某模具厂供配电系统设计.doc

沈阳理工大学学士学位论文摘 要随着现代文明的发展和进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所起着接受、变换和分配电能的作用。变电所必须改变传统的设计和控制模式，从实际出发，并考虑安全、可靠、优质、经济等方面才能适应现代电力系统、现代化工业和社会生活的发展趋势。本设计为某模具厂供配电系统的设计，根据车间用电设备的情况和生产要求，进行负荷计算。为满足供电系统对企业功率因数的要求，进行无功功率补偿。确定变电所主变压器台数和容量、联结方式，根据主接线、进出线的方案选择高低压配电装置。关键词：工厂供配电、短路计算、变压器、无功补偿AbstractWith development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. As the pivot between what the electric energy is transmitted and controlled, the substation plays the role of transformation and distribution of electricity. The transformer substation must change the traditional design and control the mode. Embarking from the reality and considering safety, reliability, high-quality and economic aspects of workshop, could meet modern power system, modernized industrial production and development trend of social life.This design for a factory for distribution system design, I made a load calculation for mechanical processing workshop low-voltage distribution systems and workshop lighting design . To meet the design requirements, it needs to improve the high power factor and choose reactive power compensation equipment. Transformer substation main voltage transformer count and capacity, sureness of pattern, t mainly wire the choice of the scheme in the transformer substation, pass in and out the choice of the thread ,could determine the workshop distribution circuit and high-low-voltage distribution device.Key words：factory for distribution; short-circuit calculation; transformer ; Reactive power compensation目 录1 绪论11.1 本课题的研究背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 本课题的主要内容22 配电系统负荷计算32.1 概述32.2 负荷计算公式32.3 负荷计算过程42.3.1 低压侧负荷计算62.3.2 变压器低压侧总负荷计算83 改善功率因数的措施103.1 概述103.1.1 无功功率补偿103.1.2 无功功率补偿后的计算负荷103.1.3 变压器功率损耗113.2 无功功率补偿计算123.3 无功功率补偿装置的选择124 电力变压器的选择174.1 概述174.2 变压器台数的选择174.3 变压器容量的选择184.4 变压器联结组别的选择185 配电系统主接线设计215.1 概述215.2 主接线的基本要求215.3 配电系统主接线设计225.4 高压线路的接线方式235.5 电缆的敷设236 短路电流及其计算256.1 概述256.1.1 短路的原因256.1.2 短路的形式256.2 短路电流计算256.2.1 短路电流的计算方法266.3 短路计算电路267 供配电系统导线及母线的选择307.1 电配电系统线路的选择307.1.1 电缆选择的基本原则307.1.2 导线和电缆截面的选择原则307.2 变电所进出线和引入电缆的选择317.2.1 10架空线的选择317.2.2 10母线的选择317.2.3 配电所的电缆配出线选择327.2.4 10进线的电缆的选择338 10电气设备的配置及选择348.1 电气设备选择的原则348.2 10侧电气设备的选择348.2.1 高压开关柜的选择348.2.2 电能计量柜选择368.2.3 进线开关柜的选择378.2.4 监控开关柜的选择388.2.5 出线开关柜的选择39结 论41致 谢42参考文献43附录A 英文原文44附录B 汉语翻译49541 绪论1.1 本课题的研究背景及意义工厂供电，即指工厂所需电能的供应和分配。电能是工业生产的主要动力能源，由于电能与其他形式的能量相互转换容易，输送，分配和控制简单经济，因此电能的应用非常广泛，几乎渗入社会生活的各个方面，特别是在工业生产中。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。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损失。车间变电所是车间供配电的重要组成部分，它直接影响整个车间供电的可靠运行，是联系工厂与车间的中间环节，起着变换和分配电能的作用。本设计主要为变电所分配电能和变换电压，车间具体电气选择，配电方案、输电线的选择做出具体设计。工厂供电设计要达到为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并从安全、可靠、优质、经济方面出发做好节能工作。此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前利益，又要有全局观念，能顾全大局，适应发展。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对国家建设有重要的策略的意义，因此做好工厂供电设计，对能源节约、支援国家建设都有着重大的意义。1.2 国内外研究现状近年来能源紧张，为了满足我国电网未来快速发展的要求，确保电网的安全、稳定、经济运行，在电网建设中应推动新技术应用，以提高电网输送能力，节约输电走廊，提高线路投资效益，减少电能在网路中的损耗。这些发达国家已经形成了完善的变电设计理论。与世界先进水平相比，我国电网在网络规模、网络结构、应用新技术方面存在较大差距，造成电网输送能力低、运行经济性较差。工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。1.3 本课题的主要内容本课题主要设计了车间配电所的电气设计及保护系统，在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下，根据车间配电所电力系统要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功功率补偿，确定了车间配电所供电系统的供电方案，以及供电系统的主接线形式，选择了供配电系统的导线及母线，变压器的台数和容量。通过合理设置短路点，进行短路计算、电气设备的选型和校验。本模具厂的变电所在厂区的南侧1公里处，生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为5000小时，属于三级负荷。本车间的供电电源从本厂110/10总降压变电所采用电缆线路引进10电源，电缆线路长为1000m。工厂总降压变电所10kV母线配出线上的短路容量为200，定时限过流保护装置的整定时间top=2s，供电系统图如图1.1所示。在车间变电所10侧计量，且车间最大负荷时功率因数不得低于0.90。图1.1 供电系统图2 配电系统负荷计算2.1 概述计算负荷是供电设计的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备的导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定过大，将使电气设备和导线电缆选得过大，造成浪费。如果计算负荷确定过小，又将使电气设备和导线电缆处于过负荷状态下运行，不仅增加了电能损耗，更危险的是产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，引发火灾。因此，正确选定确定计算负荷意义重大。但由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定极端负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产的技能以及能源供应的状况等多种因素有关，因此负荷计算只能力求接近实际。供电系统要能够可靠地正常运行，就必须正确地选择系统中的所有元件，包括电力变压器、开关设备和导线电缆等。元件除应该满足工作电压和频率的要求外，最重要的是要满足负荷电流的要求，因此有必要对系统中各个环节的电力负荷进行计算。我国普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法主要是需要系数法和二项式法。需要系数法是国际上通用的确定计算负荷的方法，最为简单和实用，二项式法的应用局限性较大，但在确定设备台数较少的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，且计算简便。 2.2 负荷计算公式本设计采用需要系数法来确定设备的负荷计算。单组用电设备计算负荷公式如下：计算负荷即有功功率计算公式： （2.1）式中，Kd需要系数；Pe用电设备组总的设备容量。 无功功率计算公式： （2.2）式中，tan对应于用电设备组cos 的正切值。 视在计算负荷公式： （2.3）式中，cos用电设备组的平均功率因数。计算电流： （2.4）式中，用电设备组的额定电压。多组用电设备计算负荷公式如下：总的有功计算负荷公式为： （2.5）总的无功计算负荷公式为： （2.6）式中，、多组用电设备的同时系数。总的视在功率公式为： （2.7）总的计算电流公式为： （2.8）2.3 负荷计算过程本设计计算负荷如下：全厂设置5个车间变电所，各车间变电所负荷见表2.1所示：表2.1 各车间变电所负荷序号车间或用电单位名称设备容量（1）NO.1车间变电所1薄膜车间9710.60.61.332原料库300.250.51.733生活间100.811.334成品库560.570.51.735材料库320.350.51.73（2）NO.2车间变电所1单丝车间3850.50.61.302水泵房510.650.80.75（3）NO.3车间变电所1注塑车间1890.40.61.332管材车间8800.350.61.33（4）NO.4车间变电所1备料复制车间1380.60.51.732生活间100.813浴室30.814锻工车间300.30.651.175原料、生活间150.816仓库150.30.51.177机修模具车间1000.250.651.738热处理车间1500.60.71.029铆焊车间1800.30.51.73（5）NO.5车间变电所1锅炉房1120.70.750.882试验室550.250.51.733辅助材料库700.20.51.734油泵房150.650.80.755加油站100.650.80.756办公楼、招待所、食堂150.60.61.332.3.1 低压侧负荷计算一号车间变电所的计算负荷:1、薄膜车间计算负荷，根据公式（2.1），（2.2），（2.3）得出：=9710.6=582.60 tan=582.61.33=774.86 =582.60/0.6=971.002、原料库计算负荷：=7.50 =12.98 =15.003、生活间计算负荷：=8.00 =10.64 =8.004、成品库计算负荷：=31.92 =55.22 =63.845、材料库计算负荷： =11.20 =19.38 =22.40二号车间变电所的计算负荷:1、单丝车间计算负荷：=192.50 =250.25 =320.832、水泵房计算负荷：=33.15 =24.86 =44.43三号车间变电所的计算负荷:1、注塑车间计算负荷：=75.60 =100.55 =126.002、管材车间计算负荷：=308.00 =409.64 =513.33四号车间变电所的计算负荷:1、备料复制车间计算负荷：=82.80 =143.24 =165.602、生活间计算负荷： =8.00 =0.00 =8.003、浴室计算负荷： =2.40 =0.00 =2.404、锻工车间计算负荷： =9.00 =10.53 =13.855、原料、生活间计算负荷： =12.00 =0.00 =12.006、仓库计算负荷：=4.50 =5.27 =9.007、机修模具车间计算负荷：=25.00 =43.25 =38.468、热处理车间计算负荷：=90.00 =91.80 =128.579、铆焊车间计算负荷：=54.00 =93.42 =108.00五号车间变电所的计算负荷:1、锅炉房计算负荷：=78.40 =68.99 =104.532、实验室计算负荷：=13.75 =23.78 =27.503、辅助材料库计算负荷：=14.00 =24.22 =28.004、油泵房计算负荷：=9.75 =7.31 =12.195、加油站计算负荷：=6.50 =4.88 =8.136、办公楼、招待所、食堂计算负荷：=9.00 =11.97 =15.002.3.2 变压器低压侧总负荷计算多组用电设备计算负荷或车间变电所低压母线计算负荷时取同时系数： =0.850.95，=0.900.97；当设备总容量较小时系数适当取得大些、反之系数取得小些。因此，根据车间的要求系数进行计算；根据公式（2.5），（2.6），（2.7）得：一号车间变电所：总的有功计算负荷为：=0.90(582.60+7.50+8.00+31.92+11.20) =0.90641.22 =577.10总的无功计算负荷为：=0.90(774.86+12.98+10.64+55.22+19.38) =0.90873.08 =785.77总的视在功率为： =1013.40总的功率因数：0.59二号车间变电所:总的有功计算负荷为： =218.88总的无功计算负荷为：=266.86总的视在功率为： =345.14总的功率因数：0.63三号车间变电所:总的有功计算负荷为：=372.09总的无功计算负荷为：=494.88总的视在功率为： =620.15总的功率因数：0.60四号车间变电所:总的有功计算负荷为：=250.30总的无功计算负荷为：=337.13总的视在功率为：=419.89总的功率因数：0.60五号车间变电所:总的有功计算负荷为：=116.95总的无功计算负荷为：=125.63总的视在功率为：=171.64总的功率因数：0.683 改善功率因数的措施3.1 概述工厂的功率因数，一般采用最大负荷时功率因数。它是由负荷计算中有功计算负荷和视在计算负荷得来，即 （3.1）3.1.1 无功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荷，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，尚达不到规定的功率因数要求时，则需考虑人工补偿。若是功率因数由提高到，这时在符合需要有功功率不变的条件下，无功功率将由减小到，视在功率将由减小到，相应的负荷电流也减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应地降低，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电力系统大有好处。当功率因数由提高到，必须装设的无功功率补偿装置容量为 （3.2）或 （3.3）式中，称无功补偿率，或比补偿容量。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来确定电容器个数： （3.4）3.1.2 无功功率补偿后的计算负荷工厂装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设地点以前总的计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷为 （3.5）补偿后总的视在计算负荷为 （3.6）由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功功率补偿装置后，由于低压侧的视在计算负荷减小，从而使变电所主变压器的容量选择小一些。变电所高压侧的计算负荷应考虑到变压器的功率损耗，则高压侧的计算负荷为 （3.7） （3.8）式中，变压器的有功功率损耗；变压器的无功功率损耗。无功功率因数补偿条件如表3.1所示：表3.1 无功功率因数补偿条件供电条件对功率因数cos的要求高压供电最大负荷时cos0.90低压供电最大负荷时cos0.853.1.3 变压器功率损耗变压器功率损耗包括有功和无功两部分，在负荷计算中，SL7、S7、S9、SC9等系列低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式计算：有功功率损耗 （3.9）无功功率损耗 （3.10）3.2 无功功率补偿计算本设计要求，车间变电所10侧计量，且车间最大负荷时功率因数不得低于0.93。并按上述方法进行无功功率补偿计算。 一号车间变电所：补偿前变压器低压侧视在计算负荷为=974.92主变压器容量选择条件为,因此未进行无功功率补偿时，主变压器的容量选择为1000。这时低压侧的功率因数为cos=0.59按要求，车间变电所10侧车间最大负荷时功率因数不得低于0.90。本设计采取低压侧集中补偿。低压侧应将变压器损耗考虑在内。又由于变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，一般，因此在变压器低压侧集中进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取cos =0.92。要使低压侧功率因数从0.67提高到0.92，低压侧需要装设的并联电容器容量应为:3.3 无功功率补偿装置的选择根据对负荷容量的计算，GGJ1型低压无功功率自动补偿屏适合本设计使用。所以选择GGJ1-01方案进行补偿。型号选择BCMJ0.4163，这种型号分别有A、B、C、三种补偿柜，补偿容量分别为160，128，96。补偿装置原理图如3.1所示。图3.1无功功率补偿柜所以选择型号GGJ1型BCMJ0.4163补偿柜，3个A柜，1个B柜补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为变压器的功率损耗为 变电所高压侧计算负荷为补偿后的功率因数为0.9 满足设计要求。高压侧的计算电流：=A=36.72二号车间变电所：其中计算过程与一号车间变电所相同补偿前变压器低压侧视在计算负荷： 0.9 满足要求 =13.36三号车间变电所：计算过程如上所示补偿前变压器低压侧视在计算负荷：=620.15 =0.60 =334.88所以选择型号GGJ1型BCMJ0.4163补偿柜，3个A柜，取=480补偿后低压侧的视在计算负荷：=398.58 =5.98 =23.91=378.07=166.79=413.23=0.910.9 满足要求 =21.83四号车间变电所：计算过程如上所示。补偿前变压器低压侧视在计算负荷：=419.89 =0.60 =225.27所以选择型号GGJ1型BCMJ0.4163补偿柜，2个B柜，取=256补偿后低压侧的视在计算负荷：=250.89 =3.94 =15.77=266.80=96.90=283.85=0.940.9 满足要求 =16.39五号车间变电所：计算过程如上所示补偿前变压器低压侧视在计算负荷：=171.64 =0.68 =76.02所以选择型号GGJ1型BCMJ0.4163补偿柜，1个A柜，取=96 补偿后低压侧的视在计算负荷：=120.65 =1.81 =7.24=118.76=36.87=124.35=0.960.9 满足要求 =7.18高压侧总的负荷计算：= =其中系数取=0.9 =0.9=0.9（586.31+222.35+378.07+266.80+118.76）=1415.06=0.9（246.61+88.74+166.79+96.90+36.87）=572.31=1526.41=0.930.9 满足要求因此无功功率补偿后工厂10kV计算如下表3.2所示项 目补偿前补偿后计 算 负 荷补偿容量P30/KwQ30/kvarS30/KVAI30/A一号车间0.590.92586.31246.61636.0636.72576二号车间0.630.93222.3588.74239.4013.36192三号车间0.600.91378.07166.79413.2321.83352四号车间0.600.94266.8096.90283.8516.39256五号车间0.680.96118.7636.87124.357.1896表3.2 计算负荷及无功功率补偿计算参数4 电力变压器的选择4.1 概述电力变压器，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能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。电力变压按功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器。直接供电给用电设备的终端变电所降压变压器，通称配电变压器。电力变压器按电压调节方式分，有无载调压和有载调压两大类。工厂变电所过去大多采用铝绕组变压器，而现在低损耗的铜绕组变压器已在现代工厂变电所中得到广泛应用。电力变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。工厂变电所一般采用双绕组变压器。电力变压器按绕组绝缘和冷区方式分，有油浸式、干式和充气式等，其中油浸式变压器有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器，但干式变压器和充气式变压器是适于防火要求高的场所使用。4.2 变压器台数的选择选择主变压器台数时，应考虑以下原则：应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源。对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器，但负荷集中而容量相当大时可采用两台或多台变压器。在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。本厂的负荷性质为生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为5000小时，属于三级负荷，一台变压器能满足负荷需要，宜采用一台变压器，其容量由车间计算负荷确定。4.3 变压器容量的选择本次设计是给五个车间变电所进行供电，所以选择了五台变压器，变压器容量应满足用电设备的计算负荷的要求，即 （4.1）即一号车间：其中=974.92，因此选择其额定容量为1000 二号车间：其中=345.14，因此选择其额定容量为400三号车间：其中=620.15，因此选择其额定容量为800四号车间：其中=419.89，因此选择其额定容量为500五号车间：其中=171.64，因此选择其额定容量为200电力变压器的型号选择列表如下4.1所示：表4.1 变压器的选择型号车间序号电力变压器型号一号车间S9-1000/10二号车间S9-400/10三号车间S9-800/10四号车间S9-500/10五号车间S9-200/104.4 变压器联结组别的选择电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次绕组因采取不同的联结方式而形成的变压器一、二次侧对应线电压之间不同的相位关系。近十年来，我国推广使用Dyn11联结方式，其优点有很多。首先对于Dyn11联结变压器，其3n次（n为正整数）谐波励磁电流在其三角形接线的一次绕组内形成环流，不致注入公共高压电网中去，有利于抑制高次谐波电流。其次Dyn11联结变压器的零序阻抗较小，从而有利于低压单相接地短路故障的保护和切除。Dyn11联结变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上，充分发挥变压器设备性能。因此本次设计选择了五台变压器，具体技术参数如下表所示：一号车间：型号额定容量()额定电压()联结组编号损耗()空载电流()阻抗电压()一次二次空载负载S9-1000/101000100.4Dyn11170092001.75表4.1 S9-1000/10电力变压器的主要技术数据二号车间：表4.2 S9-400/10电力变压器的主要技术数据型号额定容量()额定电压()联结组编号损耗()空载电流()阻抗电压()一次二次空载负载S9-400/10400100.4Dyn1187042003.04三号车间：表4.3 S9-800/10电力变压器的主要技术数据型号额定容量()额定电压()联结组编号损耗()空载电流()阻抗电压()一次二次空载负载S9-630/10630100.4Dyn11140075002.55四号车间：表4.4 S9-500/10电力变压器的主要技术数据型号额定容量()额定电压()联结组编号损耗()空载电流()阻抗电压()一次二次空载负载S9-500/10500100.4Dyn11103049503.05五号车间：表4.5 S9-200/10电力变压器的主要技术数据型号额定容量()额定电压()联结组编号损耗()空载电流()阻抗电压()一次二次空载负载S9-200/10200100.4Dyn11103049503.545 配电系统主接线设计5.1 概述变电所电气主接线根据变电所电能输送和分配的要求，表示主要电气设备互相之间的连接关系，以及本变电所与电力系统的电气连接关系，通常以单线图表示。电气主接线通常是根据变电所在电力系统中的地位和作用，首先满足电力系统的安全运行与经济调度的要求，然后根据规划容量、供电负荷、电力系统短路容量、线路回路数以及电气设备特点等条件确定，并具有相应的可靠性、灵活性和经济性。变电所电气主接线方式的选择，将直接影响着变电所电气设备的选择。因此，必须在合理选择确定变电所的电气主接线方案后，才能做到合理选择变电所的电气设备。5.2 主接线的基本要求对变电所的主接线方案有下列基本要求。1、安全性 应符合国家标准和有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。2、可靠性 应满足各级电力负荷对供电系统可靠性的要求。根据实际变电所的情况和用电需要，尽量达到简单和供电可靠。做到断路器检修时，不影响供电。断路器或母线故障检修时，尽量减少停运回路数和时间，并保证大部分负荷的供电。3、灵活性 变电所电气主接线应满足在调度、检修、扩建的灵活性。4、经济性 在满足上述要求的前提下，经尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，节约电能及有色金属的消耗，尽可能选用技术先进又经济适用的节能产品。5.3 配电系统主接线设计进线采用单母线设计，所以主接线设计如图5.1所示图5.1配电所主接线设计图5.4 高压线路的接线方式工厂的高压线路有放射式、树干式和环形等基本接线方式。放射式接线，放射式接线的线路之间互不影响，因此供电可靠性较高，而且便于装设自动化装置，保护装置也较简单，但是高压开关设备用得较多，而且每台高压断路器须装设一个高压开关柜，从而使投资增加，而且在发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停电。要提高这种放射式线路的供电可靠性，可在各车间变电所高压侧之间或低压侧之间敷设联络线。要进一步提高其供电可靠性，还可采用来自两个电源的两路高压进线，然后经分段母线，有两段母线用双回路对用户交叉供电。树干式接线，树干式接线与上述放射式接线相比，具有以下优点：多数情况下，能减少线路的有色金属消耗量，采用的高压开关数量少，投资较省。但有下列缺点：供电可靠性低，当高压配电干线发生故障或检修时，接于干线的所有变电所都要停电，且在实现自动化方面，适应性较差。环形接线，实质上是两端供电的树干式接线。这种接线在现代化城市电网中应用广泛。为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网，也为了便于实现线路保护的选择性，因此大多数环形线路采取“开口”运行方式，即环形线路中间有一处开关是断开的。实际上，工厂的高压配电系统往往是几种接线方式的组合，以具体情况而定。不过对大中型工厂，其高压配电系统多优先采用放射式，因为放射式的供电可靠性高，且便于运营管理。但放射式采用的开关设备较多，投资较大。因此对于供电可靠性不高的辅助生产区和生活区，可采用比较经济的树干式或环形配电。基于综上所述及本厂的负荷性质为三级负荷，本设计高压线路和低压线路的接线方式均采用放射式接线。5.5 电缆的敷设1.电缆敷设路径的选择 选择电缆敷设路径时，应考虑以下原则：避免电缆遭受机械性外力、过热、腐蚀等的危害；在满足安全条件下应使电缆较短；便于敷设、维护；应避开将要挖掘施工的地方。2.电缆的敷设方式 工厂中常见的电缆敷设方式有直接埋地的敷设、利用电缆沟和电缆桥架等几种。而在发电厂、某些大型工厂和现代化城市中，则还有的采用电缆排管和电缆隧道等敷设方式。 根据本厂的其他条件允许采用直接埋地敷设。6 短路电流及其计算6.1 概述短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。供电系统的设计，除考虑正常运行状态外，还要考虑可能发生短路故障及不正常运行状况。6.1.1 短路的原因造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行、绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压（包括雷击过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作，或者误将低压的设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路。鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，也是导致短路的一个原因。6.1.2 短路的形式电力系统中可能发生的短路故障，主要有三相短路、两相短路和单相短路。一般情况下，三相短路电流都大于两相或单相短路电流。电力系统中，发生单相短路的机率最大，而发生三相短路的可能性最小。但是从用户这方面来说，一般是三相短路的电流最大，造成的危害也最严重。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，在选择和校验电气设备用的短路计算中，常以三相短路计算为主。6.2 短路电流计算在设计时，要计算短路的电流值，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。6.2.1 短路电流的计算方法进行短路电流计算，首先要会出计算电路图。在计算电路上，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，并计算短路中各主要元器件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，一般是分子标序号，分母标阻抗值。然后将等效电路化简。对于一般供电系统来说，大多只需要采用阻抗串并联方法即可化简电路，求出短路的等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。计算短路电流的方法，常用的有欧姆法（有名单位制法）和标幺值法（相对单位制法），这里采用欧姆法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名。根据本设计的各种条件，本设计的计算方法采用标幺值法。6.3 短路计算电路短路计算电路图如图6.1所示。 图6.1 计算电路图1.确定基准值设Sd=100MVA 高压侧,低压侧,=200MVA= =5.5= =144计算短路电路各元件的电抗标幺值：a.电力系统的电抗标幺值： = =0.5b.架空线路的电抗标幺值: = =2.计算K-1点10kV侧短路电路总电抗及三相电路电流和短路容量a.总电抗标幺值 + =0.5+0.36=0.86b.三相电路电流周期分量有效值= =6.4c.其它短路电流= =6.4=2.55 =2.556.4=16.32=1.51 =1.516.4 =9.66d.三相短路容量=1163.K-2点短路电路总电流及三相短路电流和短路容量一号车间变电所：1、 总电抗标幺值 = =5 = + + =0.5+0.36+5=5.862、三相电路电流周期分量有效值= =24.573、其它短路电流= =24.57=1.84=1.8424.57kA=45.21=1.09=1.0924.57 kA=26.784、三相短路容量= = =17.06二号车间变电所：计算过程同一号车间变电所相同。=4 =4.86 =29.63 = =29.63 =1.84=54.52 =1.09=32.30 =20.58三号车间变电所：计算过程如上述所示。=5 =5.86 =24.57 = =24.57 =1.84=45.21 =1.09=26.78 =17.06四号车间变电所：计算过程如上述所示。=4 =4.86 =29.63 = =29.63 =1.84=54.52 =1.09=32.30 =20.58五号车间变电所：计算过程如上述所示。=4 =4.86 =29.63 = =29.63 =1.84=54.52 =1.09=32.30 =20.58以上计算结果综合列下表： 表6.1 短路计算点值 车间 短路计算点三 相 短 路 电 流 /三相短路容量/ 1 K-16.46.416.329.66116.28K-224.5724.5745.2126.7817.062K-16.46.416.329.66116.28K-229.6329.6354.5232.3020.583K-16.46.416.329.66116.28K-224.5724.5745.2126.7817.064K-16.46.416.329.66116.28K-229.6