供配電一次系統(tǒng)設(shè)計說明

1、 . 供配電一次系統(tǒng)設(shè)計摘 要工廠供電系統(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，低壓配電線路與用電設(shè)備組成。工廠總降壓變電所與配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以與負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況.解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟技術(shù)的分配電能問題。其基本容有以下幾方面： 短路電流的計算與繼電保護, 電氣設(shè)備的選擇,變電所變壓器的選擇、校驗、容量的選擇, 無功補償，防雷接地裝置設(shè)計等。關(guān)鍵詞：配電線路 變壓器 負(fù)荷 短路電流 電氣設(shè)備The Design of Primary System of Total

2、 Step-down SubstationABSTRACTFactory power supply system is to power system of power step-down redistribution electrical energy into each plant or workshop, it by factory step-down substation, high pressure distribution line, workshop substation, low-voltage distribution lines and electrical equipme

3、nt. Factory general voltage substation and power distribution system design, it is according to the load quantity and nature of each workshop, production process, to the requirement of load and load distribution, combining with the national power supply situation. Solve for all departments of the sa

4、fe and reliable, the distribution of the economic and technical problems of electric power. Its basic content has the following several aspects: the calculation of short-circuit current, relay protection, electrical equipment choice, the choice of transformer substation, calibration, capacity choice

5、, reactive power compensation, lightning protection grounding device design, etc.KEY WORDS:distribution list，supply transformer，power load，short­circuit contact，electric apparatus57 / 62目錄前言1第1章負(fù)荷計算21.1 負(fù)荷概述21.1.1 負(fù)荷的概念21.1.2 電力負(fù)荷的等級21.2 用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定31.2.1 按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷31.2.2 車間負(fù)荷計算7第2章變壓器選擇102.

6、1 變配電所選址102.2 車間變電所變壓器選擇112.2.1 變壓器臺數(shù)與容量選擇112.2.2 計算電流152.3 無功補償與工廠總降壓變電所設(shè)計172.3.1 無功功率平衡與無功補償182.3.2 并聯(lián)電容器的選擇計算182.3.3 工廠總降壓變電所設(shè)計19第3章變電所主接線設(shè)計213.1 電氣主接線選擇與運行方式213.1.1 主接線設(shè)計原則與要求213.1.2 電氣主接線確定223.2 短路電流計算233.2.1 繪制計算電路243.2.2 最大短路電流計算243.2.3 最小短路電流計算26第4章高壓電網(wǎng)一次設(shè)備選擇294.1 35kV架空線選擇294.2 10kV電纜選擇304.

7、2.1 假想時間的確定304.2.2 高壓配電室至各車間電纜的選擇校驗304.3 母線選擇334.3.1 母線選擇334.3.2 母線選擇344.4 電氣設(shè)備選擇校驗344.4.1 選擇原則354.4.2 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件354.4.3 側(cè)斷路器選擇364.4.4 電流互感器的選擇374.4.5 電壓互感器的選擇384.4.6 熔斷器選擇394.5 高壓開關(guān)柜選擇404.5.1 側(cè)高壓開關(guān)柜選擇404.5.2 高壓開關(guān)柜選擇40第五章 防雷保護與接地裝置的設(shè)計425.1 避雷設(shè)備425.2 接地裝置42結(jié)論45辭46參考文獻47附錄48外文資料翻譯52前言眾所周知，電能是現(xiàn)代工

8、業(yè)的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供使用。電能的輸送和分配既經(jīng)濟又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于生產(chǎn)的自動化，因此電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。而工廠供電主要是指電能的供應(yīng)和分配。工廠供電設(shè)計的主要任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過合理的傳輸、變換，分配到工廠車間的每一個用電設(shè)備上。隨著工業(yè)電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，工廠的用電量也迅速增長，對電能質(zhì)量、供電可靠性以與技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)等的要求也日益提高。供電設(shè)計是否完善，不僅影響到工廠的基本建設(shè)投資、運行費用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟效益

9、、設(shè)備和人生安全等密切相關(guān)的。工廠工業(yè)負(fù)荷是電力系統(tǒng)的主要用戶，工廠供電系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)的一個組成部分，保證企業(yè)安全供電和經(jīng)濟運行，不僅關(guān)系到企業(yè)的利益，也關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行以與能源的合理利用。搞好工廠供電對于企業(yè)的發(fā)展、工業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)以與節(jié)能減排有重要意義，因此切實保證工廠的正常用電，必須使供電系統(tǒng)在電能的供應(yīng)、分配和使用中能夠安全、可靠、經(jīng)濟、穩(wěn)定的運行。為此在供電的設(shè)計過程中既要考慮到技術(shù)因素，又要考慮到工廠的實際情況，在嚴(yán)格按照供電設(shè)計規(guī)程與在國家方針政策的引導(dǎo)下，最終確定好一個經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定、可靠的方案。本次設(shè)計從工廠供電的技術(shù)要求出發(fā)并結(jié)合工廠的實際情況，在各種技術(shù)

10、規(guī)程與供電協(xié)議的要求下設(shè)計了一個機械廠供電一次系統(tǒng)，本設(shè)計從多個方面介紹了工廠供電一次系統(tǒng)的設(shè)計與主要設(shè)備的選擇、校驗等。使讀者能夠清晰的了解該廠的供電一次部分設(shè)計。第1章 負(fù)荷計算1.1負(fù)荷概述1.1.1負(fù)荷的概念負(fù)荷在電力系統(tǒng)中有以下幾種含義：(1)電力負(fù)荷是指電力系統(tǒng)中一切用電設(shè)備所消耗的總功率，這稱為電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷。用電負(fù)荷加上電網(wǎng)的損耗功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷。供電負(fù)荷加上發(fā)電廠的廠用電，就是各發(fā)電廠應(yīng)發(fā)的總功率，稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷。(2)電力負(fù)荷有時又指用用電設(shè)備，包括異步電動機，同步電動機，整流設(shè)備，電熱爐和照明設(shè)備等。如分為動力負(fù)荷，照明負(fù)荷，三相負(fù)荷，單相負(fù)荷等。

11、(3)電力負(fù)荷有時也指用電設(shè)備或用電單位所消耗的電流。如輕負(fù)荷，重負(fù)荷，空負(fù)荷，滿負(fù)荷等。1.1.2 電力負(fù)荷的等級工廠的電力負(fù)荷，按GB50052-95規(guī)定，根據(jù)其對供電可靠性要求與中斷供電造成的損失或影響程度，電力負(fù)荷分為三級。(1)一級負(fù)荷一級負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者：或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者，如重大設(shè)備損害、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)等。在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以與特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。 (2)二級負(fù)荷二級負(fù)荷若中斷供

12、電會造成較大的經(jīng)濟損失，如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報廢，重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。二級負(fù)荷也應(yīng)由兩回路供電，也不應(yīng)中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)。(3)三級負(fù)荷三級負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，對供電回路無特殊要求。1.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定計算負(fù)荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項式法，而前者應(yīng)用最為普遍1。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多、各臺設(shè)備容量相差不甚懸殊時、通常都采用需要系數(shù)法計算。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較少而容量又相差懸殊時，則宜于采用二項式法計算。本設(shè)計宜于采用需要系數(shù)法。1.2.1按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷NO.1 變電所(1) 動力部分負(fù)荷計

13、算：已知： 所以：NO.2 變電所(1)鑄鋼車間已知： 所以：(2) 砂庫已知： 所以：NO.3 變電所(1)鉚焊車間已知： 所以：(2) 1* 水泵房已知： 所以：NO.4 變電所(1)空壓站已知： 所以：(2) 機修車間已知： 所以：(3) 鍛造車間已知： 所以：(4) 木型車間已知： 所以：(5) 制材場已知： 所以：(6)終合樓已知： 所以：NO.5 變電所(1) 鍋爐房 已知： 所以：(2) 2* 水泵房已知： 所以：(3) 倉庫（1、2）已知： 所以：(4) 污水提升站已知： 所以： 各車間10kV高壓負(fù)荷：(1) 電弧爐已知： 所以：(2) 工頻爐已知 所以(3) 空壓機已知 所

14、以1.2.2 車間負(fù)荷計算確定全廠計算負(fù)荷采用需要系數(shù)法。用這種方法計算時，先從用電端起逐級往電源方向計算，即首先按需要系數(shù)法求得各車間低壓側(cè)有功與無功計算負(fù)荷，加上本車間變電所的變壓器有功與無功功率損耗，即得車間變電所高壓側(cè)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，也加上高壓用電計算負(fù)荷），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；然后再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，其總和就是全廠計算負(fù)荷。1.NO.1變電所取同時系數(shù)： 2 .NO.2變電所取同時系數(shù)： 3 .NO.3變電所取同時系數(shù)：4 .NO.4變電所取同時系數(shù)：5. NO.5變電所

15、取同時系數(shù)：6.車間10kV高壓負(fù)荷取同時系數(shù)：表1-1各車間變電所負(fù)荷數(shù)據(jù)表序號車間變電所設(shè)備容量1NO.1變電所2000720889.21144.12NO.2變電所1110429.3484.88647.623NO.3變電所1228342.9692.1772.394NO.4變電所985.85471.29495.30683.695NO.5變電所430.12278.59231.09361.966各車間10kV高壓負(fù)荷36002839.51687.583303.1第2章 變壓器選擇2.1 變配電所選址變配電所的所址選擇原則選擇工廠變配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)與經(jīng)濟比較后確定：(1)接近負(fù)荷

16、中心。(2)進出線方便。(3)接近電源側(cè)。(4)設(shè)備運輸方便。(5)不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所。(6)不宜設(shè)在多塵或有腐蝕氣體的場所，當(dāng)無法遠離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。(7)不應(yīng)設(shè)在廁所浴池或其它經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。(8)不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的正上方或正下方，且不易設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)的規(guī)定。(9)不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。(10)高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓用電設(shè)備的廠房合建在一起。GB50053-941

17、0kV與以下變電所設(shè)計規(guī)還規(guī)定：(1)裝有可燃性電力變壓器的車間變電所，不應(yīng)設(shè)在三四級耐火等級的建筑物；當(dāng)設(shè)在二級耐火等級的建筑物時，建筑物應(yīng)采取局部防火措施。(2)多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設(shè)備的變配電所應(yīng)設(shè)在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場所的正上方，正下方，貼鄰和疏散出口的兩旁。(3)高層主體建筑物不宜設(shè)裝有可燃性油的電氣設(shè)備的變配電所。當(dāng)受條件限制必須設(shè)置時，應(yīng)在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集的場所的正上方，正下方，貼鄰和疏散出口的兩旁，并采取相應(yīng)的防火措施。(4)露天或半露天的變電所，不應(yīng)設(shè)在下列場所：有腐蝕氣體的場所；挑檐為燃燒體或難燃燒和耐火等級為四級的建筑物旁；附近

18、有棉糧與其它易燃易爆物品集中的露天堆放場；容易沉積粉塵，可燃纖維和灰塵，或?qū)щ妷m埃且嚴(yán)重影響變壓器安全運行的場所。2.2 車間變電所變壓器選擇主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺與以上變壓器：1.有大量一級或二級負(fù)荷。2.季節(jié)性負(fù)荷變化較大，適于采用經(jīng)濟運行方式。3.集中負(fù)荷較大，例如大于其它情況下宜裝設(shè)一臺變壓器。2.2.1 變壓器臺數(shù)與容量選擇NO.1變電所變壓器臺數(shù)與容量選擇(1) NO.1變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計 取同時系數(shù) (2) NO.1變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）。選擇變壓器型號為，額定

19、容量為，兩臺查表得變壓器項參數(shù)：空載損耗；負(fù)載損耗;阻抗電壓;空載電流；(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1） NO.2變電所變壓器臺數(shù)與容量選擇(1) NO.2變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計取同時系數(shù)(2) NO.2變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）。 選擇變壓器型號為，額定容量為，兩臺查表得變壓器項參數(shù)：空載損耗；負(fù)載損耗;阻抗電壓;空載電流；(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1）NO.3變電所變壓器臺數(shù)與容量選擇(1) NO.3變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計取同時系數(shù) (2) NO.3變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，并降低成本，選用一臺變壓器。選擇變壓器型號

20、為，額定容量為，一臺查表得變壓器項參數(shù)：空載損耗；負(fù)載損耗;阻抗電壓;空載電流；(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1）NO.4變電所變壓器臺數(shù)與容量選擇（1）NO.4變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計取同時系數(shù) (2) NO.4變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，并降低成本，選用一臺變壓器。選擇變壓器型號為，額定容量為，一臺查表得變壓器項參數(shù)： 空載損耗； 負(fù)載損耗; 阻抗電壓; 空載電流；(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1）NO.5變電所變壓器臺數(shù)與容量選擇(1) NO.5變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計取同時系數(shù)(2) NO.5變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，并降低成本，選用一臺變壓器。選擇變壓器型號為，額定

21、容量為，一臺查表得變壓器項參數(shù)： 空載損耗； 負(fù)載損耗; 阻抗電壓; 空載電流；(3)計算每臺變壓器的損耗（n=1）表2-1 各變電所變壓器臺數(shù)與容量變電所名稱變壓器臺數(shù)（臺）容量NO.12800NO.22500NO.31800NO.41800NO.514002.2.2 計算電流1.NO.1變電所計其變壓器的損耗： 所以：計算電流2.NO.2變電所計其變壓器的損耗： 所以：計算電流3.NO.3變電所計其變壓器的損耗： 所以：計算電流4.NO.4變電所計其變壓器的損耗： 所以：計算電流5.NO.5變電所計其變壓器的損耗： 所以：計算電流表2-2變電所計算電流名稱NO.1變電所NO.2變電所NO.

22、3變電所NO.4變電所NO.5變電所總計I30（A）37.2621.1149.9944.6223.68176.662.3 無功補償與工廠總降壓變電所設(shè)計2.3.1 無功功率平衡與無功補償無功平衡是保證電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)。合理的無功補償和有效的電壓控制，不僅可保證電壓質(zhì)量，而且能提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、安全性和穩(wěn)定性。無功負(fù)荷包括：電力用戶的無功負(fù)荷（主要是大量的感應(yīng)電動機），送電線路與各級變壓器的無功損耗，以與發(fā)電廠自用無功負(fù)荷等。無功電源包括：發(fā)電機實際可調(diào)無功容量，線路充電功率，以與無功補償設(shè)備中的容性無功容量等。無功補償設(shè)備包括：并聯(lián)電容器，串聯(lián)電容器，并聯(lián)電抗器，同步調(diào)相機以與靜

23、止無功補償裝置等。電力系統(tǒng)中發(fā)電機所發(fā)的無功功率和輸電線的充電功率不足以滿足負(fù)荷的無功需求和系統(tǒng)中無功的損耗，并且為了減少有功損失和電壓降落，不希望大量的無功功率在網(wǎng)絡(luò)中流動，所以在負(fù)荷中心需要加裝無功功率電源，以實現(xiàn)無功功率的就地供應(yīng)、分區(qū)平衡的原則。工廠中普遍采用并聯(lián)電容器來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。并聯(lián)電容器的補償方式，有以下三種： (1) 高壓集中補償：電容器裝設(shè)在變配電所的高壓電容器室，與高壓母線相聯(lián)。按GB50227-95并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)規(guī)定：高壓電容器組宜采用單星形接線或雙星形接線。在中性點非直接接地電網(wǎng)中，星形接線電容器組的中性點不應(yīng)接地。 (2) 低壓集中補償:電容器裝在

24、變電所的低壓配電室或單獨的低壓電容器室，與低壓母線相聯(lián)。按GB50227-95規(guī)定：低壓電容器組可采用三角形接線或中性點不接地的星形接線方式。(3) 低壓分散補償：電容器裝設(shè)在低壓配電箱旁或與用電設(shè)備并聯(lián)。它利用用電設(shè)備本身的繞組放電，電容器組多采用三角形接線3。由于本設(shè)計在側(cè)補償，所以選高壓集中補償。第3章 變電所主接線設(shè)計3.1 電氣主接線選擇與運行方式3.1.1 主接線設(shè)計原則與要求變配電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設(shè)備特點與負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。1.安全性(1) 在高壓斷路器的電源側(cè)與可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓

25、隔離開關(guān)。(2) 在低壓斷路器的電源側(cè)與可能反饋的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。(3) 在裝設(shè)高壓熔斷器負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。(4) 與以上的線路末端，應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)關(guān)聯(lián)鎖的接地刀閘。(5) 變配電所高壓母線上與架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)。接于變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。2.可靠性(1) 變電所的主接線方案，必須與其負(fù)荷級別相適應(yīng)。對一級負(fù)荷，應(yīng)由兩個電源供電。對二級負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或者一回與以上專用架空線路或電纜供電；其中采用電纜供電時，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路，且每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負(fù)荷。(2) 變電所的非專

26、用電源進線側(cè)，應(yīng)裝設(shè)帶短路保護的斷路器或負(fù)荷開關(guān)（串熔斷器）。當(dāng)雙電源供多個變電所時，宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。(3) 對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變電所采用放射性高壓配電，以確保供電可靠性，但對輔助生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。(4) 變電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器。當(dāng)有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)，均應(yīng)采用低壓斷路器。3.靈活性(1) 變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線。(2) 與以上電源進線為雙回路時，宜采用橋形接線或線路變壓器組接線。(3) 需帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)。(4

27、) 主接線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟運行的要求相適應(yīng)。(5) 主接線方案應(yīng)考慮到今后可能的擴展。4.經(jīng)濟性(1) 主接線方案在滿足運行要求的前提下，應(yīng)力求簡單，變電所高壓側(cè)宜采用且斷路器較少或不用斷路器的接線。(2) 變配電所的電氣設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品，不得選用國家明令淘汰的產(chǎn)品。(3) 中小型工廠變電所一般采用高壓少油斷路器；在需頻繁操作的場合，則應(yīng)采用真空斷路器或斷路器。(4) 工廠的電源進線上應(yīng)裝設(shè)專用的計量柜，其中的電流、電壓互感器只供計費的電度表用。(5) 應(yīng)考慮無功功率的人工補償，是最大負(fù)荷時功率因數(shù)達到規(guī)定的要求4。3.1.2 電氣主接線確定變配電所的主接線常見的形式

28、有：單母線不分段、分段、橋、外橋、單母線加旁路母線、雙母線等。所謂母線又稱匯流排，原理上相當(dāng)與電氣上的一個節(jié)點，當(dāng)用電回路較多時，饋電線路和電源之間的聯(lián)系常采用母線制。母線有銅排、鋁排，它起著接收電源電能和向用戶分配電能的作用。裝設(shè)兩臺主變的變電所主接線采用橋形接線，因橋形接線適應(yīng)性強，對線路變壓器的操作方便，運行靈活，且易擴展成單母線分段接線的變電所?？紤]到本廠線路較短，且兩臺變壓器要經(jīng)常切換，檢修的情況，采用外橋接線5。10kV側(cè)采用單母線分段式接線，變壓器兩側(cè)都裝有電流互感器，均用成套配電裝置配電。二次側(cè)各重要負(fù)荷均采用雙回路供電，以保證可靠性。主變壓器二次的配電母線，采用單母線分段，當(dāng)

29、某線路或變壓器因故障與檢修停止運行時，可能通過母線分段斷路器的聯(lián)絡(luò)，保證對負(fù)荷的不間斷供電。35kV側(cè)電源進線采用雙回架空線從而保證供電可靠，根據(jù)與供電部門所簽訂的供電協(xié)議，35kV側(cè)進線不同時運行，正常情況下一趟運行，一趟備用，變壓器的正常運行方式是兩臺都運行。10kV分段斷路器閉合。運行方式的確定：當(dāng)220/35kV區(qū)域變電所為最大運行方式時，本變電所為正常運行時，是本廠供電系統(tǒng)的最大運行方式。當(dāng)220/35kV區(qū)域變電所為最小運行方式時，本變電所一臺變壓器工作或10kV分段斷路器斷開時，是本廠供電系統(tǒng)的最小運行方式。3.2 短路電流計算在無限大容量系統(tǒng)中或遠離發(fā)電機處短路時，兩相短路電流

30、和單相短路電流均較三相短路電流小，因此用于選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定校驗的短路電流，應(yīng)采用三相短路電流。短路電流的計算主要是三相短路電流計算，短路電流計算的方法中常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法。進行短路電流計算，首先要繪出計算電路圖，如圖31所示。在計算電路圖上，將短路計算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元器件一次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇需要進行短路校驗的元器件有可能通過的最大的電流。通過等效電路化簡。最后計算短路電流和短路容量。本設(shè)計采用標(biāo)么值法計算短路電流。標(biāo)么值是選定一個基準(zhǔn)值，用此基準(zhǔn)值去除與其單位一樣的實際值。計算中取按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流。短路計算電

31、路圖見圖31。為簡單起見，標(biāo)幺值版本號*全去掉.3.2.1 繪制計算電路圖3-1 短路電路圖3.2.2 最大短路電流計算工廠總降壓變母線短路電流（短路點k-1）(1) 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn) ，式中是線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓，比所在電網(wǎng)額定電壓高。即高壓側(cè) ，低壓側(cè)。則短路基準(zhǔn)電流按下式計算(2) 計算短路回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1.因為變電所最大運行方式時電源母線出口斷路器的容量是。所以：系統(tǒng)電抗（取斷路器）2.架空線路與電纜線路相比有較多的優(yōu)點，如成本低，投資少，安裝容量維護和檢修方便，易與發(fā)現(xiàn)和排除故障。所以架空線路在一般工廠中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，架空線路由導(dǎo)線，電桿，絕緣子和線路金屬等主要元件

32、組成。本線路采用(見下章線路選取) 查表得 ，線路長公里。因此架空線路標(biāo)幺值為(3) 電力變壓器電抗標(biāo)幺值對于，查表得 故 (4) 計算三相短路電流和短路容量1.k-1短路時總電抗標(biāo)幺值2.三相短路電流和三相短路容量3.k-2點短路總電抗標(biāo)幺值為4. k-2點短路時的三相短路電流和三相短路容量為3.2.3 最小短路電流計算 (1) 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn) ，式中是線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓，比所在電網(wǎng)額定電壓高。即高壓側(cè) ，低壓側(cè)。則短路基準(zhǔn)電流按下式計算(2) 計算短路回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1.因為變電所最小運行方式時電源母線出口斷路器的容量是175MVA。所以：系統(tǒng)電抗（取斷路器）2.本線路

33、用高壓架空線，型號采用查表得 ，線路長公里。因此架空線路電抗標(biāo)幺值為(3) 電力變壓器電抗標(biāo)幺值對于，查表得 故 (4) 計算三相短路電流和短路容量1.k-1短路時總電抗標(biāo)幺值2.三相短路電流和三相短路容量3.k-2點短路總電抗標(biāo)幺值為4.k-2點短路時的三相短路電流和三相短路容量為表3-2 最大運行方式下短路電流短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量K-12.162.162.165.513.26138.31K-2)3.613.613.619.215.4562.58表3-3最小運行方式下短路電流短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量K-11.971.971.975.022.97126.10

34、K-23.463.463.468.825.2259.95第4章 高壓電網(wǎng)一次設(shè)備選擇4.1 35kV架空線選擇該架空線導(dǎo)線的選擇對電網(wǎng)的技術(shù)、經(jīng)濟性的影響很大，只有綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟的效益，才能選出合理的導(dǎo)線截面。與以上的高壓線路與電壓在以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”6 。本廠采用兩回高壓架空線路，線路全長8公里。供電線路截面選擇1.為保證供電的可靠性，選用兩條供電線路每回35kV架空線路負(fù)荷計算電流：2.按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線的截面由于任務(wù)書中給的最大負(fù)荷利用小時數(shù)為6000小時，查表得：架空線的經(jīng)濟電流密度

35、 所以可得經(jīng)濟截面 ：可選 ，其允許載流量：取幾何間距為按長期發(fā)熱條件檢驗：已知：，溫度修正系數(shù)為：由上式可知所選導(dǎo)線符合發(fā)熱條件。4.2 10kV電纜選擇電纜截面的選擇除臨時線路或年利用小時在1000h以下者外，均按經(jīng)濟電流密度、長時允許電流、電壓損失與熱穩(wěn)定條件進行校驗。因為區(qū)域變電所35千伏配出線路定時限過流保護裝置的整定時間為2秒，工廠“總降”不應(yīng)大于1.5秒；4.2.1 假想時間的確定在無限大容量中，由于，因此式中短路持續(xù)時間，采用該電路主保護動作時間加對應(yīng)的斷路器全分閘時間。當(dāng)時，選擇真空斷路器，其全分閘時間取，工廠“總降”不應(yīng)大于。所以 4.2.2 高壓配電室至各車間電纜的選擇校

36、驗采用YJ2210000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)1.NO.1變電所(1) 按經(jīng)濟電流密度選擇已知計算電流 ，年負(fù)荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：所以可得經(jīng)濟截面：可選截面的電纜，其允許載流量其中：（乘以修正系數(shù)0.94）滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗短路熱穩(wěn)定按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查表得因此纜芯2的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯的交聯(lián)電纜，型號為YJL22100003×502.NO.2變電所(1) 按發(fā)熱條件選擇已知計算電流 ，年負(fù)荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：所以可得經(jīng)濟截面：可選截面的電纜，允許載流量

37、不存在。(2) 校驗短路熱穩(wěn)定按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查有關(guān)數(shù)據(jù)得因此纜芯的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯的交聯(lián)電纜，型號為YJL22100003×503.NO.3變電所(1) 按發(fā)熱條件選擇已知計算電流 ，年負(fù)荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：所以可得經(jīng)濟截面：可選截面的電纜，其允許載流量其中：（乘以修正系數(shù)0.94）滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗短路熱穩(wěn)定按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的值查表得因此纜芯的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯的交聯(lián)電纜，型號為YJL22100003×504.NO.4變電所(1) 按發(fā)熱條件

38、選擇已知計算電流 ，年負(fù)荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：所以可得經(jīng)濟截面：可選截面的電纜，其允許載流量其中：（乘以修正系數(shù)0.94）滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗短路熱穩(wěn)定按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查表得因此纜芯的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯的交聯(lián)電纜，型號為YJL22100003×505.NO.5變電所(1) 按發(fā)熱條件選擇已知計算電流 ，年負(fù)荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：所以可得經(jīng)濟截面：可選截面的電纜，其允許載流量不存在。(2) 校驗短路熱穩(wěn)定按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查表得因此纜芯的交聯(lián)電

39、纜不滿足要求，故改選纜芯的交聯(lián)電纜，型號為YJL22100003×50。6.其余10KV電纜的選擇與過程同上，電纜型號與長度見下表表4-1 電纜型號10kV導(dǎo)線的選擇選用的規(guī)格型號回路數(shù)至N01變電所YJL22100003×502至N02變電所YJL22100003×502至N03變電所YJL22100003×501至N04變電所YJL22100003×501至N05變電所YJL22100003×501至電弧爐YJL22100003×2402至工頻爐YJL22100003×702至空壓機YJL22100003

40、15;5024.3 母線選擇選擇配電裝置中的母線應(yīng)考慮如下容：1.選擇母線截面；2.校驗?zāi)妇€短路時的熱穩(wěn)定。4.3.1 母線選擇母線采用矩形母線，矩形母線具有集膚效應(yīng)小，散熱條件好，安裝簡單，連接方便等優(yōu)點。對于傳輸容量大，年負(fù)荷利用小時數(shù)高，長度在以上的導(dǎo)體，其截面應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選擇。最大持續(xù)工作電流可由下式計算按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，可使其年運行費用降低，母線的經(jīng)濟截面可由下式?jīng)Q定式中經(jīng)濟電流密度（可查表得到）按短路條件校驗?zāi)妇€的熱穩(wěn)定按正常條件選擇的母線截面，必須校驗它在短路時的熱穩(wěn)定。工程上為簡化計算常采用短路時發(fā)熱滿足最高容許溫度的條件下所需的導(dǎo)體最小截面來校驗載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定

41、性。當(dāng)所選的導(dǎo)體截面大于或等于時便是穩(wěn)定的，反之不穩(wěn)定式中 熱穩(wěn)定系數(shù)集膚效應(yīng)系數(shù)。當(dāng)鋁矩形母線截面在以下時為1，時為1.1因為 熱穩(wěn)定滿足。4.3.2 母線選擇采用矩形鋁母線最大持續(xù)工作電流可由下式計算按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，可使其年運行費用降低，母線的經(jīng)濟截面可由下式?jīng)Q定式中經(jīng)濟電流密度（可查表得到）按短路條件校驗?zāi)妇€的熱穩(wěn)定式中 熱穩(wěn)定系數(shù)集膚效應(yīng)系數(shù)。當(dāng)鋁矩形母線截面在以下為1，時為1.1因為 熱穩(wěn)定滿足。4.4 電氣設(shè)備選擇校驗4.4.1 選擇原則為保證電器供電線路與電器設(shè)備自身的安全可靠、經(jīng)濟合理、運行維修方便，電器設(shè)備應(yīng)按正常條件下和短路故障條件下工作的要求來選用。正常條件是

42、指電器使用中的額定容量、額定電壓、額定電流、額定頻率與電器所處在的場所、環(huán)境溫度、海拔高度等。其中所處的場所包括用于戶外或戶、有無防塵、防腐、防火、防爆要求，空氣中的濕度、鹽堿成份等。短路故障條件是指發(fā)生短路時滿足動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。電器設(shè)備選用的一般原則是：1.電器的額定電壓大于或等于所在回路的工作電壓。2.電器的額定電流大于或等于所在回路的工作電流。3.電器設(shè)備（指斷路器、熔斷器、開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等）的額定斷流容量應(yīng)大于或等于該設(shè)備所處的短路容量。4.部分電器設(shè)備在選擇后要進行短路動穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度的校驗。4.4.2 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件(1) 按正常工作條件選擇1.按工作電壓選

43、擇 設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在線路的額定電壓，即但需注意：使用限流式高壓熔斷器時，熔斷器的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓一樣，即。2.按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在線路的計算電流，即(2) 按短路條件校驗 1.動穩(wěn)定校驗：式中開關(guān)的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為）開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為）2.熱穩(wěn)定校驗：當(dāng)短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值，校驗電氣設(shè)備與電纜（廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時，短路持續(xù)時間一般采用后備保護動作時間加斷路器全分閘時間。4.4.3 側(cè)斷路器選擇1.進線側(cè)斷路器母聯(lián)斷路器選擇流過斷路器的最大持續(xù)

44、工作電流為額定電壓選擇：額定電流選擇：開斷電流選擇：在本設(shè)計中側(cè)斷路器采用SF6高壓斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比SF6高壓斷路器具有安全可靠，開斷性能好，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，操作噪音小，檢修維護方便等優(yōu)點，已在電力系統(tǒng)的各電壓等級得到廣泛的應(yīng)用。從電氣工程電器設(shè)備手冊（上冊）中比較各種SF6高壓斷路器的應(yīng)采用型號的斷路器。其技術(shù)參數(shù)如下：表4-2斷路器參數(shù)斷路器型號額定電壓kV額定電流A開斷電流kA極限通過電流kA熱穩(wěn)定電流kA固有分閘時間S峰值4S3512501640160.06熱穩(wěn)定校驗：I 可知滿足熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗： 滿足動穩(wěn)定校驗，因此所選斷路器合適。2.主變壓器側(cè)斷路器選

45、擇額定電壓選擇：額定電流選擇：開斷電流選擇：可知同樣滿足主變壓器側(cè)斷路器的選擇，其動穩(wěn)定熱穩(wěn)定計算與母聯(lián)側(cè)一樣。4.4.4 電流互感器的選擇電流互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：電流互感器應(yīng)按裝設(shè)地點條件與額定電壓、一次電流、二次電流（一般為）準(zhǔn)確級等進行選擇，并校驗其短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。一次回路電壓：一次回路電流：準(zhǔn)確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型與對準(zhǔn)確等級的要求，并按準(zhǔn)確等級要求高的表計來選擇。二次負(fù)荷：動穩(wěn)定： 式中， 是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。熱穩(wěn)定：為電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)。側(cè)電流互感器的選擇一次回來電壓:：二次回路電流：根據(jù)以上兩項初選型獨立電流互感器表4-3

46、電流互感器參數(shù)型號電流組合1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5；365100動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定校驗：兩種校驗都滿足，選型獨立電流互感器適合。4.4.5 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：電壓互感器應(yīng)按裝設(shè)地點條件與一次電壓、二次電壓（一般為）、準(zhǔn)確級等進行選擇。電壓互感器滿足準(zhǔn)確級要求的條件也決定于二次負(fù)荷。一次電壓、為電壓互感器額定一次線電壓。二次電壓：按表所示選用所需二次額定電壓。表4-4電壓互感器繞組繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側(cè)接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)中心用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地二次額定電壓100100準(zhǔn)確等級：電壓互感器在哪一準(zhǔn)確等

47、級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，與所有計算的電度表，其準(zhǔn)確等級要求為0.5級。 供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準(zhǔn)確等級，要求一般為1級。用于估計被測量數(shù)值的標(biāo)記，如電壓表等，其準(zhǔn)確等級要求較低，要求一般為3級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準(zhǔn)確度等級。1.電壓互感器的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測量與繼電保護用。電壓：額定一次電壓： U1n=35kV U

48、2n=0.1/kV 準(zhǔn)確等級：用于保護、測量、計量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級，查相關(guān)設(shè)計手冊，選擇PT的型號： ，最大容量1200VA，額定變比：。選擇PT的型號：，額定變比：4.4.6 熔斷器選擇 高壓熔斷器是一種防止電氣設(shè)備長期通過過載電流和短路的保護元件。由于熔斷器的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，所以在工廠的供配電系統(tǒng)中，對中斷供電無特殊要求的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)，得到極為廣泛的應(yīng)用，對于動作時要求不太嚴(yán)格，且靈敏系數(shù)有較大潛力時，從降低造價考慮，只要斷流容量合格，應(yīng)優(yōu)先考慮采用高壓熔斷作為控制和保護設(shè)備。由已知電壓和電流，熔斷器選型。表 4-5 35KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷

49、流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點選擇參數(shù)數(shù)據(jù)35kV2.166kA5.523kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓斷路器35kV1250A16kA40kA1024高壓熔斷器35kV200A25kA電流互感器35kV100/5A14.1442.25電壓互感器,35kV4.5 高壓開關(guān)柜選擇高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備、保護電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。高壓開關(guān)柜有固定式和手車式兩大類型。本設(shè)計選擇手車式開關(guān)柜。4.5.1 側(cè)高壓開關(guān)柜選擇根據(jù)主接線圖與計算出的斷路器

50、容量，母線側(cè)選擇型高壓開關(guān)柜，編號分別為26、38、87、102。開關(guān)柜從到共12臺。主要電氣設(shè)備見表4-7。表4-7JYN1-35型高壓開關(guān)柜主要電氣設(shè)備名稱型號主要技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器,操作機構(gòu)合閘線圈,分閘線圈電流互感器電壓互感器熔斷器避雷器所用變壓器4.5.2 高壓開關(guān)柜選擇根據(jù)主接線圖與計算出的斷路器容量，側(cè)選擇型高壓開關(guān)柜，編號分別為01、07、20。開關(guān)柜從到共15臺。主要電氣設(shè)備見表4-8。表4-8JYN2-10型高壓開關(guān)柜主要電氣設(shè)備名稱型號主要技術(shù)數(shù)據(jù)斷路器,操作機構(gòu)用電磁操動電流互感器電壓互感器熔斷器避雷器柜外形尺寸寬深高第五章 防雷保護與接地裝置的設(shè)計5.1 防雷設(shè)備防雷的設(shè)

51、備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（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)避雷器是一種過電壓限制器,它實質(zhì)上是過電壓能量的接受器,它與別保護設(shè)備并聯(lián)運行,當(dāng)作用電壓超過一定的幅值以后避雷器總是先動作，泄放大量能量,限制過電壓,保護電氣設(shè)備。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物，以免危與被保護設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危與設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對放電，從而保護了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。5.2 接地裝置變電所是重要的電力樞紐,一旦發(fā)生雷擊事故,就會造成大面積停電。一些重要設(shè)備如變壓器等,多半不是自恢復(fù)絕緣,其部絕緣如故發(fā)生閃絡(luò),就會損壞設(shè)備。電氣設(shè)備的某部分與之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與接觸的各種金屬構(gòu)件