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华北科技学院毕业设计（论文）10KV降压变电所毕业设计目录摘要IAbstractII绪论1第一章 设计任务31.1、设计要求31.2、设计依据31.2.1、工厂总平面图31.2.2、工厂负荷情况31.2.3、供电电源情况51.2.4、气象资料51.2.5、地质水文资料51.2.6、电费制度5第二章 负荷计算和无功功率补偿62.1、负荷计算62.1.1、单组用电设备计算负荷的计算公式62.1.2、多组用电设备计算负荷的计算公式62.1.3、各车间负荷统计计算72.1.4、总的计算负荷计算92.2、无功功率补偿122.2.1、提高功率因数的意义122.2.2、无功补偿的计算13第三章 变电所位置与型式的选择163.1、变配电所的任务163.2、变配电所所址选择的一般原则163.3、型式与布置173.4、负荷中心的确定173.4.1、负荷指示图173.4.2、负荷功率矩17第四章 变电所主变压器台数和容量、类型的选择194.1、变压器台数的选择要求194.2、变压器容量选择要求194.3、本厂主变压器的台数、容量和类型的选择19第五章 变电所主接线方案的设计215.1、电气主接线的设计原则215.2、电气主接线的设计要求215.3、主接线方案的选择215.3.1、 供电主接线的基本要求215.3.2、 确定主接线方案22第六章 短路电流的计算246.1、短路的概念、原因、后果及形式246.2、计算短路电流的目的及方法246.3、短路电流的计算及汇总表256.3.1、 绘制计算电路256.3.2、 确定短路计算基准值256.3.3、 计算短路电路中各个元件的电抗标幺值266.3.4、 K-1点（10.5KV侧）的相关计算276.3.5 、K-2点（0.4KV侧）的相关计算27第7章 变电所一次设备的选择与校验307.1、高压电气设备选择的一般原则307.1.1、高压断路器的选择与校验317.1.2、高压隔离开关的选择与校验327.1.3、高压熔断器的选择与校验337.1.4、电流互感器的选择与校验347.1.5、电压互感器的选择与校验357.1.6、接地开关选择与校验357.1.7、高压避雷器选择与校验367.1.8、高压绝缘子的选择与校验367.1.9、高压开关柜的选择377.2、低压电气设备选择与校验377.2.1、低压断路器选择与校验377.2.2、低压熔断器的选择与校验387.2.3、电流互感器选择与校验397.2.4、低压避雷器选择与校验397.2.5、低压开关柜的选择397.3、变电所进出线及母线的选择与校验397.3.1 、10KV侧导线的选择与校验397.3.2 、10KV侧母线的选择与校验407.3.3、 0.4KV侧母线的选择与校验417.3.4、 0.4KV侧出线的选择与校验42第八章 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定498.1、二次回路方案选择498.2、二次回路接线要求508.3、继电保护的整定508.3.1、 变压器继电保护518.3.2 、10KV侧继电保护继电保护538.3.3 、作为备用电源的高压联络线的继电保护装置548.3.4 、0.4KV侧低压断路器保护55第九章 降压变电所防雷与接地装置的设计579.1、变电所的防雷保护579.1.1、直接防雷保护579.1.2、雷电侵入波的防护589.2、变电所公共接地装置的设计589.2.1、接地电阻的要求589.2.2、接地装置的设计58结束语60参考文献61致谢62附录A：外文资料翻译63附录B：变电所电气主接线图73附录C：10KV出线柜二次回路图73附录D：0.4KV进线柜二次回路图73附录E：变电所电气平面布置图73附录F：变电所接地装置平面布置图73附录H：厂区供电线路规划图73 - 3 -华北科技学院毕业设计（论文）绪论工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂供电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量用以应用；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。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。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但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。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。工厂供电工作要很好的为工业生产服务，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：（1）安全 在电能的供应，分配和使用中，不应发生人身和设备事故（2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济 供电系统的投资要少，运费要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。本设计的任务，主要是对某机械制造厂降压变电所的电气设计，其中包括工厂负荷的统计计算，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，进行短路计算，选择变电所主接线方案，一次设备的选择，变电所高、低压线路的选择，变电所二次回路方案选择及继电保护的整定，确定防雷和接地装置。并通过设计对中小型工厂的供配电系统和电气照明运行维护和设计计算对工厂供电理论知识有了更加深刻的巩固和复习，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的基础。第一章 设计任务1.1、设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案、一次设备的选择、高低压设备和进出线，变电所二次回路方案选择及继电保护的整定，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1.2、设计依据1.2.1、工厂总平面图1.2.2、工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4000h，日最大负荷持续时间为7h。低压动力设备均为三相，额定电压为380V，照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉车间属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1-1所示。表1-1 工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1金工车间动力3400.20.30.600.65照明100.70.91.02机修车间动力1600.20.30.600.70照明50.70.91.03锅炉车间动力1400.40.60.600.70照明30.70.91.04仓库动力1100.20.30.600.70照明20.70.91.05装配车间动力2200.30.40.650.75照明100.70.91.06工具车间动力3400.20.30.600.65照明100.70.91.07热处理车间动力2400.40.60.700.80照明100.70.91.08电镀车间动力3000.40.60.700.80照明100.70.91.09铸造车间动力3400.30.40.650.70照明100.70.91.010锻压车间动力3400.20.30.600.65照明100.70.91.0生活区照明4200.60.81.0合计动力2530照明5001.2.3、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-185，导线为等边三角形排列，线距为1.5m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为2.0s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为20km。1.2.4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为40.3，年平均气温为30，年最低气温为-5，年最热月平均最高气温为35，年最热月平均气温为30，年最热月地下0.8米处平均气温为30。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为30。1.2.5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔60m，地层以砂粘土为主，地下水位为10m。1.2.6、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，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.95，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA为800/kVA。第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1、负荷计算在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。综上所述，由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的15%，所以可以按三相负荷平衡计算。即： （式2-1）2.1.1、单组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW）=，为系数 (式2-2） b)无功计算负荷（单位为kvar）= （式2-3） c)视在计算负荷（单位为kvA）= （式2-4） d)计算电流（单位为A）=，为用电设备的额定电压（KV）（式2-5）2.1.2、多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）： = （式2-6）式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.80.95。 b)无功计算负荷（kvar）：= （式2-7）式中是所有设备无功计算负荷之和；是无功负荷同时系数，可取0.850.97。c)视在计算负荷（kvA）= （式2-8）d)计算电流（单A）= (式2-9)2.1.3、各车间负荷统计计算1）、金工车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 2)、机修车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 3)、锅炉车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 4)、仓库计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 5)、装配车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 6)、工具车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 7)、热处理车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 8)、电镀车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 9)、铸造车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 10)、锻压车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 11）、生活区计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 2.1.4、总的计算负荷计算a)、总的计算负荷=b)、总的无功计算负荷=c)、总的视在计算负荷=d)、总的计算电流=经过计算，得到各厂房和生活区的负荷统计表，如表2-1所示（额定电压取380V）表2-1各厂房和生活区的负荷统计表编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1金工车间动力3400.30.651.17102.0119.3照明100.91.009.00小计350111.0119.3165.9225.062机修车间动力1600.30.701.0248.048.9照明50.91.004.50小计16552.548.973.1111.063锅炉车间动力1400.60.701.0284.085.7照明30.91.002.70小计14386.785.7122.7186.424仓库动力1100.30.701.0233.033.7照明20.91.001.80小计11234.833.748.974.29 续表2-1编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A5装配车间动力2200.40.750.8888.077.4照明100.91.009.00小计2309777.4126.3191.896工具车间动力3400.30.651.17102.0119.3照明100.91.009.00小计350111.0119.3165.9225.067热处理车间动力2400.60.80.75144.0108.0照明100.91.009.00小计143153.0108.0189.0287.158电镀车间动力3000.60.80.75180.0135.0照明100.91.009.00小计112189.0135.0234.0355.539铸造车间动力3400.40.701.02136.0138.7照明100.91.009.00小计350145.0138.7203.3308.8810锻压车间动力3400.30.651.17102.0119.3照明100.91.009.00小计350111.0119.3165.9225.0611生活区照明4200.81.00336.00373.3567.17总计动力25301427.0985.3照明500取, 0.811284.3916.31577.72397.072.2、无功功率补偿 电力系统由发电系统、变电系统、输电系统、配电系统和用电系统五大部分构成，由于电能不能大量存储，所以发电、输电、配电和用电必须同时进行，即电力系统必须保持平衡。然而来自电力线路、电力变压器以及用电设备的无功负载大量存在，使电力系统的功率因数降低。对于配电系统来说，为数众多的异步电动机、变压器等设备要消耗大量的无功功率，对配电网络的安全稳定运行产生不良影响：1) 供电线路的电流增大，使线路和设备的损耗增大，严重时会威胁到设备的安全运行；2) 配电系统的视在功率增大，使发电机、变压器等供电设备的容量增加，电力用户的控制设备、测量仪表的规格也相应增大；3) 导致供电电压降低。保持电力系统的平衡，解决配电系统功率因数低的有效途径就是对配电系统进行无功补偿，提高功率因数。按照我国供电部门的规定，高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上，低压供电的用户必须在0.85以上。为了使用户注意提高功率因数，供电部门还对大宗用电单位实行按户月平均功率因数调整电费的办法。调整功率因数标准一般为0.85，大于0.85时给以奖励，低于0.85时便要增收电费甚至罚款，功率因数很低时供电部门要停止供电。2.2.1、提高功率因数的意义提高功率因数，可以降低线路上的损耗，提高输出功率。在建筑供电系统中，供电线路，其电阻不可忽略。提高功率因数，可以减少线路上电压降，提高末端电压，有利于用电提高供电可靠性。可减少对供配电设施的投资，增加供配电系统的功率储备，使用户获得直接的经济利益。在同样的有功功率下，功率因数提高，负荷电流就减少，而向符合传输功率所经过的变压器、开关、导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要，亦即可以增大原有设备的供电能力。对尚处于设计阶段的新建筑来说，提高功率因数则能降低配电设备的设备容量，从而减少投资费用。2.2.2、无功补偿的计算无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由表2-1可知，本厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.81。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，这里取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan- tan)=1284.3tan(arccos0.81) - tan(arccos0.92) =372.45 kvar(式2-10)取=420kvar，选择PGJ1-1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其1台主屏与4台辅屏相结合。总共容量为：84kvar5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，但是无功计算负荷、视在功率、计算电流都有变化，以下对补偿后的无功计算负荷、视在功率、计算电流进行计算。1、变压器低压侧的计算负荷 1）无功计算负荷=-=916.3-420kvar=496.3 kvar (式2-11)2）视在功率=1376.9kVA (式2-12)3）计算电流=2091.98A (式2-13)功率因数提高为cos=0.93。2、变压器的功率损耗 1）有功损耗 20.7KW (式2-14)2)无功损耗82.6kvar (式2-15)3、变压器高压侧的计算负荷 1）有功计算负荷1284.320.71305.0KW (式2-16) 2）无功计算负荷496.382.6578.9kvar (式2-17)3）视在功率1427.6KVA 4）计算电流 82.42A补偿后的功率因数为：0.910.9，满足要求4、年耗量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量： (式2-18)年无功电能耗电量： (式2-19)结合本厂的情况，年最大负荷利用小时数Tmax为4000h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本厂：年有功耗电量：年无功耗电量：经过计算，得到无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2-2所示。表2-2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.811284.3916.31577.72397.07380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.931284.3496.31376.92091.98主变压器功率损耗=20.7=82.610KV侧负荷计算0.911305.0578.91427.682.42第三章 变电所位置与型式的选择3.1、变配电所的任务变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。3.2、变配电所所址选择的一般原则(1）变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较后确定： 接近负荷中心 进出线方便； 接近电源侧； 设备运输方便； 不应设在有剧烈振动或高温的场所； 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧； 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻； 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜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爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定； 不应设在地势低洼和可能积水的场所。（2）装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。（3）多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配电所、变电所应设置在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁。（4）高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的配电所和变电所，当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁，并应按现行国家标准高层民用建筑设计防火规范有关规定，采取相应的防火措施。（5）露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所： 有腐蚀性气体的场所； 挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁； 附近有棉、粮及其他易燃、易爆物品集中的露天堆场；容易沉积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。3.3、型式与布置变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定，并应符合下列规定：(1)负荷较大的车间和站房，宜设附设变电所或半露天变电所；(2)负荷较大的多跨厂房，负荷中心在厂房的中部且环境许可时，宜设车间内变电所或组台式成套变电站；(3)高层或大型民用建筑内，宜设室内变电所或组合式成套变电站；(4）负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区，宜设独立变电所，有条件时也可设附设变电所或户外箱式变电站；(5)环境允许的中小城镇居民区和工厂的生活区，当变压器容量在315kVA及以下时，宜设杆上式或高台式变电所。3.4、负荷中心的确定3.4.1、负荷指示图负荷指示图是将电力负荷（计算负荷P30）按一定比例K（例如以1mm面积代表若干kW）用负荷圆的形式标示在企业或车间的平面图上。各车间（建筑）的负荷圆的圆心与车间（建筑）的负荷中心大致相符。3.4.2、负荷功率矩变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算方法：在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和Y轴，测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如P1(X1，Y1)、P2(X2，Y2)、P3(X3，Y3)，而工厂的负荷中心设在P(X,Y)P为P1+P2+P3+=Pi可的负荷中心的坐标： （式3-1) （式3-2)以生活区负荷中心为原点，确立厂内各厂房的坐标位置，如图3.1所示图3.1厂房的坐标位置综合表2-1和公式（3-1）、（3-2）得：PiXi=263989.5 Pi=1284.3 X=205.5513PiYi=165370.0 Pi=1284.3 Y=128.7628 所以，厂区的计算负荷中心坐标为（205,130），如上图所示。考虑到周围环境及进出线方便，决定在4号厂房的东侧紧靠厂房造工厂变电所，且型式为附设型。第四章 变电所主变压器台数和容量、类型的选择4.1、变压器台数的选择要求 1）满足用电负荷对可靠性的要求； 二级负荷：选择两台主变压器；负荷较大时，也可多于两台； 二、三级负荷：可选一台变压器，但低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源； 三级负荷：选择一台主变压器；负荷较大时，也可选择两台；2）季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，技术经济合理时，可选择两台变压器；4.2、变压器容量选择要求 1）只装一台主变压器的变电所：主变压器容量应满足全部通电设备的总计算负荷的需要，即2）装有两台主变压器的变电所：每台变压器的容量应满足以下两个条件 任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约的需要，即= 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即4.3、本厂主变压器的台数、容量和类型的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为S9型，而容量根据式。选，即选一台S9-1600/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器 型号为S9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2）选择，即 （式4-1）=(203.3+122.7+234.0) KVA=560.0 KVA （式4-2）因此选两台S9-1000/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。根据工厂供电附录表5查的采用变压器型号为：S9-1000/10,其电力参数为下表4-1所示：表4-1 变压器电力参数型号额定容量KVA额定电压KV联接组别标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压S9-1000/101000100.4Yyn01.710.30.74.5第五章 变电所主接线方案的设计5.1、电气主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用。（2）考虑近期和远期的发展规模。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。（3）考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电。对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，。三级用电负荷一般只需一个电源供电。5.2、电气主接线的设计要求（1）安全性。应符合国家标准有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的安全。（2）可靠性。应满足用电设备特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。（3）灵活性。能适应各种不同的运行方式，以便于操作和检修，并能适应负荷发展。（4）经济性。在满足以上要求的前提下，尽可能使主接线简单，投资少，运行费用低。5.3、主接线方案的选择5.3.1、 供电主接线的基本要求主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接收和分配电能的电路。概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。降压变电所主结线图表示工厂接收和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成。在前面选择变压器时选择2台主变压器，且本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源； 因此，该厂供电接线方案由以下几种来确定。5.3.2、 确定主接线方案方案：高、低压侧均采用单母线分段。如图5.1所示优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路， 用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。图5.1 高、低压侧均采用单母线分段方案：单母线分段带专用旁路断路器。如图5.2所示优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。图5.2单母线分段带专用旁路断路器方案：高压采用单母线、低压单母线不分段。如图5.3所示优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。图5.3高压采用单母线、低压单母线不分段以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案一。根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附录B变电所电气主接线图。第六章 短路电流的计算供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常、运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。6.1、短路的概念、原因、后果及形式所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因有（1）电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿。（2）工作人员的误操作。（3）飞禽跨接裸导体或自然灾害等。短路的后果有以下几点1） 短路电流的热效应。2） 短路电流的电动力效应。3） 短路电流的磁效应。4） 短路电流产生的电压降。5） 短路电流对电力系统稳定性的影响。常见的短路形式有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等。6.2、计算短路电流的目的及方法由于电力系统在运行中难免会出现各种故障和不正常的工作状态，特别是短路故障会使系统的正常运行遭到破坏，甚至会使导体或电气设备损坏，其后果是十分严重的。因此，需要计算供配电系统在短路故障条件下产生的电流，以便正确选择电气设备，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电流时不致损坏。同时，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等，也必须计算短路电流。为了使电力系统中的电气设备在最最严重的短路状态下也能可靠的工作，在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。不对称短路可按对称分量法将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序、和零序分量，然后按对称量进行分析和计算。短路电流的计算方法常见的有：欧姆法和标幺制法。在本次设计中选用标幺制法。标幺制法又称相对单位制法，因其短路计算中的物理量采用标幺值而得名，即任意物理量的标幺值是它的实际值A与所选定的基准值的比值，即用标幺值进行短路计算时，一般取基准容量基准电压通常取元件所在处的短路计算电压，即其计算步骤为如下：1.绘出计算电路图。2.确定短路计算点。3.计算各元件的电抗标幺值。6.3、短路电流的计算及汇总表6.3.1、 绘制计算电路本厂的供电系统简图如下图6.1所示，采用一路电源供线，以距本厂8km的馈电变电站经LGJ-185架空线（备用采用邻厂高压联络线）,该干线首段所装高压断路器的断流容量为500MVA计算K-1点和K-2点的短路电流和短路容量。图6.1 供电系统图6.3.2、 确定短路计算基准值 设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 （式6-1） （式6-2）6.3.3、计算短路电路中各个元件的电抗标幺值1) 电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.20 （式6-3）2) 架空线路查表得LGJ-185的线路电抗，而线路长8km，故 （式6-4）3) 电力变压器查表4-1得变压器的短路电压百分值，故=4.50 （式6-5）式中为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图6.2所示。图6.2 短路计算等效电路6.3.4、 K-1点（10.5KV侧）的相关计算1) 总电抗标幺值=0.2+2.54=2.74 (式6-7)2) 三相短路电流周期分量有效值 (式6-8)3) 其他短路电流 三相短路次暂态电流和稳态电流 (式6-9) 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 (式6-10) (式6-11)4) 三相短路容量 (式6-12)6.3.5 、K-2点（0.4KV侧）的相关计算两台变压器并列运行时：1) 总电抗标幺值=0.2+2.54+=4.992) 三相短路电流周期分量有效值3) 其他短路电流 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4) 三相短路容量两台变压器分列运行时1) 总电抗标幺值=0.2+2.54+4.50=7.242) 三相短路电流周期分量有效值3) 其他短路电流 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4) 三相短路容量以上短路计算结果综合如图表6-1所示。表6-1 短路计算汇总表短路计算点三相短路电流（kA）三相短路容量/MVAk-12.012.012.015.133.0436.50k-2变压器并列运行28.9328.9328.9353.2331.5320.04变压器分列运行19.9419.9419.9436.6921.7313.81第7章 变电所一次设备的选择与校验7.1、高压电气设备选择的一般原则1按正常工作条件选择电气设备 （1）电气设备的额定电压电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运 行电压。 （2）电气设备的额定电流电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作电流或计算电流。（3）选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防 爆等。2.按短路条件进行校验1短路热稳定校验当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度(或热量) 不应超过允许值， 即满足热稳定的条件： (式7-1)式中： 短路电流的稳态值； 短路电流的假想时间； 设备在t秒内允许通过的短时热稳定电流； t 设备的热稳定时间。2.短路动稳定校验 当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件： 或 (式7-2)式中：， 短路电流的冲击值和冲击有效值; ， 设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。7.1.1、高压断路器的选择与校验（1）断路器的种类和类型 高压断路器应根据设备安装的条件，环境等来选择断路器的类型和种类。常用的断路器类型主要有少油断路器、真空断路器、SF6断路器，由于真空断路器、SF6断路器技术特性比较好，少油断路器已经逐渐被它们代替。（2）选择时，除按一般原则选择外，由于断路器还有切断短路电流的作用，因而必须校验短路容量，热稳定性和动稳定性等各项指标。按工作环境选择：选择户外或户内，若工作条件特殊，还需要选择特殊型式；按额定电压选择：应该大于或等于所在电网的额定电压，即： ；按额定电流选择：应该等于或大于负载的长时最大工作电流，即： ；（3）根据线路的计算电流和拟选用ZN3-10/630-8型高压真空断路器。该断路器的主要技术参数如表7-1所示。表7-1 ZN3-10/630-8型断路器主要技术参数额定电压额定电流额定开断电流动稳定电流（峰值）热稳定电流（有效值）（t=4s）/kV/A/kA/kA/kA106308208高压断路器的校验：将相关数据代入式（7-1）和式（7-2）断流能的校验 即满足条件： ； 代入数据得：满足断流能力的校验。热稳定度校验即满足热稳定的条件： 代入数据得： 满足热稳定校验。动稳定度校验即满足动稳定的条件： 或 代入数据得： ；满足动稳定的度条件。经上述的校验所选的断路器是合格的。绘制断路器的校验表，如表7-2所示。表7-2 断路器选择校验表序号装设地点的电气条件ZN3-10/630A-8型断路器项目数据项目数据结论110kV10kV合格2109.97A63