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变电站供电设计毕业论文目 录引 言31 负荷计算及其无功功率补偿5 1.1 负荷计算的目的5 1.2 负荷计算61.2.1 负荷计算基本计算公式及算法61.2.2 利用需用系数法对车间供电系统进行负荷计算7 1.3 功率因数的补偿81.3.1 自然加权平均功率因数值81.3.2 补偿容量91.3.3 并联电容器的选择9 1.4 总降压变电站10kV侧补偿后的负荷计算102 总降压变电站主变压器的选择12 2.1 总降压变压器的选择原则12 2.2 甲、乙两种方案的经济比较123 总降压变电站主结线设计16 3.1 总降压变电站主结线的要求16 3.2 总降压变电站高、低压侧结线方式163.2.1 总降压变电站35侧结线方式163.2.2 总降压变电站10kV侧结线方式164 配电线路设计18 4.1 配电线路设计的基本要求18 4.2 配电线路设计的类型及其特点18 4.3 配电线路的选择195 导线、电缆截面的选择及其校验20 5.1 导线、电缆截面选择及其效验的基本原理20 5.2 厂区配电线路的导线和电缆截面的选择215.2.1 架空导线的截面选择215.2.2 电缆截面的选择226 供电系统短路电流计算25 6.1 短路的概述256.1.1 供电系统产生短路的原因256.1.2 短路的后果及进行短路电流计算的目的256.1.3 工厂供电系统中短路电流的特点26 6.2 短路回路中各元件电抗标幺值的计算26 6.3 短路电流的计算276.3.1 d-1点的短路电流276.3.2 d-2点的短路电流286.3.3 d-3点短路电流297 变电站高压电气设备的选择及校验30 7.1 35kV侧高压电气设备的选择307.1.1 高压35kV侧隔离开关的选择307.1.2 35KV侧断路器的选择317.1.3 35kV侧电流互感器的选择327.1.4 35kV侧电压互感器的选择33 7.2变压器二次侧高压电气设备选择337.2.1 10kV侧断路器的选择337.2.2 10kV侧母线引出线上的断路器的选择347.2.3 10kV侧电流互感器的选择357.2.4 10kV侧母线选择368 10kV引出线继电保护方式的确定及其整定计算39 8.1 10kV引出线继电保护的方式与意义39 8.2 10kV引出线控制保护工作原理408.2.1 模拟量输入408.2.2 装置中有四个开关量输入点分别接三个输入点408.2.3 装置中个三继电器输出端的用途408.2.4 直流回路的工作原理41 8.3 10kV引出线继电保护的整定计算428.3.1 各车间的参数整定计算428.3.2 电流速断保护的整定计算42 8.4 工业企业610kV线路的单相接地保护438.4.1 小接地电流系统的保护438.4.2 自动重合闸系统449 ZDB-97X1系列微机智能保护45 9.1 DB-97X1系列微机的适用范围45 9.2 ZDB-97X1系列微机的主要技术参数469.2.1 额定数据469.2.2 功率消耗479.2.3 过载能力47 9.3 ZDB-97X1系列微机的主要技术性能指标479.3.1 整定范围及动作准确度479.3.2 整组动作时间48 9.4 ZDB-97X1系列微机的硬件配置特点48 9.5 ZDB-97X1系列微机的基本原理499.5.1 保护及低频减载部分499.5.2 三相一次重合闸及后加速529.5.3 PT断线检查元件539.5.4 接地选线功能549.5.5 故障录波功能549.5.6 零序过流保护功能549.5.7 过保护安全电流报警功能5410 线路二段式电流保护在MATLAB中的仿真56 10.1 仿真模型的建立56 10.2 该模型各个模块参数设置56 10.3 线路二段式电流保护模块子系统59 10.4 设置故障与仿真结果60 10.5 线路段式电流保护仿真结果分析63结 论64致 谢65参考文献66附录 电厂原始资料68 沈阳大学毕业设计（论文） 摘 要本设计为35/10kV总降压变电站供电设计，专题方向为10KV引出线微机继电保护。依据企业负荷性质，一次系统设计为满足其供电可靠性，35kV侧、10kV侧选用单母线分段，两台主变压器暗备用的主结线方式。主变容量为16000kVA/台。设计为正确选择高压电气设备及导线电缆,对继电保护装置进行整定设置，完成了负荷计算，无功功率补偿、短路电流计算、继电保护整定计算。负荷计算采用需用系数法。高压配电线路对一级负荷采用双回路放射式，二级负荷采用单回路放射式，三级负荷采用树干式线路；短路电流计算采用标幺制法，其结果作为选择高压电气设备和继电保护整定计算的依据。二次系统选用大连ZD-ZH-变电站综合自动化系统的微机保护、监控等智能模块。以工业现场总线为网络的管理方式，底层为面向对象的单元化模块。它包括线路、变压器、将单元分散在现场开关柜中，35kV进线和主变首选用集中组屏。本设计专题部分为10kV引出线微机继电保护，它采用大连中电ZD9700智能装置实现10kV线路的电流速断主保护和定时限过电流后备保护。关键词：变电站； 变压器； 继电保护； 引出线； 负荷AbstractThe paper is designed for the power supply for the total step-down substation of 35/10kv. The main issue for this research topic is the microprocessor-based relay protection of its 10kv pinout.Based on the nature of the enterprise load, a system designed for their reliability, 35kV side, 10kV single busbar side selection, two main transformers dark of the main end-line backup. Main transformer capacity is 16000kVA / units. The paper is designedfor the correct selection ofhigh voltage electricalequipment and cable,tuningsettings ofrelay protection devices,the loadcalculation,compensation of wattless power,calculation of short circuit current,relay protection setting calculation. The calculation for the load is based on demand factor. The high-voltage distribution lines to the load includes three levels. The first level is a double-loop radial lines, the second level is single-loop one, and the third level applies trunk line. Per-unit method was applied for the calculation of short-circuit current. The result could be the reference for the selection of high-voltage electrical equipment and the calculation of relay protection setting. Secondary system uses Dalian ZD-ZH- substation automation system computer protection, monitoring and other intelligent modules. As far as its unit module is concerned, the industrial fieldbus was applied for the network of management, and the bottom was object-oriented. It includes the lines, transformers, the unit scattered site switchgear, 35kV line and becomes the preferred main screen with focus groups.Partial purpose of this design is the microprocessor-based relay protection for the 10kV pinout. ZD9700 of Dalian ZD was used for the 10kV line smart devices to achieve the main protection of speed-off current and the back-up protection of the over-current with set time limit. Key words:substation; transformer; relay protection; lead-out wire; load引 言现代工业企业是国民经济的命脉，而电能是现代工业生产的主要能源和动力，是工业企业的血液，在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在电能使用的过程中，不可避免的存在着其输送和分配等问题。而今随着工业电气自动化技术的发展，对电能质量、供电可靠性要求也不断的提高，因而供电设计是否合理与完善，不仅直接影响到基建投资、运行费用和有色金属的消耗，也会影响到供电可靠性和安全生产1。现代工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂外，通常均由电力系统供给。因此，工业企业总降压变电站是电力系统的重要环节之一，是企业电力供应的枢纽。它是否安全、可靠、优质、经济地运行，对发展工业生产、实现工业现代化意义重大2。变电站综合自动化系统，是将变电站二次回路设备（包括控制、信号、测量、保护、自动及远动装置等），利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动化和计算机、通信技术在变电站中的综合应用。变电站综合自动化装置的发展，特别是变电站无人值班自动化装置的发展，已经进入以计算机网络为核心，它是应用控制技术、信息处理和通信技术，通过计算机系统或自功装置，代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行管理水平的一种自动化装置3。随着变电站综合自动化技术的日益成熟、传统的变电站二次设备正被微机型监控系统、微机型继电保护及自动装置、微机RTU所取代。无论是老变电站的技术改造还是新变电站的建立，都在向着具有四遥功能的微机型无人值班变电站及调度自动化方向发展。目前我国逐渐采用数字技术控制电力输出及输入，比较典型的系统有ZDB-97X型微机保护装置。它是根据国内外最新发展趋势，以方便现场运行调试，实现无人值班为目的而开发的高科技产品，该产品在电力、冶金、石化、邮电等行业已有数年的运行经验，是一个智能化的全新概念的综合控制装置。ZD9700I是该系列产品之一，选择不同规格可作为独立的RTU或微机保护装置使用。按照国家标准及变电站的设计规范，进行工厂供电设计必须遵循以下原则4： (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。本设计按照冶金工业企业的需要遵循以上原则。设计中包括：负荷计算、无功功率补偿、总降压变电站主变压器的选择、总降压变电站主结线设计、配电线路设计、短路电流计算、高压电气设备选择、导线电缆及母线的选择等,此外还增设了新技术10kV引出线的微机继电保护与微机监控等内容。1 负荷计算及其无功功率补偿1.1 负荷计算的目的工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂外，通常均由电力系统供给。工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变换电压后，分配到各用电设备。因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所以地位十分重要。如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证对企业进行安全可靠供电的重要前提。进行企业电力负荷计算的主要目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用的牌号等提供的科学依据。 在工业企业供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负荷，这些用电设备在运行时除了从供电系统取用有功功率外，还取用相当数量的无功功率。从电路理论知道，无功功率的增大使供电系统的功率因数降低，然而功率因数降低给供电系统引起下述不良影响：网路中功能损耗增大；网路中电压损失增大；降低供电设备的供电能力,提高电能成本。因此不论是从节约电能、提高供电质量还是从提高供电设备的供电能力出发，都必须考虑改善功率因数（补偿无功功率）的措施。电力部门规定，电源进线处功率因数必须在0.9以上5。对于补偿容量比较大的工厂,可采用分散补偿和集中补偿相结合的方式.各车间低压侧补偿之后功率因数仍达不到要求时,可再在总降压变电站的二次侧联入高压电容器进行集中补偿。1.2 负荷计算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。负荷计算的方法有需用系数法、二项式法等几种。设计中采用需用系数法计算。1.2.1 负荷计算基本计算公式及算法图1 功率补偿示意图如图1所示，等于为有功功率P与视在功率S的比，Qc为补偿无功功率（容性）。通过功率补偿，越接近0.9。(1) 有功功率 (2) 无功功率 (3) 对低压侧进行无功功率补偿 （1-1）式中：-月平均有功负荷系数为0.75； -补偿前的均权功率因数；-补偿后的低压侧必须达到的功率因数，=0.9。(4) 低压侧的视在功率 （1-2）(5) 有功损耗(6) 无功损耗其中车间变压器的有功损耗及无功损耗可以进行精确的计算, 但在负荷计算时尚未选择变压器, 故根据计算负荷S30估算。(7) 车间变压器高压侧负荷计算(8) 全厂10kV侧总计算负荷 （1-3） （1-4） （1-5）1.2.2 利用需用系数法对车间供电系统进行负荷计算现以NO.2车间为例, 已知PN=2250kW，取Kp=0.85，Kq=0.93。故 kW kvar对其进行无功功率补偿，根据公式（1-1）可求得： kvar因此低压侧的视在功率根据公式（1-2）可求得： kVA有功损耗，无功损耗为： kW kvar车间变压器高压侧负荷为： kW kvar kVA因此全厂10kV母线侧其总负荷为： kW kvar将同期系数Kp=0.85，Kq=0.93带入公式（1-3、4、5）可得全厂10kV侧总计算负荷如下： kW kvar kVA1.3 功率因数的补偿1.3.1 自然加权平均功率因数值 (1-6)取=0.75, 月平均无功负荷系数，将参数带入公式（1-6）可求得： 1.3.2 补偿容量取应补偿到的功率因数为=0.95, 则=0.329带入公式（1-1）可求得： kvar取 kvar1.3.3 并联电容器的选择在三相供电系统中，如果单相电容器的额定电压与网络额定电压相同，则应将电容器接成三角形的形式，再与三相系统并联，只有当电容器的额定电压低于网络额定电压时，把电容器接成星形接线，设计中选用的电容器的额定电压与网络电压相同，则电容器接成三角形6。10kV侧为单母线分段接线方式，每段母线补偿容量为：Qc/2=5650/2=2825 kvar。设计选用双三角形连接如图2所示，实行分散补偿，选用BGF10.5-100-1型电容器，其性能如表1所示。图2 双三角形连接图其中 每相每组补偿容量： kvar每组每相电容器数：个共需电容器个数： 个故 kvar表1 BGF10.5-100-1型电容器性能表额定电压10.5 kV标称容量100 kvar额定频率50 HZ相 数1每组补偿容量2825 kvar每相每组补偿容量941.7 kvar每组每相电容器数10个共需电容器个数60个1.4 总降压变电站10kV侧补偿后的负荷计算总降压变电站主变压器的功率损耗为： kW kvar全厂总计算负荷为： kW kvar kVA因为变压器的有功损耗与无功损耗的系数不同，无功损耗系数大于有功损耗系数，所以在变压器高压侧的实际功率因数小于设定的功率因数。补偿后的均权功率因数，由公式（1-6）可求得：其中 满足要求。为防止剩余电压对电容器的破坏，设计中应装设电压互感器来吸收剩余电压（本设计选用型号为JDZ-10型）。 全厂各车间的负荷计算和无功功率补偿如表2所示。表2 负荷计算表序号设备容量Pe需用系数低压计算负荷无功补偿Qc低压补 偿后S30变压器损耗高压计算负荷备注KdP30Q30PbQbP30Q30S30122150.630.651.171395.451632.68 7181668.620100.11415.451014.781741.72222500.550.651.171237.51447.88636.71479.717.888.781255.39001544.62325250.50.750.881262.511113751461.417.587.71280823.71522.12426000.50.651.1713001521668.851554.418.793.31318.7945.451622.62523100.350.651.17808.5945.95416966.711.658820.1587.91009.12630000.30.651.179001053463.051076.112.964.6912.9654.551123.33710000.650.80.75650487.5129.77428.944.5658.9402.37721834000.750.80.7525501912.5508.72910.934.9174.72584.91578.53028.82920000.650.651.1713001521668.851554.418.793.31318.7945.451622.621029000.450.71.0213051331.1524.611534.118.4921323.4898.451599.621110000.850.80.75850637.5169.6970.311.658.3861.6526.21009.611217200.60.80.751032774205.9117814.170.71046.1638.81225.731320000.50.750.8810008802971157.513.969.51013.9652.51205.721416000.450.750.88720633.6213.8833.41050730469.8868.111530000.410.651.1712301439.1632.81470.717.688.21247.6894.51535.121636200.50.651.1718102117.7931.22164.226129.918361316.42259.22小 计19623.613249.28考 虑 周 期 系 数 Kp 后 全 厂 10KV 侧 总 计 算 负 荷16680.0612321.8320737.7总 降 压 变 电 所 10KV 侧 总 功 率 补 偿 容 量6000总 降 压 变 电 所 主 变 压 器 功 率 损 耗248.91244.3全 厂 总 计 算 负 荷16928.967566.1318542.42 总降压变电站主变压器的选择2.1 总降压变压器的选择原则总降压变电站变压器台数，参照负荷容量，供电可靠性的要求，工厂发展规划因素综合考虑，应力求经济可靠。变压器台数越多，则供电可靠性越高，但设备投资越大，运行费用也要增加。因此，在能满足可靠性要求的情况下，变压器越少越好。由于钢厂一、二级负荷数量占90%左右，对供电可靠性要求较高，钢厂一般有大型冲击负荷（如大型变压电动机等），为减少对其他负荷的影响，有必要单独设置变压器，而且钢厂负荷在均衡时，选两台主变压器可以大量降低电能损耗，并且设置两台变压器增多的设备投资，可以在35年内由节约的电能电费偿还，因此为节约投资，提高变压器的运行效率，可分期投入多台主变压器来代替一台大型变压器。由于总降压变电站的变压器对投资影响很大，变压器台数多，使开关电器及辅助材料消耗增多，并使接线复杂，增加运行维护的工作量。因此，总降压变电站选用2台主变压器最佳7。两台变压器互为暗备用，当一台出现事故或检修时，另一台能承担全部一、二级负荷的供电。每台变压器容量应满足：或。现有甲乙两种方案可供选择：甲方案：选两台16000kVA的变压器；乙方案：选两台20000kVA的变压器；正常运行时变压器的负荷率：2.2 甲、乙两种方案的经济比较现对甲、乙两种方案进行比较，首先对两方案中变压器的功率损耗和电能损耗进行计算。甲方案：SFL7-16000/35型，35/10kV变压器技术数据如表3所示。 表3 SFL型变压器技术参数表空载有功损耗短路有功损耗短路电压百分数空载电流百分数19kWkW参考价格：K甲=434000元/台变压器的空载无功损耗为： kvar （2-1）变压器的短路无功损耗为： kvar （2-2）上述变压器的短路有功损耗和短路无功损耗均是指变压器在满载时的数值，当负荷率为时，其有功损耗为： kW （2-3）其无功损耗为： kvar （2-4）变压器总的有功和无功功率损耗为： kW kvar在计入电网因传输变压器的无功功率而增加的有功功率损耗后，也就是考虑了无功功率的经济当量Kw后，变压器的年电能损耗为：（Kw=0.1） kWh 乙方案：SFL7-20000/35型，35/10kV变压器技术数据如表4所示。 表4 SFL型变压器技术参数表空载有功损耗短路有功损耗短路电压百分数空载电流百分数kWkW参考价格：K乙=525000元/台变压器的空载无功损耗由公式（2-1）得： kvar变压器的短路无功损耗由公式（2-2）得： kvar上述变压器的短路有功损耗Pk和短路无功损耗Qk均是指变压器在满载时的数值，当负荷率为=0.46时，其有功损耗由公式（2-3）得： kW其无功损耗由公式（2-4）得： kvar变压器总的有功和无功功率为： kW kvar电网因传输变压器的无功功率而增加的有功功率损耗后，即考虑无功功率的经济当量Kw后，变压器的年电能损耗为： kWh从上述计算可以看出，乙方案与甲方案比较，每年节约的电能损耗为： kWh已知计及基本电价后的综合电价为0.6元/kWh，于是第二方案每年节约的电能损耗费用为：元乙方案比甲方案多增加的投资为： 元。由于变电设备的年折旧费率为5.8%，年维护费率为5.8%，两项合计11.6%。于是乙方案比甲方案每年多付出的折旧维护费用为：元于是乙方案与甲方案相比，每年净节约费用为元这样，乙方案比甲方案多增加的投资可用其每年净节约的费用来补偿其偿还年限为：年。由此可知：乙方案所增加的投资要用6年才能还清，不符合节约电能和经济运行原则。故选定甲方案，即两台SFL7-16000/35型 35/10kV的变压器。3 总降压变电站主结线设计3.1 总降压变电站主结线的要求由于系统电压和负荷等级的不同，变电站的主结线有多种型式。确定变电站主结线的型式方案对变电站电气设备选择、变电站配电装置布置以及变电站运行的可靠性、灵活性、安全性与经济性等密切相关，是工业企业供电设计中的重要部分之一。工厂对主结线有如下四点基本要求8：(1) 根据负荷等级的要求保证供电的可靠性。(2) 主结线应力求简单、运行灵活、操作安全方便。(3) 在保证供电安全可靠的前提下，主结线应使投资最省，运行费用最少。(4) 应具有发展的可能性，在结线方案的拟定上应根据企业的发展及负荷增长的可能情况加以考虑，以便将来往新的主结线方式过渡。3.2 总降压变电站高、低压侧结线方式3.2.1 总降压变电站35侧结线方式根据钢厂的电源情况可知企业有两个总降压变电站，分成两个生产区。每个生产区分别由两个总降压变电站供电，整个厂区采用两回独立电源进行供电，本设计只针对1#总降压变电站的供电设计。1#变电站有四回进出线，装设了两台变压器，所以宜采用单母线分段主结线。其中1#变电站的一级负荷和重要的二级负荷可由1#和2#变分别引出一条线路对其供电。这样对提高一级负荷和重要的二级负荷的供电可靠性是十分有利的。3.2.2 总降压变电站10kV侧结线方式变电站低压侧的结线方式主要有三种方式：单母线、单母线分段、双母线主结线方式。采用双母线主结线方式，很大程度上提高了变电站供电的可靠性及运行的灵活性。克服了另外两种结线方式由于母线故障或检修而长期影响供电的缺点。但此种接法使用设备较多，变电站的建设投资将明显增加。而且根据考察，母线故障的年发生率很少。通过系统供电的可靠性与经济效益两方面的比较，设计选用单母线分段结线方式。这种结线方式用于两台或多台变压器的变电站。正常运行时，由分段断路器断开，两台主变分列运行；当一路电源或主变出现故障时，由继电保护装置迅速断开，并由备自投（APD）装置合上分段断路器，由完好电源和主变担负两段母线的供电，满足全部负荷的或一、二级负荷的供电；若故障发生在母线或引出线上，则由分段处的继电保护装置将分段断路器再次跳闸，使无故障母线照常进行供电，而接于故障母线的全部进出线均将停止运行，为弥补这一不足，该设计对重要负荷采用两段母线同时供电，以便互为备用。4 配电线路设计4.1 配电线路设计的基本要求企业内部高压配电网路的作用是从总降压变电站(或中央配电站)以6-10kV电压向各车间变电站或高压用电设备供电。在设计工业企业电力网路时，应注意下面几个基本要求：(1) 供电可靠性的要求。(2) 求操作简单方便运行安全灵活。(3) 运行经济。(4) 网路结线应保证便于将来发展，并适应投产顺序和分期建设的需要。4.2 配电线路设计的类型及其特点高压配电线路的结线方式原则上有三种类型：放射式、树干式及环式。放射式线路一般可分为单回路放射式线路、双回路放射式线路和有公共备用干线的放射式线路三种。单回路放射式线路接线方式的优点是：线路敷设简单，操作、维护方便，保护装置简单且易干实现自动化，出故障不影响其它用户。其缺点是：总降压变电站出线较多，高压配电装置多、投资大；如果采用架空出线将造成出线困难；特别是当任一线路或开关发生故障时，该线路上的全部负荷都得停电，因此单回路放射式的供电可靠性不高，只适用于三级负荷的供电。如果低压侧设有与其它变电站相联系的线路，可给少量二级负荷供电。双回路放射式线路的优点是当任一条线路发生故障或检修时，另一条线路可继续供电，由于母线用油断路器分断，可以实现自动切换，所以这种线路的供电可靠性高，能满足一、二级负荷的供电。树干式有直联型和串联型，供电可靠性低，只适用于三级负荷的供电；串联树干式可缩小某一线段故障而引起停电的范围，相对直联型供电可靠性有所提高。环式线路实质上是串联型树干式线路的改进；适用于一、二级负荷的供电。4.3 配电线路的选择结合车间的实际情况，设计中对于厂区一、二级负荷采用双回路放射式线路配电，分别引自1#和2#变电站的10KV母线；对于三级负荷则采用单回路放射式或树干式线路配电9。由于NO.6与NO.12两车间的配电距离较远且均为三级负荷，采用架空导线进行配电；而其余各车间采用电缆直埋敷设的方式进行。5 导线、电缆截面的选择及其校验5.1 导线、电缆截面选择及其效验的基本原理电能的输送和分配离不开电缆导线，它们是供电网路的主要元件，是工业企业供电系统中重要组成部分。因此导线和电缆的选择是工业企业供电网路设计中的一个重点。在选择导线和电缆的型号及截面时，既要保证工业企业供电的安全可靠，又要充分考虑导线和电缆的负载能力。选择导线和电缆截面时，必须考虑以下几个因素10：(1) 发热问题 电流通过导线或电缆时将引起发热，从而使其温度升高。当通过的电流超过其允许电流时，将使绝缘导线和电缆的绝缘加速老化，严重时将烧毁导线或电缆，或引起其它事故，不能保证安全供电。另一方面为了避免浪费有色金属，应该充分利用导线和电缆的负荷能力。(2) 架空线路的机械强度 架空线路经受风、雪、覆冰和温度变化的影响，因此必须有足够的机械强度以保证其安全运行，其导线截面不得小于最小允许截面。(3) 电压损失问题 电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于线路上有电阻和电抗，还产生电压损失。欲保证电气设备的正常运行，必须根据线路的允许电压损失来选择导线和电缆的截面，或根据已知的截面校验线路的电压损失是否超出允许范围。(4) 经济条件 导线和电缆截面的大小，直接影响网络的初投资及其电能损耗的大小。所以应该按经济电流密度选择导线和电缆的截面，此时网路中的年运行费用（包括年电能损耗及投资折旧两方面的费用）最小。综上所述，对于一般工业企业，若其外部电源、线路较长时，可按允许电压损失的条件选择，然后按发热和机械强度的条件校验。对于企业内部610kV线路，因线路不长，其电压损失不大，所以一般按发热条件选择，然后按其它条件进行校验。根据钢厂的主要负荷参数，35kV高压进线选用LGJ185钢芯铝绞线。5.2 厂区配电线路的导线和电缆截面的选择根据电缆导线配送原理及厂区线路情况，NO.6和NO.12两车间采用架空导线进行配电，而其余车间采用电缆直埋敷设的方式进行配电。5.2.1 架空导线的截面选择以NO.12为例，说明架空导线的截面选择：已知：导线采用LJ型铝绞线，线间几何间距均为1m，线路正常送电时的允许电压损失：=5；=1046.1kV；=638.8kvar；=1224.7kVA。导线的电导系数；对于铜线=0.053kM/,对于铝线=0.032 kM/(1) 据允许电压损失条件选择导线截面由于X0在0.30.4间变化，因此X0=0.35kVV从而可计算出截面： 选择截面时考虑留有适当的富裕，故选取型号为LJ25，得X0=0.377/kM，R0 =1.28/kM，其值与原假设值相差很小，故可以选取于是此条电源线路的电压损失百分数为： （5-1）故所选截面满足允许电压损失的要求。(2) 根据发热条件校验 （5-2）LJ-25型铝绞线从附表14可查得在+25时的允许电流IY=135A，从附表15可查得在环境温度+35时的温度校正系数Kw=0.88，在这个条件下其实际允许电流应校正为IY=0.88135=118.8A比值大于线路的计算电流Ijs=64.85A（IYIjs），故所选截面满足发热条件。(3) 根据机械强度条件校验对于架空线路，所选导线的截面应不小于最小截面，以保证导线具有足够的机械强度。最小截面为25。故所选截面满足机械强度条件。根据计算选定型号为LJ-25的裸铝绞线。5.2.2 电缆截面的选择以NO.8为例，说明电缆截面的选择。将各参数带入公式（5-1）计算电压损失百分数为：(1) 根据允许电压损失条件校验所选截面满足允许电压损失的技术要求。(2) 根据发热条件校验由公式（5-2）计算得： A采用交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV3120，其载流量为IY345A，大于线路得计算电流Ijs=174.87A（IYIjs），所选截面满足发热条件。(3) 热稳定校验 式中：-稳定短路电流，kA； C-热稳定系数，此时C取175；tj-假想时间，tj取1.11s。mm2SminS 满足要求，故最后选定YJV3120。根据如上算法可得钢厂116各车间导线电缆截面选择结果如表5所示。表5 各车间导线电缆截面的选择表负荷线路计 算 负 荷计算电流I30（A）截面(mm2）方式电压损失热稳定性校验Smin机械强度校验SminP30(kW)Q30(kwar)S30(kVA)11415.51014.781741.7100.56YJV-3120电缆0.20821255.39001544.689.18YJV-31200.3431280823.71522.187.88YJV-31200.18441318.7945.451622.693.68YJV-31200.1045820.1587.91009.158.26YJV-3950.3036912.9654.551123.364.85LJ25架空2.15257658.9402.377244.57YJV-3120电缆0.1682584.91578.53028.8174.87YJV-31200.06491318.7945.451622.693.68YJV-31200.072101323.4898.451599.692.35YJV-31200.08411861.6526.21009.658.29YJV-31200.14121046.1638.81225.770.77LJ25架空1.89625131013.9652.51205.769.61YJV-350电缆0.7514730469.8868.150.12YJV-3950.37151247.6894.51535.188.63YJV-31200.121618361316.42259.2130.43YJV-31200.246 供电系统短路电流计算6.1 短路的概述所谓短路，是指电力系统正常运行之外的相与相或相与地之间的“短接”。在正常运行的电力系统中，除中性点之外，相与相和相与地之间是绝缘的，不论由于何种原因使绝缘遭到破坏而构成通路，即所谓电力系统发生了短路故障。6.1.1 供电系统产生短路的原因产生短路电流的主要原因是电器设备载流部分的绝缘破坏，引起绝缘破坏的原因有很多种，包括导线绝缘材料的自然老化，发热或直接的机械损坏，各种形式的过压等。此外运行人员的不正确操作和自然界的动物跨接到裸露的载流导体上，以及自然灾害也是引起故障短路的常见因素。6.1.2 短路的后果及进行短路电流计算的目的电力系统发生短路时，系统的总阻抗显著减少，短路所产生的电流随之剧烈增加。在发电机出线端处三相短路时，电流的最大瞬时值可以达到额定电流的10-15倍，其值可达到十多万安培。在电流急剧增加的同时，系统中的电压将大幅度下降，所以短路的后果往往都是破坏性的，它对电力系统和电器设备的危害是极其严重的。短路故障最严重的后果可能是导致供电系统中的同步发电机失步，解列，使电力系统稳定运行受到破坏，引起大面积停电，将对社会造成巨大的损失。目前电力系统短路电流计算的研究有很大发展，为了安全可靠的供电，在主结线图的确定、电气设备的选择校验、继电保护的整定计算等方面都需要进行短路电流计算，因此它为正确地选择和效验电气设备，合理的配置继电保护装置，选定正确合理的主结线提供了依据。6.1.3 工厂供电系统中短路电流的特点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）。本