學院供配電課程設計論文

1、新開源2車間專用變電所10KV電氣一次設計摘 要本設計的題目為“某工廠10kV車間變電所電氣部分設計”。設計的要緊內(nèi)容包括：變電所的位置與形式；主變臺數(shù)、容量、型號；電氣主接線方案設計；短路電流計算；負荷計算；無功功率補償；電氣設備選擇及校驗（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補償電容器）；低壓配電網(wǎng)絡設計、連接方式；導線截面選擇及線損計算等。選擇繼電愛護裝置，防雷愛護和接地裝置方案及設計，10/0.4kV變電所主變壓器選擇；配電裝置設計；繼電愛護規(guī)劃設計；防雷愛護設計等。其中還對變電所的主接線通過CAD制圖直觀的展現(xiàn)出來。本次設計的內(nèi)容緊密結(jié)合實際，通過查找大量相關(guān)

2、資料，設計出符合當前要求的變電所。本變電所對低壓側(cè)負荷的統(tǒng)計計算采納需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率，本設計進行了無功功率補償設計，使功率因數(shù)從0.74提高到0.96；短路電流的計算包括短路點的選擇及其具體數(shù)值計算；而電氣設備選擇采納了按額定電流選擇，按短路電流計算的結(jié)果進行校驗的方法；繼電愛護設計要緊是對變壓器進行電流速斷愛護和過電流愛護的設計計算；配電裝置采納成套配電裝置；本變電所采納避雷針防直擊雷愛護。關(guān)鍵詞： 負荷計算，短路電流計算，繼電愛護，接地裝置，變壓器 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295804443 前言 PAGEREF _

3、Toc295804443 h 1 HYPERLINK l _Toc295804444 第1章 任務講明 PAGEREF _Toc295804444 h 3 HYPERLINK l _Toc295804445 1.1 設計要求 PAGEREF _Toc295804445 h 3 HYPERLINK l _Toc295804446 1.2 車間概況及設備平面布置圖 PAGEREF _Toc295804446 h 3 HYPERLINK l _Toc295804446 1.3 負荷情況 PAGEREF _Toc295804446 h 3 HYPERLINK l _Toc295804447 1.4 供

4、電電源情況 PAGEREF _Toc295804447 h 4 HYPERLINK l _Toc295804448 1.5 電價計算 PAGEREF _Toc295804448 h 4 HYPERLINK l _Toc295804448 1.6 建設期用電 PAGEREF _Toc295804448 h 4 HYPERLINK l _Toc295804448 1.7氣象、地質(zhì)水文資料 PAGEREF _Toc295804448 h 4 HYPERLINK l _Toc295804449 第2章 機加工車間的負荷計算 PAGEREF _Toc295804449 h 5 HYPERLINK l _

5、Toc295804450 2.1 負荷計算 PAGEREF _Toc295804450 h 5 HYPERLINK l _Toc295804451 2.2 無功功率補償 PAGEREF _Toc295804451 h 7 HYPERLINK l _Toc295804452 第3章 工廠變電所的設備選擇及主接線設計 PAGEREF _Toc295804452 h 9 HYPERLINK l _Toc295804453 3.1 總降壓變電所位置的確定 PAGEREF _Toc295804453 h 9 HYPERLINK l _Toc295804454 3.2 變壓器數(shù)量及容量的選擇 PAGERE

6、F _Toc295804454 h 9 HYPERLINK l _Toc295804455 3.3 變電所的電氣主接線的選擇 PAGEREF _Toc295804455 h 10 HYPERLINK l _Toc295804456 3.3.1 變電所主接線的選擇 PAGEREF _Toc295804456 h 10 HYPERLINK l _Toc295804457 3.3.2 變電所主接線方案的繪制 PAGEREF _Toc295804457 h 11 HYPERLINK l _Toc295804458 第4章變電所的短路電流計算 PAGEREF _Toc295804458 h 13 HYP

7、ERLINK l _Toc295804459 4.1 短路電流計算的目的及方法 PAGEREF _Toc295804459 h 13 HYPERLINK l _Toc295804460 4.2 短路電流計算 PAGEREF _Toc295804460 h 13 HYPERLINK l _Toc295804461 4.2.1 繪制計算電路圖 PAGEREF _Toc295804461 h 13 HYPERLINK l _Toc295804462 4.2.2 確定基準值 PAGEREF _Toc295804462 h 14 HYPERLINK l _Toc295804463 4.2.3 計算短路電

8、路中各要緊元件的電抗標幺值 PAGEREF _Toc295804463 h 14 HYPERLINK l _Toc295804464 4.2.4 k-1故障點的短路電流計算 PAGEREF _Toc295804464 h 15 HYPERLINK l _Toc295804465 4.2.5 k-2故障點的短路電流計算 PAGEREF _Toc295804465 h 16 HYPERLINK l _Toc295804466 第5章 變電所一次設備的選擇校驗 PAGEREF _Toc295804466 h 17 HYPERLINK l _Toc295804467 5.1 變電所高壓一次設備的介紹

9、PAGEREF _Toc295804467 h 17 HYPERLINK l _Toc295804468 5.2 一次設備的選擇與校驗的條件和項目 PAGEREF _Toc295804468 h 17 HYPERLINK l _Toc295804469 5.3 變電所10kV一次設備的選擇與校驗 PAGEREF _Toc295804469 h 19 HYPERLINK l _Toc295804471 5.5 高壓母線的選擇 PAGEREF _Toc295804471 h 23 HYPERLINK l _Toc295804472 第6章 變電所進出線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇 PAGEREF _To

10、c295804472 h 24 HYPERLINK l _Toc295804473 6.1 導線和電纜截面選擇時滿足的條件 PAGEREF _Toc295804473 h 24 HYPERLINK l _Toc295804474 6.2 10kV高壓進線的選擇校驗 PAGEREF _Toc295804474 h 24 HYPERLINK l _Toc295804475 6.2.1 10kV高壓進線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇 PAGEREF _Toc295804475 h 25 HYPERLINK l _Toc295804476 6.2.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇 PAGEREF _

11、Toc295804476 h 25 HYPERLINK l _Toc295804479 第7章 變電所隊繼電愛護裝置的選擇 PAGEREF _Toc295804479 h 30 HYPERLINK l _Toc295804486 7.1繼電愛護的概念 PAGEREF _Toc295804486 h 327.1.1繼電愛護的定義及組成 PAGEREF _Toc295804486 h 327.1.2繼電愛護裝置裝置的差不多要求 PAGEREF _Toc295804486 h 32 HYPERLINK l _Toc295804487 7.2 電力變壓器的繼電愛護裝置 PAGEREF _Toc2958

12、04487 h 33 HYPERLINK l _Toc295804488 7.2.1變壓器的瓦斯愛護 PAGEREF _Toc295804488 h 34 HYPERLINK l _Toc295804489 7.2.2 變壓器的電流愛護 PAGEREF _Toc295804489 h 35 HYPERLINK l _Toc295804489 7.2.2 變壓器的差動愛護 PAGEREF _Toc295804489 h 35 HYPERLINK l _Toc295804490 第8章 變電所的防雷愛護與接地裝置的設計 PAGEREF _Toc295804490 h 36 HYPERLINK l

13、_Toc295804491 8.1變電所的防雷愛護 PAGEREF _Toc295804491 h 36 HYPERLINK l _Toc295804492 8.1.1 直擊雷防護 PAGEREF _Toc295804492 h 36 HYPERLINK l _Toc295804493 8.1.2 雷電侵入波的防護 PAGEREF _Toc295804493 h 36 HYPERLINK l _Toc295804494 8.2 變電所愛護接地的設計 PAGEREF _Toc295804494 h 37 HYPERLINK l _Toc295804495 8.2.1 接地與接地裝置 PAGERE

14、F _Toc295804495 h 37 HYPERLINK l _Toc295804496 8.2.2愛護接地的分類及應用 PAGEREF _Toc295804496 h 37變電所(substation)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接阻礙整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，是 HYPERLINK /view/69126.htm t _blank 電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所。變電所(substation)確實是 HYPERLINK /view/69126.htm t _blank 電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所。為

15、保證電能的質(zhì)量以及設備的安全，在變電所中還需進行電壓調(diào)整、以及輸配電線路和要緊電氣設備的愛護。不管國內(nèi)國外，依舊從治理方、運行方及設計單位關(guān)于變電站實現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。變電站綜合自動化也采納了新的技術(shù)全分散式變電站自動化系統(tǒng)和先進的網(wǎng)絡技術(shù)。本課題設計了一個某工廠的供電系統(tǒng)，再滿足工廠供電設計中安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的差不多要求的前提下，首先依照全廠和車間的用電設備情況和生產(chǎn)工藝要求，進行了負荷計算，通過功率因數(shù)的計算，進行無功補償設計(包括無功補償容量計算和補償設備選擇、校驗)，確定了工廠的供電方案，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定了供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了主變壓器的臺數(shù)和容量。其次，本文

16、設計了廠區(qū)供電和配電網(wǎng)絡，進行了車間變電因此及車間配電系統(tǒng)和車間電氣照明設計，按照經(jīng)濟電流密度法，選擇了合適的導線和電纜，通過合理設置短路點，進行正確的短路電流計算，進行了要緊電氣設備的選型和校驗。最后，本文還進行了電力變電壓器和要緊電力線路的繼電愛護設計。通過上述設計，差不多確定了某機加工廠內(nèi)部的供配電系統(tǒng)，同時在本設計中，盡可能選擇低損耗電氣設備，以節(jié)約電能，體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的設計思想。工廠供電設計必須遵循的一般原則：(1) 工廠供電設計必須遵守國家的有關(guān)法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等經(jīng)濟技術(shù)政策。(2) 工廠供電設計應做到保障人身和設備的安全、供電

17、可靠。電能質(zhì)量合格。技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，設計中應采納符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。(3) 工廠供電設計必須從全局動身，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設計方案。(4) 工廠供電設計應依照工程特點、規(guī)模和進展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期進展的關(guān)系，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性1。表0-1示出了工廠供電設計依據(jù)的要緊設計規(guī)范。表0-1 工廠供電設計依據(jù)的要緊設計規(guī)范序號規(guī)范代號規(guī)范名稱1GB50052-2009供配電系統(tǒng)設計2GB50053-9410kV及以下變電所設計3GB50054-2011低壓配電設計4GB5

18、0055-93通用用電設備配電設計5GB50057-94建筑物防雷設計6GB50059-9235110kV變電所設計7GB50060-923110kV高壓配電裝置8GB50061-9766kV及以下架空電力線路設計第1章 任務講明1.1 方案論證 1. 依照設計題目的要求，適當考慮工廠生產(chǎn)、進展的實際情況，按照安全、可靠、經(jīng)濟、靈活的原則，確定設計方案并進行了方案論證. 2.選擇繼電愛護裝置，防雷和接地裝置方案及設計；3. 參考工程設計手冊和其他參考書，按規(guī)范要求作出設計講明，繪出設計圖樣并進行設備選型。HYPERLINK N:整理后某工廠10kv車間變電所電氣部分設計03.doc l 1.2

19、 車間概況及設備平面布置圖1.2 車間概況及設備平面布置圖 新開源2#車間為全框架鋼結(jié)構(gòu)車間，長150米、寬68 米、高14 米，車間內(nèi)共四跨，每跨寬 米全通透，每跨配有行車四臺，2臺16T，2臺5T。共16臺。車間內(nèi)用電設備要緊為中頻電加熱設備、電輔助加熱氣體加熱爐 以及沖壓、鍛壓設備，其余設備為一般機加工及焊接設備。設備按照生產(chǎn)工藝要求擺放，同類設備多在同一區(qū)域，車間分區(qū)比較明確。如圖1-1： 圖1-1 車間平面簡圖1.3 負荷情況低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明設備為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷統(tǒng)計參見下表1-1。供電部門對功率因數(shù)的要求值：10kV供電時，。車

20、間的用電設備（所在位置見附1）情況如下：序號名稱規(guī)格型號臺數(shù) 單臺容量 總?cè)萘?推彎機21912402402推彎機D42612002003液壓機B315122224液壓機X500164645液壓機B315122226熱處理爐160607加熱爐RX12011501508天然氣加熱爐RX12019天然氣加熱爐RX120110擠壓三通液壓機4000T113213211擠壓三通液壓機114T152.552.512照明組13電動坡口機Q1260-13144214電動坡口機 STPG-8001181815電動坡口機D4261151516電動坡口機D2701101017車床C630-137.522.518車

21、床C620-1B1101019車床6181101020牛頭刨床B65017.57.521鉆床ZX50C-II14422天車5T81518023天車16T82510024電焊機ZX7-50084032025空氣壓縮機V0.6/12.51404026等離子切割機120020027焊條烘干機1303028電焊機BX1-400A1303029整口機219-27317.57.530整口機325-37717.57.531整口機406-42617.57.532整口機480-6301101033自動拋光機Q3761282834自動拋光機Q37B112121.4 供電電源情況工廠東北方向3公里處有新建110KV

22、老井變電站，110/35/10kV，140MVA變壓器一臺作為工廠的主電源，同意用35kV或10kV中的一種電壓向工廠供電。35kV側(cè)系統(tǒng)的最大三相短路容量為1500MVA，最小三相短路容量為1000 MVA。10kV側(cè)系統(tǒng)的最大三相短路容量為450MVA，最小三相短路容量為200 MVA1.5電價計算供電部門實行兩部電價制。1:差不多電價：按變壓器安裝容量每1kVA，20元/月計費；2:電度電價：供電電壓為35kV時，=0.62元/（kWh）；供電電壓為10kV時，=0.65元（kWh）。1.6建設期用電：建設初期用電取自紅山鄉(xiāng)坡地村0.4kv低壓配電線路， 建設后期及生產(chǎn)調(diào)試用電取自2#車

23、間變電所，變壓器容量統(tǒng)籌考慮。1.7 氣象、地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為17，年最低氣溫為-8。年雷暴天數(shù)約為20天。本廠所在地區(qū)，地層以砂質(zhì)粘土為主。第2章 機加工車間的負荷計算2.1 負荷計算我國目前普遍采納的確定設備計算負荷的方法有需要系數(shù)法和二項式法兩種，而前者應用最為普遍。需要系數(shù)法：用設備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算計算負荷。當用電設備臺數(shù)較多、各臺設備容量相差不甚懸殊時，通常都采納需要系數(shù)法計算；二次項系數(shù)法：將符合分為差不多負荷和附加負荷，后者考慮一定數(shù)量大容量設備阻礙。當用電設備臺數(shù)少而容量相差懸殊，用二項式法計算1-3。本設計結(jié)合實際

24、情況，采納需要系數(shù)法確定。要緊計算公式有：有功計算負載：無功計算負載：視在計算負載：計算電流：各用電車間負荷計算結(jié)果如表2-1所示表2-1 車間負荷計算表編號名稱類不各機械組代號設 備容量Pe/kW需要系數(shù)KdcosTan計算負荷PN/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1機加工動力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.41.737.012.214.021.3續(xù)表2-1 車間負荷計算表車間No.51.739

25、.716.819.429.5小計-493.5258116.6290.3441.12鑄造車間動力No.618872.834.980.9122.9No.71560.680.880.5410657.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.57.5小計-537274.7167.8321.9489.13鉚焊車間動力No.101590.30.452.047.795.4106161.1No.111350.30.452.040.58190136.7照明No.1280.360.880.55.0小計-30291.11781

26、99.3302.84電修車間動力No.1318035493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165.278.8119.7照明No.15100.360.880.56.2小計-337101.7160.5190.9290總計(380V側(cè))全部線路1669.5725.5622.91004.31525.8取，653591.8881.31339由前面統(tǒng)計結(jié)果，取，計算總有功計算負荷，總無功計算負荷，總的視在計算負載，總的計算電流： 最大負荷時的功率因數(shù)：計算的結(jié)果同樣填入上表。2.2 無功功率補償供電部門對功率因數(shù)的要求為當以35kV供電時，cos0.85，以10kV供電時，

27、cos0.90?；诖耍覀?nèi)os應大于0.9。而由上面計算可知，低于0.9，因此必須進行無功補償1-3?？紤]到變壓器本身的無功功率損耗QT遠大于其有功功率耗損PT,一般，因此，在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應略高于0.90，那個地點取。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.74提高到0.92，低壓側(cè)需裝設的并聯(lián)電容容量為： = =313.4 kvar，取QC = 450 kvar參考附圖2可知，選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容可選用BWF6.3-50-1型。因此，其電容器的個數(shù)為：。由于電容器是單相的，因此應為3的倍數(shù)，經(jīng)計算，取9個正好。無功補償后，變電所低壓側(cè)的計算負荷為：

28、變壓器的功率損耗為是變電所高壓側(cè)的計算負荷為無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為即工廠的功率因數(shù)因此，符合本設計的要求。無功補償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的負荷計算如表2-2所示。表2-2 無功補償后工廠的計算負荷項 目cos計 算 負 荷PN/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V側(cè)補償前負荷0.74653591.8881.31339380V側(cè)無功補償容量-450-380V側(cè)補償后負荷0.98653141.8668.21015.2主變壓器功率消耗-1040-10kV側(cè)負荷總計0.96663181.8687.539.7第3章 工廠變電所的設備選擇及主接線設計3.1 總降壓變電所位置的

29、選擇變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心。工廠的負荷中心按功率矩法來確定。結(jié)合本廠的實際情況，那個地點變電所采納獨立變電所。其設立位置參見圖3-1。圖中亦標出了各車間距離變電所的距離。圖3-1 廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖3.2 變壓器臺數(shù)及容量的選擇1. 變壓器臺數(shù)和容量的選擇依據(jù)主變壓器臺數(shù)應依照符合特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺及以上變壓器。(1) 大量一級或二級負荷。(2) 合變化較大，適于采納經(jīng)濟運行方式。(3) 中負荷較大，例如大于1250kVA。其他情況下宜裝設一臺變壓器2. 工廠的負荷特性和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：(1) 設一臺主變壓

30、器采納型號為S9型，容量依照式，即采納一臺S9-800/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。(2) 設兩臺變壓器采納S9型變壓器，每臺的容量按下列公式選擇：而且因此選兩臺S9-500/10型低損耗配電變壓器。二級負荷的備用電源由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。由于該廠的負荷含二級負荷，且二級負荷容量較大，對電源的供電可靠性要求高，在經(jīng)濟條件同意的條件下應采納兩臺變壓器，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、二級負荷接著供電，故選兩臺變壓器。主變壓器的聯(lián)結(jié)組不均采納Yyn0。高壓開關(guān)柜選用GG-1A(F)型3,4。3.3 變電

31、所主接線的選擇3.3.1 變電所主接線的選擇原則1. 變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯合起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。因此電氣主接線是變電所電氣部分的主體，對變電因此及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設備選擇、配電裝置配置、繼電愛護和操縱方式的擬定有較大阻礙。2. 在選擇電氣主接線時的設計依據(jù)(1) 變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。(2) 變電所的分期和最終建設規(guī)模。(3) 負荷大小和重要性。(4) 系統(tǒng)備用容量大小。3. 主接線設計的差不

32、多要求：(1) 安全性：安全包括設備安全和人身安全。(2) 可靠性：可靠確實是變電所的主接線應能滿足各級負荷對供電可靠性的要求。(3) 靈活性：靈活確實是在保障安全可靠的前提下主接線能夠適應不同的運行方式。(4) 經(jīng)濟性：滿足以上要求的前提下，盡量降低建設投資和年運行費用2,3,5。3.3.2 變電所主接線方案的選擇母線制是指電源進線與各饋出線之間的連接方式。常用的母線制要緊有三種：單母線制，單母線分段制和雙母線分段制。方案：高、低壓側(cè)均采納單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶能夠從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線

33、不間斷供電和不致使重要用戶停電 ，供電可靠性相當高，可供一、二級負荷。缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。方案：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案： 高壓采納單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，但第三種最經(jīng)濟，因此優(yōu)先考慮。但可靠性較低，但假如高

34、低壓側(cè)有與其他的變電所相連的聯(lián)絡線時，則供電可高性將得到大大的提高。因此最終方案是高壓側(cè)采納單母線，低壓側(cè)單母線分段，同時旁路加上與其他的變電所相連的聯(lián)絡線。主接線電路圖如圖3-2所示。圖3-2 某車間變電所主接線電路圖第4章 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算4.1 短路電流計算的目的及方法所謂短路，確實是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電愛護裝置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計

35、算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各要緊元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些要緊元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。關(guān)于工廠供電系統(tǒng)來講，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采納阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。4.2 短路電流計算短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標幺值法兩種。該設計采納標幺值法計算短路電流。在標幺值法中，參與運算的物體量均用其相對值。因此標幺值的概念是：所謂的基準

36、值是衡量某個物理量的標準或尺度。4.2.1 繪制計算電路圖短路點k-1，k-2取變壓器兩側(cè)。因此短路計算電路圖如圖4-1所示。圖4-1 短路計算電路4.2.2 確定基準值設，低壓側(cè)，則基準電流： 4.2.3 計算短路電路中各要緊元件的電抗標幺值1. 電源的電抗標幺值由任務資料斷路器容量為，因此2. 架空線路的電抗標幺值架空線路初選LJ-120，驗證在第6章進行。假設架空線路線間幾何均距為1500mm，則由附錄表14可查得，而線路長5km，故架空線路的的電抗標幺值為3. 電力變壓器的電抗標幺值依照第3章3.1節(jié)中對變壓器臺數(shù)和容量的選擇結(jié)果，本設計中選擇2臺型號為S9-500/10 的變壓器，查

37、附表1可得，其短路電壓百分數(shù)，因此繪短路等效電路圖如圖4-2所示，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標明了短路計算點。圖4-2 短路等效電路圖4.2.4 k-1故障點的短路電流計算1. 總電抗標幺值2. 三相短路電流周期重量有效值3. 其他短路電流4. 三相短路容量4.2.5 k-2故障點的短路電流計算1. 總電抗標幺值2. 三相短路電流周期重量有效值3. 其他短路電流4. 三相短路容量計算結(jié)果綜合如表4-2所示1-7。表4-2 短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk7.44.452.1k224.324.324.344.826.516.9第5章 變電所一次設備的選擇校

38、驗5.1 變電所高壓一次設備的介紹變電所的電氣設備分為一次設備和二次設備。 高壓開關(guān)柜是變電所的要緊一次成套設備。為了實現(xiàn)對符合的靈活操縱和保障操作人員、供電系統(tǒng)和電氣設備的安全，在配電給各個用電設備組的饋出線的出口處，必須設置相應的操作開關(guān)、愛護設備和測量設備，而這些設備通常裝設在與各條饋出線相對應的配電開關(guān)柜中，以便裝配、操作和維護。下面介紹要緊的一次設備和用途。1. 高壓斷路器 供電系統(tǒng)中最重要的開關(guān)電器之一。線路正常時，用來通斷負荷電流；線路短路時，在愛護裝置的作用下用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有專門好的滅弧裝置和較強的滅弧能力。2. 隔離開關(guān) 沒有滅弧裝置，僅當電氣設備停電檢修時

39、，用來隔離電源，造成一個明顯的斷開點。3. 熔斷器 線路或設備故障時，用于切斷強大的短路電流。4. 避雷器 避雷器要緊用來抑制架空線路和母線上的雷電過電壓和操作過電壓愛護電氣設備免受損害。5. 靜電電容器 要緊用于補償無功功率。6. 電流互感器 將主回路中的大電流變換成小電流信號，供計量和繼電愛護用。7. 電壓互感器 將高電壓變換成低電壓，供計量和繼電愛護用1-8。5.2 一次設備的選擇與校驗的條件和項目1. 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。(1) 工作電壓選擇 設備的額定電壓UNe不應小于所在線路的額定電壓UN，即。(2) 工作電流選擇 設備的額定電壓INe不應小于所在

40、線路的額定電壓IN，即。(3) 按斷流能力選擇設備的額定開斷電流I0c或斷流容量Soc不應小于設備分段瞬間的短路電流有效值Ik或短路容量Sk，即，。2. 按短路條件進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。隔離開關(guān)、負荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗：(1) 動穩(wěn)定校驗條件或式中 、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kA）；、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kA）。(2) 熱穩(wěn)定校驗條件式中 開關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）；t開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗時刻（單位為s）；開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；短路發(fā)熱假想時刻（單位為s）。短路發(fā)熱假想時刻tima一般按下式計算

41、在無限大容量系統(tǒng)中，由于，因此式中 tk短路持續(xù)時刻，采納該電路主愛護動作時刻加對應的斷路器全分閘時刻。當時，。 電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗：(1) 動穩(wěn)定校驗條件或(2) 熱穩(wěn)定校驗條件或3. 考慮電氣設備運行的環(huán)境以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4. 按各類設備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負荷和準確級等進行選擇3,9。選擇一次設備時應校驗的項目如表5-1所示。表5-1 選擇一次設備的校驗項目一次設備名稱額定電壓額定電流斷流容量短路電流校驗環(huán)境條件其他動穩(wěn)定熱穩(wěn)定熔斷器高壓隔離開關(guān)操作性能高壓斷路器操作性能低壓刀開關(guān)操作性能低壓斷路器操作性能電流互感器操作性能電壓互

42、感器操作性能母線電纜備注表中“”表示必須校驗項目。5.3 變電所10kV側(cè)一次設備的選擇電氣設備的選擇與校驗1.斷路器在選擇高壓斷路器時，除了考慮其額定電壓、額定電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等因素外，還應校驗其斷流容量。（1）按工作環(huán)境選型 （2）按正常工作條件選擇斷路器的額定電壓及額定電流 依照機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采納GG-1A(F)型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設備。其內(nèi)部高壓一次設備依照本廠需求選取，假設繼電愛護都做時刻為1.1s，斷路器短路時刻為0.2s，初選設備：高壓斷路器： SN10-10I；高壓熔斷器：RN1-10/50高壓隔離開關(guān)：-10T/200；避雷器：FS4-10 電流

43、互感器：LQJ-10/0.5；電壓互感器：JDZ-10因為繼電愛護都做時刻為1.1s，斷路器短路時刻為0.2s，因此tima=tk=1.3。因此由上述一次設備驗證條件可知：高壓斷路器SN10-10I：查附錄表2可知額定電壓為10kV，額定電流630A，額定開斷電流16kA，極限通過電流40kA，熱穩(wěn)定電流16kA。本設計中，。依照5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則； ；。因此符合條件。高壓隔離開關(guān)：查附錄表3可知額定電壓為10kV，額定電流200A,動穩(wěn)定電流峰值為25.5kA，熱穩(wěn)定電流為10kA。本設計中，。依照5.2節(jié)中高壓隔離開關(guān)的驗證條件則： ；。因此符合條件。電流互感器LQJ-10：

44、查附錄表8可知額定電壓為10kV，額定電流一次100A,二次5A，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)90，動穩(wěn)定倍數(shù)225。本設計中，。依照5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則： ；動穩(wěn)定校驗條件：熱穩(wěn)定校驗條件： 。因此均滿足條件。高壓熔斷器：查附錄表6可知RN1-10/50：額定電壓10kV，額定電流50A，熔體電流40A。本設計中，依照5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則： ； 因此滿足條件表 5-2 變電所10kV側(cè)一次設備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)UNI30Ikish數(shù)據(jù)10kV39.72.9kA7.4 kA額定參數(shù)UNINIocimax高壓少油斷路器SN10-10

45、I10KV63016kA40kA332.8電流互感器LQJ-1010KV100/5A_31.89避雷器FS4-1010KV_高壓隔離開關(guān)10KV200A_25.5kA130電壓互感器JDZ2-1010/0.1KV_表5-2所選設備均滿足要求。5.4 變電所380V低壓一次設備的選擇初選設備：低壓斷路器DW15-1500；低壓斷路器DZ20-630；低壓熔斷器RT0-1000；低壓刀開關(guān)HD13-1500/3；電流互感器LMZJ1-0.5；電流互感器LMZ1-0.5低壓斷路器DW15-1500：查附表4可知額定電壓為380V，脫扣器額定電流1500A，額定開斷電流40kA。此斷路器裝在總線端，總

46、。據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則：；。因此符合條件。低壓斷路器DZ20-630：查附表5可知額定電壓為380V，脫扣器額定電流630A，額定開斷電流30kA，極限通過電流40kA，熱穩(wěn)定電流16kA。此斷路器裝在各車間線端，各分車間的電流都不大于500A。據(jù)5.2節(jié)中低壓斷路器的驗證條件則：； ；。因此符合條件。電流互感器LMZJ1-0.5：查附表10可知額定電壓為380V，額定電流10003000A，極限通過電流和熱穩(wěn)定電流書中用“”表示，不必驗證。此斷路器裝在總線端，依照上述驗證條件：；因此符合條件。低壓熔斷器RT0-1000：查附表7可知額定電壓為380V，額定電流1000A，額定開

47、斷電流50kA。此斷路器裝在總線及各車間線端，據(jù)5.2節(jié)中低壓熔路器的驗證條件則：；。因此符合條件。電流互感器LMZ1-0.5：查附表10可知額定電壓為380V，額定電流5400A，極限通過電流和熱穩(wěn)定電流書中用“”表示，不必驗證。此斷路器裝在各車間端，據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則：；。因此符合條件。表 5-3 變電所380V側(cè)一次設備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)UNI30數(shù)據(jù)380V總1015.224.3KA44.8KA額定參數(shù)UNI30Iocimax低壓斷路器DW15-1500/3380V1500A40kA低壓熔斷器DZ20-20038

48、0V200A50kA低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA低壓刀開關(guān)HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZJ1-0.5380V1500/5A表5-3所選設備均滿足要求。5.5 高壓母線的選擇參照附表11，10kV母線選LMY-3(404)，即母線尺寸為40mm4mm；380V母線選LMY-3(806)+505。必須注意，附錄表13選擇的母線尺寸，一般均滿足短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求，因此不必再進行短路校驗。但關(guān)于高壓配電所及35kV或以上的變電所，則不能采納此表的母線尺寸，而應按發(fā)熱條件進行選擇，并校驗其短路穩(wěn)定度。第6章 變電所進出線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇6.1

49、導線和電纜截面選擇時滿足的條件為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，進行導線和電纜截面時必須滿足下列條件。1. 發(fā)熱條件導線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高同意溫度。2. 電壓損耗條件導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應超過其正常運行時同意的電壓損耗。3. 經(jīng)濟電流密度35kV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，其導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”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。4. 機械強度導線（包括

50、裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小同意截面。關(guān)于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。關(guān)于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。依照設計經(jīng)驗，一般10kV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗和機械強度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按同意電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機械強度。對長距離大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面，再校驗其它條件1-10。6.2 10kV高壓進線的選擇校驗6.2.1 10kV高壓進線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇采納LJ型鋁絞線架空敷設，接往10kV公

51、用干線。初選LJ-120型號的架空線。下面從兩個方面進行驗證。1. 校驗發(fā)熱條件查附表14，LJ-120型鋁絞線的同意載流量(假設環(huán)境溫度為35) ，滿足發(fā)熱條件。2. 校驗機械強度查附表13得10kV架空鋼芯鋁線的最小截面，因此所選的LJ120型鋁絞線也滿足機械強度要求。由于此線路專門短，不需校驗電壓損耗和檢驗經(jīng)濟電流密度。6.2.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇采納YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。1. 按發(fā)熱條件選擇由，及土壤溫度25，查附表17可知，初選纜芯為35 mm2的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。2. 校驗短路熱穩(wěn)定按下式校驗式中的C值是短路熱

52、穩(wěn)定系數(shù)由附錄表12查得。因此YJL22-10000-335電纜滿足要求。6.3 380V低壓出線的選擇1. 饋電給1號廠房（機加工車間）的線路采納VLV22-1000型交聯(lián)氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇由及最高平均溫度約為75，查附表16選240mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距機加工車間110m，而由附錄表15查得240mm2的銅芯電纜的 (按纜芯工作溫度75計)，又1號廠房的，因此按下式計算得： 滿足同意電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗由附錄表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用V

53、LV22-1000-3240+1120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。2. 饋電給2號廠房（鑄造車間）的線路亦采納VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇同樣的方法，由，查附表16，初選300mm2，其，滿足發(fā)熱條件。即可選用VLV22-1000-3300+1150型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距鑄造車間80m，而查附表15查得240mm2的銅芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又1號廠房的，因此按下式計算得：滿足同意電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗附表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115。可見短路熱穩(wěn)度

54、符合要求。3. 饋電給3號廠房（鉚焊車間）的線路亦采納VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇由，查附表16，初選240mm2，滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距鉚焊車間100m，而查附表15得240mm2的銅芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又1號廠房的的，因此按下式計算得： 滿足同意電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗查附表12得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3240+1120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。4. 饋電給4號廠房（電修車間）的線路亦采納VLV22-10

55、00型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇由，查附表16，初選240mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距電修車間90m，而查附表15得240mm2的銅芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又1號廠房的的，因此按下式計算得：滿足同意電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗查附表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3240+1120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。6.4 作為備用電源的高壓聯(lián)絡線的選擇校驗采納YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設，與相距約2Km的相鄰單位

56、變配電所的10kV母線相聯(lián)。1. 按發(fā)熱條件選擇工廠總負載容量為496.6kVA， （最熱月土壤平均溫度可視為25）。查附表17，初選纜芯截面為25 mm2的交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜，其滿足發(fā)熱條件。2. 校驗電壓損耗查附表15可查的纜芯為25 mm2的鋁芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又的，線路長度按2km計，因此按下式計算得：滿足同意電壓損耗5的要求。3. 短路熱穩(wěn)定校驗按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯25 mm2交聯(lián)電纜時滿足熱穩(wěn)定要求的。而鄰近單位10kV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡線的短路熱穩(wěn)定校驗計算無法進行，只有暫缺。綜上所述，所選變電所進出

57、線和聯(lián)絡線的導線和電纜型號規(guī)格如下表所示3,11。表6-1 變電所進出線和聯(lián)絡線的型號規(guī)格線路名稱導線或電纜的型號規(guī)格10kV電源進線LJ型鋁絞線(三相三線架空敷設)主變引入電纜YJL22-10000-335交聯(lián)電纜(直埋)380V低壓出線至1號廠房VLV22-1000-3240+1120型銅芯四芯電纜(架空)至2號廠房VLV22-1000-3300+1150型銅芯四芯電纜(架空)至3號廠房VLV22-1000-3240+1120型銅芯四芯電纜(架空)至4號廠房VLV22-1000-3240+1120型銅芯四芯電纜(架空)與相鄰單位10kV聯(lián)絡線YJL22-10000-325交聯(lián)電纜型(直埋)

58、第7章 變電所二次回路方案的選擇7.4 變電所的愛護設備7.4.1 對繼電愛護裝置的差不多要求繼電愛護裝置的差不多要求：1. 可靠性 指愛護裝置該動作時動作，不拒動；而不該動作時不誤動。前者為信賴性，后者為安全性，即可靠性包括信賴性和安全性。2. 選擇性 指首先由故障設備或線路本身的愛護切除故障。當故障設備或線路本身的愛護拒動時，則應由相鄰設備或線路的愛護切除故障。為此，對相鄰設備和線路有配合要求的愛護，前后兩級之間的靈敏性和動作時刻應相互配合。3. 靈敏性 指在被愛護設備或線路范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，愛護裝置應具有必要的靈敏系數(shù)。4. 速動性 指愛護裝置應能盡快地切除短路故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

59、，減輕故障設備和線路的損壞程度。當需要加速切除短路故障時，可同意愛護裝置無選擇性動作，但應利用自動重合閘或備用電源自動投入裝置，減小停電范圍。7.4.2 主變壓器的繼電愛護裝置電力變壓器的常見故障及異常的運行狀態(tài)，一般應裝設下列繼電愛護：1. 裝設瓦斯愛護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作與信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，應動作于高壓側(cè)斷路器。2. 裝設反時限過電流愛護變壓器內(nèi)外部故障或異常運行都可能導致其過電流現(xiàn)象，應設置相應的電流愛護。采納GL15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式，因為他具有反時限動作特性和速斷特性。(1) 過電流愛護動作電流的整定取

60、，。因此，動作電流故動作電流整定為5A。(2) 過電流愛護動作時刻的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流愛護的動作時刻（10倍動作電流淌作時刻）可整定為最短的0.5s。(3) 過電流愛護靈敏系數(shù)的檢驗已知：, ,因此其愛護靈敏系數(shù)為滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。3. 裝設電流速斷愛護變壓器的過電流愛護盡管能愛護整個變壓器，但動作時限較長，切除故障不迅速，故需要裝設反應迅速的電流速斷愛護。利用GL15的速斷裝置。(1) 速斷電流的整定已知，因此速斷電流為：速斷電流倍數(shù)整定為Kqb可不為整數(shù)，但必須在28之間。(2) 電流速斷愛護靈敏系數(shù)的檢驗已知：，因此其愛護靈敏系數(shù)為：按GB50062