供配电工程课程设计报告－某时装有限公司供配电系统电气部分设计

供配电工程课程设计报告设计题目：某时装有限公司供配电系统电气部分设计起止时间：指导教师：供配电工程课程设计任务书（11）班级：2008级电气工程及其自动化③班（2010专升本）学生：201020210101～201020210108指导教师：徐滤非、汤立刚一、设计题目某时装有限公司供配电系统电气部分设计二、设计目的及要求通过本课程设计：熟悉供配电系统初步设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范等，锻炼工程设计、技术经济分析比较、工程计算、工具书使用等能力，并了解供电配电系统前沿技术及先进设备。要求根据用户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，选择配变电所主结线方案、高压配电线路接线方式、高低压设备和进出线，确定车间变电所主变压器的台数与容量、类型。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据1、负荷情况该时装有限公司主要生产和销售各类高中档针织品服装、部分梭织服装，公司占地面积135亩，建筑面积15000平方米。主要由综合办公楼、裁剪车间、缝制车间、整烫车间、检品车间、印绣花车间等部门组成。该公司大部分车间为三班制，年最大有功负荷利用小时数为5100h。车间负荷情况见附表。按二级负荷设计。2、供电电源情况按照公司与当地电业部门签订的供用电协议规定，可从某35／10kV地区变电站取得工作电源。该35／10kV地区变距离本厂约为5km，10kV母线短路数据：S3ax=200MVA、S3in=110MVA。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用要求：①过电流保护整定时间不大于1.0s；②在工厂10kV电源侧进行电能计量；③功率因数应不低于0.9。3．自然条件年最高气温39℃,年平均气温23℃,年最低气温-5℃,年最热月平均最高气温33℃,年最热月平均气温26℃,年最热月地下0.8m处平均温度25℃.主导风向为南风，年雷暴日数52。平均海拔22m，地层以砂粘土为主。4．电费制度按两部电价制交纳电费,基本电价20元/千伏·安/月，电度电价0.5元/度。四、设计任务设计内容包括：选择高压配电所位置、配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，车间变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主接线方案的选择，高压配电线路接线方式的选择，高低压配电线路及导线截面选择，短路计算和开关设备的选择，继电保护的整定计算，防雷保护与接地装置设计等。附表：编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数1裁剪车间2402缝制车间3303整烫车间4检品车间5印绣花车间906机修车间1807仓库408食堂409锅炉房150水泵房120综合办公楼生活区众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,这是技术人员熟知的事实。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculatedload）。在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率,一种是无功功率。无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。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。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。关键词：负荷计算无功补偿短路电流计算电气主接线电气设备选择ABSTRACTAseveryoneknows,thepowerofmodernindustrialproductionisthemajorsourceofenergyandpower.Powernotonlyeasyfromotherformsofenergyconversionfrom,butalsoeasytoconverttootherformsofenergyusedtosupply;thedistributionofpowertransmissionissimpleandeconomic,andeasytocontrol,regulationandmeasurement,andconducivetotherealizationoftheproductionprocessautomation.Therefore,thepowerinthemodernindustrialproductionandeconomiclifeofthewholewiderangeofapplications.Loadcalculationisthebasisofdesign,whichdeterminesthechoiceofequipment,capacity,sizeofnetworksystems,aswellasthetotalcostofsuchworks,thisisthefactthatwell-knownandtechnicalpersonnel.Intheexchangeofcircuits,powersupplyfromtheelectricpowerload,therearetwo;oneistheactivepower,reactivepoweris.Reactivepowerquiteabstract,itisusedforcircuitswiththeexchangeofelectricandmagneticfieldsandelectricalequipmentusedintheestablishmentandmaintenanceoftheelectricpowerfield.Short-circuitcurrentcalculationisdesignedtocheckthecorrectchoiceandelectricalequipment,aswellasrelayprotectionsettingcalculationdevice.PowerSupplySystemfortheplant,becausethepowersystemasthecapacityofinfinitepower,andshort-circuitisalsorelativelysimple,sogenerallyonlytheuseofimpedanceseriesandparallelcircuitscanbethemethodofJane,toderiveitsequivalenttotalimpedance.Calculatedshort-circuitcurrentandshort-circuitcapacity.Keywords:Loadreactivepowercompensationofelectricalshort-circuitcurrentcalculationofthemainelectricalequipmentwiringoptions 61.1工厂供电的意义和要求 61.2选题的背景和意义 62负荷计算的意义及相关参数的计算 72.1负荷计算的意义 72.2参数的计算 72.3车间负荷计算结果 93无功补偿的计算 4变压器的台数、容量和类型的选择 4.1车间变压器的选择原则 4.2选择车间变压器的台数、容量和类型 5电气主接线方案选择 5.1电气主接线的意义及重要性 5.2电气主接线的设计 6短路电流的计算 6.1产生短路电流的原因、危害及计算方法 6.2短路电流点的计算 7高、低压电气一次设备的选择 227.1电气设备的选择对工厂企业的意义 227.2电气设备的选择及其效验理论 227.3主要设备的选择校验 7.4电线电缆选择与校验 8.1防雷接地的理论基础 8.2防雷接地的保护措施 参考文献 1.1工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。1.2选题的背景和意义本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行塑料五金厂供配电系统电气部分设计。通过本课程设计,培养学生综合运用所学的理论知识、基本技能和专业知识分析和解决实际问题的能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路,学生能够理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求,掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。2负荷计算的意义及相关参数的计算2.1负荷计算的意义负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,这是技术人员熟知的事实。但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算,给制定方案、工程审核造成一定的困难。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculatedload）2.2参数的计算目前，对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。（一）一组用电设备的计算负荷主要计算公式有：有功计算负荷：Pc=Kd(2-1)无功计算负荷：Qc=Pctan(2-2)视在计算负荷：Sc=Pc/cos(2-3)计算电流：Ic=Sc/3UN(2-4)式中Kd为用电设备组的需要系数值；cos为用电设备组的平均功率因数；tan为功率因数cos的正切值；UN为用电设备组的额定电压。（二）多组用电设备的计算负荷在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数K∑。Sc,Ic图2-1多组用电设备的计算负荷对于干线，可取K=0.85-0.95;K=0.90-0.97对于低压母线，由用电设备计算负ΣpΣq荷直接相加来计算时，可取K=0.8-0.9,K=0.85-0.95。由干线负荷直接相加来计ΣpΣqK算时，可取K=0.95,KΣqΣΣq其计算公式如下：=KΣpΣ.iQc=KΣqΣQc.iScIc=N N(2-5)(2-6)由此确定五金厂各车间变电所总的电力负荷。2.3车间负荷计算结果由该工厂车间负荷表可确定五金厂各车间变电所电力负荷计算表，分别如下表：表2-1工厂的负荷情况编号厂房名称设备容量/Kw需要系数/Ku功率因数车间变电所代号1裁剪车间240STS13整烫车间3802缝制车间330STS24检品车间STS35印绣花车间6机修车间7仓库40STS48食堂409锅炉房水泵房综合办公楼生活区280STS5表2-2：各车间变电所负荷计算情况某时装有限公司供配电STS1车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)1裁剪车间2403整烫车间380总计K∑P=0.95K∑Q=0.97////某时装有限公司供配电STS2车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)2缝制车间330231330总计////231330某时装有限公司供配电STS3车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)4检品车间495印绣花车间6机修车间总计K∑P=0.95K∑Q=0.97////某时装有限公司供配电STS4车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)7仓库408食堂409锅炉房水泵房综合办公楼总计K∑P=0.95K∑Q=0.97////某时装有限公司供配电STS5车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)生活区280总计////3无功补偿的计算在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率,一种是无功功率。无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。由于它不对外做功,才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示,单位为乏(Var)或千乏(kVar)。从发电机和高压输电线供给的无功功率,远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿，低压成组补偿和低压补偿三种方式。由于本设计中上级要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92,而由上面计算可知COSφ=0.6<0.9，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。以NO1(STS1)车间变电所为例,计算它的功率补偿Q=296×[tan（arccos0.76tan（arccos0.92）]kvar=114.71kvar根据补偿柜的规格要求,初选WZ0.4-30/2-J,每组容量qN.C=30kvar,则需要安装的电容组数为n=QN.C/qN.C=114.71kvar/30kvar=3.82~4无功补偿后，变电所低压侧的视在计算负荷为：Sc2+QPc=281.2KwQc=(234.65-120)kvar=114.65kvar又考虑到变压器的功率损耗为：cu.N222TNN.TcT简化公式有：(3-1)2]|(3-3)即：ΔPT=0.01Sc=3.05kWΔQT=0.05Sc=15.28kvar变电所高压侧计算负荷为：'.1=PC+ΔPT=284.25kWQ.1=QC-QN.C+ΔQT=129.93kvar补偿后的功率因数为：各个车间的补偿结果如下表3-1表3-1功率补偿结果计算（低压侧）车间变电所代号无功功率补偿前无功功率补偿后Qc(kvar)Sc功率因素变压器容量补偿容量(kvar)Qc(kvar)Sc功率因素计算电流(A)STS15004STS23305005STS33154STS45003STS53151由计算,可以算出在变压器的高压侧无功补偿后的结果,见下表3-2表3-2功率补偿后结果（高压侧）车间变电所代号△Pt(kW)△Qt(kvar)Pc(kW)Qc(kvar)(A)CosaSTS1STS2STS3STS4STS5考虑到低压母线的同时系数：由式（2-5）(2-6)式及表3-2可确定：补偿后总的有功计算负荷：Pc=KΣpΣ=1c9i7.45Kw总的无功计算负荷：Q=KΣ=81.23kv总的视在计算负荷：Sc=2+Q=1198.32Ic=Sc/3UN=69.18由表和计算可得各变电所折算到高压侧的功率因数均大于0.92,整个工厂的功率因数为0.92即功率补偿的电容选择合理,符合本设计的要求。按两部电价制交纳电费,基本电价20元/千伏·安/月，电度电价0.5元/度,该工厂采取补偿可节约能量为△S1+△S2+△S3+△S4+△S5=（100+185+65+100）*20=9000元。采取无功补偿后该工厂每月可节约9000元。我国《供电营业规则》规定：容量在100kVA及以上高压供电用户,最大负荷使得功率因数不得低于0.9，如果达不到要求，则必须进行无功补偿。因此，在设计时，可用此功率因数来确定需要采用无功补偿得最大容量。由两部电费制度可知采用无功补偿为工厂节约了资金。4变压器的台数、容量和类型的选择4.1车间变压器的选择原则（1）变电所主变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑下列原则：1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所。3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。4）在确定变电所主变压器台数时，应当考虑负荷的发展，留有一定的余量。（2）变电所主变压器容量的选择1）只装一台主变压器的变电所主变压器的容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即N.T≥S302）装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件：①任一台单独运行时，SN.T≥（0.6～0.7）S30②任一台单独运行时，SN.T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)4.2选择车间变压器的台数、容量和类型1、根据表4-1选择变压器的台数、容量和类型。对于三个车间变电站STS1、STS2、STS3、STS4、STS5的容量分别为：306.25kVA、245.56kVA、172.80kVA、293.55kVA、206.45kVA，本工厂属于二级负荷但是考虑到相应得精进基础和技术参数，节能和留有余量方面负荷率为70%-80%，选定三台SC(B)10630kVA和两台SC(B)10250变压器，保证工厂得负荷正常得运行。2、该工厂得自然条件为;年最高气温39℃,年平均气温23℃,年最低气温-5℃,年最热月平均最高气温33℃,年最热月平均气温26℃,年最热月地下0.8m处平均温度25℃.主导风向为南风，年雷暴日数52。平均海拔22m，地层以砂粘土为主。考虑到土壤电阻率较高，和防雷要求得提高选用此型别为SC(B)10型变压器。初步选定变压器得容量型号如下表：表4-1车间变电所变压器的台数、容量和型号编号厂房名称Sc/kV·A变压器台数及容量（kV·A）变压器型号车间变电所代号1裁剪车间STS13整烫车间2缝制车间STS24检品车间STS35印绣花车间6机修车间7仓库STS48食堂9锅炉房水泵房综合办公楼生活区STS55电气主接线方案选择5.1电气主接线的意义及重要性电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。对一个电厂而言,电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等,从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面,经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。电气主接线应满足以下几点要求：1）运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电。2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下,做到经济合理,尽量减少占地面积,节省投资。5.2电气主接线的设计变配电所的电气主接线是一电源进线和引出线为基本环节，以母线为中间环节的电能输配电路。1、主接线方式其基本形式按有母线接线和无母线接线。母线又称汇流排，起着汇集电能的作用。在拥护的变配电所中，有母线的主接线按母线的设置不同，又有单母线接线，单母线分段接线，双母线接线。2、主接线方案的选择该机械厂本厂可由附近35/10kV地区变电站取得工作电源，所以直接经车间变电所，降为一般低压用电设备所需的电压如380V、220V。该工厂属于二级负荷，直接引入10kV的高压电，选择二路电源进线的接线。采用冷备用的工作方式。（1）单母线接线又称典型单母线接线，所有电源和引出线回路都连接在同一母线上，优点是简单，清晰，设备少，运行操作方便且有利于扩建。（2）各车间变点站相互独立由于该工厂为二级负荷，对供电的可靠性要求不是很高，采用如图所示的接线方式具有接线简单，操作方便，设备少，投资小等优点。通过综合考虑,本方案一次侧选择单母线分段接线,二次侧各变电站相互独立接线方式。6短路电流的计算6.1产生短路电流的原因、危害及计算方法短路电流产生的原因：（1）设备绝缘损坏。老化、污闪、雾闪、盐碱击穿。（2）外力破坏。雷击、鸟害、动物接触、人员或植物距离太近。（3）设备机械损伤。疲劳严重、断线、倒塔、倒杆、电动力太大拉断导线。（4）运行人员误操作、带地线合隔离开关、带负荷拉隔离开关。（5）其他原因。短路电流产生的主要危害：（1）短路电流的弧光高温直接烧坏电气设备。（2）短路电流造成的大电动力破坏其它设备，造成连续的短路发生。（3）电压太低影响用户的正常供电。短路电流计算的方法：常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。绘制短路电路图6-1如图图6-1短路计算电路6.2短路电流点的计算本设计采用标幺制法进行短路计算1.在最大运行方式下:以STS1变电所为例Sk.max=200MV.A(1)确定基准值取Sd=100MV.AVc1=10.5kVVc2=0.4kV而Id1=Sd/3Uc1=100MV.A/(3*10.5kV)=5.5kAId2=Sd/3Uc2=100MV.A/(3*0.4kV)=144.34kA（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值xxd/Sk=100MV.A/200MV.A=0.5②架空线路：x=x0LSd/③电力变压器（由附录表Uk%6）X=Uk%Sd/100SNT=4×100×1000kV.A/100×400kV.A=10绘制等效电路如图6-2，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。图6-2等效电路(3)求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流1）总电抗标幺值X*Σ(k一2）三相短路电流周期分量有效值I1=Id1/x*Σ(k1)=5.5kA/2.09=2.63kA3)其他三相短路电流I'()=I)1=I3=2.63kAi)I)=1.51*2.63kA=3.97kA4)三相短路容量S=Sd/x(k一1)=100MV.A/2.09=47.84MV.A（4）求k-2点的短路总电抗标幺值及短路电流1）总电抗标幺值x(k一2)=x+x+x=0.5+1.59+10=12.092）三相短路电流周期分量有效值I)2=Id2/x(k一2)=144.34kA/12.09=11.93kA3)其他三相短路电流I(3=I)一2=I3一)2=11.93kAi)11.93kA=15.62kA4)三相短路容量S)2=Sd/x(k一2)=100/11.93=8.38MV.A短路计算结果表见表6-1其它车间K-1点即变压器高压侧短路时的短路电流和短路容量是相同的,只需计算K-2点变压器低压侧短路时的短路电流和短路容量;根据相同的方法可计算其它车间K-2点短路电流和短路容量。表6-1STS1短路计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容量MV.AxΣ*((3)K((3)UI(3)伪i)I)k-1k-22最小方式运行情况下:以STS1为例计算Sk.min=100MV.A(1)确定基准值取Sd=100MV.AUc1=10.5kVUc2=0.4kV而Id1=Sd/3Uc1=100MV.A/（3*10.5kV）=5.50kAId2=Sd/3Uc2=100MV.A/(3*0.4kV)=144.34kA(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统x=Sd/Sk=100MV.A/100MV.A=12）架空线路x=x0LSd/U=0.35λ/km×1km×100MV.A/(10.5kV)2=0.3323)电力变压器X=Uk%Sd/100SNT=4×100×1000kV.A/100×4kV.A=10(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值x(k一1)=x+x=1+1.59=2.592）三相短路电流周期分量有效值I=Id1/x(k一1)=5.5kA/2.59=2.12kAi)4)三相短路容量S=Sd/x(k一1)=100MV.A/2.59=38.61MV.A(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量1）总电抗标幺值x(k一2)=x+x+x=1+1.59+10=12.592）三相短路电流周期分量有效值I)2=Id2/x(k一2)=144.34kA/12.59=11.46kA3)其他三相短路电流I'3)2)一3一=11.46kAi)11.46kA=15.01kA4)三相短路容量S)2=Sd/x(k一2)=100MV.A/12.59=7.94MV.A其短路计算表如下：表6-2STS1短路计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容量MV.AxΣ*(3)I(3)K((3)UI(3)伪i)I)k-1k-27高、低压电气一次设备的选择7.1电气设备的选择对工厂企业的意义电器是指能够根据外界施加的信号和要求，自动或手动地接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电量对象的变换、检测、控制、保护、调节和传递信息用的电气器具。工厂供电系统的安全运行对工业企业来说至关重要，特别是对于大型企业，企业供电的可靠性、连续性和安全性要求很高。7.2电气设备的选择及其效验理论供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。对于高压设备器件的校验项目见表7-1：表7-1高压设备器件的校验项目电器设备名称电压/kV电流/A断流能力/kA短路电流校验短流能力热稳定度真空断路器√√√√√旋转式隔离开关√√-√√高压熔断器√√√--电流互感器√√-√√电压互感器√----选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断（或功率）应不小于它可能开断的最大电流按三相短路冲击电电流和流校验按三相短路稳态短路发热假象时间校验电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压、电流、频率（一般为50Hz）等的要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑其断流能力。7.3主要设备的选择校验在本设计中所用到的10kV的高压成套设备为HXGN10-12系列箱式固定型交流金属封闭环网开关设备，该设备是三相交流50Hz单母线及单母线带旁路系统的户内成套设备，具有安全连锁、防误性能、运行安全可靠、真空灭弧室等特点。（1）电流互感器LZZB-12的选择和校验电流互感器应按装设地点条件及额定电压，一次电流，二次电流（一般为5A），准确级等进行选择，并应校验其短路动稳态和和热稳态。校验结果见表7-2表7-2LZZB-12校验序号安装地点的电气条件LZZB-12结论项目数据项目数据1UN10kVUN12kV合格2C69.18AN100A合格3KK11.46kAK合格429.40kA44kA合格5tIMAI2t446.25kA2合格（2）RN2-12高压熔断器的选择校验，见下表7-3表7-3XRNT-10高压熔断器的选择校验表安装地点的电气条件RN2-12高压熔断器项目数据项目数据1UN10kVUN12kV2IcIc3I(3)K11.46KAK31.5kA（3）高压侧其他设备的选择校验表表7-4高压侧设备校验表选择校验项目断流能力动稳定度热稳定度tIMA安装地点的电气条件参数UNCK(3)数据10kV69.18A11.46KA29.40kA=设备型号规格参数UNNKI2t真空断路器VEC-12A(B)12kV630A25kA63kA(25kA)2×4S=电压互感器HY5W-17/4512kV----隔离开关GN38-12D10kV630A80kA（4）低压侧电气设备的选择校验低压侧进线柜主要采用GCL系列，主要校验电流互感器LMK-0.66和断路器ME630-ME3205，其校验结果如下表：i=1表7-5低压侧部分电器设备校验表选择校验项目断流能力动稳定度热稳定度tIMA安装地点的电气条件参数UNCK(3)数据0.38kV21.61A101.94kA(16．92kA)2设备型号规格参数UNNKI2t电流互感器0.38kV50A 160KA-断路器ME630-ME320.4kV630A50kA150kA(50kA)2×4S=10000kA27.4电线电缆选择与校验1、电线电缆选择的条件（1）发热条件（2）电压损失条件（3）经济电流密度条件（4）机械强度条件(5)短路热稳定条件用户的对电力电缆不必校验机械强度。其具体校验条件如下：按发热条件选择导线和电缆截面按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial大于通过相线的计算电流Ic，即Ial＞Ic所谓导线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大影响导线和电缆的允许载流量的主要因素：导线和电缆的导体材料与绝缘材料、导线和电缆的环境温度、导线和电缆的敷设方式、导线和电缆的并列根数。按发热条件选择导体截面后，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。b按电压损失条件选择导线和电缆截面。当先按电压损失条件选择导线(或电缆，下同)截面时，由于截面未知，故有两个未知数，即导线的电阻和电抗。可先假定一个单位长度的电抗值x0,然后再进行选择计算。10piLiN2N(2n)|(2n)|10UNΔUal%-x0ΣqiLi|i=1)(7-1)(7-2)A r0(7-3)式中是导线材料电阻率的计算值，铜取18.8，单位Ω·m×10－9。c经济电流密度35kV以上高压线路考虑经济截面，用户的10kV及以下线路通常不按此条件选择。d校验机械强度导线截面应不小于其最小允许截面e短路热稳定对绝缘导线电缆和母线应校验其短路热稳定性校验公式如下：Atima(7-4)2、对该工厂我们只选择架空线、母线及高压侧进出线的导线1）10kV架空进线选择初定线路为LJ型铝绞线,取x=0.35Ω/km,则据ΔUAC%=(r0p1L1+x0q1L1)/(10UN2)（7-5）=(r0×979.08kW*5+0.35Ω/km×426.52kvar*5)/(10×(10kV)2)=4.98r0+0.746≤5≤0.867Ω/kmA>=ρ/r0=36.56mm2选取LJ-50型导线,并查得其r0=0.66Ω/km,x0=0.355Ω/km,算得ΔUAC%=4.809≤5。可见LJ-50导线满足电压损失要求。再对该导线做发热条件校验，因为导线最大负荷电流为74.22A,而查附录表29，得LJ-50导线在40℃下载流量为174A,满足发热条件要求,接着做机械强度校验根据相关规定,10kV架空线路铝绞线的最小截面为35mm2，因此所选LJ-50型是满足机械强度要求的。2）母线的选择：对于10kV母线初选TMY-3X(40X4)允许载流量为625A>69.18A符合条件，而据(7-4)得Amin=15.38㎜2A=160㎜2>Amin符合热稳定的条件其他条件不做考虑。对线路中低压母线也初步选定该母线。3）进出线电缆的选择：考虑高压侧进线的电缆选定YJV8.7/10kV-3型电缆允许载流量为235A>69.18A（而出线相对电流要小一些也可选择考虑到经济效益从略，也选择此电缆）据(7-4)也可求得A=95㎜2>Amin=88.6㎜2均符合条件。8.1防雷接地的理论基础1、雷击电磁脉冲（代号LEMP）是一种电磁干扰源，它是在建筑物防雷装置和附近遭受直击雷击的情况下，由雷电的强大闪电流引起的静电场、电磁场和电磁辐射等所产生的效应。为了保障信息系统的防雷安全，必须对雷击电磁脉冲采取必要的防护措施，以便在建筑物内实现良好的电磁兼容性（代号EMC）。对于建筑物内的信息系统来说，屏蔽、接地和等电位连接可以控制不同防雷区雷击电磁环境，达到人为控制雷击电磁脉冲干扰程度的作用。2、过电压的概念雷电过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。雷闪击中