某某厂总降压变电所及厂区配电系统设计毕业论文.doc

某厂总降压变电所及厂区配电系统设计 摘摘 要要 众所周知 电能是现代工业生产的主要能源和动力 供电系统就像工厂的心脏 对工厂的运行有着至关重要的作用 根据变电所配电回路 负荷要求的可靠性级别和计算负荷综合主变压器台数 确定变电所高 低接线方式 一般 10KV 及以下高压线路及低压动力线路 通常先按 发热条件来选择截面 再校验电压损耗和机械强度 此外还需要注意防雷接地等安全措施 保证供电系统的正常运行 关键词 变电所 变电所接线 防雷接地 继电保护 ABSTRACTABSTRACT We all know electricity is the main energy of modern industrial produce and power Power supply system is the heart of the factory the factory operation plays a vital role in According to the number of substation power distribution circuit the load level of reliability required and the number of integrated computing load terminals Its basic requirements which have to be flexible to secure the economic easy to install and easy maintenance 10KV and under high line and low voltage power lines often press the hot conditions to select the section then check the voltage loss and mechanical strength In addition to the attention of lightning protection grounding safety measures to ensure the normal operation of power supply systems Key word Substation Substation connection Lightning protection grounding Relay protect 目 录 第 1 章 负荷计算和无功功率补偿 1 1 1 负荷计算 1 1 1 1 负荷计算的目的及方法 1 1 1 2 各车间的负荷计算 1 1 2 无功功率补偿及其计算 10 第 2 章 供电方案的设计 12 2 1 变电所位置和型式的选择 12 2 1 1 变配电所位置选择的要求 12 2 1 2 高压线路的接线方式 12 2 2 变电所主接线的选择 12 2 2 1 对工厂变电所主接线的要求 12 2 2 2 工厂总降压变电所常见的主接线方案 13 2 2 3 变电所主接线的选择 15 第 3 章 变电所主变压器台数及容量的选择 16 3 1 变压器选择的原则 16 3 1 1 变电所主变压器台数的选择原则 16 3 1 2 变电所主变压器容量的选择 16 3 2 电力变压器的选择 17 3 2 1 35KV 主变压器的选择 17 3 2 2 6KV 车间变压器的选择 17 第 4 章 短路电流及其计算 20 4 1 短路计算的目的及其计算方法 20 4 1 1 短路计算的目的 20 4 1 2 短路的危害 20 4 1 3 短路电流计算方法 21 4 2 短路电流计算 21 第 5 章 导线及截面积的选择 26 5 1 导线和电缆截面积得选择与校验 26 5 2 工厂电力线路的选择与校验 26 5 2 1 35KV 架空线的选择 26 5 2 2 6KV 母线的选择 27 5 2 3 6KV 配电线路的选择 27 第 6 章 电气设备的选择与校验 31 6 1 电气设备的校验项目及方法 31 6 1 1 电气设备选择及检验的一般原则 31 6 1 2 高压设备的选择校验项目和条件 32 6 2 工厂 35KV 高压电气设备的选择 33 6 2 1 高压开关柜的选择 33 6 2 2 断路器的选择与校验 33 6 2 3 隔离开关的选择校验 34 6 2 4 熔断器的选择与校验 34 6 2 5 电流互感器的选择与校验 35 6 2 6 电压互感器的选择与校验 36 6 2 7 过电压与防雷 37 6 3 6KV 高压电气设备的选择 37 6 3 1 高压开关柜的选择 37 6 3 2 断路器的选择与校验 38 6 3 3 隔离开关的选择与校验 38 6 3 4 熔断器的选择 39 6 3 5 电流互感器的选择 39 6 3 6 电压互感器的选择 40 6 3 7 避雷措施及避雷器的选择 40 第 7 章 总降压变电所继电保护设计 41 7 1 继电保护的任务和要求 41 7 1 1 继电保护的任务 41 7 1 2 继电保护的基本要求 41 7 2 工厂高压线路的继电保护 42 7 2 1 高压线路的继电保护 42 7 2 2 动作电流及动作时限的整定 42 7 3 电力变压器的继电保护 43 7 3 1 过电流保护 44 7 3 2 电流速断保护 44 7 3 3 瓦斯保护 45 第 8 章 总降压变电所接地与防雷设计 46 8 1 防雷设计 46 8 2 变电所的防雷措施 46 8 2 1 装设避雷针 46 8 2 2 高压侧装设避雷器 47 8 2 3 低压侧装设避雷器 47 8 3 接地设计 48 8 3 1 接地的类型 48 8 3 2 电力设备接地基本要求 48 结论 49 参考文献 50 致谢 51 附录 52 第 1 章 负荷计算和无功功率补偿 1 1 负荷计算 1 1 1 负荷计算的目的及方法 负荷计算是供电系统设计的基础 其主要目的是确定 计算负荷 计算负荷 是按照发热条件选择电气设备的一个假象持续负荷 计算负荷 产生的热效应和实 际变动负荷产生的最大热效应相等 它是选择供电系统变压器 导线以及开关等电气 设备的依据 计算负荷是确定供电系统 选择变压器容量 电气设备 导线截面和仪表量程的 依据 也是整定继电保护的重要数据 企业进行电力设计的原始资料是工艺部门提供 的用电设备的安装容量 这些用电设备品种多 数量大 工作情况复杂 估算的准确 程度 影响工厂的电力设计质量 估算过高 会增加供电设备的容量 使工厂电网复 杂 浪费有色金属 增加初投资和运行管理工作量 工厂电力需用量是国家电力系统 建设的基础 如果使用不合理将给国民经济建设带来很大的危害 如估算过低 又会 使工厂投入生产后 供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际电流而过热 如加 速绝缘老化的速度 降低使用寿命 增大电能损耗 甚至烧毁 以致安全事故 影响 供电系统的正确可靠运行 给国家造成损失 确定全厂的计算负荷的方法很多 目前最常用是的需要系数法 即先从用电端求 逐级起往电源方向计算 首先按照需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷 加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗 即得车间变电所高压侧的计算负荷 需求常数法比较简便 其次是二项式法 二项式法也比较简便 它考虑了事数台大功率设备工作时对负 荷影响的附加功率 但计算结果往往偏大 一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷 计算 1 1 2 各车间的负荷计算 1 NO 1 车变 1 380V 低压侧计算负荷 铸钢车间 kWkW PKPed 990220045 0 30 var20 87188 0 990tan 30 30 kkW P Q kVA kW P S 1320 75 0 990 cos 30 30 A kV kVA U S I N 53 2005 38 0 3 1320 3 30 30 2 变压器的功率损耗 kWkVA SPT 80 191320015 0 015 0 30 var20 79132006 0 06 0 30 kkVA S QT 3 高压侧 6kV 计算负荷 kWkWkW P p PT 80 10098 19990 30 30 var40 896var2 79var 2 817 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 27 1350 30 30 30 4 896 8 1009 22 2 2 A kV kVA U S I N 93 129 63 27 1350 3 30 30 2 NO 2 车变 1 380V 低压侧计算负荷 铸铁车间 kWkW PKPed 675150045 0 130 var50 68802 1 675tan 130 130 kkW P Q kVA kWP S 57 983 70 0 675 cos 130 130 A kV kVA U S I N 38 1494 38 0 3 57 983 3 130 130 砂库 kWkW PKPed 1402007 0 230 var80 1637 11140tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 38 215 65 0 140 cos 230 230 A kV kVA U S I N 24 327 38 0 3 38 215 3 230 230 取 90 Kp 90 Kq 所以 kW PPKPp 5 7331406759 0 23013030 var07 767 8 163 5 6889 0 23013030 k QQ K Q q kVAQ PS 33 1061 3030 07 767 5 733 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 52 1612 38 0 3 33 1061 3 30 30 2 变压器的功率损耗 kWkVA SPT 92 1533 1061015 0015 0 30 var68 6333 106106 0 06 0 30 kkVA S QT 3 高压侧 6kV 计算负荷 kWkWkW P p PT 42 74992 15 5 733 30 30 var75 830var68 63var07 767 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 83 1118 30 30 30 75 83042 749 22 2 2 A kV kVA U S I N 99 106 63 83 1118 3 30 30 3 NO 3 车变 1 380V 低压侧计算负荷 铆焊车间 kWkW PKPed 490140035 0 130 var 8 74452 1490tan 130 130 kkW P Q kVA kWP S 91 890 55 0 490 cos 130 130 A kV kVA U S I N 60 1353 38 0 3 91 890 3 130 130 1 水泵房 kWkW PKPed 35507 0 230 var25 265 7035tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 75 43 0 80 35 cos 230 230 A kV kVA U S I N 47 66 38 0 3 75 43 3 230 230 取 90 Kp 90 Kq 所以 kW PPKPp 5 472354909 0 23013030 var95 69325 268 7449 0 23013030 k QQ K Q q kVAQ PS 54 839 3030 95 6935 472 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 55 1275 38 0 3 54 839 3 30 30 2 变压器的功率损耗 kWkVA SPT 59 1254 839015 0 015 0 30 var37 5054 83906 0 06 0 30 kkVA S QT 3 高压侧 6kV 计算负荷 kWkWkW P p PT 09 48559 12 5 472 30 30 var32 744var37 50var95 693 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 44 888 30 30 30 32 74409 485 22 2 2 A kV kVA U S I N 49 85 63 44 888 3 30 30 4 NO 4 车变 1 380V 低压侧计算负荷 空压站 kWkW PKPed 3364208 0 130 var68 2958 80336tan 130 130 kkW P Q kVA kWP S 448 75 0 336 cos 130 130 A kV kVA U S I N 67 680 38 0 3 448 3 130 130 机修车间 kWkW PKPe 6318035 0 d230 var26 6402 1 63tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 90 70 63 cos 230 230 A kV kVA U S I N 74 136 38 0 3 90 3 230 230 锻造车间 kWkW PKPed 7020035 0 330 var 661 88070tan 330 330 kkW P Q kVA kWP S 3 393 75 0 70 cos 330 330 A kV kVA U S I N 1 8141 38 0 3 3 393 3 330 330 木型车间 kWkW PKPed 720160045 0 430 var 6 63388 0 720tan 430 430 kkW P Q kVA kWP S 960 5 70 720 cos 430 430 A kV kVA U S I N 57 1458 38 03 960 3 430 430 制材厂 kWkW PKPed 25 123535 0 530 var33 1417 1 25 12tan 530 530 kkW P Q kVA kWP S 85 18 65 0 25 12 cos 530 530 A kV kVA U S I N 64 28 38 0 3 85 18 3 530 530 综合场 kWkW PKPed 50313590 0 630 var00 531tan 630 630 kkW P Q kVA kWP S 0 531 0 01 531 cos 630 630 A kV kVA U S I N 86 47 38 0 3 0 531 3 630 630 取 50 Kp 50 Kq 所以 PPPPPPKPp63053043033023013030 5 3125 1272070633365 0 kW38 616 QQQQQQ K Q q 63053043033023013030 033 14 6 633 6 6126 6468 295 50 var74 534k kVA Q P S 01 816 30 30 30 74 53438 616 22 2 2 A kV kVA U S I N 80 1239 38 0 3 01 816 3 30 30 2 变压器的功率损耗 kWkVA SPT 24 1201 816015 0015 0 30 var96 4801 81606 0 06 0 30 kkVA S QT 3 高压侧 6kV 计算负荷 kWkWkW P p PT 62 62824 1238 616 30 30 var 7 583var96 48var74 534 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 83 857 30 30 30 7 58362 628 22 2 2 A kV kVA U S I N 64 247 63 83 857 3 30 30 5 NO 5 车变 1 380V 低压侧计算负荷 锅炉房 kWkW PKPed 19526075 0 130 var25 14675 0 195tan 130 130 kW P Q kVA kWP S 81 182 80 0 25 146 cos 130 130 A kV kVA U S I N 75 277 38 0 3 81 182 3 130 130 2 水泵房 kWkW PKPed 608075 0 230 var4575 0 60tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 75 800 60 cos 230 230 A kV kVA U S I N 95 113 38 0 3 75 3 230 230 仓库 1 2 kWkW PKPed 5 22753 0 330 varkkW tan P Q 3782 171470 330 330 kVA kWP S 72 126 65 0 37 82 cos 330 330 A kV kVA U S I N 54 192 38 0 3 72 126 3 330 330 污水提升站 kWkW PKPed 132065 0 430 var75 9 75 0 13tan 430 430 kkW P Q kVA kWP S 25 16 0 80 13 cos 430 430 A kV kVA U S I N 69 24 38 0 3 25 16 3 430 430 取 50 Kp 50 Kq 所以 PPPPKPp43033023013030 13 5 22601955 0 kW25 145 QQQQ K Q q 43033023013030 75 9 37 824525 146 50 var69 141k kVAQ PS 91 202 3030 69 14125 145 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 30 308 38 0 3 91 202 3 30 30 2 变压器的功率损耗 kWkVA SPT 05 391 202015 0015 0 30 var0 2 1291 20206 0 06 0 30 kkVA S QT 3 高压侧 6kV 计算负荷 kWkWkW P p PT 30 14850 325 145 30 30 var89 153var20 12var69 141 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 72 213 30 30 30 89 15330 148 22 2 2 A kV kVA U S I N 57 20 63 72 213 3 30 30 6 高压设备计算负荷 电弧炉 kWkW PKPed 23401300290 0 130 var80 1450 6202340tan 130 130 kkW P Q kVA kWP S 94 2752 85 0 2340 cos 130 130 A kV kVA U S I N 91 264 63 94 2752 3 130 130 工频炉 kWkW PKPed 425250285 0 230 var25 19148 0 254tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 22 472 900 254 cos 230 230 A kV kVA U S I N 44 45 63 22 472 3 230 230 空压机 kWkW PKPed 44828028 0 330 var336 750448tan 330 330 kkW P Q kVA kWP S 560 8 0 448 cos 330 330 A kV kVA U S I N 89 53 63 560 3 330 330 所以 kW PPPP 32134484252340 33023013030 var05 197833625 192 8 1450 33023013030 k QQQQ kVAQ PS 07 3773 3030 05 19783213 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 07 363 63 07 3773 3 130 130 7 全厂总的计算负荷 取 则 35 6kV 低压母线的计算负荷为 920 Kp 950 Kq PKPip 3030 3213 3 14862 62809 485 5 7338 100992 0 kW85 5720 Q K Q i q 3030 05 197889 153 7 58332 74407 767 4 89695 0 var26 4867k kVAQ PS 05 7517 3030 26 486785 5720 22 2 2 30 76 0 7610498799 0 05 7517 85 5720 cos 30 30 S P 1 2 无功功率补偿及其计算 按我国原电力工业部 1996 年颁布实施的 供电营业规则 规定 用户应在提 高用电自然功率因数的基础上 按有关标准设计和安装无功补偿设备 并做到随其负 荷和电压变动及时的投入或切除 防止无功电力倒送 除电网有特殊要求的用户外 用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数 应达到下列规定 100Kv 及 以上的高压供电用户 功率因数为 0 9 以上 其他电力用户和大 中型电力排灌站 功率因数为 8 5 以上 因此工厂的功率因数达不到上述要求时 必须增设无功功率 的人工补偿装置 根据该工厂的实际设计要求 工厂采用高压集中补偿为主 该厂 6kV 侧最大负荷 是的功率因数只有 0 76 而供电部门要求该厂 35kV 进线侧最大负荷时功率因数不应 低于 0 9 考虑到主变电器的无功损耗远大于有功损耗 因此 6kV 侧最大负荷时功率 因数应稍大于 0 9 暂取 0 93 来计算 6kV 侧所需无功功率补偿容量 30 tantan P Qc 93 0arccostan76 0arccostan85 5720 kW 3952 08361 0 85 5720 kW var32 2522k 取 则var2522k Qc 补偿后 35 6kV 变电所低压侧的计算负荷为 kW P 85 5720 30 var26 2345252226 4867 30 k Q kVAQ PS 91 6182 3030 26 234585 5720 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 96 594 63 91 6182 3 30 30 主变压器损耗 kWkVA SPT 74 9291 6182015 0015 0 30 var97 37091 618206 0 06 0 30 kkVA S QT 补偿后 35 6kV 高压侧计算负荷 kWkWkW P p PT 59 581374 9285 5720 30 30 var23 2716var97 370var26 2345 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 83 6416 30 30 30 23 271659 5813 22 2 2 91 0 90599 0 83 6416 59 5813 30 30 cos kVA kW Q P A kV kVA U S I N 86 105 353 83 6416 3 30 30 因为采用并联电容器进行高压集中补偿 选用 BWF6 3 100 1W 型的电容器 其额 定电容为 2 89uF Qc 2522 32kvar 取 Qc 2522kvar 因此其电容器的个数为 个 22 25 100 2522 q Q C c n 而由于电容器是单相的 所以应为 3 的倍数 即选取 27 个并联电容器 第 2 章 供电方案的设计 2 1 变电所位置和型式的选择 2 1 1 变配电所位置选择的要求 1 进出线方便 特别是便于架空线进出 2 接近电源侧 特别是工厂的总降压变电所和高压配电所 3 设备运输方便 特别是要考虑电力变压器和高压成套配电装置的运输 4 不应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 5 尽量接近负荷中心 以降低配电系统的电能损耗 电压损耗和有色金属消 耗量 6 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所 当无法远离 不设在污染源的下风 侧 7 不应设在地势低洼和可能积水的场所 2 1 2 高压线路的接线方式 工厂的高压线路有放射式 树干式和环形式等基本接线方式 由于放射式线路之 间互不影响 因此供电可靠性高 便于自动装置 但是高压开关设备用得较多 每台 高压断路器必须装设一个高压开关柜 使投资增加 而且这种放射式线路发生故障或 检修时 该线路所供电的负荷都要停电 其他两种接线方式都各有优缺点 根据该厂实际情况需要 这里的高压部分选择 放射式较为合适 低压部分也选用放射式接线方式 这样总的主接线图确定为放射式 2 2 变电所主接线的选择 2 2 1 对工厂变电所主接线的要求 1 安全 主接线的设计应符合国家标准有关技术规范的要求 能充分保证人 身和设备的安全 2 可靠 满足用电设备对供电可靠性的要求 3 灵活 适应各种不同的运行方式 操作检修方便 4 经济 满足以上要求的前提下 主接线设计应简单 投资少 运行管理 费用低 一般情况下 应考虑节约电能和有色金属消耗量 2 2 2 工厂总降压变电所常见的主接线方案 电源进线电压为 35kV 及以上的大中型工厂 电源先经工厂总降压变电所降为 6kV 的高压配电电压 再经车间变电所 降为一般低压设备所需的电压 其中一部分 直接送高压用电设备 总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径 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 通 常用单线表示 工厂总降压变电所常用的几种主接线 1 一次侧采用内桥式接线 二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图 2 1 所示 其中一次侧的 QF10 跨接在两路电源线之间 形似一座桥梁 而处在线路断路器 QF11 和 QF12 的内 侧 靠近变压器 称为内桥式接线 这种主结线运行灵活性较好 供电可靠性较高 适用于一 二级负荷工厂 当某路电源例如 WL1 线路停电检修或发生故障时 断开 QF11 投入 QF10 其两侧 QS 先合 即可由 WL2 恢复对变压器 T1 的供电 这种内 桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的可能较多 但变电所的变压 器不需要经常切换的总降压变电所 图 2 1 一次侧采用内桥式接线 2 一次侧采用外桥式接线 二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图 2 2 所示 一次侧的高压断 路器 QF10 也跨接在两路电源进线之间 但是处在线路断路器 QF11 和 QF12 的外侧 靠近电源方向 称为外桥式接线 这种主接线的运行灵活性较好 供电可靠性较高 适用于一 二级负荷的工厂 与内桥式结线适用的场合有所不同 当某台变压器例如 T1 停电检修或发生故障时 断开 QF11 投入 QF10 其两侧 QS 先合 使两路电 源进线又恢复并列运行 外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大 适用变 压器需经常切换的总降压变电所 当一次电源电网采用环行结线时 也宜于采用这种 接线 使环行电网的穿越功率不通过进线断路器 QF11 QF12 对改善线路断路器 的工作及其继电保护的整定都极为有利 图 2 2 一次侧采用外桥式接线 3 一 二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图 一 二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图 2 3 所示 这种主接 线图有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点 但所用高压开关设备较多 可供一 二级负荷 适用一 二次侧进出线较多的总降压变电所 图 2 3 一 二次侧均采用单母线分段式接线 2 2 3 变电所主接线的选择 根据本厂的设计要求 工厂电源从供电部门某 220 35kV 变电站以双回架空线路 引入本厂 其中一路为工作电源 另一路作为备用电源 两个电源不并列运行 变电 站距厂东侧 10km 选用一次侧采用内桥式接线的总降压变电所主接线 35kV 电源进线 采用双回路架空线 两条进线以断路器联络 以保证供电的可靠性 6kV 侧采用单母 分段式接线 当线路或变压器因故障及检修停止运行时 能通过单母分段断路器联络 以保证供电可靠 第 3 章 变电所主变压器台数及容量的选择 3 1 变压器选择的原则 3 1 1 变电所主变压器台数的选择原则 在选择变压器时 应选用低损耗节能型变压器 如 S9 系列或 S10 系列 变压器 台数的选择应考虑下列原则 1 应足用电负荷对可靠性的要求 对供有大量一 二级负荷的变电所 宜选择两 台主变压器 以便当一台主变压器发生故障或检修时 另一台主变压器能对一 二级负荷继续供电 对只有二级负荷的变电所而无一级负荷的变电所 可以采 用一台变压器 但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源 或另有自备电源 2 对季节性负荷或昼夜负荷变动交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 3 除上述两种情况外 一般车间变电所宜采用一台变压器 但负荷集中且容量较 大大的变电所 虽为三级负荷 也可采用两台或多台变压器 4 在选择变电所主变压器台数时 适当考虑负荷的发展 留有一定的余地 3 1 2 变电所主变压器容量的选择 1 只装一台主变压器的变电所 主变压器的容量 设计中 一般可概略地当作额定容量 应满足全部 S TN N S 用电设备的计算负荷的需要 即 S30 3 1 SST N30 2 装有两台变压器容量的变电所 每台变压器容量 一般可以概略地当用 应同时满足下列两个条件 ST N N S 1 任意一台变压器单独运行时 满足总计算负荷的大约 60 70 的需要 即 S30 3 2 S ST N30 7060 2 任一台变压器单独运行时 满足全部一 二级负荷的需要 即 3 3 30II NT SS 3 车间变电所主变压器的单台容量上限 车间变电所中主变压器的单台变压器容量不宜超过 1000kVA 4 考虑负荷的发展 应当考虑电力负荷的增长 留有一定的余地 但同时又要顾及变压器的正常过负 荷的能力 3 2 电力变压器的选择 3 2 1 35kV 主变压器的选择 根据本厂的设计要求及及第二章变电所主接线的设计 该厂所有负荷均为二级负 荷 选用两台 35 6kV 的主变压器 35 6kV 变电所 6kV 侧的计算负荷 6182 91kVA 当地的年平均气温为 23 度 30 S av 变压器实际容量 出力 SST N av T 100 20 1 由得 SST30 kVA S TN 91 6182 100 20 23 1 所以主变压器的容量 kVA S TN 13 6374 根据我国生产的变压器的型号选用 S9 6300 35 型主变压器 3 2 2 6kV 车间变压器的选择 1 NO 1 车间变压器的选择 NO 1 车变为二类负荷 属于比较重要的负荷 所以要考虑装设两台变压器 NO 1 车变所 380V 低压侧计算负荷 1320kVA 30 S 变压器实际容量 出力 SST N av T 100 20 1 由得 SST30 kVA S TN 1320 100 20 23 1 所以主变压器的容量 kVA S TN 82 1360 根据我国生产的变压器的型号选用 S9 1000 10 6 2 N0 2 车间变压器的选择 NO 2 车变为二类负荷 属于比较重要的负荷 所以要考虑装设两台变压器 NO 2 车变所 380V 低压侧计算负荷 1061 33kVAS30 变压器实际容量 出力 SST N av T 100 20 1 由得 SST30 kVA S TN 33 1061 100 20 23 1 所以主变压器的容量 kVA S TN 15 1094 根据我国生产的变压器的型号选用 S9 1000 10 6 3 NO 3 车间变压器的选择 NO 3 车变为二类负荷 属于重要性一般的负荷 所以要考虑装设一台变压器 NO 3 车变所 380V 低压侧计算负荷 839 54kVA 30 S 变压器实际容量 出力 SST N av T 100 20 1 由得 SST30 kVA S TN 4 5 839 100 20 23 1 所以主变压器的容量 kVA S TN 51 865 根据我国生产的变压器的型号选用 S9 630 10 6 4 NO 4 车间变压器的选择 NO 4 车变为二类负荷 属于比较重要的负荷 所以要考虑装设两台变压器 NO 4 车变所 380V 低压侧计算负荷 816 01kVA 30 S 变压器实际容量 出力 SST N av T 100 20 1 由得 SST30 kVA S TN 01 816 100 20 23 1 所以主变压器的容量 kVA S TN 25 841 根据我国生产的变压器的型号选用 S9 400 10 6 5 NO 5 车间变压器的选择 NO 5 车变为二类负荷 属于比较重要的负荷 所以要考虑装设两台变压器 NO 5 车变所 380V 低压侧计算负荷 202 91kVA 30 S 变压器实际容量 出力 SST N av T 100 20 1 由得 SST30 kVA S TN 91 202 100 20 23 1 所以主变压器的容量 kVA S TN 19 209 根据我国生产的变压器的型号选用 S9 250 10 6 根据上述计算 变电所的主变压器及各车间的变压器型号如表 3 1 所示 表 3 1 各车间变压器型号列表 名称变压器型号变压器台数 35 6kV 主变压器 S9 6300 352 NO 1 车间 S9 1000 10 6 2 NO 2 车间 S9 1000 10 6 2 NO 3 车间 S9 630 10 6 1 NO 4 车间 S9 400 10 6 1 NO 5 车间 S9 250 10 6 1 第 4 章 短路电流及其计算 4 1 短路计算的目的及其计算方法 4 1 1 短路计算的目的 随着经济的快速增长和社会的不断进步 供电系统的安全性和可靠性问题成为人 们关注的焦点 在低压电力系统的运行过程中 有很多原因可能导致系统发生多种类型的故障 其 中短路就是常见的一种 它对电力系统的危害巨大 系统一旦发生短路 相关电气量会 发生急剧的变化 准确计算短路电流 掌握短路电流的大小及其变化规律 对于继电保 护的配置和电气设备的选择非常重要 为了消除可能引起短路的一切因素 需要进行短路电流计算 以便正确地选择电 气设备 使电气设备具有足够的动稳定性和热稳定性 保证在发生可能有的最大断路 电流时不致损坏 选择切除短路故障的无关电器 整定短路保护的继电器保护和选择 限制短路电流的元件等也必须计算短路电流 4 1 2 短路的危害 发生短路时 由于短路回路的阻抗很小 短路电流较正常电路大数十倍 在大电 力系统中 短路电流可达几万甚至几十万安 如此大的短路电流可对供电系统产生极 大危害 具体表现为 1 短路产生很大的热量 导体温度升高 使短路电路中的原件或周围原件损坏 2 短路产生巨大的电动力 使电气设备受到机械损伤坏 3 短路使系统电压严重降低 电器设备正常工作受到破坏 4 短路造成停电 给国民经济带来损失 给人民生活带来不便 5 严重的短路将影响电力系统的稳定性 使并列的同步发电机组失去同步 造成 系统解列 甚至崩溃 6 单相短路产生的不平衡磁场 对附近的通信线路和弱点设备产生严重的电磁干 扰 影响其正常的工作 甚至使之发生误动作 由此可见短路的后果是非常严重的 因此必须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计算 以便正确地选择电气设备 使电气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 为了选择切除短 路故障的有关电气设备 整定短路保护的继电器保护和选择限制短路电流的元件等也 必须计算短路电流 在供配电系统的设计和运行中应采用有效措施 消除可能引起短路的一切原因 为了减轻短路的严重后果和防止故障扩大 需要计算短路电流 以便正常的选择和校 验各种电气设备 计算和整定保护短路的继电器保护装置和选择限制短路电流设备 如电抗器 等 4 1 3 短路电流计算方法 短路电流计算的方法 有欧姆法 又称有名单位制法 标幺制法 又称相对单 位制法 和短路容量法 又称兆伏安法 要进行短路电流计算 首先要绘制计算电路图 在计算电路图上 将短路计算所 需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 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 然后 按所选择的短路计算点绘出等效电路图 计算电路中各主要元件的阻抗 在等效电路图上 将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来 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 4 2 短路电流计算 G S9 6300 35 S9 6300 35 4 5 2 3 架空线l 10km 35kV 6kV K 2K 1 1 图 4 1 总降压变电所供电系统图 1 最小运行方式 MVA Smin k 320 1 确定基准值 取 100MVA 36 75kV 6 30kVSdUc1Uc2 而 kA kW MVA U s I c d d 571 75363 100 3 1 1 kA kW MVA U s I c d d 169 3063 100 3 2 2 2 计算短路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 MVA SSmin koc 320 310 320 100 1 MVA MVA S S X OC d 架空线路的电抗标幺值 km X 40 0 300 7536 100 1040 2 1 2 032 kV MVA km km U S l XXX c d 电力变压器的电抗标幺值 57 Uk 191 6300100 10057 100 54 kVA MVA S S U XX N dk 绘制等效电路图如图 4 2 所示 图上标出各元件的序号和电抗标幺值 并标明短 路计算点 1 0 31 4 1 19 4 1 19 3 0 30 2 0 30 K 1K 2 图 4 2 最小运行方式下的等效短路电路图 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 总的电抗标幺值 460 2 300 310 3211 X XXXk 三相短路电流周期分量有效值 kA kA X I I k d k 413 460 571 1 1 3 1 其他三相短路电流 kA III k 413 3 1 33 kA kA I i sh 708413552552 53 kA kA I I sh 155413511511 33 三相短路容量 MVA MVA X S S k d k 39217 460 100 1 3 1 4 计算 K 2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 0610551 2 191 2 300 310 543212 X XX XXXk 三相短路电流周期分量有效值 kA kA X I I k d k 648 061 169 2 2 3 2 其他三相短路电流 kA III k 648 3 2 33 kA kA I i sh 03224 68552552 53 kA kA I I sh 0513648511511 33 三相短路容量 MVA MVA X S S k d k 3494 061 100 2 3 2 2 最大运行方式下 MVA Smax k 600 1 确定基准值 取 100MVA 36 75kV 6 30kVSd Uc1Uc2 而 kA kW MVA U s I c d d 571 75363 100 3 1 1 kA kW MVA U s I c d d 169 3063 100 3 2 2 2 计算短路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 MVA SSmax koc 600 170 600 100 1 MVA MVA S S X OC d 架空线路的电抗标幺值 km X 40 0 300 7536 100 1040 2 1 2 032 kV MVA km km U S l XXX c d 电力变压器的电抗标幺值 57 Uk 191 6300100 10057 100 54 kVA MVA S S U XX N dk 绘制等效电路图如图 4 3 所示 图上标出各元件的序号和电抗标幺值 并表明短 路计算点 1 0 17 4 1 19 4 1 19 3 0 30 2 0 30 K 1K 2 图 4 3 最大运行方式下的等效短路计算图 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 总的电抗标幺值 320 2 300 170 3211 X XXXk 三相短路电流周期分量有效值 kA kA X I I k d k 914 320 571 1 1 3 1 其他三相短路电流 kA III k 914 3 1 33 kA kA I i sh 5212914552552 53 kA kA I I sh 417914511511 33 三相短路容量 MVA MVA X S S k d k 50312 320 100 1 3 1 4 计算 K 2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 9209150 2 191 2 300 170 543212 X XX XXXk 三相短路电流周期分量有效值 kA kA X I I k d k 969 920 169 2 2 3 2 其他三相短路电流 kA III k 969 3 2 33 kA kA I i sh 4025969552552 53 kA kA I I sh 0415969511511 33 三相短路容量 MVA MVA X S S k d k 70108 920 100 2 3 2 表 4 1 短路计算表 三相短路电流 kA三相短路 容量 MVA运 行 方 式 短路计 算点 3 K I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 K S K 13 413 413 418 705 15217 39 最小运行 方 式 K 28 648 648 6422 0313 0594 34 K 14 914 914 9112 527 41312 50 最大运行 方 式 K 29 969 969 9625 4015 04108 70 第 5 章 导线及截面积的选择 5 1 导线和电缆截面积的选择与校验 对于导线 为了保证供配电系统安全 可靠 优质 经济地运行 选择和校验导 线截面时应注意 1 按经济电流密度选择 2 按发热条件校验 3 按线路电压损失允许值校验 4 按机械强度校验 对于电缆 不必校验其机械强度和短路动稳定度 但需校验短路热稳定度 所以 在选择和校验电缆时应注意 1 按经济电流密度选择 2 按长期发热条件校验 3 按电压损失校验 4 安短路热稳定校验 在工程设计中 一般对 6 10kV 及以下的高压配电线路和低压动力线路 先按发 热条件选择导线截面 再校验其电压损耗和机械强度 对 35kV 及以上的高压输电线 路和 6 10kV 长距离 大电流线路 先按经济电流密度选择导线截面 再校验其发热 条件 电压损耗和机械强度 对低压照明线路 先按电压损耗选择导线截面 再校验 发热条件和机械强度 通常按以上顺序进行截面的选择 比较容易满足要求 较少返 工 从而减少计算的工作量 5 2 工