毕业设计（论文）-35KV及以下电网供配电设计.doc

35KV及以下电网供配电设计摘 要随着工业电气自动化技术的发展、工厂用电量的迅速增长，工厂对电能的质量、供电的可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，一个安全可靠而又经济的供配电系统，对任何一个工业企业单位都十分的重要。供配电系统设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属的消耗量，而且直接关系到工厂是否能够安全生产。本设计根据工厂的负荷特性，设计了一个安全、可靠、经济的供配电系统。根据工厂的负荷类型工作制度供电电源功率因数电价和自然条件等因素以及机加工、锻工、装配等各车间的用电情况，计算工厂的用电负荷，确定机加工车间、锻工车间、冷加工车间、高压泵房、热处理车间等均为I类负荷，装配车间为III类负荷。供电方案采用工作电源35KV，备用电源10KV。35KV架空线路过电流保护采用三个电流互感器接成全星型接线方式，继电器采用DL-21C，流过保护装置一次侧动作电流为756.88A，线路采用距离保护进行I、II段保护。主变压器电流差动保护的整定按躲过最大不平衡电流整定，即。35KV架空线路在变电所进线端架设避雷线，并在避雷线两段处的线路上装管型避雷器，总降压变电所采用独立避雷针。10KV备用电源进线、10KV馈电线路和10KV母线装设阀式避雷器FZ-10，防止雷电波侵入。照明供电采用车间380V/220V配电源，照明供电网由馈线、干线和支线构成总屏箱、分配电箱及终端用户的三级供电格局。关 键 词：负荷计算，短路电流，变电所，继电保护POWER SUPPLY ANG DISTRIBUTION SYSTEM DESIGN OF 35KVABSTRACTAlong with the development of industrial electrical technology of electricity，factory of rapid growth，plant for electric power quality，supply reliability and the technical and economic indicators are increasing demands. A safe and reliable and economic power supply and distribution system is very important for any industry enterprise unit. Power supply system design is perfect ，not only affect the basic construction investment ,factory operation cost and non-ferrous metal consumption, and directly related to the factory whether production can be safe. The power-supply design of the factory, aimed at to mechanical processing factory load characteristics, design a safe, reliable, economic power supply and distribution system.According to the load type, working system, power supply, power factor, electricity and natural conditions and so on, as well as the machining, welding and assembly, etc as the workshop electricity situation, calculate the factory power load, determine the machining workshop, blacksmith workshop, cold shop, high pressure pump room, heat treatment workshop etc five are class I load, assembly workshop for III class load. Power supply scheme adopts the work 35KV power supply, standby power 10KV.35KV overhead pass by current protection using three current transformer joint fulfill start connection mold, relay the DC-21c, through protection A side current action for 756.88A, Line on the distance protection I, II section. The main transformer differential protection current setting according to avoid maximum unbalance current setting, namely=1.183KA.35KV overhead line in the substation into terminal overhead ground wire, and in the ground wire ends in line jacket pipe type arrester. Total step-down transformer substation adopt independent lightning rod, lightning rod and distance of the substation, 10KV standby power into line, 10KV feeder and 10KV bus installment valve type arrester FZ-10, prevent thunder electric wave invasion. Lighting power supply using workshop with 380/220V power supply, lighting supply network by feeder, trunk and branch constitute a total screen box, distribution electrical box and terminal user level 3 power supply pattern.KEYWORDS: Computational load, Short circuit current, Substation, Relay protection目 录第一章 绪论11.1 电力系统组成11.2 供配电系统概述21.3 供配电系统设计的意义和要求21.3.1 供配电系统设计的意义321.3.2 供配电系统设计的基本要求31.4 本设计工厂的基础情况31.5 完成本设计需要进行的工作5第二章 负荷预测62.1 负荷预测的意义和方法62.2 工厂所在地区的负荷预测6第三章 负荷计算与无功功率补偿93.1 全厂各车间负荷分布及其计算负荷与无功补偿93.1.1 各车间负荷计算与无功功率补偿93.1.2 总降压变电所负荷计算11第四章 变电所及其一次系统设计124.1 工厂总降压变电所供电方案选择124.1.1 工厂供电电压选择124.1.2 三个方案优缺点分析13144.1.3 三方案的技术经济指标比较144.2 总降压变电所设计18194.2.1 总降压变电所电气主接线的设计18194.2.2 总降压变电所位置选择及要求19204.2.3 车间变电所位置及其变压器选择1920第五章 短路电流计算21225.1 等值电路21225.2 利用标幺值法计算22235.2.1 三相短路电流计算2223第六章 电气设备选择24256.1 工厂电气设备选择的准则24256.2 高压电气设备的选择25266.3 电气设备选择后总降压变电所电气主接线总图2728第七章 继电保护的选择与整定28297.1 继电保护的任务及基本要求28297.2 35KV架空线路继电保护整定28297.3 总降压变电所的保护及整定30317.4 10KV馈电线路保护整定31327.5 其他保护3233第八章 防雷接地与电气安全33348.1 防雷与接地的意义33348.2 防雷保护33348.2.1 35KV架空线路进线端保护33348.2.2 总降压变电所的避雷设计33348.2.3 其他防雷保护34358.3 总降压变电所接地装置设计34358.4 电气安全35368.4.1 电流对人体的作用35368.4.2 安全电压35368.4.3 安全用电的一般措施3536结论3738参考文献3839致谢3940第一章 绪论1.1 电力系统组成电能是由发电厂生产的，为了充分利用动力能源，降低发电成本，大容量发电厂多建在燃料、水力资源丰富的地方，而电力用户是分散的，往往又远离发电厂，因此需要建设较长的输电线路进行输电。为了实现电能经济传输和满足用电设备对工作电压的要求，需要建设升压变电所和降压变电所进行变电，将电能输送到城市、农村和工矿企业后，还需要经过配电线路向各类电力用户进行配电。电能的生产、输送、分配和使用的全过程，几乎是同时进行的，即发电厂在任何时刻生产的电能等于该时刻用电设备消费的电能与变换、输送和分配环节中损耗的电能之和。电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电力用户组成的一个发电、输电、变配电和用电的整体，如图1-1所示。图1-1 电力系统示意图在电力系统中，除发电厂和电力用户之外的部分，称为电力网或电网，它由各级电压的电力线路及其联系的变配电所组成。电力网是电力系统的重要组成部分，其作用是将电能从发电厂输送到电力用户，可以为地方电网、区域电网及超高压远距离输电网三种类型。1.2 供配电系统概述供配电系统是电力系统的电力用户，也是电力系统的重要组成部分，由总降压变电所(或高压配电所)配电线路车间变电所和用电设备等组成。图1-1中点画线框包围部分就是一个工业企业供电系统。总降压变电所将35-110KV的外部供电电压变成6-10KV的高压配电电压，供电给各车间变电所和高压用电设备。对负荷比较分散、厂区较大的大型企业，还需要设置高压配电所，它集中接受6-10KV电压，再供给附近各车间变电所和高压用电设备。配电线路分为厂区高压配电线路(6-10KV)和车间低压配电线路(380/220V)。厂区高压配电线路将总降压变电所、车间变电所和高压用电设备连接起来；低压配电线路主要用于向低压用电设备供电。车间变电所将6-10KV的电压将为380/220V，供低压用电设备使用。下图1-2是设计的该工厂供配电系统示意图。图1-2 供配电系统示意图1.3 供配电系统设计的意义和要求1.3.1 供配电系统设计的意义随着工业电气自动化技术的发展、工厂用电量的迅速增长，工厂对电能的质量、供电的可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，一个安全可靠而又经济的供配电系统，对任何一个工业企业单位都十分的重要。供配电系统设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属的消耗量，而且直接关系到工厂是否能够安全生产。而现阶段我国很多工业企业的供配电系统并不是十分合理，或是安全可靠性不够或是不能达到最经济的运行方式，结果造成了很多人身伤亡事故和比较大的经济损失。基于这种情况，设计一个合理的供配电系统对每个工业企业、对我国电网的安全经济运行和发展都是十分重要和必要的。1.3.2 供配电系统设计的基本要求为了保证生产和生活用电的需要，供配电工作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，不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠 应满足电力用户对供电可靠性的要求。(3)优质 应满足电力用户对电压和频率等供电质量的要求。(4)经济 应使供配电系统的投资少、运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。应当指出，上述要求不但相互关联，而且往往相互制约和相互矛盾。因此，对于上述要求，必须全面考虑，统筹兼顾。1.4 本设计工厂的基础情况1.负荷情况本铝合金制造厂的绝大部分设备都是长期连续负荷，必须不间断供电。停电时间超过三分钟将造成产品报废，全厂停电将造成严重的经济损失，所以主要车间及其附属设备均为一级负荷，其余均为三级负荷。工厂为二班工作制，全年工厂工作小时数t为4800h，有效生产时间为10个月，年最大负荷利用小时数为4500h。2.供电电源情况1)工作电源 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本工厂可由附近公用电源干线取得工作电源。工厂东北侧5km处一个地区变电所，用两台110kv/38.5kv/10kv、131.5MVA变压器作为工厂的主电源，使用35kv电压以一回架空线路向工厂供电。110kv母线的最大三相短路容量为1800MV.A，最小三相短路容量为1000MV.A。2)备用电源 由正北方向其他工厂引入35kv或10kv线缆作为备用电源，距离3km，只在该工厂主电源发生故障或检修停电时提供部分重要负荷及照明用电，输送容量必须保证厂内一级负荷正常工作。3. 供电部门对本工厂提出的技术要求1) 地区变电站的35kv馈电线路定时限过电流保护装置整定时间为2s，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于1.5s。2)工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。3)在工厂35kv侧进行电能计量。4. 电价计算 供电部门实行两部制电价。基本电价:按变压器安装容量每1KV.A，4元/月计费。电度电价:35KV时，0.5元/KWh;；10KV时0.55元/KWh。另外，线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/KW计算。5. 工厂自然条件本厂所在地年平均温度为C，年最冷月平均为-C，年最热月平均气温为C，土壤0.8m深处一年中最热月平均气温为C；当地主导风向为南风，年雷暴日为24.2天；本厂所在地平均海拔高51.6m，厂区地势平坦；土壤解冻深度为1m；土壤性质以砂质粘土为主；地下水位为2.8m。6. 工厂平面布置图图1-3 工厂平面布置1.5 完成本设计需要进行的工作1.为了满足当地经济发展的需要和工厂负荷随时间推移增加的需要，需要对当地进行负荷预测，来确定地区降压变电所主变压器的容量。2.根据工厂各车间的负荷要求进行负荷计算和无功功率补偿，来确定各车间变电所变压器容量选择以及补偿电容型号选择。同时，根据各车间的计算负荷总量来确定工厂总降压变电所主变压器容量的选择。3.根据地理环境设计供配电系统接线图，根据供配电系统接线图画出等值计算电路图进行短路电流计算。根据短路电流计算结果和供配电设计规范要求进行主要电气设备的型号选择。4.完成继电保护整定，保证供配电系统安全可靠地工作。5.进行防雷接地设计，避免雷电对电气设备造成损害甚至造成人身伤亡。第二章 负荷预测2.1 负荷预测的意义和方法电力负荷预测是以电力负荷为对象进行的一系列预测工作，是在正确的理论指导下，通过调查研究掌握大量的资料，运用可靠的方法和手段对电力负荷的发展趋势做出科学合理的推断。从预测对象来看，电力负荷预测包括对未来电力需求量(功率)的预测和对未来用电量(能量)的预测以及对负荷曲线的预测。其主要工作是预测未来电力负荷的时间分布和空间分布，为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。电力负荷预测包括两方面的含义，即用以指安装在国家机关、企业、居民等用户处的各种用电设备，也可用以描述上述用电设备所消耗的电力电量的数值。电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分，也是电力系统经济运行的基础，其对电力系统规划和运行都极其重要。负荷预测方法有很多，例如用电单耗法、电力弹性系数法、负荷密度法、综合用电水平法、回归分析法、时间序列法、外推法等。由于负荷预测的影响因素有很多，在不同的环境下运用不同的方法得到的预测结果会有很大的差异。通过对往年数据的综合分析，最终确定使用外推法对该地区往后5年的负荷进行预测。2.2 工厂所在地区的负荷预测工厂所在地区2003年到2013年的用电量如下表2-1所示。表2-1 工厂所在区近11年用电量年份时间序列用电量(百万KWh)20032004200520062007200820092010201120122013总计-5-4-3-2-10123451601802102202323203553723814054803315251694101491625110-800-720-630-440-23203557441143162024003440用外推法预测该地区2014至2018年的用电量有上表可得有关参数n=11 故可得外推方程为由此可得该厂2014年的预测负荷为(百万KWh)(百万KWh)(百万KWh)(百万KWh)(百万KWh)那么2018年最大负荷功率为70098.2KWh考虑近五年的增长用电量，110/35/10KV总变电所主变压器选择2台SFSZ963000/110联结组别为YNyn0d11型的变压器。第三章 负荷计算与无功功率补偿3.1 全厂各车间负荷分布及其计算负荷与无功补偿3.1.1 各车间负荷计算与无功功率补偿各车间负荷分布如下表3-1所示表3-1 各车间负荷分布车间名称设备容量/KW需要系数低压侧功率因数cos机加工车间14000.80.85锻工车间17000.30.6冷加工车间11000.20.5装配车间13000.850.8高压泵房15000.450.75热处理车间16000.70.7其他负荷5000.80.85计算各车间负荷，以机加工车间为例: 则机加工车间变电所低压母线上的计算负荷为：总降压变电所低压侧的功率因数为：对变压器有，所以工厂进线处功率因数肯定小于0.85.。为使工厂的功率因数提高到0.9，需要在低压侧装设并联电容进行补偿，取补偿后低压侧的功率因数为0.92，则需要装设的电容补偿量为：选择BW0.4141/3型电容器进行补偿，所需电容个数为，则实际补偿容量为补偿后低压侧视在计算负荷查附录表A1，选择S91600/10型变压器，其技术参数如下： ，。变压器负荷率为，则变压器的功率损耗为变压器高压侧计算负荷为：则工厂进线处的功率因数为：满足供电部门的要求。各车间计算负荷结果如下表3-2所示表3-2 各车间计算负荷汇总表车间代号380V侧计算负荷变压器容量/KVA变压器功率损耗10KV侧计算负荷有功负荷/KW无功负荷/Kvar视在负荷/KVA有功损耗/KW无功损耗/Kvar有功负荷/KW无功负荷/Kvar视在负荷/KVA11120442.11204160012.258.51132.20500.61237.92510176539.56305.7426.44515.74202.4554.1422045.05224.572503.0211.06223.0256.123031105450.751193.40160010.5650.11115.56500.81222.86675259.30723.098007.4835.56682.48294.9743.551120470.631214.86160010.7851.201130.78521.81245.4其他400139.90423.765004.6419.45404.64159.4434.9总计5204.4222365668.6表3-2中，1代表机加工车间，2代表锻工车间，3代表装配车间，4代表冷加工车间，5代表热处理车间，6代表高压泵房。3.1.2 总降压变电所负荷计算取，则总降压变电所低压母线上的计算负荷为：得： 对变压器有，所以总降压变电所进线处功率因数肯定大于0.92，满足供电要求。第四章 变电所及其一次系统设计4.1 工厂总降压变电所供电方案选择4.1.1 工厂供电电压选择根据系统电源情况，供电电压有以下三个方案。方案一：供作电源与备用电源均采用35KV电压，用架空线路引入，总降压变电所设两台35KV/10KV变压器，单台容量不小于总容量的0.7倍且不小于一二级负荷总量。高压侧接线方式可用的有两种：(1) 单母线分段接线；(2) 内桥型接线；经技术经济比较，内桥型接线的投资小，稳定性好，可靠性高，故采用内桥型接线方式，如下图4-1所示。图4-1 内桥型接线方式方案二：工作电源和备用电源均采用10KV电压。此方案只需要在厂区内设置一个高压配电所而不需要降压变电所，高压配电所内的10KV母线采用单母线分段接线方式，如下图4-2所示。图4-2 单母线分段接线方案三：工作电源采用35KV电压，用架空线路引入，厂内总降压变电所设一台35KV/10KV变压器，变压器高压侧装设断路器。备用电源采用10KV电压，接在总降压变电所内的10KV母线的一个分段上，如下图4-3所示。图4-3 不同等级电压单母线分段4.1.2 三个方案优缺点分析方案一：供作电源与备用电源均采用35KV电压。优点：(1)相对10KV供电线路电能损耗低，供电可靠性高，故障率低；(2)电压损失小，调压问题易解决；(3)总降压变电所在厂内，易于实现供配电设备集中管理；缺点：厂区内需建设总降压变电所，占用一定的土地面积，主变压器高压开关设备投资比较大。方案二：工作电源和备用电源均采用10KV电压。优点：厂区内不需要建设总降压变电所，简化了接线，投资费用及运行费用降低。缺点：供电电压低，线路电能损耗大，故障率高。要求功率因数高，增加无功补偿设备投资。方案三：工作电源采用35KV电压，备用电源采用10KV电压。这个方案的经济技术指标介于上面两个方案中间。4.1.3 三方案的技术经济指标比较方案一：根据全厂计算负荷为5381.22KVA，故拟在厂内总降压变电所装设两台容量为5000KVA的干式变压器，型号为S95000/35型，电压为35/10KV，其有关技术参数为：KW，。其变压器的功率损耗为：有功功率损耗为：无功功率损耗为：=262.70Kvar则35KV线路功率等于全厂计算负荷与变压器功率损耗之和， 符合要求按照允许发热条件选择导线截面，查找有关手册选择铜芯铰线LGJ-35，其允许电流为170A大于满足要求。该导线单位长度电阻，单位长度电抗。因此，35KV线路电压损耗为：0.857KV方案二：用10KV电压供电，计算负荷为5381.22KVA，计算电流 。按允许发热条件选择择铜芯铰线LGJ-185，其允许电流为500A大于310.69A满足要求。该导线单位长度电阻，单位长度电抗。因此，10KV线路电压损耗为：方案三：拟在厂内总降压变电所装设一台容量为10000KVA的干式变压器，型号为SC(B)910000/35型，电压为35/10KV，其有关技术参数为：KW，其变压器的功率损耗为：有功功率损耗为：无功功率损耗为： 则35KV线路功率等于全厂计算负荷与变压器功率损耗之和，满足要求91.10A按允许发热条件选择择铜芯铰线LGJ-35，其允许电流为170A大于满足要求。因此，35KV线路电压损耗为：10KV备用线路仅考虑I级负荷，故可得厂内计算负荷： ，则其线路计算电流：按允许发热条件选择择铜芯铰线LGJ-120，其允许电流为375A大于满足要求。该导线单位长度电阻，单位长度电抗。因此，10KV备用线路电压损耗为：综上分析，方案一供电可靠，运行灵活，但投资大；方案二投资少，但电压损失严重，不满足一级负荷长期正常运行的要求，故不予考虑；方案三介于上述两种方案之间，供电可靠，电压损失不大，能满足要求。虽然方案三线路故障时，10KV备用线路运行期间电压损失较大，但可以通过选择合适截面积的架空线路来减小电压损失，如采用LGJ-185型的架空线，经计算备用线路电压降为6.76%，对于短期运行这个电压损失值还是能够承受的，故备用线路选择LGJ-185。方案一、三的经济比较如下：方案一的经济计算见表4-1、表4-2。方案三的经济计算见表4-3、表4-4。方案一的经济计算见表4-1、表4-2表4-1 方案一的投资费用项目说明单价(万元)数量费用线路总和投资LGJ-351/km88变压器总和投资2SC(B)9-6300/357.32/台214.64高压断路器SW2-35/10002.06/台36.18电压互感器及避雷器JDZJ9-35R及FZ-350.9221.84功率损耗引起的附加投资1000元/KW260.1426.1合计56.76表4-2 方案一的年运行费用项目说明费用(万元)线路折旧费按线路投资3.4%0.272线路维修费同上0.272变电设备折旧费按设备投资5.8%1.31变电设备维修费同上1.31线路电能损耗费5.61变压器电能损耗费7.08基本电价费按变压器安装容量1KV.A，4元/月50.4合计66.254方案三的经济计算见表4-3、表4-4表4-3 方案三的投资费用项目说明单价(万元)数量费用线路总和投资LGJ-35+LGJ-1851/km+1.19/km5+38.57变压器总和投资SC(B)9-10000/359.87/台19.87高压断路器SW2-35/10002.06/台12.06电压互感器及避雷器JDZJ9-35R及FZ-350.9210.92功率损耗引起的附加投资1000元/KW213.7421.37合计42.79表4-4 方案三的年运行费用项目说明费用(万元)线路折旧费按线路投资3.4%0.29线路维修费同上0.29变电设备折旧费按设备投资5.8%0.745变电设备维修费同上0.745线路电能损耗费4.29变压器电能损耗费5.39基本电价费按变压器安装容量1KV.A，4元/月40合计51.75表4-5 方案一、三的经济比较方案一方案三差额(万元)投资(万元)56.7642.7913.97年运行费用(万元)66.25451.7514.504经上述两个方案经济技术比较，由表4-5可以看出，方案三的综合投资及年运行费用都比方案一低很多，且两个方案的供电可靠性相近，因此选择方案三作为本工厂的供电方案。4.2 总降压变电所设计4.2.1 总降压变电所电气主接线的设计总降压变电所的电气主接线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、母线及线缆等电气设备，按照一定顺序连接组成，用以表示接受、汇集和分配电能的电路。根据确定的供电方案，可决定总降压变电所采用图4-4所示的电气主接线。该接线的主要特点如下：(1) 总降压变电所的高压侧采用含少油断路器的线路-变压器组的接线，而变压器低压侧采用单母线分段接线方式，用10KV少油断路器将母线分成两段。(2) 主变压器低压侧出线侧和10KV备用线路进线侧，都经少油式断路器接在不同的分段母线上，两断路器共同组成备用电源自动投入装置APD。(3) 系统正常运行时，备用电源进线断路器断开，而10KV母线分段器闭合，在系统出现故障后检修时自动投入备用电源。(4) 当工作电源发生故障时，变电所的操作电源来自自身的蓄电池或应急采油发电机。图4-4 35KV变电所一次接线设计图4.2.2 总降压变电所位置选择及要求根据确定的供电方案，结合本厂厂区平面示意图，总降压变电所地址选择应满足以下几点要求：(1) 接近负荷中心，靠近电源进线侧，且远距工厂人员集中区。(2) 进出线方便，且便于主变压器等大型电气设备的运输。(3) 屋外变配电所设备与其他工业建筑之间有一定的防火间距。4.3 车间变电所位置及其变压器选择车技变电所位置一般按下述原则确定：接近负荷中心，便于低压网络的备用联络，并节省线缆、变压器及开关设备的投资。根据厂区平面布置图和各车间负荷的性质及大小，本厂设置了六个车间变电所。除装配车间只需要一台变压器外，其余车间的负荷均属于I类负荷，应设置两台变压器，每台变压器的容量应保证I类负荷的正常供电。厂区其他负荷并非长期连续投入，且负荷分散在各个车间，因而分散到各个车间变电所配电。根据负荷计算结果以及针对各类负荷的设计要求，车间变电所位置及变压器型号选择如下表4-6所示。例如机加工车间负荷计算结果为1204KVA，且为I类负荷，故应选择两台型号为的变压器。表4-6车间变电所位置及变压器选择变电所名称变电所位置变压器型号及台数A机加工车间1内附什么意思？B锻工车间2内附C冷加工车间4外附D装配车间3外附E高压泵房6外附F热处理车间5内附厂区平面布置图及各车间变电所位置图如下图4-5所示。图4-5 车间变电所位置示意图第五章 短路电流计算为了选择高压电气设备，整定继电保护，需计算总降压变电所的35KV侧和10KV侧线路以及10KV厂区高压馈电线路的短路电流，但因工厂厂区不大，总降压变电所到车间距离比较近，因此10KV的母线与10KV馈电线末端处的短路电流差值较小，故只计算主变压器高低压侧两点短路电流。5.1 等值电路短路电流计算电路如下图54-1所示图5-1 短路电流计算电路根据短路电流计算电路作出的等值计算电路如下。(1) 最小运行方式下的等值电路(2) 最大运行方式下的等值电路5.2 利用标幺制值法计算为了方便计算，取基准容量为；基准电压用各级的平均额定电压，即，；则基准电流为(1) 系统电抗当时，当时，(2) 地方变电所三绕组的高压中压绕组之间的电抗(3) 35KV架空线路电抗(4)主变压器阻抗5.2.1 三相短路电流计算1 系统最大运行方式下短路回路电抗点短路时点短路时2 系统最小运行方式下短路回路电抗点短路时点短路时3 在系统分别为最大、最小运行方式下点短路时的三相短路电流及短路容量计算如下：1)系统最大运行方式时2) 系统最小运行方式时则三相短路电流及短路容量表如下表5-1。表5-1 短路电流计算结果表点三相短路时点三相短路时/A/A/MVA/A/A/MVA计算式式2.552.55系统最大运行方式4.5511.6291.554.411.2279.94系统最小运行方式3.398.64217.393.779.6168.49第六章 电气设备选择6.1 工厂电气设备选择的准则工厂变配电所电气设备选择主要包括变电所、母线、断路器、隔离开关、熔断器、电容器、互感器和避雷器等，它们在供配电系统中起到变换电压、通断电路、集散电流、限制电流、补偿无功、检测数据、保护设备及其他作用。因此，工厂电气设备选择的是否合理关系到工厂供配电系统的安全可靠运行。供配电设备的选择应遵循以下四项原则：(1) 根据工作环境选择电气设备。(2) 根据额定状态选择设备，设备的额定电压应不低于所在系统位置的额定电压，且设备的额定电流应不低于实际通过设备的最大工作电流或计算电流。 (3) 根据稳定条件选择电气设备，包括热稳定性和动稳定性。热稳定性的校验条件：，其中为设备的热稳定电流，t为热稳定时间，为设备可能通过的三相短路电流，为短路发热假想时间。动稳定性校验条件：，其中为设备应能承受的极限瞬时电流，为设备可能通过的最大短路冲击电流。(4) 开关设备应有断流能力，即或，其中为断路器的开断电流为安装处的最大电流，为断路器的断流容量，为断路器安装处的最大三相短路容量。现给出高压电气设备的选择及校验项目，如下表6-1表6-1 高压电气设备的选择和校验项目设备名称额定指标选择短路电流校验额定电压额定电流动稳定热稳定断流能力断路器+隔离开关+-熔断器+-+电流互感器+-电压互感器+-硬母线-+-架空导线-+-电力电缆+-+-注：表中“+”表示必须选择或校验，“-”表示无需选择或校验。另外，由于互感器的特殊性质，其动稳定校验不等式为：，其中为动稳定电流倍数，为互感器的一次侧额定电流；其热稳定校验不等式为：，其中为热稳定系数，t为热稳定时间，为假想时间。6.2 高压电气设备的选择按照上述原则，结合短路电流计算结果按正常工作条件和短路情况校验确定的总降压变电所高低压电气设备如下：表6-2 35KV侧电气设备计算数据高压断路器SW2-35/1000隔离开关GW2-35GD/600电压互感器JDZJ9-35电流互感器LCW-35避雷器FZ-35备注35KV35KV35KV35KV35KV选用KYN10-40.5-28B高压开关柜1000A600A800/516.5KA45KA50A21.2KA1000MVA表6-3 主变压器低压侧电气设备计算数据高压断路器SN10-10I隔离开关GN8-10T/1000电流互感器LA-10备注10KV10KV10KV选用GG-1A(F)高压开关柜1000A1000A600/540KA52KA63.64KA16KA300MVA与上面相似地，10KV备用电源进线侧隔离开关选择GN8-10T/600，避雷器选择FZ-10，10KV母线分段断路器也选用SN10-10I。表6-4 10KV馈电线路电力电缆的选择车间变电所机加工车间锻工车间冷加工车间装配车间高压泵房热处理车间馈电线路电缆型号10KV母线的选择(1)主变压器低压侧引出线选择：按允许发热条件选择矩形硬铝母线，其允许电流为，其热稳定性校验如下，符合要求，其中c为母线热稳定系数取87，取1.2；动稳定校验，三相短路电流产生的电动力和应力为： = = 上式中，为母线的形状系数，为绝缘子档距，为母线中心距，为母线截面积系数(当档距大于2时取10)，为母线水平宽度，为母线截面积的垂直高度。由于硬母线的最大允许应力等于，故满足动稳定要求。(2)10KV母线选择：原理同上，按允许发热条件选择矩形硬铝母线。6.3 电气设备选择后总降压变电所电气主接线总图完成电气设备选择后，总降压变电所电气主接线总图如下图6-1所示。此图逆时针转900横置，占一页，目的在于显示清晰.图6-1 总降压变电所电气主接线第七章 继电保护的配置选择与整定7.1 继电保护的任务及基本要求工厂供配电系统中的继电保护是系统及其设备安全运行的重要保证，是自动、迅速、准确切除故障的重要装置。工厂供配电系统中发生事故特别是发生故障时，继电保护装置必须及时启动断路器等开关设备跳闸或启动信号装置报警。为达到对系统进行有效保护的目的，继电保护装置的动作应具备选择性、可靠性、速动性及灵敏性。因此，应对继电保护装置进行合理的选择和设计。7.2 35KV架空线路继电保护整定(1)过电流保护的整定采用三个电流互感器接成星型接线方式，以提高保护动作的灵敏度，继电器采用DL-21C。流过保护装置一次侧动作电流为式中，线路最大负荷电流，可靠系数取1.3，返回系数取0.85。则电流继电器动作电流为其中接线系数取1，电流互感器的变流比为800/5。其动作时间与主变压器保护动作时间配合，并多出时间间隔(一般为0.5秒)。对本线路末端进行校验：灵敏度符合要求。对主变压器二次侧母线进行校验：灵敏度不符合要求，应采用带低压闭锁的过流保护。低压闭锁过流保护的整定：按躲过线路计算电流，即对主变压器二次侧母线进行校验：满足要求。(2) 距离保护由于三段式保护无法满足供电线路的速动性和灵敏性，现对线路进行距离保护I、II段整定，距离保护I段整定：式中，为距离I段的整定阻抗，为可靠系数，为保护线路单位长度的正序阻抗。 距离保护II段按与相邻变压器的快速保护相配合进行整定：对本线路末端进行校验：灵敏度符合要求。7.3 总降压变电所的保护及整定根据本工厂降压变电所的特点，应设置一下继电保护及装置：(1) 主变压器保护；(2) 备用电源进线保护；(3) 10KV母线保护；(4) 备用电源自动投入装置；(5) 绝缘监测装置。由于主变压器容量较大，采用的是干式变压器，且车间负荷大部分都属I类负荷，总降压变电所主变压器应设下列保护：(1) 电流差动保护：防御主变压器的内部和外部故障或短路，并快速反应；(2) 过电流保护：由35KV供电线路的过电流保护作为该保护的后备保护；(3) 温度信号：对主变压器的过热状态发出信号；(4) 过负荷保护：防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载，并作用于发出信号。现对电流差动保护进行整定：按躲过最大不平衡电流整定 式中，为电流互感器的同型系数，为主变压器的调压范围的一半，为相对误差。按躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压电压恢复过程中的励磁涌流整定，即式中。按躲过电流互感器断线引起的不平衡电流，即式中。则动作电流(，)=1.183KA对变压器高压侧进行校验：灵敏度负荷要求。对主变压器二次侧母线进行校验：灵敏度不符合要求，必须采用带制动特性的差动电流保护。7.4 10KV馈电线路保护整定对10KV馈电线路继电保护有：电流速断保护、过电流保护及单相接地保护，当过电流保护灵敏系数不满足要求时应设带时限的电流速断保护。其短路电流的计算电路如图7-1所示。 图7-1 10KV馈电线路短路电流计算电路 (1) 电流速断保护的整定及校验速断保护采用两个不完全星型接法，继电保护采用DL-21C。动作电流按躲过本线路末端最大运行方式下的三相短路电流整定，即10KV母线 对线路首段在最小运行方式下发生三相短路进行校验：若灵敏度过低，应结合短时限电流速断保护。(2) 短时限电流速断保护按躲过主变压器低压侧最大三湘短路电流整定：对线路首段在最小运行方式下发生三相短路进行校验：看是否满足要求。(3) 过电流保护：原理同35KV线路的过电流整定。(4) 单相接地保护按躲过被保护线路电容电流条件计算的保护装置一次动作电流：式中为单相接地时从被保护线路流过的电容电流。按满足最小灵敏系数条件计算得保护装置一次动作电流：式中为电网的总单相接地电容电流。总和取满足以上两个条件的动作电流，灵敏度就可以满足要求。7.5 其他保护与以上保护原理相似，10KV分段母线继电保护一般含有速断保护和过电流保护以及绝缘监测装置，高压电容器组的容量较大，也采取速断保护和过电流保护，各车间变电所配电变压器的继电保护装设温度