宏昊塑料制品廠總配電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計

1、宏昊塑料制品廠總配電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 摘要設(shè)計任務(wù)來源于指導老師指定的設(shè)計題目，設(shè)計題目名稱是宏昊塑料制品廠中配電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計需做到方案合理、技術(shù)先進、運行可靠、滿足相關(guān)規(guī)范的要求，還要簡捷實用、便于操作、管理和維護，減少綜合投資。此次設(shè)計的目的是根據(jù)本廠所取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所型式，合理進行該廠全廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計，確定該廠變電所變壓器的臺數(shù)與容量、類型選擇變電所主接線方案、高低壓設(shè)備和進出線，確定防雷接地裝置等。工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓再分配電能到各個廠房或

2、車間中去，它由工廠降壓變電所，高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用電設(shè)備組成。其基本內(nèi)容有以下幾方面：進線電壓的選擇,變配電所位置的電氣設(shè)計,短路電流的計算及繼電保護,電氣設(shè)備的選擇,車間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇,防雷接地裝置設(shè)計等。關(guān)鍵詞：總配電所，高壓配電，塑料制品廠，短路計算，繼電保護 The Design of High Voltage Power Substation and Power Distribution System of Hong Hao Plastic Products FactoryAuthor:xxxxxxTutor: xxxxAbstract Th

3、e design task is originally specified by design instructor, name of which is the design of high voltage power substation and power distribution system of Hong Hao plastic products factory. The program is due to be reasonable, advanced in technology and reliable in operation, which not only meets the

4、 requirements of relevant norms, but also simple and practical, convenient to operate, manage and maintenance, and optimize the overall investment of the design. The design is made as per actual power supply of this factory and actual load of the factory, with considering the development of factory

5、production, give a decision about the type of substation, which fulfils the requirements of advanced technology, safe and reliable, economic and reasonable. Design a reasonable factory step-down substation and its high voltage power distribution system, and determine the number, capacity, model of t

6、ransformers in the factory substation, and choose a main wiring scheme for this substation, and also its high voltage and low voltage equipment and incoming and outgoing lines, determine the grounding device and etc.The factory power supply system is the power system of power step-down and distribut

7、ion of electricity to each plant or workshop, it consists of the factory step-down transformer, high voltage distribution line, workshop substation, low voltage distribution lines and electrical equipment. Its basic contents in the following aspects: line voltage, variable distribution of the positi

8、on of the electrical design, calculation of short circuit current, relay protection, the selection of electrical equipment, workshop electric position and transformer quantity, capacity choice, lightning protection device design etc.Key Words：The overall power substation for factory, high voltage po

9、wer distribution, plastic products factory, short circuit calculation, relay protection.目錄1 緒論1設(shè)計要求11.2 設(shè)計依據(jù)1工廠負荷情況1供電電源情況1有關(guān)情況2工廠負荷統(tǒng)計資料32 負荷計算和無功功率補償42.1 負荷計算4單組用電設(shè)備計算負荷的計算公式4多組用電設(shè)備計算負荷的計算公式4本廠用電負荷的實際情況，如下列表格所示52.2 無功功率補償72.2.1 無功功率補償72.2.2 提高功率因素方法82.2.3 無功補償容量83 主變壓器及主接線方案的選擇113.1 變電所的位置選擇與主變壓器的臺

10、數(shù)和容量選擇113.1.1 變電所的位置選擇113.2.1 變壓器臺數(shù)和容量的選擇114 短路電流的計算134.1 短路的原因、后果及其形式134.2 繪制計算電路144.2.1 三相短路電流的計算145 高低壓設(shè)備的選擇校驗165.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件165.1.1 按正常工作條件選擇165.1.2 按短路狀態(tài)檢驗165.2 高壓側(cè)設(shè)備的選擇175.2.1 高壓斷路器的選擇和校驗175.2.2 高壓隔離開關(guān)的選擇和校驗195.2.3 電流互感器的選擇和校驗205.3 低壓側(cè)設(shè)備的選擇和校驗215.3.1 變壓器低壓側(cè)母線的選擇與校驗215.3.2 低壓斷路器的選擇和校驗225.3.3

11、熔斷器的選擇與校驗235.3.4 低壓刀開關(guān)的選擇和校驗255.3.4 分干線的選擇和校驗255.3.5 主干線的選擇和校驗276 繼電保護296.1 繼電保護方式的選擇296.2 繼電保護數(shù)據(jù)的整定306.2.1 動作電流的整定306.2.2 變壓器過電流保護316.2.3 速斷電流的整定317 電氣裝置的防雷與接地328 設(shè)計總結(jié)33致謝34參考文獻351 緒論1.1設(shè)計要求要求根據(jù)本廠所取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所型式，合理進行該廠全廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計，確定該廠變電所變壓器的臺數(shù)與容量、類型

12、選擇變電所主接線方案、高低壓設(shè)備和進出線，確定防雷接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪制該廠的主接線圖，要求該廠功率因數(shù)不低于。1.2 設(shè)計依據(jù)宏昊塑料廠年產(chǎn)量為萬噸聚乙烯及烴塑料制品。產(chǎn)品品種有薄膜、單絲、管材和注射等制品。其原料來源于某石油化纖總廠。工廠負荷情況生產(chǎn)車間為三班制，部分車間為單班制或兩班制，全廠最大負荷利用小時數(shù)為5000小時，屬于三級負荷。(1) 從電業(yè)部門某110/10千伏變電所用一條10千伏架空線路向本廠供電，該所在廠南側(cè)1公里；(2) 電業(yè)部門變電所配電線路采用定時限過電流保護裝置的整定時間為2秒，工廠配電所應(yīng)不大于1.3秒；(3)表 區(qū)域變電所10千伏母線短路數(shù)據(jù)

13、如下系統(tǒng)運行方式短路容量說明最大運行方式S（3）kmax=200MVA最小運行方式S（3）kmin=175MVA氣象條件：最熱月平均最高溫度為35；土壤中1米深處一年中最熱月平均溫度為20；年雷暴日為30天；全年土壤無凍結(jié)；主導風向夏季為南風。地質(zhì)及水文條件：地表面比較平坦，土壤主要成分為積土及砂質(zhì)粘土，層厚為1.61.7米不等；地下水位一般為0.7米；地耐壓力為20噸/平方米。表1.2 全廠各車間380V負荷統(tǒng)計資料及負荷計算表序號車間（單位）名稱設(shè)備容量(kW)Kdcostg計算負荷車間變電所代號變壓器臺數(shù)及容量（kVA）P30(kW)Q30(kVar)S30(kVA)I30(A)1薄膜車

14、間1400No.1 車變1_原料庫30生活間10成品（一）25成品（二）24包裝材料庫20小計（K=0.95）2單絲車間1385No.2 車變1_水泵房20小計（K=0.95）3注塑車間189No.3 車變2_管材車間880小計（K=0.95）4備料車間138No.4 車變1_生活間10浴 室5鍛工車間30原料間15倉 庫15機修模具車間100熱處理車間1500.7鉚焊車間180小計（K=0.87）5鍋爐房2002_試驗室125輔助材料庫110油泵房15加油站12辦公樓、食堂、招待所50小計（K=0.9）2 負荷計算和無功功率補償2.1 負荷計算(1)有功計算負荷（單位為） = ， 為系數(shù)(2

15、)無功計算負荷（單位為） = tan(3)視在計算負荷（單位為） =(4)計算電流（單位為A） =， 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為kV）我國目前普遍采用的確定用電設(shè)備計算負荷的基本方法有需要系數(shù)法和二項式法。由于該車間是進行大批生產(chǎn)的金屬冷加工機床，經(jīng)查工廠供電中附錄表1得需要系數(shù)是Kd=0.180.25，本文取0.25，因為這樣裕度大，帶負荷能力加強，以后可以擴充其它用電設(shè)備，功率因數(shù)為cos=0.5，tan=1.73。取有功同時系數(shù)Kp =095，無功同時系數(shù)Kq=097。(1) 有功計算負荷（單位為KW） =式中是所有設(shè)備組有功計算負荷之和， 是有功負荷同時系數(shù)，可取0.850.95(2

16、)無功計算負荷（單位為） =是所有設(shè)備無功之和； 是無功負荷同時系數(shù)，可取0.90.97(3) 視在計算負荷（單位為kvA） =(4) 計算電流（單位為A） =，如下列表格所示序編號車間（單位）名稱設(shè)備容量kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cos正切值tan計算負荷/kW/kvar/kVA/A11薄膜車料庫3015生活間1080.008成品庫（一）2515成品庫（二）24包裝材料庫20612小計： 表2.2 線路2單絲車間用電負荷情況2單絲車間1385831泵房2013小計：表2.3 線路3注塑車間用電負荷情況3注塑車間189管材車間880308小計：表2.4 線路4備料車間用

17、電負荷情況4備料車間138生活間1018浴 室514鍛工車間309原料間151121倉 庫15機修模具車間10025熱處理車間15090鉚焊車間18054表2.5 線路5鍋爐房用電負荷情況55鍋爐房200140試驗室125輔助材料庫11022油泵房15加油站12辦公樓、食堂、招待所5030取全廠的同時系數(shù)為：，則全廠的計算負荷為：；2.2 無功功率補償2.2.1 無功功率補償電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求是：系統(tǒng)中的無功電源可能發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或等于負荷需要的無功功率和電力網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗之和。為了保證運行的可靠性和適應(yīng)無功負荷的增大，系統(tǒng)還應(yīng)該配置一定的無功備用容量（何仰贊等，2014

18、）。無功功率平衡的關(guān)鍵主要在于怎樣減小系統(tǒng)中各個部分需要的無功功率，即提高功率因數(shù)，尤其是減少負載取用的無功功率，使系統(tǒng)在輸送一定的有功功率時可降低其通過的無功電流。2.2.2 提高功率因素方法提高功率因數(shù)的途徑主要在于如何減少電力系統(tǒng)中各個部分所需的無功功率，特則是減少負載取用的無功功率，使電力系統(tǒng)在輸送一定的有功功率時可降低通過的無功電流。提高功率因數(shù)的方法很多，可分為兩大類：(1)提高自然功率因數(shù)的方法采用降低備用電設(shè)備所需的無功功率以改善其功率因數(shù)的措施，稱為提高自然功率因數(shù)的方法，主要有：1）正確選用異步電動機的型號和容量；2）電力變壓器不宜輕載運行；3）合理安排和調(diào)整工藝流程，改善

19、電機設(shè)備的運行狀況，限制電焊機和機床電機的空載運轉(zhuǎn)(可采用空載自動延時斷電裝置)；4）異步電動機同步化運行；(2)提高功率因數(shù)的補償法采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備來補償用電設(shè)備所需的無功功率，以提高其功率因數(shù)的措施，稱為提高功率因數(shù)的補償法應(yīng)用人工補償無功功率的方法通常有：1）采用移相電容器(即靜電電容器)；2）選用同步電動機；3）采用同步調(diào)相機本設(shè)計采用補償電容的方法來提高功率因數(shù)。2.2.3 無功補償容量補償前功率因數(shù):變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為；由380V側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有供電部門要求該廠10kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于0.95。考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此38

20、0V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.95，暫取0.96來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：(tan - tan) -) =所以選擇BCMJ0.4-50-3并聯(lián)51個，在低壓側(cè)進行補償，選2550kvar補償后變壓器容量和功率因數(shù):補償后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負荷基本不變，而無功計算負荷（）kvar=670.53 kvar，視在功率，因此主變壓器容量選擇3150kVA。計算電流=3935.97A,在無功補償前，該變電所主變壓器T的容量為應(yīng)選為5000kVA,才能滿足負荷用電的需要；而采取無功補償后，主變壓器T的容量選為3150kVA的就足夠了。變壓器的功率損耗為變壓所高壓側(cè)的計算負荷為250

21、2.21+25.91=25kVA補償后工廠高壓側(cè)的功率因數(shù)為高壓側(cè)計算電流表2.6 無功補償后工廠的計算負荷項目cos計算負荷/kW/kvar/kVA/A380V側(cè)補償前負荷380V側(cè)無功補償容量-2550-380V側(cè)補償后負荷主變壓器功率損耗-10kV側(cè)負荷計算3 主變壓器及主接線方案的選擇 變電所的位置選擇與主變壓器的臺數(shù)和容量選擇變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務(wù)。配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務(wù)。顯然，變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐，在工廠中占有特殊重要的地位。車間變電所中所用的降壓變壓器，是工廠供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其正確的選擇與安全可靠的運行關(guān)系到整個

22、工廠供配電系統(tǒng)的安全可靠性，應(yīng)予重視。3.1.1 變電所的位置選擇變電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較確定：（1）盡量接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。（2）進出線方便，架空線路走廊應(yīng)與所址同時選定，盡量避免交叉。（3）變電所不能被洪水淹沒，以保證正常運行。所區(qū)內(nèi)不得積水，故地面應(yīng)考慮一定的排水坡度。（4）不應(yīng)設(shè)在有劇烈振或高溫的場所。 （5）不應(yīng)設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所；當無法遠離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風向的下風側(cè)。（6）不宜設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜設(shè)在有火災危險環(huán)境的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。（7）不應(yīng)設(shè)在有爆炸

23、危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范（GB5005892）的規(guī)定。（8）具有生產(chǎn)和生活用水的可靠水源。（9）為變電所的遠景規(guī)劃和擴建創(chuàng)造改動最小的條件。(10)參照國家標準6500kv變電所設(shè)計規(guī)范執(zhí)行。由該車間變電所設(shè)計的原始資料知變電所選在車間的東北角。3.2.1 變壓器臺數(shù)和容量的選擇主變壓器的臺數(shù)、容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。如果變

24、壓器容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出或者會滿足不了變電站負荷的需要，這在技術(shù)上是不合理的，因為每千瓦的發(fā)電設(shè)備投資遠大于每千瓦變電設(shè)備的投資（熊信銀，2013）。有該車間變電所的原始資料可知，該車間里的用電設(shè)備全是三級負荷，無大型高壓電動機、大型電爐等大型設(shè)備，即無一級負荷和二級負荷，且只有一路電源進線，所以只裝一臺變壓器,單母線運行即可。根據(jù)塑料廠的負荷性質(zhì)和電源情況，該廠均屬三級負荷，塑料廠的主變壓器裝設(shè)一臺，型號為S9型，主變壓器容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負荷的需要，即

25、其中為主變壓器容量，為總的計算負荷。經(jīng)查工廠供電附錄表可知，選=3150kVA=2651.70kVA，即選一臺S9-3150/10型低損耗配電變壓器。 圖3.1 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案4 短路電流的計算短路就是指不同電位的導電部分包括導電部分對地之間的低阻性短接。而工廠車間在持續(xù)不斷的用電過程中，常常由于各種原因而發(fā)生故障，如短路故障，它會產(chǎn)生巨大的電流，從而對供電系統(tǒng)造和人身安全帶來巨大危害和威脅。因此為了預防這種情況，必須安裝相應(yīng)的保護設(shè)備來迅速消除短路故障，為此而需要對供電系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的短路電流數(shù)值預先加以計算。關(guān)于短路電流計算的方法，對“無限容量系統(tǒng)”，工程上應(yīng)用標么值法及短路

26、容量法進行計算，前者是我國目前沿用的，后者是新近應(yīng)用的。4.1 短路的原因、后果及其形式造成短路的主要原因有：a由于設(shè)備長時間運行、絕緣自然老化或設(shè)備絕緣強度不過等電器設(shè)備絕緣損壞；b有關(guān)人員誤操作，這種情況大多由于操作人員違反安全操作規(guī)程而發(fā)生的；c鳥獸為害事故，鳥獸 （包括蛇、鼠等）跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導線電纜的絕緣，從而導致短路。在三相系統(tǒng)中。短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等。短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負荷電流大得多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害：(1)短路

27、時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電流中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災事故。(2)短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。(3)短路時保護裝置動作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。（4）嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。（5）不對稱短路包括單相和兩相短路，其短路電路將產(chǎn)生較強的不平衡交變電磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作（劉介才，2014）。對一般工廠來說，電源方向的大型電力系統(tǒng)可看作是無限大容量系統(tǒng)。無限大

28、容量系統(tǒng)的基本特點是其母線電壓總維持不變，這里只計算無限大容量系統(tǒng)中的短路計算，短路計算的方法一般有兩種：歐姆法，標幺值法，這里采用歐姆法。4.2 繪制計算電路圖4.1 短路計算電路200MVAK-1K-21kmiao路穩(wěn)定條件的最大141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141

29、4141414141414141414141414141414141414141414141414S9-3150(2)(3)(1)系統(tǒng)4.2.1 三相短路電流的計算短路計算電路如下圖4.1所示。電力系統(tǒng)的短路容量：Sd1=200MVA電纜線的短路容量：Sd2=Upj12(X0L)=102/(0.51)MVA=200MVA其中Upj1為車間變電所變壓器高壓側(cè)相電壓。電力變壓器的短路容量：Sd3=100Se(ud%)=(1003150/4.5)kVA=70MVASe為所選變壓器的容量，Ud%為變壓器的阻抗電壓。使用短路容量法進行短路電流計算 短路點K-1的三相短路容量：Sk-1=1(1Sd1+1S

30、d2)=1/(1/200+1/200)kVA=100kVA （15）K-1點的三相短路電流： IK-1=SK-1(3Upj1)=100/(310)kA=5.77kA （16）K-1點的三相暫態(tài)短路電流及短路穩(wěn)態(tài)電流： I1”=I=IK-1=5.77kAK-1點的三相短路沖擊電流：ish1=2.55IK-1=2.555.77kA=14.72kAK-1點的第一個周期短路全電流有效值：Ish1=1.515.77kA=8.71kA短路點K-2的三相短路容量：SK-2=1(1Sd1+1Sd2+1Sd3)=1/(1200+1200+170)kVA=41.17kVA （17）K-2點的三相短路電流：IK-2

31、=SK-23Upj2=41.1730.4kA=59.42kA （18）其中Upj2為車間變電所變壓器低壓側(cè)相電壓。K-2點的三相暫態(tài)短路電流及短路穩(wěn)態(tài)電流：I2”=I=IK-2=59.42kAK-2點的三相短路沖擊電流：ish2=2.55IK-2=2.5559.42kA=151.52kAK-2點的第一個周期短路全電流有效值：Ish2=1.5171.88kA=89.72kA所以，由以上計算可得，短路計算如下表表4。表4.2 短路計算表短路點Ik(kA)I1”(kA)I(kA)ish(kA)Ish(kA)Sk(MVA)K1100K25 高低壓設(shè)備的選擇校驗盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件

32、并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定(熊信銀，2013)。5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件5.1.1 按正常工作條件選擇（1）額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所街電網(wǎng)的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.11.5倍，而電網(wǎng)運行電壓的波動范圍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓US

33、N的條件選擇，即UN USN （26）（2）額定電流電氣設(shè)備的額定電流 IN 是指在額定環(huán)境溫度0下，電氣設(shè)備的長期允許電流IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即IN Imax （27）（3）環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響當電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境（尤其注意小環(huán)境）條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施。5.1.2 按短路狀態(tài)檢驗（1）短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為It2tQk （28）式中：Qk為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；It、t 分別

34、為電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。（2）電動力校驗電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為iesish或IesIsh （29）式中：ish、Ish分別為短路沖擊電流幅值及其有效值；ies、Ies分別為電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。同時，應(yīng)按電氣設(shè)備在特定的工作安裝使用條件，對電氣設(shè)備的機械負荷能力進行校驗，即電氣設(shè)備的端子允許荷載應(yīng)大于設(shè)備引線在短路時的最大電動力。（3）短路電流計算條件 為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定。1)容量和短線；2)短路種

35、類；3)計算短路點。（4）短路計算時間1)熱穩(wěn)定短路計算時間tk。該時間用于校驗電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下的熱穩(wěn)定，其值為繼電保護時間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時間tbr之和，即tk =tpr+tbr 。2)短路斷開計算時間tk。斷路器不僅在電路中作為操作開關(guān)，而且在短路時要作為保護電器，能迅速可靠地切斷短路電流。為此，斷路器應(yīng)能在動靜觸頭剛分離時刻，可靠斷開短路電流，該短路電流開斷計算時間應(yīng)為主保護時間tpr1和斷路器固有分閘時間tin之和，即 tk=tpr1+tin5.2 高壓側(cè)設(shè)備的選擇5.2.1 高壓斷路器的選擇和校驗高壓斷路器（或稱高壓開關(guān)）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電

36、流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結(jié)構(gòu)和足夠的斷流能力。常用的高壓斷路器是利用油作為滅弧介質(zhì)的，稱為高壓油開關(guān)。按油量的多少，可分成多油式和少油式兩種高壓油開關(guān)。少油式高壓開關(guān)只利用絕緣油作滅弧介質(zhì)和觸頭間弧隙的絕緣介質(zhì)，而利用空氣和電瓷作為帶電體的絕緣介質(zhì)，但設(shè)備外殼帶電。多油式高壓開關(guān)既利用絕緣油作滅弧介質(zhì)，又用它作絕緣介質(zhì)，但設(shè)備外殼不帶電。選擇斷路器類型時，應(yīng)依據(jù)各類斷路器的特點及使用環(huán)境、條件決定。根據(jù)我國當前制造情況，電壓6220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，電壓110330kV電網(wǎng)，可選用SF6或空氣斷路器，大容量機組

37、釆用封閉母線時，如果需要裝設(shè)斷路器，宜選用發(fā)電機專用斷路器。由上所知，本設(shè)計采用少油型斷路器。由之前的計算可得，變壓器高壓側(cè)的計算電流I30(1)=23.81A，工作電壓UN=10kV，初步選擇SN10-10/630-300型高壓少油斷路器，具體參數(shù)見下表 ，配用操作機構(gòu)型號是CT7。5.2.1.1 熱穩(wěn)定校驗對于一般地斷路器，斷路器的斷路時間toc可取為0.2s，又有車間原始資料可知繼電器保護裝置整定的動作時間top=1.3s，則電力設(shè)備通過短路電流的時間為tk=tima=top+toc=(1.3+0.2)s=1.5s表5.1 SN10-10/630-300型高壓少油斷路器具體參數(shù)型號額定電

38、壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流(kA)極限通過電流峰值(kA)（4s）熱穩(wěn)定電流(kA)固有分閘時間（s）合閘時間（s）SN10-10I/630-30010600164016所以有：I2*tk=5.7721.5=49.93A2*s，It2*t=1624=1024A2*s所以：It2*tI2*tk，滿足熱穩(wěn)定的要求。 5.2.1.2 動穩(wěn)定校驗由之前的計算得：三相短路沖擊電流ish=14.71kA，而該斷路器的極限通過電流的峰值ies=40kA,則有：iesish，所以滿足動穩(wěn)定的要求。綜上所述，可以得到如下的校驗表。表 SN10-10/630-300型高壓少油斷路器校驗表序號裝置地點項目

39、裝置地點數(shù)據(jù)斷路器項目斷路器數(shù)據(jù)結(jié)果1Us/kv10UN/kv102I30(1)/AIN/A6003ish/kAies/kA404IK1/kAIoc/kA5I2*tk/A2*sIt2*t/A2*s5126SK-1100Soc3005.2.2 高壓隔離開關(guān)的選擇和校驗隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電氣設(shè)備，一般配有電動及手動操作機構(gòu)，單相或三相操作，它需斷路器配套使用。但隔離開關(guān)并無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負荷電流情況下分、和線路。其主要功能有：隔離電壓；倒閘操作；分、和小電流。由之前的計算可得，變壓器高壓側(cè)的計算電流I30(1)=

40、153.1A，工作電壓UN=10kV，初步選擇GW1-10/600-35型隔離開關(guān),配套的操作機構(gòu)型號是CS8-1。GW1-10/600-35型隔離開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表。表5.3 GW1-10/600-35型隔離開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電（kV）額定電流（A）極限通過電流峰值(kA)（5s）熱穩(wěn)定電流(kA)操作型號GW1-10/600-35106003520CS8-15.2.2.1 熱穩(wěn)定校驗因為 I2*tk=5.7721.5=49.93A2*s而 It2*t=2025=2000A2*s所以有 It2*tI2*tk滿足熱穩(wěn)定的要求。5.2.2.2 動穩(wěn)定校驗由之前的計算得：三相短路沖擊電流is

41、h=14.71KA，而該斷路器的極限通過電流峰值ies=35kA,則有iesish滿足動穩(wěn)定的要求。綜上所述，可得校驗表 表 動穩(wěn)定校驗序號裝置地點項目裝置地點數(shù)據(jù)設(shè)備項目設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)果1Us/kV10UN/kV102I30(1)/A153.1IN/A6003ish/kA14.71ies/kA354I2*tima/A2*s49.93It2*t/A2*s20005.2.3 電流互感器的選擇和校驗由之前的計算可得，變壓器高壓側(cè)的計算電流I30(1)=153.1A，工作電壓UN=10kV，初步選擇LQJ-10型額定電流為600A的電流互感器。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表表所示。表5.5 電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定

42、電壓（kV）額定電流（kA）動穩(wěn)定倍數(shù)Kes熱穩(wěn)定倍數(shù)KtLQJ-1010225905.2.3.1 動穩(wěn)定校驗由之前的計算可得，三相短路沖擊電流ish=14.71KA ，而 Kes 2I1N =2252 0.2kA=63.64kA （30）因為Kes 2I1N ish，所以滿足動穩(wěn)定要求。5.2.3.2 熱穩(wěn)定校驗因為KtI1N=900.2=18,一般電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間t=1s由之前的計算得I=5.77kA，所以有Itimat =11.191.71=14.59 (31)因為KtI1NItimat所以滿足熱穩(wěn)定的要求。綜上所述，可得校驗表表。表 LQJ-10型電流互感器校驗表項目裝置地點

43、項目裝置地點數(shù)據(jù)設(shè)備項目設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)果1Us/kV10UN/kV102I30(1)/A23.81IN/A6003ish/kA28.53Kes 2I1N /kA63.644Itimat14.59KtI1N185.3 低壓側(cè)設(shè)備的選擇和校驗5.3.1 變壓器低壓側(cè)母線的選擇與校驗由前面的計算可得，補償后變壓器低壓側(cè)計算電流為I30(2)=S3023UN=400.730.4A=578.36A按發(fā)熱條件來選擇導體截面，其允許載流量Ial不小于通過的導線的計算電流I30，所以有IalI30(2)=578.36A所以低壓側(cè)母線采用硬鋁母線LMY，經(jīng)查工廠供電附錄表17可知，選擇母線截面為636.3的導線LM

44、Y-3(636.3)，而且其允許載流量Ial=910A，滿足要求。5.3.1.1 動穩(wěn)定校驗由前面的計算可知，變壓器低壓側(cè)的三相短路沖擊電流ish(2)=43.1kA。有硬鋁母線尺寸可知b=63mm，h=6.3mm，取檔距L=900mm，相鄰兩相母線的軸線距離a=160mm。所以母線在三相短路是所受到的最大電動力為：F(3)=1.7310-7Laish2=1.7310-70.90.16(43.1103)2N=1807.7N （32）母線的截面系數(shù)為：W=（b2h)6=(0.06320.0063)6m3=4.1710-6m3 （33）則母線在三相短路是所受到的計算應(yīng)力為：c=MW=162.7(4

45、.1710-6)MPa=39.02MPa （34）而LMY硬鋁母線的允許應(yīng)力為al=70MPac=39.02MPa （35）故滿足動穩(wěn)定度的要求。5.3.1.2 熱穩(wěn)定校驗由前面的計算可知，三相短路暫態(tài)電路為I=16.9kA，tima=1.7s，又查工廠供電 附錄表7可得該母線的熱穩(wěn)定系數(shù)C=87AS/mm2，所以最小允許截面為：Amin=I(3)timaC=16.91031.787mm2=253mm2 （36）由于母線實際截面為A=636.3mm2=396mm2Amin因此滿足熱穩(wěn)定度要求。5.3.2 低壓斷路器的選擇和校驗低壓斷路器又稱低壓自動開關(guān)、空氣開關(guān)，它能帶負荷痛斷電路，又能在短路

46、、過負荷和低電壓（失壓）下自動跳閘，其功能與高壓斷路器類似。有前面的計算可知，變電器低壓側(cè)的計算電流為I30(2)=578.36A，又因為變壓器低壓側(cè)的穩(wěn)定電壓UN380V。而DW10系列萬能式斷路器適用于交流50hz、電壓至380v、直流電壓至440V的電氣線路中，作過載、短路、失壓保護以及正常條件下的不頻繁轉(zhuǎn)換之用。當三極斷路器在直流電路中串聯(lián)使用時，電壓允許提高至440V。所以選擇DW10-1000型號的低壓斷路器，該斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表表7 。 DW10-1000的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流/A極限分斷電流Ioc/kADW10-1000100030因為該斷路器是DW型，故其動作時間在0.0

47、2s以上，而有前面的計算得三相短路電流周期分量有效值Ik-2（3)=16.9kA，所以IocIk-2（3)，又因為該低壓斷路器的額定電流INI30(2)，所以該型號低壓斷路器滿足條件。5.3.3 熔斷器的選擇與校驗下面熔斷器的選擇與校驗均以1號總干線為例。5.3.3.1 熔斷器的選擇1號干線接的是1號分電箱，而1號分電箱所接設(shè)備為11、11、13、451，故其額定功率為Pe=313+18.7kW=111.7kW查工廠供電附錄表1中“小批量生產(chǎn)的金屬冷加工車床電動機”項，得：b=0.14、c=0.4、cos=0.5、n=5，則其最大容量的設(shè)備總?cè)萘繛椋篜X=(313+18.7)kw=111.7k

48、W （37）所以P30=bPe+cPX=（0.14111.7+0.4111.7）kW=60.32kWI30= P30/（3UNcos）=60.32/（33800.5）kA=183.3A （38）查工廠配電設(shè)計手冊可知：對于額定容量PN=31kW的電機，沖擊電流Ist=398A,額定電流IN=57A（航空工業(yè)部第四規(guī)劃設(shè)計研究院，1983年），則尖峰電流：IPk= I30+（Ist-IN）max=183.3+398-57A=524.3A （39）計算系數(shù)K取0.4，則有KIpk=0.4524.3A=209.7A根據(jù)熔斷器熔體的選擇條件，即是INFEI30且INFEkIPK，所以熔體要滿足INFE209.7A，查工廠供電中附錄表10可知，選用RT0-400/250型號的熔斷器。以此類推，可得1號干線到16號干線所選用的熔斷器型號如下表所示。表5.8 1號到16號干線熔斷器型號X號干線熔斷器型號最大分斷電流/kA12345678910111213141516RT0-400/250RT0-400/250RT0-200/200RT0-200/200RT0-200/200RT0-200/200RT0-200/200RT0-200/200TR0-200/150RT0-200/200RT0-200/200RT0-