某鑄造廠總降壓變電所的電氣設計4

1、 . . . 1 / 41某鑄造廠總降壓變電所的電氣設計某鑄造廠總降壓變電所的電氣設計前言前言電力業(yè)對我國社會主義建設工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活影響很大，因此，提高電力系統(tǒng)的可靠性，保證安全供電是從事電力設計的重要任務。變電站是電力系統(tǒng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用，它擔負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務。變電站不僅是實現(xiàn)自動化的重要基礎之一，也是滿足現(xiàn)代化供電的實時、可靠、安全、經(jīng)濟運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化 EMS 和 DMS 的基礎。 本課程設計根據(jù)老師所給原始資料，對資料進行分析，完成某鑄造廠總降壓變電所的電氣設計，主要包括（1）對設計對象、設計原則、

2、設計任務等作簡要論述（2）外部供電方案設計（3）總降壓變電站設計 1、選擇最佳方案 2、繪制有關圖紙 3、短路電流計算 4、主要電氣設備選擇與校驗 5、工廠總降壓變電所主變壓器保護 6、工廠總降壓變電所 10KV 饋線保護（4）廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設計（5）車間變電所設計 . . . 2 / 41目目 錄錄第一章 概述.1第一節(jié) 設計對象簡介 .1第二節(jié) 原始資料介紹 .1第三節(jié) 設計原則 .4第四節(jié) 設計任務 .4第二章 外部供電方案設計.5第一節(jié) 供電方案的主要容 .5第二節(jié) 供電方案的基本原則 .6第三節(jié) 鑄造廠供用電情況分析 .6第四節(jié) 供電方案的選擇 .6第五節(jié) 方案三的經(jīng)濟計算

3、 .7第六節(jié) 變壓器的選擇 .8第三章 總降壓變電站設計.8第一節(jié) 主接線的設計 .8第二節(jié) 工廠負荷計算與無功補償 .12第三節(jié) 短路電流計算 .163.3.1 基本概念.163.3.2 確定短路點.163.3.3 短路電流計算.16最大運行方式.16最小運行方式.19第四節(jié) 主要電氣設備選擇與校驗 .223.4.1 概述.223.4.2 斷路器的選擇與校驗.233.4.3 隔離開關的選擇與校驗.243.4.4 負荷開關的選擇與校驗.253.4.5 熔斷器的選擇與校驗.263.4.6 電壓互感器的選擇與校驗.263.4.7 電流互感器的選擇與校驗.273.4.8 低壓一次設備的選擇與校驗.2

4、7第五節(jié) 工廠總降壓變電所主變壓器保護 .29第六節(jié) 工廠總降壓變電所 10KV 饋線保護 .31第四章 廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設計.34第五章 車間變電所設計.35 . . . 3 / 41結束語.37主要參考文獻.38 . . . 1 / 41第一章第一章 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 設計對象簡介設計對象簡介變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護和控制系統(tǒng)，所用電和直流系統(tǒng)，遠動和通信系統(tǒng)，必要的無功功率補償裝置和主控制室等組成 。其中 ，主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統(tǒng)；繼電保護和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠動和通信系統(tǒng)等屬二次系統(tǒng)。主接線是變電所的最重要組成部分。它決

5、定著變電所的功能、建設投資、運行質(zhì)量、維護條件和供電可靠性。一般分為單母線、雙母線、一個半斷路器接線和環(huán)形接線等幾種基本形式。主變壓器是變電所最重要的設備，它的性能與配置直接影響到變電所的先進性、經(jīng)濟性和可靠性。一般變電所需裝 23 臺主變壓器；330 千伏與以下時，主變壓器通常采用三相變壓器，其容量按投入 5 10 年的預期負荷選擇。此外，對變電所其他設備選擇和所址選擇以與總體布置也都有具體要求 。變電所繼電保護分系統(tǒng)保護（包括輸電線路和母線保護）和元件保護（包括變壓器、電抗器與無功補償裝置保護）兩類。第二節(jié)第二節(jié) 原始資料介紹原始資料介紹1 1 、廠區(qū)平面布置示意如圖、廠區(qū)平面布置示意如圖

6、 1 1 所示所示圖 1 某鑄造廠廠區(qū)平面布置圖 . . . 2 / 412 2、全廠用電設備情況、全廠用電設備情況 全廠負荷統(tǒng)計資料如表 1 所示。表1 工廠負荷統(tǒng)計資料序號車間名稱負荷類型設備容量（KW）需要系數(shù)Kd功率因數(shù)costan1空壓車間17650.50.750.882模具車間12990.350.71.023熔制車間14900.60.720.964磨拋車間11200.40.80.755封接車間8000.320.720.966配料車間6620.40.760.867鍋爐房4680.80.780.88其他負荷4560.530.80.759其他負荷5610.450.750.8810同期系數(shù)

7、K=0.9（2）負荷對供電質(zhì)量要求16 車間為長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過 2 分鐘將造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設備將受到損壞，故這 6 個車間定為級負荷。 . . . 3 / 41該廠為三班工作制，全年時數(shù)為 8760 小時，最大負荷利用小時數(shù)為 5600小時。3 3、外部電源情況、外部電源情況 電力系統(tǒng)與該廠連接如圖 2 所示。圖 2 電力系統(tǒng)與某鑄造廠連接示意圖(1)工作電源距該廠 5km 有一座 A 變電站，其主要技術參數(shù)如下：主變?nèi)萘繛?231.5MVA；型號為 SFSLZ131500kVA110kV 三相三繞組變壓器；短路電壓比 110KV/35KV 為%

8、=10.5；110KV/10KV 為%ukuk=17%。110kV 母線三相短路容量：1918MVA；供電電壓等級：可選用 35kV 或 10kV 電壓供電；最大運行方式：按 A 變電站兩臺變壓器并列運行考慮；最小運行方式：按 A 變電站兩臺變壓器分列運行考慮；（2）備用電源擬由 B 變電站提供一回 10kV 架空線作為備電源。系統(tǒng)要求僅在工作電源停止供電時，才允許使用備用電源供電。（3）功率因數(shù)要求供電部門對該廠功率因數(shù)要求為：用 35kV 供電時，全廠總功率因數(shù)不低于 0.90;用 10kV 供電時，全廠總功率因數(shù)不低于 0.95。 . . . 4 / 41（4）電價實行兩部電價：基本電價

9、：工廠總降壓變電所變壓器總容量10 元kVA月；電能電價：可按所在地的工業(yè)電價計算。（5）線路功率損耗在發(fā)電廠引起的附加投資按 1000 元kW 計算。第三節(jié)第三節(jié) 設計原則設計原則按照國家標準 GB50052-95 供配電系統(tǒng)設計規(guī)、GB50053-94 10kv 與以下設計規(guī)、GB50054-95 低壓配電設計規(guī)等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。必須遵守國家的有關規(guī)定與標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。 （2）安全可靠、先進合理。應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗

10、低和性能先進的電氣產(chǎn)品。 （3）近期為主、考慮發(fā)展。應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。（4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)與發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關知識，以便適應設計工作的需要。第四節(jié)第四節(jié) 設計任務設計任務（1）對設計對象、原始資料（電網(wǎng)狀況、負荷等級、負荷統(tǒng)計資料、地質(zhì)、氣候條件等）設計原則與設計任務作簡要論述 . . . 5 / 41（2）

11、外部供電方案設計 根據(jù)供電部門提供的資料，選擇該廠適當?shù)墓╇姺桨福?）總降壓變電站設計 1、根據(jù)對原始資料的計算結果，選擇不同主線接線形式和主變形式與容量，組成 23 個不同方案，進行技術、經(jīng)濟方面的比較，選擇最佳方案。 2、繪制有關圖紙，對所選方案繪出變電所主接線草圖與變電所平面布置草圖。 3、短路電流計算，根據(jù)電氣設備選擇校驗和繼電保護需要確定主接線上的短路計算點，分別按系統(tǒng)最大運行方式和最小運行方式計算各短路點三相短路電流值。 4、主要電氣設備選擇與校驗，主要有斷路器、隔離開關、負荷開關、熔斷器、電壓和電流互感器、導線、母線等電氣設備的選擇與校驗。 5、工廠總降壓變電所主變壓器保護，保護

12、方式的選擇、整定值的計算與靈敏度校驗。 6、工廠總降壓變電所 10KV 饋線保護，保護方式的選擇和整定值計算。（4）廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設計 只要求對廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設計原則給予扼要的論述，對廠區(qū)線路進行初步設計。（5）車間變電所設計只要求對車間變電所設計原則給予扼要的論述。第二章第二章 外部供電方案設計外部供電方案設計第一節(jié)第一節(jié) 供電方案的主要容供電方案的主要容 工廠的供電方案主要依據(jù)工廠的用電要求、用電性質(zhì)、現(xiàn)場調(diào)查的信息以與電網(wǎng)結構和運行情況來確定。其主要容包括供電電源位置、出線方式、供電線路敷設、供電回路數(shù)、走徑、跨越、工廠進線方式、工廠受（送）電裝置容量、主接線、繼電保

13、護方式、電能計量方式、運行方式、調(diào)度通信等容。 . . . 6 / 41第二節(jié)第二節(jié) 供電方案的基本原則供電方案的基本原則 （1）應能滿足供用電安全、可靠、經(jīng)濟、運行靈活、管理方便的要求，并留有發(fā)展余度。 （2）符合電網(wǎng)建設、改造和發(fā)展規(guī)劃的要求；滿足工廠近期、遠期對電力的需求，具有最佳的綜合經(jīng)濟效益。 （3）具有滿足工廠需求的供電可靠性與合格的電能質(zhì)量。 （4）符合相關國家標準、電力行業(yè)技術標準和規(guī)程，以與技術裝備先進要求，并應對多種供電方案進行技術經(jīng)濟比較，確定最佳方案。 第三節(jié)第三節(jié) 鑄造廠供用電情況分析鑄造廠供用電情況分析高壓供電系統(tǒng)的設計要以安全、可靠運行為原則，同時兼顧運行的經(jīng)濟性

14、和靈活性。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術、經(jīng)濟論證比較后方可確定。本變電所原始資料有兩路電源可供選擇。并且該廠 16 車間為長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過 2 分鐘將造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設備將受到損壞，故這 6 個車間定為級負荷。由于一級負荷屬重要負荷，如果中斷供電造成的后果十分嚴重，因此要求由兩路電源供電，當其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應不致同時受到損壞。本廠為三本工作制，全年工作小時數(shù)為 8760 小時，最大負荷利用小時數(shù)為 5600 小時。第四節(jié)第四節(jié) 供電方案的選擇供電方案的選擇該廠供電電源可由 35KV 高壓線和

15、 10KV 高壓線提供，可作出三種供電電源設計方案：1.工作電源與備用電源均來自 A 變電站 35KV 母線；2.工作電源與備用電源均來自 A 變電站或 B 變電站 10KV 母線；3.工作電源來自 A 變電站 35KV 母線，備用電源來自 B 變電站 10KV 母線。因供電系統(tǒng)的基本要安全、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)。所以在設計過程要對三種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎上選擇最經(jīng)濟的方案。由所給資料知，該廠 . . . 7 / 41工作電源由 A 變電站提供，備用電源由 B 變電站 10KV 架空線提供，故選擇方案3 供電，即工作電源來自 A 變電站 35KV 母線，備用電源來自 B 變電站 10KV

16、 母線。第第 5 5 節(jié)節(jié) 方案三的經(jīng)濟計算方案三的經(jīng)濟計算表 2 方案三的基建費用設備名稱型號規(guī)格單價(萬元)數(shù)量綜合投資電力變壓器SJL1-5000/357.0017.00線路投資LGJ-35+LGJ_1201.00+1.035+714.45高壓斷路器SW2-25/10002.0612.06電壓互感器JDJJ-35+FZ-350.9210.92附加投資PbLrI001. 0231000 元/kw130.4513.045合計37.475表 3 方案三的年運行費用項目計算標準金額（萬元）線路折舊費按照線路投資的 4%計算0.58線路維護費按照線路折舊標準計算0.58變電設備維護費按照綜合投資的

17、 6%計算0.6變電設備折舊費按照綜合投資的 6%計算0.6線路電能損耗3 80.920.85 5 5600Fx 0.05 10-72.34變壓器電能損耗6.9 8760+45 Fb(4985/5000)25600 0.05*10-71.55 . . . 8 / 41基本電價費用5000 12 4 10-4 24.00合計30.25第六節(jié)第六節(jié) 變壓器的選擇變壓器的選擇由于該廠的負荷有一級負荷，對電源的供電可靠性要求高，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。變電所主變壓器容量的選擇：裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST

18、應同時滿足以下兩個條件： 任一臺單獨運行時，SN.T（0.60.7）S30 任一臺單獨運行時，SN.TS30(+)由所給資料計算得 S30=4889.81KVA，S30(+)=3885.57kVA，所以SN.T（0.6-0.7）4999.81KVA=（2933.893244.87）kVA 且SN.TS30(+)=3885.57kVA，因此，選定容量為 5000KVA 的變壓器二臺。第三章第三章 總降壓變電站設計總降壓變電站設計第一節(jié)第一節(jié) 主接線的設計主接線的設計（1）主接線基本要求安全 符合有關國家標準和技術規(guī)的要求，能充分保證人身和設備的安全可靠 應滿足電力負荷特別是期中一二級負荷對供電系

19、統(tǒng)的可靠性的要求。靈活 應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應符合的發(fā)展。經(jīng)濟 在滿足上述要求的前提下，應盡量是主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量（2）變電站主接線的選擇原則 . . . 9 / 411.當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2.當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段的單母線接線。3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組接線。4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。（3）變電站主接線方案的擬定方案一：一次側采用橋式接線、二次側采用單母

20、線分段的總降壓變電所主接線圖，如下圖 3圖 3 一次側采用橋式接線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線，其一次側的高壓斷路器 QF10 跨接在兩路電源進線之間，猶如一架橋梁，而且處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的側，靠近變壓器，因此稱為橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用一、二級負荷的工廠。這種橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變壓器器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 . . . 10 / 41方案二：一次側采用外橋式接線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖，如下圖 4圖 4 一次側采用外橋式接線、二次側采用

21、單母線分段的總降壓變電所主接線圖這種主接線，其一次側的高壓斷路器 QF10 也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的外側，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠性也較高，適用于一、二級負荷的工廠。這種外僑式接線適用于電源線路較短而變電所晝夜負荷變動較大、適于經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。 . . . 11 / 41 方案三：一二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖，如下圖圖 5 一二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線兼有前兩種橋式接線運行靈活性的有點，但采用的高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，

22、適于一、二次側進出線較多的總降壓變電所。（4）主接線技術經(jīng)濟比較： 表 4 主接線技術經(jīng)濟比較比較方案一次側橋式一次側外橋式一二次側均用單母線分段供電安全性滿足要求滿足要求滿足要求供電可靠性較高較高高供電質(zhì)量滿足要求滿足要求滿足要求靈活方便性較好較好好技術指標擴建適應性較高較高高 . . . 12 / 41 通過表 2 的比較得出：在技術指標方面，三種方案均能滿足要求；在經(jīng)濟指標方面，方案三的初期投入較方案一、二的多。而方案一更適用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所；方案二更適合用于電源線路較短而變電所晝夜負荷變動較大、適于經(jīng)濟運行需

23、經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。本次設計電源距離變電所 5KM 或者 7KM，且本工廠采用三班工作制，晝夜負荷變動較小，切不需要經(jīng)常切換變壓器。所以綜合技術經(jīng)濟指標，最終選擇方案一，即一次側采用橋式接線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖。第二節(jié)第二節(jié) 工廠負荷計算與無功補償工廠負荷計算與無功補償一工廠負荷計算供電系統(tǒng)要能安全可靠的正常運行，各個元件都必須選擇得當，除了滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個元件的負荷值，稱為計算負荷。我國目前普遍采用的確定

24、用電設備計算負荷的方法，有需求系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上普遍采用確定計算負荷的基本方法，最為簡便。二項式法的局限性比較大，但是確定設備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時，較之需要系數(shù)法合理，切計算比較簡便。 計算負荷的計算：先求各車間的計算負荷空壓車間 設備總容量，kWPe17655 . 0Kd75. 0cos88. 0tan故，kWkWPKPd5 .88217655 . 0e)1(30電力變壓器的綜合投資一樣一樣一樣高壓開關柜的綜合投資一般少一點多年運行費一般一般較多經(jīng)濟指標供電貼費三種方案基本一樣 . . . 13 / 41var6 .77688. 05 .882tan

25、)1(30)1(30kkWPQAAkVPS1175.55kV776.6882.5Q2222130.130.1.30）（）（）（模具車間 設備總容量，kWPe12995.30Kd7 . 0cos02. 1tan故kWkWPKPd56 .454129935. 0e)2(30var74.46302. 165.454tan)2(30)2(30kkWPQAAkVPS649.43kV463.74454.65Q2222230.230.2.30）（）（）（熔制車間 設備總容量，kWPe1490.60Kd27 . 0cos.960tan故kWkWPKPd89414906 . 0e)3(30var24.85896

26、. 0894tan)3(30)3(30kkWPQAAkVPS1239.28kV858.24894Q2222330.330.3.30）（）（）（磨拋車間 設備總容量，故kWPe1120.40Kd.80cos.750tankWkWPKPd44811204 . 0e)4(30var33675. 0448tan)4(30)4(30kkWPQAAkVPS560kV336448Q2222430.430.4.30）（）（）（封接車間 設備總容量，, kWPe800.320Kd27 . 0cos.960tan故kWkWPKPd25680032. 0e)5(30var76.24596. 0256tan)5(30

27、)5(30kkWPQAAkVPS354.87kV245.76256Q2222530.530.5.30）（）（）（配料車間 設備總容量，kWPe662.40Kd67 . 0cos68 . 0tan故，kWkWPKPd8 .2646624 . 0e)6(30var73.22768 . 08 .264tan)6(30)6(30kkWPQAAkVPS349.26kV227.73264.8Q2222630.630.6.30）（）（）（ . . . 14 / 41鍋樓房 設備總容量，故kWPe468.80Kd87 . 0cos8 . 0tankWkWPKPd4 .3744688 . 0e)7(30var5

28、2.2998 . 04 .374tan)7(30)7(30kkWPQAAkVPS479.47kV299.52374.4Q2222730.730.7.30）（）（）（其他負荷 設備總容量，, kWPe45653. 0Kd.80cos.750tan故kWkWPKPd68.24145653. 0e)8(30var26.18175. 068.241tan)8(30)8(30kkWPQAAkVPS302.1kV181.26241.68Q2222830.830.8.30）（）（）（其他負荷 設備總容量，, kWPe561.450Kd75. 0cos88. 0tan故kWkWPKPd45.25256145.

29、 0e)9(30var16.22288. 045.252tan)9(30)9(30kkWPQAAkVPS336.28kV222.16252.45Q2222930.930.9.30）（）（）（同時系數(shù)，因此總的計算負荷為9 . 0K53kW.3653)45.252241.68374.4246.826544889465.4545 .882(9 . 0.3030kWPKPivar91.324916)kvar.222181.2652.29973.22776.245336858.24463.746 .776(9 . 0.3030kQKQiAAkVQPS81kV.4889303091.32493653.5

30、3222230一級負荷總的計算負荷為86kW.2871)246.826544889465.4545 .882(9 . 0.30.130.1kWPKPivar26.261773)kvar.22776.245336858.24463.746 .776(9 . 0.30.130.1kQKQiAAkVPS57kV.388526.26172871.86Q222230.130.11 .30 . . . 15 / 41各個車間的計算負荷、總的計算負荷與一級負荷總的計算負荷如下表所示。 表 5 計算負荷匯總表計算負荷計算負荷序號車間名稱負荷類型P30kQ30varS30序號車間名稱負荷類型P30Q30kvar

31、S301空壓車間882.5776.61175.557鍋爐房374.4299.52479.472模具車間454.65463.74649.438其他負荷241.68181.26302.13熔制車間894858.241239.289其他負荷252.45222.16336.284磨拋車間448336560同時系數(shù)0.95封接車間256245.76354.87總計算負荷3653.533249.914889.816配料車間264.8227.73349.26一級負荷總計算負荷2871.862617.263885.57 . . . 16 / 41二、功率補償工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐與氣體放

32、電燈等感性負載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到規(guī)定的功率因數(shù)要求，則需要增設無功功率補償裝置。這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應降低，既節(jié)約電能又提高電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設備和導線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。按規(guī)定，用 35kV 供電時，全廠總功率因數(shù)不低于 0.90，用 10kV 供電時，全廠總功率因數(shù)不低于 0.95。該鑄造廠裝設兩臺主變壓器，經(jīng)過計算可知低壓側有功計算負荷為 4760Kw，無功計算負荷為 1448kvar.視在功率 4985kw.高壓側有功計算負荷 4522KV

33、A。無功計算負荷為 1405KVAR,視在計算負荷為4735.24KVA。35KV 的功率因數(shù)為 0.93，10KV 線路的功率因數(shù)為 0.95 均滿足供電要求。因此無需再次進行無功功率補償。第三節(jié)第三節(jié) 短路電流計算短路電流計算（1）基本概念 短路是指不同電位的導體之間電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴重的一種故障。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。短路按短路電路的對稱性來分可分為對稱性短路和非對稱性短路，三相短路屬于對稱性短路，其他形式的短路均為非對稱性短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但是一般情況下，三

34、相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴重。為了使電力系統(tǒng)的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗電氣設備用的短路計算中，以三相短路計算為主。短路電流的計算，常用的有歐姆法和標幺值法， （本次設計采用歐姆法） 。（2）確定短路點為了選擇電氣設備，整定繼電保護，需要計算總降壓變電所 35KV 側、380v . . . 17 / 41母線的短路電流。（3）短路電流計算 1、最大運行方式計算電路圖圖 6 最大運行方式的短路計算電路圖求 K1 點的三相短路電流（=37KV）Uc1電力系統(tǒng)的電抗:=0.71SUXdC2111918MVA)(37k2V三線圈變壓器的電抗(%=1

35、0.5)：uk=4.56 XX32SUUNCK21100%KVA315001005 .10(37KV)2架空線路的電抗()：=0.35=1.75KmX35. 00X4lX0KmKm5繪制 K1 點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分子）和電抗值（分母） ，并計算其總電抗為=0.71+2.28+1.75=4.74XXXXXK43211/ . . . 18 / 41圖 7 最大運行方式的 K1 點短路等效電路圖三相短路電流=4.51 kAXUIKCK11313）（74. 4337kV三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kAIIIK51. 4)3(1)3()3( 三相短路沖擊電流與第一個周期

36、短路全電流有效值kAkAIish15.5051. 455. 255. 2)3( (3)kAkAIIsh81. 651. 451. 151. 1)3( (3)三相短路容量MVAkAkVIUSKCK03.28951. 43733)3(11)3(1求 K2 點的三相短路電流()kVUC5 .102電力系統(tǒng)的電抗:=0.057SUXdC2211918MVA)(10.5k2V三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=ukXX32SUUNCK22100%=0.37VAkVk3150010010.5)5.10(2架空線路的電抗()：=0.35KmX35. 00X4)(1220UUXCClKm=0.14)375

37、.10(25kVkVKm兩線圈變壓器電抗（%=7）=ukXX65SUUNCK22100%=1.54VAkVk00051007)5.10(2繪制 K2 點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分子）和電 . . . 19 / 41抗值（分母） ，并計算其總電抗為=0.057+0.185+0.14+0.77XXXXXXXK6543212/=1.152圖 8 最大運行方式的 K2 點短路等效電路圖三相短路電流=5.27kAXUIKCK22323）（ 152. 1310.5kV三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kAIIIK27. 5)3(2)3()3( 三相短路沖擊電流與第一個周期短路全電流有效

38、值kAkAIish70. 95.2784. 184. 1)3( (3)kAkAIIsh74. 55.2709. 1.091)3( (3)三相短路容量MVAkAkVIUSKCK84.955.275 .1033)3(22)3(22、最小運行方式計算電路圖圖 9 最小運行方式的短路計算電路圖求 K1 點的三相短路電流（=37KV）Uc1 . . . 20 / 41電力系統(tǒng)的電抗:=0.71SUxdC2111918MVA)(37k2V三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=4.56 ukx2SUUNCK21100%KVA315001005 .10(37KV)2架空線路的電抗()：=0.35=1.75Km

39、x35. 00 x3lx0KmKm5繪制 K1 點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分子）和電抗值（分母） ，并計算其總電抗為=0.71+4.56+1.75=7.02xxxxK3211圖 10 最小運行方式的 K1 點短路等效電路圖三相短路電流=3.05 kAxUIKCK11313）（02. 7337kV三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kAIIIK05. 3)3(1)3()3( 三相短路沖擊電流與第一個周期短路全電流有效值kAkAIish78. 705. 355. 255. 2)3( (3)kAkAIIsh61. 405. 351. 151. 1)3( (3)三相短路容量MVAkA

40、kVIUSKCK46.19505. 33733)3(11)3(1求 K2 點的三相短路電流()kVUC5 .102電力系統(tǒng)的電抗:=0.057SUxdC2211918MVA)(10.5k2V三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=ukx2SUUNCK22100% . . . 21 / 41=0.37 VAkVk3150010010.5)5.10(2架空線路的電抗()：=0.35Kmx35. 00 x3)(1220UUxCClKm=0.14)375 .10(25kVkVKm兩線圈變壓器電抗（%=7）=ukxx54SUUNCK22100%=1.54VAkVk00051007)5.10(2繪制 K2

41、點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標出各元件的序號（分子）和電抗值（分母） ，并計算其總電抗為=0.057+0.37+0.14+0.77=1.34xxxxxxK543212/圖 11 最小運行方式的 K2 點短路等效電路圖三相短路電流=4.53kAxUIKCK22323）（ 34. 1310.5kV三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kAIIIK4.53)3(2)3()3( 三相短路沖擊電流與第一個周期短路全電流有效值kAkAIish34. 84.5384. 184. 1)3( (3)kAkAIIsh94. 44.5309. 1.091)3( (3)三相短路容量MVAkAkVIUSKCK38.824.

42、535 .1033)3(22)3(2表 6 短路計算結果匯總表 . . . 22 / 41三相短路電流/kA三相短路容量/MVA運行方式短路計算點IK)3(I)3( I)3(ish(3)I)3(shSK)3(K14.514.514.5115.506.81289.03最大運行方式K25.275.275.279.705.7495.84K13.053.053.057.784.61195.46最小運行方式K24.534.534.538.344.9482.38第四節(jié)第四節(jié) 主要電氣設備選擇與校驗主要電氣設備選擇與校驗（一）（一） 、概述、概述變配電所中承擔輸送和分配電能任務的電路，稱為一次電路，或稱為主

43、電路、主接線（主結線） 。一次電路中所有電氣設備成為一次設備或一次元件。一次設備按其功能來分，可分為以下幾類：1、變換設備 其功能是按照電力系統(tǒng)運行的要求改變電壓或電流、頻率等。例如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器、變頻器等。2、控制設備 其功能是按照電力系統(tǒng)運行的要求來控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓側開關。3、保護設備 其功能是用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓的保護，例如熔斷器和避雷器。4、補償設備 其功能是用來補償電力系統(tǒng)的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器。5、成套設備 它是按照一次電路接線方案的要求，將有關一次設備與控制、指示、監(jiān)測和保護一次設備的二次設備組合為一體的

44、電氣設備，例如高壓開關柜、低壓配電屏和照明配電箱等。正確的選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全經(jīng)濟運行的重要條件。 . . . 23 / 41表 7 高壓一次設備的選擇和校驗項目和條件短路電流校驗電氣設備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA 或MVA動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度高壓斷路器高壓隔離開關高壓負荷開關高壓熔斷器電壓互感器電流互感器選擇校驗的條設備的額定電壓應不小于裝設備的額定電流應不小于通設備的最大開斷能力（或功率）應不小于它可能按三相短路沖擊電流按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路 . . . 24 / 41件置地點的額定電壓過設備的計算電流開斷的最大電流（或功率）校驗發(fā)熱假想時間校驗注：表中“”

45、表示必須校驗， “”表示不要校驗。（二）（二） 、斷路器的選擇與校驗、斷路器的選擇與校驗高壓斷路器（文字符號為 QF）的功能是：不僅能通斷正常負荷電流，而且能接通和承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。一般 35KV 與以下的戶配電裝置中都采用少有斷路器。因為,根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶少油斷路器型式，AkVUSIN76.80353A81kV.488933030初步選用 SN10-35 型。又根據(jù)線路計算電流，試選 SN10-35型斷路器來進行校驗，如下表 5 所示，校驗結果，所選 SN10-35型是合格的。表 8 高壓斷路器的選擇校驗表（三）（三） 、隔離開關的選擇與

46、校驗、隔離開關的選擇與校驗高壓隔離開關（文字符號 QS）的功能主要是隔離高壓電源，以保證其他設裝設地點電氣條件SN10-35/1000-1000 型斷路器序號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1UN35kVUN35kV合格2I3080.76AIN1000A合格3IK)3(4.51kAIoc16kA合格4ish(3)15.50kAImax40kA合格5tIima(3)251.305 . 151. 42ttI210244162合格 . . . 25 / 41備和線路的安全檢修。因此其結構特點是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣與相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設備的安全。但是隔離開關沒有專門

47、的滅弧裝置，因此不允許帶負荷操作。然而可用來隔離一定的小電流，如勵磁電流不超過 2A 的空載變壓器，電容電流不超過 5A 的空載線路與高壓互感器和避雷電路等。高壓隔離開關按安裝地點不同，可分為戶與戶外兩大類。根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶隔離開關型式，初步選用 GN5-35G/600-72 戶型隔離開關來進行校驗，如下表 6 所示，校驗結果，所選 GN5-35G/600-72 戶型隔離開關是合格的。 表 9 高壓隔離開關的選擇校驗表（四）（四） 、負荷開關的選擇與校驗、負荷開關的選擇與校驗高壓負荷開關（文字符號 QL）是一種功能介于高壓斷路器和高壓隔離開關之間的電器，高壓負荷開關常與高壓熔斷器串聯(lián)配合使

48、用；用于控制電力變壓器。高壓負荷開關具有簡單的滅弧裝置，因為能通斷一定的負荷電流和過負荷電流。但是它不能斷開短路電流，所以它一般與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進行短路保護。根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶負荷開關型式，初步選用FN21-35/630-20 戶型負荷開關來進行校驗，如下表 7 所示，校驗結果，所選FN21-35/630-20 戶型負荷開關是裝設地點電氣條件GN5-35G/600-72 戶型隔離開關序號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1UN35kVUN35kV合格2I3080.76AIN600A合格3ish(3)15.50kAImax72kA合格4tIima(3)251.305 . 151. 42tt

49、I210244162合格 . . . 26 / 41合格的。表 10 高壓斷路器的選擇校驗表（五）（五） 、熔斷器的選擇與校驗、熔斷器的選擇與校驗熔斷器（文字符號為 FU）是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載和短路電流的損害；按安裝條件與用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌落式、屋式，對于一些專用設備的高壓熔斷器應選專用系列；我們常說的保險絲就是熔斷器類。根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶熔斷器型式，初步選用 RN1-35G/1000-2000 型熔斷器來進行校驗，如下表 8 所示，校驗結果，所選 RN1-35G/1000-2000 型熔斷器是合格的。表 11 高壓熔斷器的選擇校驗表（六）（六） 、

50、電壓互感器的選擇與校驗、電壓互感器的選擇與校驗電壓互感器相當于降壓變壓器，其特點是一次繞組匝數(shù)多，二次繞組匝數(shù)較少，工作時一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組則并聯(lián)儀表、繼電器的裝設地點電氣條件FN21-35/630-20 戶型負荷開關序號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1UN35kVUN35kV合格2I3080.76AIN630A合格3IK)3(4.51kAIoc20kA合格4ish(3)15.50kAImax50kA合格5tIima(3)251.305 . 151. 42ttI216004202合格裝設地點電氣條件RN1-35G/1000-2000 型熔斷器序號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1UN35kVUN3

51、5kV合格2I3080.76AIN1000A合格3IK)3(4.51kAIoc20kA合格 . . . 27 / 41電壓線圈。根據(jù)我國生產(chǎn)的電壓互感器型式，初步選用 JDJJ-35 型單相油浸式電壓互感器來進行校驗，如下表 9 所示校驗結果，故所選 JDJJ-35 型單相油浸式電壓互感器滿足要求。表 12 電壓互感器的選擇校驗表（七）（七） 、電流互感器的選擇與校驗、電流互感器的選擇與校驗電流互感器原理是依據(jù)電磁感應原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流

52、互感器在工作時，它的2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。根據(jù)我國生產(chǎn)的電流互感器型式，初步選用 LMCQ-35 型電流互感器來進行校驗，如下表 10 所示校驗結果，故所選 LMCQ-35 型電流互感器滿足要求。表 13 電流互感器的選擇校驗表裝設地點電氣條件JDJJ-35 型單相油浸式電壓互感器序號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1UN35kVUN35kV合格裝設地點電氣條件LMCQ-35 型電流互感器序號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1UN35kVUN35kV合格2I3080.76AIN200A合格3ish(3)15.50kAImax40kA合格 . .

53、. 28 / 41（八）（八） 、低壓一次設備的選擇與校驗、低壓一次設備的選擇與校驗低壓一次設備。是指供電系統(tǒng)中 1000V（或略高）與以下的電氣設備。低壓一次設備的選擇與高壓一次設備的選擇一樣，必須滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時設備應工作安全可靠，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。表 14 低壓一次設備的選擇和校驗項目和條件短路電流校驗電氣設備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓斷路器低壓隔離開關電壓互感器電流互感器選擇校驗的條件設備的額定電壓應不小于裝置地點的額定電壓設備的額定電流應不小于通過設備的計算電流設備的最大開斷能力（或功率）應不小于它可能開斷的最大

54、電流（或功率）按三相短路沖擊電流校驗按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路發(fā)熱假想時間校驗4tIima(3)251.305 . 151. 42ttI210244162合格 . . . 29 / 41注：表中“”表示必須校驗， “”表示一般可不校驗， “”表示不要校驗。表 15 低壓一次設備的選擇和校驗第五節(jié)第五節(jié) 工廠總降壓變電所主變壓器保護工廠總降壓變電所主變壓器保護根據(jù)規(guī)定，對于高壓側為 35KV 與以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，應裝設過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時應裝設過負荷保護。如果單臺運行的變壓器容量在 10000kVA 與以上或者并列運行的變壓器每臺容量在 6300k

55、VA 與以上時，則應裝設縱聯(lián)差動保護來取代電流速斷保護。本課程設計所選主變壓器容量為 5000kVA，故應裝設過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護。1、輕、重瓦斯保護瓦斯保護又稱氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器部故障的一種基本的相當靈敏的保護裝置，按照規(guī)定，800KVA 與以上的油浸式電力變壓器和400KVA 與以上的車間油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。氣體保護裝置主要由氣體繼電器構成。當變壓器油箱出現(xiàn)故障時，電弧高溫使變壓器的油分解為大量的油氣體，氣體保護就是利用這種氣體實現(xiàn)保護的裝置。瓦斯保護的主要原件是瓦斯繼電器，它裝設在油箱和油枕之間的連通管中。為了使油箱產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過瓦斯

56、繼電器排往油枕，變壓器安裝應取1%1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時，聯(lián)通管對油箱頂蓋也有 2%4%的傾斜度。裝設地點電氣條件斷路器DZ10-600L隔離開關NH3-400電流互感器LAT-300電壓互感器JDJ-0.38UN380V380V380V380V380VI30285A600A400A300A600AIK)3(15.45kA52kA32kA52kA20kAtIima(3)250論合格合格合格合格 . . . 30 / 412.電流速斷保護變壓器電流速度按保護的接線、工作原理與線路電流速斷保護一樣。它是一種不帶時限的過電流保護，實際中電流速斷保護

57、常與過電流保護配合使用。當線路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器的電流大于電流速斷的動作電流時，電流繼電器動作，其常開觸點閉合，接通信號繼電器和中間繼電器，動作發(fā)訊和使用斷路器跳閘。變壓器電流速斷保護的動作電流與線路電流素緞保護相似，應躲過變壓器二次側母線三相短路時的最大穿越電流。變壓器電流速斷保護的靈敏度校驗，與線路速斷保護靈敏度校驗一樣，以變壓器一次側最小兩相短路電流進行校驗，靈敏系數(shù)應大于等于 2，若電流速斷保護的靈敏度不滿足要求，應裝設差動保護。采用兩相不完全星型接法，動作電流按系統(tǒng)最大運行方式下變壓器二次側三相短路值整定,其中，,，所IKKKIkiwrelqbmax.5 . 1Krel1Kw20K

58、i以kAkVVkAkVVIIk29. 135/k1051. 435/k10(3)1kmax.AkAIKKKIkiwrelqb75.9629. 12015 . 1max. 靈敏度按系統(tǒng)最小運行方式下變壓器一次側兩相短路的短路電流進行校驗，IKSqbkwpKIi(2)kAkAk0 . 451. 4886. 0886. 0II(3)(2)k所以，滿足要求。207. 275.96200k. 41KIi(2)AAIKSqbkwp3.過電流保護變壓器過電流保護裝置的接線、工作原理和線路過電流飽保護的接線、工作原理完全一樣。也按階梯原則整定。但對電力系統(tǒng)的終端變電所入車間變電所的變壓器來說，其動作時間可整定

59、為最小值 0.5S。變壓器過電流保護的動作時限應比二次側出線過電流保護的最大動作時限大一個t,一般取0.50.7S。變壓器過電流飽和的靈敏度檢驗按最小運行方式下變壓器二次側發(fā) . . . 31 / 41生兩相短路時一次側的穿越電流校驗。采用兩個電流互感器接成不完全星型，保護電流按照躲過最大負荷電流來整定。 ，其中，IKKKKILirewrelopmax.3 . 1relK， ,1wK8 . 0reK20iKAII52.16176A.802230maxL.所以 。10KV 饋電線路的保護AAIKKKKILirewrelop12.1352.161208 . 013 . 1max.時間為 0.5 秒

60、，母線保護動作時間為 1 秒。則變壓器過電流保護時間為 1.5 秒。 靈敏度按最小運行方式下二次側母線發(fā)生兩相短路條件進行校驗：，kAkAkk62. 253. 43131II(3)(2)min.5 . 19 . 912.1320A62. 21(2)min.AkIKIKSopikwp滿足要求。4.過負荷保護變壓器過負荷保護的動作電流的整定計算公式為，Iop(OL)IKTNiop.1(OL)3 . 12 . 1I變壓器過負荷保護的動作時限一般取 1015s。5.變壓器定時限過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護的綜合電路圖如下。 . . . 32 / 41圖 12 變壓器定時限過電流保護、電流速斷保