某工厂10kv车间变电所电气部分设计

洛阳理工学院毕业设计(论文)某工厂 10kV 车间变电所电气部分设计摘 要本设计的题目为“某工厂 10kV 车间变电所电气部分设计” 。设计的主要内容包括：10/0.4kV 变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器） ；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。其中还对变电所的主接线通过 CAD制图直观的展现出来。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，设计出符合当前要求的变电所。本变电所对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从 0.74 提高到 0.96；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。关键词： 短路电流计算，继电保护，接地装置，变压器 洛阳理工学院毕业设计(论文)I目录前 言 1第 1 章 任务说明 31.1 设计要求 .31.2 负荷情况 .31.3 供电电源情况 .41.4 气象、地质水文资料 .4第 2 章 机加工车间的负荷计算 52.1 负荷计算 .52.2 无功功率补偿 .7第 3 章 工厂变电所的设备选择及主接线设计 93.1 总降压变电所位置的选择 .93.2 变压器台数及容量的选择 .93.3 变电所主结线的选择 .103.3.1 变电所主接线的选择原则 .103.3.2 变电所主接线方案的选择 .11第 4 章 工厂供、配电系统短路电流计算 134.1 短路电流计算的目的及方法 .134.2 短路电流计算 .134.2.1 绘制计算电路图 .134.2.2 确定基准值 .144.2.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 .144.2.4 k-1 故障点的短路电流计算 154.2.5 k-2 故障点的短路电流计算 16第 5 章 变电所一次设备的选择校验 175.1 变电所高压一次设备的介绍 .175.2 一次设备的选择与校验的条件和项目 .175.3 变电所 10kV 侧一次设备的选择 195.4 变电所 380V 低压一次设备的选择 21洛阳理工学院毕业设计(论文)II5.5 高压母线的选择 .23第 6 章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择 246.1 导线和电缆截面选择时满足的条件 .246.2 10kV 高压进线的选择校验 246.2.1 10kV 高压进线与邻近单位联络线的选择 256.2.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择 .256.3 380V 低压出线的选择 256.4 作为备用电源的高压联络线的选择校验 .28第 7 章 变电所二次回路方案的选择 307.1 高压断路器的操动机构控制与信号回路 .307.2 变电所的电能计量回路 .307.3 变电所的测量和绝缘监察回路 .317.3.1 变电所高压侧测量和绝缘监察回路 .317.3.2 变电所低压侧测量和绝缘监察回路 .327.4 变电所的保护设备 .327.4.1 对继电保护装置的基本要求 .327.4.2 主变压器的继电保护装置 .337.4.3 作为备用电源的高压联络线的极点保护装置 .347.4.3 变电所低压侧的保护装置 .35第 8 章 变电所的防雷保护与接地装置的设计 368.1 变电所的防雷保护 368.1.1 直击雷防护 .368.1.2 雷电侵入波的防护 .368.2 变电所公共接地装置的设计 .378.2.1 接地与接地装置 .378.2.2 确定公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢 .37前 言变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。洛阳理工学院毕业设计(论文)III无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。变电站综合自动化也采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术。本课题设计了一个某工厂的供电系统，在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下，首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计(包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验)，确定了工厂的供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，本文设计了厂区供电和配电网络，进行了车间变电所以及车间配电系统和车间电气照明设计，按照经济电流密度法，选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了主要电气设备的选型和校验。最后，本文还进行了主变电压器和主要电力线路的继电保护设计。通过上述设计，基本确定了某机加工厂内部的供配电系统，并且在本设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，体现了节能环保的设计思想。工厂供电设计必须遵循的一般原则：(1) 工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等经济技术政策。(2) 工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电可靠。电能质量合格。技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。(3) 工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。(4) 工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性 1。表 0-1 示出了工厂供电设计依据的主要设计规范。表 0-1 工厂供电设计依据的主要设计规范序号 规范代号 规范名称1 GB50052-95 供配电系统设计2 GB50053-94 10kV 及以下变电所设计3 GB50054-95 低压配电设计4 GB50055-93 通用用电设备配电设计5 GB50057-94 建筑物防雷设计洛阳理工学院毕业设计(论文)IV6 GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计7 GB50059-92 35110kV 变电所设计8 GB50060-92 3110kV 高压配电装置9 GB50061-97 66kV 及以下架空电力线路设计10 GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计11 GBJ63-90 电力装置的电测量仪表装置设计12 GB50064-XX 电力装置过电压保护13 GB50065-XX 电力装置的接地设计14 GB500217-94 电力工程电缆设计15 GB500227-95 并联电容器装置设计16 GB50034-92 工业企业照明设计标准17 JBJ6-96 机械工厂电力设计18 JGJ/T16-92 民用建筑电气设计第 1 章 任务说明1.1 设计要求本设计的要求是根据本地某工厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地设备。1.2 负荷情况本厂多数车间为三班制，最大负荷利用小时 ，除 1#、2#、3#车间部分设备属二级负荷hT50max外，其它均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为 380V。电气照明设备为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计参见下表 1-1。供电部门对功率因数的要求值：10kV 供电时， 。cos0.9变电所位置已选定，每个车间距离变电所的距离为：1#车间：110m； 2#车间：80m；3#车间：100m； 4#车间：90m。 表 1-1 车间负荷情况车间 设备类别各机械组代号设备容量Pe/kVA需要系数 dKcos洛阳理工学院毕业设计(论文)VNo.1 180 0.7 0.95No.2 75 0.65 0.94No.3 154.7 0.43 0.92No.4 35.2 0.2 0.51# 动力No.5 48.6 0.2 0.5No.6 182 0.4 0.92# 动力No.7 156 0.68 0.88续表 1-1 车间负荷情况No.8 187 0.49 0.78照明 No.9 12 0.36 0.88No.10 159 0.3 0.45动力No.11 135 0.3 0.453#照明 No.12 8 0.36 0.88No.13 180 0.3 0.5No.14 147 0.3 0.564# 动力No.15 10 0.36 0.881.3 供电电源情况按照工厂与供电部门签订的供电协议规定，本厂可从 4.5km 远的地区变电所取得 35kV 的电源，该馈线首端所装设的高压断路器断流容量为 300MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7s。该馈线由 4km 长的架空线和 0.5km 长的电缆线组成。为满足工厂部分二级负载的要求，可采用高压联络线由临近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 5km，电缆线总长为 2km。1.4 气象、地质水文资料本厂所在地区的年最高气温为 38，年平均气温为 17，年最低气温为-8。年雷暴天数约为 20 天。本厂所在地区，地层以砂质粘土为主。洛阳理工学院毕业设计(论文)VI第 2 章 机加工车间的负荷计算2.1 负荷计算我国目前普遍采用的确定设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种，而前者应用最为普遍。需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算计算负荷。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算；二次项系数法：将符合分为基本负荷和附加负荷，后者考虑一定数量大容量设备影响。当用电设备台数少而容量相差悬殊，用二项式法计算 1-3。本设计结合实际情况，采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功计算负载： NPKd30无功计算负载： tanQ视在计算负载： cos30S计算电流： NUI30各用电车间负荷计算结果如表 2-1 所示表 2-1 车间负荷计算表计算负荷编号名称类别各机械组代号设 备容量Pe/kW需要系数KdcosTan P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/ANo.1 180 0.7 0.95 0.33 126 41.6 132.6 201.5No.2 75 0.65 0.94 0.36 48.8 17.6 51.9 78.8No.3 154.7 0.43 0.92 0.43 66.5 28.6 72.3 109.91机加工动力No.4 35.2 0.2 0.5 1.73 7.0 12.2 14.0 21.3续表 2-1 车间负荷计算表No.5 48.6 0.2 0.5 1.73 9.7 16.8 19.4 29.5车间小计- 493.5 - - - 258 116.6 290.3 441.1洛阳理工学院毕业设计(论文)VIINo.6 182 0.4 0.9 0.48 72.8 34.9 80.9 122.9No.7 156 0.68 0.88 0.54 106 57.3 120.5 183.0动力 No.8 187 0.49 0.78 0.80 91.6 73.3 117.5 178.5照明No.9 12 0.36 0.88 0.54 4.3 2.3 4.9 7.52铸造车间小计- 537 274.7 167.8 321.9 489.1No.10 159 0.3 0.45 2.0 47.7 95.4 106 161.1动力 No.11 135 0.3 0.45 2.0 40.5 81 90 136.7照明No.12 8 0.36 0.88 0.54 2.9 1.6 3.3 5.03铆焊车间小计- 302 - - - 91.1 178 199.3 302.8No.13 180 0.3 0.5 1.73 54 93.4 108 164.1动力 No.14 147 0.3 0.56 1.48 44.1 65.2 78.8 119.7照明No.15 10 0.36 0.88 0.54 3.6 1.9 4.1 6.24电修车间小计- 337 - - - 101.7 160.5 190.9 290全部线路 1669.5 - - - 725.5 622.9 1004.3 1525.8总计(380V 侧)取 ，p=0.9Kq.5653 591.8 881.3 1339由前面统计结果，取 ， ，计算总有功计算负荷 ，总无功计算负荷 ，p.q0.930P30Q总的视在计算负载 ，总的计算电流 ：30S3I kWPK65.72.i.0p0 var8.91.9.i.30p30Q洛阳理工学院毕业设计(论文)VIIIkVAQPS 3.81.59632223030 USIN.8130最大负荷时的功率因数： 740365cosP计算的结果同样填入上表。2.2 无功功率补偿在供电营业规则中规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：100kVA 以及以上电压供电的用户功率因数为 0.90 以上，其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为 0.85 以上”，基于此，我们取 cos 应大于 0.9。而由上面计算可知 ，cos0.749低于 0.9，因此必须进行无功补偿 1-3。考虑到变压器本身的无功功率损耗 Q T 远大于其有功功率耗损 PT,一般 ，因此，TPQ)5(在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于 0.90，这里取 。cos0.92要使低压侧功率因数由 0.74 提高到 0.92，低压侧需装设的并联电容容量为：c3012(tantkvarP）= 9.0cos74.rost65=313.4 kvar，取 QC = 450 kvar参考附图 2 可知，选 PGJ1 型低压自动补偿屏，并联电容可选用 BWF6.3-50-1 型。因此，其电容器的个数为： 。9504cqn由于电容器是单相的，所以应为 3 的倍数，经计算，取 9 个正好。无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： kVAkS 2.68)4508.1(6522)2(30 变压器的功率损耗为是 WspT 1.)2(30kQ402686变电所高压侧的计算负荷为 P315)1(30 k8.40)8.9洛阳理工学院毕业设计(论文)IXkVAkS5.687.186322)1(30 UIN.390.30无功率补偿后，工厂的功率因数为 6.5876cos)1(30)( sp即工厂的功率因数 9.0因此，符合本设计的要求。无功补偿后工厂 380V 侧和 10kV 侧的负荷计算如表 2-2 所示。表 2-2 无功补偿后工厂的计算负荷计 算 负 荷项 目 cosP30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A380V 侧补偿前负荷 0.74 653 591.8 881.3 1339380V 侧无功补偿容量 - - 450 - -380V 侧补偿后负荷 0.98 653 141.8 668.2 1015.2主变压器功率消耗 - 10 40 - -10kV 侧负荷总计 0.96 663 181.8 687.5 39.7第 3 章 工厂变电所的设备选择及主接线设计3.1 总降压变电所位置的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定。结合本厂的实际情况，这里变电所采用独立变电所。其设立位置参见图 3-1。图中亦标出了各车间距离变电所的距离。洛阳理工学院毕业设计(论文)X图 3-1 厂区供电线缆规划图3.2 变压器台数及容量的选择1. 变压器台数和容量的选择依据主变压器台数应根据符合特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器。(1) 大量一级或二级负荷。(2) 合变化较大，适于采用经济运行方式。(3) 中负荷较大，例如大于 1250kVA。其他情况下宜装设一台变压器2. 工厂的负荷特性和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：(1) 设一台主变压器采用型号为 S9 型，容量根据式 ，即采用一台 S9-800/10 型低损耗配电变压30=687.5 kVANTS器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。(2) 设两台变压器采用 S9 型变压器，每台的容量按下列公式选择： AkVAkVSSTN )3.4815.2(5.687).0()7.06(3而且 )(3因此选两台 S9-500/10 型低损耗配电变压器。 二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的高压联络线来承担。由于该厂的负荷含二级负荷，且二级负荷容量较大，对电源的供电可靠性要求高，在经济条件允许的条件下应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，洛阳理工学院毕业设计(论文)XI故选两台变压器。主变压器的联结组别均采用 Yyn0。高压开关柜选用 GG-1A(F)型 3,4。3.3 变电所主接线的选择3.3.1 变电所主接线的选择原则1. 变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是变电所电气部分的主体，对变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。2. 在选择电气主接线时的设计依据(1) 变电所所在电力系统中的地位和作用。(2) 变电所的分期和最终建设规模。(3) 负荷大小和重要性。(4) 系统备用容量大小。3. 主接线设计的基本要求：(1) 安全性：安全包括设备安全和人身安全。(2) 可靠性：可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。(3) 灵活性：灵活就是在保障安全可靠的前提下主接线能够适应不同的运行方式。(4) 经济性：满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用 2,3,5。3.3.2 变电所主接线方案的选择母线制是指电源进线与各馈出线之间的连接方式。常用的母线制主要有三种：单母线制，单母线分段制和双母线分段制。方案：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 ，供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案： 高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需洛阳理工学院毕业设计(论文)XII停电。以上三种方案均能满足主接线要求，但第三种最经济，因此优先考虑。但可靠性较低，但如果高低压侧有与其他的变电所相连的联络线时，则供电可高性将得到大大的提高。因此最终方案是高压侧采用单母线，低压侧单母线分段，同时旁路加上与其他的变电所相连的联络线。主接线电路图如图 3-2 所示。图 3-2 某车间变电所主接线电路图第 4 章 工厂供、配电系统短路电流计算4.1 短路电流计算的目的及方法所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。4.2 短路电流计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法两种。该设计采用标幺值法计算短路电流。洛阳理工学院毕业设计(论文)XIII在标幺值法中，参与运算的物体量均用其相对值。因此标幺值的概念是： =该 量 的 实 际 值 （ 任 意 单 位 ）某 量 的 标 幺 值 该 量 的 基 准 值 （ 与 实 际 值 同 单 位 ）所谓的基准值是衡量某个物理量的标准或尺度。4.2.1 绘制计算电路图短路点 k-1，k-2 取变压器两侧。因此短路计算电路图如图 4-1 所示。架空线 l= 5 k mQ FK - 1 k - 21 0 k V 3 8 0 V图 4-1 短路计算电路4.2.2 确定基准值设 ， ，低压侧 ，则基准电流：dS10MVAd1c=05%1k0.5Ud2=0.4kUAMVIdd .10.5k3S11UIdd 4.22 4.2.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1. 电源的电抗标幺值由任务资料断路器容量为 ，因此AMVSOC=303.01*X2. 架空线路的电抗标幺值洛阳理工学院毕业设计(论文)XIV架空线路初选 LJ-120，验证在第 6 章进行。假设架空线路线间几何均距为 1500mm，则由附录表 14 可查得 ，而线路长 5km，故架空线路的的电抗标幺值为0.35/kmX59.1.0)53.0(2*2 kVMAX3. 电力变压器的电抗标幺值根据第 3 章 3.1 节中对变压器台数和容量的选择结果，本设计中选择 2 台型号为 S9-500/10 的变压器，查附表 1 可得，其短路电压百分数 ，因此k%=4U8501*3AkVMX绘短路等效电路图如图 4-2 所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明了短路计算点。1/0.33 2/1.593/84/8k-1 k-2k - 1k - 2图 4-2 短路等效电路图4.2.4 k-1 故障点的短路电流计算1. 总电抗标幺值 92.15.30*21*)( Xk2. 三相短路电流周期分量有效值 kAkIkdk /./*)1()3(13. 其他短路电流 kIIk9.2)3(1)(3）（ AIish 4.7523)3( ）（ kIIsh .92113)3( ）（4. 三相短路容量洛阳理工学院毕业设计(论文)XVMVAVAXSkdk 1.529./10/*)()3(1 4.2.5 k-2 故障点的短路电流计算1. 总电抗标幺值 92.54.130 *43*21*)2( k2. 三相短路电流周期分量有效值 kAkXIkdk .92.5/*)2(2)3( 3. 其他短路电流 kIIk3.4)3(2)(3）（ AIish 88.14.3)3( ）（ kIIsh 5.263.4093)3(）（4. 三相短路容量 MVAVAXSkdk 9.1./1/*)2()3(2 计算结果综合如表 4-2 所示 1-7。表 4-2 短路计算结果三相短路电流/kA 三相短路容量/MVA短路计算点 )3(kI）（ 3(3)I)3(shi)3(shI)3(kSk1 2.9 2.9 2.9 7.4 4.4 52.1k2 24.3 24.3 24.3 44.8 26.5 16.9第 5 章 变电所一次设备的选择校验5.1 变电所高压一次设备的介绍变电所的电气设备分为一次设备和二次设备。 高压开关柜是变电所的主要一次成套设备。为了实现对符合的灵活控制和保障操作人员、供电系统和电气设备的安全，在配电给各个用电设备组的馈出线的出口处，必须设置相应的操作开关、保护设备和测量设备，而这些设备通常装设在与各条馈出线相对应的配电开关柜中，以便装配、操作和维护。下面介绍主要的一次设备和用途。洛阳理工学院毕业设计(论文)XVI1. 高压断路器 供电系统中最重要的开关电器之一。线路正常时，用来通断负荷电流；线路短路时，在保护装置的作用下用来切断巨大的短路电流。断路器具有很好的灭弧装置和较强的灭弧能力。2. 隔离开关 没有灭弧装置，仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点。3. 熔断器 线路或设备故障时，用于切断强大的短路电流。4. 避雷器 避雷器主要用来抑制架空线路和母线上的雷电过电压和操作过电压保护电气设备免受损害。5. 静电电容器 主要用于补偿无功功率。6. 电流互感器 将主回路中的大电流变换成小电流信号，供计量和继电保护用。7. 电压互感器 将高电压变换成低电压，供计量和继电保护用 1-8。5.2 一次设备的选择与校验的条件和项目1. 按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。(1) 工作电压选择 设备的额定电压 UNe 不应小于所在线路的额定电压 UN，即 。eN(2) 工作电流选择 设备的额定电压 INe 不应小于所在线路的额定电压 IN，即 。I(3) 按断流能力选择设备的额定开断电流 I0c 或断流容量 Soc 不应小于设备分段瞬间的短路电流有效值 Ik 或短路容量 Sk，即 ， 。ockIockS2. 按短路条件进行动稳定和热稳定的校验。隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验：(1) 动稳定校验条件或maxshiaxshI式中 、 开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为 kA） ；maxiI、 开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为 kA） 。(3)sh()s(2) 热稳定校验条件 2(3)2Itimat式中 开关的热稳定电流有效值（单位为 kA） ；Itt开关的热稳定试验时间（单位为 s） ；开关所在处的三相短路稳态电流（单位为 kA） ；(3)I短路发热假想时间（单位为 s） 。imat短路发热假想时间 tima 一般按下式计算 20.5()imakIt洛阳理工学院毕业设计(论文)XVII在无限大容量系统中，由于 ，因此I0.5imakts式中 tk短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当 时，1kts。imakt电流互感器的短路稳定度校验：(1) 动稳定校验条件或maxshi3()1sh2K0iesNI(2) 热稳定校验条件或(3)iattI(3)1imatNtI3. 考虑电气设备运行的环境以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4. 按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确级等进行选择 3,9。选择一次设备时应校验的项目如表 5-1 所示。表 5-1 选择一次设备的校验项目短路电流校验一次设备名称额定电压 额定电流 开断电流动稳定 热稳定环境条件 其他高低压熔断器 高压隔离开关 操作性能高压断路器 操作性能低压刀开关 操作性能低压断路器 操作性能电流互感器 操作性能电压互感器 操作性能母线 电缆 备注 表中“”表示必须校验项目。 “”表示不必校验项目， “”表示一般可不校验5.3 变电所 10kV 侧一次设备的选择根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用 GG-1A(F)型户内移开式交流金属封闭开关设备。其内部高压一次设备根据本厂需求选取，假设继电保护都做时间为 1.1s，断路器短路时间为 0.2s，初选设备：洛阳理工学院毕业设计(论文)XVIII高压断路器： SN10-10I；高压熔断器：RN1-10/50高压隔离开关： -10T/200；68GN避雷器：FS4-10 电流互感器：LQJ-10/0.5；电压互感器：JDZ-10因为继电保护都做时间为 1.1s，断路器短路时间为 0.2s，所以 tima=tk=1.3。因此由上述一次设备验证条件可知：高压断路器 SN10-10I：查附录表 2 可知额定电压为 10kV，额定电流 630A，额定开断电流 16kA，极限通过电流 40kA，热稳定电流 16kA。本设计中， ， 。根据 5.2 节中高压断路器10NUkV39.7NIA的验证条件则 ； ；e1010NNUkVke6I； ；62.9ocIkAI (3)max407.4shikikA。因此符合条件。2 32t ima.38It（ ）高压隔离开关 ：查附录表 3 可知额定电压为 10kV，额定电流 200A,动稳定电流峰0/16TG值为 25.5kA，热稳定电流为 10kA。本设计中， ， 。根据 5.2 节中高压隔离开关10NUkV39.7NIA的验证条件则： ； ；eNUkVe2I； 。因此符合条件。(3)max2.57.4shikAi23t imaI.It1（ ）电流互感器 LQJ-10：查附录表 8 可知额定电压为 10kV，额定电流一次 100A,二次 5A，1s 热稳定倍数90，动稳定倍数 225。本设计中， ， 。根据 5.2 节中电流互感器的验证条件则： 10Nk9.7NIA； ；e10NNkVke3I动稳定校验条件： 3()1sh2K0iesNI35.87.4热稳定校验条件： (3)1imatNtI。因此均满足条件。(3) .90.12.9imaIt高压熔断器：查附录表 6 可知 RN1-10/50：额定电压 10kV，额定电流 50A，熔体电流 40A。本设计中， 根据 5.2 节中电流互感器的验证条件则： ；NUkV.7NIAe1010NNUkVk； 因此满足条件4039FEI表 5-2 变电所 10kV 侧一次设备的选择校验表选择校验项目 电压 电流断流能力动稳定度 热稳定度洛阳理工学院毕业设计(论文)XIX参数 UN I30 Ik ish装置地点条件 数据 10kV 39.7 2.9kA 7.4 kA 13.92额定参数 UN IN Ioc imax tI高压少油断路器SN10-10I10KV 630 16kA 40kA 332.8电流互感器 LQJ-10 10KV 100/5A _ 31.8 9避雷器 FS4-10 10KV _ _ _ _高压隔离开关 6810/2GNT10KV 200A _ 25.5kA 130电压互感器 JDZ2-1010/0.1KV_ _ _ _表 5-2 所选设备均满足要求。5.4 变电所 380V 低压一次设备的选择初选设备：低压断路器 DW15-1500；低压断路器 DZ20-630；低压熔断器 RT0-1000；低压刀开关 HD13-1500/3；电流互感器 LMZJ1-0.5；电流互感器 LMZ1-0.5低压断路器 DW15-1500：查附表 4 可知额定电压为 380V，脱扣器额定电流 1500A，额定开断电流40kA。此断路器装在总线端，总 。据 5.2 节中高压断路器的验证条件则：3015.2IA； ； 。因此e3808NNUVe105.2NNI4024.3ockIAI符合条件。低压断路器 DZ20-630：查附表 5 可知额定电压为 380V，脱扣器额定电流 630A，额定开断电流 30kA，极限通过电流 40kA，热稳定电流 16kA。此断路器装在各车间线端，各分车间的电流都不大于 500A。据 5.2节中低压断路器的验证条件则： ； ；e380380NNUVe630NNIAI； ；。因此符合条件。3024.ockIAI()max24.shikAik电流互感器 LMZJ1-0.5：查附表 10 可知额定电压为 380V，额定电流 10003000A，极限通过电流和热稳定电流书中用“”表示，不必验证。此断路器装在总线端，根据上述验证条件：； ；因此符合条件。e380380NNUV e630NNII低压熔断器 RT0-1000：查附表 7 可知额定电压为 380V，额定电流 1000A，额定开断电流 50kA。此断洛阳理工学院毕业设计(论文)XX路器装在总线及各车间线端，据 5.2 节中低压熔路器的验证条件则： ；e380380NNUV； 。因此符合条件。e10105.2NNIAI024.ockIAI电流互感器 LMZ1-0.5：查附表 10 可知额定电压为 380V，额定电流 5400A，极限通过电流和热稳定电流书中用“”表示，不必验证。此断路器装在各车间端，据 5.2 节中高压断路器的验证条件则：； 。因此符合条件。e380380NNUVeNI表 5-3 变电所 380V 侧一次设备的选择校验表选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度其他参数 UN I30 )3(kI)3(shi装置地点条件 数据 380V 总 1015.2 24.3KA 44.8KA额定参数 UN I30 Ioc imax tI2低压断路器DW15-1500/3380V 1500A 40kA 低压熔断器 DZ20-200380V 200A50kA 低压断路器 DZ20-630380V 630A 30kA 低压刀开关HD13-1500/30380V1500A 电流互感器LMZJ1-0.5380V1500/5A 表 5-3 所选设备均满足要求。5.5 高压母线的选择参照附表 11，10kV 母线选 LMY-3(404)，即母线尺寸为 40mm4mm；380V 母线选 LMY-3(806)+505。必须注意，附录表 13 选择的母线尺寸，一般均满足短路动稳定和热稳定要求，因此不必再进行短路校验。但对于高压配电所及 35kV 或以上的变电所，则不能采用此表的母线尺寸，而应按发热条件进行选择，并校验其短路稳定度。洛阳理工学院毕业设计(论文)XXI第 6 章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择6.1 导线和电缆截面选择时满足的条件为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件。1. 发热条件导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2. 电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。3. 经济电流密度35kV 及以上的高压线路及电压在 35kV 以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面” 。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。4. 机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。根据设计经验，一般 10kV 及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及 35kV 以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件 1-10。6.2 10kV 高压进线的选择校验6.2.1 10kV 高压进线与邻近单位联络线的选择采用 LJ 型铝绞线架空敷设，接往 10kV 公用干线。初选 LJ-120 型号的架空线。下面从两个方面进行验证。1. 校验发热条件查附表 14，LJ-120 型铝绞线的允许载流量 (假设环境温度为 35) ，满足a130=49.7IAI发热条件。2. 校验机械强度查附表 13 得 10kV 架空钢芯铝线的最小截面 ，因此所选的 LJ120 型铝绞线也满足机2min=35A械强度要求。洛阳理工学院毕业设计(论文)XXII由于此线路很短，不需校验电压损耗和检验经济电流密度。6.2.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择采用 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1. 按发热条件选择由 ，及土壤温度 25，查附表 17 可知，初选缆芯为 35 mm2 的交联电缆，其309.7IA，满足发热条件。a1=52. 校验短路热稳定按下式校验 222)3(min 35mA3m70.529 CtIAima式中的 C 值是短路热稳定系数由附录表 12 查得。因此 YJL22-10000-335 电缆满足要求。6.3 380V 低压出线的选择1. 馈电给 1 号厂房（机加工车间）的线路采用 VLV22-1000 型交联氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择由 及最高平均温度约为 75，查附表 16 选 240mm2，其309.7IA，满足发热条件。a1 30=82469.7IA(2) 校验电压损耗由图 3-1 可知，变电所距机加工车间 110m，而由附录表 15 查得 240mm2 的铜芯电缆的(按缆芯工作温度 75计) ， ，又 1 号厂房的 ，0.1/kmRkm/07.X30258kPW，因此按下式计算得：36varQVkVU.938.0).(61)1.(258%52%/.9alUV满足允许电压损耗 5%的要求。(3) 短路热稳定度校验由附录表 12 查得氯乙烯绝缘铜芯电缆的 C 值为 115 222)3(min m40A14m50.719 tIAima可见短路热稳度符合要求。即可选用 VLV22-1000-3240+1120 型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。洛阳理工学院毕业设计(论文)XXIII2. 馈电给 2 号厂房（铸造车间）的线路亦采用 VLV22-1000 型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择同样的方法，由 ，查附表 16，初选 300mm2，其 ，AI9.4130 3015.429.4IAIa 满足发热条件。即可选用 VLV22-1000-3300+1150 型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。(2) 校验电压损耗由图 3-1 可知，变电所距铸造车间 80m，而查附表 15 查得 240mm2 的铜芯电缆的 0.1/kmR（按缆芯工作温度 75计） ， ，又 1 号厂房的 ，km/07.XWPk7.430，因此按下式计算得：kvar8.16730Q VkVU3.88.0).(.67).(24 %532%13/.8alUV满足允许电压损耗 5%的要求。(3) 短路热稳定度校验附表 12 查得氯乙烯绝缘铜芯电缆的 C 值为 115。 222)3(min m30A14m50.719 tIAima可见短路热稳度符合要求。3. 馈电给 3 号厂房（铆焊车间）的线路亦采用 VLV22-1000 型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择由 ，查附表 16，初选 240mm2， ，满足发热条件。AI8.023 3016.48729.37IAIa (2) 校验电压损耗由图 3-1 可知，变电所距铆焊车间 100m，而查附表 15 得 240mm2 的铜芯电缆的 0.1/kmR（按缆芯工作温度 75计） ， ，又 1 号厂房的的 ，km/07.XWPk17830，因此按下式计算得：kvar3.1930QVkVU2.98.0).(9).(18%542%13/2.9alUV满足允许电压损耗 5%的要求。(3) 短路热稳定度校验洛阳理工学院毕业设计(论文)XXIV查附表 12 得氯乙烯绝缘铜芯电缆的 C 值为 115 222)3(min m40A14m50.719=tIAima可见短路热稳度符合要求。即可选用 VLV22-1000-3240+1120 型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。4. 馈电给 4 号厂房（电修车间）的线路亦采用 VLV22-1000 型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择由 ，查附表 16，初选 240mm2，其 ，满足发热条件。AI2903 3016.48729.37IAIa (2) 校验电压损耗由图 3-1 可知，变电所距电修车间 90m，而查附表 15 得 240mm2 的铜芯电缆的 （按0.1/kmR缆芯工作温度 75计） ， ，又 1 号厂房的的 ，km/07.XWPk7.130，因此按下式计算得：kvar5.1603Q VkVU1.58. )9.(5.6)9.(1%31%03/.5alUV满足允许电压损耗 5%的要求。(3) 短路热稳定度校验查附表 12 查得氯乙烯绝缘铜芯电缆的 C 值为 115 222)3(min m40A14m50.719tIAima可见短路热稳度符合要求。即可选用 VLV22-1000-3240+1120 型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。6.4 作为备用电源的高压联络线的选择校验采用 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设，与相距约 2Km 的相邻单位变配电所的 10kV母线相联。1. 按发热条件选择工厂总负载容量为 496.6kVA， （最热月土壤平均温度可AVAI 7.28k1036.4930 视为 25） 。查附表 17，初选缆芯截面为 25 mm2 的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其 满足发3019IIa热条件。洛阳理工学院毕业设计(论文)XXV2. 校验电压损耗查附表 15 可查的缆芯为 25 mm2 的铝芯电缆的 （按缆芯工作温度 75计） ，km/54.10R，又的 ， ，线路长度按 2km 计，因此按下式km/12.0XWPk4.56130var293Q计算得： VkVU18310).().( %58.%/183alU满足允许电压损耗 5 的要求。3. 短路热稳定校验按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯 25 mm2 交联电缆时满足热稳定要求的。而邻近单位 10kV 的短路数据不知，因此该联络线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。综上所述，所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如下表所示 3,11。表 6-1 变电所进