)際上，需要系數(shù)還與操作人員的技能及生產(chǎn)等多種因素有關(guān)。由上式可知許呀系數(shù)的定義為： K= P/ P 由此可得較需要系數(shù)發(fā)的確定三相用電設(shè)備組有功計算負(fù)荷的基本公式為 P= K P 在求出有功計算負(fù)荷P后，可按下列各式分別求出其余的計算符合 無功計算符合 Q= P tan tan對應(yīng)于用點(diǎn)設(shè)備組cos的正切值 視在計算符合 S= P/cos 計算電流 I=S/

8、UU額定電壓對單臺電機(jī)，白熾燈，電熱設(shè)備，電爐變壓器等，設(shè)備的額定容量的值就是計算負(fù)荷，即： P= P 對單臺反復(fù)短時工作制的設(shè)備末期額定容量均作為計算符合，不過對于吊車，如J25% ，電焊機(jī)J100%，則相應(yīng)的換算為25%或100%的設(shè)備容量。 對多組用電設(shè)備的符合計算則應(yīng)采用以下步驟： 將用電設(shè)備分組，求出各用電設(shè)備的總額定容量。 查出各組用電設(shè)備響應(yīng)的需要系數(shù)及對應(yīng)的功率因數(shù)則：P= K PQ= P tanP= K PQ= P tan于是 P= Q= S=的計算負(fù)荷。 用需要系數(shù)法求車間或全廠計算符合時，需要在各級配電點(diǎn)乘以同時系數(shù)K，K取值一般為0.850.95，但是他們的連乘積建議不

9、小于0.8，由于愈趨向電流端，負(fù)荷愈平穩(wěn)，所以對應(yīng)的K也愈大，根據(jù)以上負(fù)荷計算的原則，得到負(fù)荷計算表如表1由工廠各車間設(shè)備進(jìn)行工廠負(fù)荷統(tǒng)計得計算負(fù)荷具體如下表：由以上電力負(fù)荷統(tǒng)計表可得：P30.i=5646.2Kw Q30.i=4712.2 Kvar 取 KP=0.92 KQ=0.95 則有 有功功率 P30=KP P30.i=0.92 × 5646.2 = 5194.4 Kw 無功功率 Q30=KQQ30.i=0.95 × 4712.2 = 4476.6 Kvar 視在功率 S30=6857.4 KVA 功率因數(shù) Cos=P30/S30=5194.4/6857.4=0.7

10、6第二章 功率因數(shù)補(bǔ)償和變壓器選擇在工廠系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感的特性，這些設(shè)備不僅需要從電力系統(tǒng)中吸收有功功率，還要吸收無功功率，以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必要的交變磁場，然而在輸送有功功率一定的情況下，無功功率增大，就會降低功率因數(shù)，因此功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標(biāo)。 根據(jù)該工廠的實(shí)際設(shè)計要求，工廠功率因數(shù)補(bǔ)償采用集中補(bǔ)償為主，對其他電氣設(shè)備采用就地補(bǔ)償。一 功率因數(shù)的分析 對于新廠，在最初設(shè)計時，補(bǔ)償容量可按下式確定 QC =P30（ tantan） tan 補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角Cos對應(yīng)的正切值tan補(bǔ)償后功率因數(shù)角tan對

11、應(yīng)的正切值P30 設(shè)計時求得的平均負(fù)荷（KW） 由于Cos= 0.76達(dá)不到電業(yè)部門對本工廠用電的要求，故要在變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償，這里我取Cos= 0.93。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.76提高到0.93低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容的容量為 QC =P30（ tantan） =5194.4( tanarccos0.76tanarccos0.93 ) =2389.2 Kvar補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計負(fù)荷為 =5598.2 KVA變壓器的功耗為 PT0.015S30(2)=0.015×5641.5=83.973 Kw QT0.06S30(2)=0.06×5641.5=335.9

12、 Kvar 變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為 P30(2)=P30 +PT=5278 Kw Q30(2)=(Q30QC)+ QT=2423.3Kvar S30(2)=5807.7 KVA 補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為 Cos=P30(2)/S30(2)=0.908二 變壓器的選擇2 1 變壓器的分類變壓器分類方法比較多，按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器；按相數(shù)分有單相和三相兩類；按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分有銅繞組變壓器；按冷卻方式和繞組絕緣分有油浸式、干式兩大類，其油浸式變壓器又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式等，而干式變壓器又有繞注式、開啟式、沖七式（SF6）等；按用途分又可分為普通變壓器

13、和特種變壓器。22變壓器臺數(shù)的確定 在選擇變壓器時，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S9系列或S10系列。變壓器需安裝在樓內(nèi)時，則應(yīng)選擇干式變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐蝕型變壓器。變壓器臺數(shù)的選擇應(yīng)考慮下列原則：（1） 滿足用電負(fù)荷對可靠性的要求。在有一、二級負(fù)荷的變電所中，宜選擇兩臺主變壓器，當(dāng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較合理時，主變壓器也可選擇多于兩臺。三級負(fù)荷一般選擇一臺主變壓器，如果負(fù)荷較大時，也可選擇兩臺主變壓器。（2） 對負(fù)荷變化較大宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，應(yīng)選擇兩臺變壓器。（3） 在選擇變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有擴(kuò)展增容

14、的余地。23器容量確定1、 單臺變壓器容量的確定單臺變壓器的額定容量Sn應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計算負(fù)荷Sc,留有余量，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即： Sn=(1.151.4)Sc工廠車間變電所中，單臺變壓器容量不宜超過1000KVA，對裝設(shè)在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630KVA。2、 裝有兩臺變壓器容量的確定任意一臺變壓器容量Sn應(yīng)同時滿足下列兩個條件： 當(dāng)任意一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足總計算負(fù)荷的60%70%的要求。Sn=（0.60.7）Sc 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷Sc(+)的需要 SnSc(+)35KV主變壓器的選擇型號額定容量/KVA額定電壓/Kv

15、損耗/W阻抗電壓(%)聯(lián)結(jié)組別尺寸/mm長×寬×高高壓低壓空載負(fù)載7.5Yd113100×2230×3520SZ763003510.582004100010kv車間變壓器的選擇（1）一號車間變壓器的選擇 NO.1和NO.2為二類負(fù)荷且容量都大于或接近1000KVA所以要考慮裝設(shè)兩臺變壓器選擇方法 每臺變壓器的容量SN.T應(yīng)滿足以下兩個條件： 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，宜滿足計算負(fù)荷S30的大約60% 70%的需要，即 SN.T=（0.60.7）S30 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的需要，即 SN.T=S30(+) 故有主變的容量 SN.T

16、 =（0.60.7）×1273 =738 861 KVA 即選擇兩臺型號為SL7-800/10（2） 二號車間選擇兩臺型號為SL7-500/10（3） 三號車間變電所主變壓器的選擇根據(jù)Sc=824.8KVAR,設(shè)計要求三號車間變電所設(shè)置一臺變壓器，按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號為SL7-1000/10變壓器一臺。（4）四號車間變電所主變壓器的選擇根據(jù)Sc=721.07KVAR,設(shè)計要求四號車間變電所設(shè)置一臺變壓器，按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號為SL7-800/10變壓器一臺。（5）五號車間變電所主變壓器的選擇根據(jù)Sc=393.67KVAR,設(shè)計要求五號車間變電所設(shè)置一臺變壓器，

17、按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號為SL7-400/10變壓器一臺。各車間變壓器型號列表 車間編號型 號額定容量/KVA額定電壓/KV聯(lián)結(jié)組別損耗/W阻抗電壓(%)高壓低壓空載負(fù)載NO.1S9-800/1080060.4Yyn0140075004.5NO.2S9-500/10500120062004.5NO.3S9-1000/1010001700103004.5NO.4S9-800/1080080043004NO.5S9-400/1040080043004第三章變電所位置及變電所主接線的選擇一、 變配電所類型的選擇 本廠為大型企業(yè)所以要設(shè)總降壓變電所和車間變電所選擇原則根據(jù) 盡量接近負(fù)荷中心，以

18、降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量 進(jìn)出線方便，特別是便于架空線進(jìn)出 接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所 設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高壓成套配電裝置的運(yùn)輸 不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所，無法避開時，應(yīng)有防震和隔熱的措施 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè) 應(yīng)符合國標(biāo)GB500581992爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范的規(guī)定二、 接線圖的意義和目的 表示電氣設(shè)備的元件與其相互連接順序的圖稱為接線圖，接線圖分為兩類：即二次接線圖及主接線圖。主接線圖表示電能與電源的分配的用戶的主要電路，在此圖上應(yīng)表示出所有的電氣設(shè)備，有

19、時更好的說明電力系統(tǒng)的工作，也列入二次接線的元件。 一般來說，主接線圖只表示電氣裝置的相連線因?yàn)槿虢涣麟娏ρb置中的所有三相連接方法是相同的，所接的電氣設(shè)備也一樣，這種圖稱為單線圖，三、 高壓線路的接線方式工廠的高壓線路有放射式、樹干式和環(huán)形式等基本接線方式，由于放射式線路之間互不影響，因此供電可靠性高，而且便于自動裝置，但是高壓開關(guān)設(shè)備用得較多，而且每臺高壓斷路器必須裝設(shè)一個高壓開關(guān)柜，從而使投資增加，而且這種放射式線路發(fā)生故障或檢修時，該線路所供電的負(fù)荷都要停電。其他兩種接線方式都各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)該廠實(shí)際情況需要，這里的高壓部分選擇放射式較為合適，低壓部分也選用放射式接線方式，這樣總的主接

20、線圖確定為放射式。2.1 對工廠變電所主接線的要求（1） 安全 主接線的設(shè)計應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求,能充分保證人身和設(shè)備的安全。（2） 可靠 應(yīng)滿足用電設(shè)備對供電可靠性的要求。（3） 靈活 能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，操作檢修方便。（4） 經(jīng)濟(jì) 在滿足以上要求的前提下，主接線設(shè)計應(yīng)簡單、投資少、運(yùn)行管理費(fèi)用低，一般情況下，應(yīng)考慮節(jié)約電能和有色金屬消耗量。2.3 工廠變電所常用主接線工廠變電所常用主接線按其基本形式可分為三種類型（1） 線路-變壓器組單元接線；這種接線的優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，所用電氣設(shè)備少，配電裝置簡單節(jié)約了建設(shè)投資。缺點(diǎn)： 該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時，變電所全不停電，可

21、靠性不高。使用范圍：適用于小容量三級負(fù)荷、小型工廠或非生產(chǎn)性用戶。單母線接線；它可分為單母線不分段接線和單母線分段接線 單母線不分段接線當(dāng)只有一路電源進(jìn)線時，常用這種接線 優(yōu)點(diǎn)： 線路簡單清晰使用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好。操作人員發(fā)生誤操作可能性少。 缺點(diǎn)： 可靠性靈活性差。使用范圍：可用于對供電連續(xù)性要求不高的三級負(fù)荷用戶，或有備用電源的二級負(fù)荷用戶。 單母線分段接線當(dāng)有雙電源供電時，常采用高壓側(cè)單母線分段進(jìn)線 優(yōu)點(diǎn)： 供電可靠性高，操作靈活，除母線故障檢修外，可對用戶連續(xù)供電。缺點(diǎn)： 母線故障或檢修時，仍用50%左右的用戶停電。使用范圍：在具有兩路電源進(jìn)線時，采用單母線分段進(jìn)線，可對一、二級負(fù)荷供

22、電，特別是裝設(shè)了備用電源自動投入裝置后，更加提高了單母線用斷路器分段接線的供電可靠性。（2） 橋式接線。 所謂橋式接線是指在兩路電源進(jìn)線之間跨接一個斷路器，猶如一座橋。主要有內(nèi)橋式接線和外橋式接線。斷路器跨在進(jìn)線斷路器的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，稱為內(nèi)橋式接線，若斷路器跨在進(jìn)線斷路器的外側(cè)，靠近電源側(cè)，稱為外橋式接線。橋式接線的特點(diǎn)（1） 接線簡單 高壓側(cè)無母線，沒有多余設(shè)備（2） 經(jīng)濟(jì) 由于不需設(shè)母線，4個回路只用了3只斷路器，省去了12臺斷路器，節(jié)約了投資。（3） 可靠性高 無論那條回路故障或檢修，均可通過倒閘操作迅速切除該回路，不致使二次側(cè)母線長時間停電。（4） 安全 每臺斷路器兩側(cè)均裝有隔離開

23、關(guān)，可行成明顯的斷開點(diǎn)，以保證設(shè)備安全檢修。（5） 靈活 操作靈活，能使用多種運(yùn)行方式。使用范圍：對工廠35KV及以上總降壓變電所，有兩路電源供電及兩臺變壓器時，一般采用橋式接線。第四章 短路電流的計算 一、 短路的原因 短路發(fā)生的主要原因是電力系統(tǒng)中電器設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備絕緣自然老化，操作過電壓，大氣過電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等。運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程發(fā)生的誤操作，如帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘等；或鳥獸跨越在裸露導(dǎo)體上，這些也是引起短路的原因。二、 短路的危害發(fā)生短路時，由于短路回路的阻抗很小，產(chǎn)生的短路電流較正常電路大數(shù)十倍，可能高達(dá)數(shù)萬安培

24、甚至數(shù)十萬安培。同時，系統(tǒng)電壓降低，離短路點(diǎn)越近電壓降低越大。三相短路時，短路點(diǎn)的電壓可降低到零。因此，短路將造成嚴(yán)重危害。1、 短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將絕緣損壞。2、 短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械損傷壞。3、 短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。例如異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與外施電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低時，其轉(zhuǎn)矩降低使轉(zhuǎn)速減慢，造成電動機(jī)過熱燒壞。4、 短路造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便。5、 嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使并列的同步發(fā)電機(jī)失步，造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。.6、 單相短路產(chǎn)生的不平衡磁場，對附近的通信線路和弱點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)

25、重的電磁干擾，影響其正常的工作。由上可見，短路產(chǎn)生的后果極其嚴(yán)重。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行中應(yīng)采用有效措施，設(shè)法消除可能引起短路的一切原因。同時為了減輕短路的嚴(yán)重后果和防止故障擴(kuò)大，需要計算短路電流，以便正常的選擇和校驗(yàn)各種電器設(shè)備，計算和整定保護(hù)短路的繼電器保護(hù)裝置和選擇限制短路電流設(shè)備（如電抗器）等由此可見斷路的后果是非常嚴(yán)重的，因此必須設(shè)法消除可能引起短路的一切因素，同時需要進(jìn)行斷路電力計算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大斷路電流時不致?lián)p壞，為了選擇切除短路故障的無關(guān)電器，整定短路保護(hù)的繼電器保護(hù)和選擇限制短路電流的元件等也必須計

26、算短路電流。三、短路電流計算短路電流的計算方法有歐姆發(fā)、標(biāo)么值法、短路容量法，根據(jù)設(shè)計的實(shí)際情況，我們選擇了表么值法。按表么值法進(jìn)行短路電流計算時，一般是先確定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud基準(zhǔn)容量的選取是任意的，但工程上通常取S=100MVA基準(zhǔn)電壓，通常去元件所在處的短路計算電壓，即取Ud=Uc確定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓以后電流可按下試計算 =計算電抗按下式計算 下面分別介紹供電系統(tǒng)各主要元件電抗標(biāo)么值的計算（取 ， ）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 電力變壓器的電抗表么值 電抗器的電抗標(biāo)什么值 短路電流中所有元件的電抗的標(biāo)么值求出來后，就利用其他等效電路進(jìn)行電路化簡，計算總的電抗標(biāo)么值，由于個元件電抗的

27、采用相對值，與短路計算點(diǎn)無關(guān)，因此無需進(jìn)行換算。短路點(diǎn)的計算: S=100MV·A 對于K點(diǎn),取U=37KV,則I=1.56KA對于K點(diǎn),取U=10.5KV,則I=5.5KV最大運(yùn)行方式及最小運(yùn)行方式下,系統(tǒng)電抗X及X各為X=S=0.5 X=0.571X=xl=0.48=0.23 (35KV供電線路電抗)X=1.19 (總降主變壓器電抗)求短路電流的周期分量，沖擊電流及短路容量 最大運(yùn)行方式：I=2 I=II=21.56=3.12 KA i=2.55I=2.553.12=7.956 KA I=3.23 KA S= IS=1.37100=200 MVA最小運(yùn)行方式：I=1.751 I=

28、 II=1.251.56=2.731 KA 對于k處 X=X+X=0.73+1.19=1.92 X=X+X=0.801+1.19=1.991 I=0.52 I=0.502 I= II=0.525.5=2.86 KA II=0.5025.5=2.761 KA i= I=1.844.1525=5.2624 KA I=6.28 KA S= IS=0.52100=52 KVA第五章 導(dǎo)線截面的選擇一、電線、電纜截面選擇 35KV線路 對于35KV的架空線路，我們采用經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線截面 根據(jù)我們規(guī)定的導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟(jì)電流密度表，即jec表，如下表所示：線路類別導(dǎo)線材料年最大負(fù)荷利用小時3000H以

29、下3000H5000H5000H以上架空線鋁1.651.150.90銅3.002.251.75電纜鋁1.921.731.54銅2.502.252.00二、濟(jì)電流密度選擇原則從兩方面考慮1、選擇截面越大，電能損耗就越小，但是線路投資，有色金屬消耗量及維修管理費(fèi)用就越高。2、選擇小，線路投資，有色金屬消耗量及維修管理費(fèi)用既然底，但電能損耗大。從全面的經(jīng)濟(jì)效益考慮，使線路的年運(yùn)行費(fèi)用接近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，用符號Sec表示。對應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，用符Jec號表示。公式為 ： =式中，為線路計算電流本設(shè)計的導(dǎo)線截面的選擇的計算如下：（1） 35KV架空線選擇經(jīng)濟(jì)截面 =1

30、03.8A查表可知：Jec=0.9A Sec=Ic/jec=103.8/0.9=115.4mm2 選擇導(dǎo)線截面95 mm2即型號為LGJ-95鋼芯鋁鉸線 Ial=335A> Ic=103.8A 所以滿足發(fā)熱條件校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度35KV架空鋁鉸線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為Smin=35mm2<S=115.4mm2因此所選的導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)度。 10KV母線的選擇（銅芯電纜） IC=6300/（1.73210.5）=346.4A 母線計算截面 Sc=Ic/jec=346.4/2=173.2 mm2其標(biāo)準(zhǔn)截面185 mm2 型號 YJV-185第六章 電氣設(shè)備選擇的一般原則供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)

31、備總是在一定的電壓、電流、頻率和工作條件下工作的，所以電氣設(shè)備的選擇除了滿足正常工作條件下安全可靠運(yùn)行，還應(yīng)滿足在短路故障條件下不損壞，開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力，并適應(yīng)所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及防塵、防火、防腐、防爆等環(huán)境條件。選擇電氣設(shè)備就是選擇其型號規(guī)格。因此，電氣設(shè)備的選擇應(yīng)滿足下列的一般原則。（1） 按工作環(huán)境要求選擇電氣設(shè)備的型號如戶內(nèi)戶外、海拔高度、環(huán)境溫度、礦山（井）、防塵、防爆等。（2） 按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓UN應(yīng)不低于其所在線路的額定電壓UW。N，即：UN>UW。N例如在10KV的線路中，應(yīng)選擇額定電壓為10K

32、V的電氣設(shè)備，380V系統(tǒng)中應(yīng)選擇額定電壓為380V（0.4KV）或500V的電氣設(shè)備。（3） 按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN應(yīng)不小于實(shí)際通過它的最大負(fù)荷電流Imax(或計算電流Ic),即：INImax或INIc（4） 按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度電氣設(shè)備在短路故障條件下必須具有足夠的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度，電氣設(shè)備按短路故障條件下進(jìn)行校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路電流校驗(yàn)設(shè)備的動、熱穩(wěn)定度，以保證電氣設(shè)備在短路故障時不至于損壞。校驗(yàn)公式為：動穩(wěn)定度校驗(yàn) imaxish(3)或ImaxIsh(3)式中，imax為電氣設(shè)備的極限通過電流峰值；Imax為電氣設(shè)備

33、的極限通過電流有效值。熱穩(wěn)定度校驗(yàn)I2tI(3)2tmin式中，It為電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定電流；t為熱穩(wěn)定時間。（5） 開關(guān)電器必須校驗(yàn)斷流能力開關(guān)電器設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)的最大三相短路容量，即：IocIk(3)max 或SocSkmax高壓開關(guān)柜的選擇為了保證高壓電器的可靠運(yùn)行，高壓電器應(yīng)按下列原則選擇（1） 按正常工作條件，及電壓，電流頻率、開關(guān)電流選擇（2） 按短路條件，及動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和持續(xù)時間校驗(yàn)（3） 按環(huán)境溫度、濕度、海拔、介質(zhì)狀態(tài)等選擇。（4） 按各類高壓電器的不同點(diǎn)，如短路器的操作性能，互感器的二次側(cè)負(fù)載和準(zhǔn)確等級，熔斷器的上下級選擇性配合等運(yùn)行選擇35KV高壓開關(guān)柜

34、及柜內(nèi)元?dú)饧倪x擇高壓開關(guān)柜的選擇為了保證高壓電器的可靠運(yùn)行，高壓電器應(yīng)按下列原則選擇（1）按正常工作條件，及電壓，電流頻率、開關(guān)電流選擇（2）按短路條件，及動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和持續(xù)時間校驗(yàn)（3）按環(huán)境溫度、濕度、海拔、介質(zhì)狀態(tài)等選擇。（4）按各類高壓電器的不同點(diǎn)，如短路器的操作性能，互感器的二次側(cè)負(fù)載和準(zhǔn)確等級，熔斷器的上下級選擇性配合等運(yùn)行選擇以下我們以高壓開關(guān)柜為單位進(jìn)行開關(guān)柜及柜內(nèi)電器的選擇，開關(guān)柜均選擇手車式開關(guān)柜GFC-35型1、電流互感器的選擇在 高壓電網(wǎng)中，計量儀表的電流線圈和繼電保護(hù)中繼電器的電流線圈都是通過電流互感器通電的，這樣可以隔離高壓電，有利于運(yùn)行人員的安全。、電流互

35、感器的選擇與校驗(yàn)主要有以下幾個條件（1） 電流互感器額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓（2） 根據(jù)一次負(fù)荷電流Ic選擇電流互感器變比（3） 根據(jù)二次回路的要求選擇電流互感器的準(zhǔn)確度并校驗(yàn)準(zhǔn)確度（4） 校驗(yàn)動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度、動穩(wěn)定度倍數(shù)Kes和熱穩(wěn)定倍數(shù)K，t為電流穩(wěn)定時間。因此，按下列公式分別校驗(yàn)動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)穩(wěn)定度即可。（1） 動穩(wěn)定度校驗(yàn) Kes×I1N 熱穩(wěn)定度校驗(yàn) （ KtI1N）2t2Tima這里我們選 LCZ35型 0.5級次額定一次電流200A>103.8A動穩(wěn)定校驗(yàn)查表額定一次電流20600A時，動穩(wěn)定倍數(shù) Kes=150Kes×I1N=150

36、15;×200=42426.45449.9A （合格）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 查表的熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=65 則 Kt*I1n=65×200=13000 根號ti/t*id=根號0.9/1×2137.2=2341.2<13000 （合格）電流互感器的型號含義L電流互感器J澆注絕緣C瓷絕緣D差動保護(hù)2、電壓互感器的選擇電壓互感器是測量高壓的，其有次線路繞組與高壓電路并聯(lián)額定電壓與電路電壓同一等級，將高電壓變?yōu)榈碗妷海┯嬃亢屠^電器保護(hù)用，電流互感器二次側(cè)額定電壓通常為100V，在這個柜中我們采用V-V型電壓互感器。 電壓互感器應(yīng)按裝設(shè)地點(diǎn)的條件及一次電壓、二次電壓、準(zhǔn)確度級等

37、條件進(jìn)行選擇。由于它的一、二次側(cè)均有熔斷保護(hù)，故不需進(jìn)行短路穩(wěn)定度的校驗(yàn)。 電壓互感器的準(zhǔn)確度也與其二次負(fù)荷容量有關(guān)，滿足的條件與電流互感器的相同，即S2NS2，這里S2為二次側(cè)所有并聯(lián)的儀表、繼電器電壓線圈所消耗的總視在功率，即S2= 式中，Pu=(SuCos)，Qu=(SuSin)，分別為儀表、繼電器電壓線圈消耗的總有功功功率和總無功功率。 電壓互感器的選項如下： 額定電壓與供電電壓相同 合適類型 由于二次側(cè)裝有熔斷器，無需力校驗(yàn)，熱穩(wěn)定校驗(yàn) 這里選擇JDJ235型 3、熔斷器的選擇 保護(hù)電壓互感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇，不必校驗(yàn)額定電流 這里選RN235型 額定電流0.5

38、A ，最大斷開電流17A 三相最大斷流容量1000MVA > 137MVA （合格） 4、斷路器的選擇 線路正常時，用來通斷負(fù)荷電流，線路故障時，用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有很好的滅弧裝置和較強(qiáng)的滅弧能力，因此斷路器額定容量必須大于安裝處短路容量，期額定短流能力In.QF必須大于安裝處的短路電流 即滿足 Sn.QFSk(3) In.QFIk(3) 這里我們選SN35型油斷路器額定電壓35KV，額定電流1000A，額定斷開電流16KA，額定容量1000MVA經(jīng)校驗(yàn)： Sn.QF=1000MVA > Sk(3)=1000>137MVA In.QF=16KA> Ik(3

39、) =16>5.4499KA均滿足要求斷路器型號意義：S少油式斷路器D多油式斷路器K空氣斷路器C磁吹斷路器L六氟化硫斷路器Z真空斷路器N戶內(nèi)型W戶外型SN 35型S產(chǎn)品名稱（少油式斷路器）N安裝條件（戶內(nèi)式）35額定電壓（千伏）5、避雷器的選擇FZ35型型號說明 F閥式避雷器 Z電站用 35額定電壓 使用條件（1） 使用地點(diǎn)的海拔高度不超過1000米，高于1000米的區(qū)域，選用高原型避雷器；（2） 使用地區(qū)的環(huán)境溫度不高于+40。C，不低于-40。C；（3） 戶內(nèi)和戶外；（4） 沒有劇烈震動和沖擊的場所；（5） 沒有嚴(yán)重污穢或腐蝕金屬、絕緣見的氣體的第三節(jié) 10KV高壓開關(guān)柜及柜內(nèi)設(shè)備選

40、擇GFC10A型手車式高壓開關(guān)柜GFC10A型手車式高壓開關(guān)柜用于交流頻率50赫茲、額定電壓310千伏，額定電流900安以下三相單母線系統(tǒng)，作為接受或分配電能及控制電機(jī)等用。柜內(nèi)的主要設(shè)備有斷路器、電流互感器、電壓互感器、熔斷器等。（1） 斷路器SN1010型高壓少油斷路器是三相、戶內(nèi)式高壓電氣設(shè)備。適用于餓帝國電壓為10KV、交流50Hz的電力系統(tǒng)中，供工礦企業(yè)、發(fā)電廠、變電所和具有相同要求的場所，作為電力設(shè)備和電力線路的控制和保護(hù)之用，也可用于操作較頻繁的地方和開斷電容器組，能進(jìn)行快速自動重合閘操作。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓10KV，最高工作電壓11.5KV，額定電流630A，額定斷流容量

41、300MVA，熱穩(wěn)定電流為16KA。斷路器額定遮斷容量必須大于安裝處的短路容量，其額定斷流能力INQF必須大于安裝處的短路電流即滿足SNQFSk（3）INQFIk（3）校驗(yàn)SNQFSk（3）=1000MVA75.5MVAINQFIk（3）=16KA4.519KA均符合要求。（2） 電流互感器LZJC10型電流互感器為澆注絕緣戶內(nèi)型電流互感器，適用于交流50HZ、10KV以上的高壓線路上，供電流、電能和功率測量及繼電保護(hù)用。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定一次電流：51500A，額定二次電流：5A，電流互感器的級次組合為0.5。動穩(wěn)定校驗(yàn)：查表額定一次電流5400A，動穩(wěn)定倍數(shù)為Kes=150.Ish(3)

42、/根號2INTA=1059/根號2×200=3.744<Kes滿足所需要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=75k1INATA=75×200=15000根號Tj/T=根號1.2×4125.5=4519<15000滿足所需要求。（3） 電壓互感器JDZJ10型為單像三線圈澆注式戶內(nèi)型電壓互感器。適用于交流50HZ、10KV以下，中性點(diǎn)不直接接地的供電系統(tǒng)，供測量電壓、電能和功率以及繼電保護(hù)、自動裝置和信號裝置使用。（4） 熔斷器RN210型熔斷器供電壓互感器做短路保護(hù)之用，當(dāng)短路電流值達(dá)到最大值之前，熔斷器即將電路切斷，其熔斷電流為0.61.8A，一分鐘內(nèi)熔

43、體熔斷。（5） 并聯(lián)電容器第七章 繼電保護(hù)及二次接線在電力系統(tǒng)中，繼點(diǎn)保護(hù)和自動裝置是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和提高電能質(zhì)量的重要工具。電力系統(tǒng)運(yùn)行中，由于風(fēng)、雨，雷電的影響，設(shè)備的缺陷和設(shè)備的老化、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)和操作錯誤等原因，致使組成電力系統(tǒng)的電器元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路、電動機(jī)等）可能發(fā)生各種故障和不正常工作狀態(tài)。電力系統(tǒng)發(fā)生的故障主要是各種類型的短路，及三相短路、兩相短路、單相接地短路，以及發(fā)電機(jī)、變壓器同一相繞組的匝間短路。此外，還有書店線路的斷線，以及短路與斷線組合的復(fù)故障等。常見的不正常工作狀態(tài)主要是過負(fù)荷，系統(tǒng)震蕩和頻率降低等。故障的危害是：（1） 故障點(diǎn)的電弧可能燒壞

44、故障設(shè)備。（2） 故障回路中的設(shè)備，由于短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動力的作用，會遭受破壞或損傷。（3） 電力系統(tǒng)部分地區(qū)的電壓大幅度下降，影響用戶的正常生產(chǎn)。（4） 破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。因此，任何電力系統(tǒng)在設(shè)計和運(yùn)行時，必須考慮到系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài)，并利用繼電保護(hù)裝置予以消除，以保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。繼點(diǎn)保護(hù)的任務(wù)是：（1） 當(dāng)被保護(hù)的電器元件發(fā)生故障，保護(hù)裝置迅速動作，使短路器跳閘，將故障的電氣元件從電力系統(tǒng)中切除，使其損壞程度減至最小，并保證無故障部分繼續(xù)正常運(yùn)行；（2） 當(dāng)被保護(hù)的電氣元件出現(xiàn)不正常的工作狀態(tài)時，

45、保護(hù)裝置發(fā)出信號，告訴運(yùn)行人員予以處理。在無人值班的變電所，保護(hù)可作用與減負(fù)荷或延時跳閘。電力系統(tǒng)的安全自動裝置一方面配合繼電保護(hù)裝置提高供電的可靠性（如自動重合閘、備用電源自動投入裝置）；另一方面不斷調(diào)整系統(tǒng)電壓與頻率，以保證供電質(zhì)量及并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間功率的合理分配。一、 繼電保護(hù)一與自動裝置的基本要求：為了使繼電保護(hù)裝置（以下簡稱保護(hù)裝置）能及時、正確地完成他所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，對反應(yīng)短路故障的保護(hù)裝置有以下四個基本要求：選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。1 選擇性選擇性指的是保護(hù)裝置選擇故障元件的能力。當(dāng)被保護(hù)的電氣元件發(fā)生故障時，保護(hù)裝置動作并通過斷路器只將故障元件從系統(tǒng)中切除，以保證無故障部分

46、繼續(xù)運(yùn)行，使故障影響限制在最小范圍內(nèi)。2 快速性快速切除故障可以減小故障元件的損壞程度，加快非故障部分電壓的恢復(fù)，為電動機(jī)自起動創(chuàng)造有利條件，更重要的是可以提高超高壓電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。3 靈敏性靈敏性是指保護(hù)裝置對被保護(hù)電氣元件可能發(fā)生的故障的反應(yīng)能力。靈敏性通常用靈敏系數(shù)Ksen衡量，靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)對保護(hù)裝置動作最不利的條件進(jìn)行計算。4 可靠性可靠性是指在保護(hù)裝置應(yīng)該動作時，它不應(yīng)拒動；而在不應(yīng)該動作時，他不應(yīng)誤動。上述四個基本要求是設(shè)計、配置和評價保護(hù)裝置性能的基礎(chǔ)。他們之間是相互聯(lián)系的，即存在矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。因此，必須正確的了解被保護(hù)對象，明確矛盾的主次，取得

47、具體問題的矛盾統(tǒng)一。此外，在滿足技術(shù)要求的前提下，尚需考慮經(jīng)濟(jì)性。對安全自動裝置，同樣應(yīng)滿足對他提出的可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。 對電力變壓器的保護(hù)一、瓦斯保護(hù) 作用 ；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，故障點(diǎn)局部產(chǎn)生高溫，使油溫升高體積膨脹，而且故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，使絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生大量氣體。這些氣體必然從油箱內(nèi)部流向上部的油枕，故障越嚴(yán)重，流向油枕的油氣流速度就越大，利用這些內(nèi)部故障產(chǎn)生的油氣流而使瓦斯保護(hù)繼電器動作的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)。 工作原理瓦斯保護(hù)是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的相當(dāng)良效的保護(hù)裝置，其接線圖如下 圖（1-1）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障（輕瓦斯）時， 瓦

48、斯繼電器KG的上觸點(diǎn)KG1-2閉合，動作于報警信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障（重 瓦斯）時，KG的下觸點(diǎn)KG3-4閉合，通常是經(jīng)中間繼電器KM動作于斷路器QF的跳閘機(jī)構(gòu)YR，同時通過信號繼電器KS發(fā)出跳閘信號。但KG3-4閉合，也可以利用切換片XB切換，使KS線圈串接限流電阻R，動作于報警信號。二、變壓器的電流速斷保護(hù)作用；防御變壓器線圈和引出線圈的多相短路，動作與跳閘。電流速斷保護(hù)一次的動作值應(yīng)按下式計算=K式中；可靠系數(shù)，取1.21.3變壓器出口處端子上發(fā)生最大三相短路，歸算到保護(hù)安裝處的最大三相短路電流。對工廠供電系統(tǒng)的降壓變壓器，該電流為低壓側(cè)母線上三相短路時，流過高壓側(cè)的短路電流。電流速斷的靈敏度可按下式校驗(yàn)2式中 最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處的最小兩相短路電流。速斷保護(hù)采用兩相不完全星形接地，動作電流應(yīng)躲過系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時，變壓器二次側(cè)三相短路值，及按公式：=K=1.22.86KA=3.432KA歸算到35V側(cè) =3432=980A 靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時保護(hù)裝置處的兩相短路電流來校驗(yàn) =>2滿足要求。三、變壓器的過電流保護(hù)作用；防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及電流速斷保