机床厂供配电系统电气部分

湖北理工学院湖北理工学院 电气与电子信息工程学院电气与电子信息工程学院 供配电工程课程设计报告供配电工程课程设计报告 名名 称 称 供配电工程课程设计供配电工程课程设计 专业班级 专业班级 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 20162016 专升本 专升本 2 2 班 班 学学 号 号 201620210211201620210211 姓姓 名 名 周子寒周子寒 指导教师 指导教师 杨毅杨毅 陈学珍陈学珍 设计时间 设计时间 2017 年年 5 月月 8 日日 2017 年年 5 月月 19 日日 设计地点 设计地点 K2 414 供配电工程供配电工程课程设计成绩评定表 姓 名 学号 专业班级 课程设计题目 课程设计答辩记录 成绩评定及依据 1 课程设计考勤情况 20 2 课程设计答辩情况 30 3 完成设计任务报告规范性 50 最终评定成绩 指导教师签字 供配电工程课程设计任务书 供配电工程课程设计任务书 2 班班 级 级 20162016 级电气工程及其自动化专升本级电气工程及其自动化专升本 班班 学学 生 生 201620210208201620210208 201620210214201620210214 7 7 人 人 学学 时 时 2 2 周周 时时 间 第间 第 1212 1313 周周 2017 2017 年年 5 5 月月 8 8 日日 2017 2017 年年 5 5 月月 1919 日日 指导教师 杨指导教师 杨 毅 陈学珍毅 陈学珍 一 设计题目一 设计题目 某机床厂供配电系统电气部分初步设计某机床厂供配电系统电气部分初步设计 二 设计目的及要求二 设计目的及要求 通过本课程设计 熟悉现行国家标准和设计规范 树立起技术与工程经济相统一的辨 证观点 培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力 掌握电气工程设计计 算的方法 为今后从事电力工程设计 建设 运行及管理工作 打下必要的基础 要求根据用户所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况 并适当考虑到工厂生产的 发展 按照安全可靠 技术先进 经济合理的要求 选择配变电所主接线方案及高低压设 备和进出线 确定车间变电所主变压器的台数与容量 类型 最后按要求写出设计说明书 绘出设计图样 三 设计依据三 设计依据 1 1 工厂负荷情况 工厂负荷情况 该厂占地面积 13800 平米 建筑面积 10000 平米 下设金工车间 装配车间 卧式 装配车间 锯条车间 钣金车间 喷漆车间 主要产品 卧 立式及卧 立旋转式四大类 另承接各种非标专机 30 多种规格 70 余种机型 年生产能力 3000 台套以上 锯条 200 万 米以上 本厂多数车间为三班制 年最大负荷利用小时数为 5000 小时 日最大负荷持续时间 6 小时 本厂属于三级负荷 本厂的负荷统计资料如下表所示 表表 负荷统计资料表 车间名称设备容量 kW需要系数功率因数 金工车间 6450 350 65 装配车间 7600 450 70 卧式装配车间 5400 450 65 锯条车间 3560 500 70 钣金车间 425 0 350 65 喷漆车间 2150 450 75 办公楼 2200 750 90 2 2 供电电源情况 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 本厂可由附近某 110 10kV 变电站 用一条 10kV 架空线向本厂供电 该站距离本厂约为 5km 该站 10kV 母线短路数据 其出口断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保 MVASk300 3 max MVASk120 3 min 护 定时限过电流保护整定的动作时间为 1 5s 3 3 气象资料 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 39 年平均气温为 25 年最低气温为 1 年最 热月平均最高气温为 33 年最热月平均气温为 26 年最热月地下 0 8m 处平均温度为 25 当地主导风向为东南风 年雷暴日数为 52 2 天 4 4 地质水文资料 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 20m 地层以砂粘土为主 地下水位为 2m 5 5 电费制度 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 部电价制交纳电费 基本电价 20 元 千伏 安 月 电度电价 0 5 元 度 四 设计任务四 设计任务 设计内容包括 配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算 车间变压器台数和容量 型式的确定 变配电所主接线方案的选择与绘制 高低压配电线路及导线截面选择 短路 计算和开关设备的选择 继电保护的整定计算 防雷保护与接地装置设计 等 摘 要 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 电能的输送的分配 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 负荷计算是设计的基础 它决定设备容量的选用 管网系统的规模以及工程总 造价等 这是技术人员熟知的事实 通过负荷的统计计算求出的 用来按发热条 件选择供电系统中各元件的负荷值 称为计算负荷 calculated load 在交流电路中 由电源供给负载的电功率有两种 一种是有功功率 一种是无 功功率 无功功率比较抽象 它是用于电路内电场与磁场的交换 并用来在电气 设备中建立和维持磁场的电功率 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 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 电气主接线主要是指在发电厂 变电所 电力系统中 为满足预定的功率传 送和运行等要求而设计的 表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的 电路 电路中的高压电气设备包括发电机 变压器 母线 断路器 隔离刀闸 线路等 它们的连接方式对供电可靠性 运行灵活性及经济合理性等起着决定 性作用 供电系统的电气设备主要有断路器 负荷开关 隔离开关 熔断器 电抗器 互感器 母线装置及成套配电设备等 电气设备选择的一般要求必须满足一次 电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求 同时设备应工作安全可靠 运 行方便 投资经济合理 导线和电缆截面的选择与校验 对 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 再校验其电压损失 机械强度 短 路热稳定等条件 关关 键键 词词 负荷计算 无功补偿 短路电流计算 供配电线路 电气设备选择 目目 录录 摘要摘要 1 1 前言前言 1 1 1 工厂供电 1 1 2 选题的背景和意义 1 2 2 负荷计算的意义及相关参数的计算负荷计算的意义及相关参数的计算 2 2 1 负荷计算的意义 2 2 2 用电设备组计算负荷的确定 2 2 3 车间负荷计算结果 3 2 4 变压器选择 4 3 3 无功补偿的计算无功补偿的计算 5 4 4 变配电所主接线方案的设计变配电所主接线方案的设计 8 4 1 变配电所主接线方案 8 5 5 供配电线路方案设计供配电线路方案设计 10 5 1 配电线路的接线方式选择 10 5 2 导线和电缆截面的选择 11 6 6 短路电流的计算短路电流的计算 13 6 1 产生短路电流的原因 危害及计算方法 12 6 2 短路计算的简化说明 13 6 3 短路电流点的计算 13 7 7 高 低压电气设备的选择高 低压电气设备的选择 18 7 1 高低压开关柜选型 18 7 2 高压一次设备选择 18 7 3 低压一次设备选择 19 8 8 防雷与接地防雷与接地 20 8 1 防雷接地的理论基础 20 8 2 防雷接地的保护措施 21 9 9 小结小结 20 参考文献参考文献 22 附录附录 23 1 1 1 前言前言 1 11 1 工厂供电的意义和要求工厂供电的意义和要求 工厂供电 就是指工厂所需电能的供应和分配 亦称工厂配电 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 电能的输送的分 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 但是它在产品成本中 所占的比重一般很小 除电化工业外 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 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 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 1 21 2 选题的背景和意义选题的背景和意义 本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行机床厂供配电系统电气部分 设计 通过本课程设计 培养学生综合运用所学的理论知识 基本技能和专业知 识分析和解决实际问题的能力 培养学生独立获取新知识 新技术和新信息的能 力 使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路 学生能够理解 安全 可靠 优质 经济 的设计要求 掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本 理论和基本技能 2 2 2 负荷计算的意义及相关参数的计算负荷计算的意义及相关参数的计算 2 12 1 负荷计算的意义负荷计算的意义 负荷计算是设计的基础 它决定设备容量的选用 管网系统的规模以及工程 总造价等 这是技术人员熟知的事实 但是近几年来用估算的方法替代了负荷计 算 给制定方案 工程审核造成一定的困难 通过负荷的统计计算求出的 用来按发热条件选择供电系统中各元件的负 荷值 称为计算负荷 calculated load 2 22 2 用电设备组计算负荷的确定用电设备组计算负荷的确定 目前 对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法 单位容量法 需要 系数法 用系数法 在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算 一 一组用电设备的计算负荷 主要计算公式有 有功计算负荷 2 1 c P d K e P 无功计算负荷 2 2 c Q c Ptan 视在计算负荷 2 3 c S c Pcos 计算电流 2 4 c I c S3 N U 式中为用电设备组的需要系数值 为用电设备组的平均功率因数 d Kcos 为功率因数的正切值 为用电设备组的额定电压 tan cos N U 二 多组用电设备的计算负荷 在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时 可结合具体情况对其有功和 无功计算负荷计入一个同时系数 K 0 38kV Pc Qc Sc Ic Pc1 Qc1 Pc2 Qc2 Pci Qci 0 38kV Pc Qc Sc Ic Pc1 Qc1 Pc2 Qc2 Pci Qci 图图 2 12 1 多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷 3 对于干线 可取 K P 0 85 0 95 K Q 0 90 0 97 对于低压母线 由用电设 备计算负荷直接相加来计算时 可取 K P 0 8 0 9 K Q 0 85 0 95 由干线 负荷直接相加来计算时 可取 K P 0 95 K Q 0 97 其计算公式如下 2 5 2 6 由此确定五金厂各车间变电所总的电力负荷 2 32 3 车间负荷计算结果车间负荷计算结果 由该工厂车间负荷表可确定机床厂各车间变电所电力负荷计算表 分别如下表 表表 2 12 1 工厂的负荷情况工厂的负荷情况 编号厂房名称设备容量 kW需要系数 kd功率因数 1金工车间6450 350 65 2装配车间7600 450 70 3卧式装配车间5400 450 65 4锯条车间3560 500 70 5钣金车间4250 350 65 6喷漆车间2150 450 75 7办公楼间2200 750 90 表表 2 22 2 各车间变电所负荷计算情况 各车间变电所负荷计算情况 某机床厂车间变电所电力负荷计算表 编号厂房名称 Pe kW KdcosatanaPc kw Qc kvar Sc kV A Ic A 1 金工车间6450 350 65 1 3375 6100 55125 8191 19 2 装配车间7600 450 70 1 7382 8143 24165 45251 44 3 卧式装配车间5400 450 65 0 75861015 2 4 锯条车间3560 500 70 1 172529 2538 4858 48 5 钣金车间4250 350 65 1 029091 8128 56195 38 6 喷漆车间2150 450 75 1 735493 42107 9163 98 7 办公楼间2200 750 90 01601624 32 355 9472 05 913 67 总计 K P 0 95 0 59 338 11458 52569 70864 79 cpc i PKP cqc i QKQ 22 ccc SPQ c c N 3 S I U 4 2 42 4 变压器选择变压器选择 1 变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则 一般情况下应首先考虑选择一台变压器 下列情况可考虑选择两台或两台以上变压器 应满足用电负荷对供电可靠性的要求 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大 而宜于采用经济运行方式的变电所 除上述两种情况外 一般车间变电所宜采 用一台变压器 确定变电所主变压器台数时 应当考虑负荷的发展 留有一定 的余量 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 主变压器的容量应满足全部用电设备总计算负荷 S30 的需要 即 T Sr S30 T Sr 2 装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量应同时满足以下两个条件 T Sr 任一台单独运行时 0 6 0 7 S30 T Sr 任一台单独运行时 S30 T Sr 3 变压器型号选择 选用新型电力变压器 如 S11 型 例如新型的 S11 M R 三相卷铁芯全密封 配电变压器在结构和材料上有较大改进 其主要特点是其铁心是由晶态取向优 质冷轧硅钢片卷制经退火而成 减少了传统铁心的接缝气隙 噪音明显下降 其空载损耗比 S9 型产品平均下降 30 表表 2 32 3 车间变电所变压器的台数 容量和型号车间变电所变压器的台数 容量和型号 厂房名称 Sc kV A 变压器台数 及容量 变压器型号 金工车间 347 31 1 400S11 M 400 10 装配车间 488 57 1 500S11 M 500 10 卧式装配车间 373 85 1 400S11 M 400 10 锯条车间 254 29 1 315S11 M 315 10 钣金车间 228 85 1 250S11 M 250 10 K Q 0 97 5 喷漆车间 129 00 1 160S11 M 160 10 办公楼 183 331 200S11 M 200 10 3 3 无功功率补偿计算无功功率补偿计算 我国 供电营业规则 规定 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要求 100 千伏安及以上 高压供电的用户功率因数为 0 90 以上 其他电力用户和大 中型电力排灌站 趸购转售电企业 功率因数为 0 85 以上 农业用电 功率因数为 0 80 用户普遍采用并联电容器作为无功补偿装置 并联电容器无功补偿方式有三种 1 高压集中补偿 并联电容器装设在变配电所的高压电容器室内 与高 压母线相联 2 低压集中补偿 并联电容器装设在变配电所的低压配电室或低压电容 器室内 3 低压分散补偿 并联电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联 根据电容器在工厂供电系统中的装设位置 有高压集中补偿 低压成组补 偿和低压补偿三种方式 由于本设计中要求该机床厂供配电最大负荷时的功率 因数不得低于 0 92 而由上面计算可知低压侧的功率因素 因此需要9 0cos 进行无功补偿 综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿 以金工车间变电所为例 计算它的功率补偿 初选 BSMJ0 4 25 3 查资料得 qr c 25 qr c 225 75 tanarccos0 65 tanarccos0 92 kvar 167 96Kvar n qr c qr c 根据补偿柜的规格计算 n 7 无功补偿后 变电所低压侧的视在计算负荷为 22 ccc QPS Pc 225 75 Qc 264 13 25 7 89 7 kvar Sc 242 71kV A cos Pc Sc 0 93 0 92 满足要求 6 又考虑到变压器的功率损耗为 3 1 2 0 2 CueckcFT PPPPP 3 2 TrckcT SUIQQQ 2 0 2 k0 100 100 简化公式有 3 3 c 01 0SPT c 05 0 SQT 即 PT 0 01Sc 2 4KV A QT 0 05Sc 12 1KV A 变电所高压侧计算负荷为 228kW T PPP 2 c1 c QT 101 8kvar c QQQ r2 c1 c 249 69 AV k 2 1 2 1 1 ccc QPS 补偿后的功率因数为 0 91 c 1c 1 cosSP 表表 3 13 1 功率补偿结果计算 低压侧 功率补偿结果计算 低压侧 无功功率补偿前无功功率补偿后 车间 变电 所代 号 Qc kva r Sc kV A 功 率 因 素 变 压 器 容 量 补偿容 量 kvar 电 容 个 数 组 Qc kva r Sc kV A 功率 因素 计算电 流 A 金工 车间 264 13 347 3 1 0 6 5 5002507 89 1 3 242 7 1 0 92661 43 装配 车间 348 84 488 5 7 0 7 0 6302009 123 84 363 7 3 0 92407 7 卧式 装配 车间 284 31 373 8 5 0 6 5 500908 84 3 1 257 2 1 0 93295 57 锯条 车间 181 56 254 2 9 0 7 0 4001805 56 5 6 186 7 7 0 93365 71 钣金 车间 174 04 228 8 5 0 6 5 3151305 49 0 4 156 6 2 0 93259 34 喷漆 车间 85 1 4 129 0 0 0 7 5 200902 35 1 4 102 9 3 0 93266 39 7 办公 楼 79 2 0 183 3 3 0 9 0 250151 54 2 0 173 6 7 0 92300 54 表表 3 23 2 功率补偿后结果 高压侧 功率补偿后结果 高压侧 车间变电所 代号 Pt kW Qt kvar Pc kW Qc kvar Sc kV A cosa Ic A 金工车间 2 4 12 1 101 2 6 249 6 4 228 18 0 93 379 29 装配车间 3 6 18 2 142 0 3 373 6 8 345 64 0 92 567 75 卧式装配车间 2 6 12 9 97 17 264 1 0 245 57 0 93 401 26 锯条车间 1 9 9 3 65 90 191 5 6 179 87 0 94 291 04 钣金车间 1 6 7 8 56 87 160 7 1 150 32 0 94 244 18 喷漆车间 1 0 5 1 40 29 105 7 5 97 78 0 92 160 68 考虑到低压母线的同时系数 由式 2 5 2 6 式及表 3 2 可确定补偿后 总的有功计算负荷 1343 38kW icpc PKP 总的无功计算负荷 549 41kvar icqc QK Q 总的视在计算负荷 1451 39kV A 22 c Q c PSc 功率因数 0 93 c 1c 1 cosSP 由表和计算可得各变电所折算到高压侧的功率因数均大于 0 92 整某机床 厂公司供配电的功率因数为 0 93 即功率补偿的电容选择合理 符合本设计的要 求 按两部电价制交纳电费 基本电价 20 元 千伏 安 月 电度电价 0 5 元 度 该 机床厂供配电采取补偿可节约能量为 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 500 400 630 500 500 400 400 315 315 250 200 160 250 200 600KV A 采取无功补偿后该工厂每月可节约 600 20 12000 元 8 我国 供电营业规则 规定 容量在 100kVA 及以上高压供电用户 最大负 荷使得功率因数不得低于 0 9 如果达不到要求 则必须进行无功补偿 因此 在设计时 可用此功率因数来确定需要采用无功补偿得最大容量 由两部电费 制度可知采用无功补偿为机床厂供配电节约了资金 4 4 变配电所主接线方案的设计变配电所主接线方案的设计 4 14 1 变配电所主接线方案变配电所主接线方案 变配电所主接线由高低压成套配电装置组合而成 而且方案的设计应考虑 到变配电所可能的增容 特别是出线柜要便于添置 1 高压主接线 10kV 1 一路供电电源 本设计采用 XGN66 12 箱型固定式交流金属封闭开关设备 左侧电缆架空线 引入 右架空线引出 柜列 编号 NO 1NO 2NO 3NO 4NO 5NO 6 柜名进线柜计量柜 互感器 柜 出线柜出线柜出线柜 柜型 及方 案编 号 XGN2 12 XGN2 12 XGN2 12 XGN2 12 XGN2 12 XGN2 12 主接 线方 案 真空断路器 ZN28Z 10 VA 1 11111 电流互感器 LZZJ 10 33 电压互感器 JDZ 22222 一 次 主 要 设 备 元 件高压熔断器 33333 9 RN2 10 隔离开关 GN30 10D 211111 1 低压主接线 左侧架空线引入 右侧架空线引出 本设计采用 GCL 系列低压抽出式成套开关设备 柜列编 号 NO 1NO 2NO 3NO 4NO 5 开关柜 型号 0 4V 低压抽出式成套开关设备 用途低压进线出线出线 无功补 偿 联络 主接线 方案 表中补偿仪器选择自愈式并联电容器 型号为 BSMJ0 4 25 3 补偿组对数 为 7 组 变压器为 S11 M 400 10 10 5 5 供配电线路方案设计供配电线路方案设计 5 15 1 配电线路的接线方式选择配电线路的接线方式选择 高低压配电线路的接线基本方式有放射式 树干式和环形三种 5 1 15 1 1 高压配电线路接线方式选择高压配电线路接线方式选择 高压配电网的设计 应根据供电可靠性的要求 车间变电所配电变压器的 容量及分布 地理环境等具体情况研究分析比较后 相应选择某种接线形式或 几种接线形式的组合 1 一般来讲 用户高压配电网宜采用放射式 因为放射式接线可靠性较 高 保护配合简单 便于运行管理 2 对于重要负荷 可采用双回路放射式 或采用工作电源接线为放射式 备用电源接线为树干式的组合形式 根据情况 也可采用拉手环式接线 3 对于三级负荷 为节省投资可采用树干式 负荷较大时则可采用分区 树干式接线 4 配电网接线应力求简单 层次不能过多 同一电压供电系统的变配电级数 不宜多于两级 否则不仅浪费投资 维护不便 还降低供电可靠性 5 1 25 1 2 低压配电线路接线方式选择低压配电线路接线方式选择 低压配电网的设计应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求 同时 应注意接线简单 操作方便安全 具有一定灵活性 能适应生产和使用上的变 化及设备检修的需要 1 正常环境的车间或建筑物内 当大部分用电设备为中小容量 且无特 殊要求时 宜采用树干式配电 2 用电设备为大容量 或负荷性质重要 或在有特殊要求 指有潮湿 腐蚀性环境或有爆炸和火灾危险场所等 的车间 建筑物内 宜采用放射式配 电 3 部分用电设备距供电点较远 而彼此相距很近 容量很小的次要用电 设备 可采用链式配电 但每一回路环链设备不宜超过 5 台 其总容量不宜超 11 过 10kW 容量较小用电设备的插座 采用链式配电时 每一条环链回路的设备 数量可适当增加 4 在多层建筑物内 由总配电箱至楼层配电箱宜采用树干式配电或分区 树干式配电 对于容量较大的集中负荷或重要用电设备 应从配电室以放射式 配电 楼层配电箱至用户配电箱应采用放射式配电 在高层建筑物内 向楼层各配电点供电时 宜采用分区树干式配电 由楼 层配电间或竖井内配电箱至用户配电箱的配电 宜采取放射式配电 对部分容 量较大的集中负荷或重要用电设备 应从变电所低压配电室以放射式配电 5 平行的生产流水线或互为备用的生产机组 根据生产要求 宜由不同 的回路配电 同一生产流水线的各用电设备 宜由同一回路配电 6 配电系统的层次不宜超过三级 5 25 2 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择 为了保证供配电系统安全经济地运行 选择导线和电缆截面时 一般应考 虑的条件包括导线的发热 机械强度 电压损失以及线路造价和运行费用 对 电缆线路 应还校验其短路热稳定 对低压线路 还应满足与其保护设备的配 合要求 1 按发热条件选择导线和电缆的截面 按发热条件选择导线截面时 应使其允许载流量不小于通过导线的计算 al I 电流 30 I 128 13A n 22 30 3U QP IIal 将电缆直埋地下 0 8m 环境温度 25 初步选定型 322310 7 8 22 YJV 芯电缆 截面积 95 查资料知电力电缆载流量为 245A 设同一路径有两 2 mm 根电缆有件距并列敷设 根据资料表 48 校正 电缆实际载流量为 所以电缆截面积满足条件 30al 5 2209 0245IAI 2 按电压损失条件选择导线和电缆的截面 按电压损失条件选择导线截面 是要保证所选导线截面在实际线路中通过 负荷电流产生的电压损失不超过线路允许的电压损失 即 al UU 12 式中为线路实际电压损失百分数 为线路允许的电压损失百 U al U 分数 集中负荷的三相线路电压损失计算式为 n i iiii N XqRp U U 1 2 10 1 或 n i iiii N xQrP U U 1 2 10 1 若全线的导线型号规格一致 则 n i ii n i ii N LqxLpr U U 1 0 1 0 2 10 1 式中分别为导线单位长度的电阻和电抗值 分别为各负载点 00 xr ii XR 至供电首端部分线路的电阻 电抗值 km 为各负载点至供电首端线路 i L 的长度 km 查表得型 3 芯电缆 截面积 95的22310 7 8 22 YJV 2 mm 代入公式得 U 0 51 0 5 所以选择的电km 229 0r km 096 0 x 缆截面积符合要求 13 6 6 短路电流的计算短路电流的计算 6 16 1 产生短路电流的原因 危害及计算方法产生短路电流的原因 危害及计算方法 短路电流产生的原因 1 设备绝缘损坏 老化 污闪 雾闪 盐碱击穿 2 外力破坏 雷击 鸟害 动物接触 人员或植物距离太近 3 设备机 械损伤 疲劳严重 断线 倒塔 倒杆 电动力太大拉断导线 4 运行人员 误操作 带地线合隔离开关 带负荷拉隔离开关 5 其他原因 短路电流产生的主要危害 1 短路电流的弧光高温直接烧坏电气设备 2 短路电流造成的大电动力破坏其它设备 造成连续的短路发生 3 电 压太低影响用户的正常供电 短路电流计算的方法 常用的有欧姆法 有称有名单位制法 和标幺制法 又称相对单位制法 绘制短路电路图 6 1 如图 图图 6 16 1 短路计算电路短路计算电路 6 26 2 短路计算的简化说明短路计算的简化说明 通常采用两个假设 1 近似地取线路首端和末端电压的平均值作为短路计算电压 用表 c U 示 即 Nc UU05 1 14 2 在计算高压电网短路电流时 一般只计及电力系统 电源 变压器 和线路等几个主要元件的阻抗 而且这些元件的电抗值通常远大于电阻值 当 时 可略去电阻 XR3 1 因此 对高压电网可简化为 XUXRUI ck 3 22 3 6 36 3 用标么值法计算短路电流用标么值法计算短路电流 本设计采用标幺制法进行短路计算 6 3 16 3 1 在最大运行方式下在最大运行方式下 MVASk300 3 max 以金工车间为例计算 1 确定基准值取 Sd 100 10 5kV 0 4kV MV A 1c V 2c V 而 11 3100 3 10 5 5 5 ddc ISUMV AkVkA 22 3100 3 0 4 144 34 ddc ISUMV AkVkA 2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统 100 300 0 33 1 dk xSS MV A MV A 架空线路 1 59 2 x 2 nd cUxlS 电力变压器 由资料表 4 k U 4 100 1000 100 400 10 3 100 kdNT XUSS kV A kV A kV A 绘制等效电路如图 6 1 图上标出各元件的序号和电抗标幺值 并标出短 路计算点 图图 6 26 2 多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷 3 求 k 1 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流 总电抗标幺值 15 0 33 1 59 1 92 12 1 Xkxx 三相短路电流周期分量有效值 5 5kA 1 92 2 86kA 3 11 1 kd IIxk 其他三相短路电流 2 86kA 3 1k I 3 1k I 3 1k I 2 55 kA 7 3kA 3 sh i 1 51 2 86kA 4 3kA 3 sh I 4 三相短路容量 100 1 92 52 1 3 1k S d S 1 k x MV A MV A 4 求 k 2 点的短路总电抗标幺值及短路电流 总电抗标幺值 0 33 1 59 10 11 92 2 k x 1 x 2 x 3 x 三相短路电流周期分量有效值 144 34kA 11 92 12 1kA 3 2k I 2 2 d k Ix 其他三相短路电流 12 1kA 3 3 22kk II 3 2k I 2 26 12 1kA 27 4kA 3 sh i 1 31 12 1kA 15 85kA 3 sh I 三相短路容量 100 11 92 8 39 3 2k S 2 d k Sx MV A 短路计算结果表见表 4 1 其它车间 K 1 点即变压器高压侧短路时的短路电 流和短路容量是相同的 只需计算 K 2 点变压器低压侧短路时的短路电流和短路 容量 根据相同的方法可计算其它车间 K 2 点短路电流和短路容量 表表 6 16 1 最大运行方式下短路计算最大运行方式下短路计算 总电抗标 幺值 三相短路电流 kA 短路计算点 x 3 K I 3 U I 3 I 3 sh i 3 sh I 三相短路 容量 MV A k 11 922 862 862 867 34 352 1 k 211 9212 112 112 127 415 858 36 装配车间短路计算 k 11 922 862 862 867 34 352 1 k 29 9214 5514 5514 5532 8819 0610 08 卧式装配车间短路计算 金工车间短路计算 16 k 11 922 862 862 867 34 352 1 k 211 9212 112 112 127 415 858 36 锯条车间短路计算 k 11 922 862 862 867 34 352 1 k 214 629 879 879 8722 312 936 84 钣金车间短路计算 k 11 922 862 862 867 34 352 1 k 217 928 058 058 0518 1910 555 58 办公楼短路计算 k 11 922 862 862 867 34 352 1 k 221 926 586 586 5814 878 624 56 喷漆车间短路计算 k 11 922 862 862 867 34 352 1 k 228 595 055 055 0511 46 623 50 6 3 26 3 2 最小方式运行情况下最小方式运行情况下 以金工车间为例计算 MVAk012Smin 1 确定基准值 取 100 10 5kV 0 4kV d S MV A 1c U 2c U 而 100 10 5kV 5 50kA 11 3 ddc ISU MV A 3 100 0 4kV 144 34kA 22 3 ddc ISU MV A 3 2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统 100 120 0 83 1 x d S k S MV A MV A 架空线路 0 35 km 5km 100 2 0 2 x cdl USx MV A 1 59 2 10 5 kV 电力变压器 100 4 100 100 400 10 3 x k U d S NT S 3 10kV A kV A 3 求 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 0 83 1 59 2 42 三相短路电流 1 k x 1 x 2 x 周期分量有效值 5 5kA 2 24 2 27kA 3 11 kd II 1 k x 3 其他三相短路电流 2 27kA 3 3 3 1 11kkk III 2 55 2 27kA 5 79kA 3 sh i 1 51 2 27kA 3 43kA 3 sh I 4 三相短路容量 100 2 42 41 32 3 1 1 kd k SSx MV A MV A 4 求 k 2 点的短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量 1 总电抗标幺值 17 0 83 1 59 10 12 42 2 k x 123 xxx 2 三相短路电流周期分量有效值 144 34KA 12 42 11 62kA 3 2k I 2d I 2 k x 3 其他三相短路电流 11 62kA 3 2 k I 3 3 22kk II 2 26 11 62kA 26 26kA 3 sh i 1 31 11 62kA 14 75kA 3 sh I 4 三相短路容量 100 12 42 8 05 3 2k S 2 d k Sx MV A MV A 表表 6 26 2 最小运行方式下短路计算最小运行方式下短路计算 总电抗 标幺值 三相短路电流 kA 短路计算 点 x 3 K I 3 U I 3 I 3 sh i 3 sh I 三相短路 容量 MV A k 12 422 272 272 275 793 4341 32 k 212 4211 6211 6211 6226 2614 758 05 装配车间短路计算 k 12 422 272 272 275 793 4341 32 k 210 4213 8513 8513 8531 3118 149 60 卧式装配车间短路计算 k 12 422 272 272 275 793 4341 32 k 212 4211 6211 6211 6226 2614 758 05 锯条车间短路计算 k 12 422 272 272 275 793 4341 32 k 215 129 559 559 5521 5812 516 61 钣金车间短路计算 k 12 422 272 272 275 793 4341 32 k 218 427 847 847 8417 7210 275 43 喷漆车间短路计算 k 12 422 272 272 275 793 4341 32 k 229 094 964 964 9611 216 503 44 办公楼短路计算 k 12 422 272 272 275 793 4341 32 k 222 426 446 446 4414 558 444 46 金工车间短路计算 18 7 7 高 低压电气设备的选择高 低压电气设备的选择 7 17 1 高低压开关柜选型高低压开关柜选型 7 1 17 1 1 高压开关柜高压开关柜 XGN2 10 箱型固定式交流金属封闭开关设备用于 6kV 10kV 三相交流 50Hz 系统中作为接受和分配电能之用的户内成套配电设备 具有对电路控制保护和 监测等功能 其母线系统为单母线及单母线带旁路母线 并可派生出双母线结 构 开关柜的主开关采用 ZN28A 10 VA 1 型系列真空断路器 断路器配用 CDl0 系列电磁橾动机构或 CT8 弹簧操动机构 隔离开关采用 GN30 10 旋转式隔 离开关系列产品 7 1 27 1 2 低压开关柜低压开关柜 GCK 低压抽出式开关柜由动力配电中心 PC 柜和电动机控制中心 MCC 两部分组成 该装置适用于交流 50 60 Hz 额定工作电压小于等于 660V 额定电流 4000A 及以下的控配电系统 作为动力配电 电动机控制及照 明等配电设备 7 27 2 高压一次设备选择高压一次设备选择 一次设备选择与校验列表 表表 5 15 1 10kV10kV 电源进线侧一次设备选择与校验电源进线侧一次设备选择与校验 选择校验项目电压电流 断流能 力 动稳定 度 参数 UNICIK 3 i 3 sh 热稳定度 I2tima 结论 安装 地点 的电 气条 数据 10kV 155 3 2 867 313 41 合格 19 件 参数 UNINIocImaxI2t 真空断路器 ZN28A 10 VA 1 12kV200A20kA50kA20kA 合格 电流互感器 LZZJ 10 10kV200A20kA50kA20kA 合格 电压互感器 JDZ 或 JSJW 12kV 合格 设备 型号 规格 高压熔断器 RN2 10 12kV630A 50kA20kA 合格 表表 5 25 2 高压熔断器的校验高压熔断器的校验 7 37 3 低压一次设备选择低压一次设备选择 低压一次设备选择校验项目 表表 5 35 3 0 4kV0 4kV 电源出线侧一次设备选择与校验电源出线侧一次设备选择与校验 序 号 安装地点的电气条件RN2 12 高压熔断器 项目数 据项目数 据结论 1N U 10kVN U 12kV 合格 2 cI 0 5A cI 0 5A 合格 3 3 K I 12 1KA IK 31 5kA 合格 选择校验项目电压电流 断流能 力 短路电流校验 参数 UNIC IK 3 动稳定热稳定 结论 安装地 点的电 气条件 数据 0 38kV661 3A27 4kA40 51kA 20 58kA 参数 UNINIKishI 合格 电流互感 器 LMK 0 66 0 66kV1000A 50kA 30kA 合格 设备型 号规格断路器 HUW2000 3200 0 4kV1000A 25kA 合格 20 8 8 防雷接地防雷接地 8 18 1 防雷接地的理论基础防雷接地的理论基础 1 雷击电磁脉冲 代号 LEMP 是一种电磁干扰源 它是在建筑物防雷装置和 附近遭受直击雷击的情况下 由雷电的强大闪电流引起的静电场 电磁场和电 磁辐射等所产生的效应 为了保障信息系统的防雷安全 必须对雷击电磁脉冲 采取必要的防护措施 以便在建筑物内实现良好的电磁兼容性 代号 EMC 对于建筑物内的信息系统来说 屏蔽 接地和等电位连接可以控制不同防雷区 雷击电磁环境 达到人为控制雷击电磁脉冲干扰程度的作用 2 过电压的概念 雷电过电压 由大气中的雷云对地面放电而引起的 雷电过电压的持续时间 约为几十微秒 具有脉冲的特性 故常称为雷电冲击波 雷闪击中带电的导 体 如架空输电线路导线 称为直接雷击 雷闪击中正常情况下处于接地 状态的导体 如输电线路铁 塔 使其电位 升高以后又对带电的导体放电称 为反击 直击雷过电压幅值可达上百万伏 会破坏电工设施绝缘 引起短路 接地故障 感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面 在放电过程中由于 空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备 包括二次设备 通 信设备 上感应出的过电压 因此 架空输电线路需架设避雷线和接地装置 等进行防护 通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力 3 接地与接地装置 1 接地电流与对地电压 21 接地是指电气设备为达到安全和功能需要为目的 将其某一部分与大地之间 作良好的电气连接 埋入地中并与土壤作良好接触的金属导体称为接地体或称 接地极 电气设备在发生接地故障时 电流将通过接地体以半球形向大地中散开 在 距离接地体越远的地方 半球的球面积越大 其散流电阻越小 相对于接地点 处的电位就越低 2 接地类型 1 功能性接地为保证电力系统和电气设备达到正常工作