某铸造厂总降压变电所的电气设计4.doc

某铸造厂总降压变电所的电气设计某铸造厂总降压变电所的电气设计 前言前言 电力业对我国社会主义建设工农业生产和人民生活影响很大，因此，提高电 力系统的可靠性，保证安全供电是从事电力设计的重要任务。变电站是电力系 统不可或缺的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，它担 负着电能转换和电能重新分配的繁重任务。变电站不仅是实现自动化的重要基 础之一，也是满足现代化供电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要，更 是电力系统自动化 EMS 和 DMS 的基础。 本课程设计根据老师所给原始资料，对资料进行分析，完成某铸造厂总降 压变电所的电气设计，主要包括 （1）对设计对象、设计原则、设计任务等作简要论述 （2）外部供电方案设计 （3）总降压变电站设计 1、选择最佳方案 2、绘制有关图纸 3、短路电流计算 4、主要电气设备选择与校验 5、工厂总降压变电所主变压器保护 6、工厂总降压变电所 10KV 馈线保护 （4）厂区 10KV 配电系统设计 （5）车间变电所设计 目目 录录 第一章 概述.1 第一节 设计对象简介 .1 第二节 原始资料介绍 .1 第三节 设计原则 .4 第四节 设计任务 .4 第二章 外部供电方案设计.5 第一节 供电方案的主要内容 .5 第二节 供电方案的基本原则 .6 第三节 铸造厂供用电情况分析 .6 第四节 供电方案的选择 .6 第五节 方案三的经济计算 .7 第六节 变压器的选择 .8 第三章 总降压变电站设计.8 第一节 主接线的设计 .8 第二节 工厂负荷计算及无功补偿 .12 第三节 短路电流计算 .16 3.3.1 基本概念.16 3.3.2 确定短路点.16 3.3.3 短路电流计算.16 最大运行方式.16 最小运行方式.19 第四节 主要电气设备选择与校验 .22 3.4.1 概述.22 3.4.2 断路器的选择与校验.23 3.4.3 隔离开关的选择与校验.24 3.4.4 负荷开关的选择与校验.25 3.4.5 熔断器的选择与校验.26 3.4.6 电压互感器的选择与校验.26 3.4.7 电流互感器的选择与校验.27 3.4.8 低压一次设备的选择与校验.27 第五节 工厂总降压变电所主变压器保护 .29 第六节 工厂总降压变电所 10KV 馈线保护 .31 第四章 厂区 10KV 配电系统设计.34 第五章 车间变电所设计.35 结束语.37 主要参考文献.38 第一章第一章 概述概述 第一节第一节 设计对象简介设计对象简介 变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统， 所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等 组成 。其中 ，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保 护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。主接线是变电所的 最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和 供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种 基本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电 所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装 23 台主变压器；330 千伏及 以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入 5 10 年的预期负荷选 择。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求 。 变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变 压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。 第二节第二节 原始资料介绍原始资料介绍 1 1 、厂区平面布置示意如图、厂区平面布置示意如图 1 1 所示所示 图 1 某铸造厂厂区平面布置图 2 2、全厂用电设备情况、全厂用电设备情况 全厂负荷统计资料如表 1 所示。 表1 工厂负荷统计资料 序号车间名称 负荷类 型 设备容量 （KW） 需要系数 Kd 功率因数 cos tan 1 空压车间 17650.50.750.88 2 模具车间 12990.350.71.02 3 熔制车间 14900.60.720.96 4 磨抛车间 11200.40.80.75 5 封接车间 8000.320.720.96 6 配料车间 6620.40.760.86 7 锅炉房 4680.80.780.8 8 其他负荷 4560.530.80.75 9 其他负荷 5610.450.750.88 10 同期系数 K=0.9 （2） 负荷对供电质量要求 16 车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过 2 分钟将造成 产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这 6 个车间定为 级负荷。 该厂为三班工作制，全年时数为 8760 小时，最大负荷利用小时数为 5600 小时。 3 3、外部电源情况、外部电源情况 电力系统与该厂连接如图 2 所示。 图 2 电力系统与某铸造厂连接示意图 (1) 工作电源 距该厂 5km 有一座 A 变电站，其主要技术参数如下： 主变容量为 231.5MVA；型号为 SFSLZ131500kVA110kV 三相三绕组变 压器；短路电压比 110KV/35KV 为%=10.5；110KV/10KV 为% uk uk =17%。110kV 母线三相短路容量：1918MVA； 供电电压等级：可选用 35kV 或 10kV 电压供电； 最大运行方式：按 A 变电站两台变压器并列运行考虑； 最小运行方式：按 A 变电站两台变压器分列运行考虑； （2）备用电源 拟由 B 变电站提供一回 10kV 架空线作为备电源。系统要求仅在工作电源停 止供电时，才允许使用备用电源供电。 （3）功率因数要求 供电部门对该厂功率因数要求为： 用 35kV 供电时，全厂总功率因数不低于 0.90; 用 10kV 供电时，全厂总功率因数不低于 0.95。 （4）电价 实行两部电价： 基本电价：工厂总降压变电所变压器总容量10 元kVA月； 电能电价：可按所在地的工业电价计算。 （5）线路功率损耗在发电厂引起的附加投资按 1000 元kW 计算。 第三节第三节 设计原则设计原则 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。 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。 第四节第四节 设计任务设计任务 （1）对设计对象、原始资料（电网状况、负荷等级、负荷统计资料、地质、气 候条件等）设计原则及设计任务作简要论述 （2）外部供电方案设计 根据供电部门提供的资料，选择该厂适当的供电方案 （3）总降压变电站设计 1、根据对原始资料的计算结果，选择不同主线接线形式和主变形式及容 量，组成 23 个不同方案，进行技术、经济方面的比较，选择最佳方案。 2、绘制有关图纸，对所选方案绘出变电所主接线草图及变电所平面布置 草图。 3、短路电流计算，根据电气设备选择校验和继电保护需要确定主接线上 的短路计算点，分别按系统最大运行方式和最小运行方式计算各短路点三相短 路电流值。 4、主要电气设备选择与校验，主要有断路器、隔离开关、负荷开关、熔 断器、电压和电流互感器、导线、母线等电气设备的选择与校验。 5、工厂总降压变电所主变压器保护，保护方式的选择、整定值的计算及 灵敏度校验。 6、工厂总降压变电所 10KV 馈线保护，保护方式的选择和整定值计算。 （4）厂区 10KV 配电系统设计 只要求对厂区 10KV 配电系统设计原则给予扼要的论述，对厂区线路进行 初步设计。 （5）车间变电所设计 只要求对车间变电所设计原则给予扼要的论述。 第二章第二章 外部供电方案设计外部供电方案设计 第一节第一节 供电方案的主要内容供电方案的主要内容 工厂的供电方案主要依据工厂的用电要求、用电性质、现场调查的信息以 及电网结构和运行情况来确定。其主要内容包括供电电源位置、出线方式、供 电线路敷设、供电回路数、走径、跨越、工厂进线方式、工厂受（送）电装置 容量、主接线、继电保护方式、电能计量方式、运行方式、调度通信等内容。 第二节第二节 供电方案的基本原则供电方案的基本原则 （1）应能满足供用电安全、可靠、经济、运行灵活、管理方便的要求，并 留有发展余度。 （2）符合电网建设、改造和发展规划的要求；满足工厂近期、远期对电力 的需求，具有最佳的综合经济效益。 （3）具有满足工厂需求的供电可靠性及合格的电能质量。 （4）符合相关国家标准、电力行业技术标准和规程，以及技术装备先进要 求，并应对多种供电方案进行技术经济比较，确定最佳方案。 第三节第三节 铸造厂供用电情况分析铸造厂供用电情况分析 高压供电系统的设计要以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性 和灵活性。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素， 经过技术、经济论证比较后方可确定。本变电所原始资料有两路电源可供选择。 并且该厂 16 车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过 2 分钟将 造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这 6 个车间定 为级负荷。由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严重， 因此要求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同 时受到损坏。本厂为三本工作制，全年工作小时数为 8760 小时，最大负荷利用 小时数为 5600 小时。 第四节第四节 供电方案的选择供电方案的选择 该厂供电电源可由 35KV 高压线和 10KV 高压线提供，可作出三种供电电源 设计方案： 1.工作电源与备用电源均来自 A 变电站 35KV 母线； 2.工作电源与备用电源均来自 A 变电站或 B 变电站 10KV 母线； 3.工作电源来自 A 变电站 35KV 母线，备用电源来自 B 变电站 10KV 母线。 因供电系统的基本要求是安全、可靠、经济、优质。所以在设计过程要对 三种方案综合考虑，在安全可靠的基础上选择最经济的方案。由所给资料知， 该厂工作电源由 A 变电站提供，备用电源由 B 变电站 10KV 架空线提供，故选择 方案 3 供电，即工作电源来自 A 变电站 35KV 母线，备用电源来自 B 变电站 10KV 母线。 第第 5 节节 方案三的经济计算方案三的经济计算 表 2 方案三的基建费用 设备名称型号规格单价(万元)数量综合投资 电力变压器 SJL1-5000/357.0017.00 线路投资 LGJ-35+LGJ_1201.00+1.035+714.45 高压断路器 SW2-25/10002.0612.06 电压互感器 JDJJ-35+FZ-350.9210.92 附加投资 PbLrI001 . 0 23 1000 元/kw 130.4513.045 合计 37.475 表 3 方案三的年运行费用 项目计算标准金额（万元） 线路折旧费按照线路投资的 4%计算 0.58 线路维护费按照线路折旧标准计算 0.58 变电设备维护费按照综合投资的 6%计算 0.6 变电设备折旧费按照综合投资的 6%计算 0.6 线路电能损耗 3 80.920.85 5 5600Fx 0.05 10-7 2.34 变压器电能损耗 6.9 8760+45 Fb (4985/5000)25600 0.05*10-7 1.55 基本电价费用 5000 12 4 10-4 24.00 合计 30.25 第六节第六节 变压器的选择变压器的选择 由于该厂的负荷有一级负荷，对电源的供电可靠性要求高，应采用两台变 压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一级负荷继续 供电，故选两台变压器。 变电所主变压器容量的选择：装设两台主变压器的变电所，每台变压器的 容量 ST 应同时满足以下两个条件： 任一台单独运行时，SN.T（0.60.7）S30 任一台单独运行时，SN.TS30(+) 由所给资料计算得 S30=4889.81KVA，S30(+)=3885.57kVA，所以 SN.T（0.6-0.7）4999.81KVA=（2933.893244.87）kVA 且 SN.TS30(+)=3885.57kVA，因此，选定容量为 5000KVA 的变压器二台。 第三章第三章 总降压变电站设计总降压变电站设计 第一节第一节 主接线的设计主接线的设计 （1）主接线基本要求 安全 符合有关国家标准和技术规范的要求，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期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。 灵活 应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应符合 的发展。 经济 在满足上述要求的前提下，应尽量是主接线简单，投资少，运行费 用低，并节约电能和有色金属消耗量 （2）变电站主接线的选择原则 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 器组接线。 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。 （3）变电站主接线方案的拟定 方案一：一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所 主接线图，如下图 3 图 3 一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图 这种主接线，其一次侧的高压断路器 QF10 跨接在两路电源进线之间，犹 如一架桥梁，而且处在线路断路器 QF11 和 QF12 的内侧，靠近变压器，因此称 为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一、二 级负荷的工厂。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修 的机会较多、并且变压器器不需要经常切换的总降压变电所。 方案二：一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所 主接线图，如下图 4 图 4 一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图 这种主接线，其一次侧的高压断路器 QF10 也跨接在两路电源进线之间， 但处在线路断路器 QF11 和 QF12 的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。 这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，适用于一、二级负荷的 工厂。这种外侨式接线适用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于 经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。 方案三：一二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如下图 图 5 一二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图 这种主接线兼有前两种桥式接线运行灵活性的有点，但采用的高压开关设 备较多，可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。 （4）主接线技术经济比较： 表 4 主接线技术经济比较 比较方案一次侧内桥式一次侧外桥式一二次侧均用单母线 分段 供电安全性满足要求满足要求满足要求 供电可靠性较高较高高 技 术 指 标 供电质量满足要求满足要求满足要求 通过表 2 的比较得出：在技术指标方面，三种方案均能满足要求；在经济 指标方面，方案三的初期投入较方案一、二的多。而方案一更适用于电源线路 较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切 换的总降压变电所；方案二更适合用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较 大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。本次设计电源距离变电 所 5KM 或者 7KM，且本工厂采用三班工作制，昼夜负荷变动较小，切不需要经 常切换变压器。所以综合技术经济指标，最终选择方案一，即一次侧采用内桥 式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图。 第二节第二节 工厂负荷计算及无功补偿工厂负荷计算及无功补偿 一工厂负荷计算 供电系统要能安全可靠的正常运行，各个元件都必须选择得当，除了满足 工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要 对供电系统各个环节的电力负荷进行统计计算。 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个元件的 负荷值，称为计算负荷。我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法， 有需求系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用确定计算负荷的基本 方法，最为简便。二项式法的局限性比较大，但是确定设备台数较少而容量差 别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，切计算比较简便。 计算负荷的计算： 先求各车间的计算负荷 灵活方便性较好较好好 扩建适应性较高较高高 电力变压器 的综合投资 一样一样一样 高压开关柜 的综合投资 一般少一点多 年运行费一般一般较多 经 济 指 标 供电贴费三种方案基本相同 空压车间 设备总容量，kW Pe 17655 . 0 Kd 75 . 0 cos88 . 0 tan 故，kWkW PKPd 5 . 88217655 . 0 e)1(30 var6 .77688 . 0 5 . 882tan )1(30 )1(30 kkW P Q AAkV PS 1175.55kV 776.6882.5 Q 22 2 2 130. 130.1.30）（）（ ）（ 模具车间 设备总容量，kW Pe 12995.30 Kd 7 . 0cos02 . 1 tan 故kWkW PKPd 5 6 . 454129935 . 0 e)2(30 var74.46302. 165.454tan )2(30 )2(30 kkW P Q AAkV PS 649.43kV 463.74454.65 Q 22 2 2 230. 230.2.30）（）（ ）（ 熔制车间 设备总容量，kW Pe 1490.60 Kd 27 . 0cos.960tan 故kWkW PKPd 89414906 . 0 e)3(30 var24.85896 . 0 894tan )3(30 )3(30 kkW P Q AAkV PS 1239.28kV 858.24894 Q 22 2 2 330. 330.3.30）（）（ ）（ 磨抛车间 设备总容量，故kW Pe 1120.40 Kd .80cos.750tan kWkW PKPd 44811204 . 0 e)4(30 var33675. 0448tan )4(30 )4(30 kkW P Q AAkV PS 560kV 336448 Q 22 2 2 430. 430.4.30）（）（ ）（ 封接车间 设备总容量，, kW Pe 800.320 Kd 27 . 0cos.960tan 故kWkW PKPd 25680032. 0 e)5(30 var76.24596. 0256tan )5(30 )5(30 kkW P Q AAkV PS 354.87kV 245.76256 Q 22 2 2 530. 530.5.30）（）（ ）（ 配料车间 设备总容量，kW Pe 662.40 Kd 67 . 0cos68 . 0tan 故，kWkW PKPd 8 . 2646624 . 0 e)6(30 var73.22768 . 0 8 . 264tan )6(30 )6(30 kkW P Q AAkV PS 349.26kV 227.73264.8 Q 22 2 2 630. 630.6.30）（）（ ）（ 锅楼房 设备总容量，故kW Pe 468.80 Kd 87 . 0cos8 . 0tan kWkW PKPd 4 . 3744688 . 0 e)7(30 var52.2998 . 04 .374tan )7(30 )7(30 kkW P Q AAkV PS 479.47kV 299.52374.4 Q 22 2 2 730. 730.7.30）（）（ ）（ 其他负荷 设备总容量，, kW Pe 45653 . 0 Kd .80cos.750tan 故kWkW PKPd 68.24145653 . 0 e)8(30 var26.18175 . 0 68.241tan )8(30 )8(30 kkW P Q AAkV PS 302.1kV 181.26241.68 Q 22 2 2 830. 830.8.30）（）（ ）（ 其他负荷 设备总容量，, kW Pe 561.450 Kd 75 . 0 cos88 . 0 tan 故kWkW PKPd 45.25256145. 0 e)9(30 var16.22288. 045.252tan )9(30 )9(30 kkW P Q AAkV PS 336.28kV 222.16252.45 Q 22 2 2 930. 930.9.30）（）（ ）（ 同时系数，因此总的计算负荷为9 . 0 K 53kW.3653)45.252 241.68374.4246.826544889465.4545 .882(9 . 0 .3030 kW PKPi var91.324916)kvar.222181.26 52.29973.22776.245336858.24463.746 .776(9 . 0 .3030 k Q K Q i AAkVQ PS 81kV.4889 3030 91.32493653.53 22 2 2 30 一级负荷总的计算负荷为 86kW.2871)246.826544889465.4545 .882(9 . 0 .30.130.1 kW PKPi var26.2617 73)kvar.22776.245336858.24463.74 6 . 776(9 . 0 .30.130.1 k Q K Q i AAkV PS 57kV.3885 26.26172871.86 Q 22 2 2 30.1 30.1 1 . 30 各个车间的计算负荷、总的计算负荷及一级负荷总的计算负荷如下表所示。 表 5 计算负荷汇总表 计算负荷计算负荷 序 号 车间 名称 负 荷 类 型 P30 kW k Q30 var S30 AkV 序 号 车间 名称 负 荷 类 型 P30 kW Q30 kvar S30 AkV 1 空压 车间 882.5776.61175.557 锅炉 房 374.4299.52479.47 2 模具 车间 454.65463.74649.438 其他 负荷 241.68181.26302.1 3 熔制 车间 894858.241239.289 其他 负荷 252.45222.16336.28 4 磨抛 车间 448336560 同时 系数 0.9 5 封接 车间 256245.76354.87 总计 算负 荷 3653.533249.914889.81 6 配料 车间 264.8227.73349.26 一级 负荷 总计 算负 2871.862617.263885.57 荷 二、功率补偿 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 载，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、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要 求，则需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降 低，既节约电能又提高电压质量，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。 按规定，用 35kV 供电时，全厂总功率因数不低于 0.90，用 10kV 供电时， 全厂总功率因数不低于 0.95。该铸造厂装设两台主变压器，经过计算可知低压 侧有功计算负荷为 4760Kw，无功计算负荷为 1448kvar.视在功率 4985kw.高压 侧有功计算负荷 4522KVA。无功计算负荷为 1405KVAR,视在计算负荷为 4735.24KVA。35KV 的功率因数为 0.93，10KV 线路的功率因数为 0.95 均满足供 电要求。因此无需再次进行无功功率补偿。 第三节第三节 短路电流计算短路电流计算 （1）基本概念 短路是指不同电位的导体之间电气短接，这是电力系统中最常见的一种故 障，也是电力系统中最严重的一种故障。短路的形式有三相短路、两相短路、 单相短路和两相接地短路。短路按短路电路的对称性来分可分为对称性短路和 非对称性短路，三相短路属于对称性短路，其他形式的短路均为非对称性短路。 电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但 是一般情况下，三相短路的短路电流最大，因此造成的危害也最为严重。为了 使电力系统的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择 和校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。短路电流的计算，常 用的有欧姆法和标幺值法， （本次设计采用欧姆法） 。 （2）确定短路点 为了选择电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电所 35KV 侧、 380v 母线的短路电流。 （3）短路电流计算 1、最大运行方式 计算电路图 图 6 最大运行方式的短路计算电路图 求 K1 点的三相短路电流（=37KV） Uc1 电力系统的电抗:=0.71 S U X d C 2 1 1 1918MVA )(37k 2 V 三线圈变压器的电抗(%=10.5)： uk =4.56 XX32 S UU N CK 2 1 100 % KVA31500100 5 .10(37KV) 2 架空线路的电抗()：=0.35=1.75Km X 35 . 0 0X4 l X0 KmKm5 绘制 K1 点短路的等效电路，如下图所示，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=0.71+2.28 XXXXXK43211 / +1.75=4.74 图 7 最大运行方式的 K1 点短路等效电路图 三相短路电流=4.51 kA X U I K C K 1 1 3 1 3 ）（ 74 . 4 3 37kV 三相短路次暂态电流和稳态电流kA IIIK 51 . 4 )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 kAkA Iish 15.5051. 455 . 2 55. 2 )3( (3) kAkA IIsh 81. 651. 451. 151. 1 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 03.28951 . 4 3733 )3( 11 )3( 1 求 K2 点的三相短路电流()kV UC 5 . 10 2 电力系统的电抗:=0.057 S U X d C 2 2 1 1918MVA )(10.5k 2 V 三线圈变压器的电抗(%=10.5)：= uk XX 3 2 S UU N CK 2 2 100 % =0.37 VA kV k31500100 10.5)5.10( 2 架空线路的电抗()：=0.35Km X 35 . 0 0X 4)( 1 2 2 0 U U X C C l Km =0.14 ) 37 5 .10 ( 2 5 kV kV Km 两线圈变压器电抗（%=7）= uk XX 6 5 S UU N CK 2 2 100 % =1.54 VA kV k0005100 7)5.10( 2 绘制 K2 点短路的等效电路，如下图所示，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 =0.057+0.185+0.14+0.77 XXXXXXXK 6 5 4 3 2 12 / =1.152 图 8 最大运行方式的 K2 点短路等效电路图 三相短路电流=5.27kA X U I K C K 2 2 3 2 3 ）（ 152 . 1 3 10.5kV 三相短路次暂态电流和稳态电流kA IIIK 27 . 5 )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 kAkA Iish 70. 95.2784 . 1 84 . 1 )3( (3) kAkA IIsh 74 . 5 5.2709 . 1 .091 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 84.955.27 5 . 1033 )3( 22 )3( 2 2、最小运行方式 计算电路图 图 9 最小运行方式的短路计算电路图 求 K1 点的三相短路电流（=37KV） Uc1 电力系统的电抗:=0.71 S U x d C 2 1 1 1918MVA )(37k 2 V 三线圈变压器的电抗(%=10.5)：=4.56 uk x2 S UU N CK 2 1 100 % KVA31500100 5 . 10(37KV) 2 架空线路的电抗()：=0.35=1.75Km x 35 . 0 0 x3 l x0 KmKm5 绘制 K1 点短路的等效电路，如下图所示，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 =0.71+4.56+1.75=7.02 xxxxK 3211 图 10 最小运行方式的 K1 点短路等效电路图 三相短路电流=3.05 kA x U I K C K 1 1 3 1 3 ）（ 02 . 7 3 37kV 三相短路次暂态电流和稳态电流kA IIIK 05 . 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 kAkA Iish 78 . 7 05 . 3 55 . 2 55 . 2 )3( (3) kAkA IIsh 61. 405 . 3 51. 151. 1 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 46.19505. 33733 )3( 11 )3( 1 求 K2 点的三相短路电流()kV UC 5 . 10 2 电力系统的电抗:=0.057 S U x d C 2 2 1 1918MVA )(10.5k 2 V 三线圈变压器的电抗(%=10.5)：= uk x 2 S UU N CK 2 2 100 % =0.37 VA kV k31500100 10.5)5.10( 2 架空线路的电抗()：=0.35Km x 35 . 0 0 x 3)( 1 2 2 0 U U x C C l Km =0.14 ) 37 5 .10 ( 2 5 kV kV Km 两线圈变压器电抗（%=7）= uk xx 5 4 S UU N CK 2 2 100 % =1.54 VA kV k0005100 7)5.10( 2 绘制 K2 点短路的等效电路，如下图所示，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 =0.057+0.37+0.14+0.77=1.34 xxxxxxK 5 4 3 2 12 / 图 11 最小运行方式的 K2 点短路等效电路图 三相短路电流=4.53kA x U I K C K 2 2 3 2 3 ）（ 34. 13 10.5kV 三相短路次暂态电流和稳态电流kA IIIK 4.53 )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 kAkA Iish 34 . 8 4.5384 . 1 84 . 1 )3( (3) kAkA IIsh 94 . 4 4.5309 . 1 .091 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 38.824.53 5 . 1033 )3( 22 )3( 2 表 6 短路计算结果汇总表 三相短路电流/kA 三相短路 容量 /MVA 运行方 式 短路计 算点 IK )3( I )3( I )3( ish (3) I )3( shSK )3( K14.514.514.5115.506.81289.03最大运 行方式 K25.275.275.279.705.7495.84 K13.053.053.057.784.61195.46最小运 行方式 K24.534.534.538.344.9482.38 第四节第四节 主要电气设备选择与校验主要电气设备选择与校验 （一）（一） 、概述、概述 变配电所中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路，或称为主电 路、主接线（主结线） 。一次电路中所有电气设备成为一次设备或一次元件。 一次设备按其功能来分，可分为以下几类： 1、变换设备 其功能是按照电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等。 例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频器等。 2、控制设备 其功能是按照电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断， 例如各种高低压侧开关。 3、保护设备 其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压的保护，例如熔 断器和避雷器。 4、补偿设备 其功能是用来补偿电力系统的无功功率，提高系统的功率因数， 例如并联电容器。 5、成套设备 它是按照一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、 指示、监测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气设备，例如高压开关 柜、低压配电屏和照明配电箱等。 正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全经济运行的重要 条件。 表 7 高压一次设备的选择和校验项目和条件 短路电流校验电气设 备名称 电压/kV电流/A断流能力/kA 或 MVA动稳定 度 热稳定度 高压断 路器 高压隔 离开关 高压负 荷开关 高压熔 断器 电压互 感器 电流互 感器 设备的额设备的额设备的最大开断按三相按三相短 选择校 验的条 件 定电压应 不小于装 置地点的 额定电压 定电流应 不小于通 过设备的 计算电流 能力（或功率） 应不小于它可能 开断的最大电流 （或功率） 短路冲 击电流 校验 路稳态电 流和短路 发热假想 时间校验 注：表中“”表示必须校验， “”表示不要校验。 （二）（二） 、断路器的选择与校验、断路器的选择与校验 高压断路器（文字符号为 QF）的功能是：不仅能通断正常负荷电流，而且 能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短 路故障。 一般 35KV 及以下的户内配电装置中都采用少有断路器。因为 ,根据我国生产的高压户内少油断路器型A kV U S I N 76.80 353 A81kV.4889 3 30 30 式，初步选用 SN10-35 型。又根据线路计算电流，试选 SN10-35型断路器来 进行校验，如下表 5 所示，校验结果，所选 SN10-35型是合格的。 表 8 高压断路器的选择校验表 装设地点电气条件 SN10-35/1000-1000 型断路器 序号 项目数据项目数据结论 1 UN 35kV UN 35kV合格 2 I30 80.76A IN 1000A合格 3 IK )3( 4.51kA Ioc 16kA合格 4 ish (3) 15.50kA Imax 40kA合格 5 t I ima (3) 2 51.305 . 1 51 . 4 2 t tI 2 10244 16 2 合格 （三）（三） 、隔离开关的选择与校验、隔离开关的选择与校验 高压隔离开关（文字符号 QS）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。因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且 断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。 但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。然而可用来隔离 一定的小电流，如励磁电流不超过 2A 的空载变压器，电容电流不超过 5A 的空 载线路及高压互感器和避雷电路等。高压隔离开关按安装地点不同，可分为户 内及户外两大类。 根据我国生产的高压户内隔离开关型式，初步选用 GN5-35G/600-72 户内型 隔离开关来进行校验，如下表 6 所示，校验结果，所选 GN5-35G/600-72 户内型 隔离开关是合格的。 表 9 高压隔离开关的选择校验表 （四）（四） 、负荷开关的选择与校验、负荷开关的选择与校验 高压负荷开关（文字符号 QL）是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电 器，高压负荷开关常与高压熔断器串联配合使用；用于控制电力变压器。高压负荷开关具 有简单的灭弧装置，因为能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流， 所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。 装设地点电气条件GN5-35G/600-72 户内型隔离开关序号 项目数据项目数据结论 1 UN 35kV UN 35kV合格 2 I30 80.76A IN 600A合格 3 ish (3) 15.50kA Imax 72k