鲁学机械厂降压变电所电气设计.doc

目录1 设计任务31.1 设计目的31.1 设计要求31.2 设计依据31.2.1 工厂负荷情况31.2.2 气象资料51.2.3 地质水文资料51.2.4 供电电源情况51.2.5 电费制度及主要费用的计算6 2 负荷和无功功率计算及补偿 7 2.1 负荷计算的目的、意义及原则7 2.2 全厂负荷计算及方法7 2.3 无功功率补偿9 2.3.1 无功补偿的作用103 机加工车间配电系统的确定113.1 分组、干线负荷计算原理11 3.2 机加工车间负荷计算134 变电所位置和形式的选择114.1 变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定114.2 变电所的形式184.3 变电所主变压器台数、容量类型的选择15 5 变电所主接线方案的选择16 5.1 装设一台主变压器的主接线方案16 5.2 装设两台主变压器的主接线方案17 5.3 主接线方案的技术经济比较17 6 短路电流的计算236.1 短路电流计算的目的及几点说明236.2 欧姆法计算短路电流23 7 变电所一次设备的选择与校验27 7.1电气设备选择的一般原则27 7.2高低压电气设备的选择278 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定30 8.1变电所二次回路的选择30 8.2变电所继电保护装置30 8.3装设电流速断保护318.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置319 防雷和接地装置的确定33 9.1 变电所的防雷设计33 9.2 变电所公共接地装置的设计33心得体会35 参考文献36摘要众所周知，电能是工业生产的主要动力能源。工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输，变换，分配到工厂车间中的每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量的迅速增长，对电能的质量，供电的可靠行以及技术经济指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资，运行费用和有色金属的消耗量，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上，他与企业的经济效益，设备和人身安全等是密切相关的。供电设计的任务是从厂区以外的电网取得电源，并通过厂内的变配电中心分配到下厂的各个供电点。它是工程建设施下的依抓，也是日后进行验收及运行维修的依据。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。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。关键词：降压变电所 变压器 工厂负荷 接线方案 防雷及接地保护1 绪论1.1 设计目的 帮助我们熟悉小型工厂的配电系统的构架及建模方案。训练同学们对配电系统最基本的参数计算，并根据计算参数选择正确的的器件来完成配电的需要系统。利用cad绘图软件画出10kv工厂供配电系统设计，使我们更加熟悉cad的绘图，实现现10kv及以下低压供配电的cad系统一体化设计，使其功能更趋完善，真正满足设计人员的需要，这项工作是很有实际意义的。1.2 设计要求 要求根据本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，确定变电所的位置与形式；确定变电所主要变压器的台数与容量，类型；确定变电所主接线方案的设计选择以及高低压设备和进出线，确定二次回路方案以及继电保护的整定，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。1.3 设计依据1.3.1 工厂负荷情况工厂负荷数据：工厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时数4600小时，日最大负荷持续时间为6小时。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计的得到的全厂负荷表见表1-1，机加工车间设备明细表见表1-2。表1-1 工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类型设备容量/kw需要系数功率因数1铸造车间动力3000.30.70照明60.81.002锻压车间动力3500.30.65照明80.71.007机加工车间待算6工具车间动力3600.30.60照明70.91.004电镀车间动力2500.50.80照明50.81.003热处理车间动力1500.60.80照明50.81.009装备车间动力1800.30.70照明60.81.0010机修车间动力1600.20.65照明40.81.008锅炉房动力500.70.80照明10.81.005仓库动力200.40.80照明10.81.00生活区照明3500.70.90表1-2 机加工车间设备明细表序号设备名称设备容量/kw台数1车床c630m10+0.12512万能工具磨床m5m2+0.07513、4、5普通车床c620-17+0.62536普通车床c620-35+0.62517、12普通车床c6204+0.625613螺旋套丝机s-81393+0.125114普通车床c63010+0.125115管螺纹车床q1197+0.625116摇臂钻床z358+0.5117、18圆柱立式钻床z50403+0.1252195t单梁吊车10+0.2120立式砂轮1.75121、22牛头刨床b6653123万能铣床x63wt13124立式铣床x52k9+0.125125滚齿机y-364.1126插床b50324127弓锯机g721.7128立式钻床z5120.6129电极式盐浴电阻炉20（单相380v）130井式回火电阻炉24131箱式加热电阻炉452532车床cw-131.9133立式车床c512-1a35.7134卧式镗床j6810135单臂刨床b1010701机加工车间照明密度12w/11.3.2 气象资料本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为23，年最低气温为-8，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26，年最热月地下0.8m处平均温度为25。当地主导风向为东北风，年暴雷日数为20天。本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。1.3.3地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。1.3.4供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kv的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图该干线的导线牌号为lgj-150，导线为等腰三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500mva。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级符合要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为60km，电缆线路总长度为25km。1.2.6 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元kva，动力电费为1.0元kw.h，照明电费为0.48元kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门缴纳供电贴费：610va为600kva。由下面的经济指标表可以得知：电力变压器的综合投资为30.2万元，主变压器的折扣费=30.2*0.05=1.51万元，高压开关柜的折旧费=24万元*0.06=1.44万元，变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元（24万为高压开关柜的综合投资），因此计算主变压器和高压开关柜的折旧费和维修管理费= （1.51+1.44+3.25）=6.2万元。 供电贴费：主变压器容量每kva 为600元，供电贴费=1000 kva*0.06万元/ kva=60万元。月基本电费按主变压器容量计为18元/ kva,故每年电费1000*18*12=21.6万元；由前面可知年最大负荷利用小时为3500h，故可求得：动力费用：1920kw*3500h*1.0元/kwh=672万元；照明费用：253kw*3500h*0.48元/kwh=42.5万元。 年用电总计约：21.6+672+42.5=736.1万元（不含供电贴费）。2 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算的目的算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。计算流过各主要电气设备(断路器、隔离开关、母线、熔断器等)的负荷电流，作为选择这些设备的依据。计算流过各条线路(电源进线、高低压配电线路等)的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。计算尖峰负荷，用于保护电器的整定计算和校验电动机的启动条件。 计算负荷是工程设计中按照发热条件选择导线和电气设备的依据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理，如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费，变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运行。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至产生火灾，造成更大的经济损失。因此，正确确定计算负荷具有很大的意义。2.2 全厂负荷计算表及方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率： p30= pekd 无功功率: q30 = p30 tg 视在功率: s3o = p30/cos 计算电流: i30 = s30/3un表2-1 机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量pe/kw需要系数kdcostan计算负荷p30/kwq30/kws30/kvai30/a1铸造车间动力3000.30.71.029091.8128.6201照明60.81.004.804.87.3小计30694.891.8133.4208.32锻压车间动力3500.30.651.17105122.8161.5251照明80.71.005.605.625.2小计258110.6122.8167.1276.23热处理车间动力1500.60.80.759067.5112.5176照明50.81.004046.1小计2059467.5112.5182.14电镀车间动力2500.50.80.7512593.8183.8244照明50.81.004046.1小计25512993.8187.8250.15仓库动力200.40.80.75861016.2照明10.81.000.800.81.2小计218.8610.817.46工具车间动力3600.30.61.33108144180280照明70.91.006.306.39.6小计267114.3144186.3289.68锅炉房动力500.70.81.023543.867照明10.81.000.80小计5135.835.750.676.89装配车间动力1800.30.81.025455.167.5102.6照明60.91.005.405.48.2小计18659.455.172.9110.810机修车间动力1600.20.651.173237.449.278照明40.81.003.203.24.9小计16435.237.452.47811生活区照明3500.70.90.48245118.7272.2413总计（380v侧）动力1920926.9772.8照明253计入kep=0.85keq=0.90.74787.9692.5124619022.3 无功功率补偿 由上表2-1可知，该厂380v侧最大负荷时的功率因数是0.74，而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时因数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380v侧最大负荷时因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380v侧所需无功功率补偿容量： qc=p30(tan1-tan2)=787.9tan(arccos0.74)-tan(arccos0.92)kvar=381.5kvar选pgj1型低压自动补偿屏（如图2.1所示），并联电容器为bw0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量84kvar*5=420kvar。因此无功补偿后工厂380v侧和10kv侧的负荷计算如下表所示：表2-2 补偿前后负荷比较项目cos计算负荷p30/kwq30/kvars30/kvai30/a380v侧补偿前负荷0.74787.9692.512461902380v侧无功补偿容量-420380v侧补偿后负荷0.935787.9272.48421279主变压器功率损耗0.015s30=130.06s30=5110kv侧负0.92800.9333.4870502.3.1无功补偿的主要作用无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功补偿在电网中传输，相应减小了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。集中补偿与分散补偿相结合，以分撒补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降压相结合；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。无功补偿的主要作用具体体现在： 提高电压质量； 降低电能损耗； 提高发供电设备运行效率；减少用户电费支出。3 机加工车间配电系统的确定3.1 分组、干线负荷计算原理根据设计的要求，对于负荷计算采用“abc”算法，其特点是：运用概率论的基本原理找出计算容量与设备负荷之间的关系；利用单元功率的概念和“ab”列表法，将复杂的功率运算简化为台数的计算，使运算简单准确，适宜于工厂设计利用。“abc”算法的公式为： （式2.1）式中：d单台等值功率（kw），d可取任意值，一般取d=3kw；改组用电设备的利用系数式中的系数“a”可按下式求得： （式2.2） （式2.3）式中：改组用电设备中某一单台设备额定功率； 对应于改功率设备的台数式中的系数“b”由下式求得： （式2.4）式中“c”由下式求得： （式2.5）其中可查表求得。下面以供电回路为例进行“abc”负荷计算：表3-1 机加工车间设备明细表序号设备名称设备容量/kw台数1车床c630m10+0.12512万能工具磨床m5m2+0.07513、4、5普通车床c620-17+0.62536普通车床c620-35+0.62517、12普通车床c6204+0.625613螺旋套丝机s-81393+0.125114普通车床c63010+0.125115管螺纹车床q1197+0.625116摇臂钻床z358+0.5117、18圆柱立式钻床z50403+0.1252195t单梁吊车10+0.2120立式砂轮1.75121、22牛头刨床b6653123万能铣床x63wt13124立式铣床x52k9+0.125125滚齿机y-364.1126插床b50324127弓锯机g721.7128立式钻床z5120.6129电极式盐浴电阻炉20（单相380v）130井式回火电阻炉24131箱式加热电阻炉452532车床cw-131.9133立式车床c512-1a35.7134卧式镗床j6810135单臂刨床b1010701机加工车间照明密度12w/13.2 机加工车间负荷计算根据工厂供电1980表1-9，可以知道在本机械分厂的机加工车间的各个利用系数kl的值及各个参数如下：各种机械加工车床、铣床、刨床、钻床、磨床：；5t单臂吊车： 电极式盐浴电阻炉和井式回火电阻炉： 各种机械加工车床设备负荷计算： 5t单梁吊车负荷计算：电极式盐浴电阻炉和井式回火电阻炉负荷计算：4 变电所位置和形式的选择4.1变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较 一、接近负荷中心； 二、进出线方便； 三、接近电源侧； 四、设备运输方便； 五、不应设在有剧烈振动或高温的场所； 六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧； 七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻； 八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定； 九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。1、装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。2、多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配电所、变电所应设置在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁。3、高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的配电所和变电所，当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁，并应按现行国家标准高层民用建筑设计防火规范有关规定，采取相应的防火措施。4、露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所： 一、有腐蚀性气体的场所； 二、挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁； 三、附近有棉、粮及其他易燃、易爆物品集中的露天堆场； 四、容易沉积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定，并应符合下列规定： 一、负荷较大的车间和站房，宜设附设变电所或半露天变电所； 二、负荷较大的多跨厂房，负荷中心在厂房的中部且环境许可时，宜设车间内变电所或组台式成套变电站； 三、高层或大型民用建筑内，宜设室内变电所或组合式成套变电站； 四、负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区，宜设独立变电所，有条件时也可设附设变电所或户外箱式变电站； 五、环境允许的中小城镇居民区和工厂的生活区，当变压器容量在315kva及以下时，宜设杆上式或高台式变电所。带可燃性油的高压配电装置,宜装设在单独的高压配电室内。当高压开关柜的数量为6台及以下时，可与低压配电屏设置在同一房间内。不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内。具有符合ip3x防护等级外壳的不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，当环境允许时，可相互靠近布置在车间内。 。室内变电所的每台油量为100kg及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。在同一配电室内单列布置高、低压配电装置时，当高压开关柜或低压配电屏顶面有裸露带电导体时，两者之间的净距不应小于2m；当高压开关柜和低压配电屏的顶面封闭外壳防护等级符合ip2x级时，两者可靠近布置。 有人值班的配电所，应设单独的值班室。当低压配电室兼作值班室时，低压配电室面积应适当增大。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通，值班室应有直接通向户外或通向走道的门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。设于二层的配电室应设搬运设备的通道、平台或孔洞。高（低）压配电室内，宜留有适当数量配电装置的备用位置。高压配电装置的柜顶为裸母线分段时，两段母线分段处宜装设绝缘隔板，其高度不应小于0.3m。由同一配电所供给一级负荷用电时,母线分段处应设防火隔板或有门洞的隔墙。供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟，当无法分开时，该电缆沟内的两路电缆应采用阻燃性电缆，且应分别敷设在电缆沟两侧的支架上。户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。配电所宜设辅助生产用房。4.2 变电所的形式（类型）（1） 车间附设变电所（2） 车间内变电所（3） 露天（或半露天）变电所（4） 独立变电所（5） 杆上变电台（6） 地下变电所（7） 楼上变电所（8） 成套变电所（9） 移动式变电所我们的工厂是10kv以下，变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。4.3 变电所主要变压器的台数与容量、类型的选择根据工厂的负荷情况和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为s9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=800 kva=788 kva，即选一台s9-800/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)型号为s9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2）选择，即788 kva=（472.8551.6）kva（4-1）=(119+160+50.6) kva=329.6 kva（4-2）因此选两台s9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为yyn0 。我们这里选s9-630/10或s9-1000/10（下一章具体介绍选哪一台比较好） 主变压器的联结组为yyn0。5变电所主接线方案的选择根据上面考虑的两种主变压器方案可设计出下列两种主接线方案：5.1 装设一台主变压器的主接线方案 y0y0s9-1000gg-1a(f)-0710/0.4kv联络线（备用电源）gg-1a(f)-54gw口-1010kvfs4-10gg-1a(j)-03gg-1a(j)-03gg-1a(f)-07gg-1a(f)-54gg-1a(f)-07gg-1a(f)-07主变联络（备用）220/380v高压柜列图6-15.2装设两台主变压器的主接线方案 y0y0220/380vs9-630gg-1a(f)gg-1a(f)-0710/0.4kvs9-63010/0.4kv联络线（备用电源）gg-1a(f)-54gg-1a(f)-113、11gw口-1010kvfs4-10gg-1a(j)-01gg-1a(f)-113gg-1a(f)-11gg-1a(j)-01gg-1a(f)-96gg-1a(f)-07gg-1a(f)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96图6-26.3主接线方案的技术经济比较表6-1主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查得s9-1000/10的单价为15.1万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*15.1=30.2万元查得s9-630/10的单价为10.5万元，因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万元，比一台主变方案多投资11.8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得gg-1a(f)型柜可按每台4万元计，其综合投资可按设备的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24万元本方案采用6台gg-1a(f)柜，其综合投资约为6*1.5*4=36万元，比一台主变方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2万元*0.05=1.51万元；高压开关柜的折旧费=24万元*0.06=1.44万元；变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（1.51+1.44+3.25）=6.2万元主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元；高压开关柜的折旧费=36万元*0.06=2.16万元；变配电的维修管理费=（42+36）万元*0.06=4.68万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（2.1+2.16+4.68）=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74万元供电贴费主变容量每kva为600元，供电贴费=1000kva*0.06万元/kva=60万元供电贴费=2*630kva*0.06万元=75.6万元，比一台主变多交15.6万元从上表6-1可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。6 短路电流的计算短路电流是供配电系统中的相间或相地之间因绝缘破坏而发生电气连通的故障状态。它的数值可达额定电流的十余倍至数十倍，而电路由常态变为短路的暂态工程中，还出现高达稳态短路电流1825倍的冲击电流。会对供配电系统造成严重的破坏。6.1 短路电流计算的目的及几点说明：在供配电系统中除应采取有效技术措施防止发生短路外，还应设置灵敏、可靠的继电保护装置和有足够断流能力的断路器，快速切除短路回路，把短路危害抑制到最低限度。为此必须进行短路电流计算，以便正确选择和整定保护装置、选择限制短路电流的元件和开关设备。（1）由于民用建筑内所装置的元件，其容量远比系统容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路时，系统母线上的电压变动很小，可认为电压维持不变。因此，在本次计算中，都是以上述的由无限大容量电力系统供电作为前提来进行计算的。（2）在计算高压电路中的短路电流时，只需考虑短路电流值有重大影响的电流元件如发电机、变压器、电抗器、架空线及电缆等。由于发电机、变压器、电抗器的电阻远小于本身电抗，因此可不考虑。但当架空线和电缆较长，使短路电流的总电阻大于总电抗1/3时，需要计如电阻。（3）短路电流计算按金属性短路进行。（4）短路电流计算的符号含义：短路电流计算应求出最大短路电流值，以确定电气设备容量或额定参数；求出最小短路电流值，作为选择熔断器、整定继电保护装置和校验电动机启动的依据。（5）短路电流的计算方法有欧姆法和标幺制法。在此需要计算下列短路电流值：id-三相短路电流周期分量有效值，ka；sd-三相短路容量，mvai-次暂态短路电流，既三相短路电流周期分量第一周的有效值，ka；i-三相短路电流稳态有效值，ka；ic-三相短路电流第一周全电流有效值，ka；ic-三相短路冲击电流，既三相短路电流第一周全电流峰值，ka；i02-短路开始到02s时的三相短路电流有效值，ka；s02-短路开始到02s时的三相短路容量，mva；6.2 欧姆法计算短路电流6.2.1 绘制计算电路及计算500mvak-1k-2lgj-150,8km10.5kvs9-10000.4kv(2)(3)(1)系统6.2.2确定短路计算基准值设基准容量sd=100mva，基准电压ud=uc=1.05un。uc为短路计算电压，即高压侧ud1=10.5kv，ud2=0.4kv，则6.2.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500mva，故=100mva/500mva=0.2 （5-3）架空线路查表得lgj-150的线路电抗，而线路长8km，故 （5-4）电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故=5.6 （5-5）式中，sn为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示k-1k-2k-1点的相关计算总电抗标幺值：=0.2+2.6=2.8 （5-6）三相短路电流周期分量有效值： （5-7）其它短路电流： （5-8） （5-9） （5-10）三相短路容量： （5-11）k-2点的相关计算总电抗标幺值：=0.2+2.6+5.6=8.4 （5-12）三相短路电流周期分量有效值： （5-13）其它短路电流： （5-14） （5-15） （5-16）三相短路容量： （5-17）以上短路计算结果综合图表6-2所示表6-2 短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/mvak-11.961.961.965.02.9635.7k-217.117.117.131.518.611.9 7 变电所一次设备的选择与校验7.1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则主要有以下几条：（1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备。 1)根据设备所在位置(户内或户外)、使用环境和工作条件，选择电气设备型号。 2)按工作电压选择电气设备的额定电压。 3)按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。电气设备的额定电流in应不小于实际通过它的最大负荷电流imax(或计算电 流ij)，即 inimax 或inij(71)(2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定。 为保证电气设备在短路故障时不至损坏，按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定：电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下，电气设备不至损坏。热稳定：电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。(3)开关电器断流能力校验。断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务，所以开关电器还必须校验断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量.7.2 高低压电气设备的选择7.2.1 高压侧一次设备的选择与校验按工作电压选择：设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kv， =11.5kv，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kv，穿墙套管额定电压=11.5kv，熔断器额定电压=12kv。 设备的额定电流in不应小于所在的电路计算电流i30，既ini30按断流能力选择：设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验：a）动稳定度校验或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表8-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。 表7-1选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kv57.7a()1.96ka5.0ka一次设备型号规格额定参数高压少油断路器sn10-10i/63010kv630ka16ka40 ka高压隔离开关-10/20010kv200a-25.5 ka二次负荷0.6高压熔断器rn2-1010kv0.5a50 ka-电压互感器jdj-1010/0.1kv-电压互感器jdzj-10-电流互感器lqj-1010kv100/5a-=31.8 ka=81避雷针fs4-1010kv-户外隔离开关gw4-12/40012kv400a-25ka7.2.2 低压侧一次设备的选择与校验同样，做出380v侧一次设备的选择校验，如图8-2所示，所选数据均满足要求。表7-2选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380v总1317.6a19.7ka36.2ka-一次设备型号规格额定参数-低压断路器dw15-1500/3d380v1500a40ka-低压断路器dw20-630380v630a（大于）30ka(一般)-低压断路器dw20-200380v200a（大于）25 ka-低压断路hd13-1500/30380v1500a-电流互感器lmzj1-0.5500v1500/5a-电流互感器lmz1-0.5500v100/5a160/5a-7.2.3 高低压母线的选择 查表得到10kv母线选lmy-3（40*4mm），即母线尺寸为40mm*4mm,380v母线选lmy-3（120*10）+80*6，即母线尺寸为120mm*10mm，而中性母线尺寸为80mm*6mm。8 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定8.1 变电所二次回路的选择a）高压断路器的操作机构控制与信号回路：断路器采用手动操作机构，其控制与信号回路如工厂供电设计指导图6-12所示。 b）变电所的电能计量回路： 变电所高压侧装设专用计量柜，装设三项有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。 c）变电所的测量和绝缘检查回路： 变电所高压侧装有电压互感器。其中电压互感器3个jdzj-10型，组成y0/y0/开口y0/y0/的接线，用以实现电压测量和绝缘检查，其接线图见工厂供电设计指导图6-8.作为备用电源的高压联络线上，装有三项有功电度表和三项无功电度表、电流表，接线图见工厂供电设计指导图6-9。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压线路照明上装上三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级应符合要求。8.2 变电所继电保护装置8.2.1 主变压器的继电保护装置 a）装设瓦斯保护： 当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应付动作于高压侧断路器。 b)装设反时限过电流保护： 采用型感应式过电流继电器，两项两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。8.2.2 动作电流整定其中，可靠系数，接线系数，继电器返