毕业设计（论文）-10kV学校中心配电所电气一、二次系统部分设计.doc

Xx大学xx届本科生毕业设计（论文）摘 要所谓供电，就是指学校、工厂、企业、用户等所需电能的供应和分配。众所周知，电能是现代工业生产和人民生活的主要能源和动力，电能既容易由其他形式的能量转换而来，也容易转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，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。本设计是对10kV学校中心配电所的电气部分设计，设计中运用经济及技术比较的方法来确定电气主接线，运用标幺值法来进行短路电流计算，通过查阅课本和设计手册对主要设备和导体进行选择检验以及对高低压配置图、二次接线图的设计。该设计为10kV中心配电所，变电所内附设4台变压器，2台1000 kVA，2台630 kVA。高低压配电所均采用单母线分段的结构。进行电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备的选择和校验。（包括断路器、负荷开关、隔离开关、电流互感器、电压互感器），同时进行了继电保护的设计整定计算。关键词：10kV变配电所 断路器 负荷开关 短路电流 变压器 继电保护ABSTRACTThe meaning of power supply is that the schools, factories, firms, users and other energy requirements in the supply and distribution. As we all know, power is the mainly source in the modern industrial production and people life ,the energy can easily converted from other forms of energy, and also easy conversion to other forms of energy supply; The transmission of electric energy distribution is simple economic and easy to control, regulate and measurement, and it is conducive to the production process automation. So, the power of modern industrial production and the national economy as a whole life and is widely applied. This is the schools of 10kV center distribution substation part of the design. in the design, we used the economic and technical comparison of methods to determine the main electrical connection, and use the short current calculation method for the calculation of short current, through the inspection manual and the design of books for major equipment and electrical conductors and high-low-voltage power distribution devices and a design of the second electrical connection . This is a 10kV center distribution substation part of the design .That transformer substation has four transformer of sets, two is 1000 kVA and two 630 kVA. To design the main electrical connection an electricity lord、short current、choice and check of main equipment(include circuit breaker、load break switch、disconnect switch、current transformer、potential transformer )，introduce the relay protection and count it.Key words: 10kV transform distribution substation; circuit breakers; load break switch; short current; transformers; relay protection第一章 给定条件及要求1.1设计课题：xx大学1#中心配电所电气一、二次系统部分设计1.2给定条件:山东中医药大学位于长清校区，本工程为一期南校区，新建10kV1#中心配电所一座，变电所内附设4台变压器，2台1000 kVA、2台630 kVA。全校配置总容量为11100kVA，1250kVA变压器6台，800kVA变压器2台，1000kVA变压器2台，预留2台630kVA变压器位置。团山变10kV母线短路容量为250270mVA。两路10kV电源供电：团山变10kV新出线引入为 YJV2210 3300mm2，进线长为1.96km。10kV母线的定时限过电流保护装置整定为1.2秒。本次供电系统设计范围为：10kV供电线路、1#中心配电室内的高低压电气设备及低压电缆截面的选择。l 用电容量：一期用电设备总容量：Pe=15020kW。l 总需要系数Kx=0.55l 功率因数：cos=0.87l 变压器总容量：SN=11100kVAl 补偿后功率因数应达到：cos=0.93及以上。l 当地最热月平均最高气温为37。l 土壤系数：.cm 1. 供电电源：l 本工程采用两路10kV电源供电，分别引自：（1）110kV团山变10kV新出线引入；（2）110kV河北变10kV新出线（备用）引入；两路电源一用一备，10kV进线及分段断路器处设分段备投装置。l 系统运行条件：额定频率：50Hz额定电压：10kV设备最高电压：12kV10kV母线短路电流:10.19kA0.4kV母线短路电流：22.07kA,20.95kA10kV中性点接地方式：不接地0.4kV中性点接地方式：TNCS系统。l 主要设备选择：变压器：选用环氧树脂浇注型铜芯干式变压器；高压开关柜：KYN10型低压开关柜：GCK抽屉式直流及保护装置：微机保护测控单元（包括）S40 T20 等。2. 变配电所设计：1#中心配电室设于地上1层（新建平房）。高低压配电母线均为单母线分段，低压母线分段处不得并列运行。变电所内附设4台变压器，2台1000kVA、2台630kVA。计量方式：高供高量。中心配电室设所用变一台：SC30/10/0.4kV Dyn11；第二章 说明书2.1 配电所主接线及其电气设备2.1.1 主接线1. 概述变配电所的主接线（一次接线）是指由各种开关电器，电力变压器，母线电力电缆和移相电容器等电气设备，依照一定次序相连的，接受和分配电能的电路，主接线的确定与变配电所电气设备的选择，配电装置的布置以及运行的可靠和经济性有很密切的关系。对所选用的主接线，必须满足下列要求：（）安全：应符合有关国家标准和技术规范要求，能充分保证人身和设备的安全。（）可靠：应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。（）灵活：应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。（）经济：在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。根据给定条件，10kV双电源供电，采用高压单母线分段，低压单母线分段的主接线形式，因为这种接线形式供电可靠性高。高压一路进线，一路备用，低压联络，以便一台变压器检修时，能让学校内重要负荷正常持续运转。2.1.2主接线的主要电气设备由于采用电缆线引进，为了防止雷电波侵入变压所时击毁其中的电气设备，在入口处需装设避雷器在高压设备的选择上，设置一个电压互感器避雷器柜，内部配置户内高压熔断器、电压互感器及避雷器各一套。设置进线柜，内部配置少油断路器及电流互感器。设置计量柜的内部有电压互感器、电流互感器、高压熔断器及计量仪表。设置两路出线柜连接变压器。各柜子分别编号为1#、2#、3#、4#、。所有的柜子均为抽屉式，因此不需要再装设隔离开关。本设计方案进线柜、出线柜的主要开关电器采用少油断路器。在正常工作时用来接通负荷电流，电路发生短路时用来切断巨大的短路电流。少油断路器是一种采用油作为灭弧装置的开关电器，其中的油仅作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质，而其带电部分对地之间的绝缘采用瓷或其它介质。优点是体积小、重量轻、可以节省大量钢材，并且爆炸和失火的危险性较小这里的“电测量仪表”按GBJ6390电力装置的电测量仪表装置设计规范的定义，“是对电力装置回路的电力运行参数所经常测量、选择测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。” 为了监视供电系统一次设备（电力装置）的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行，全校供电系统的电力装置中必须装设一定数量的补偿柜。电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两类，前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电度表。在这里计费所用的计量仪表由供电局决定。2.2负荷计算及无功功率补偿2.2.1计算负荷的确定 计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个等效负荷，也就是说“计算负荷”产生的热效应和实际变动的负荷产生的最大热效应是相等的。也可用持续时间为半小时平均有功负荷的最大值来描述“计算负荷”。计算负荷的方法有多种，本设计方案采用“需要系数法”，由设备开始依次地推计算到变压器高压侧，用每一级的计算负荷作为选择该级供电设备的依据。主要计算公式有：有功功率： （2-1）无功功率: （2-2）视在功率: （2-3）计算电流: （2-4）2.2.2无功功率补偿 在工厂中，吸取无功功率的用电设备比较分散，进行个别补偿为最佳，这样不但可以减少供配电线路和变压器中的无功电能损耗，还可以减少线路的截面及车间变压器的容量，仅就补偿这点，是比较完善的，但是其利用率低，投资大，而且是分散操作，不够方便，有爆炸危险的车间及有腐蚀性气体的车间也不允许安装电容器。而集中补偿虽然不利于减少线路损耗，但能克服个别补偿的其它缺点，所以，在本方案中采用低压集中补偿。功率补偿容量经计算得出，经查阅电气工程手册选择合适的补偿柜。本方案采用低压侧集中功率补偿。=0.015 （2-5）=0.06 （2-6）2.2.3 变压器的选择根据设计要求，选择SC系列环氧树脂浇注型铜芯干式变压器，可选择SC9-1000/10,SC9-630/10型的变压器。2.3 短路电流及其计算2.3.1 短路电流的计算线路发生短路是会产生很大危害，为了减轻短路的严重后果和防止故障的扩大，必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要计算短路电流，以便正确选择和校验各种电气设备，使设备具有足够的动稳定度和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置，也得计算短路电流。计算短路电流的方法有欧姆法和标幺制法。本设计方案采用标幺制法。标幺制是选定一个基准值，用此基准值去除以与其单位相同的实际值。计算中取100MVA。变压器标幺制法计算公式为： （2-7）输出线路标幺制法计算公式为： （2-8） 本设计计算短路电流时按总配电所高压母线侧各主要开关电器动稳定校验、母线动、热稳定校验和继电保护整定计算选两处短路点进行短路计算。点短路电流作为断路器、电流互感器、母线、电缆动、热稳定校验用，作为继电保护整定计算用。,点短路电流折算到变压器高压侧电流作为继电保护整定计算用。2.4设备、线路和计算仪表的选择2.4.1设备选择原则系统主接线、负荷计算和短路电流计算确定后，须进行电气设备选择。虽然各种电气设备的工作条件并不完全一样，它们的具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是相同的。为了确保电气设备的可靠运行，“按正常运行条件选择，按短路条件进行校验”，是选择电气设备的一般原则，即选择时须遵守以下几项原则： (1)按正常运行条件选择：电气设备在运行时应满足正常工作电压和正常工作电流的要求。按额定电压选择 电气设备的额定电压应符合电气装设点的电网电压，并应大于或等于正常时可能出现的最大工作电压，即：（其中为电气设备的额定电压；为电网的额定电压） 按额定电流选择 电气设备的额定电流是指在一定环境温度下能允许长期通过的电流，应满足： 公式（2-9） （其中 电气设备的额定电流（A）IWMAX电气设备所在线路的最大长期工作电流（A）) 如果电气设备装设地点气温高于40但不超过60，由于冷却条件变坏，电气设备的额定电流应乘以温度矫正系数K，其计算公式为K= （2-10）（其中为导线敷设地点的实际环境温度（） 为电气设备额定温度或允许的最高温度()） (2)按短路条件校验电气设备的动、热稳定校验动稳定： （2-11）（其中 为制造厂规定的电气设备极限通过电流的有效值和峰值； 为电气设备安装处三相短路时的短路电流的有效值和冲击值；） 校验热稳定： （2-12） （其中 为制造厂规定的电气设备在秒内的热稳定电流 为电气设备安装处短路时的最大稳态短路电流 为短路电流发热的假想时间）(3)安装置地点的三相短路条件校验开关电器的断流能力 在继电保护作用下，需要切断短路电流的开关电器必须校验开断能力，需满足 （2-13） （其中 为制造厂提供的最大开断电流为短路后0.2s时的三相短路电流的有效值） (4)按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当形式。2.4.2线路的选择及校验电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。1.导线和电缆截面的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:(1)发热条件：导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。.母线按最大长期工作电流选择截面，进行动热稳定校验。 选择公式： （2-14） 式中 I30该母线在电路中的计算电流热稳定校验公式： （2-15） 式中 热稳定最小允许截面（） C热稳定系数 假想时间 动稳定校验公式： 式中 母线材料的最大允许应力 母线通过时所受到的最大计算应力(2)电压损耗条件：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。对于全校内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。(3)经济电流密度：35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。全厂内的10kV及以下线路，通常不按此原则选择。(4)机械强度: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。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足全作电压的要求。 根据设计经验，一般10kV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35kV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。2.支持绝缘子和穿墙套管的选择支持绝缘子是根据额定电压和装置地点来选择，并校验短路时的动稳定。穿墙套管是根据额定电压、额定电流来选择， 按短路时的动稳定和热稳定进行校验。选择时，支持绝缘子和穿墙套管的额定电压不应低于实际工作电压，穿墙套管的额定电流应大于和等于最大长期工作电流。短路时的电动力不应使绝缘子和穿墙套管损坏。2.4.3高压开关柜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全部要求，同时设备应安全可靠，运行方便，投资经济合理。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。高压开关柜分为手车式和固定式两大类。固定市开关柜中的所有电器设备是固定的，比较简单经济。手车式又称为移开式，它可以大大减少断电检修的时间，从而提高了供电的可靠性。考虑到本院对供电可靠性的要求，选择KYN-10型,真空断路器配弹簧操作机构，直流220V控制.2.4.4低压配电屏选择 低压配电屏主要分为固定式和抽屉式两种。固定式比较经济，但是不便于维修设备。而抽屉是供电可靠性较高，同时又便于对设备检修。考虑到对供电可靠性的要求，本设计选择GCK抽屉式。2.4.5计量仪表选择计量仪表按所处线路额定电压、电流选择。2.5 继电保护2.5.1 继电保护的任务和要求 安装继电保护装置，是因为供电系统和电气设备，由于绝缘老化、损坏或其它原因， 可能发生各种故障和不正常工作状态，其中，最严重和最常见的故障就是短路。巨大的短路电流将给供电系统中的电气设备和人身安全带来极大的危害和威胁。供电系统发生故障，必需迅速切除，以减小事故范围，保证系统无故障部分继续正常运行；而当系统出现不正常工作状态时，要给值班人员发出信号，使值班人员及时进行处理，以免引起设备故障。继电保护装置按其所承担的任务，必须满足以下四个基本要求：（1）选择性：当供电系统某部分发生故障时，继电保护装置只将故障部分切除，保证无故障部分继续运行。 （2）快速性：快速切除故障，可以减轻短路电流对电气设备的破坏程度；减小对用户的影响。 （3）灵敏性：对被保护电气设备可能发生故障和不正常工作方式的反应能力。 （4）可靠性：要求保护装置动作可靠，在应该动作时，不拒绝动作， 而在不应该动作时，不会误动作。2.5.2 高压线路过电流保护和电流速断保护一、过电流保护1.过流保护原理本设计方案采用两相两继电器式接线的定时限过电流保护。过电流保护就是将被保护线路的电流经一定的接线方式引入过电流继电器，当线路发生短路故障，短路电流增大到继电器的起动值时，继电器起动，并用动作时间来保证保护的选择性。（1）.整定计算：整定原则：带时限过电流保护的动作电流应躲过线路的最大负荷电流，以免在通过时保护装置误动作；返回电流应躲过线路的最大负荷电流。否则保护装置还可能发生误动作。动作电流整定公式： = （2-16）式中：-可靠系数，DL：取1.2，GL：取1.3。-接线系数，两相两继电器式接线取1。 -返回系数，DL：0.85，GL：0.8。 -电流互感器变比。 -线路上的最大负荷电流，可取（1.5-3），线路计算电流（2）.灵敏度校验：按保护区末端最小两相短路电流来校验。 =1.5 （2-17）应取被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流（3）.提高灵敏度措施：采用低电压起动的过电流保护。（4）.低电压继电器的动作电压按躲过正常最低的工作电压整定。 二、电流速断保护 电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护，本设计方案采用定时限过电流保护。 本设计保护接线简单，投资省，由于DL型继电器触点容量大，可以直接接通跳闸线圈，适合于交流操作，且靠近电源处的故障具有比较小的切除时间，达到速断的效果，故本设计选用DL型继电器。 （1）.动作电流整定计算：原则：按躲过被保护线路末端短路时的最大短路电流来整定 = （2-18）式中：-电流继电器的动作电流。-可靠系数；DL取1.21.3，GL取1.41.5。-最大运行方式下被保护线路末端短路时的最大短路电流（2）.校验：按保护装置安装处在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流来进行校验。 =1.52 （2-19）由于过电流保护的灵敏系数不满足要求，故采用低电压闭锁，提高灵敏度。2.5.3 变压器保护根据已知条件，选择SC9-1000/10型和SC9-630/10型干式变压器，干式变压器具有难燃，防尘及耐潮的特点。变压器的保护有过电流保护、电流速断保护、过负荷保护。1.过电流保护其保护原理与线路过电流保护完全相同 （1）整定计算：动作电流整定公式= （2-20） 式中 应取（1.53）,这里是变压器的额定一次电流。（2）灵敏度校验：=1.5 （2-21）应按变压器二次侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时换算到一次侧的短路电流值来检验。2.变压器速断保护其基本原理与线路速断保护的原理基本一致，只是速断保护动作后，无延时的断开变压器两侧的断路器。（1）整定计算：动作电流整定公式 = （2-22）（2）灵敏度校验：按保护装置安装处在系统最小运行方式下的两相短路电流来进行校验。 =1.52 （2-23）3.过负荷保护变压器过负荷保护是反应变压器正常运行时的过载情况，一般仅仅动作于延时报警信号。变压器的过负荷电流多为三相对称， 因此过负荷保护只需要在一相上安装一个电流继电器。2.6配电所接地和防雷一、接地的目的和作用 电力系统有两种接地方式，即中性点直接接地，称为大接地电流系统，一类是中性点不接地(或经消弧线圈接地)，称为小接地电流系统。 本课题10kV高压系统为小接地电流系统。 为了防止本系统的10/0.4kV变压器一次、二次绕组绝缘损坏，而受触电危险，因此，变压器采取中性点接地，即工作接地。 在中性点对地绝缘的电网中，带电部分意外接触外壳时，接地电流将通过接通碰壳设备的人体和电网与大地间的电容构成回路，流过故障点的接地电流主要是电容电流，在一般情况下，此电流是不大的，但是如果电网分布很广，或者电网绝缘强度下降，这个电流就有可能达到危险的程度，这就有必要采取安全措施了。因此，采取将电气设备的不带电金属部分(支架外壳)接地，即保护接地。 本设计方案确定，高压开关柜、补偿电容器、低压配电屏保护接地，变压器采用工作接地。二、接地装置的确定 接地电流通过接地体向地中作半球形扩散，靠近接地体处面积小，电阻大，距离接地体愈远，面积愈大，电阻愈小，测验证明，在距离2.5米长的接地体20米以外的地方呈零电位。称为“地”。本方案采用垂直和水平接地体联合组成唤醒接地装置；为了减小接触电压和跨步电压，应使用保护区内的电位分布尽可能均匀，采用有均压带的环形接地网。本方案以的钢管作为垂直接地体，采用2扁钢作为水平接地体，接地线采用相应截面的钢线；管顶距地面0.7m，扁钢在距离地面0.75m处，水平敷设，与钢管用电焊或气焊牢固的连接，围绕变电所周围敷设；高压配电室和低压配电室分别有两处和接地体连接，变压器室有一处和接地体连接；另外，高压配电室、低压配电室和变压器室在室内用2扁钢联成一体。为降低接地体屏蔽作用，两垂直接地体间的电气距离不应小于5m；接地体与建筑物的距离一般不小于2m；与门及人行道的距离不应小于5m；与独立避雷针接地体地中的距离不应小于5m。考虑到冬季冻土层对散流接地电阻的影响，垂直接地体顶端距地面一般0.7m，水平均压带的距离一般不小于5m。接地网距建筑物不小于2m。 高压开关柜、补偿电容器和低压配电屏的外壳与底座角铁用螺丝牢固连接，外引接地线和变电所内各接地装置的接地联络线和底座角铁连接，变压器的工作接地由中性点引下。接地电阻计算按满足高压小接地系统的保护接地和低压电气设备的保护接地、工作接地电阻计算。三、变配电所的防雷措施（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。第三章 计算书3.1 负荷计算及无功功率补偿3.1.1 负荷计算有功功率： 无功功率: 视在功率: 计算电流: 由设计任务书可知： =0.87, =0.57,容量为1000 kVA 的变压器：有功计算负荷：P30=0.551000 kVA=550 kW无功计算负荷： Q30=550 kW0.57=313.5 kvar视在计算负荷：S3O =kVA=633.07 kVA计算电流：I30=633.07kVA/10kV=36.55 A容量为630kVA 的变压器：有功计算负荷：P30=0.55630kVA=346.5 kW无功计算负荷：Q30=346.5 kW 0.57=197.51 kvar视在计算负荷：S3O = kVA=398.84 kVA计算电流：I30=398.84kVA/10kV=23.03 A3.1.2无功功率补偿按规定，变电所高压侧的0.93，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，因在设计中要求补偿后的功率因数0.93，现取两台变压器低压侧=0.95进行无功补偿计算。（1）容量为1000 kVA 的变压器，功率因数由0.87提高到0.95，低压侧需装设的并联电容器的容量为：=550 (tanarccos0.87-tanarccos0.95) kvar =130.9kvar取QC1=140kvar补偿后的变压器的容量和功率因数补偿后的变电所低压侧的视在计算负荷为：S3O（2）= kVA=576.72 kVA变压器的功率损耗为：=8.65 kW=34.60 kvar变压器高压侧的计算负荷为： P30(1)=550kW+8.65kW=558.65 kW Q30(1)=(313.5-140)kvar+34.6kvar=208.10 kvar S30(1)= kVA=596.15 kVA补偿后的功率因数为：= P30(1)/ S30(1)=0.9370.93满足要求。选择变压器的型号为SC9-1000/10 2台，SC9-630/10 2台。（2）容量为630 kVA 的变压器，功率因数由0.87提高到0.95，低压侧需装设的并联电容器的容量为： =346.5 (tanarccos0.87-tanarccos0.95) kvar =82.47kvar取QC1=90kvar补偿后的变压器的容量和功率因数补偿后的变电所低压侧的视在计算负荷为：S3O（2）= kVA=362.80 kVA变压器的功率损耗为： S3O（2）=5.44 kW=21.77 kvar变压器高压侧的计算负荷为： P30(1)=346.5kW+5.44kW=351.94 kW Q30(1)=(197.51-90)kvar+21.77kvar=129.28 kvar S30(1)= kVA=394.93 kVA补偿后的功率因数为：= P30(1)/ S30(1)=0.9390.93满足要求。3.2 短路电流计算系统的原理图：图3-1-1 短路电流计算电路（1）确定基准值选基准值:=100 MVA,=10.5 kV, =0.4 kV而 =5.50 kA =144.34 kA（2）短路回路中各元件的电抗标么值： 由任务书可知 Soc=250MVA电力系统： =0.4电缆线路: =0.081.96=0.14变压器：1000MVA: 630MVA: (3)当k-1点短路时： 总电抗标幺值： =0.4+0.14=0.56三相短路电流周期分量有效值：=10.19 kA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：=10.19 kA=2.5510.19 kA=25.98 kA=1.5110.19 kA=15.39 kA三相短路容量 =185.19 MVA(4) 当k-2点短路时： 总电抗标幺值： =+=0.4+0.14+6.00=6.54三相短路电流周期分量有效值：=22.07 kA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：=22.07 kA=1.8422.07 kA=40.16 kA=1.0922.07 kA=24.06 kA三相短路容量 =15.29 MVA(5) 当k-3点短路时： 总电抗标幺值： =+=0.4+0.14+6.35=6.89三相短路电流周期分量有效值：=20.95 kA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：=20.95 kA=1.8420.95 kA=38.55 kA=1.0920.95 kA=22.84 kA三相短路容量 =14.51 MVA3.3 设备的选择计算及校验3.3.1 高压设备一电流互感器的选择及校验查工厂常用电气设备手册选用LDJ-10型电流互感器。1.进线： =10 kV , 同期系数=0.6=192.26 A=(1.2-1.5) =230.71288.39 A取=300A，选择变比为300/5，准确度等级为1级/3级。1）动稳定检验： 查表=50kA=25.98kA，满足动稳定要求。2）热稳定校验：，t=2s, =20kA =10.19=7.02kA20kA 满足热稳定要求。2.出线： =10 kV（1）容量为1250 kVA出线柜 =72.17 A =(1.2-1.5) =86.60108.26 A取=150A，选择变比为150/5，准确度等级为1级/3级。（2）容量为1000 kVA出线柜 =57.74 A =(1.2-1.5) =69.2986.61 A取=150A，选择变比为150/5，准确度等级为1级/3级。1）动稳定检验： 查表=40kA=25.98kA，满足动稳定要求。2）热稳定校验：，t=2s, =20kA =10.19=5.34kA20kA 满足热稳定要求。（3）容量为630 kVA出线柜 =36.37 A =(1.2-1.5) =43.6454.56 A取=150A，选择变比为150/5，准确度等级为1级/3级。1）动稳定检验： 查表=40kA=25.98kA，满足动稳定要求。2）热稳定校验：，t=2s, =16kA =10.19=5.34kA16kA 满足热稳定（4）计费柜 =192.26 A =(1.2-1.5) =230.71288.39 A取=300A，选择变比为300/5，准确度等级为0.5级/1级。1）动稳定检验： 查表=50kA=25.98kA，满足动稳定要求。2）热稳定校验：，t=2s, =20kA =10.19=7.02kA20kA 满足热稳定要求。二高压母线的选择和校验 1按工作电流选择母线截面： =0.550.87=3593.5kW=3593.50.57=2048.3kvar =4136.3kVA =238.8A查工厂供电初选矩形铝母线LMY-40*4 =480A当前最热平均最高气温37，变压器比最高温度高5=0.79=4800.79=379.2238.8A1) 动稳定校验：查工厂供电知硬铝=70根据高压开关柜型号：取L=0.8m,a=0.4m,水平放置（b=40mm,h=4mm）,跨距数大于2=8.19 故k=1=k=125.982=233.8N =18.7Nm=1.0m3=18.7 70 满足动稳定检验2）热稳定校验热稳定校验: 查工厂供电附表7：铝母线热稳定系数C=87 =1.2-0.4+0.1+0.05=0.95=10.19 kA=1142160mm2 满足热稳定三电缆的选择1.高压出线到高压变压器电缆的选择按允许通过最大负荷电流选择截面：=57.74 A查电力工程电器设计手册，（第1000页）选YJLV-16型交联聚乙烯绝缘（铝）电力电缆，电缆沟敷设。长期允许载流量：=90A校验：因电缆太短，无需校验动、热稳定性及电压损失。电缆沟：高压：宽800mm，深600mm， 低压：宽1000mm，深800mm四电压互感器的选择查工厂常用电气设备手册上册，选择JDZ6-10型1000/10电压互感器，准确度等级：计费柜0.5级，电压互感器避雷器柜选1级五高压开关柜的选择查工厂常用电气设备手册（补充本）选择KYN-10型交流金属铠装移开式开关柜避雷器：KYN-10-45型，外形尺寸：80015002200mm进线柜：KYN-10-04型，外型尺寸：80016502200mm计费柜：KYN-10-17（改）型，外型尺寸：80015002200mm出线柜：KYN-10-02型，外型尺寸：80015002200mm六其他设备选择1.负荷开关查工厂常用电气设备手册上册，选FN2-10型户内压气式高压负荷开关。=10 kV, =400A动稳定电流（峰值，kA） 40 kA4s热稳定电流（有效值，kA） 16 kA 校验：（1）动稳定：=40 kA =25.98 kA （2）热稳定：=10.19 kA =7.02 kA16 kA 满足要求。2.避雷器查工厂常用电气设备手册上册，选择FS2-10型配电用阀式避雷器。3.熔断器本设计中只有电压互感器保护选择熔断器，查工厂常用电气设备手册上册，选择RN2-10型户内高压熔断器。4.断路器 进线柜中的断路器=10.19 kA =10.510.19=185.3MVA=238.8A 查工厂常用电气设备手册上册,选择SN10-10I/630-16I型高压少油断路器。=10 kV, =630A额定开断电流：=16 kA额定开断能量：=300 MVA 热稳定电流：=16 kA（2s）校验：（1）电流：=10.19 kA （2）断流容量：=176.5 MVA300 MVA （3）动稳定：=25.98 kA 40 kA （4）热稳定： =10.19=5.34kA16kA 满足热稳定要求。 3.3.2 低压设备一低压母线的选择按发热条件选择母线：因中心配电所4台变压器型号2台1000 kVA，2台630 kVA，低压侧单母线分段运行，所以平时4台变压器分开运行，因此计算负荷用1台变压器计算。1.变压器容量为1000 kVA =1443.4 A当前最热月平均最高气温为37，因变压器在室内最高温度加5=0.79查工厂供电简明设备手册上册得，选择矩形铜母线TMY-125*8mm=24000.92A=2208A=1924.5A 1)动稳定校验：查工厂供电（）得，硬铜=140 根据已选低压开关柜的类型GCK-10最大跨距为1000mm，能满足最大跨距要求，满足其他要求。故取=1000mm,=200mm,水平放置（=125mm,=8mm）,跨距数大于2.=0.572 =15.6 查工厂配电设计手册（） 取k=1.05=k=1.05=1499.6N=150Nm=2.08m3=7.2140 满足动稳定检验2）热稳定校验热稳定校验: 查工厂供电附表7：铝母线热稳定系数C=171 =1.2-0.4-0.4+0.1+0.05=0.55=22.07 kA=95.72mm2=1000mm2 满足热稳定2.变压器容量为630 kVA =909.3 A当前最热月平均最高气温为37，因变压器在室内最高温度加5=0.79查工厂供电简明设备手册上册得，选择矩形铜母线TMY-63*8mm=13200.95A=1254A=1151A 1)动稳定校验：查工厂供电（）得，硬铜=140 根据已选低压开关柜的类型GCK-10最大跨距为1000mm，能满足最大跨距要求,满足其他要求。故取=1000mm,=200mm,水平放置（=63mm,=8mm）,跨距数大于2.=1.932 =7.88 查工厂配电设计手册（） 取k=1.04=k=1.05=1338.5N=133.85Nm=5.3m3=25.3140 满足动稳定检验2）热稳定校验热稳定校验: 查工厂供电附表7：铝母线热稳定系数C=171 =1.2-0.4-0.4+0.1+0.05=0.55=20.95 kA=90.862=504mm2 满足热稳定二零母线的选择零母线的截面应不小于相线的截面的50%，即0.51.变压器容量为1000 kVA 0.5=12580.5=500m