供電技術(shù)課程設(shè)計說明書22

1、供電技術(shù)課程設(shè)計說明書22摘要本說明書為某塑料制品廠全廠總降壓變電所設(shè)計，根據(jù)此單位供電的實際情況，詳細(xì)設(shè)計了主結(jié)線、無功功率人工補(bǔ)償、架空線的選擇及短路電流的計算等方面的內(nèi)容。本說明書注意了理論性和實用性的統(tǒng)一，編寫時力求內(nèi)容精簡，重點突出，強(qiáng)調(diào)實用性。每章每節(jié)內(nèi)容層次分明，附圖標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)注詳盡。本說明書由太原理工大學(xué)骨干教師、山西省安全設(shè)備檢查委員會專家組成員李虎偉指導(dǎo)完成，設(shè)計材料由太原理工大學(xué)張敏教授提供。太原理工大學(xué)梁晉昌、陳揚波、溫瑤等同學(xué)參與了編寫設(shè)計說明的討論，并提出了許多寶貴意見，在此一并致以衷心的感謝目錄一、原始資料二、工廠負(fù)荷計算三、無功補(bǔ)償及變壓器的選擇四、工廠系統(tǒng)的擬定

2、五、電氣設(shè)備的選擇與校驗六、工廠變電所進(jìn)出線路的選擇七、短路電流的計算第一節(jié)原始資料設(shè)計題目：某塑料制品廠全廠總降壓變電所設(shè)計一、某塑料制品廠生產(chǎn)任務(wù)及車間組成1、本廠生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)則年產(chǎn)量為萬噸聚乙烯及輕塑料制品。產(chǎn)品有薄膜、單絲、管材和注塑等制品。其原料來源丁某石油化纖總廠。2、車間組成本廠設(shè)有薄膜、單絲、管材和注塑等四個車間，設(shè)備選型全部采用我國最新定型設(shè)備。此外還有輔助車間及其它設(shè)施。表1-1全廠各車間符合統(tǒng)計表（380伏側(cè)）序號車間或用電設(shè)備組名稱設(shè)備容量（kW）需用系數(shù)Kd功率因數(shù)cos4力率tan<j）1薄膜車間12000.60.61.332單絲車間10850.60.61

3、.333管材車間6800.350.61.334注塑車間1890.40.61.335成品庫（一）250.30.51.736成品庫（二）240.30.51.737原料庫300.250.51.738包裝材料庫200.30.51.739水泵房200.650.80.7510生活間100.80.61.3311鍋爐房2000.70.780.8812全廠合計二、工廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下：1、工廠電源從電業(yè)部門某35/10kv變電所，用10kv雙回架空線路引入本廠，其中一路作為工作電源，一路作為備用電源，兩條線路不并行運行，該廠距電源2kmo2、在本廠變電所10kv側(cè)計量。本廠變電所高壓功率

4、因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。3、電源變電所10kv短路數(shù)據(jù)見表1-1:表1-110kV短路數(shù)據(jù)運行方式電源變電所10kv母線說明系統(tǒng)最大運行方式SKMax=140MVA系統(tǒng)為無限大容量電源系統(tǒng)最小運行方式SKMin=107MVA三、本廠負(fù)荷性質(zhì)多數(shù)車間為二班制，少數(shù)車間為一班或三班制，全年為306個工作日，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5000小時，屆丁二級負(fù)荷。四、設(shè)計范圍1、擬定工廠供電系統(tǒng)及總降壓變電所主結(jié)線2、工廠總降壓變電所負(fù)荷統(tǒng)計3、工廠總降壓變電所無功功率人工補(bǔ)償1、工廠總降壓變電所主變壓器的選擇計算2、工廠總降壓變電所10kv架空進(jìn)線的選擇計算3、工廠總降壓變電所高低壓側(cè)短路電流計算4、工廠

5、總降壓變電所10kv降壓進(jìn)線的選擇計算5、工廠總降壓變電所高低壓側(cè)短路電流計算第二節(jié)工廠負(fù)荷計算、380v側(cè)低壓母線計算負(fù)荷及功率因數(shù)對丁各用電設(shè)備容量相差較小，且用電設(shè)備數(shù)量較多地用電設(shè)備組，需要系數(shù)法最為適宜。因此，本設(shè)計采用需要系數(shù)法來計算負(fù)荷及功率因數(shù)具體步驟如下：薄膜車間：PcaiKdPN0.61200720.0kWQca1tanPca11.33720957.6kvarSca1Pea/ca1Qca127202957.621198kVA1ca1Sca13Un11981031820A3380單絲車間：Pca2KdPN0.61085651kWQca2tanPca21.33651865.8k

6、varSca11ca2.Pca22Qca226512865.821083kVASca210833103ca21646A3Un3380由丁各個負(fù)荷的計算方法、步驟相同且數(shù)據(jù)都已給出，因此各個負(fù)荷的計算結(jié)果見表21:序車間或用電設(shè)備容量需用系數(shù)功率因數(shù)力率計算負(fù)荷號設(shè)備組名稱(kW)Kdcos<j)tan4Pca(kW)Qca(kvar)Sca(kVA)Ica(A)1薄膜車間12000.60.61.33720.0957.6119818202單絲車間10850.60.61.33651.0865.8108316463管材車間6800.350.61.33238.0316.5396.0601.74注

7、塑車間1890.40.61.3375.60100.5125.8191.15成品庫（一）250.30.51.737.50012.9814.9922.776成品庫（二）240.30.51.737.20012.4614.3921.867原料庫300.250.51.737.50012.9814.9922.778包裝材料庫200.30.51.736.00010.3811.9918.229水泵房200.650.80.7513.009.75016.2524.6910生活間100.80.61.338.00010.6413.3120.2211鍋爐房2000.70.780.88140.0123.2186.528.

8、3312全廠合計34631874243330754673表21計算負(fù)荷表二、計算變壓器的功率損耗當(dāng)電流通過導(dǎo)線和變壓器時，就要引起有功功率和無功功率的損耗，這部分損耗也需要由電力系統(tǒng)供給。因此，在確定企業(yè)的計算負(fù)荷時，應(yīng)把這部分功率損耗加進(jìn)去。變壓器具有電阻和電抗，因而功率損耗分為有功和無功損耗兩部分。根據(jù)塑料廠的實際情況，我按全部用電設(shè)備組的設(shè)備容量將用電設(shè)備分為6大組，分別為：1.薄膜車間；2.單絲車間；3.管材車間；4.注塑車間；5.鍋爐房；6.成品庫（一）、成品庫（二）、原料庫、包裝材料庫、水泵房、生活問。按各組的計算負(fù)荷選擇變壓器，具體情況見表2-2。表22變壓器選擇表序號車間或電設(shè)

9、備組名稱計算負(fù)荷Sca（kVA）變壓器型號損耗（W）阻抗電壓（%）空載電流（%）臺數(shù)空載負(fù)載1薄膜車間1198S9-12501.9511.84.50.622單絲車間1083S9-12501.9511.84.50.623管材車間396.5S9-4000.84.34124注塑車間125.8S9-2000.482.641.325鍋爐房186.5S9-2000.482.641.326成品庫（一）14.9980.65S9-1000.291.541.62成品庫（二）14.39原料庫14.99包裝材料11.99水泵房16.25生活間13.31注：所有變壓器均為明備用2、有功功率損耗有功功率損耗乂由兩部分組成

10、。其一是空載損耗，乂稱鐵損另一部分是短路損耗，乂稱銅損。PtPoPk(§)2SNPo2Pk式中Pt變壓器空載有功功率損耗，kWPk變壓器的短路電流等丁額定電流時的有功功率損耗，kWSca計算負(fù)荷，kVASn變壓器的額定容量，kVA6變壓器負(fù)荷率，6=sca/Sn。3、無功功率損耗同樣，變壓器無功功率損耗也有兩部分。一部分是變壓器空載時，有產(chǎn)生主磁通的激磁電流造成的無功功率損耗。另一部分是有變壓器負(fù)荷電流在一次繞組和二次繞組電抗上產(chǎn)生的無功功率損耗。QrQ0qkn(),kvarSn式中Qr變壓器空載無功功率損耗，kvar;-I。-,Q0Sn,kvar100I0變壓器空載電流占額定電流I

11、n的白分?jǐn)?shù)；Qn變壓器額定短路無功功率損耗，kvar；,Uk%、c,Qkn()Sn,kvar100Uk%變壓器短路電壓占額定電壓的白分?jǐn)?shù)。I0%UK%2QrSn2)1001006變壓器的負(fù)荷率Pt、Pk、I0%、Uk%均可以由變壓器產(chǎn)品目錄中查得。按上述公式及表12計算各個負(fù)荷的變壓器功率損耗如下:1、薄膜車間：_Sg2PtPoPk(jSn1.951198211.8()125012.79kWI0%UK%QtSn(W1001002)0.64.5125010010011982:()59.17kvar12502、單絲車間：PtPoPk(里)2Sn108321.9511.8()2125010.81kW

12、I0%UK%QtSn(10010020.6)炫岫4.510010832.()49.72kvar1250其余計算方法與步驟相同，結(jié)果見表、10kv側(cè)計算負(fù)荷及功率因數(shù)在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負(fù)荷時，應(yīng)再記入個同時系數(shù)Ksi。具體計算如下;m/PcaKsiPcai(i=1,2,36)QcaKsimQcai1RaPtQcaQcaQT取Ksi=0.95則可求出各個用電組設(shè)備的總計算負(fù)荷，步驟如下：1、薄膜車間：mPca1KsiPcai0.95720684kWi1QcaiKsiQc

13、ai0.95957.6909.7kvari1Pca1Pca1Pti68414.88698.9kWQca1Qca1QT1909.70.06667909.8kvarSca1/Pca1Qca1698.92909.821147kVA.其功率因數(shù)為：cosPca1Sca1698.911470.60932、單絲車間Pca2KsiPcai0.95651618.5kWi1Qca2KsiQcai0.95865.8822.5kvari1Pca2Pca2PT2618.55.408633.4kWQca2Qca2Qt2822.50.02305822.6kvarSca2.Pca22Qca22633.42822.62103

14、8kVA.其功率因數(shù)為：cosPca2Sca2633.410380.6102其余計算方法與步驟相同，結(jié)果見表2-3:表23分組計算負(fù)荷結(jié)果序號車間或用電設(shè)備組名稱PcaikWQcaikvarPcai'kWQcai'kvarScai'kVAcos（j）1薄膜車間684909.7698.9909.811980.60932單絲車間618.5822.5633.4822.610830.61023管材車間226.1300.7231.5300.7396.50.61004注塑車間71.8295.4874.0495.49125.80.61295鍋爐房133.0117.0135.9117.

15、0186.50.75796合計組46.7465.7348.2765.7480.650.59187全廠合計17802311182223112946第三節(jié)無功補(bǔ)償及電容器的選擇一、提高功率因數(shù)的意義由丁一般企業(yè)采用了大量的感應(yīng)電動機(jī)和變壓器等用電設(shè)備，特別近年來大功率電力電子拖動設(shè)備的應(yīng)用，企業(yè)供電系統(tǒng)出要供給有功功率外，還需要供給大量無功功率，使發(fā)電和輸電設(shè)備的能力不能充分利用。為此，必須提高用電戶的功率因數(shù)，減小電源系統(tǒng)的無功需求量。提高功率因數(shù)對企業(yè)供電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)有如下益處：1、提高電力系統(tǒng)的供電能力在發(fā)電和輸、配電設(shè)備的安裝容量一定時，提高用戶的功率因數(shù)相應(yīng)的減少了無功功率的供給，則在

16、同樣設(shè)備下，電力系統(tǒng)輸出的有功功率可以增加。2、降低網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗有輸電線路的有功功率損耗計算公式可知：P23PR10322cosUN當(dāng)線電路額定電壓Un和線電路傳輸?shù)挠泄β蔖及線路電阻R包定時，則線路中的有功功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比。3、減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量由丁用戶功率因數(shù)的提高，使網(wǎng)絡(luò)中的電流減少。因此，網(wǎng)絡(luò)的電壓損失減少，網(wǎng)絡(luò)末端用電設(shè)備的電壓質(zhì)量提高。4、降低電能成本由丁從發(fā)電廠發(fā)出的電能有一定的總成本，提高功率因數(shù)可減少網(wǎng)絡(luò)和變壓器中的電能損耗。在發(fā)電設(shè)備容量不變的情況下，供給用戶的電能就相應(yīng)增多了，每度電的總成本就會降低。由丁上述原因，提高用戶功率因數(shù)具有重

17、大經(jīng)濟(jì)意義。所以，國家獎勵企業(yè)提高功率因數(shù)。二、提高功率因數(shù)的方法1、正確選擇電器設(shè)備2、電氣設(shè)備的合理運行3、無功功率人工補(bǔ)償綜合考慮整個工廠的情況選擇用人工補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)。三、功率因數(shù)提高的方法1、電容器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟碓诠S企業(yè)中，大部分是電感性和電阻性的負(fù)載。因此總的電流I將滯后電壓一個電角度4。如果裝設(shè)電容器，并與負(fù)載并聯(lián)，則電容器的電流IC將抵消一部分電感電流IL,從而使無功電流由IL減小到Il,總的電流由I減小到I,功率因數(shù)則由COS提高到COS,如圖31。(a)(b)圖31并聯(lián)電容器的補(bǔ)償原理(a)一接線圖；(b)一向量圖向向量圖可以看出，由丁增裝并聯(lián)電容器，使功率

18、因數(shù)角4發(fā)生了變化，所以該并聯(lián)電容器乂稱移項電容器。如果電容器容量選擇得當(dāng)，可把4減小到。，cos4提高到1。這就是并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟怼?、補(bǔ)償容量選擇用電容器改善功率因數(shù)，可以獲得經(jīng)濟(jì)效益。但是，電容性負(fù)荷過大，會引起電壓升高，帶來不良影響。所以，在用電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時，應(yīng)適當(dāng)選擇電容器的安裝容量。通常電容器的補(bǔ)償容量可按下式確定：kvar；QcPav(tanitan2)式中Qc所需裝設(shè)的電容器容量，即補(bǔ)償容量,tan4i補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角的正切；tan42補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角的正切；Pav一年中最大符合月份的平均有功負(fù)荷，kW。常把tan41-tan（|）2=qc,稱為補(bǔ)償率

19、。在選擇計算時可直接查表。綜合考慮用第一個公式來計算補(bǔ)償電容?？紤]到供電部門只考察平均功率因數(shù)，而前在負(fù)荷統(tǒng)計時只計算過Pca，且Pca=Pmax,則在工程計算上取PavKPca式中K符合系數(shù)，通常取0.750.85在本計算中取K=0.8，補(bǔ)償后的功率因數(shù)位0.9,則有:Ra'PcaPt177834.141812kWQca'QcaQt230814802724.56kvarSca'巳'2Qca'218122245623052kVAIcaSea'ca.3Un3052.310176.2cosPca'Sca'181230520.5937t

20、an'1.355四，電容器的選擇根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行電容器的選擇,因為選用電容器柜可以省去企業(yè)自行安裝電容器的麻煩，所以選擇GR1型高壓靜電電容器柜,選擇結(jié)果見表32:表32GR1型局壓錚電電容器柜一次方案編號電容器柜互感器柜0103一次方案3D額定電壓（kV）1010柜內(nèi)主要元件名稱數(shù)量數(shù)量電容器YL10.5-30-115熔斷器RN1-10/315電壓互感器JSJB-10(1000/100)1電壓表1T1-V.0-12000/100V1ZSD-38信號燈交流電110V（紅色）3臺數(shù)31根據(jù)表3-1酸的一臺帶容器容量為450kvar所以補(bǔ)償容量為1350kvar。根據(jù)公式QcKPca(ta

21、nitan2)tan20.4237cos20.9208所以補(bǔ)償后負(fù)荷計算如下："Pca1812kWQcaPcatan218120.4237767.7kW2ScaPcaQ2ca18122767.71968kVAIca1968-.310113.6A表3-3工廠計算負(fù)荷總表值償補(bǔ)1->耗損器壓變括欄荷負(fù)的后償補(bǔ)C，90量ak'cQiaA61k)WAS81值算計1-akQ(767)PaW(1,aA1A017661482728282216420SVa83385256191319499.15631avckQ(759831114263317964akpc(06267057757618

22、nAT率力3131313180717131717031率數(shù)功因60606060570505050508060數(shù)K需6060304070303050305080量容備設(shè))W(0101610220001稱名間車一間車膜薄間車絲單間車材管間車塑注房爐鍋1庫品成2庫品成庫料原庫料材裝包房泵水間活生_號序12345123456計合一6第四節(jié)工廠供電系統(tǒng)擬定在第二、第三節(jié)工廠的計算負(fù)荷已經(jīng)算出，并已經(jīng)選出了變壓器和電容器柜。由丁充分考慮了此工廠供電系統(tǒng)的安全性，所以我選擇的變壓器的容量均高丁各組負(fù)荷的總?cè)萘?，且均為明備用，每臺變壓器也有一定的過載能力，所以對丁變壓器就不用進(jìn)行校驗了。在選擇電容器的時候考慮

23、到使用電容器柜省去了工廠自行安裝電容器的麻煩，可以買回來就直接使用，而且同時也充分考慮了安全性，其容量均大丁計算所得出的補(bǔ)償容量，所以也不用進(jìn)行校驗了，應(yīng)該完全符合要求。高壓開關(guān)柜屆丁成套配電裝置。它是由制造廠按一定的接線方式將統(tǒng)一回路的開關(guān)電器、母線、測量儀表、保護(hù)電器和輔助設(shè)備等都裝配在一個金屆柜中，成套供應(yīng)用戶。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。在工礦企業(yè)廣泛用丁控制和保護(hù)變壓器，高壓線路及高壓電動機(jī)等，因此本設(shè)計采用高壓開關(guān)柜，可以省去很多安裝上的麻煩，也便丁變電所的統(tǒng)一控制。由原始資料得知此工廠屆丁二級負(fù)荷，所以為了保證供電的可靠性，必須采用雙回路受電，并需要設(shè)置兩臺低壓動力變壓器。10k

24、V電源使用架空線，投資少且維修方便。初步擬定采用高壓側(cè)無母線結(jié)線，當(dāng)任一變壓器或任一電源停電檢修或發(fā)生故障時，該變電所可通過閉合低壓母線分段開關(guān)迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。首先應(yīng)當(dāng)把母線引進(jìn)變電所，并用斷路器控制,二級負(fù)荷由左、右兩段低壓母線分別引出的雙回路供電；其次，容量較大的五組分別用有隔離開關(guān)的斷路器控制，便丁檢修控制；第六組為三級負(fù)荷，用另一個斷路器控制；為了提高車間變電所負(fù)荷的功率因數(shù)，可設(shè)置低壓電容器室，分兩組接丁左、右兩段母線上，并由斷路器控制；在雙回路分別接一個變壓器用丁變電所自己用電（如照明）；因高壓斷路器有保護(hù)的需要，故應(yīng)在左、右兩段母線上分別接一個電壓互感器；當(dāng)然，兩段母

25、線應(yīng)當(dāng)由適當(dāng)?shù)臄嗦菲鬟B接控制；最后，還應(yīng)有避富器，保護(hù)各個電器設(shè)備不受雷電的影響。假設(shè)變電所到各個負(fù)荷的距離如下：薄膜車間500m單絲車間800m管材車間700m注塑車間900m鍋爐房500m合計組800m第五節(jié)電氣設(shè)備選擇電氣的選擇是根據(jù)環(huán)境條件和供電要求確定其形式和參數(shù)，保證電氣正常運行時安全可靠，故障時不致?lián)p壞，并在技術(shù)合理的情況下注意節(jié)約。還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)情況與供應(yīng)能力統(tǒng)籌兼顧，條件允許時優(yōu)先選用先進(jìn)設(shè)備。一、按正常工作條件選擇1、環(huán)境條件電氣產(chǎn)品在制造上分戶內(nèi)、戶外兩大類。戶外設(shè)備的工作條件較惡劣，故各方面要求較高，成本也高。戶內(nèi)設(shè)備不能用丁戶外；戶外設(shè)備雖可用丁戶內(nèi)，但不經(jīng)濟(jì)。此外

26、選擇電器時，還應(yīng)根據(jù)不同環(huán)境條件考慮防水、防火、防腐、防塵、防爆以及高海拔區(qū)與濕熱帶地區(qū)等方面的要求。2、按電網(wǎng)電壓選電器可在高丁10%15%Un的情況下長期安全運行。故所選設(shè)備的額定電壓Un應(yīng)不小丁裝設(shè)出電網(wǎng)的額定電壓U,即Un>U我國普通電器額定電壓標(biāo)準(zhǔn)是按海拔1000m設(shè)計的。如果使用在高海拔地區(qū)，應(yīng)選用高海拔產(chǎn)品，或采取某些必要的措施增強(qiáng)電器的外絕緣，方可應(yīng)用。3、按常識工作電流選電器的額定電流In時只周圍環(huán)境溫度為0C時，電器長期允許通過的最大電流。它應(yīng)大丁負(fù)載的長時最大工作電流(即30min平均最大負(fù)荷電流，以I表小)，即In>I0C由產(chǎn)品生產(chǎn)廠家規(guī)定。我國普通電器的額

27、定電流所規(guī)定的環(huán)境溫度為+40C。如果設(shè)備周圍最高環(huán)境溫度與規(guī)定值不符時，應(yīng)對原有的額定電流值進(jìn)行修正。方法如下：當(dāng)環(huán)境最高溫度低丁規(guī)定的9C時，每低1C在流量可提高0.5%,但總提高量不得超過20%。當(dāng)環(huán)境最高溫度高丁ETC,但不超過60C時，長時允許電流按下式修正：I|Lu0_1al1N.,al0式中al設(shè)備允許最高溫度，C；0環(huán)境最高溫度，取月平均最高溫度，C；Ial修正后的長時允許電流。修正后的嘗試允許電流應(yīng)大丁或等丁回路的長時工作電流，即lal二、按故障進(jìn)行校驗按正常情況下選擇的電器是否能經(jīng)受住短路電流電動力與熱效應(yīng)的考驗，還必須進(jìn)行校驗。技術(shù)規(guī)范規(guī)定對下歹0情況不進(jìn)行動、熱穩(wěn)定性的

28、校驗。(1) 用熔斷器保護(hù)的電器；用限流電阻保護(hù)的電器及導(dǎo)體；架空電力線路。在選擇電器時，除按一般條件選擇外，還應(yīng)根據(jù)它們的特殊工作條件提出附加要求。三、電氣設(shè)備的選擇及校驗原則1、高壓開關(guān)柜的選擇為了適應(yīng)不同界限系統(tǒng)的要求，配電柜一次回路由隔離開關(guān)、負(fù)關(guān)開關(guān)、斷路器、熔斷器、電流互感器、電壓互感器、避富器、電容器及所用電變壓器等組成多種一次接線方案。各配電柜的二次回路則根據(jù)計量、保護(hù)、控制、自動裝置與操動機(jī)構(gòu)等各方面的不同要求也組成多種二次接線方案。為了選用方便，一、二接線方案均有其固定的編號。選擇高壓開關(guān)柜首先應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點、環(huán)境選型，并按系統(tǒng)電壓及一次接線選一次編號0因此，根據(jù)此廠的情況

29、，選擇GG-1A型高壓開關(guān)柜，方案號分別為03、07、54、11、95、25、101等。為此需對高壓開關(guān)柜內(nèi)的各個電氣設(shè)備進(jìn)行校驗，以保證電路的安全性。2、高壓斷路器的選擇與校驗選擇高壓斷路器時，除按電氣設(shè)備一般原則選擇外，由丁斷路器還要切斷短路電流，因此必須校驗斷流容量(或開斷電流)、熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定等各項指標(biāo)。(1) 按工作環(huán)境選型根據(jù)使用地點的條件選擇，如戶內(nèi)式、戶外式，若工作條件特殊，尚需選擇特殊形式(如隔爆型)。本設(shè)計選擇戶內(nèi)式。因為所有的電器都在變電所內(nèi)。(2) 按額定電壓選擇高壓斷路器的額定電壓，應(yīng)等丁或大丁所在電網(wǎng)的額定電壓，即UnU式中Un斷路器的額定電壓；U高壓斷路器所在電網(wǎng)

30、的額定電壓。(3) 按額定電流選擇高壓斷路器的額定電流，應(yīng)等丁或大丁負(fù)載的長時最大工作電流，即1Ntitts.Q式中Its.Q斷路器的熱穩(wěn)定電流;ttsQ斷路器熱穩(wěn)定電流所對應(yīng)的熱穩(wěn)定時間;is.|短路電流穩(wěn)定值；ti|作用下的假象時間。斷路器通過短路電流的持續(xù)時間按下式計算:ar.m式中In斷路器的額定電流；|ar.m負(fù)載的長時最大工作電流。(4) 校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定高壓斷路器的熱穩(wěn)定校驗要滿足下式要求：Its.QI%Qtts.QI2titlatsetbr式中tia斷路器通過短路電流的持續(xù)時間；tse斷路器保護(hù)動作時間；tbr斷路器的分閘時間。斷路器的分閘時間，tbr包括斷路器的固有分閘

31、時間和燃弧時間，一般可由產(chǎn)品樣本中查到或按下列數(shù)值選取。對快速動作的斷路器，tbr可取0.110.16S；對中、低速動作的斷路器，tbr可取0.180.25s。(5) 校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定高壓斷路器的動穩(wěn)定是指承受短路電流作用引起的機(jī)構(gòu)效應(yīng)的能力，在校驗時，需用短路電流的沖擊值或沖擊電流有效值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進(jìn)行比較，即ImaxIshImaxIsh式中Imax、Imax一一設(shè)備極限通過的峰值電流及其有效值；Ish、Ish短路沖擊電流及其有效值。(6) 校驗高壓斷路器的斷流容量高壓斷路器能可靠地切除斷路故障的關(guān)鍵參數(shù)是它的額定斷流容量(或額定開斷電流)。因此，它所控制回路的最大短路容

32、量應(yīng)小其或等丁其額定斷流容量，否則斷路器將受到損壞；嚴(yán)重時電弧難以熄滅，使事故繼續(xù)擴(kuò)大，影響系統(tǒng)的安全運行。斷路器的額定短路容量(SN.oc)按下式進(jìn)行校驗：SN.ocS0.2（或S）式中So.2（S）所控制回路在0.2s（或零秒）時的最大短路容量，MVA在不同的操作循環(huán)下，斷路器的斷流容量也不同，校驗時應(yīng)按相作的操作循環(huán)的斷流容量進(jìn)行校驗。3、隔離開關(guān)的選擇及校驗它的主要作用是隔離電源,保證電氣設(shè)備與線路在檢修時與電源有明顯的斷口。隔離開關(guān)無滅弧裝置，和斷路器配合使用時，合閘操作應(yīng)先合隔離開關(guān)，后合斷路器，分找操作應(yīng)先斷開斷路器，后斷開隔離開關(guān)。隔離開關(guān)與熔斷器配合使用，可作為180kVA及

33、以下容量變壓器的電源開關(guān)。隔離開關(guān)按電網(wǎng)電壓，長時最大工作電流及環(huán)境條件選擇，按短路電流校驗其動、熱穩(wěn)定性。4、高壓熔斷器的選擇及校驗高壓熔斷器是一種過流保護(hù)元件，乂熔件與熔管兩部分組成。當(dāng)過載或短路時，電流增大，熔件熔斷，達(dá)到切除故障保護(hù)設(shè)備的目的。熔件通過的電流越大，其熔斷時間越短。電流與熔斷時間的關(guān)系曲線叫熔件的安-秒特性曲線。在選擇熔件時。除保證在正常工作條件下（包括設(shè)備的啟動）熔件不熔斷外，為了使保護(hù)具有選擇性，還應(yīng)是其安-秒特性符合保護(hù)選擇性的要求。高壓熔斷器除按工作環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、負(fù)荷電流（對保護(hù)電壓互感器的熔斷器不考慮負(fù)荷電流）選擇型號外，還必須校驗熔斷器的斷流容量，即SN

34、.hrS對具有限流作用的熔斷器，不能用在低丁額定電壓等級的電網(wǎng)上（如10kV熔斷器不能用丁6kV電網(wǎng)），以免熔件熔斷時弧電阻過大而出現(xiàn)過電壓。容器選擇的主要指標(biāo)是選擇熔件和熔管的額定電流，熔斷器額定電流按下式選取IN.FuIN.FeI式中iN.Fu熔管額定電流（即熔斷器額定電流）；iN.Fe熔件額定電流；I通過熔斷器的長時最大工作電流。所選熔件應(yīng)在長時最大工作電流及設(shè)備啟動電流的作用下不熔斷，在短路電流作用下可靠熔斷；要求熔斷器特性應(yīng)與上級保護(hù)裝置的動作時限相配合（即動作要有選擇性），以免保護(hù)裝置越級動作，造成停電范圍的擴(kuò)大。對保護(hù)變壓器的熔件，其額定電流克按變壓器額定電流的1.52倍選取。四

35、、對所選電器設(shè)備的校驗有主圖可看出在電氣設(shè)備中以SN10-10斷路器，GN6-10,GN8-10隔離開關(guān)和RN1-10熔斷器為主。對其校驗如下：SN10-10額定電壓為10kV，額定電流為300kA，極限通過電流為40kA,斷流容量為300MVA,熱穩(wěn)定電流為40kA。電路中額定電壓為10kV，正常電流為72.4kA<630kA符合要求，根據(jù)表7-1可的，最大短路沖擊電流isk=7.263kA<40kA,最大短路電流Ik=3.228kA<16kA符合要求對隔離開關(guān)校驗與斷路器一樣。GN6-10額定電壓為10kV符合要求極限通過電流為25.5kA大丁最大短路沖擊電流7.263k

36、A第六節(jié)工廠變電所進(jìn)出線路的選擇一、高壓架空線導(dǎo)線截面選擇原則導(dǎo)線截面選擇對電網(wǎng)的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)性能影響很大，在選擇導(dǎo)線截面時，既要保證企業(yè)供電的安全與可靠，乂要充分利用導(dǎo)線負(fù)荷能力。因此，只有綜合考慮技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益，才能選出合理的導(dǎo)線截面。1, 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇輸電線路和高壓配電線由丁傳輸距離遠(yuǎn)，容量大，時間長，年運行費用高，導(dǎo)線截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選，以保證年運行費用低。2, 按長時允許電流選擇使導(dǎo)線在最大允許符合電流下長時工作，不至過熱。按允許電壓損失選擇使線路電壓損失低丁允許值以保證供電質(zhì)量。按機(jī)械強(qiáng)度條件選擇架空導(dǎo)線的最小允許截面，如表6-2，此規(guī)定是為了防止架空導(dǎo)線受自然條件影響而

37、發(fā)生斷線表6-1架空線路按機(jī)械強(qiáng)度要求的最小截面（mm2）導(dǎo)線材料6-35kV架空線路居民區(qū)非居民區(qū)鋁及鋁合金絞線3525鋼芯鋁絞線2516銅線1616二、變電所進(jìn)線的選擇1、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇根據(jù)Tmax5000h,則經(jīng)濟(jì)電流密度Jec為1.15A/mm2.且進(jìn)線電流得113.6A,故按經(jīng)濟(jì)電流密度初選的導(dǎo)線截面為Sin歸113698.78mm2Jec1.15選擇標(biāo)準(zhǔn)截面為120mm2的鋼芯鋁絞線LGJ-1202、按長時允許電流校驗各截面由丁LGJ-120的室外長時電流為380A,而線路長時最大工作電流Ica為113.6A,小丁長時電流380A。3、按允許電壓損失校驗截面由查工廠常用電器設(shè)備

38、手冊可知進(jìn)線單位長度的電阻與電控如下：LGJ-120r0=0.255Q/km,x0=0.4Q/km故線路的電壓損失為U(Pcar0QcaX0)Un=(18120.255767.70.4)10=384V其中Qca為補(bǔ)償后無功功率，Pca為補(bǔ)償后有功功率。電壓損失白分?jǐn)?shù)為U%100%關(guān)8%100%3.943%5%Un10000故電壓損失符合要求3、按機(jī)械強(qiáng)度校驗由表6-1查得10kV非居民區(qū)最小允許截面積為16mm2,故LGJ-120符合規(guī)定。三、變電所出線的選擇出現(xiàn)選擇原則與進(jìn)線相同。(1),根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇得過程如下：1,薄膜車間72.4262.96mm21.15IcaS70mm2Jec選

39、擇標(biāo)準(zhǔn)截面積為,根據(jù)允許長時電流得Ica=72.4A小丁長時電流380A。,按允許電壓損失校驗面積。由查工廠常用電器設(shè)備手冊可知進(jìn)線單位長度的電阻與電抗之如下：r0=0.255Q/km,x0=0.4Q/km故線路的電壓損失為lU(Pcar。Qcax0)Un0.5一(732.80.43210170.4)36.17A10電壓損失白分?jǐn)?shù)為U%100%-8100%0.3617%5%UN10000故電壓損失符合要求。(2) ，由丁其面積大丁16mm2故LGJ-70符合要求。2,單絲車間(1),根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇得Ica65.242S56.73mmJec1.15選擇標(biāo)準(zhǔn)截面積為70mm2,根據(jù)允許長時電

40、流得Ica=65.4A小丁長時電流380A。(2) ,按允許電壓損失校驗面積。由查工廠常用電器設(shè)備手冊可知進(jìn)線單位長度的電阻與電抗之如下：ro=0.255Q/km,x0=0.4Q/km故線路的電壓損失為U(Pcar0Qcax0)Un05(732.80.43210170.4)36.17A10電壓損失白分?jǐn)?shù)為c,Uc,384c,c,c,U%100%100%0.3617%5%UN10000故電壓損失符合要求。(3) ，由丁其面積大丁16mm2故LGJ-70符合要求。3，其余各項線路選擇見表6-2。表6-2導(dǎo)線型號及參數(shù)車間名稱薄膜車問單絲車問管材車問注塑車問鍋爐房合計組導(dǎo)線型號LGJ-70LGJ-7

41、0LGJ-25LGJ-16LGJ-16LGJ-16面積(mm2)72.465.2423.957.581.11.254.914允許長時電流(A)275275135105105105電壓損失(V)36.1752.1731.3417.1916.49711單位長度電0.4320.4321.2891.9261.9261.926阻（/mm2）第七節(jié)系統(tǒng)短路電流計算在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)此書比較多的嚴(yán)重故障是短路。所謂短路是指供電系統(tǒng)中一切不正常的相與地或相與地（中性點接地系統(tǒng)）在電氣上被短接。發(fā)生短路的時候，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因而短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會是電氣

42、設(shè)備受到破壞；短路點的電弧可能燒毀電氣設(shè)備；短路點附近的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運行解裂，引起嚴(yán)重后果。不對稱接地短路所造成的零序電流，會在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，干擾通訊，以可能危及人身和設(shè)備的安全。為了限制電路的危害和縮小故障的影響的范圍，在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中必須進(jìn)行短路電流的計算，以解決下列的技術(shù)問題：1, 選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。2, 選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確的切除斷路故障。確定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟(jì)時，可采取限制短路電流的措施。

43、3, 確定合理的主接線方案和主要的運行方式等。一，根據(jù)上一節(jié)所選導(dǎo)線，可以畫出最大方式短路接線圖，圖7-1圖7-1最大方式短路電阻圖最大方式是電源內(nèi)阻Zs為:2.-_2ZUav10.507875Zs0.7875SMAX140入線導(dǎo)線電抗為:Xi0.420.8Rl0.2520.5所以Zi,X|2Ri2,0.820.520.9434第一組薄膜車間的導(dǎo)線阻抗為:22Z1r1x10.50.43220.420.50.2944變壓器電抗為:Uav2ZtUk%Uk%-變壓器電壓比；S-變壓器容量ZtiUki%去S14.5%10.521.253.969第二組單絲車間導(dǎo)線阻抗為:Z222X220.8.0.43220.420.80.471變壓器電抗為：ZT2Uk2%2avS24.5%冬1.253.969其余各組阻抗見表7-1。在最大工作方式下10kV母線側(cè)短路電流為:.(3)Uav10.5Ik1JL0.3(ZsZl)3(0.78750.9434)IskIk11.525.323kAiskIk12.257.880kASk1Ik1U