畢業(yè)設(shè)計(jì)：某鋼鐵廠車間供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、我國的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距，我們?nèi)?均電量水平還很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。電 力市場還未完善，管理水平、技術(shù)水平都有待提高。為了使我國電力工業(yè)趕上世界電力技術(shù)的發(fā)展水平，叢 21 世紀(jì)一開始，我國就 進(jìn)一步加強(qiáng)在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)度與管理、電力通 信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、繼電保護(hù)等領(lǐng)域開展研究，尤其注意完善電力市場，研究電力市場 的技術(shù)支持系統(tǒng)，促進(jìn)我們的電力工業(yè)不斷前進(jìn)。工廠供電就是指工廠所需電能的供給和分配。 我們知道, 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的 主要能源和動(dòng)力，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用電能和實(shí)現(xiàn)電氣化以后 , 能大大增加產(chǎn)

2、量 ,提高產(chǎn)品 質(zhì)量, 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 , 降低生產(chǎn)成本 , 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng) ,改善工人的勞動(dòng)條件 , 有 利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。但是 , 工廠的電能供給如果突然中斷 , 則將對工業(yè)生產(chǎn)造 成嚴(yán)重的后果 ,甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞事故或人身傷亡事故；由此可見 , 搞好 工廠供電工作對于工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化 , 具有十分重大的意義。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需電能，一般是由外部電力系統(tǒng)供給，經(jīng)企業(yè)內(nèi)各級變電所變 電壓后，分配到各用電設(shè)備。工業(yè)企業(yè)變電所是企業(yè)電力供給的紐約，所處地位十 分重要，所以正確計(jì)算選擇各級變電站的變壓器容量及其他設(shè)備是實(shí)現(xiàn)安全可靠供 電的前提。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算

3、的目的就是為正確選擇企業(yè)各級變電站的變壓器 容量，各種電氣設(shè)備的型號(hào)，規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線型號(hào)等提供科學(xué)的依據(jù)。 摘要根據(jù)某鋼鐵廠取得的供電電源和該廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況及機(jī)電修車間的負(fù)荷 性質(zhì)、負(fù)荷大小和負(fù)荷的分布情況，設(shè)計(jì)出變配電所的主接線設(shè)計(jì)方案，提出了采 用低壓聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)一臺(tái)變壓器的方案，解決了該車間負(fù)荷小但負(fù)荷可靠性要求高的 問題。再通過短路電流的計(jì)算、選擇合適的導(dǎo)線電纜、按正常條件選擇低壓設(shè)備。 實(shí)現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的供電系統(tǒng)為設(shè)計(jì)目的，完成對某鋼鐵車間供配電系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 負(fù)荷性質(zhì)；主接線；短路計(jì)算；低壓聯(lián)絡(luò)線(2) 基本原則1) 變配電所電氣主接線，應(yīng)按照電源情況

4、、生產(chǎn)要求、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和 運(yùn)行方式等條件確定，并應(yīng)滿足運(yùn)行安全可靠、簡單靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。2) 在滿足上述要求時(shí)， 變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器少的或不用斷路器的接 線，如線路 -變壓器組或橋形接線等。當(dāng)能滿足電力系統(tǒng)繼電保護(hù)時(shí)，也可采用線路 分支接線。5)在110220kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋形接線; 當(dāng)出線不超過 4 回時(shí)，一般采用單母分段接線；當(dāng)樞紐變電所的出線在 4 回及以上 時(shí)，一般采用雙母線。在 610 kv 配電裝置中，一般采用單母線或單母分段接線。2.2 選擇確定主接線根據(jù)本車間的情況，負(fù)荷量不大，但屬于二級負(fù)荷，可靠性要求較高;根據(jù)上 面的設(shè)計(jì)原則和

5、要求我設(shè)計(jì)了兩種方案比較，其設(shè)計(jì)比較如下：1 第一種方案本主接線采用了一臺(tái)變壓器的小型變電所， 其高壓側(cè)一般采用無母線的結(jié)構(gòu)。 如圖 2 所示：這種主接線采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，同 時(shí)高壓斷路器都配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過負(fù)荷時(shí)均能自動(dòng)跳閘， 而且在短路故障和過負(fù)荷情況消除后，又可直接迅速合閘，從而使恢復(fù)供電的時(shí)間 大大縮短。如果配電自動(dòng)重合閘裝置，則供電可靠性更進(jìn)一步提高。但是一般用于 三級負(fù)荷，但在變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其它變電所相連時(shí)，則可用于二級負(fù)荷; 因此在考慮該種方案時(shí)，選擇了一個(gè)低壓聯(lián)絡(luò)線的方式，該車間的低壓聯(lián)絡(luò)線和軋 鋼車間距離比較近

6、，可以考慮和它互為備用，但是備用容量因受線路的容量的限制 而不能太大，低壓聯(lián)絡(luò)線開關(guān)可采用自動(dòng)投入或電動(dòng)操作。11i!1F1圖2 一臺(tái)變壓器主接線方案2第二種方案這種方案是采用裝有兩臺(tái)主變壓器的小型變電所。如圖3所示這種主接線的供電可靠性較高。當(dāng)任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生 故障時(shí)，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對整個(gè)變電所的供電。 如果兩臺(tái)主變壓器低壓側(cè)主開關(guān)采用電磁或電動(dòng)機(jī)合閘操作的萬能式低壓斷路器 都裝設(shè)互為備用電源自動(dòng)投入裝置APD,則任一主變壓器低壓主開關(guān)因電源斷電失壓而跳閘時(shí)，另一主變壓器低壓側(cè)的主開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)將在APD作用下自動(dòng)合閘，恢復(fù)整個(gè)變

7、壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級負(fù)荷。'IQKiQFi22C/3B0V220/3807 QKg恥O O、DKs 叭圖3兩臺(tái)變壓器主接線方案3這兩種方案的比較1從安全性看這兩種主接線方式都滿足國家的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，能充分 保證人身和設(shè)備的安全。2）從可靠性看這兩種電力負(fù)荷滿足該車間的二級負(fù)荷要求。對于第一種主接線的工作方式是當(dāng)機(jī)電修車間或軋鋼車間任意一個(gè)故障停電檢修時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)線由另一個(gè)車間提供電源在低壓聯(lián)絡(luò)線上，軋鋼低壓聯(lián)絡(luò)線側(cè)的配電瓶將它始終處于打開 狀態(tài),當(dāng)機(jī)電修車間變壓器要檢修時(shí)，先打開機(jī)電修車間側(cè)配電瓶的開關(guān)，使其與軋 鋼車間通電，然后斷開其本車間母線上的開關(guān)，這樣

8、保證了不影響生產(chǎn)斷電；當(dāng)處于 故障時(shí),母線和高壓的斷路器自動(dòng)斷開，聯(lián)絡(luò)線上的開關(guān)開啟，也保證了供電的需要 而不間斷.對于第二中方案，同樣當(dāng)一個(gè)變壓器故障，也由另一個(gè)變壓器供電，它是通 過母線分段，通過聯(lián)絡(luò)線上的斷路器來實(shí)現(xiàn)雙電源的自動(dòng)互投 3）從靈活性看能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷 的發(fā)展。4從經(jīng)濟(jì)上看，第一種方案比第二種方案少一套高壓線路、變壓器、高壓熔斷器、和開關(guān)設(shè)備，減少了土建面積，因此能節(jié)約大量投資。從第一種來看它由負(fù)荷不大的軋鋼車間提供低壓聯(lián)絡(luò)備用電源。聯(lián)絡(luò)線大約60米，因此線路比較短，出現(xiàn)問題的可能性比較小，在加上本機(jī)電修車間與軋鋼車間的共同負(fù)荷也比較小

9、。根據(jù)性能比較可知道，第一種方案利用率更高。有在綜合投資上，有Z1 1/2Z2 ;運(yùn)行年費(fèi)上F1 F2，從而可知第一種方案更為理想。4主變壓器的選擇變電所中主變壓器的容量應(yīng)按照變電所的負(fù)荷總?cè)萘考爸髯儔浩鞯呐_(tái)數(shù)和運(yùn)行方式確定，還應(yīng)考慮5年10年的發(fā)展規(guī)劃。主變壓器應(yīng)選擇低壓損耗變壓器，同 一變電所中的幾臺(tái)主變壓器的型號(hào)和容量應(yīng)該相同。工礦企業(yè)變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的重要程度確定。對于有一、二類負(fù)荷的工礦企業(yè)的一、二類負(fù)荷用電，并不得少于變電所總計(jì)算負(fù)荷的 80%或 70% 即每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)為Sn.TKt.pPCOS a.cKt.pSa.c式中P 變電所總的有功率計(jì)算負(fù)荷，kW；S

10、n.T變壓器的額定容量，kV - A;COS a.c 變電所人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)，一般應(yīng)在0.95以上；Sa.c變電所人工補(bǔ)償后的視在容量，kV A;Kt.p 故障保證系數(shù)，根據(jù)全企業(yè)一、二類負(fù)荷所占比例確定。當(dāng)變電所只選一臺(tái)變壓器時(shí)，變壓器容量的容量應(yīng)滿足全部用電負(fù)荷的需要。此外。一般還應(yīng)考慮15%25%勺富裕容量，即Sn.T1.15 1.25Sa.c 1011當(dāng)兩臺(tái)變壓器采用一臺(tái)工作，一臺(tái)備用時(shí)，則變壓器的容量應(yīng)按下式計(jì)算：Sn.TSa.c當(dāng)兩臺(tái)變壓器采用并列運(yùn)行時(shí)，則每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)按下式計(jì)算Sn.TSac 12根據(jù)上面的計(jì)算和比較選擇一臺(tái)變壓器的方案，可知道當(dāng)一臺(tái)承受機(jī)電修車間 和軋

11、鋼車間的總負(fù)荷時(shí)，將兩車間的總?cè)萘拷Y(jié)合一起來算，由現(xiàn)場查勘得知軋鋼車 間的容量為493.8kVA，可得：Sa.c =125.7 +493.8=619.5 kV A通過查變壓器的型號(hào)表可選SL7 800/10可知Sn.T =800sa.c =774.4 kV A1配電線路互不影響，供電可靠性較高，但配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較多，且 運(yùn)行不夠靈活。2主要用于容量大、負(fù)荷集中或重要的用電設(shè)備，或者需要集中聯(lián)鎖啟動(dòng)。2樹干式接線：如圖5圖5樹干式接線1配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較少，運(yùn)行靈活性好，特別是采用封閉式母線槽時(shí); 但干線故障時(shí)影響范圍大，供電可靠性較低。2一般用于用電設(shè)備容量不很大、布置較均勻的場

12、合，例如對機(jī)械加工車間的 中小機(jī)床設(shè)備供電以及對照明燈具供電等，均采用樹干式接線。3鏈?zhǔn)浇泳€：如圖6所示220/380V圖6鏈?zhǔn)浇泳€它實(shí)質(zhì)上是一種樹干式接線，適用范圍與樹干式相似，但鏈?zhǔn)较噙B的用電設(shè)備 一般不宜多于5臺(tái)，鏈?zhǔn)较噙B的配電箱不宜多于 3臺(tái)，且總?cè)萘坎灰顺^10kW以上介紹了低壓配電系統(tǒng)的三種基本接線方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)；總的來說，樹干 式系統(tǒng)投資較省，但負(fù)荷支接點(diǎn)多，檢修和事故時(shí)停電面大，一般適用于對三級負(fù) 荷供電。放射式系統(tǒng)投資大，但線路沒有分支接點(diǎn)。因此，應(yīng)根據(jù)情況具體對待， 但對于本機(jī)電修車間而言，按可靠性第一的原則，所以采用放射式供電。如圖7形式低壓聯(lián)絡(luò)線圖7放射式供電接線圖第

13、3章導(dǎo)線、電纜及其選擇3.1導(dǎo)線和電纜選擇的一般規(guī)定在建筑工程中，導(dǎo)線和電纜用量最大、分布最廣。導(dǎo)線和電纜是傳遞電能的通路，因此，它們的選擇將對整個(gè)建筑工程的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。導(dǎo)線和電纜選擇的一般原則：(1) 要保證一定的機(jī)械強(qiáng)度，在正常工作條件下不能斷線：(2) 發(fā)熱必須在允許的范圍內(nèi)，不因過熱而引起導(dǎo)線絕緣損壞或加速老化；(3) 電壓損失應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，以保證供電質(zhì)量。選擇的內(nèi)容為：(1)型號(hào)它反映導(dǎo)線和電纜的材料以及絕緣方式。如BV型導(dǎo)線表示聚氯乙烯絕緣銅芯導(dǎo)線(2) 截面 它是導(dǎo)線和電纜選擇的主要內(nèi)容，直接影響工程的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，截面的節(jié)位是mm2如B 3X2. 5,則

14、表示有3根2. 5mm聚氯乙烯絕緣銅芯導(dǎo)線。(3) 電壓 導(dǎo)線和電纜的絕緣電壓值必須大于或等于線路的額定電壓值。 1架空線路導(dǎo)線宜采用鋁導(dǎo)線,但不得采用單股的鋁導(dǎo)線,一般是采用鋁合金 如鋼芯鋁導(dǎo)線。2在對導(dǎo)線有腐蝕使用的地段,宜采用防腐型導(dǎo)線。3越過樹林以及通道擁擠場所的 1kV 及以下線路, 宜采用架空絕緣線。 按規(guī)定, 市區(qū) 10kV 及以下架空電力線路,遇以下情況可采用絕緣鋁絞線：A ：線路走廊狹窄,與建筑物之間的距離不能滿足安全要求的地段；B:高層建筑鄰近地段；C:繁華街道或人口密集地區(qū)；D:游覽區(qū)和綠化區(qū)；E:空氣嚴(yán)重污穢地段；F:建筑施工現(xiàn)場。4架空導(dǎo)線連續(xù)允許的載流量,應(yīng)按周圍空

15、氣溫度進(jìn)行效正。周圍空氣溫度應(yīng) 采用當(dāng)?shù)?10年或 10年以上的最熱月的每日最高溫度的月平均值。5從供電變電所二次側(cè)出口至線路末端變壓器一次側(cè)入口的610kV架空線路電壓損失,不宜超過供電變電所二次側(cè)額定電壓的 5%。 6 架空線路導(dǎo)線的截面不應(yīng)小于所規(guī)定的最小截面。1電纜型號(hào)應(yīng)根據(jù)線路的額定電壓、環(huán)境條件、敷設(shè)方式和用電設(shè)備的特殊要 求等條件選擇。2電纜連續(xù)允許的載流量,應(yīng)按敷設(shè)處的周圍介質(zhì)溫度進(jìn)行效正。A:當(dāng)周圍介質(zhì)為空氣時(shí)，空氣溫度應(yīng)取敷設(shè)處 10年或10年以上的最熱月的每 日最高溫度的月平均值；B:在生產(chǎn)房、電纜隧道及電纜溝內(nèi)，所采用的周圍空氣溫度尚應(yīng)記入電纜發(fā)熱、散熱和通風(fēng)等因素的影

16、響。當(dāng)缺乏計(jì)算資料時(shí)，可按上述空氣溫度另加5°C;C:當(dāng)周圍介質(zhì)為土壤時(shí)，土壤溫度應(yīng)取敷設(shè)處歷年最熱月的平均溫度。3電纜連續(xù)允許的載流量，尚應(yīng)按敷設(shè)方式和土壤熱阻率等因數(shù)進(jìn)行效正。4沿不同冷卻條件路徑敷設(shè)電纜時(shí)，當(dāng)冷卻條件最差段的長度超過10m時(shí)，應(yīng)按該段冷卻條件選擇電截面，或?qū)υ摱尾捎么蠼孛娴碾娎|。5電纜應(yīng)按短路條件驗(yàn)算其熱穩(wěn)定度。電纜在短路時(shí)的最高允許溫度應(yīng)滿足電 纜規(guī)定的數(shù)值。1絕緣導(dǎo)線的型號(hào)應(yīng)按工作電壓、敷設(shè)方式及使用環(huán)境等要求選擇；裸導(dǎo)線的 型號(hào)應(yīng)按敷設(shè)方式及使用環(huán)境條件等要求選擇。2導(dǎo)線截面的選擇，應(yīng)符合以下要求：1按敷設(shè)方式及使用環(huán)境確定的導(dǎo)線允許載流量，不應(yīng)小于回路負(fù)

17、荷的計(jì)算流2丨線路電壓損失應(yīng)滿足用電設(shè)備正常工作及啟動(dòng)時(shí)端電壓的要求。3 根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度的要求，導(dǎo)線線芯截面許應(yīng)小于所規(guī)定的值。4 導(dǎo)線應(yīng)滿足短路條件下動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。3三相四線制配電系統(tǒng)中，中性線的允許載流量不應(yīng)小于線路中最大的不平衡 負(fù)荷電流，且應(yīng)計(jì)入諧波電流的影響4以氣體放電燈為主要負(fù)荷的回路中，中性截面不應(yīng)小于相線截面。5導(dǎo)線的允許載流量，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)處的環(huán)境溫度進(jìn)行效正。溫度效正系數(shù)應(yīng)按al下式確定：Koal式中al :為導(dǎo)線最高允許工作溫度°C；o :為導(dǎo)線載流量標(biāo)準(zhǔn)中采用的環(huán)境溫度C；0 :為導(dǎo)線敷設(shè)處的實(shí)際環(huán)境溫度c6確定配電線路的導(dǎo)線截面時(shí)，宜計(jì)入工藝設(shè)計(jì)中已經(jīng)明

18、確需要發(fā)展的用電 設(shè)備負(fù)荷。車間線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè) 車間線路，包括室內(nèi)配電線路和室外配電線路。室內(nèi)配電線路大多采用絕緣導(dǎo) 線，室外配電線路指沿車間外墻或屋檐敷設(shè)的低壓配電線路、都采用絕緣導(dǎo)線。 1絕緣導(dǎo)線按芯線材質(zhì)分，有銅芯和鋁芯兩種。除重要回路及振動(dòng)場所或?qū)?鋁有腐蝕的場所應(yīng)采用銅芯絕緣導(dǎo)線外，一般應(yīng)優(yōu)先選用鋁芯絕緣導(dǎo)線。2絕緣導(dǎo)線按絕緣材料分，有橡皮絕緣和塑料絕緣兩種。塑料絕緣導(dǎo)線的絕 緣性能好，耐油和抗酸堿腐蝕，價(jià)格底，但高溫易軟化，低溫要變硬和發(fā)脆。橡皮 絕緣導(dǎo)線克服以上的缺點(diǎn)，但絕緣性能不及塑料好，價(jià)格較高。3絕緣導(dǎo)線的敷設(shè)方式，分明敷和暗敷。明敷是導(dǎo)線直接或在管子、線槽等 保護(hù)體內(nèi)，

19、敷設(shè)于墻壁、頂棚的外表及支架等處。暗敷是導(dǎo)線在管子、線槽等保護(hù) 體內(nèi)，敷設(shè)于墻壁、頂棚、地坪及樓板等內(nèi)部，或者在混凝土板孔內(nèi)敷線等。3.3 導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)滿足以 下條件。 1 發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜在最大負(fù)荷產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過起正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫 度。電壓損耗條件 2 電壓損耗 導(dǎo)線和電纜通過最大負(fù)荷是產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓 損耗，據(jù)設(shè)計(jì)的要求一般規(guī)定取 Ual % =5%。損耗公式為:U = Ro P30 L X 0Q30 LUn13式中Ro為導(dǎo)線電阻;L 為導(dǎo)線長度;X。為導(dǎo)線電抗;U

20、n 為線路額定電壓;U %= U / UN X 100 14其損耗條件U % Ual % =5% 153經(jīng)濟(jì)電流密度35k V及以上的高壓線路及電壓在 35kV以下但距離長電流大的線路，其可按此選 擇。4機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。5根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10kV及以下高壓及低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件 來選擇截面，再效驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較 高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再效驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。對長距離 大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再效驗(yàn)其它 條件。按以上經(jīng)驗(yàn)，比較容易滿足要求，較少返工。5選出導(dǎo)線、

21、電纜如表4所示表4導(dǎo)線選擇型號(hào)線序號(hào)電流I 30電流Ial選擇的導(dǎo)線、電纜型號(hào)電壓效驗(yàn)值1支線67A74ABLV-500-3X 35+1X 25-G40-DA0.39%2支線20ABLV-500- 3 X 4+11.01%X 2.5-G15-DA3支線26ABLV-500- 3 X 6+1X 4-G20-DA1.01%4支線26ABLV-500- 3 X 6+1X 4-G20-DA1.01%5支線380AJGH-85/F0.63%A干線102ABLV-500-3X25+1X 16-QM0.93%B干線32ABLV-500- 3 X 4+1X 4-QM4.6%C干線32ABLV-500- 3 X

22、 4+1X 4-QM4.6%D干線42ABLV-500- 3 X 6+1X 4-QM3.4%母線750A818ALMY-3 60 X 6車間進(jìn)線220ALGJ-500.03%壓絡(luò) 低聯(lián)線750A819AVLV32 -1000-1 X630第4章短路電流及其計(jì)算4.1短路的原因所謂短路，就是由電源通向用電設(shè)備也稱負(fù)載的導(dǎo)線不經(jīng)過負(fù)載或負(fù)載 為零而相互直接連接的狀態(tài)，也稱為短路狀態(tài)。工廠供配電系統(tǒng)要求安全、可靠、不間斷地供電，以保證生產(chǎn)和生活的需要。但是由于各種原因，難免出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中最嚴(yán)重的故障就是短路。所謂短路，是 指供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行之外的相與相或相與地之間的“短接”。短路發(fā)生的原因是多種

23、多樣的，主要有：1）電氣設(shè)備存在隱患。如設(shè)備的絕緣材料自然老化、絕緣機(jī)械損傷、設(shè)備缺陷 未發(fā)現(xiàn)和消除、設(shè)計(jì)安裝有誤等。2）運(yùn)行、維護(hù)不當(dāng)。如不遵守操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，技術(shù)水平低，管理不善 等。3）自然災(zāi)害。如雷電過電壓擊穿設(shè)備絕緣，特大的洪水、大風(fēng)、冰雪、地震等 引起的線路倒桿、斷線，鳥、老鼠及蛇等小動(dòng)物跨越在裸露的導(dǎo)體之間等。 4.2 短路的后果由于短路后，電路的阻抗比正常運(yùn)行時(shí)電路的阻抗小得多，因此短路電流比正 常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍。在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安培甚 至幾十萬安培。在電流急劇增加的同時(shí)，系統(tǒng)中的電壓將大幅度下降。所以短路后 果往往都是破壞性的，其主要危害

24、大致有如下幾方面：1）短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其 他元件損壞；2）短路時(shí)電壓要驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；3）短路時(shí)要造成停電事故，而且越靠近電源，短路引起停電的范圍越大，給國 民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大；4）嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同 步，造成系統(tǒng)解列；5）單相對地短路，其電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡磁場，對附近的通信線路、信號(hào) 系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。由此可見，短路的后果是非常嚴(yán)重的。 為保證電氣設(shè)備和電網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行，首先應(yīng)設(shè)法消除可能引起短路的一切原因。其次在發(fā)生短路后應(yīng)

25、盡快切除故障部分和快速恢復(fù)電網(wǎng)電壓。為此，可采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)裝置，以及選用限制短路 電流的電氣設(shè)備(如電抗器)等。第5章低壓電器設(shè)備的選型電器選擇是工廠和企業(yè)配電所電器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。 正確地選擇電器是使電 氣主接線和配電裝置到達(dá)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)工 程實(shí)際情況，按照有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新 技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。按正常運(yùn)行條件選擇電器設(shè)備按正常工作條件，就是要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。 環(huán)境條 件是指電器裝置所處的位置特征戶外或戶內(nèi)、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、 防腐、防火、防爆等要求；電氣要

26、求是指電器裝置對設(shè)備的電壓、電流、頻率等方 面的要求；對一些電器還應(yīng)考慮其斷流能力。電器設(shè)備按短路故障條件下工作選擇，就是要效驗(yàn)其短路時(shí)是否滿足電動(dòng)穩(wěn)定 和熱穩(wěn)定的要求。(1)低壓電器的選擇和效驗(yàn)項(xiàng)目和條件：如表 5表5低壓電器的選擇條件電器名稱電壓V電流A斷流能力KA短路電流效驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓斷路器VVVOO低壓負(fù)荷開關(guān)VVVOO低壓刀開關(guān)VVVOO電流互感器VVVV電壓互感器V熔斷器VVV注：表中“V”表示必須效驗(yàn)；“ ”表示不要效驗(yàn)；“O'表示一般可不效驗(yàn)； 電流互感器還必須按準(zhǔn)確度要求進(jìn)行效驗(yàn)；根據(jù)設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對 35 千伏及以下 的供電系統(tǒng)，通常以下設(shè)備可以不進(jìn)行動(dòng)

27、熱穩(wěn)定效驗(yàn)： 斷路器：當(dāng)斷流容量符合要求時(shí)。 負(fù)荷開關(guān)：當(dāng)供電變壓器容量 10000 千伏安及以下時(shí)。 隔離開關(guān)： 35 千伏的戶內(nèi)及戶外式隔離開關(guān)； 10 千伏的戶外式隔離開關(guān)在短 路容量不大于 100 兆伏安時(shí)； 6 千伏的戶外式隔離開關(guān)在短路容量不大于 60 兆伏安時(shí)。 電流互感器：當(dāng)變比較大時(shí)如在 75/5 以上。(2) 選擇效驗(yàn)應(yīng)滿足的條件 電器的額定電壓 UN.Q 應(yīng)不低于所在電路的額定電壓 UN；即UN.Q U N(17) 電器的額定電流 I N.Q 應(yīng)不小于所在電路的計(jì)算電流 I 30 ；即IN.Q I 30(18) 電器的最大開斷電流Ioc應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流Ik ；

28、即 Ioc I k(19) 動(dòng)穩(wěn)定是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力。滿足穩(wěn)定的條件是I et I sh(20)或 iet ish式中ish、 I sh 設(shè)備安裝地點(diǎn)短路沖擊電流的峰值及其有效值 kA；iet、let 設(shè)備允許通過的電流峰值及其有效值kA。 熱穩(wěn)定效驗(yàn) 短路電流通過時(shí)，電器各部件溫度不應(yīng)超過短路時(shí)發(fā)熱最高允許值，即I t2t I 2tima21式中 I 設(shè)備安裝地點(diǎn)穩(wěn)態(tài)三相短路電流 kA ；tima 短路電流假想時(shí)間 S。It t 秒內(nèi)允許通過的短路電流值或稱 t 秒熱穩(wěn)定 kA；t廠家給出的熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間，一般為 4s、5s、1s等。電器設(shè)備的選擇5.2.1 該車間電器

29、設(shè)備確實(shí)定 在該車間中根據(jù)線路方案，母線、干線及其聯(lián)絡(luò)線均采用低壓配電屏，它主要為動(dòng)力配電之用；母線設(shè)計(jì)方案采用了 PGL 2 06B 型；在干線上我采用了 2套配 電屏，以供配電箱的供電需要， 其中保留了一根出線為將來添加設(shè)備以備用， 其該 2 套設(shè)備型號(hào)為 PGL 2 30 ；低壓聯(lián)絡(luò)線上也采用了 2套，和軋鋼車間分別各一套， 型號(hào)相同，也為 PGL 2 06B 型；對于配電箱，根據(jù)設(shè)備的分組原則來選擇配電箱 出線和型號(hào)。5.2.2 變壓器低壓側(cè)配電瓶 PGL 2 06B 型的選擇 該配電瓶位于變壓器低壓側(cè)母線上，一回路出線，向干線的配電瓶和聯(lián)絡(luò)線配電，同時(shí)它可以在檢修和變壓器故障時(shí)，斷開

30、電源該回路電源，以便保護(hù)機(jī)電修車 間的檢修和由軋鋼車間供電。1HDi3系列的低壓刀開關(guān)選擇：1 按額定電壓選擇有：Un.q 380VUn.q=Un=380V 滿足要求2 按額定電流選擇有：In.q=400AIN.Q 400A I 30 191A 滿足要求3 按斷流能力效驗(yàn)有 :T Ioc=20kAIk kAloc 20kA Ik 16.8kA4 動(dòng)穩(wěn)度效驗(yàn)：Tlet =40kAl sh kAl et l sh5 熱穩(wěn)定度效驗(yàn)：短路發(fā)熱假想時(shí)間取l imal t2t =20*20*1=400kA22tima=16.82kAl t2tl 2tima 滿足條件2DW15系列的低壓斷路器選擇1 低壓斷

31、路器脫口器的選擇 過流脫扣器的選擇即 l N.OR l 30l N.OR : 低壓斷路器過流脫扣器的額定電流取 l N.OR =600A所以I N .OR =600A I30 191A 瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定瞬時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流lop(o)應(yīng)躲過線路的尖峰電流Ipk，即op(o)KrelIpk式中 Krel 為可靠系數(shù)，對動(dòng)作時(shí)間大于0.02s 的萬能斷路器，取 Krel =1.35 ；對小于0.02s的塑料外殼式斷路器，取Krei=22.5尖峰電流：尖峰電流是指持續(xù)時(shí)間 只有12s的短時(shí)最大負(fù)荷電流。主要用于選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電器 保護(hù)裝置及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)條件等。尖

32、峰電流單臺(tái)計(jì)算有：I pk = K stI NK st 為設(shè)備啟動(dòng)倍數(shù)；所以有：I pk =K st I N =79*4=316A尖峰電流多臺(tái)計(jì)算有：按全部n臺(tái)設(shè)備正常運(yùn)行的計(jì)算電流 &與其中一臺(tái)起動(dòng)電流與額定電流之差值為最大設(shè)備(I st I N) max 之和來計(jì)算：I pk = I 30 (I stI N )max所以有：I pk =191+ 3 1 6-79 =428A所以瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定有：I op(o) =12000AKrelI pk 428*1.35 577.8AI op(o)K rel I pk 短延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流整定I op( s)K rel

33、I pkI op( s) : 短延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流I op( s) =6000AKrelI pk 428* 1.2 513.6AI op( s)K rel I pk 長延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流整定I op(l)K rel I 30op(l): 長延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流I op(l) =600AK rel I 30 1 op(l)Krei 1 302 低壓斷路器的選擇與效驗(yàn)i：按額定電壓選擇有：Un.q 380V U N.Q=UN =380V 滿足要求ii：按額定電流選擇有：I n.q =600A I N.Q 600A I 30 191A 滿足要求iii：按斷流能力效驗(yàn)有：I oc

34、=30kAI k kAI oc 30kA Ik 16.8kAiv：動(dòng)穩(wěn)度效驗(yàn):G=30kAIshkA-I et I shV：短路發(fā)熱假想時(shí)間取hmatk 0.05(S) tk t°p t°c式中tk為短路裝置最長的動(dòng)作時(shí)間top與斷路器的斷路時(shí)間toc之和。toc為斷路器 的固有分閘時(shí)間與燃弧時(shí)間之和。對于一般高壓斷路器可取toc=0.2s ；對于高速斷路 器可取toc =0.10.15s。對于低速斷路器可取toc =0.010.02s ,在加上其固有分閘時(shí) 間即得toc > 0.2s。根據(jù)條件可取得lima tk 0.05 ft =30*30* 仁900 kAI 2

35、tima =16.82 kAIt2tI 2tima 滿足條件(3) LMZJ!型電流互感器的選擇 按電壓選擇Un.q 500V Un.q 500V>Un =380V 滿足要求 按電流選擇I n.q =200 A In.q 200A130191A 滿足要求 按準(zhǔn)確級要求選擇電流互感器滿足準(zhǔn)確級要求的條件，是其二次負(fù)荷S2 不得大于額定準(zhǔn)確級所要求的額定二次負(fù)荷Sk32。Sk3211.64MV AS2I In 1 Z2 |MV ASk32S2滿足要求動(dòng)、熱效驗(yàn)因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯淖儽葹?00/5，大于75/5的可不必效驗(yàn)的條件，所以可以不必效驗(yàn)。（4）按上面計(jì)算方式一次設(shè)備選擇效驗(yàn)表6表6 PG

36、L 2 06B選擇效驗(yàn)表選擇效 驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器DW15600/3HD13 400/31LMZJ1電壓Un380VU N.Q380V380V500V電流I 30191AI N.Q600A400A300A斷流 能力IkI oc30kA20kA動(dòng)穩(wěn)定1 shIet30kA40kA熱穩(wěn)定12ti1 hma16.82I't302*1=900kA202*1=400kA結(jié)論合格合格合格PGL 2 30的選擇該干線上共兩個(gè)這樣的配電瓶，選擇兩個(gè)這樣的配電瓶是為了提高供電的可靠性，當(dāng)任一一個(gè)配電瓶出問題時(shí)均不影響另一個(gè)的正常工作；選擇該配電瓶是

37、根據(jù)設(shè)備的分組要求，選擇了此3回出線的配電瓶，一個(gè)分別向配電箱 XL 21 04、XL 21 05和吊車的滑觸線供電，另一個(gè)向配電箱XL 21 05和吊車的滑觸線供電，留一回出線以備用，該配電瓶同樣用上面方法計(jì)算可得：如表7注：在選擇該設(shè)備時(shí)，由于有 3根出線，而每根所連接的配電負(fù)荷電流不同， 因此根據(jù)型號(hào)要求，把最大的一根出線的電流作為選擇標(biāo)準(zhǔn)。表7 PGL 2 30選擇效驗(yàn)表選擇 效驗(yàn) 項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器DZX10200/3HD13400/31 LMZ10.5-200/5電流1 301 N.Q200A400A200A電壓Un380VU

38、N.Q380V380V500V選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器DZX10200/3HD13 400/31LMZ10.5-200/5斷流能力IkI oc40kA20kA動(dòng)穩(wěn)疋1 shlet40kA40kA熱穩(wěn)疋12t.1 Sma16.82I't402*1=1600kA220 *1=400kA結(jié)論合格合格合格XL 2104的選擇該配電箱向四臺(tái)1號(hào)設(shè)備供電，它由1套刀熔刀開關(guān)和四套低壓斷路器組成,選擇如表8所示表8 XL 2104的選擇選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀熔刀開關(guān)DZ20J 100HR5100電壓U

39、n380VU N.Q380V380V電流I 3067AI N.Q100A100A斷流能力IkI oc18kA50kA穩(wěn) 動(dòng)定1 shlet35kA50kA穩(wěn) 熱定12t.1"ma16.82It2t"218 *1=324kAlc250 *1=2500kA結(jié)論合格合格XL 2105的選擇1該配電箱向6臺(tái)2號(hào)設(shè)備組供電，共6回出線，選擇效驗(yàn)表如表92同樣另外一臺(tái)配電箱XL 21 05的選擇如上表9,它也向兩臺(tái)2號(hào)、兩臺(tái)3號(hào)兩臺(tái)4號(hào)共六臺(tái)設(shè)備供電，因電流沒超過所選設(shè)備的電流，所以可以按上面選擇。表9 XL 2105的選擇選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低

40、壓刀熔開關(guān)DZ20J 100HR5100電壓Un380VU n.Q380V380電流1 301 n.q100A100A斷流能力Ik1 oc18kA50kA動(dòng)穩(wěn)疋1 shlet35kA50kA熱穩(wěn)疋12t1 Xma16.82I't182*1=324kA502*1=2500kA結(jié)論合格合格選擇該聯(lián)絡(luò)線按照通過最大電流的條件選擇，現(xiàn)場調(diào)研計(jì)算的軋鋼車間負(fù)荷電 流最大，所以按照他的電流來選擇，以此來確定配電瓶的型號(hào)。表10 PGL 206B選擇效驗(yàn)選擇效驗(yàn)項(xiàng)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器DW151000/3HD13 1000/31LMZJ1-800/5電壓Un380VU n.q380V380V500V電流I 30750AI n.q1000A1000A800A斷流能力Ik1 oc40kA25kA動(dòng)穩(wěn)疋1 shlet40kA50kA熱穩(wěn)疋12ti1 SmaI't402*1=1600kA252*1=625kA結(jié)論合格合格合格該開關(guān)箱設(shè)備主要用來控制吊車的啟動(dòng)和關(guān)閉，它的選擇如表11表11吊車的開關(guān)箱選擇選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓刀熔刀開關(guān)HR5200電壓Un380VU N .Q380V電流1 30I N.Q200A斷流能力IkI oc