10KV車間變電所電氣部分設(shè)計(jì)

前百關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；供電容量；電能電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)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)度，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。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：.安全：在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。.可靠：應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。.優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求。.經(jīng)濟(jì)：供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供配電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。目錄1緒論TOC\o"1-5"\h\z設(shè)計(jì)原則 3車間負(fù)荷情況 3供電電源情況 3氣象資料 3電費(fèi)制度 3\o"CurrentDocument"2負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇 4負(fù)荷計(jì)算的方法及其適用范圍 4需用系數(shù)法 4負(fù)荷確定 6無功功率補(bǔ)償計(jì)算以及初步選擇變壓器型號(hào) 9變壓器容量臺(tái)數(shù)及容量 11\o"CurrentDocument"3變電所的主接線方案 12變電所主接線的選擇原則 12主接線方案選擇及比較 13\o"CurrentDocument"4系統(tǒng)短路計(jì)算 15\o"CurrentDocument"5一次設(shè)備選擇 18概述 18一次設(shè)備的選擇原則 19按短路情況校驗(yàn)電器的穩(wěn)定性 19一次設(shè)備選擇與校驗(yàn) 216結(jié)論 25附錄一（電氣接線圖） 271緒論設(shè)計(jì)原則按照國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《10KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》及《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：（1）必須遵循有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)作到保障人身和設(shè)備安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和合理。（2）應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期和遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，作到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。（3）必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案，滿足供電要求。（4）應(yīng)注意執(zhí)行節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬和“以鋁代銅”等技術(shù)政策。車間負(fù)荷情況車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4800h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該車間有除部分二級(jí)負(fù)荷外，80%以上為三級(jí)負(fù)荷。供電電源情況本變電所可以從廠總降壓變電站取得一條10kV的電源干線作為工作電源，干線的導(dǎo)線牌號(hào)為LGJ-120，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離車間約7km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.0s。此外，車間也可采用低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的車間取得備用電源。與車間低壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為5km，電纜線路總長度為4km。氣象資料企業(yè)所在地區(qū)的年最高氣溫為38℃，年平均氣溫為23℃，年最低氣溫為-9℃，年最熱月平均最高氣溫為33℃，年最熱月平均氣溫為26℃，年最熱月地下0.8米處平均氣溫為25℃。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。電費(fèi)制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/kVA,動(dòng)力電費(fèi)為0.8元/Kw.h,照明電費(fèi)為0.5元/Kw.h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9。2負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇負(fù)荷計(jì)算的方法及其適用范圍電力負(fù)荷計(jì)算方法包括:利用系數(shù)法、需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法。我國一般使用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法，如表2.1負(fù)荷計(jì)算方法及適用范圍。序號(hào)計(jì)算方法適用范圍①需要系數(shù)法當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、各臺(tái)設(shè)備容量相差不太懸殊時(shí)，特別在確定車間和工廠的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，宜于采用②二項(xiàng)式法當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少、有的設(shè)備相差懸殊時(shí)，特別在確定干線和分支線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，宜于采用表2.1負(fù)荷計(jì)算的方法及其適用范圍所以本設(shè)計(jì)中用需要系數(shù)法計(jì)算機(jī)加工車間的負(fù)荷。需用系數(shù)法用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備級(jí)從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷q0,設(shè)用電設(shè)備組的設(shè)備容量為Pe，它指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量之和。由于用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不可能都同時(shí)滿負(fù)荷，同時(shí)設(shè)備本身存在有功率損耗，因此，用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為：P二K,KLPE30 nn其中，K￡為設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；kl為設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之比：ne為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與取用功率之比；"L為配電線的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率與首端功率之比。令KFJnJL=Kd，Kd稱為需要系數(shù)（1）單組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺(tái)數(shù)＞3臺(tái)時(shí)，計(jì)算負(fù)荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，即：▼KdPeQ30二…S=P/cos30 30平30QUN式中 Pe——總設(shè)備功率，單位kWKd——需用系數(shù)P0——計(jì)算有功功率，單位為kWQ30 計(jì)算無功功率，單位kvarS30——計(jì)算視在功率，單位kVAtan①一一功率因數(shù)角的正切值UN——電氣設(shè)備額定電壓，單位kV130——計(jì)算電流，單位A當(dāng)每組電氣設(shè)備臺(tái)數(shù)v3時(shí)，考慮其同時(shí)使用率非常高，將需用系數(shù)取為1，其余計(jì)算與上式公式相同（2）多組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個(gè)性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時(shí)，先將每一組都按上述步驟計(jì)算在各自負(fù)荷曲線上不可能同時(shí)出現(xiàn)，以一個(gè)同時(shí)系數(shù)來表達(dá)這種不同時(shí)率，因此其計(jì)算負(fù)荷為：P30=KP￡P(guān)30

SS=.\P2+Q230V30 30式中K工P有功同時(shí)系數(shù)，對(duì)于用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加，K式中K工P值范圍一般都在0.8?0.9；對(duì)于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加，KEp取值范圍一KEq般在0.85?KEq無功同時(shí)系數(shù)，對(duì)于用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加，Kzq取值范圍一般都在0.90?0.95；對(duì)于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加，KEq取值范圍一般在0.93?0.97。2.3負(fù)荷確定1.根據(jù)利用系數(shù)法負(fù)荷計(jì)算如所示為機(jī)車間負(fù)荷情況。用電設(shè)備額定容量（KW*臺(tái)數(shù)）負(fù)荷持續(xù)率％功率因數(shù)效率啟動(dòng)倍數(shù)空壓機(jī)45X31000.830.883通風(fēng)機(jī)20X41000.860.873交流機(jī)組65X11000.810.854重負(fù)荷機(jī)床20X12250.740.833輕負(fù)荷機(jī)床7.5X15250.760.855單頭電焊機(jī)40X1250.780.844對(duì)焊機(jī)15X2250.760.803低頻感應(yīng)電爐200X31000.60.73爐起重機(jī)40X2250.820.843.5表2.2 車間負(fù)荷情況根據(jù)需要系數(shù)法，求車間變電所各電氣設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷:(1)空壓機(jī)查資料，取Kd=0.8,cos①=0.83,tan①=0.67.因此：P=KP=0.8X135=108kWQ=ptan①=108X0.67=72.36kvarS=P/cos甲=108/0.83=130.12KVA130=S30aUn=130.12/(J3x10)=7,51A(2)通風(fēng)機(jī)查資料，取Kd=0.8,cos①=0.86,tan①=0.59.因此：p=KP=0.8X80=64kWQ=ptan①=64X0.59=37.76kvarS30=P30/cos①=64/0.86=74.42KVA130=S30aUn=74.42/(V3x10)=4.30A(3)交流機(jī)組查資料，取Kd=0.8,cos①=0.81,tan①=0.72.因此：P=KP=0.8X65=52kWQ=Ptan①=52X0.72=37.44kvarS30=P30/cos①=52/0.81=64.20KVA130=S30/V13UN=64.20/G/3x10)=3.71A(4)重負(fù)荷機(jī)床查資料，取Kd=0.2,cos^=0.74,tan①=0.91.因此：P=KP=0.2X240=48kWQ二ptan①=48X0.91=43.68kvarS=P/cos5=48/0.74=64.86KVA130=S30/?n=64.86/G/3x10)=3.74A(5)輕負(fù)荷機(jī)床查資料，取Kd=0.25,cos5=0.76,tan①=0.86.因此:P=kp=0.25X112.5=28.13kWq=ptan5=28.13X0.86=24.19kvarS=P/cos5=28.13/0.76=37.01KVA130=S30/^3UN=37.01/^3x10)=2.14A(6)單頭電焊機(jī)查資料，取Kd=035,cos5=0.78,tan5=0.80.因此：p=kp=0.35X40=14kWQ=ptan5=14X0.80=11.2kvarS=p/cos5=14/0.78=17.95KVA130=SJ?n=17.95/(0x10)=1.04A(7)對(duì)焊機(jī)查資料，取Kd=0.35,cos5=0.76,tan5=0.86.因此：p=kp=0.35X30=10.5kWQ=ptan5=10.5X0.86=9.03kvarS30=p30/cos5=10.5/0.76=13.8KVA130=S30恪Un=13.8/(<3x10)=0.80A(8)低頻感應(yīng)電爐查資料，取Kd=0.8,cos5=0.6,tan5=1.33.因此：p=Kp=0.8X600=480kWQ二ptan①=480X1.33=638.4kvarS30=P301cos①=480/0.6=800KVA130=S30/?N=800/(73X10)=46.2A(9)爐起重機(jī)查資料，取Kd=0.15,cos①=0.82,tan①=0.70.因此：P=kp=O.15X80=12kWq=ptan①=12X0.70=8.4kvarS30=P30/cos①=12/0.82=14.6KVA130=S30MUN=14.6/(73X10)=0.84A整理得：用電設(shè)備額定容量（KW*臺(tái)數(shù)）需要系數(shù)Kdcos①tan①計(jì)算負(fù)荷P30/KWQ/KvarS30/KVAi30/a空壓機(jī)45X30.80.830.6710872.36130.127.51通風(fēng)機(jī)20X40.80.860.596437.2674.424.30交流機(jī)組65X10.80.810.725237.4464.203.71重負(fù)荷機(jī)床20X120.20.740.914843.6864.863.74輕負(fù)荷機(jī)床7.5X150,250.760.8628.1324.1937.012.14單頭電焊機(jī)40X10.350.780.8075.608.970.52對(duì)焊機(jī)15X20.350.760.865.254.526.910.40低頻感應(yīng)電爐200X30.80.61.33480638.480046.2爐起重機(jī)40X20.150.820.70128.414.60.84總計(jì)805.28784.671124.3664.91表2.3車間負(fù)荷計(jì)算表（注：取K=0.9）E無功功率補(bǔ)償計(jì)算以及初步選擇變壓器型號(hào)通過上面的負(fù)荷計(jì)算可知道，該車間的變壓器低壓側(cè)總的有功功率為P3c為

805.28KW,Q30為784.67kvar,S30為1124.36KV.A，則變壓器的低壓側(cè)功率因數(shù)為cos廣cos廣么二咨S301124.36=0.72因?yàn)楣S最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9,基于此，我們?nèi)os應(yīng)大于0.9。而由上面計(jì)算可知cos①=0.72，低于0.9，因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。考慮到變壓器本身的無功功率損耗 △QT遠(yuǎn)大于其有功功率耗損△PT,一般AQt=(4~5)APT，因此，在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，這里取cos甲=0.92。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.72提高到0.92,低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為：Q=4(tan中「tanq)kvar即Q=P30，tan(arccos0.72)—tan(arccos0.92)]=805.28x0.54=433.1kvar通過上述計(jì)算與分析，綜合考慮我們決定選用并聯(lián)電容器對(duì)該車間進(jìn)行無功補(bǔ)償，需要補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘繛?33.1kvar查表，選BW0.4-14-1型電容器，則所需電容器個(gè)數(shù)為：n二上二山二31q14c對(duì)單相電容器來說，應(yīng)取3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。因此取n=33,于是實(shí)際補(bǔ)償容量為：Q=33x14=462kvar無功補(bǔ)償后，可知道變壓器的低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：S，=\P2+Q2=.805.282+(784.67—462)2=867.52KV-A30(2) ， 30 30v因此，無功補(bǔ)償后變壓器的容量改選為1000KV.A。查表可知，S9-1000/10型(Yyn0)電力變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為：AP0=L7kw，APk=10.3kw，1o%=07，U%=45，變壓器負(fù)荷率為：P=S'/S=867.52/1000=0.87，則變壓器的K 30(2)N功率損耗為：

AP=AP+AP=AP+p2AP=1.7kw+0.872x10.3kw=9.50kwAQt=0S

—N-

100(I%+P2U%)=^00(0.7+0.872x4.5)kvar=41.06kvar100變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為:P’30⑴=P30+APT=805.28+9.50=814.78kwQ30(1)30C=(Q—Q)+AQ=(784.67—462)kvar+Q30(1)30CS' =，P'2 +Q'2 S30(1) % 30(1)+Q30(1)=%：814.782+363.732=892.28kV?AI30(1)I30(1)892.28:51.52KA<3x10變壓器的高壓側(cè)的功率因數(shù)為:cos①'=P30⑴=81里78=0.913>0.9S'30⑴ 892.28通過計(jì)算可知，功率因數(shù)由原來的0.72提高到了0.913,能夠滿足變電所變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)大于0.9的要求。變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)材料外，主要取決與輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運(yùn)行方式等因素，并至少要考慮5?10年規(guī)劃負(fù)荷的發(fā)展需要。如果主變壓器容量造的過大，臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此要合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)。.變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇依據(jù)主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)符合特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器。(1)大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷。(2)合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。(3)中負(fù)荷較大，例如大于1250kVA。其他情況下宜裝設(shè)一臺(tái)變壓器.工廠的負(fù)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(shè)一臺(tái)主變壓器采用S9型變壓器，容量根據(jù)式Snt>S30=1124.36KV-A，即采用一臺(tái)S9-1250/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。(2)設(shè)兩臺(tái)變壓器采用S9型變壓器，每臺(tái)的容量按下列公式選擇：SNT>(0.6~0.7)S30=(0.6~0.7)x1124.36kV.A=(674.6~787.1)kV.A，而且Sn.T>S30a+卬，因此選兩臺(tái)S9-800/10型低損耗配電變壓器。二級(jí)負(fù)荷的備用電源由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。由于該廠的負(fù)荷含二級(jí)負(fù)荷，雖然二級(jí)負(fù)荷數(shù)量不多，但是二級(jí)負(fù)荷容量較大，對(duì)電源的供電可靠性要求高，在經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。高壓開關(guān)柜選用GG-1A(F)型。3變電所的主接線方案3.1變電所主接線的選擇原則.變電所中的一次設(shè)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集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是變電所電氣部分的主體，對(duì)變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。.在選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)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(shè)規(guī)模。(3)負(fù)荷大小和重要性。(4)系統(tǒng)備用容量大小。.主接線設(shè)計(jì)的基本要求:(1)安全性：安全包括設(shè)備安全和人身安全。(2)可靠性：可靠就是變電所的主接線應(yīng)能滿足各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。(3)靈活性：靈活就是在保障安全可靠的前提下主接線能夠適應(yīng)不同的運(yùn)行方式。(4)經(jīng)濟(jì)性：滿足以上要求的前提下，盡量降低建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用。.2主接線方案選擇及比較根據(jù)工廠情況，該工廠附近有一條10KV的工作電源干線。電壓降落應(yīng)不大，電能損失少。由于該工廠中有二級(jí)負(fù)荷，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由附近的單位取得備用電源。工廠總配電有多種方案，現(xiàn)對(duì)其中兩種方案作技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析，以確定最優(yōu)的結(jié)線方案。根據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則和要求有兩種方案可進(jìn)行選擇比較，其設(shè)計(jì)比較如下：方案一：高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺(tái)變壓器變電所主接線方式。圖3.1高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺(tái)變壓器變電所主接線圖優(yōu)點(diǎn):供電可靠性高，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變壓器通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)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)變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級(jí)負(fù)荷。方案二：高壓采用無母線、低壓雙母線的主接線，其接線圖如圖3.2所示。圖3.2高壓側(cè)無母線，低壓雙母線接線圖優(yōu)點(diǎn)：這種方案可靠性好、運(yùn)行靈活，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作可輪流檢修一組母線不致使供電中斷，一組母線檢修時(shí)所有回路均不中斷供電，檢修任一回路的母線側(cè)隔離開關(guān)時(shí)，只中斷該回路的供電。檢修任一回路斷路器時(shí)，可用母聯(lián)斷路器代替工作；擴(kuò)建方便，這種方案廣泛用于進(jìn)出線回路較多，容量大的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：(1)運(yùn)行方式改變時(shí),需要用母線隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作，操作步驟較為復(fù)雜,容易出現(xiàn)誤操作,導(dǎo)致人身或設(shè)備事故。(2)任一回路斷路器檢修時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。(3)增加了大量的母線側(cè)隔離開關(guān)及母線的長度，配電裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占地面積與投資都有所增加。兩種方案的比較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)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全，滿足供電要求。從可靠性來看，方案一的可靠性比方案二的差一些。但方案二任一回路斷路器檢修時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。從靈活性看，方案一操作比方案二更簡單，方案二雙母線機(jī)構(gòu)復(fù)雜維修和維護(hù)程度大。從經(jīng)濟(jì)上看，方案二由于采用大量的斷路器和母線的長度比方案一大幅度增加，所以初投資成本高，且線路維護(hù)工作量大，所以運(yùn)行成本高，方案一低壓單母線的主接線方案一次側(cè)的接法同方案二一樣。但是低壓雙母線的接法使低壓斷路器的個(gè)數(shù)明顯多于低壓單母線，使得投資增大。根據(jù)該工廠工作環(huán)境和條件，本廠屬二級(jí)負(fù)荷。因此主接線方案選擇方案一，車間變電所電氣主接線如附錄一所示。4.系統(tǒng)短路計(jì)算短路在電力系統(tǒng)中司空見慣，不是特有的情況，需要理性看待。生活中碰到的短路，往往就是相與相、相與地間形成閉合回路的現(xiàn)象。一種能夠打破對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行的最常見故障，便是發(fā)生短路現(xiàn)象及其引起的連鎖反應(yīng)，同時(shí)它也是最危險(xiǎn)的故障。短路電流計(jì)算，在變電站設(shè)計(jì)中扮演很重要的角色，不可不算，其計(jì)算目的是：.在三相系統(tǒng)中，如果發(fā)生短路，那么后果不堪設(shè)想，計(jì)算短路電流可防止

或盡量避免發(fā)生三相短路，所以計(jì)算短路是相當(dāng)?shù)挠斜匾?.根據(jù)計(jì)算的短路電流值，可方便進(jìn)行各種電力設(shè)備的校驗(yàn)；.可通過短路電流，求出選擇設(shè)備的各種數(shù)據(jù)，比如沖擊電流、短路容量等；.為了后期擴(kuò)建的方便，在前期設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到后期的規(guī)劃，通過短路計(jì)算選出合適的電力裝置，不僅在前期適用，后期也適用，減少投資。圖4.1系統(tǒng)短路計(jì)算圖確定基準(zhǔn)值設(shè)S=100MV?AdU=U=105%x10kV=圖4.1系統(tǒng)短路計(jì)算圖確定基準(zhǔn)值設(shè)S=100MV?AdU=U=105%x10kV=10.5kV，低壓側(cè)U=0.4kV，則基dlcd2準(zhǔn)電流:Id1、叫110制V-A —5.5kA，.j3x105kVVId2Sd過'c210CMV?A :144kA%3x0.4kV計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1.電源的電抗標(biāo)幺值由于斷路器斷流容量為，oc=500MV.A，因此X*二屋二叫二0.2sS0c5002.架空線路的電抗標(biāo)幺值架空線路初選LGJ-120，假設(shè)架空線路線間幾何均距為 2000mm，查表可得X0=0.365Q/km，而線路長7km，故架空線路的的電抗標(biāo)幺值為X*=Xl（工）=0.365X7X（^00-）=2.32^^OU2 10.52d3.電力變壓器的電抗標(biāo)幺值根據(jù)對(duì)變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇結(jié)果，本設(shè)計(jì)中選擇2臺(tái)型號(hào)為S9-800/10的變壓器，查表可得，其短路電壓百分?jǐn)?shù)A4%=4.5，因此v AU%S4.5 100X103 L，X*= K—X―d—= X =5.6T100SNT100 800可繪得等效電路如圖如圖4.2所示：klkl圖4.2短路等效電路k-1故障點(diǎn)的短路電流計(jì)算.總電抗標(biāo)幺值X* =X*+X*+=0.2+2.32=2.52S（k-1） SWL.三相短路電流周期分量有效值I=二=三=2.18KAK-1 X* 2.52工.其他短路電流I"=I=I=2.18kAish=2.551kl=2.55x2.18=5.56KA1sh=1.511kl=1.51x2.18=3.29KA.三相短路容量K-1S—K-1S—d-X*工1002.52=39.68MVk-2故障點(diǎn)的短路電流計(jì)算.總電抗標(biāo)幺值X* =X*+X*+X*/2=0.2+2.32+5.6/2=5.32S（k-2） SWLT.三相短路電流周期分量有效值I二—d2= 二27.07KAKX* 5.32z.其他短路電流1“二I=1k2=27.07kAish=1.841k2=1.84義27.07=49.81KAIsh=1.0912=1.09義27.07=29.51KA.三相短路容量=*=100=18.8MV?AK-1X* 5.32z計(jì)算結(jié)果綜合如表所示。短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAIkI''I00ishIshSkk—12.182.182.185.563.2939.68k-227.0727.0727.0749.8129.5118.8表4.1短路計(jì)算結(jié)果5一次設(shè)備選擇概述工廠總降壓配電所的各種高壓電氣設(shè)備，主要指6-10KV以上的斷路器，隔離開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)，熔斷器，互感器，電抗器，母線，電纜等。這些電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選取，并且按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)。所謂的正常工作條件是指：（1）電器的額定電壓U?不應(yīng)小于所在回路的工作電壓。（2）電器的額定電流Ie不應(yīng)小于該回路的最大長期工作電流Imax（3）選擇電器時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備的裝設(shè)地點(diǎn)，即按工作環(huán)境，運(yùn)行條件和要求，選擇設(shè)備的型號(hào)規(guī)格，如屋內(nèi)或屋外設(shè)備，防爆型或普通型，如工作環(huán)境、污染程度，應(yīng)加強(qiáng)絕緣的電器，電路操作頻繁時(shí)應(yīng)選取勝任頻繁操作的真空斷路器而不應(yīng)選取不適于頻繁操作的少油斷路器。電氣設(shè)備選擇的方法：.對(duì)有遠(yuǎn)期規(guī)劃的變電站，需要在初期設(shè)計(jì)將電氣設(shè)備的利用率考慮到，以防止在后期電力裝置的浪費(fèi)或型號(hào)不匹配，增大了不必要的投資；.所選擇的設(shè)備能夠滿足運(yùn)行，檢修和過電壓等的要求。韌性較好；.在電力試驗(yàn)比如耐壓試驗(yàn)等需要嚴(yán)格執(zhí)行，準(zhǔn)確記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后期擴(kuò)建做參考資料；.在技術(shù)上，平常工作運(yùn)行和過電壓條件下高壓電器運(yùn)行良好，導(dǎo)線和電氣設(shè)備必須進(jìn)行動(dòng)、穩(wěn)定校驗(yàn)；.擴(kuò)建工程時(shí)應(yīng)盡量要求新老電氣設(shè)備型號(hào)一致；一次設(shè)備的選擇原則為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列原則選擇和校驗(yàn)：1）按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。2）按短路條件，包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗(yàn)。3）考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4）按各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確級(jí)等進(jìn)行選擇。按短路情況校驗(yàn)電器的穩(wěn)定性（一）短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)就是要求所選的電器，當(dāng)短路電流通過它時(shí)，其最高溫度不應(yīng)超過制造廠規(guī)定的短路時(shí)發(fā)熱允許溫度，即：I2Rt<I2Rt 或I2t<I21式中 12Rtj——短路電流所產(chǎn)生的熱量；12Rt——電器在短路時(shí)的允許發(fā)熱量,制造廠通常以t秒（通常為1,t4,5秒）內(nèi)通過的電流It所產(chǎn)生的熱量表示；t——短路延續(xù)時(shí)間（秒）；jt=td+0.05=tb+t聞+0.05（秒）式中 td——短路延續(xù)時(shí)間（秒）；屋——主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間（秒）；bt——斷路器分閘時(shí)間（秒）。fd如果缺乏斷路器分閘時(shí)間數(shù)據(jù)，當(dāng)主保護(hù)為速動(dòng)時(shí)，短路電流可取下列數(shù)據(jù)；對(duì)于快速及中速短路器，td=0.15秒。對(duì)于低速斷路器t=0.2秒。d此外，當(dāng)td>1秒時(shí)，可認(rèn)為td=tj（二）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是指電器承受短路電流引起機(jī)械效應(yīng)的能力，在校驗(yàn)時(shí)，用短路電流的最大幅值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進(jìn)行比較即 1vL*或 【ch~1max式中 ih,1ch——短路沖擊電流及其有效值；imax,Imax——電器極限通過電流的最大值及有效值。對(duì)于下列情況，可不進(jìn)行短路校驗(yàn)：（1）用熔斷器保護(hù)的電器和導(dǎo)體可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。除有限流作用的熔斷器保護(hù)電路，電器和裸導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定仍應(yīng)校驗(yàn)。（2）裝設(shè)在電壓互感器回路內(nèi)的電器和裸導(dǎo)線可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。（3）架空線可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。（4）在非重要用電場(chǎng)所的導(dǎo)體，當(dāng)變壓器容量在1250KVA以下，高壓側(cè)電壓

為10KV以下，且不致因短路故障損壞導(dǎo)體而產(chǎn)生嚴(yán)重后果者，可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。（三）選擇電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)校驗(yàn)的項(xiàng)目，如下表所示:序號(hào)設(shè)備名稱電壓KV電流A斷流能力短路穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定1高壓斷路器JJJJJ2高壓負(fù)荷開關(guān)JJJJJ3高壓隔離開關(guān)JJJJ4熔斷器JJJ5電流互感器JJJJ6電壓互感器J7套管絕緣子JJJJ8母線JJJ電纜JJJ9低壓斷路器JJJ10限流電抗器JJJJ應(yīng)滿足的條件Pe＞裝置地的PEIv＞設(shè)備的計(jì)算電流設(shè)備的I開斷maxI可能開斷max按三相短路沖擊電流校驗(yàn)按三相短路穩(wěn)態(tài)電流校驗(yàn)表中“J”表示必須校驗(yàn)，“一”表示不要校驗(yàn);(1)備注(2)(3)高壓側(cè)額定電流;選擇變電所高壓側(cè)的設(shè)備和導(dǎo)體時(shí)，其計(jì)算電流應(yīng)取主變壓器備注(2)(3)高壓側(cè)額定電流;對(duì)高壓斷路器，其最大開斷電流應(yīng)不小于實(shí)際開斷時(shí)間。5.4一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)（一）高壓側(cè)一次設(shè)備及其選擇高壓斷路器SN10-10I：查表可知額定電壓為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(shè)計(jì)中，UN=10kV,IN=5L52A。根據(jù)高壓斷路器的驗(yàn)證條件，則4.廠1(kV-Un=10V；IN=630A-IN=51.52A ； I=16kA-Ik=2.18kA；因此符合條件。i =40kA-i卜=5.56kA；I21=162義2=512-12t.=9.7因此符合條件。高壓隔離開關(guān)GN6-107/200:查表可知額定電壓為10kV，額定電流200A,動(dòng)穩(wěn)定電流峰值為25.5kA，熱穩(wěn)定電流為10kA。本設(shè)計(jì)中，Un=10kV，IN"L52A。根據(jù)高壓隔離開關(guān)的驗(yàn)證條件則：Un.e=10kV-Un=10kV；IN=200A-IN=51.52A；i =22.5kA-i卜=5.56kA；因此符合條件。I21=102義5=500-12t.=9.7因此符合條件。電流互感器LQJ-10：查表可知額定電壓為10kV，額定電流一次100A,二次5A，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)90，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)225。本設(shè)計(jì)中，UN=10kV,IN=51,52A根據(jù)電流互感器的驗(yàn)證條件則：UN.e=10kV-UN=10kVIN=100A-IN=51.52A；動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件：亞K11NX10-3-ih<2x225x100x10-3=31.8-i=5.56h熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： KI1N-90x0.1=9-1co90x0.1=9-1co*t 1 。因此均滿足條件。高壓熔斷器RN1-10：查表可知額定電壓10kV，額定電流50A，額定開斷電流電流50kA。本設(shè)計(jì)中，10kV，IN=51.52A，根據(jù)電流互感器的驗(yàn)證條件則：UN=10kV-UN=10kV；I =50A氏I則：UN=10kV-UN=10kV；N.FE N ；oc k ；因此滿足條件。

選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定檢驗(yàn)結(jié)論裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UNI30IKishI2t8ima數(shù)據(jù)10kV51.52A2.18kA5.56kA2.182x2.05=9.7kA -次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimaxI2?t高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA162x2=512kA合格高壓隔離開關(guān)GN68-10T/20010kV200A 25.5kA102x5=500kA合格高壓熔斷器RN1-1010kV50A50kA 合格電壓互感器JDJ-1010kV/0.1kV 合格電壓互感器JDZJ-1010,0.1,0.1八，定定忑kV 合格電流互感器LQJ-1010kV100/5A-225x收x0.1kA=31.8kA90x0.1=9合格避雷針FS4-1010kV 合格戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A 25kA102x5=500合格表5.110kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)（注:本設(shè)計(jì)力叩=2s,乙=tp+0,05s,電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定Ke箍11N,其中3s為動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)）（二）低壓側(cè)一次設(shè)備選擇及校驗(yàn)低壓斷路器DW15-1500：查表可知額定電壓為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/30=1318A。據(jù)高壓斷路器的驗(yàn)證條件，則:UN=380V>UN=380V.IN=1500A>IN=1318.證條件，則:40kA>4=27.07kA。因此符合條件。低壓斷路器DZ20-630:查表可知額定電壓為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)中低壓斷路器的驗(yàn)證條件則：UN=380V>UN=380V.IN=630A>IN=500A.I=30kA>'=27.07kA因此符合條件。電流互感器LMZJ1-0.5：表可知額定電壓為380V，額定電流1000?3000A，極限通過電流和熱穩(wěn)定