《工廠供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)》

《工廠供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)》工廠供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)：班級(jí)：學(xué)生姓名:張學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:工廠供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u18841設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1用戶供電系統(tǒng)電力用戶供電系統(tǒng)由外部電源進(jìn)線、用戶變配電所、高低壓配電線路和用電設(shè)備組成。按供電容量的不同，電力用戶可分為大型（10000kV·A以上）、中型（1000-10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）變電所是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備和線路按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場(chǎng)所。1.大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶的用戶供電系統(tǒng)，采用的外部電源進(jìn)線供電電壓等級(jí)為35kV及以上，一般需要經(jīng)用戶總降壓變電所和車間變電所兩級(jí)變壓?？偨祲鹤冸娝鶎⑦M(jìn)線電壓降為6-10kV的內(nèi)部高壓配電電壓，然后經(jīng)高壓配電線路引至各個(gè)車間變電所，車間變電所再將電壓變?yōu)?20/380V的低電壓供用電設(shè)備使用。某些廠區(qū)環(huán)境和設(shè)備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負(fù)荷中心”的供電方式，即35kV的進(jìn)線電壓直接一次降為220/380V的低壓配電電壓。2中型電力用戶供電系統(tǒng)一般采用10kV的外部電源進(jìn)線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成220/380V的低電壓供用電設(shè)備使用。高壓配電所通常與某個(gè)車間變電所合建。3.小型電力用戶供電系統(tǒng)一般小型電力用戶也用10kV外部電源進(jìn)線電壓，通常只設(shè)有一個(gè)相當(dāng)于車間變電所的降壓變電所，容量特別小的小型電力用戶可不設(shè)變電所，采用低壓220/380V直接進(jìn)線。1.2工廠變配電所的設(shè)計(jì)原則1.必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2.應(yīng)做到保障人身和設(shè)備安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)采用效率高、能耗低、性能較先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3.應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。4.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)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。1.3設(shè)計(jì)背景現(xiàn)要新建一個(gè)10/0.4kV的變配電所，向公司生產(chǎn)區(qū)、辦公樓、職工住宅區(qū)及其生活水泵組供電。原先變電所只能滿足兩個(gè)車間、辦公樓和生活區(qū)的用電負(fù)荷。隨著近年來(lái)，聯(lián)合能源公司的企業(yè)內(nèi)部的調(diào)整，下屬子公司之間的相互合并等原因，安裝公司擴(kuò)充了規(guī)模，兼并了原來(lái)其他單位的一些用電設(shè)備，因此，原先的變電所已經(jīng)不能滿足需要，要在原址旁邊新建一座10/0.4kV變配電所，以滿足單位改革后用電負(fù)荷的要求。鑒于聯(lián)合能源公司用電的特殊性，新建變電所的電源取自3km外聯(lián)合能源公司一專用35kV變電站和3km外市供電公司另一相同容量的35kV變電站。新變電所建成后，能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)、生活用電，有效地提高負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力，進(jìn)一步提高供電可靠性。工廠供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)2變電所負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算2.1變電站的負(fù)荷計(jì)算2.1.1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)全廠的用電設(shè)備統(tǒng)計(jì)表2-1用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（kW）負(fù)荷類別機(jī)床設(shè)備組433.45三級(jí)電焊機(jī)設(shè)備組129.35三級(jí)起重機(jī)組113.2三級(jí)辦公樓30三級(jí)住宅區(qū)水泵組176二級(jí)住宅用電768三級(jí)廠區(qū)照明29三級(jí)2.1.2負(fù)荷計(jì)算 按需要系數(shù)法計(jì)算各組負(fù)荷：有功功率P=KdΣpei（2.1）無(wú)功功率Q=P（2.2）視在功率S=（2.3）上述三個(gè)公式中：ΣPei：每組設(shè)備容量之和，單位為kW；Kd：需要用系數(shù)；:功率因數(shù)。1小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)：Kd=0.16-0.2（取0.2）=0.5=1.73有功負(fù)荷PC1=KdPS1=0.2*433.45=86.69kW無(wú)功負(fù)荷QC1=PC1=86.69*1.73=149.97kvar視在功率SC1==174.74kV·A2電焊機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷：Kd=0.35=0.35=2.68有功負(fù)荷PC2=KdPS2=0.35*129.35=45.27kW無(wú)功負(fù)荷QC2=PC2=45.27*2.68=121.33kvar視在功率SC2==129.5kV·A3起重機(jī)的計(jì)算負(fù)荷：Kd=0.1-0.15（取0.15）=0.5=1.73有功負(fù)荷PC3=KdPS3=0.15*113.2=16.98kW無(wú)功負(fù)荷QC3=PC3=16.98*1.73=29.38kvar視在功率SC3==33.93kV·A4住宅區(qū)水泵組：Kd=0.8=0.8=0.75有功負(fù)荷PC4=KdPS4=0.8*176=140.8kW無(wú)功負(fù)荷QC4=PC4=0.75*140.8=105.6kvar視在功率SC4==176kV·A5辦公樓：Kd=0.8=1=0有功負(fù)荷PC5=KdPS5=0.8*30=24kW無(wú)功負(fù)荷QC5=PC5=0kvar視在功率SC5==24kV·A6住宅區(qū)：Kd=0.45=1=0有功負(fù)荷PC6=KdPS6=0.45*768=345.6kW無(wú)功負(fù)荷QC6=PC6=0kvar視在功率SC6==345.6kV·A7廠區(qū)照明：Kd=1=1=0有功負(fù)荷PC7=KdPS7=1*29=29kW無(wú)功負(fù)荷QC7=PC7=0kvar視在功率SC7==29kV·A總負(fù)荷的計(jì)算：有功功率Pc=K∑pΣPc.i（2.4）無(wú)功功率Qc=K∑qΣQc.i（2.5）視在功率Sc=（2.6）式中：對(duì)于干線，可取K∑p=0.85-0.95，K∑q=0.90-0.97。對(duì)于低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取K∑p=0.8-0.9，K∑q=0.85-0.95。由干線負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取K∑p=0.9-0.95，K∑=0.93-0.97。表2-2計(jì)算負(fù)荷表設(shè)備組Kd需要系數(shù)計(jì)算負(fù)荷Pc/kWQc/kvarSc/kVA機(jī)床組0.20.51.7386.69149.97174.74電焊機(jī)組0.350.352.6845.27121.33129.5起重機(jī)0.150.51.7316.9829.3833.93水泵組0.80.80.75140.8105.6176辦公樓0.81024024住宅區(qū)0.4510345.60345.6廠區(qū)照明11029029總計(jì)——688.34406.28——對(duì)干線取K∑p=0.95,K∑q=0.97653.92394.09763.49對(duì)低壓母線取K∑p=0.90,K∑q=0.95619.56385.96729.92.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康暮头桨赣捎谟脩舻拇罅控?fù)荷如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、氣體放電燈等，都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無(wú)功補(bǔ)償措施來(lái)提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9，按照實(shí)際情況本次設(shè)計(jì)要求功率因數(shù)為0.92以上，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設(shè)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，擬定采用低壓集中補(bǔ)償方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。2.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇我國(guó)《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》規(guī)定：容量在100kV·A及以上高壓供電用戶，最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，如達(dá)不到上述要求，則必須進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。一般情況下，由于用戶的大量如：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，達(dá)不到上述要求，因此需要采用無(wú)功補(bǔ)償措施來(lái)提高功率因數(shù)。當(dāng)功率因數(shù)提高時(shí)，在有功功率不變的情況下，無(wú)功功率和視在功率分別減小，從而使負(fù)荷電流相應(yīng)減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提高，通常需裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置。最大負(fù)荷時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償容量QN·C應(yīng)為：QN·C==PC（-）(2.7)按此公式計(jì)算出的無(wú)功補(bǔ)償容量為最大負(fù)荷時(shí)所需的容量，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，補(bǔ)償容量也應(yīng)相應(yīng)減小，以免造成過(guò)補(bǔ)償。因此，無(wú)功補(bǔ)償裝置通常裝設(shè)無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器，針對(duì)預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)目標(biāo)值，根據(jù)負(fù)荷的變化相應(yīng)投切電容器組數(shù)，使瞬時(shí)功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)的補(bǔ)償裝置有穩(wěn)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備和動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備。前者主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器。動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備用于急劇變動(dòng)的沖擊負(fù)荷。低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負(fù)荷變化相應(yīng)循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補(bǔ)償容量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量qN·C來(lái)確定電容器組數(shù)：(2.8)在用戶供電系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償裝置位置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補(bǔ)償補(bǔ)償效果不如后兩種補(bǔ)償方式，但初投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對(duì)企業(yè)高壓側(cè)的無(wú)功功率進(jìn)行有效補(bǔ)償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用。(2)低壓集中補(bǔ)償補(bǔ)償效果較高壓集中補(bǔ)償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實(shí)際工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。(3)低壓分散補(bǔ)償補(bǔ)償效果最好，應(yīng)優(yōu)先采用。但這種補(bǔ)償方式總的投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)用時(shí)，它也將一并被切除，因此其利用率較低。本次設(shè)計(jì)采用低壓集中補(bǔ)償方式。PCQCSC取自低壓母線側(cè)的計(jì)算負(fù)荷，提高至0.92===0.85QN·C=PC（-）=619.506*[tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)]=120kvar選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，qN·C=20kvar（2.9）=120kvar/20kvar=6取6補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷SC==674.19kV·A==0.92

3短路電流計(jì)算3.1短路電流及其計(jì)算供電系統(tǒng)應(yīng)該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行常常因?yàn)榘l(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、誤動(dòng)作、雷擊或過(guò)電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當(dāng)它通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，設(shè)備的載流部分變形或損壞，選用設(shè)備時(shí)要考慮它們對(duì)短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點(diǎn)越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動(dòng)機(jī)或其它設(shè)備的正常運(yùn)行。計(jì)算方法采用標(biāo)幺值法計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對(duì)值表示，這種計(jì)算方法叫做標(biāo)幺值法。標(biāo)幺值的概念是：某量的標(biāo)幺值=（3.1）所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度，用標(biāo)幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點(diǎn)電抗標(biāo)幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標(biāo)幺值。3.2三相短路電流計(jì)算電源取自距本變電所3km外的35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本變電所供電，出口處的短路容量為250MV·A。圖3.1短路電流計(jì)算圖

求10kV母線上K-1點(diǎn)短路和380V低壓母線上K-2點(diǎn)短路電流和短路容量。電源側(cè)短路容量定為Sk=250MV·A1確定基準(zhǔn)值：取Sd=100MV·AUc1=10.5kVId1==100MV·A/（*10.5kV）=5.50kAZd==(10.5kV)2/100MV·A=1.10?2計(jì)算：電力系統(tǒng)X1*=Sd/Sk=100MV·A/250MV·A=0.4架空線路X2*=X0LSd/Uc2=0.35Ω/km*3km*=0.95電力變壓器X3*=Uk%Sd/100SNT==83求K-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標(biāo)幺值X*∑(k-1)=X1*+X2*=0.4+0.95=1.35三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3)=Id1/X*∑(k-1)=5.50kA/1.35=4.07kA其他三相短路電流Ik-1”(3)=I∞k-1(3)=Ik-1(3)=4.07kAish(3)=2.55*4.07kA=10.38kAIsh(3)=1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量Sk-1(3)=Sd/X*∑(k-1)=100MV·A/1.35=74.1MV·A·4求K-2點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行：總電抗標(biāo)幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*//X4*=0.4+0.95+=5.35三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/5.35=26.98kA其他三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時(shí)，R∑<<X∑，可取ksh=1.6，因此：Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=26.98kAish(3)=2.26*26.98kA=60.97kAIsh(3)=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/5.35=18.69MV·A兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行：總電抗標(biāo)幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*=0.4+0.95+8=9.35三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/9.35=15.44kA其他三相短路電流Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=15.44kAish(3)=2.26*15.44kA=34.89kAIsh(3)=1.31*15.44kA=20.23kA三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/9.35=10.7MV·A表3.1三相短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量/MV·AX*∑Ik(3)I”(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-11.354.074.074.0710.386.1574.1k-2變壓器并列運(yùn)行5.3526.9826.9826.9860.9735.3418.69變壓器分列運(yùn)行9.3515.4415.4415.4434.8920.2310.7

4系統(tǒng)主接線方案4.1主接線的基本要求主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設(shè)備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設(shè)備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運(yùn)行人員進(jìn)行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。概括地說(shuō)，對(duì)一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面。安全性：安全包括設(shè)備安全及人身安全。一次接線應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，正確選擇電氣設(shè)備及其監(jiān)視、保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種安全技術(shù)措施?？煽啃裕翰粌H和一次接線的形式有關(guān)，還和電氣設(shè)備的技術(shù)性能、運(yùn)行管理的自動(dòng)化程度因素有關(guān)。靈活性：用最少的切換來(lái)適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展。經(jīng)濟(jì)性：在滿足上述技術(shù)要求的前提下，主接線方案應(yīng)力求接線簡(jiǎn)化、投資省、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低。采用的設(shè)備少，且應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品。總之，變電所通過(guò)合理的接線、緊湊的布置、簡(jiǎn)化所內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計(jì)，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運(yùn)行，避免不必要的定期檢修，達(dá)到降低投資的目的。4.2主接線的方案與分析主接線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。1單母線接線這種接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置；缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障檢修，均需要使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：適應(yīng)于容量較小、對(duì)供電可靠性要求不高的場(chǎng)合，出線回路少的小型變配電所，一般供三級(jí)負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線的單母線可供二級(jí)負(fù)荷。圖4.1單母線不分段主接線2單母線分段主接線當(dāng)出線回路數(shù)增多且有兩路電源進(jìn)線時(shí)，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時(shí)，分段斷路器可接通也可斷開運(yùn)行。兩路電源進(jìn)線一用一備時(shí)，分段斷路器接同運(yùn)行，此時(shí)，任一段母線出現(xiàn)故障，分段斷路器與故障段進(jìn)線斷路器都會(huì)在繼電保護(hù)裝置作用下自動(dòng)斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當(dāng)兩路電源同時(shí)工作互為備用時(shí)，分段斷路器則斷開運(yùn)行，此時(shí)若任一電源出現(xiàn)故障，電源進(jìn)線斷路器自動(dòng)斷開，分段斷路器可自動(dòng)投入，保證給全部出線或重要負(fù)荷繼續(xù)供電。圖4.2單母線分段主接線單母線分段接線保留了單母線接線的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷的供電等。4.3電氣主接線的確定電源進(jìn)線為兩路，變壓器臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。二次側(cè)采用單母線分段接線。兩路外供電源容量相同且可供全部負(fù)荷，采用一用一備運(yùn)行方式，故變壓器一次側(cè)采用單母線接線，而二次側(cè)采用單母線分段接線。該方案中，兩路電源均設(shè)置電能計(jì)量柜，且設(shè)置在電源進(jìn)線主開關(guān)之后。變電所采用直流操作電源，為監(jiān)視工作電源和備用電源的電壓，在母線上和備用進(jìn)線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當(dāng)工作電源停電且備用電源電壓正常時(shí)，先斷開工作電源進(jìn)線斷路器，然后接通備用電源進(jìn)線斷路器，由備用電源供所有負(fù)荷。備用電源的投入方式采用備用電源自動(dòng)投入裝置APD。

5變壓器選擇5.1變壓器的選擇原則電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對(duì)變電所主接線的形式及其可靠性與經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺(tái)數(shù)和容量，是對(duì)接下來(lái)主接線設(shè)計(jì)的一個(gè)主要前題。選擇時(shí)必須遵照有關(guān)國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、高效節(jié)能、免維護(hù)的新產(chǎn)品，并優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品。5.2變壓器類型的選擇電力變壓器類型的選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等。，變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。變壓器按調(diào)壓方式分，有無(wú)載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。10kV配電變壓器一般采用無(wú)載調(diào)壓方式。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯(lián)結(jié)組。由于Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器具有低壓側(cè)單相接地短路電流大，具有利于故障切除、承受單相不平衡負(fù)荷的負(fù)載能力強(qiáng)和高壓側(cè)三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。5.3變壓器臺(tái)數(shù)的選擇變壓器的臺(tái)數(shù)一般根據(jù)負(fù)荷等級(jí)、用電容量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等條件綜合考慮確定?！?0kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB50053－94》中規(guī)定，當(dāng)符合以下條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的變壓器：（1）有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷；（2）季節(jié)性負(fù)荷變化較大；（3）集中負(fù)荷容量較大。變電所中單臺(tái)變壓器（低壓為0.4kV）的容量不宜大于1250kV·A。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用較大容量的變壓器。在一般情況下，動(dòng)力和照明宜共用變壓器。當(dāng)屬下列情況之一時(shí)，可設(shè)專用變壓器：（1當(dāng)照明負(fù)荷較大或動(dòng)力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時(shí)，可設(shè)照明專用變壓器；（2）單臺(tái)單相負(fù)荷較大時(shí)，宜設(shè)單相變壓器；（3）沖擊性負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí)，可設(shè)沖擊負(fù)荷專用變壓器。（4）在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導(dǎo)電體就地接地系統(tǒng)（IT系統(tǒng)）的低壓電網(wǎng)中，照明負(fù)荷應(yīng)設(shè)專用變壓器。由于本單位的用電設(shè)備負(fù)荷有二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50053－94的要求，宜裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，選擇臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。5.4變壓器容量的選擇變壓器的容量SN·T首先應(yīng)保證在計(jì)算負(fù)荷SC下變壓器能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。對(duì)有兩臺(tái)變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺(tái)容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：①滿足總計(jì)算負(fù)荷70%的需要，即SN·T≈0.7SC；（5.1）②（5.2）條件①是考慮到兩臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)變壓器各承受總計(jì)算負(fù)荷的50%，負(fù)載率約為0.7，此時(shí)變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺(tái)變壓器承受總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只過(guò)載40%，可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。在此時(shí)間內(nèi)，完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，可切除三級(jí)負(fù)荷。條件②是考慮在事故情況下，一臺(tái)變壓器仍能保證一、二級(jí)負(fù)荷的供電。根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷，SC=674.19kV·A即SN·T≥0.7*674.19=471.933kV·A取變壓器容量為500kV·A因此，選擇S9-500/10Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無(wú)載調(diào)壓、雙繞組變壓器。表5-1主變壓器的選擇

6高壓設(shè)備選擇6.1用電單位總計(jì)算負(fù)荷對(duì)于本單位而言，變電所變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷即是全廠及家屬住宅區(qū)的總計(jì)算負(fù)荷，不需要采用需要系數(shù)逐級(jí)計(jì)算法和全廠需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。P=Pc+△PT=619.506+10.03=629.91kWQ=Qc+△QT=285.966+51.36=317.33kvarS=705.33kV·AI=40.72A6.2高壓進(jìn)線的選擇與校驗(yàn)高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結(jié)構(gòu)是架空線和電纜。架空線的主要優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低；有故障易于檢修和維護(hù)；利用空氣絕緣，建造比較容易。電力電纜的建設(shè)費(fèi)用高于架空線路，具有美觀、占地少，傳輸性能穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)。對(duì)于高壓開關(guān)柜，從柜下進(jìn)線時(shí)一般需通過(guò)電纜引入，因此，采用架空線長(zhǎng)距離傳輸，再由電纜線引入的接線方式。對(duì)給變壓器供電的高壓進(jìn)線以及變電所用電電源線路，因短路容量較大而負(fù)荷電流較小，一般先按短路熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)體截面，然后再校驗(yàn)發(fā)熱條件。6.2.1架空線的選擇(1)按熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)體截面：長(zhǎng)度為3km查表，C=87A··mm2，取1.2（取值為繼電器動(dòng)作時(shí)間）A≥Amin=I∞*103/C=4.07*103*/87=51.25mm2初選70mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線。(2)按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)：全廠總計(jì)算電流為：Ic=40.72A查表，70mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線在25℃、30℃時(shí)的載流量為275A、259A，大于40.72A，故滿足條件。6.2.2電纜進(jìn)線的選擇(1)按熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)體截面：查表，C=143A··mm2，取1.2A≥Amin=I∞*103/C=4.07*103*/143=31.18mm2初選35mm2的YJY型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜(2)按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)：全廠總計(jì)算電流為：Ic=32.45A查表，35mm2的YJY型三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜在25℃的空氣中敷設(shè)時(shí)的載流量為172A，在20℃直埋敷設(shè)時(shí)的載流量為166A，大于計(jì)算電流，故選擇35mm2的YJY型三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。6.3變電所一次設(shè)備的選擇序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)和規(guī)格110kV真空斷路器VS1—12/630—16型斷路器2隔離開關(guān)GN19—10C/400型隔離開關(guān)3電流互感器LZZJ—10Q200/50.5/10P20LZZJ—10Q200/50.2/0.2LZZJ—10Q100/50.5/10P204電壓互感器JDZ10—10B10/0.10.2/0.2JDZ10—10B10/0.11.0/90V·A5熔斷器XRNP3—10型熔斷器6避雷器HY5WZ-12.7/45710kV開關(guān)柜KYN28A—12型高壓固定式開關(guān)柜表6-1主要電氣設(shè)備表6.3.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)而快速的將故障切除，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。（1）高壓斷路器的主要參數(shù)：額定電壓：是指斷路器正常工作時(shí)的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在40℃時(shí)，斷路器允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標(biāo)志，其大小與滅弧室的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)有關(guān)；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示，；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能隨短路電流熱效應(yīng)的能力；動(dòng)穩(wěn)定電流或極限通過(guò)電流：表示能承受短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力的能力；斷路器的分、合閘時(shí)間：表示斷路器的動(dòng)作速度。（2）選擇時(shí)，除按一般原則選擇外，由于斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗(yàn)短路容量，熱穩(wěn)定性及動(dòng)穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)。按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內(nèi)，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應(yīng)該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即：；按額定電流選擇：應(yīng)該等于或大于負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)最大工作電流，即：；校驗(yàn)高壓斷路器的熱穩(wěn)定性：It2t≥I∞2tima；校驗(yàn)高壓斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性：；校驗(yàn)高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：熔斷斷流容量按校驗(yàn)；根據(jù)上述分析并查資料：10KV高壓斷路器選擇VS1—12/630—16型斷路器；6.3.2高壓隔離開關(guān)的選擇（1）高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無(wú)載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對(duì)被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。（2）形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電刀閘、動(dòng)觸頭、靜觸頭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。一般配有獨(dú)立的電動(dòng)或手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，單相或三相操動(dòng)。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機(jī)械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場(chǎng)所有各種不同的安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過(guò)8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對(duì)濕度在+250C時(shí)其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對(duì)濕度不大于85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃?xì)怏w、水蒸氣的顯著污穢的污染，無(wú)經(jīng)常性的劇烈震動(dòng)。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，用于Ⅰ級(jí)污穢區(qū)，防污型用于Ⅱ級(jí)（中污型）、Ⅲ級(jí)（重污型）污穢區(qū)。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，選擇戶內(nèi)型高壓隔離開關(guān)，根據(jù)上述條件和要求并查表有：10KV的高壓隔離開關(guān)選擇GN19—10C/400型6.3.3高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過(guò)流保護(hù)元件,由熔件與熔管組成。當(dāng)過(guò)載或短路時(shí)，熔件熔斷，達(dá)到切斷故障保護(hù)設(shè)備的目的。電流越大，熔斷時(shí)間越短。在選擇熔件時(shí)，除保證在正常工作條件下（包括設(shè)備的起動(dòng)）熔件不熔斷外，還應(yīng)該符合保護(hù)選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：按環(huán)境、電網(wǎng)電壓、電源選擇型號(hào)。10kV的高壓熔斷器選擇XRNP3—10型熔斷器。6.3.4電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一次繞組匝數(shù)少（有的只有一匝，利用一次導(dǎo)體穿過(guò)其鐵心），導(dǎo)體相當(dāng)粗；而二次繞