主变压器的继电保护装置及低压侧的保护装置毕业论文.doc

主变压器的继电保护装置及低压侧的保护装置毕业论文目录第一章 绪论11.1工厂供电意义和要求11.2 设计原则21.3 本厂的基本概况及设计要求21.3.1 生产任务及车间组成21.3.2 负荷性质及负荷情况31.3.3 供用电协议31.3.4 本厂自然条件4第二章 负荷计算及无功补偿52.1 供电系统设计原则52.2 供电电压的选择52.3 负荷计算62.3.1 负荷计算的定义及计算方法62.3.2 负荷计算结果72.4 功率补偿92.4.1 意义92.4.2 电容补偿92.4.3 补偿装置选择10第三章 总配电所设计113.1配电所的位置及型式113.1.1 所址选择的一般原则113.1.2 总体布置要求123.1.3 配电所平面布置图133.2 主接线方案143.2.1 电气主接线的设计原则及基本要求143.2.2 电气主接线的设计143.3 短路电流计算163.3.1 产生短路电流的原因及危害163.3.2 短路电流计算的目的及计算方法173.3.3 短路电流计算173.4 主要电气设备选择203.4.1 选择条件203.4.2 电气设备选择校验233.5配电所进出线的选择243.5.1 概述243.5.2 10kv架空线的选择253.5.3 备用电源电缆进线的选择253.5.4 10kV母线的选择263.5.5 配电所出线的选择273.6 主要设备继电装置的整定及保护283.6.1 概述283.6.2 继电保护装置的接线方式283.6.3继电保护装置的操作方式293.6.4 电流速断保护303.6.5 配电所回路方案选择与继电保护的整定323.7防雷及接地323.7.1 概述323.7.2 防雷措施343.7.3接地装置35第四章 车间变电所设计374.1 车间负荷计算及无功补偿374.1.1 车间负荷计算374.1.2 车间无功补偿384.2 车间变压器的选择394.2.1 变电所变压器台数的选择394.2.2 变电所主变压器容量的选择394.2.3 主变压器相数选择404.2.4 主变压器型号的选择404.3 短路电流计算及一次设备的选择414.3.1 短路电流计算414.3.2 一次设备的选择424.4车间变电所布置434.4.1 车间变电所的类型434.4.2 车间变电所所址的选择444.5 车间变电所的继保装置的整定444.5.1 主变压器的继电保护装置及低压侧的保护装置444.6 防雷和接地46第五章 设计图纸45第六章 结论49致谢50参考文献51英文摘要52附录53A1.1原文53A1.2 译文59III第一章 绪论1.1工厂供电意义和要求众所周知，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自动化。 在塑料制品厂里，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： 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。 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 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 设计原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB 50059-9235110kV变电所设计规范、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。1.3 本厂的基本概况及设计要求1.3.1 生产任务及车间组成1.本厂生产规模及产品规格年产量为万吨聚乙烯及烃塑料制品。产品品种有薄膜、单丝、管材和注射等制品。其原料源于某石油化纤总厂。2.本厂车间组成本厂设有薄膜、单丝、管材、注射等四个车间，设备选型全部采用我国最新定型设备，此外还有辅助车间及其它设施。（1）薄膜车间（2）原料库（3）成品库（4）包装材料库（5）单丝车间（6）注塑车间（7）管材车间（8）备料复制车间（9）锻工车间（10）仓库（11）机修模具车间（12）锅炉房（13）水泵房（14）油泵房（15）办公楼等。1.3.2 负荷性质及负荷情况1.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。2.全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表如表2-2所示。 全厂包涵5个车间变电所，每个车间包涵其独立的用电设备，全厂总的有功功率为，全厂总的无功功率为，全厂总的视在功率为。1.3.3 供用电协议本厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下：1.从电业部门某110/10千伏变电所用10千伏架空线路向本厂供电，该所在厂南侧1公里。2.电业部门变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2秒，本厂配电所应不大于1.3秒。3.在总配变电所10千伏侧计量。4.要求本厂的功率因数值在0.9以上。5.供电系统技术数据：电业部门变电所10千伏母线，为无限大电源系统，其短路容量为200兆伏安。供电系统如图1-1所示 图1-1 供电系统图 1.3.4 本厂自然条件1.气象条件最热月平均最高温度为35c。土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为20c。年雷暴日为30天。土壤冻结深度为1.10米。主导风向夏季为南风。2.地质及水文条件根据勘测部门对本厂工程地质提出的资料，本厂地质构造为：地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.67米不等。地下水位一般为0.7米。地耐压力为20吨/平方米。 第二章 负荷计算及无功补偿2.1 供电系统设计原则由于本厂属于三级负荷，根据供配电系统设计规范：三级负荷为不重要的一般电力负荷，因此它对供电电源无特殊要求，为了提高供电可靠性，可适当配备备用电源。2.2 供电电压的选择 工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。由于在同一输送功率和输送距离条件下，供电电压越高，则线路电流越小，从而使线路导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。表2-1 各级线路合理的输送功率和输送距离线路电压/KV线路结构输送功率/KW输送距离/km0.380.386610103566110220架空线电缆线架空线电缆线架空线电缆线架空线架空线架空线架空线100175100030002000500020001000035003000010000500001000005000000.250.351086201020503010050150100300 对于本厂的实际情况，根据其供电协议，由于6KV用电设备不多，通过经济及技术比较选择10KV作为本厂高压配电电压，而少数6KV用电设备则通过专用的10/6.3KV变压器单独供电。2.3 负荷计算2.3.1 负荷计算的定义及计算方法1.定义（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。一般取启动电流上半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。2.负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计将采用需要系数法予以确定。计算公式有：有功功率： 无功功率：视在功率：计算电流：确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）KP和Kq。总的计算负荷公式如下：总的有功计算负荷为： 总的无功计算负荷为：总的视在计算负荷为：S30 2.3.2 负荷计算结果由表2-2所示数据可计算出全厂总负荷（参差系数取=0.9,0.95）。全厂总的有功计算负荷 0.92610kw2349kw全厂总的无功计算负荷0.953393.17kvar3223.5 kvar全厂总的视在计算负荷S30 = KVA3988.58 KVA表2-2 全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表序号车间或用电设备组名称设备容量（KW）需要系数Kx功率因数Cos功率因数角正切tg计算负荷有 功P30(千瓦)无功Q30(千乏)视 在S30(千伏安)各车间380伏负荷(1)No1变电所1薄膜车间14000.60.61.338401117.21397.82原料库300250.51.737.513153生活间100.8108084成品库（一）250.30.51.737.513155成品库（二）240.30.51.737.212.45614.396包装材料库200.30.51.73610.38127小计1509876.21166(2)No2变电所1单丝车间13850.60.61.308311080.31362.92水泵房及其附属设备200.650.80.75139.716.253小3)No3变电所1注塑车间1890.40.61.3375.6100.55125.82管材车间8800.350.61.33308409.64512.53小计1069383.6510.19(4) No4变电所1备料复制车间1380.60.51.7382.8143.24165.452生活间100.8108083浴室30.8102.402.44锻工车间300.30.651.17910.5313.855原料、生活间150.810120126仓库150.30.51.174.55.2656.937机修模具车间1000.250.651.732543.2549.968热处理车间1500.60.71.029091.8128.569铆焊车间1800.30.51.735493.42107.910小计641287.7387.5(5)No5变电所1锅炉房2000.70.750.88140123.2186.492试验室1250.250.51.7331.2554.0662.443辅助材料库1100.20.51.732238.0643.964油泵房150.650.80.759.757.3112.195加油站100.650.80.756.54.8758.1256办公楼招待所、食堂150.60.61.33911.9714.987小计475218.5239.488全厂合计509926103393.17说明：上表根据各车间供电设计所提供的资料。其中No3、No4变电所设置一台变压器，其余皆设置两台变压器。2.4 功率补偿2.4.1 意义 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，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、改善设备运行能力,提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。采用无功功率补偿将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，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供电系统大有好处。在变电所低压侧装设无功补偿后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器容量选的小一些，这不仅可以降低变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支，因为我国供电企业对工业用户是实行的“两部电费制”；一部分叫基本电费，按所装用的主变压器容量来计算，规定每月按 容量大小缴纳电费，容量越大，缴纳的基本电费越多，容量越小，缴纳的基本电费就越少。另一部分叫电能电费，按每月实际耗用的电能KWh来计算电费，并且要根据月平均功率因数的高低乘上一个调整系数。凡月平均功率因数高于规定的，可减收一定百分率的电费；凡低于规定的，则加收一定百分率的电费。由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本身也有一定的经济实惠。2.4.2 电容补偿1.补偿前的配电所功率因数考虑同时系数（=0.9,0.95）之后，有功功率和无功功率分别为：2349kw3223.5 kvar视在计算负荷为：3988.58 KVA功率因数为：2349/3988.580.589 2.无功补偿容量按规定，配电所的功率因数Cos0.9，因此在配电所进行无功补偿时，补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取Cos0.92。 要使功率因数由0.589提高到0.92，需要装设的并联电容器容量为Qc2349（tanarccos0.589-tanarccos0.92）kvar2222.15kvar取Qc2400kvar所以在配电所母线上并联容量为2400kvar的电容器。2.4.3 补偿装置选择目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电所的母线上。1. 同步调相机：同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑地改变输出或汲取的无功功率，进行电压调节。特别是有强行励磁装置时，在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂。它的有功功率损耗较大。小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也较大。故同步调相机宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设。在我国，同步调相机常安装在枢纽变电所，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。2. 静止补偿器：静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率，来调节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。静止补偿器是一种技术先进、调节性能、使用方便、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置。静止补偿器能快速平滑地调节无功功率，以满足无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷，且调节不能连续的缺点。与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简单，功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来越广泛的应用。（但此设备造价太高，不在本设计中不宜采用）。3. 电力电容器：电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比。电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，由于它没有旋转部件，维护也较方便。为了在运行中调节电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入和切除。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。针对本设计要求,选用BWF10.5-100-1W型的电容器,其额定电压为10.5V，额定容量为100kvar,额定电容为2.89uF,相数为1。由此得出电容器的个数：n=Qc/qc=2400/100=24.第三章 总配电所设计3.1配电所的位置及型式3.1.1 所址选择的一般原则1.尽量接近负荷中心，以降低备电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。2.进出线方便，特别是要便于架空进出线。3.接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。4.设备运输方便，特别是要考虑高低压成套配电装置的运输。5.不因设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时， 应有防震和隔热的措施。6.不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7.不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8.不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不应设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9.不应设在地势低洼和可能积水的场所。3.1.2 总体布置要求1. 便于运行维护和检修有人值班的变配电所，一般应设值班室。值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通。如值班室靠近高压配电室有困难时，则值班室可经走廊与高压配电室相通。值班室也可以与低压配电室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端,低压配电装置到墙的距离不应小于3m。昼夜值班的变配电所，应设休息室。有人值班的独立变配电所，宜设有厕所和给排水设施。2. 保证运行安全值班室内不得有高压设备。值班室的门应外开。高低压配电室和电容器室的门应朝值班室开，或外开。高压电容器组一般应装设在单独得房间内；但数量较少时，可装设在高压配电室内。低压电容器组可装设在低压配电室内，但数量较多时，以装设在单独的房间内。所有带电部分隔墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有关规程的要求，以确保运行安全。3. 便于进出线如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。4. 节约土地和建筑费用值班室可与低压配电室合并，这时低压配电室面积应适当增大，以便安置值班桌或控制台，满足运行值班的要求。高压开关柜不多于6台时，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压柜与低压屏的间距不得小于2m。具有符合IP3X房户等级外壳的不带可燃性油的高低压配电装置和非油浸电力变压器，当环境允许时，可相互靠近布置在车间内。高压配电所应尽量与邻近的车间变电所合建。5. 适应发展要求高低压配电室内均应留有一定数量开关柜（屏）的备用位置。既要考虑到变电所留有扩展的余地，又要不妨碍工厂或车间今后的发展。3.1.3 配电所平面布置图图3-1 高压配电所平面布置图3.2 主接线方案3.2.1 电气主接线的设计原则及基本要求发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置和选择、自动化水平及二次回路设计的原则和基础。 1.电气主接线的设计原则是：应根据发电厂和变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。2.对主接线的基本要求：对企业变配电所主接线方案应满足安全性、可靠性、灵活性和经济性四项基本要求。（1）安全性：符合国家标准和有关设计规范的要求，能充分保证在进行各种操作切换时工作人员的人身安全和设备安全，以及在安全条件下进行维护检修工作。（2）可靠性：是电力生产和分配的首要要求。主接线的可靠性，是指要满足各级电力负荷，特别是一、二级负荷对供电可靠性的要求。其很大程度上取决于设备的可靠程度。（3）灵活性：是指主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。是能适应各种运行所要求的接线方式。调度时，应可以灵活的投入和切除变压器和线路，调配负荷；检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备等；扩建时，可容易的从初期接线过渡到最终接线。（4）经济性：主接线在满足上述要求的前提下，主接线应力求简单，使投资最省、运行费用最低，并且节约电能和有色金属消耗量，做到经济合理。3.2.2 电气主接线的设计企业变配电所的电气主接线，有单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、线路-变压器组单元接线、桥形接线等。企业变配电所的主接线方式，决定于电压等级及出线回路数。610kV配电所一般采用单母线或单母线分段的接线方式。方案一：单母线接线：具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少等优点，但当母线或母侧隔离开关检修故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作，当母线发生短路时，所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸，因而造成母线电压失压全部停电，检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电。方案二：单母分段接线：接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电，如图3-2所示。 结合本厂实际情况，单母线分段采用二回路电源进线、母线分段运行的方式，比较适用于大容量的二、三级负荷。故选择方案二，采用单母线分段。图3-2单母线分段的接线方式该配电所采用两路10kV电源进线，一路是架空线，另一路是电缆线。架空线路电源来自该厂南侧1公里的110/10千伏变电所，电缆线来自邻近单位的高空联络线，作为备用电源，提高供电可靠性。3.3 短路电流计算3.3.1 产生短路电流的原因及危害1.短路的原因工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。然而由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。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质量低劣、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备质量合格、绝缘合乎要求而备过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力而造成短路。工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路。鸟兽（包括蛇、鼠等）跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，也是导致短路一个原因。2.短路的危害短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。2）短路时电路的电压骤降，严重影响电力设备的正常运行。3）短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。4）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。5）不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，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和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。3.3.2 短路电流计算的目的及计算方法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。 进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，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，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。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。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法），工程上常用标幺制法。3.3.3 短路电流计算1. 计算公式标幺制法：一般是先选定基准容量和基准电压。基准容量：工程设计中通常取=100MVA。基准电压通常取元件所在处的短路计算电压，取=。基准电流，基准电抗 . 电力系统的电抗标幺值 . 电力线路的电抗标幺值 ， Xo为导线电缆的单位长度电抗平均值 (查表3-1可得)。 表3-1 电力线路每相的单位长度电抗平均值 （/km）线路结构线 路 电 压35kV及以上610kV220/380V架空线路电缆线路0.400.120.350.080.320.066各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，求出其总电抗标幺值。无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值。由此可求得三相短路电流周期分量有效值。求出以后可得三相短路次暂态电流和稳态电流 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值在高压电路发生三相短路时，。三相短路容量。2 短路电流和短路容量计算 (1)确定基准值取基准容量Sd=100MVA，基准电压Uc=10.5kV而 (2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值由给定数据得,因此 2）架空线路的电抗标幺值根据工厂实际资料，因此 绘短路等效电路图如图3-3所示，图上标出各元件的序列号和电抗标幺值，并标明短路计算点。图3-3 短路等效电路图（3）计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值 2）三相短路电流周期分量有效值 3)其他三相短路电流 4）三相短路容量 表3-2 短路计算表 短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-16.376.376.3716.249.62115.873.4 主要电气设备选择3.4.1 选择条件1. 按工作电压选择电器额定电压应不低于所在电路额定电压即。2. 按工作电流来选择熔断器熔体的额定电流一般电器额定电流应不低于所在电路的计算电流即。3.对开关类电气设备还应考虑其断流能力设备的最大开断电流应不小于安装地点的最大三相短路电流，即。4. 短路动稳定度的校验条件（1） 断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的动稳定电流的峰值应不小于可能的最大的短路冲击电流，或其动稳定电流有效值 应不小于可能的最大的短路冲击电流即 ；。（2）电流互感器大多数给出动稳定倍数 ，其动稳定度校验条件为 ；式中，为电流互感器的额定一次电流。5. 短路热稳定度的校验条件断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的热稳定度校验条件为式中，为电器的热稳定电流；t为其热稳定时间；为通过电器的三相短路稳态电流；为短路发热假象时间。电流互感器大多给出热稳定倍数和热稳定时间t，其热稳定度校验条件为 ；动稳定倍数，动稳定度校验条件为；式中，为电流互感器额定一次电流。表3-3 一次设备选择校验的项目及满足的条件序号设备名称电压（KV）电流（KA）断流能力（KA或MVA）短路稳定度校验动稳定热稳定1高压断路器2高压负荷开关3高压隔离开关4低压断路器5低压刀开关6熔断器7电流互感器8电压互感器9母线10电缆11支柱绝缘子12套管绝缘子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流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开端电流（或功率）应不小于它可能开端的最大电流（或功率）按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流校验备注校验 不校验 一般可不校验表3-4 一次设备短路稳定度校验公式序号设备名称校验项目校验公式符号含义1高压断路器高压负荷开关高压隔离开关动稳定imaima 设备的极限通过电流峰值（kA）通过设备的三相短路冲击电流（kA）It设备的t秒热稳定电流（KA）t设备的热稳定实验时间三相短路稳态电流（KA，序号3、4中用A）tima短路假想时间Kes动稳定倍数Kt热稳定倍数al母线的最大允许应力c母线通过时受到的最大计算应力A导体的截面Amin导体满足热稳定的最小截面 C导体的短路热稳定系数Fal绝缘子的最大允许载荷，为抗弯破坏载荷的60%F(3)通过时产生的最大作用力热稳定ttima2电流互感器动稳定KesIini(3)sh热稳定(KtIin)2ttima3母线动稳定alc热稳定AAmin=/c4电缆和绝缘导线热稳定AAmin=/c5支柱绝缘子动稳定FalF(3)6套 管绝 缘 子动稳定FalF(3)热稳定ttima3.4.2 电气设备选择校验1.10KV侧的短路计算值：， 根据计算值，选择合适的电气设备并进行校验，如表3-3所示。表3-5 10KV侧电气设备选择校验项目额定电压额定电流额定开断电流动稳定度热稳定度装置地点条件参数UN/kvI30/AIK/kAIsh/kA数据10230.286.3716.2481.15高压隔离开关10400_40高压断路器SN10-10/630106301640电压互感器JDZ-1010-电流互感器LQJ-1010400/5-1600.4=90.5(750.4)1=900高压熔断器RN2-10100.550-避雷器FS4-1010-根据上表校验，10kv所选设备均满足要求。2.高压开关柜选择04用途受电、馈电额定电流（A）6304000主回路元器件隔离开关GN8-10电流互感器LQJ10熔断器R2-10电压互感器JDZ-10图3-4 GG-1A(J)开关柜接线图3.5配电所进出线的选择3.5.1 概述为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，10kv进线导线和电缆截面选择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。即应使其允许载流量不小于通过相线的计算电流, 。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。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。3.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，还应满足工作电压的要求。根据设计经验，一般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，再校验其电压损耗和机械强度。3.5.2 10kv架空线的选择 1.因为该配电所为10kv高压配电所，引线距离较短，故应按发热条件来选择导线截面。架空线路一般情况下采用铝绞线（LJ）。 根据工厂具体实际情况，最热月平均最高温度为35。查表LJ-120允许载流量=334A=150.69，满足发热条件。 2.线路的电压损耗为（，,线路长1km）线路的电压损耗百分值为 因此所选LJ-120型铝绞线满足电压损耗要求。3.5.3 备用电源电缆进线的选择1. 选择材料在考虑电缆缆芯材质时，一般情况下宜按“节约用铜”原则，优先选用铝芯电缆，经比较，本厂10kV电缆选用交联聚乙烯绝缘电缆。2. 选择经济截面由于本厂的年最大有功负荷年利用小时数为5000小时，所以通过查表可以得：经济电流密度 。故经济截面 选标准截面95 mm2，即选用YJV-95型交联聚乙烯绝缘电缆。3. 校验发热条件查表得YJV-95允许载流量（取本地区土壤中最热月平均温度200C）=266A=150.69A,因此满足发热条件。3.5.4 10kV母线的选择1. 母线的选择需要进行动稳定和热稳定的校验动稳定 热稳定 母线的最大允许硬力，硬铜母线为140MPa,硬铝母线为70MPa母线通过时受到的最大计算应力导体的截面导体满足热稳定的最小截面三相短路冲击电流短路假想时间 =+0.05(s), =+式中为实际短路时间，为短路保护装置实际动作时间，为断路器的断路时间，对一般油断路器取0.2s。c=M/W 式中M为母线在通过时产生的最大弯矩（Nm）。当母线档数为12时，M=F(3)l/8；当母线档数多于2时，F(3)l/10；F(3)=10-7N/A2W为母线的截面系数；当母线水平放置时，W=b2h/6；b为母线截面的水平宽度，h为母线截面的垂直高度。电缆的机械强度很好，无须校验其短路动稳定度。 根据10kV母线处的电流电压等初选母线型号为LMY3(404) =480A=230.28A 符合要求。母线热稳定校验404=160母线满足热稳定要求。 动稳定校验该10kv母线处的=16.24KA 假设母线水平平放，档距为900mm，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为160mm。三相短路时的最大电动力F(3)=10-7N/A2=（16.24103）210-7=257N母线在F(3)作用时的弯曲力矩为M= =2570.9/10=23.13Nm 母线的截面系数为W=b2h/6=0.0420.004/6=1.110-5m3故母线在三相短路时所受到的计算应力为=M/W=23.13NM/1.110-5m3=21MPa而硬铝母线（LMY）的允许应力为 =70MPa=21MPa 由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。.3.5.5 配电所出线的选择1. 选择材料在考虑电缆缆芯材质时，一般情况下宜按“节约用铜”原则，优先选用铝芯电缆，经比较，本厂10kV电缆选用交联聚乙烯绝缘电缆。2. 选择经济截面由于本厂的年最大有功负荷年利用小时数为5000小时，所以通过查表可以得：经济电流密度 。故经济截面 选标准截面95 mm2，即选用YJV-95型交联聚乙烯绝缘电缆。3. 校验发热条件查表得YJV-95允许载流量（取本地区土壤中最热月平均温度200C）=266A=150.69A,因此满足发热条件。3.6 主要设备继电装置的整定及保护3.6.1 概述按 GB500621992 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 规定：对 366kV电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。由于一般工厂的高压线路不很长，容量不很大，因此其继电保护装置通常比较简单。作为线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护。如果过电流保护动作时限不大于0.50.75 时，可不装设电流速断保护。相间短路保护应动作于断路器的跳闸机构，使断路器跳闸，切除短路故障部分。作为线路的单相接地保护，有两种方式： 绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。 有选择性的单相接地保护（零序电流保护），也动作于信号，但是当单相接地故障危及人身和设备安全时，则动作于跳闸。对可能经常过负荷的电缆线路，按 GB50062 规定，应装设过负荷保护，动作于信号。3.6.2 继电保护装置的接线方式工厂高压线路的继电保护装置中，起动继电器与电流互感器之间的连接方式，主要有两相两继电器式和两相一继电器式两种。1. 两相两继电器式接线这种接线，如果一次电路发生三相短路或两相短路时，都至少有一个继电器要动作，从而使一次电路的断路器跳闸。为了表述这种接线方式中继电器电流与电流互感器二次电流的关系，特引入一个接线系数,。两相两继电器式接线在一次电路发生任意相间短路时，=1，即其保护灵敏度都相同。2. 两相一继电器式接线这种接线又称两相电流差接线。正常工作时，流入继电器的电流为两相电流互感器二次电流之差。在一次电路发生三相短路时，流入继电器的电流为电流互感器二次电流的倍，即。两相一继电器式接线能反应各种相间短路故障，灵敏度有所不同，有的甚至相差