毕业设计（论文）-XX纺织厂供配电系统设计.doc

xxxx 纺织厂供配电系统设计纺织厂供配电系统设计 内容摘要：内容摘要： 本设计是为 xx 纺织厂设计一座高压配电所，该纺织厂主要生产化纤产品， 大部分车间为三班制，少数车间为两班或一班制。该厂属二级负荷。二级负荷 也属于重要负荷，所以供电电源由两回路供电，供电变压器也应有两台。在其 中一回路或一台变压器发生常见障碍时，二级负荷应不致中断供电，或中断后 能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一 回路 6kv 及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电 缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用 两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。 关键词关键词 供电系统；电力负荷；功率补偿；短路电流；电气设备；主接线；防雷 与接地； 引言引言 电能是现代工业生产的主要能源和动力，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。随着工业生产化的发展，电能在 工业也是不可缺乏的能源。因此，做好工厂企业供配电的设计，可以有效的利 用电能为经济的发展而服务，所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方 面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、 设备的选择、线路的分配和设计、保护措施等方面进行设计分析，把最好的供 配电设计应用到现实生产中来，为经济的发展做出最好的服务。 1 目录 1 1 工厂供电概述工厂供电概述 .2 1.1 工厂供电的意义和要求2 1.2 工厂供电设计的一般原则2 1.3 供配电系统的主要电气设备3 2 2 电力负荷及计算电力负荷及计算 .4 2.1 电力负荷计算的内容和目的4 2.2 电力负荷的表达式4 2.3 负荷的确定7 3 3 设计变电站的主接线设计变电站的主接线 .15 3.1 单母线主接线15 3.2 单母线分段15 4 4 选择并校验电源进线及工厂高压配电线路选择并校验电源进线及工厂高压配电线路 .17 4.1 电源进线17 4.2 高压配电室至主变的电缆的选择17 5 5 短路计算短路计算 .18 5.1 短路电流计算的目的18 5.2 短路电流计算的方法19 6 6 设备选择设备选择 .25 6.1 高、低压设备的选择25 6.2 配电所高压开关柜的选择25 7 7 变电站续电保护规划设计、作保护接线图变电站续电保护规划设计、作保护接线图 .26 7.1 主变压器的续电保护装置26 7.2 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置27 8 8 防雷与接地防雷与接地 .28 8.1 防雷28 8.2 接地29 9 9 附录附录 .31 9.1 工厂负荷情况31 9.2 系统电气总图32 1010 结束语结束语 .33 1111 参考文献参考文献 33 2 1 工厂供电概述 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，做好工厂供配电系统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。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节 约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供配电工作，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。 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。 1.2 工厂供电设计的一般原则 按照国家标准 gb50052-95 供配电系统设计规范、gb50053-94 10kv 及以下设计规范、gb50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供 电设计必须遵循以下原则： 1、 遵守规程、执行政策； 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源， 节约有色金属等技术经济政策。 2、 安全可靠、先进合理； 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，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 3、近期为主、考虑发展； 3 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做 到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 4、 全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工 厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响 到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂 供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。 1.3 供配电系统的主要电气设备 供配电系统中负输送和分配电力这一主要任务的电路，称为“一次电路” ， 也称为“主电路” 。供配电系统中用来控制、指示、监测、和保护一次电路及其 中设备运行的电路，称为“二次电路” ，通常称为“二次回路” 。 供配电系统的主要电气设备（一次设备） ，按功能可分为几类： 1、变电设备 指按系统工作要求来改变电压或电流的设备，例如电力变压器、 电流互感器、电压互感器等。 2、控制设备 指按系统工作要求来控制一次电路通断的设备，例如各种高低压 开关。 3、保护设备 指用来对系统进行过电流和过电压保护的设备，例如高低压熔断 器和避雷器。 4、无功补偿设备 指用来补偿系统中的无功功率、提高功率因数的设备，例如 并联电容器。 5、成套配电装置 他是按照一定的线路方案的要求，将有关一次设备和二次设 备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱 等。 电力变压器：电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力 系统中的电力电压升高或降低，以利于电力的合理输送、分配和使用。电力变 压器的基本结构，包括铁心和一、二次或一、二、三次绕组两大部分。按功能 分有升压变压器和降压变压器，按容量系列分有 r8 和 r10 两大类，按相数分有 单相和三相，按调压方式分有无载调压和有载调压，按绕组导体材质分有铜绕 组变压器和铝绕组变压器，按绕组型式有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦 变压器，按绕组绝缘和冷却方式有油浸式、干式和充气式，按结构性能分有普 通变压器、全密封变压器、防雷变压器等。电力变压器的联结组别有 yyn0 联结 和 dyn11 联结。 电流互感器：电流互感器的功能是用来使仪表、续电器等二次设备与主电 路绝缘，还有用来扩大仪表、续电器等二次设备应用的电流范围。 电压互感器：电压互感器的功能是用来使仪表、续电器等二次设备与主电 路绝缘，还用来扩大仪表、续电器等二次设备应用的电压范围。 高低压开关电器：高低压开关电器用于高低压电路的通、断。高压隔离 开关的功能，主要是用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修， 可分为户内式和户外式。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，因此能通断一 定的符合电流和过负荷电流，但它不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断 器串联使用，以借助熔断器来切断短路故障。负荷开关断开后，与隔离开关一 样，有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离电源，保证安全检修的功能。 4 高压断路器的功能是，不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电 流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障，它有相当完善的灭弧装 置。低压断路器既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压时自动 跳闸，其功能与高压断路器类似。 高低压熔断器和避雷器：低压熔断器的功能主要是实现低压赔垫系统的低 压配电系统的短路保护，有的也能实现过负荷保护，分为插入式、螺旋式、无 填料密封管式、有填料密封管式等。高低压避雷器是用来防止雷电产生的过电 压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护的电气设备的绝缘。 可分为阀式避雷器、排气式避雷器、保护间隙和金属氧化物避雷器等。 无功补偿设备：无功补偿设备就是专用来补偿供电系统的感性无功功率的 电气设备。有同步补偿机、并联电容器、无功功率自动补偿装置、动态无功功 率补偿设备等 2 电力负荷及计算 2.1 电力负荷计算的内容和目的 1、 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的 负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在 配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或 导体的依据。 2、 尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。一般 取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选 择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非 周期分量。 3、 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选 用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均 负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 2.2 电力负荷的表达式 电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造 成损失或影响的程度，可分为三级：一级负荷、二级负荷、三级负荷。 负荷持续率： %100t t %100 0 tt t 设备容量与负荷持续率的二次方根成反比关系： 2 p 2 1 1* p 5 用点设备的负荷系数： l k n p p 年最大负荷，就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小 max p 时平均负荷。年最大负荷利用小时，是假设电力负荷按年最大符合 30 p max t 持续运行时，在次时间内电力负荷所好用的电能恰与电力负荷全年实 max p max t 际所耗用的电能相等。按下式计算： max t max p a 平均负荷，就是电力负荷在一定时间 t 内平均消耗的功率，即： av p av p t t 年平均负荷，就是电力负荷全年平均耗用的功率，即： av p av p 8760 a 负荷曲线填充系数，就是将起伏波动的负荷曲线“前锋填谷” ，由次求 出的平均负荷与最大负荷的比值，称为负荷率，即： av p max p max p pav 三相用电设备的计算负荷 需要系数法确定三相用电设备组计算负荷： 用电设备进线的有功计算负荷应为： e wle ls p kk p* 30 （为设备的同时系数，为设备组的负荷系数，为设备组的平均 30 p s k l k e 效率，为配电线路的平均效率 ） l 需要系数：，则 d k le lsk k d k e p p30 需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷： 30 p edp k 用电设备的无功计算负荷为： 30 q 30 ptan 6 用电设备组的视在计算负荷为： 30 s cos 30 p 用电设备组的计算电流为： 30 i n u s 3 30 多组用电设备计算负荷的确定 确定拥有多组设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考 虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因数。因此在确定多组用电设备时， 应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别记入一个同时系数和 p k 。 q k 对车间干线取：0.850.95 p k 0.900.97 q k 对低压母线，分两种情况 由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取： 0.800.90 p k 0.850.95 q k 由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取： 0.900.95 p k 0.930.97 q k 总的有功计算负荷为 30 p p k i p .30 总的无功计算负荷为 30 q q k i q .30 则视在计算负荷为 30 s 2 30 2 30 qp 总的计算电流为 n u s i 3 30 30 按二项式发确定三相用电设备组计算负荷，有功计算负荷公式为： ee cpbpp 30 工厂的计算负荷，应该是在高压母线上所有高压配电线路计算负 荷之和，在乘以一个同时系数。高压配电线路的计算负荷，应该是该线路 2 . 30 p 所供车间变电所低压侧计算负荷，加上变压器的功率损耗，如此 3 . 30 p 1l p 7 逐级计算即可求得供电系统所有元件的计算负荷。但对一般工厂供电系统来说， 由于高低压配电线路一般不很长，其损耗较小， 因此在确定其计算负荷时往往不计线路损耗。 在负荷计算中，电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算： 有功损耗： 30 015 . 0 spt 无功损耗： 30 06 . 0 sqt 工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等 感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发 挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达 不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。 上图表示功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系。假设功率因数 有 cos 提高到 cos ，这时在用户需用的有功功率 30 p 不变的条件下，无功功 率将由 30 q 减小到 30 q ，视在功率将由 30 s 减小到 30 s 。相应地负荷电流 30 i 也 得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提 高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数 对供电系统大有好处。 由图可知，要使功率因数由 cos 提高到 cos ，必须装设无功补偿装置 （并联电容器） ，其容量为： 3030 qqqc)tan(tan 30 p 30 pqq cc qc 在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量 c q 来确定电容 器的个数，即： 8 c c q q n 2.3 负荷的确定 本设计是为某纺织厂设计一座高压配电所，该纺织厂主要生产化纤产品， 大部分车间为三班制，少数车间为两班或一班制。该厂属二级负荷。二级负荷 也属于重要负荷，所以供电电源由两回路供电，供电变压器也应有两台。在其 中一回路或一台变压器发生常见障碍时，二级负荷应不致中断供电，或中断后 能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一 回路 6kv 及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电 缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用 两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。 1 1、工厂负荷计算及无功补偿，确定各车间变电所变压器型式、容量、数量 （1）.有功计算负荷： 30 p edp k （2）.无功计算负荷： 30 q 30 ptan （3）.视在功率负荷： 30 s cos 30 p （4）. 计算电流为 ： n u s i 3 30 30 而在 no.1 车间里的合计中：. 2 . 30 1 . 3030 ppp . 2 . 30 1 . 3030 qqq 30 s 2 30 2 30 qp 因为变压器上有功率损耗，所以计算高压配电线路的计算负荷应该 总30 p 是该线路所供车间变电所低压侧计算负荷加上变压器的功率损耗。故： 总30 p （1）. t ppp 30 30 （2）. t qqq 30 30 （3）. 2 30 2 30 30 qps （4）. 总的计算电流为 n u s i 3 30 30 9 以下图表中的计算负荷通过上面的算式得出： 计算负荷 车间 名称 设备 容量 c p 需要 容量 d k 功率 因数 cos tg 30 p 30 q 30 s 30 i 锻工 车间 380.20.651.177.68.89211.692 纺纱 车间 3500.80.80.75280210350 制条 车间 3500.80.80.75280210350 软水站 880.650.80.7557.242.971.5 合计 826624.8471.792782.921.19 损耗 t p 7.83 t q 39.15 no.1 车变 高压侧合 计 826632.2510.94813.1946.95 机修 车间 3000.30.51.7390155.7180 仓库 400.30.51.731220.7624 办公楼 210.70.61.3314.719.55124.5 合计 361116.7196.011228.120.35 损耗 t p 2.28 t q 11.4 no.2 车变 高压侧合 计 361119.0207.41239.1213.8 10 职工 车间 5250.80.80.75420315525 染工 车间 4900.80.80.75392294490 食堂 400.750.80.753022.537.5 合计 1055842631.51052.51.6 t p 10.525 t q 52.625 no.3 车变 高压 侧合 计 1055852.525684.1251093.0863.11 锅炉 房 1500.750.80.75112.584.375140.625 水泵 房 1200.750.80.759067.5112.5 油泵 房 300.750.80.7522.516.87528.125 化验 区 500.750.80.7537.528.12546.875 合计 350262.5196.875328.1250.5 t p 2.28 t q 16.4 no.4 车变 高压 侧合 计 350265.78213.28340.7812.31 生活 区 3000.70.900.48210100.8232.940.35 t p 2.33 t q 11.65 no.5 车变 高压 侧合 300212.33112.45240.2713.87 11 在负荷计算中，电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算： 有功损耗： 30 015 . 0 spt 无功损耗： 30 06 . 0 sqt no.1： 8 . 625 30 p80.471 30 q95.782 30 s ka u s i n 20 . 1 380*3 95.782 3 30 30 85 . 7 95.782*01 . 0 01 . 0 30 spt 83.63383 . 7 8 . 625 30 30 t ppp 18.3995.782*05 . 0 05 . 0 30 sqt 98.51018.3980.471 30 30 t qqq 22.81498.51083.633 22 2 30 2 30 30 qps a u s i n 15.47 10*3 22.814 3 30 30 no.2： 7 . 117 30 p50.196 30 q88.228 30 s ka u s i n 38 . 0 380*3 88.228 3 30 30 98 . 2 88.228*01 . 0 01 . 0 30 spt 68.12098. 27 .117 30 30 t ppp 444.1188.228*05 . 0 05 . 0 30 sqt 944.207444.1150.196 30 30 t qqq 08.240444.20768.120 22 2 30 2 30 30 qps a u s i n 99.13 10*3 08.240 3 30 30 总 计 12 no.3： 844 30 p632 30 q 8 . 1052 30 s ka u s i n 6 . 1 380*3 5 . 1052 3 30 30 525.10 5 . 1052*01 . 0 01 . 0 30 spt 53.852525.10842 30 30 t ppp 625.525 .1052*05 . 0 05 . 0 30 sqt 125.684625.52 5 . 631 30 30 t qqq 08.1093125.684525.852 22 2 30 2 30 30 qps a u s i n 11.63 10*3 08.1093 3 30 30 no.4： 5 . 262 30 p875.196 30 q125.328 30 s ka u s i n 5 . 0 380*3 125.328 3 30 30 28 . 3 125.328*01 . 0 01 . 0 30 spt 78.26528 . 3 5 . 262 30 30 t ppp 41.16125.328*05 . 0 05 . 0 30 sqt 28.21341.16875.196 30 30 t qqq 78.34028.21378.265 22 2 30 2 30 30 qps a u s i n 31.12 10*3 78.340 3 30 30 no.5： 210 30 p 8 . 100 30 q94.232 30 s ka u s i n 35 . 0 380*3 94.232 3 30 30 33 . 2 94.232*01 . 0 01 . 0 30 spt 33.21233. 2210 30 30 t ppp 13 65.1194.232*05 . 0 05 . 0 30 sqt 45.11265.11 8 . 100 30 30 t qqq 27.24045.11233.212 22 2 30 2 30 30 qps a u s i x 87.13 10*3 27.240 3 30 30 高压母线上所有高压配电线路计算负荷之和 ： 54321 30nonononono pppppp 246.2082 33.21278.265525.85298.11863.632 54321 30 nonononono qqqqqq 21.1728 45.11228.213125.68442.20794.510 2 30 2 30 30 qps 00.2706 755.2986703613.4335748 21.172825.2082 22 30 )2( cos s p 00.2706 246.2082 77 . 0 变电所高压侧的，取。电压侧需要的并联电容器容量9 . 0cos9 . 0cos 为： cc qpq 371 . 0 246.2082 51.772 根据参考文献 1 的附录表 4 中，我选定并联电容器的型号为： 130 5 . 10bwf 14 c c q q n 75.25 30 51.772 个数应该是 3 的倍数，所以在低压侧得并联 27 个型号为 的电容器。130 5 . 10bwf 说明实际中并联电容器的容量为： c qnq 30 8103027 22 30 81021.1728246.2082）（s 71.2275 n u s i 3 30 30 392.131 10732 . 1 71.2275 30 30 cos s p 915 . 0 71.2275 246.2082 项目 cos 30 p 30 q 30 s 30 i 10kv 补偿前负荷 0.772082.2461728.212706.00156.24 10kv 侧无功补偿容量 -810 10kv 侧补偿后容量 0.912082.246918.212275.71131.392 根据上面的负荷计算，确定变压器为： no.1 车间变电所： )6(10/800 9 s no.2 车间变电所： )6(10/250 9 s no.3 车间变电所： )6(10/1250 9 s no.4 车间变电所： )6(10/400 9 s 15 no.5 车间变电所： f)6(10/250 9 s 3 设计变电站的主接线 主接线又称一次接线或主电路。电气主接线是由各种主要电气设备，按一定 顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。由于交流供电系统通常是三相 对称的，故在主接线图中，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备 不对称或需进一步说明的地方，部分地用三条线表示，这样就将三相电路图绘 成了单线图。为使看图容易起见，图上只绘出系统的主要元件及相互间的连接。 3.1 单母线主接线 母线也称汇流排，即汇集和分配电能的硬导线。设置母线可以方便地把电 源进线和多路引出线通过开关电器连接 在一起，以保证供电的可靠性和灵活 性。 在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电 16 源，以保证其它设备和线路的安全检修。例如，固定式开关柜中的断路器工作 一段时间需要检修时，在断路器断开电路的情况下，拉开隔离开关；恢复供电 时，应先合隔离开关，然后合断路器。这就是隔离开关与断路器配合操作的原 则。由于隔离开关无灭弧装置，断流能力差，所以不能带负荷操作。如下图 2 所示。 3.2 单母线分段 单母线分段接线是采用断路器（或隔离开关）将母线分段，通常是分成两 段，如图下 3 所示。母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同 段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器 qf1 在继电保护作 用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线段不间断供电和不致使重要 用户停电。两段母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。在供电可靠性要求 不高时，亦可用隔离开关分段（qs1） ，任一段母线发生故障时，将造成两段母 线同时停电，在判断故障后，拉开分段隔离开关 qs1，完好段即可恢复供电。 由上可知，单母线分段便于分段检修母线减小母线故障影响范围，提高供电的 可靠性和灵活性，所以为了提高供电的可靠采用单母线分段的主接线方式，结 合主接线方案确定主变压器型式、容量、数量 下面是纺织厂的变电站的主接线图： 变电所变压器和主结线方案的选择 17 装设两台变压器，型号亦采用，而每台容量选择，即： 9 s kvakvas tn 1750150025007 . 06 . 0 而且 22 30 75.9031205 ss tn 1500 因此选两台型低损耗配电变压器。工厂二级负荷的备用电 610/2000 9 s 源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担，主变压器的联结组别均采用 yyn0。 4 选择并校验电源进线及工厂高压配电线路 4.1 电源进线 长的架空线路，计算负荷为，,km1kv10kw250077 . 0 cosht5800 max 选择经济截面 a u p i n 46.187 77 . 0 *10*3 2500 cos3 30 30 由表查得,故： 2 /9 . 0mmajec 2 2 29.208 90a/mm . 0 46a.187 amm ec 选标准截面，即选型钢芯铝线 2 240mm240lgj 校验发热条件 设环境温度为，40aiaial46.187494 30 因此满足发热条件。 检验机械强度 查附表 14 得架空钢芯铝线的最小截面，kv10 22 min 29.20825mmamma 因此所选型钢芯铝线，也满足机械强度要求240lgj 18 4.2 高压配电室至主变的电缆的选择 高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验，采用 交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。9531000088yjl (1)发热条件选择 由及土壤温度 25查表初选电缆芯为ai 4 . 131 30 的交流电缆，其满足发热条件 2 70mm 30 152iaial (2)校验短路热稳定计算满足短路稳定的最小截面 不满足，则应选 95 7023.73 77 7 . 0 *6740 22 3 min mmmm c t ia ima 因此，电缆满足要求9531000088yjl 工厂高压配电线路如下图： 5 短路计算 5.1 短路电流计算的目的 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 19 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。 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）。 5.2 短路电流计算的方法 以一号车间为例，进行短路计算。其余车间计算方法相同，可省去计算。 设计依据中，变电站短路数据：，mvask200max )3( mvask110min )3( 5.2.1 当mvask200max )3( 求 k-1 的短路电流和短路容量 (1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗：由附表值得型断路的断流容量10znz 因此，mvasoc20055 . 0 200 ) 5 . 10( 2 1 2 1 mva kv s u x oc c 线 路 电 压 线路结构 35kv 以上 610kv 220/380v 架空线路 电缆线路 0.40 0.12 0.35 0.08 0.32 0.066 20 架空线路的电抗：由表得。因此，kmx/35 . 0 0 35 . 0 1*/35 . 0 02 kmkmlxx 给 k-1 点短路的等效电路 55 . 0 1 35 . 0 2 1k 计算其总电抗为： 9 . 035 . 0 55 . 0 21)1( xxx k (2)计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 ka kv x u i k c k74 . 6 9 . 0*3 5 . 10 3 )1( 1 1 )3( 三相短路次暂态电流和稳态电流： kaiiik74 . 6 1 )3()3()3( 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： kakaiish187.1774 . 6 *55 . 2 25 . 2 )3( kakaiish177.1074 . 6 *51 . 1 51 . 1 )3( 三相短路容量： 11 1 )3( 3 kc kius kakv74 . 6 * 5 . 10*3 mva57.122 求 k-2 的短路电流和短路容量（）kvuc4 . 0 2 电力系统的电抗： 4 2 2 2 1 10*8 200 )4 . 0( mva kv s u x oc c 架空线路的电抗： 21 4 2 2 1 2 0 2 10*08. 5 5 . 10 4 . 0 *1/35 . 0 kv kv kmkm u u lxx c c 电力变压器的电抗：由附录表 5 得，因此：5% k u 2 2 2 2 3 10*1 800 4 . 0 * 100 5 * 100 % kva kv s uu x n c k 给 k-2 点短路的等效电路： 4 10*8 1 4 10*08 . 5 2 3 10*1 3 2k 计算其总电抗为： 2244 321)2( 10*13 . 1 10*10*08 . 5 10*8xxxx k (3)计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 ka kv x u i k c k44.20 10*13 . 1 *3 4 . 0 3 2 )2( 2 2 )3( 三相短路次暂态电流和稳态电流： kaiiik44.20 2 )3()3()3( 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： kakaiish61.3744.20*84 . 1 84 . 1 )3( kakaiish28.2244.20*09 . 1 09 . 1 )3( 三相短路容量： 2 )3( 2 1 )3( 3k c kius kakv44.20*4 . 0*3 mva16.14 5.2.2 当mvask110max )3( 求 k-1 的短路电流和短路容量 (1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗： 00 . 1 110 ) 5 . 10( 2 1 2 1 mva kv s u x oc c 22 架空线路的电抗：由表得。因此，kmx/35 . 0 0 35 . 0 1*/35 . 0 02 kmkmlxx 给 k-1 点短路的等效电路 1 1 35 . 0 2 1k 计算其总电抗为： 35 . 1 35 . 0 1 21)1( xxx k (2)计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 ka kv x u i k c k49 . 4 35 . 1 *3 5 .10 3 )1( 1 1 )3( 三相短路次暂态电流和稳态电流： kaiiik49 . 4 1 )3()3()3( 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： kakaiish45.1149 . 4 *55 . 2 25 . 2 )3( kakaiish78 . 6 49 . 4 *51 . 1 51 . 1 )3( 三相短路容量： 11 1 )3( 3 kc kius kakv49 . 4 * 5 . 10*3 mva66.81 求 k-2 的短路电流和短路容量（）kvuc4 . 0 2 电力系统的电抗： 3 2 2 2 1 10*45 . 1 110 )4 . 0( mva kv s u x oc c 架空线路的电抗： 4 2 2 1 2 02 10*08 . 5 5 .10 4 . 0 *1*/35 . 0 kv kv kmkm u u lxx c c 电力变压器的电抗：由附录表 5 得，因此：5% k u 23 2 2 2 2 3 10*1 800 4 . 0 * 100 5 * 100 % kva kv s uu x n c k 给 k-2 点短路的等效电路： 4 10*45 . 1 1 4 10*08 . 5 2 3 10*1 3 2k 计算其总电抗为： 2243 321)2( 10*20 . 1 10*110*08 . 5 10*45 . 1 xxxx k (1)计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 ka kv x u i k c k25.19 10*20 . 1 *3 4 . 0 3 2 )2( 2 2 )3( 三相短路次暂态电流和稳态电流： kaiiik25.19 2 )3()3()3( 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： kakaiish42.3525.19*84 . 1 84 . 1 )3( kakaiish98.2025.19*09 . 1 09 . 1 )3( 三相短路容量： 2 )3( 2 1 )3( 3k c kius kakv25.19*4 . 0*3 mva34.13 三相短路电流/ka三相短路容量 短 路 计算点 ki )3( )3( i )3( i sh i sh i )3( k s ： maxk s 1k6.746.746.7417.18710.177 122.57 24 mva2002k 20.4420.4420.4437.6122.28 14.16 1k4.494.494.4911.456.78 81.66 mink s： mva110 2k19.2519.2519.2535.4220.98 13.34 10kv 侧一次设备的选择校验： 少油断路器的油量很少，其油只作为灭弧介质，其外壳通常是带电的。一 般 35kv 及以下的户内配电装置中现在都采用少油断路器。根据熔断器熔体电流 的选择： (1) 熔体额定电流应不小于线路的计算电流，以使熔体在线路正常最大 fen i 30 i 负荷下运行时也不致熔断，即 30 ii fen (2)熔断器规格的选择与校验： 熔断器的额定电压应不低于所在线路的额定电压，即 fen u n u nfen uu 熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体额定电流，即 fun i fen i fenfun ii 熔断器断流能力的校验，限流熔断器满足条件，非限流熔断器满足条 3 iioc 件 3 shoc ii 电流互感器可按照上述来选择，一次设备可参考工厂供电书本表 4-1 来进行选 择 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度 参数 n u 30 i 3 k i 3 sh i ima ti 2 3 装置地点条 件 数据 kv10a 4 . 131ka74 . 6 ka19.17 8 . 317 . 074 . 6 2 额定参数 n u n i oc i max i tit 2 高压少油断路器 630/1010sn kv10a630ka16ka40 5122162 电流互感器 10lqj kv10a5/200 ka 8 . 3181 25 高压隔离开关的功能，主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安 全检修。高压隔离开关按安装地点，分户内式和户外式两大类。rn2 型只用作 高压电压互感器一次侧的短路保护。由于电压互感器二次侧全部连接阻抗很大 的电压线圈，致使它接近于空载工作，其一次侧电流很小，因此 rn2 型的结构 尺寸较小，其熔体额定电流一般为 0.5a。 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度 参数 n u 30 i 3 k i 3 sh i ima ti 2 3 装置地点条 件 数据 kv10a 4 . 131ka74 . 6 ka19.17 8 . 317 . 074 . 6 2 额定参数 n u n i oc i max i tit 2 高压隔离开关 200/10 8 6 gn kv10a200 ka 5 . 25 5005102 户外式高压隔离开关 200/154ggwkv15 a200 高压熔断器 102rnkv105 . 0 ka50 避雷器 104fskv10 电压互感器 10jdjkv1 . 0/10 电压互感器 10jdzj / 3 10 / 3 1 . 0 kv 3 1 . 0 26 6 设备选择 6.1 高、低压设备的选择 高压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。 高压刀开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选 出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。 工厂变电所高压开关柜母线宜采用 lmy 型硬母线。 6.2 配电所高压开关柜的选择 高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压 成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压 线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子 等。 高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。 由于本设计是 10kv 电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里选 择 gg1a-10q（f）型。 7 变电站继电保护规划设计、作保护接线图 7.1 主变压器的续电保护装置 装设瓦斯保护： 当变压器邮箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作 信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧短路器装设反时限 过电流保护 过电流保护动作电流的整定 aii tnl 1 .1974 .131*5 . 15 . 1 max ，3 . 1 rel k1 k8 . 0 re k405/200 i k 因此动作电流为01 . 8 1 . 197* 40*8 . 0 1*3 . 1 max l ire rel op i kk kk i 整定为 10a， （只能整数，且不能大于 10a） op