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湖北理工学院 课程设计报告 供配电工程课程设计任务书（供配电工程课程设计任务书（8） 班班 级：电气工程及其自动化（本）级：电气工程及其自动化（本）20112011（3 3）班）班 学学 时：时：2 2 周周 时时 间：第间：第 1010、1111 周周 指导教师：徐滤非、汤立刚指导教师：徐滤非、汤立刚 一、设计题目一、设计题目 某机械零件加工厂供配电系统电气部分初步设计某机械零件加工厂供配电系统电气部分初步设计 二、设计目的及要求二、设计目的及要求 通过本课程设计，熟悉现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证 观点；培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；掌握电气工程设计计算的 方法，为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作，打下必要的基础。 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，确定变配电所的位置与型式，确定变电所 主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，最后按要求 写出设计说明书，绘出设计图样。 三、设计依据三、设计依据 1 1、工厂总平面图、工厂总平面图 工厂总平面图如图 1 所示。 图 1 工厂总平面图 湖北理工学院 课程设计报告 2 2、工厂负荷情况、工厂负荷情况 本厂是为某冶金公司下属零配件加工厂。多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为 4500 小时，日最大负荷持续时间 6 小时。该厂属于三级负荷。负荷统计资料如表 1 所示。 表 1 负荷统计资料 3 3、供电电源情况、供电电源情况 由总厂3510kV总降压变电所10kV分段单母线提供电源。该所距 加工厂1km，10kV侧 短路数据：，。 MVASk200 3 max. MVASk170 3 min. 要求加工厂：过电流保护整定时间不大于 1.0s；在工厂 10kV 电源侧进行电能 计量；功率因数应不低于 0.9。 4 4气象资料气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 40，年平均气温为 25，年最低气温为2，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。 当地主导风向为东南风，年雷暴日数为 52.2 天。 5 5地质水文资料地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 200m，地层以砂粘土为主，地下水位为 2m。 6 6电费制度电费制度 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、设计任务四、设计任务 设计内容包括：变配电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，变配电所所址的选择，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，高低压配电线路及导线截面选 编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数 1 模型车间 200 035060 2 砂库 120 070060 3 锻造车间 320 035055 4 电镀车间 220 050080 5 金工车间 950 020065 6 机修车间 180 020065 7 污水处理 14 060080 8 热处理车间 190 060060 9 食堂、锅炉房 30 060060 10 仓库 15 030085 11 料场 40 030060 12 办公区 20 080080 湖北理工学院 课程设计报告 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。 摘要摘要 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（calculated load） 。 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。最后计算短路电流和短路容量。 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。 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。 导线和电缆截面的选择与校验。对 10kV 及以下的高压线路和低压动力线路， 通常先按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其电压损失、机械强度、短路 热稳定等条件 关关 键键 词词 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 湖北理工学院 课程设计报告 目录目录 一、一、前言前言.1 二、负荷计算二、负荷计算2 2.1、三相用电设备组负荷计算的方法 2 2.2 计算负荷及无功功率补偿.2 1、负荷计算2 2、无功功率补偿2 2.3 车间变电所的所址和型式.3 2.4 变电所主变压器和主接线方案选择.3 三、主接线方案的选择三、主接线方案的选择.4 3.1 主接线方式 .4 3.2 主接线方案的选择 .5 四、短路电流的计算四、短路电流的计算.7 4.1 短路电流的计算方法.7 4.2 计算短路电路中各元件的电抗标幺值.7 五、电力变压器的继电保护五、电力变压器的继电保护.11 5.1 电力变压器的常见故障.11 5.2 电力变压器的保护 .11 5.3 该工厂变压器继电保护的计算.11 六、变电所的一次设备的选择校验六、变电所的一次设备的选择校验.13 6.1 高压设备器件的校验.14 6.2 主要设备的选择校验.14 1、电流互感器 LZZJ-10 的选择和校验14 2、高压熔断器 RN2-10 的选择和校验15 3、其他项目的校验15 6.3 导线与电缆的选择与校验 .16 6.4 HXGN-12ZF 高压开关柜17 6.5 低压设备的选择与校验.17 6.6 GCL/K 型低压开关柜18 七、小结七、小结.20 参考文献参考文献.21 湖北理工学院 课程设计报告 0 一、前言 课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论 知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解 决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一 定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。 变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成 部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电力系统是由发电机，变压 器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连 接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力 元件，它们对电能进行生产（发电机） ，变换（变压器，整流器，逆变器） ，输送 和分配（电力传输线，配电网） ，消费（负荷） ；另一类是控制元件，它们改变系 统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。电气主接线 是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备 的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资 大小的决定性因素。 本设计可分为九部分：用户负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和 形式的选择；确定主接线方案；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验； 用户电源进线及用户高压配电、低压配电线路的选择；保护装置的选择和其整定 装置的计算；心得和体会；附参考文献。 二、负荷计算 2.1、三相用电设备组负荷计算的方法 有功计算负荷（kW） edc PKP 无功计算负荷（kvar） tan cc PQ 视在负荷计算（kVA） cos c c P S 计算电流（A） N c c U S I 3 湖北理工学院 课程设计报告 1 d K需要系数 e P设备容量cos功率因数 N U额定电压 2.2 计算负荷及无功功率补偿 1、负荷计算负荷计算 设备功率设备功率 Pc/Kvar 需要系数需要系数 Kd 功率因数功率因数 cos 有功计算有功计算 负荷负荷 KW 无功计算无功计算 负荷负荷 Kvar 视在计算视在计算 负荷负荷 KV.A 计算电流计算电流 A 模型车间模型车间2000.350.607093.33116.67177.25 砂库砂库1200.700.6084112140212.71 锻造车间锻造车间3200.350.55112170.07203.64309.39 电镀车间电镀车间2200.500.8011082.5137.5208.91 金工车间金工车间9500.200.65190222.13292.31444.11 机修车间机修车间1800.200.653642.155.3884.15 污水处理污水处理140.600.808.46.310.515.95 热处理车间热处理车间1900.600.60114152.00190288.68 食堂锅炉房食堂锅炉房300.600.6018243045.58 仓库仓库150.300.854.52.795.38.05 料场料场400.300.601216.002030.39 办公区办公区200.800.8016122030.38 2、 表 2-1 各厂房及生活区的负荷计算 2 2、无功功率补偿、无功功率补偿 由表 2-1 可知该厂 380V 一侧最大功率Pc=828.9kW，最大无功功率 Qc=935.22kvar，最大视在功率 Sc=1221.3KVA，考虑到车间有 12 个都围绕一 个圆，所以采用 1 个变电所，变电所带 12 个车间的型式并且选用的自愈式低压并 联电力电容器，以下计算变电所的无功补偿方案。 Pc=828.9kW Qc=935.22kvar 因数 Cos=0.66 而供电局要求该厂 10kV 进线侧最大负荷时功率因数不得低于 0.9，380V 侧 最大负荷时功率因数不得大于 0.92。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗， 因此 380 侧最大功率因数因大于 0.9，暂取 0.95 来计算 380V 侧所需无功功率补偿 容量：Qc=Pc(tan1-tan2)=828.9tan(arccos0.66)-tan(arccos0.95) 湖北理工学院 课程设计报告 2 kvar=671.08kvar。故选择 BSMJ0.4-303 型低压无功补偿柜，所需安装的组数 n=Qc/30=671.08/3024。所需柜数 2 台。 主变压器功率损耗 P=0.01Sc=0.011221.3=12.21kW Q=0.051221.3=61.07kvar 因此，补偿后工厂 380V 侧 和 10kV 侧的负荷的计算如表 2-5 所示： 表 2-5 变电所的补偿方案 项目功率因数Pc/kWQc/kvar Sc/kVA Ic/A 380V 侧补偿前负荷0.66828.9935.221221.31855.57 380V 侧无功补偿容量671.08 380V 侧补偿后负荷0.95828.9264.14872.531325.67 变电所 主变压器功率损耗12.2161.07 10kV 侧负荷总计0.93841.11325.2190452.2 2.3 车间变电所的所址和型式 由于工厂大多为三级负荷，并且取得 10kV 母线作为电源，变电所选用附近 10kV/0.38kV 直降变电所。 综合考虑以下几种因素后：1、便于维护与检查；2、便于进出线；3、保证运 行安全；4、节约土地与建筑费用；5、适应发展要求。 2.4 变电所主变压器和主接线方案选择 因为 10kV 侧三个变电所的总视在负荷为 KVA：。又考虑到工厂以后的发展， 所以选用 1 台 10（15%）0.4kV-S9-1000 型 Dyn11 连结变压器，具体参数如表 2-6 所示 表 2-6 变压器参数 额定容量/kVA空载损耗P0/W负载损耗Pk/W 阻抗电压 Uk% 空载电流 I0% 10001070103004.51 湖北理工学院 课程设计报告 3 三、主接线方案的选择 3.1 主接线方式主接线方式 变配电所的电气主接线是以电源进线和引出线为基本环节，以母线为中间环 节构成的电能输配电路。其基本形式按有无母线通常分为有母线接线和无母线接 线两大类。母线又称汇流排，起着汇集电能和分配电能的作用。在用户变配电所 中，有母线的主接线按母线设置的不同，又有单母线接线、单母线分段接线和双 母线接线三种形式。 1.单母线接线 典型的单母线接线形式如图 31 所示。在这种接线中，所有电源进线和引出 线都连接于同一组母线 WB 上，为便于投入与切除，每路进出线上都装有断路器 QF 并配置继电保护装置以便在线路或设备发生故障时自动跳闸，而且为便于设备 与线路的安全检修，紧靠母线处都装有隔离开关 QS。隔离开关与断路器必须实行 操作联锁，以保证隔离开关“先通后断” ，不带负荷操作。 单母线接线的优点是简单、清晰、设备少、运行操作方便月有利于扩建，但 可靠性与灵活性不高。若母线故障或检修会造成全部出线停电。单母线接线适 于出线回路少的小型变配电所，一般供三级负荷。两路电源进线的单母线可供二 级负荷。 2单母线分段接线 当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路养搏母线分段，成为单母线分 段接线，如图 32 所示，QF3为分段断路器。母线分段后，可提高供电的可靠性 和灵活性，在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用 一备时，分段断路器接通运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障 段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故 障段母线便可继续工作。而当两路电源同时工作互为备用(又称暗备用)时，分段断 路器则断开运行，此时若任一电源(如电源 1)出现故障，电源进线断路器(QFl)自动 断开，分段断路韶 QF3可自动投人，保证给全部出线或重要负荷继续供电。 单母线分段接线保留了单母线接线的优点，又在一定程度上克服了它的缺点， 湖北理工学院 课程设计报告 4 如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一缎负 荷的供电等。所以，单母线分段接线目前应用广泛。 当变电所还有第三个电源时，可采用分成三段的单母线分段接线。 图 31 单母线接线 图 3-2 单母线分段接线 3双母线接线 双母线接线是针对单母线分段接线母线故障会造成部分出线停电的缺点而提 出的。双母线接线与单母线接线相比，从结构上而言，多设置了一组母线，同时 每个回路经断路器和两组隔离开关分别接到两组母线上，两组母线之间可通过母 线联络断路器连接起来。正常工作时一组母线工作，一组母线备用，各回路中连 接在工作母线上的隔离开关接通，而连接在备用母线上的隔离开关均断开。若一 母线故障或检修，可通过倒闸操作(即运行中变更主接线方式的操作)，将所有出 线转移到另一母线上去，从而保证所有出线的供电可靠性：双母线接线的优点是 可靠性高、运行灵活、扩建方便，缺点是设备多、操作繁琐、造价高。一般仅用 于有大量一、二级负荷的大型变配电所。 3.2 主接线方案的选择 该工厂可由附近 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。 该工厂属于三级负荷，直接引入 10kV 的高压电，选择两路电源进线的接线。 考虑到经济因素，故选择单母线接线方式 单母线接线方式的优点：简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建。 湖北理工学院 课程设计报告 5 如图 3-1 和表 3-1 所示 图 3-1 主接线方案 表 3-1 主接线方案 出线 1出线 2出线 3出线 4 砂场模型车间金工车间锻造车间 出线 5出线 6出线 7出线 8 电镀车间仓库热处理车间污水处理 出线 9出线 10出线 11出线 12 料场锅炉房食堂办公区机修车间 湖北理工学院 课程设计报告 6 四、短路电流的计算 4.1 短路电流的计算方法 基准电流 c d d d d U S U S I 33 基准电压 d c d d d S U I U X 2 3 三相短路电流周期分量有效值 XIIII ddkk / )3()3( 三相短路容量的计算公式 XSXIUS ddck /3 绘制计算电路 图 4-1 图 4-1 计算电路 确定基准值 设 Sd=100MVA，Ud=Uo，即高压侧 Ud1=10.5kV,低压侧 Ud2=0.4kV，则 100 15.5 313 10.5 Sd IdkA Ud 100 2144.34 3230.4 Sd IdkA Ud 4.2 计算短路电路中各元件的电抗标幺值 1 1、电力系统电力系统 最大电抗标幺值 湖北理工学院 课程设计报告 7 59. 0 170 100 )3( min * max k l S Sd X 最小电抗标幺值 5 . 0 200 100 )3( max min k l S Sd X 2 2、架空线路、架空线路 4 . 0) 5 . 10/(1001407 . 0 2 0 * C d U S LxX 3 3、电力变压器、电力变压器 5 . 4 101000100 101005 . 4 100/% 3 6 * 3 ndK SSUX 因此绘制等效电路 如图 4-2 图 4-2 等效电路 计算 k-1 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容抗 总电抗标幺值 最大总电抗标幺值 99 . 0 4 . 059 . 0 * 2 * max1 * )1max( XXX k 最小总电抗标幺值 9 . 04 . 05 . 0 * 2 * min1 * )1min( XXX k 三相短路电流周期分量有效值 最大值 KAXII k dK 1 . 69 . 0/5 . 5/ * )1min( 1 )3( )1max( 最小值 KAXII k dK 6 . 599. 0/5 . 5/ * )1max( 1 )3( )1min( 湖北理工学院 课程设计报告 8 其他短路电流 KAIII k 6 . 5 )3( )1min( )3()3( min KAIII k 1 . 6 )3( )1max( )3()3( max KAIi sh 58.1555. 2 )3( max )3( max KAIi sh 28.1455 . 2 )3( min )3( min KAII sh 21 . 9 51 . 1 )3( max )3( max KAII sh 46. 851. 1 )3( min )3( min 三相短路容量 1 .1119 . 0/100/ )1min( )3( )1max( kdk XSS 01.10199 . 0 /100/ )1max( )3( )1min( kdk XSS 计算 k-2 点（0.4kV）侧的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 三变压器分列运行，取其中一个作为计算例子，其他两个相同 总电抗标幺值 49. 55 . 44 . 059. 0 * 3 * 2 * max1 * )2max( XXXX k 4 . 55 . 44 . 05 . 0 * 3 * 2 * min1 * )2min( XXXX k 三相短路电流周期分量有效值 KAXII k dk 29.2649 . 5 /34.144/ * )2max( 2 )3( )2min( KAXII k dk 73.264 . 5/34.144/ * )2min( 2 )3( )2max( 其他短路电流 在 10/0.4kV 变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般 ，可取，因此，则： XR 3 1 6 . 1 sh k IIIi shsh 31 . 1 ,66 . 2 KAIII kkk 73.26 )3( )2max( )3( )2( )3( )2max( 湖北理工学院 课程设计报告 9 KAIII kkk 29.26 )3( )2min( )3( )2( )3( )2min( KAi sh 14.6073.2625 . 2 )3( max KAi sh 15.5929.2655 . 2 )3( min KAI sh 02.3573.2631 . 1 )3( max KAI sh 44.3429.2631 . 1 )3( min 三相短路容抗 52.184 . 5/100/ )2min( )3( )2max( kdk XSS 21.1849. 5/100/ )2max( )3( )2min( kdk XSS 将以上数据列成短路计算表,如表 4-1 和 4-2 所示： 表 4-1 最大运行方式下 总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容抗/MVA 短路计算点 * X (3) K I I (3) I (3) sh i (3) sh I (3) k S K-10.996.16.16.115.589.21111.1 K-25.4926.7326.7326.7360.1435.0218.52 表 4-2 最小运行方式下 总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容抗/MVA 短路计算点 * X (3) K I I (3) I (3) sh i (3) sh I (3) k S K-10.95.65.65.614.288.46101.01 K-25.426.2926.2926.2959.1534.4418.21 五、电力变压器的继电保护 湖北理工学院 课程设计报告 10 5.1 电力变压器的常见故障 电力变压器是供电系统中的重要设备，它的故障将对供电的可靠性和用户的 生产、生活产生严重的影响。因此必须根据变压器的容量和重要程度装设适当的 保护装置。 变压器故障一般分为内部故障和外部故障两种。 变压器的内部故障主要有绕组的相间短路、绕组匝间短路和中性点直接接地侧 的单相接地短路。内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕 组绝缘，烧坏铁芯，还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量的气体，甚至 引起变压器油箱爆炸。 变压器常见的外部故障时引出线绝缘套管的故障，可能导致引出线相间短路和 单相接地短路。 5.2 电力变压器的保护 1 1、过电流保护、过电流保护 变压器的过电流保护的组成、原理与线路过电流保护的组成、原理完全相同， 其动作电流整定计算公式与线路过电流保护基本相同。变压器过电流保护的灵敏 度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流 值来校验，要求 Sp1.5。 2 2、电流速断保护、电流速断保护 按规定，如果变压器过电流保护的动作时间大于 0.5S，应装设电流速断保护。 变压器的电流速断保护的组成、原理与线路电流速断保护的组成、原理完全相 同。变压器的电流速断保护的动作电流（速断电流）的整定计算公式与线路电流 速断保护基本相同。变压器电流速断保护的灵敏度，按保护装置装设处（高压侧） 在系统最小运行方式下发生两相短路的高压侧穿越电流值来校验，要求 Sp1.5。 5.3 该工厂变压器继电保护的计算 1 1、反时限过电流保护、反时限过电流保护 湖北理工学院 课程设计报告 11 为了实现过电流保护的动作选择性，各保护的动作时间一般按阶梯原则进行 整定。即相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大，且每套保护的动作 时间是恒定不变的， 与短路电流的大小无关。具有这种动作时限特性的过电流保 护称为定时限过电流保护。 反时限过电流保护是指动作时间随短路电流的增大而 自动减小的保护。使用在输电线路上的反时限过电流保护，能更快的切除被保护 线路首端的故障。 a整定动作电流 全厂的最大总负荷电流 A U S II LN LNTL 5 . 130 3 5 . 25 . 2 max 动作电流是指达到其保护动作时的电流设定值。引入可靠系数带时限过 rel K 电流保护装置动作电流的整定计算公式为 （5-1） .max relW OPL rei KK II K K 取 Krel=1.3,Kre=0.8,Ki=100/5=20,故反时限过电流保护的动作电流为 AI KK KK I L ire wrel op 425 . 9 5 . 130 209 . 0 13 . 1 max. 查表，选用 JL-80 型继电器，100/5A 电流互感器，动作电流整定为 10A。 b检查灵敏度 变压器低压母线两相短路电流反映到高压侧的电流值为 A K I I K L 1069 4 . 0 10 3 73.26866 . 0 2 3 866 . 0 2 )3( 2 max 反时限过电流的灵敏度为 5 . 135 . 5 1020 10691 )3( min OPi KW P IK IK S 满足保护灵敏度要求。 2 2、电流速断保护、电流速断保护 电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时， 侧保护装置动作，断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限，不能保护线路全 长（为避免失去选择性），即存在保护的死区为克服此缺陷，常采用略带时 限的电流速断保护以保护线路全长时限速断的保护范围不仅包括线路全长， 湖北理工学院 课程设计报告 12 而深入到相邻线路的无时限保护的一部分，其动作时限比相邻线路的无时限保 护大一个级差 a.整定速断电流 变压器低压区母线三相短路电流反映到高压侧的电流值 AKII K K1069)4 . 0/10/(73.26/ )3( 2 )1(2 )3( 电流速断保护的动作电流（速断电流）为 AI K KK I K i Wrel qb 5 . 691069 20 13 . 1 )3( 因反时限过电流保护的 Iop=7A,故速断电流倍数为 7 10 5 . 69 OP qb qb I I n b.灵敏度的检查 Ik.min取变压器高压侧的两相短路电流，即 KAIII KKK 85 . 4 6 . 5866. 0866 . 0 )3( 1 )2( 1min 故电流速断保护灵敏度为 5 . 145 . 3 5 . 6920 85 . 4 )2( 1 A KA IK IK K qbi KW s 满足灵敏度的要求。 六、变电所的一次设备的选择校验 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。 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。 湖北理工学院 课程设计报告 13 6.1 高压设备器件的校验 对于高压设备器件的校验项目见表 6-1： 表 6-1 高压设备器件的校验项目 短路电流校验 电器设备名称电压/kV电流/A 断流能力 /kA 短流能力热稳定度 真空断路器 开关柜 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 电压应不小 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（或功率） 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 6.2 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 XGN2-12 型箱型固定式交流金属 封闭开关设备。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、真空灭弧室免维护等特点。在该 设计的总降压变电所内用到该系列的开关柜有如下器件： 1 1、电流互感器、电流互感器 LZZJ-10LZZJ-10 的选择和校验的选择和校验 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。LZZJ-10 校验如表 6-2 所示： 表 6-2 LZZJ-10 校验 序号安装地点的电气条件 LZZJ-10 湖北理工学院 课程设计报告 14 项目数据项目数据 结论 1UN10kVUN10kV(最高 11. 5kV)合格 2IC135. 98IN630A合格 3 (3) k I2. 2 (3) k I 合格 4 (3) sh I3.322 (3) sh I50kA合格 5 2 tima I67. 54 kA2.S 2 tima I446. 25kA2.S合格 2 2、高压熔断器、高压熔断器 RN2-10RN2-10 的选择和校验的选择和校验 在 335kV 的电站和变电所常用的高压熔断器有户内高压限流熔断器， 最 高额定电压能达 40.5kV，常用的型号有 RN 1、RN 3、RN 5、XRNM 1、XRN T 1、XRN T 2、XRN T3 型， 主要用于保护电力线路、电力变压器和电力电容器等 设备的过载和短路；RN2 和 RN 4 型额定电流均为 0.5A ， 为保护电压互感器的专 用熔断器。RN2-10 高压熔断器的选择校验如表 5-3 所示： 表 6-3 RN2-10 高压熔断器的选择校验表 安装地点的电气条件RN2-10 高压熔断器 序 号 项目数 据项目数 据结论 1 N U10kV N U12kV合格 2cI135. 98cI200A合格 3 (3) K I2. 2IK31. 5kA合格 3 3、其他项目的校验、其他项目的校验 其他项目校验包括：真空断路器 ZN28A-12/630-20，1000-20、电压互感器 JDZ-12、隔离开关 GN30-10/630-20 如表 5-4 所示。 表 6-4 其他校验项目 选择校验项目电压电流断流动稳热稳定度结 湖北理工学院 课程设计报告 15 能力定度 参数UNICIK(3)i(3)shI2tIMA 论 安装地 点的电 气条件 数据10kV135.982.636.7167.54 kA2.S 合 格 参数UNINIKishI2t 合 格 真空断路器 ZN28A- 12/630-20，1000-20 12kV630A20kA50kA (20kA)2 4S= 1600kA2.S 合 格 电压互感器 JDZ-1212kV 合 格 - 隔离开关 GN30-10/630- 20 10kV630A 31. 5 kA 80kA (31. 5kA)24S=39 69 kA2.S 合 格 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。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电 压损耗校验。 6.3 导线与电缆的选择与校验 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。 母线的选择：按发热条件来选择，即满足母线容许载流量 IIc(计算电流)， 根据当地气象资料及其地理条件，选择电缆敷设的形式。 电缆截面： 1、按发热选择 I=I= = =26752675/ / 1010 =154(A)=154(A) Un3 _ 2q2p 3 故初选 V V0.6/1450 型电缆 r=0.407 x=0.071 2 2、电压损失校验、电压损失校验 湖北理工学院 课程设计报告 16 AU%=(Pr+Qx) =（1487.50.407+2224.310.071） 2 10 _ 1 U2 1010 _ 1 =0.085 满足电压损失校验 6.4 HXGN-12ZF 高压开关柜 1、HXGN-12ZF 系列箱式固定金属封闭环网开关柜，适用于交流 50Hz，额定电 压为 3.6-12KV 的环网或终端供电系统中，可开断和关合负荷电流，额定短路电流， 变压器空载电流，一定距离的架空线路和电缆线路的电容电流，其组合电器可一 次性开断短路电流，起控制和保护作用。产品符合 GB3906335KV 交流金属封闭 开关设备等标准的要求。 2、主要技术参数： 序号名称单位参数 1额定电压kV12 2额定频率HZ50 3额定电流A 负荷开关柜：630； 组合电器柜：125 4 额定短路开断电流 （组合电器柜） kA31.5 5额定短路关合电流（峰值）kA50 64s 额定热稳定电流kA20 7额定动稳定电流kA50 8防护等级IP2X 6.5 低压设备的选择与校验 低压一次设备的选择校验项目和条件: 表 5-5 低压一次设备校验 湖北理工学院 课程设计报告 17 短路电流 设备名称额定电压额定电流 热稳定动稳定 开断能力 /kA 低压断路器 隔离开关关 低压熔断器 表 5-6 低压一次侧进线备的选择校验 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 cI (3) K I )3( sh i 2 ima I t 按装 地点的 电气条 件 数据 0.38k V 3656A 17.84 kA 40.32 kA 1.5S*(40.32kA)2=2438.55 kA2.S 参数 .N QF U .N QF I OC I max itIt2 HD13 0.661000A50kA100kA1S*(50kA)2=2500kA2.S DW15 0.661000A40kA80kA1S*(40kA)2=1600kA2.S 设备型 号规格 LMZ3- 0.66 0.661000A40kA63kA0.5S*(40kA)2=800kA2.S 6.6 GCL/K 型低压开关柜 1、用途及性能：GCL/K 型低压抽出式开关柜（以下简称开关柜）是三相交流 50Hz 额定电压至 660V 作为电能分配或电动机控制户内抽出式成套开关设备。适 用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻纺等工业企业以及车站、航空站、 港口、宾馆、高层楼寓等单位，作为配电和电动机集中控制之用。 GCL/K 型开关柜主要由各种功能单元组合而成。这些功能单元分别装于各自 的隔室内，抽出和插入自如。当任何一个功能单元发生事故时即可迅速切断该故 障单元而不影响其它功能单元的正常工作，防止事故的扩大。开关柜设置有完善 可靠的接地系统和保护电路。所有功能单元均能按规定的性能分断短路电流。进 湖北理工学院 课程设计报告 18 线单元具有三段保护特性，可以保证供电的可靠性及设备等系统的安全。 2、使用条件：a.海拔高度不超过 2000m。 b.没有粉尘、腐蚀性气体和雨水侵袭的户内。 c.周围空气温度：周围空气温度上限有+40，下限为-5，在 24 小时内测 得的平均温度不超过+35，在储存、运输条件下温度为+25至 55之间，短时 不超过 70（24 小时内）,相对温度：空气相对湿度不超过 85%,没有震动及颠簸， 且安装倾斜度不超过 5 3、主要技术参数 项目规格 符合标准IEC4391（1985） NEMAICS2-322 JEMI195 GB725187 ZBK3600189 防护等级IEC IP40 额定绝缘电压（V）660、750 额定电压（V）380、660 频率（Hz）50 工频耐压（V/min）2500、3000 控制电动机容量（380V）0.52155KW 抽屉机械寿命不低于 100 次 水平母线1600、2500、3150 垂直母线630、800 主回路接插件100、200、400 辅助电路接插件10 额 定 电 流 A 受电路额定工作电流1000、1600、2000、2500、3150 额定短时间耐受电流（kA） r.m.s/ls 15、30、50 额定峰值耐受电流（kA）30、65、110 湖北理工学院 课程设计报告 19 七、小结七、小结 这次的课程设计实践，历时两个星期，是我们接受专业培养的一个教学环节，也是对我 们学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。不仅使我们熟悉了用户供配电系统初步