本科毕业论文-金力电机修造厂供电系统设计.doc

宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 1 金力电机修造厂供电系统设计金力电机修造厂供电系统设计 摘要：摘要：本论文主要依照工厂供电设计必须遵循的一般原则、基本内容和设计流 程，对某电机修造厂变电所进行了设计说明，本文按照设计要求，在查阅大量 参考资料、手册后，对负荷计算及无功功率补偿计算，变配电所所址和型式的 选择，变电所主变压器台数、容量及类型的选择，变配电所主结线方案的设计， 短路电流的计算，变配电所一次设备的选择，变配电所二次回路方案的选择及 继电保护装置的选择与整定，变配电所防雷保护与接地装置的设计等进行了详 细的设计说明。并附有相应的图表、公式和计算结果。这次设计的变配电所完 全满足设计要求。本设计通过对计算负荷，选出变压器；通过计算三相短路电 流，选出其他保护器件；通过三相短路电流，选择过电流保护设备；然后选择 二次回路的设备，对一次侧设备进行控制、检测；最后注意安全、接地和防雷 的设置。 关键字：关键字：有功功率；电力变压器；三相短路电流；过电流；接地 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 2 Jin li motor plants power supply system design ABSTRACT：This thesis mainly according to the factory power supply design must follow the general principles, basic content and the design process, and has carried on the design to a motor plants substation, this paper according to the design requirements, after consult a largenumber of references, manuals, the load calculation and reactive power compensation calculation, distribution of the site and type selection, main transformer substation sets, capacity and type choice, as a main connection scheme of power distribution design, short- circuit current calculation, the choice of distribution by a device, the distribution of the secondary loop scheme selection and the choice of relay protection device and setting, distribution of the lightning protection and grounding device design and so on has carried on the detailed design specifications. With the results and corresponding charts, formulas. The design of the distribution of fully meet the design requirements. This design based on the computational load, select the transformer; Through the three-phase short-circuit current calculation, choose the other protective devices; Through the three-phase short-circuit current, choice over current protection devices; Then select the secondary loop of equipment, to control a side equipment, testing; Finally pay attention to safety, grounding and lightning protection Settings. KEY WORDS: active power； power transformer； three-phase short-circuit current； over current； grounding 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 3 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论5 5 1.1课题背景、目的及意义.5 1.1.1课题的背景.5 1.1.2课题的目的及意义.5 1.2设计的主要内容、设计图样.6 1.2.1设计的主要包括.6 1.2.2设计图样.6 第二章第二章 设计依据设计依据7 7 2.1 电机修造厂 .7 第三章第三章 设计说明设计说明9 9 3.1 负荷计算及功率补偿 .9 3.1.1 负荷计算的内容和目的 .9 3.1.2 负荷计算的方法 .9 3.1.3 各用电车间负荷情况及各车间变电所容量。 .9 3.1.4 全厂负荷计算15 3.1.5 功率补偿15 3.2 变电所、配电所位置和型式的选择 16 3.2.1 电机修造厂总变电所位置和型式的选择17 3.3 电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择 17 3.3.1 变压器容量及台数的选择17 3.3.2 变配电所主结线的选择原则 17 3.3.3 变配电所主结线的确定 18 3.4 短路电流的计算 19 3.4.1 绘制计算电路19 3.4.2 求K -1，K-2 点的三相短路电流和短路容量.19 3.5 变电所一次设备的选择校验 22 3.5.1 10KV 侧一次设备的选择校验22 3.5.2 变电所高压母线的选择 23 3.6 变电所进出线选择。 24 3.6.1 10kV 高压进线的选择校验 .24 3.6.2 10kV 高压出线的选择 .24 3.6.3 作为备用电源的高压线的选择校验 27 3.7 变电所的防雷保护与接地装置的设计 28 3.7.1 变电所的防雷保护 28 3.7.2 变电所公共接地装置的设计 28 第四章结论第四章结论3030 参考文献参考文献3131 致致 谢谢3232 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 4 外文翻译外文翻译3333 附附 件件5252 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 5 第一章第一章 绪绪 论论 1.1课题背景、目的及意义 1.1.1 课题的背景 本课题是根据刘介才主编的工厂供电设计指导上两个题目为原型，根据指导老 师的要求设计。 变电所是电力系统中的一个重要环节,它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、 经济运行。在 35KV10KV 配电变电所设计研究方面，最近几十年发展更是迅猛。尤其 是对变电站综合自动化的研究，已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。变电站综 合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。例如美国、德国、法国、意大利等国家, 在他们所属的某些电力公司里,大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。 在我国，现在变电所的基本也是向着变电站综合自动化这个方向发展的，但是根据 我国的国情，现在大多数变电站还是没有完全实现保护和控制综合自动化。传统的变电 站的设计发展到现在已经十分的成熟了。根据供电的设计内容和流程，可以十分的方便 的按照步骤设计。 1.1.2 课题的目的及意义 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。 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。 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 6 （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设计的主要内容、设计图样 1.2.1 设计的主要包括 （1）设计的基本依据和资料。 （2）区域变电所和车间变电所负荷计算。 （3）无功功率补偿计算及补偿电容器选择。 （4）短路电流的计算和动稳定度，热稳定度的计算机。 （5）变压器容量及台数的选择。 （6）变电所进出线的选择。 （7）变电所的电缆，电线，高压开关柜，低压配电电屏，动力配电箱，电流互感器， 避雷器，母线等主要设备的选择。 （8）区域变电所进线侧线路的继电保护， （采用定时限过电流保护） 。主变压器的差 动保护，瓦斯继电器保护，工厂变电所进线侧单相接地保护。 （9）防雷装置与保护接地装置的设计。 （10） 、域变电所的主接线图、工厂变电所主接线图、各种保护装置接线原理图。 （11）画出工厂变电所的平面图。 1.2.2 设计图样 （1）变电所主结线电路图 （2）各种保护装置接线原理图：变电所进线侧线路的继电保护图，中央复归能重复 动作的事故与预告信号回路控制原理图 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 7 第二章第二章 设计依据设计依据 2.1 电机修造厂 （1） 本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生 产规模为修理电机 7500 台，总容量为 45 万 KW；制造电机总容量为 6 万 KW，制造单机 最大容量为 5520KW；修理变压器 500 台；生产电气备件为 60 万件。本厂为某大型钢铁 联合企业重要组成部分。 （2） 工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量 如表 2-1 所示。本表系进行车间供电系统设计后的资料 表 2-1 工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量 计算负荷 序 号 车间名称 设备容 量（千 瓦） P30 （千瓦） Q30 （千乏） S30 （千伏 安） 车间变 电所代 号 1 电机修造车间 2505609500788 No 1 车 变 2 加工车间 886163258305 No 2 车 变 3 新制车间 634222336403 No 3 车 变 4 原料车间 514310183360 No 4 车 变 5 备件车间 562199158254 No 5 车 变 6 锻造车间 150365868 No 6 车 变 7 锅炉房 269197172262 No 7 车 变 8 空压站 322181159241 No 8 车 变 9 汽车库 53302740 No 9 车 变 10 大线圈车间 335187118221 No 10 车 变 11 半成品试验站 1730365287464 No 11 车 变 12 成品试验站 2290640480800 No 12 车 变 13 加压站 256163139214 No 13 车 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 8 变 14 设备处仓库 （转供负荷） 1508338288444 No 14 车 变 15 成品试验站内 大型集中负荷 360288230368 No 15 车 变 （3） 供用电协议 当地供电部门可提供两为满足二级负荷的需求，从某 35/10kV 变电所，提供 10kV 电源，此所距厂南侧 4km。 电力系统短路数据，如表 2-1 所示。其供电系统图，如图 2-1 所示。 表 2-1 区域变电站 10kV 母线短路数据 系统运行方式系统短路数据 系统最大运行方式500MVA )3( max. k S 图 2-1 供电系统图 供电部门对工厂提出的技术要求： 区域变电所 10kV 馈电线的过电流保护整定 时间1.8s，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于 1.3s。 在工厂 op t 10kV 电源侧进行电能计量。 工厂最大负荷时功率因数应不低于 0.9。 供电贴费为 700 元/。每月电费按两部电费制：基本电费为 18 元/，AkV AkV 动力电费为 0.4 元/，照明电费为 0.5 元/hkW hkW （4） 工厂负荷性质 本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大有功负荷利用小时数 为 2300h。锅炉房和空压站是二级负荷。其余为三级负荷。 锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。又由于该厂距离市区较远，消 防用水需厂方自备。因此，锅炉房供电要求具有较高的可靠性。 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 9 （5） 工厂自然条件 气象资料 年最高气温 38，年平均气温 23，年最低气温-8，年最热月平均最 高气温 33，年最热月地下 0.8m 处平均温度 25，常年主导风向为南风，年雷暴日数 为 20 第三章第三章 设计说明设计说明 3.1 负荷计算及功率补偿 3.1.1 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。 3.1.2 负荷计算的方法 有功计算负荷为 (3-1) edP KP 30 式中，为设备容量。 e P 无功计算负荷为 (3-2)tan 3030 PQ 式中，为对应于用电设备组的正切值。tancos 视在计算负荷为 (3-3) 2 30 2 3030 QPS 总的计算电流为 (3-4) N U S I 3 30 30 式中，为额定电压 380V。 N U 3.1.3 各用电车间负荷情况及各车间变电所容量。 (1)电机修造车间 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 10 查工厂供电附录表一表得 =0.24, =0.8, tan=0.82 d Kcos kWPKP e 609250524. 0d 30 var50082 . 0 609tan 3030 kPQ AkVQPS788 2 30 2 3030 A U S I N 28.1197 38 . 0 732 . 1 788 3 30 30 (2) 加工车间 查工厂供电附录表一表得 =0.18, =0.62, tan=1.58 d Kcos kWPKP e 163886184 . 0 d 30 var258583 . 1 163tan 3030 kPQ AkVQPS305 2 30 2 3030 A U S I N 41.463 38. 0732 . 1 305 3 30 30 (3) 新制车间 查工厂供电附录表一表得 =0.35, =0.55, tan=1.51 d Kcos 222kW63435 . 0 d30 e PKP var336514 . 1 222tan 3030 kPQ AkVQPS403 2 30 2 3030 A U S I N 31.612 38. 0732 . 1 403 3 30 30 (4) 原料车间 查工厂供电附录表一表得 =0.6, =0.74, tan=0.59 d Kcos kW3105146 . 0 d30 e PKP var18333 . 0 310tan 3030 kPQ AkVQPS360 2 30 2 3030 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 11 A U S I N 547 38 . 0 732 . 1 360 3 30 30 (5) 备件车间 查工厂供电附录表一表得 =0.35, =0.6, tan=0.8 d Kcos kwPKP e 199562354 . 0 d 30 var1588 . 0199tan 3030 kPQ AKVQPS254 2 30 2 3030 A U S I N 92.385 38 . 0 732 . 1 254 3 30 30 (6) 锻造车间 查工厂供电附录表一表得 =0.24, =0.28, tan=1.61 d Kcos kWPKP e 3615024 . 0 d 30 var5861 . 1 36tan 3030 kPQ AkVQPS68 2 30 2 3030 A U S I N 32.103 38. 0732 . 1 68 3 30 30 (7) 空压站 查工厂供电附录表一表得 =0.56, =0.56, tan=0.88 d Kcos kWPKP e 18132256 . 0 d30 var15933 . 0 181tan 3030 kPQ AkVQPS241 2 30 2 3030 A U S I N 17.366 38 . 0 732 . 1 241 3 30 30 (8) 锅炉房 查工厂供电附录表一表得 =0.73, =0.57, tan=0.87 d Kcos kWPKP e 19726973 . 0 d 30 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 12 var17288 . 0 197tan 3030 kPQ AkVQPS262 2 30 2 3030 A U S I N 398 38 . 0 732 . 1 262 3 30 30 (9) 汽车库 查工厂供电附录表一表得 =0.57, =0.55, tan=0.9 d Kcos kWPKP e 305357. 0d 30 var279 . 030tan 3030 kPQ AkVQPS40 2 30 2 3030 A U S I N 78.60 38 . 0 732 . 1 40 3 30 30 (10) 大线圈车间 查工厂供电附录表一表得 =0.53, =0.72, tan =0.63 d Kcos kWPKP e 18735553 . 0 d 30 var11863 . 0 187tan 3030 kPQ AkVQPS221 2 30 2 3030 A U S I N 78.335 38. 0732 . 1 221 3 30 30 (11) 半成品试验站 查工厂供电附录表一表得 =0.21, =0.62, tan=0.79 d Kcos kWPKP e 365173021 . 0 d 30 var28779 . 0 365tan 3030 kPQ AkVQPS464 2 30 2 3030 A U S I N 705 38 . 0 732 . 1 464 3 30 30 (12) 成品试验站 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 13 查工厂供电附录表一表得 =0.28, =0.64, tan=0.75 d Kcos kWPKP e 640229028. 0d 30 var48075 . 0 640tan 3030 kPQ AkVQPS800 2 30 2 3030 A U S I N 51.1215 38 . 0 732 . 1 800 3 30 30 (13) 加压站 查工厂供电附录表一表得 =0.64, =0.58, tan=0.85 d Kcos kWPKP e 16325664 . 0 d 30 var13985 . 0 163tan 3030 kPQ AkVQPS214 2 30 2 3030 A U S I N 15.325 38. 0732 . 1 214 3 30 30 (14)设备处仓库 查工厂供电附录表一表得 =0.22, =0.58, tan=0.85 d Kcos kWPKP e 338150822 . 0 d 30 var28885 . 0 338tan 3030 kPQ AkVQPS444 2 30 2 3030 A U S I N 61.674 38. 0732 . 1 444 3 30 30 (15)成品试验站内大型集中负荷 查工厂供电附录表一表得 =0.8, =0.6, tan=0.8 d Kcos kWPKP e 2883608 . 0d 30 var2308 . 0288tan 3030 kPQ AkVQPS368 2 30 2 3030 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 14 A U S I N 560 38 . 0 732 . 1 368 3 30 30 如表 2-1 所示。各车间供电系统计算后的数据总表 表 2-1 工厂各车间负荷情况 计算容量 序号 设备名称 设备容 量(千 瓦) 需用 系数 d K 功率 因数 cos 功率因数 角正切 tan kW P30 var 30 k Q AkV S 30 A I30 车间变电 所代号 T2 变压器 1 电机修造 车间 25050.24 0.80.826095007881197.28No 1 2 加工车间 8860.18 0.621.58163258305463.41No 2 3 新制车间 6340.35 0.551.51222336403612.31No 3 4 原料车间 5140.6 0.740.59310183360547No 4 小计 18562742 同期系 数 K=0.6 11141645.2 T1 变压器 5 备件车间 5620.35 0.60.8199158254385.92No 5 6 锻造车间 1500.24 0.281.61365868103.32No 6 7 空压站 3220.56 0.560.88181159241366.17No 7 8 锅炉房 2690.73 0.570.87197172262398No 8 9 汽车库 530.57 0.550.930274060.78No 9 10 大线圈车 间 3350.53 0.720.63187118221335.78No 10 11 半成品试 验站 17300.21 0.620.79365287464705No 11 小计 15502354 同期系 数 K=0.6 9301412 T3 变压器 12 成品试验 站 22900.28 0.640.756404808001215.51No 12 13 加压站 2560.64 0.580.85163139214325.15No 13 14 设备处仓 库（转供 负荷） 15080.22 0.580.85338288444674.61No 14 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 15 15 成品试验 站内大型 集中负荷 3600.80.60.8288230368560No 15 小计 18262775 同期系 数 K=0.6 10961665 3.1.4 全厂负荷计算 取=0.92; =0.95 K q K 根据上表可算出：=4008kW; =3393kvar iP30 iq30 则 = = 0.924008kW=3687kW 30 K iP30 = = 0.953393kvar = 3223kvar 30 Q q K iq30 4897KVA 2 30 2 3030 QPS A7440 3 30 30 N U S I 75 . 0 cos 30 30 S P 3.1.5 功率补偿 由于本设计中要求0.9,而由上面计算可知=0.750.9，因此需要进行coscos 无功补偿。 综合考虑在这里采用并联电容器进行低压侧集中补偿。可选用 BWF10.5-100-1W 型 的电容器，其额定电容为 2.89F = 3687（tan arccos0.75tan arccos0.9）kvar=1466kvar 取 Qc=1500kvar C Q 因此，其电容器的个数为：15 100 1500 C C q Q n 而由于电容器是单相的，所以应为 3 的倍数，取 15 个正好 无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： AkVQQPS C 4070)15003223(3687)( 222 30 2 3030 在负荷计算中，新型低损耗电力变压器（如 S9、SC9 等）的功率损耗可按下列简化公 式近似计算： 有功损耗 30 01 . 0 S 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 16 无功损耗 30 05 . 0 SQT 其中为变压器二次侧的视在计算负荷。 30 S 则：变压器的功率损耗为： var 5 . 203407005 . 0 05 . 0 30 kSQT kWSPT 7 . 40407001 . 0 01 . 0 30 变电所高压侧计算负荷为： = 3687+ 40.7=3727.7 30 P kW = (3223-1500)+203.5=1926.5kvar 30 Q AkVQPS4100 2 30 2 3030 无功率补偿后，工厂的功率因数为： = = 0.910.9s co 30 30 S P 4100 7 . 3727 因此，符合本设计的要求 3.2 变电所、配电所位置和型式的选择 （1） 变电所和配电所的位置选择应根据下列要求综合考虑确定： 接近工厂的负荷中心；接近电源侧；进出线方便；运输设备方便；不应设在有剧烈 振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离，不应设在污染 源的主导风向的下风侧；不应设在地势低洼和可能积水的场所；不应设在有爆炸危险的 区域内；不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方； （2）变电所和配电所型式选择 35/10kV 变电所分屋内式和屋外式，屋内式运行维护方便，占地面积少。35kV 变 电所宜用屋内式。 配电所一般为独立式建筑物，也可与所带 10kV 变电所一起附设于负荷较大的厂 房或建筑物。 3.2.1 电机修造厂总变电所位置和型式的选择 由前面的负荷计算可以看出，由于成品试验站内有大型集中负荷，所以电机修造厂 的负荷中心在成品试验站和电机修造车间之间，又考虑到变电所的位置要南北向，北边 开高窗，南边开低门。所以我选择的电机修造厂其型式为屋内式。 3.3 电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择 3.3.1 变压器容量及台数的选择 车间变电站变压器台数的选择原则：当车间负荷昼夜变化较大时，或由独立（公用） 车间变电站向几个负荷曲线相差悬殊的车间供电时，如选用一台变压器在技术经济上显 然是不合理的，则亦装设两台及两台以上变压器。 变压器容量的选择： 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 17 变压器的容量 ST（可近似地认为是其额定容量 SNT）应满足车间内所有用电设 备计算负荷 S30 的需要，即 STS30 ； 低压为 0.4Kv 的主变压器单台容量一般不宜大于 1000KVA（JGJ/T1692 规定） 或 1250 KVA（GB5005394 规定） 。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理 时，亦可选用较大容量的变压器。 表 3-3 变电所变压器型号（工厂供电附录表 5） 3.3.2 变配电所主结线的选择原则 1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。 2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。 3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。 4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列 运行。 5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器 合用一组隔离开关。 6.610KV 固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应 装设线路隔离开关。 7.采用 610 KV 熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。 8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器 （一般都安装计量柜）。 9.变压器低压侧为 0.4KV 的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动 切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。 10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在 总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。 3.3.3 变配电所主结线的确定 方案 1：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断母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线 或母线隔离开关检修时该母线须停电。 变压器损耗 序号变压器型号 变压器 容量 （KVA） 变压器 联结组别 变压器 阻抗电压 % 有功损耗 (w) 无功损耗 （w） T1S91250/101250Dyn11592001700 T2S91250/101250Dyn11592001700 T3S91250/101250Dyn11592001700 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 18 方案二：高压采用单母线，低压采用单母线分段。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，整个变电所仍需停电。 以上两种方案均能满足主接线要求，采用第二种经济性最佳，但可靠性差;第一种 方案既能满足负荷供电要求又较经济。所以本次设计选用方案 1。其接线图如图 3-3 所 示： 10KV10KV TV1 FU1 QF1QF2 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 T1T2 TV2 FU2 10KV QF1 QF1 T3 TV3 FU2 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1 QF1QF1 NO.11 NO.10NO.9NO.8NO.7NO.6NO.5NO.1NO.2NO.3NO.4 NO.12NO.13 NO.14 NO.15 图 3-3 变配电所主接线图 3.4 短路电流的计算 3.4.1 绘制计算电路 G 电 源 变 压 器 S9-1250/10 K-1K-2 10KV 架 空 线 L=4Km SN10-10II 变 压 器 S9-1250/10 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 19 图 3-4-1 短路计算电路 3.4.2 求 k -1，k-2 点的三相短路电流和短路容量 （1） 求 k -1 点的三相短路电流和短路容量（根据国家标准可取） kVUc 5 . 10 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：由工厂供电-刘介才附表 8 查得 SN10-10II 型断路器的断流 容量=500MVA,因此 oc S 2 . 0 500 10 22 1 1 MVA kV S U X oc c 架空线路的电抗：由资料工厂供电-刘介才得，因此kmX/35 . 0 0 4 . 14/35 . 0 02 kmkmlXX 绘 k-1 点短路的等效电路，如图 3-4-2 示，图上标出各元件的序号（分子）和电 抗值（分母） ，并计算其总电抗为： 6 . 14 . 12 . 0 21)1( XXX k 1 0.2 2 1.4 K-1 图 3-4-2 短路等效电路图 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 A79 . 3 6 . 13 5 . 10 3 )1( 1)3( 1 k kV X U I k c k 三相短路次暂态电流和稳态电流 kAIII k 79 . 3 )3( 1 )3()3( 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 kA66 . 9 kA79 . 3 55 . 2 55 . 2 )3()3( Iish kA72 . 5 kA79 . 3 51 . 1 51 . 1 )3()3( IIsh 三相短路容量 MVA93.68kA79 . 3 kV 5 . 1033 )3( 11 )3( 1 kck IUS 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 20 （2） 求 k-2 点的三相短路电流和短路容量（）kVUc4 . 0 2 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 4 22 2 1 102 . 3 500 4 . 0 MVA kV S U X oc c 架空线路的电抗 3 2 2 1 2 02 1003 . 2 kV 5 . 10 kV4 . 0 4/35 . 0 kmkm U U lXX c c 电力变压器的电抗：由工厂供电-刘介才附录表 5 查得%=5，因此 k U 6 22 2 43 104 . 6 1250 4 . 0 100 5 100 % AkV kV S UU XX N ck 绘 k-2 点短路的等效电路如图 3-4-3 示，并计算其总电抗为： 43 43 214321)2( / XX XX XXXXXXX k 3 6 34 1035 . 2 2 104 . 6 1003 . 2 102 . 3 1 3.2X10 -4 K-2 2.03X10 -3 6.4X10 -6 3 6.4X10 -6 4 2 图 3-4-3 短路等效电路图 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 A27.98 1035 . 2 3 4 . 0 3 3 )2( 2)3( 2 k kV X U I k c k 三相短路次暂态电流和稳态电流 kAIII k 27.98 )3( 2 )3()3( 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 21 kA82.180kA27.9884 . 1 84 . 1 )3()3( Iish kA11.107kA27.9809 . 1 09 . 1 )3()3( IIsh 三相短路容量 MVA08.68kA27.98kV4 . 033 )3( 22 )3( 2 kck IUS （3） k-1,k-2 点短路计算表 （如表 3-3，3-4 所示） 表 3-3 系统最大运行方式时短路计算表 三相短路电流/ kA三相短路容量/MVA 短路 计算点 )3( k I )3( I )3( I )3( sh i )3( sh I )3( k S k-13.793.793.799.665.7268.93 k-298.2798.2798.27180.82107.1168.08 3.5 变电所一次设备的选择校验 3.5.1 10kV 侧一次设备的选择校验 表 3-510kV 侧一次设备的选择校验 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 10kV237A18.6kA47.43kA 4 . 311 9 . 06 .18 2 额定参数 N U N I oc I max itIt2 高压少油断路 器 SN10- 10/1000 10kV1000A31.5kA80kA 5 . 1984 25 .31 2 高压隔离开关 G-10/1000 6 8 N 10kV1000A75kA 4500 5302 高压熔断器 RN2-10 10kV0.5A50kA 一 次 设 备 型 号 规 格 电压互感器 JDJ-10 10/0.1k V 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 22 电流互感器 LZZQB6-10 10kV 800/5A 315/5A(大于) 30 I 100/5A(大于) 30 I 电流互感器 LA-10 10kV 315/5A(大于) 30 I 160/5A(大于) 30 I 避雷器 FS4-10 10kV 表 3-5 所选设备均满足要求。 3.5.2 变电所高压母线的选择 按规定 10kV 级的变电所的高压母线应按发热条件进线选择，并校验其短路稳定度。 （1）10kV 母线的选择校验 按发热条件选择 由及室外环境温度 33，查资料，初选硬铝母线 LMY-AII NT 237 130 3（706） ，其 35时，满足发热条件。AIal249 30 I 动稳定度校验 母线在三相短路时所受的最大电动力为 27 2 )3()3( 103AN a l iF sh NAN m m 9110 16 . 0 9 . 0 1066 . 9 3 27 2 3 母线在作用时的弯曲力矩为 )3( F mN2 . 8 10 m9 . 091 10 )3( NlF M 母线的截面系数为 37 2 2 1012 . 3 6 003 . 0 025 . 0 6 m mmhb W 故母线在三相短路时所受到的计算应力为 aac MPP m mN W M 261026 1012 . 3 2 . 8 6 37 而硬铝母线（LMY）的允许应力为，由此可见该母线满足 acaal MPMP2670 短路动稳定度的要求。 热稳定度校验 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 23 计算满足短路热稳定的最小截面 2 2 3)3( min 7 . 58 /87 95 . 0 1079 . 3 mm mmsA s A C tima IA 式中变电所 10kV 侧纵联差动保护动作时间按 0.7s 整定，再加上断路器tima 断路时间 0.2s，再加 0.05s。 由于母线的实际截面为，因此该母线满足短路热稳 min 22 420670AmmmmA 定度要求。 所以电机修造厂高压母线选择如表 3-8 所示 表 3-5-1 电机修造厂高压母线选择 母线名称母线型号规格 10kV 母 线 LMY-3(253)，即母线尺寸为 25mm3mm 3.6 变电所进出线选择。 3.6.1 10kV 高压进线的选择校验 采用 LJ 型铝绞线架空敷设，接往 10kV 公用干线。 （1） 按发热条件选择 由及室外环境温度 33，查资料，初选 LJ-35，其 35时AII NT 237 130 ，满足发热条件。AIal249 30 I （2） 校验机械强度 查表，最小允许截面，因此 LJ-35 满足机械强度要求。 2 min 35mmA 由于此线路很短，不需校验电压损耗。 3.6.2 10kV 高压出线的选择 （1） 馈电给 1 号厂房（电机修造车间）的线路采用 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘 的铝芯电缆直接埋地敷设。 按发热条件选择 由及土壤温度 25，查表，初选缆芯为的交联电缆，其AI 8 . 38 30 2 25mm ，满足发热条件。 30 90IAIal 校验电压损耗 由电机修造厂平面图量得变电所至一号厂房距离约 100m，而表查得的铝芯 2 25mm 电缆的（按缆芯工作温度 80计） ，又 1 号厂房的kmR54 . 1 0 kmX120 . 0 0 宁夏大学机械工工程学院 2015 届毕业设计 24 ，因此按式kWP 7 . 618 30 var 9 . 258 30 kQ （3-9） N U qXpR U V8 . 9 kV10 1 . 012 . 0 var 9 . 2581 . 054 . 1 7 . 618 kkW U 满足允许电压损耗 5的要求。 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5098 . 0 100100008 . 9 al UVVU 短路热稳定校验 计算满足短路热稳定的最小截面 2 2 )3( min 4 . 235 /77 95. 0 1