工厂低压配电系统设计01..

酒 泉 职 业 技 术 学 院 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 文 2014 级 专业 题 目 毕业时间 学生姓名 张宏泽 指导教师 班 级 2014 年 5 月 20 日 摘摘 要 要 电能是工业生产的主要动力能源 工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源 经过合理的传输 变换 分配到工厂车间中每一个用电设备上 随着工业电气自动化 技术的发展 工厂用电量快速增长 对电能质量 供电可靠性以及技术经济指标等的 要求也日益提高 供电设计是否完善 不仅影响工厂的基本建设投资 运行费用和有 色金属消耗量 而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上 它与企业的经济效 益 设备和人身安全等是密切相关的 关键词 关键词 变电所 变压器 工厂负荷 接线方案 防雷及接地保护 目目 录录 前言 1 1 车间的负荷计算及无功补偿 2 1 1 负荷计算的目的 意义及原则 2 1 2 工厂负荷情况 3 1 3 计算负荷 无功负荷 视在负荷的计算 5 1 4 无功补偿的主要作用 8 2 确定车间变电所的所址和形式 8 2 2 变电所的形式 类型 10 3 确定车间变电所主变压器型式 容量和台数及主结线方案 12 4 短路计算 14 4 1 计算 k 1 点的短路电流和短路容量 UC1 10kv 15 4 1 1 计算短路电路中各无件的电抗 15 4 1 2 计算三相短路电流和短路容量 16 4 2 计算 k 2 点的短路电流和短路容量 UC2 0 4kv 16 4 2 1 计算短路电路中各无件的电抗 16 4 2 2 计算三相短路电流和短路容量 17 5 一次设备的选择 18 5 1 电气设备选择的一般原则 18 5 2 高低压电气设备的选择 18 5 2 1 按工作电压选择 18 5 2 2 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 18 5 2 3 对开关类电气设备还应考虑其断流能力 19 5 2 4 隔离开关 负荷开关和断路器的短路稳定度校验 19 6 选择车间变电所高低进出线截面 21 6 1 变压器高压侧进线电缆截面选择 21 6 2 380V 低压出线的选择 21 7 选择电源进线的二次回路及整定继电保护 22 7 1 测量与指示 22 7 2 继电保护 23 8 车间变电所的防雷保护及接地装置的设计 24 8 1 防直击雷 24 8 2 避雷器的选择 防雷电波 24 9 车间变电所主结线电路图 25 结束语 26 参考文献 26 前言前言 现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外 绝大多数工厂都是从国家电力系统 取得电能的 因此 工厂工业负荷是电力系统的主要用户 工厂供电系统也是电力系 统的一个组成部分 保证安全供电和经济运行 不仅关系到企业的利益 也关系到电 力系统的安全和经济运行以及合理利用能源 工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策 设计方案必须符合国家标准中的有 关规定 同时必须满足以下几项基本要求 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 运行费用低 并尽可能工节约电能和减少有色金 属消耗量 此外 在供电工作中 应合理地处理局和全局 当前和长远等关系 既要照顾局 部和当前和利益 又要有全局观点 能顾全大局 适应发展 本设计的主要内容包括 车间的负荷计算及无功补偿 确定车间变电所的所址和 型式 车间变电所的主接线方案 短路电流计算 主要用电设备选择和校验 车间变 电所整定继电保护和防雷保护及接地装置的设计等 工厂分布图工厂分布图 1 1 车间的负荷计算及无功补偿车间的负荷计算及无功补偿 1 11 1 负荷计算的目的 意义及原则负荷计算的目的 意义及原则 1 供电系统要能安全可靠地正常运行 其中各个元件 包括电力变压器 开关 设备及导线 电缆等 都必须选择得当 除了满足工作电压和频率的要求外 最重要 的就是要满足负荷电流的要求 因次 有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行 统计计算 2 计算负荷是供电设计计算的基本依据 计算负荷确定的是否正确合理 直接 影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理 如果计算负荷确定的过大 将使电器和 导线电缆选的过大 造成投资和有色金属的浪费 如果计算负荷确定的过小 又将使 电器和导线电缆处于过负荷下运行 增加电能损耗 产生过热 导致绝缘过早老化甚 至燃烧引起火灾 同样会造成更大损失 由此可见 正确确定计算负荷意义重大 3 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比 常选用最大 负荷班 即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班 的平均负荷 有时也计算 年平均负荷 平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量 4 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 5 尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流 一般取启动 电流上午周期分量作为计算电压损失 电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件 等的依据 在校验瞬动元件时 还应考虑启动电流的非周期分量 1 2 全厂负荷计算表及方法 负荷计算的方法有需要系数法 利用系数法及二项式等几种 本设计采用需要系数法确定 主要计算公式有 有功功率 P30 Pe Kd 无功功率 Q30 P30 tg 视在功率 S3O P30 cos 计算电流 I30 S30 3Un 1 2 工厂负荷情况 工厂有 8 个厂房分别为冷加工车间 金属加工车间 变压器装配房 检修车间和 4 个工具车间 机床设备情况如下 表 1 1 设 备代号 设备名称单台容量 KW 功率因 数 Cos 效率 1 车床 20 80 8 2 车床 40 80 8 3 车床 50 80 8 4 铣床 3 50 80 8 5 铣床 30 80 8 6 铣床 20 80 8 7 插齿机 4 50 850 85 8 工具磨床 1 50 80 8 9 小冲床 1 50 80 8 10 磨床 1 50 80 8 11 磨床 4 50 850 85 12 冲床 4 50 850 85 13 钻床 1 50 80 8 14 变压器 20 80 9 各车间负荷情况 表 1 2 车间 编号 拥有 设备 设备容量 KW 功率因数 Cos 需要 系数 Kd 1 2 3 号车床各 2 台 4 5 6 号铣 床各 2 台 插齿 机 1 台 43 50 80 4 冷加 工车间 照明 50 80 8 3 号车 床 6 台 13 号钻床 10 台 工具 磨床 2 台 10 号磨床 2 台 11 号磨床 1 台 小冲 床 3 台 55 5 4 5 0 8 085 0 3 金属 加工车间 照明 60 80 9 14 号 变压器 4 个 80 80 5 变压 器装配房 照明 20 80 8 1500 850 25 检修 车间 50 850 9 500 850 3 工具 车间 1 40 850 9 550 850 3 工具 车间 2 40 850 9 400 850 3 工具 车间 3 30 850 9 工具 车间 4 350 850 3 30 850 9 1 31 3 计算负荷 无功负荷 视在负荷的计算计算负荷 无功负荷 视在负荷的计算 根据公式 有功功率 P30 Pe Kd 无功功率 Q30 P30 tan 视在功率 S3O P30 cos 计算电流 I30 S30 3Un 表 1 3 车间负荷计算表 车间负荷计算表 Un 380VUn 380V 计算负荷车 间 设 备类别 设 备容量 KW 功 率因 数 c cos 需 要系 数 K d t an P 30 kw Q 30 k w S 30 kv a I30 A 动力 43 5 0 8 0 4 0 75 1 7 4 1 3 05 2 1 75 33 05 冷 加工车 间 照明 50 8 0 8 0 75 4357 6 动力 600 8 0 3 0 75 1 8 1 3 5 2 2 5 34 2 金 属加工 车间 照明 60 8 0 9 0 75 5 4 4 05 6 75 10 26 变 压器装 动力 80 8 0 5 0 75 4357 6 0 配房 照明 20 8 0 8 0 75 1 6 1 2 23 0 4 动 力 15 0 0 85 0 25 0 6 3 7 5 2 2 5 4 4 12 67 03 检 修车间 照 明 50 85 0 9 0 6 4 5 2 7 5 29 8 0 4 动 力 500 85 0 3 0 6 1 5 91 7 65 26 81 工 具车间 1 照 明 40 85 0 9 0 6 3 6 2 16 4 24 6 4 4 动 力 550 85 0 3 0 6 1 6 5 9 9 1 9 41 29 49 工 具车间 2照 明 40 85 0 9 0 6 3 6 2 16 4 24 6 4 4 动 力 400 85 0 3 0 6 1 2 7 2 1 4 12 21 45 工 具车间 3照 明 30 85 0 9 0 6 2 7 1 62 3 18 4 8 3 动 力 350 85 0 3 0 6 1 0 5 6 3 1 2 35 18 77 工 具车间 4照 明 30 85 0 9 0 6 2 7 1 62 3 18 4 8 3 总 计 动 力 44 1 5 1 30 9 8 4 45 1 56 9 238 43 照 明 322 8 4 1 8 51 3 3 85 51 48 0 8351 59 3 1 02 9 6 1 90 75 289 91 由上表可知 该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数是 0 84 而供电部门要求该厂 10kv 进线侧最大负荷时因数不应低于 0 90 考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损 耗 因此 380V 侧最大负荷时因数应稍大于 0 90 暂取 0 92 来计算 380V 侧所需无功功 率补偿容量 Qc P30 tan 1 tan 2 159 3 tan arccos0 84 tan arccos0 92 kvar 35 84kvar 无功功率补偿装置无功功率补偿装置 一般用并联电容器的方法来进行功率补偿 查表知选择型号查表知选择型号 BKMJ0 4 12 1 3BKMJ0 4 12 1 3 并联电容器并联电容器 3 3 只取只取 Qc 36Qc 36 kvar kvar 补偿后无功功率 Q30 36 102 96 36 66 96 kvar 补偿后视在功率 S30 159 3 2 66 96 2 172 8KV A 变压器容量选择变压器容量选择 kVA kVA 200kVA200kVA 变压器的功率损耗为 变压器的功率损耗为 PT 0 015 172 8 2 592KW PT 0 015 172 8 2 592KW QT 0 06 172 8 10 368kvar QT 0 06 172 8 10 368kvar 变电所高压侧的计算负荷为 变电所高压侧的计算负荷为 P30 1 159 3 2 5922 592 161 892KW Q30 1 66 96 10 36810 368 77 328KW S30 1 P30 1 2 Q30 1 2 179 41KVA 补偿后的功率因数 补偿后的功率因数 c cos 1 P30 1 S30 1 0 902 这一功率因数满 足要求 因此无功补偿后工厂因此无功补偿后工厂 380V380V 侧和侧和 10KV10KV 侧的负荷计算如下表所示 侧的负荷计算如下表所示 表表 1 41 4 项目 cos 计算负荷 P30 kwQ30 kvar S30 k va I30 A 380v 侧补偿前 负荷 0 84159 3102 96 190 7 5 289 91 380v 侧无功补 偿容量 36 380v 侧补偿后 负荷 0 92159 366 96172 8 249 42 主变 压器功率 损耗 0 015S30 2 592 0 06S30 10 368 10kv 侧负荷计 算 0 902161 89277 328 179 4 1 10 3 58 1 4 无功补偿的主要作用 无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损 稳定电压和 提高供电质量 在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的 有功和无功功率 安装并联电容器进行无功补偿 可限制无功补偿在电网中传输 相应减小了线路 的电压损耗 提高了配电网的电压质量 无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的 原则进行配置 集中补偿与分散补偿相结合 以分撒补偿为主 高压补偿与低压补偿相结合 以 低压补偿为主 调压与降压相结合 并且与配电网建设改造工程同步规划 设计 施 工 同步投运 无功补偿的主要作用具体体现在 提高电压质量 降低电能损 耗 提高发供电设备运行效率 减少用户电费支出 2 2 确定车间变电所的所址和形式确定车间变电所的所址和形式 2 12 1 变电所位置的选择 应根据下列要求经技术 经济比较确定变电所位置的选择 应根据下列要求经技术 经济比较确定 一 接近负荷中心 二 进出线方便 三 接近电源侧 四 设备运输方便 五 不应设在有剧烈振动或高温的场所 六 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 七 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 八 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 九 不应设在地势低洼和可能积水的场所 1 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 2 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 3 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 4 露天或半露天的变电所 不应设置在下列场所 一 有腐蚀性气体的场所 二 挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁 三 附近有棉 粮及其他易燃 易爆物品集中的露天堆场 四 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 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 一 负荷较大的车间和站房 宜设附设变电所或半露天变电所 二 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 三 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 四 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 五 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 带可燃性油的高压配电装置 宜装设在单独的高压配电室内 当高压开关柜的数量 为 6 台及以下时 可与低压配电屏设置在同一房间内 不带可燃性油的高 低压配电装置和非油浸的电力变压器 可设置在同一房间内 具有符合 IP3X 防护等级外壳的不带可燃性油的高 低压配电装置和非油浸的电力变压 器 当环境允许时 可相互靠近布置在车间内 室内变电所的每台油量为 100kg 及以上的三相变压器 应设在单独的变压器室内 在同一配电室内单列布置高 低压配电装置时 当高压开关柜或低压配电屏顶面 有裸露带电导体时 两者之间的净距不应小于 2m 当高压开关柜和低压配电屏的顶面 封闭外壳防护等级符合 IP2X 级时 两者可靠近布置 有人值班的配电所 应设单独的值班室 当低压配电室兼作值班室时 低压配电 室面积应适当增大 高压配电室与值班室应直通或经过通道相通 值班室应有直接通 向户外或通向走道的门 变电所宜单层布置 当采用双层布置时 变压器应设在底层 设于二层的配电室 应设搬运设备的通道 平台或孔洞 高 低 压配电室内 宜留有适当数量配电装置的备用位置 高压配电装置的柜顶为裸母线分段时 两段母线分段处宜装设绝缘隔板 其高度 不应小于 0 3m 由同一配电所供给一级负荷用电时 母线分段处应设防火隔板或有门洞的隔墙 供 给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟 当无法分开时 该电缆沟内的两路 电缆应采用阻燃性电缆 且应分别敷设在电缆沟两侧的支架上 户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆 配电所宜设辅助生产用房 2 22 2 变电所的形式 类型 变电所的形式 类型 1 车间附设变电所 2 车间内变电所 3 露天 或半露天 变电所 4 独立变电所 5 杆上变电台 6 地下变电所 7 楼上变电所 8 成套变电所 9 移动式变电所 工厂是 10kv 以下 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 负荷功率矩法来确定 在工厂的平面图下侧和左侧 分别作一条直角坐标的 x 轴和 y 轴 然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置 p1 p2 p3 pi 分别代表厂房 1 2 3 n 号的功率 设定 p1 p2 pi 并设定 p11 为生活区的中心负荷 如图 3 1 所示 而工厂的负荷中心的力矩方程 可得负荷中心的坐标 2 1 2 2 图 2 1 把各车间的坐标带入 2 1 2 2 得到 x 12 y 11 86 由计算结果可知 工 厂的负荷中心在金属加工车间厂房的东南角 考虑到周围环境和进出线方便 决定在 金属加工车间厂房的东侧仅靠厂房建造工厂变电所 器型为附设式 图 2 2 装设高压配电所后工厂分布图 3 确定车间变电所主变压器型式 容量和台数及主结线方案确定车间变电所主变压器型式 容量和台数及主结线方案 主结线方案选择原则 工厂变电所的主变压器可列两种方案 1只装一台主变压器的变电所 主变压器的容量 SN T 应满足全部用电设备总计算负荷 S30 的需要 即 SN TSN T S30 S30 2装二台主变压器的变电所 每变压器的容量 SN T 应满足以下两个条件 1 任一台变压器单独运行时 应满足全部用电设备总计算负 荷 S30 的 60 70 的需要即 SN TSN T 0 6 0 70 6 0 7 S30S30 2 任一台变压器单独运行时 应满足一二级负荷的需要 即 SN TSN T S30 S30 根据本车间负荷性质属三级负荷 车间变电所设置一台变压器 主结线方案选择 变电所主变压器的选择根据车间的性质和电源情况 工厂变电 所的主变压器可列两种方案 由于车间所有的设备都属于三级负荷 所以一台主变即 可 方案一和方案二都装设一台主变器 采用油浸式变压器 S9 而容量根据 SN T S30 172 8kVA 即选一台 S9 200 10 型低损耗变压器 变压器容量为 200kVA 额 定电压 10KV 联结组别 Yyn0 阻抗电压为 4 空载损耗为 0 48kW 短路损耗为 2 6kW 空载电流 1 3 1 10 0k kV V Q QS S F FS S T TA A TV T TA A T TA A Q QS S S S9 9 2 20 00 0 1 10 0 0 0 4 4k kV V 2 22 20 0V V 3 38 80 0V V G GG G 1 1A A F F 0 03 3 G GG G 1 1A A J J 0 03 3 主主变变 T TA A Q QS S G GG G 1 1A A F F 0 03 3 G GG G 1 1A A J J 0 03 3 主主变变 1 10 0k kV V F FS S Q QS S T TA A S S9 9 2 20 00 0 1 10 0 0 0 4 4k kV V QL 2 22 20 0V V 3 38 80 0V V 方案 1 方案 2 图 3 1 表 3 1 比较项目方案一方案二 技 术 供电安全性满足要求 基本满足要 求 供电可靠性基本满足要求稍差一点 供电质量一台主变 电压损耗较大一样 灵活方便性 采用高压断路器 停送电操 作十分灵活方便 采用负荷开 关 也可以带负 荷操作 指 标 扩建适应性一般较差 电力变压器的 综合投资额 S9 200 单价 19 1819 18 万元 变压器综合投资约为单价的 2 倍 因此其综合投资为 2 7 47 38 36 万元 一样 高压开关柜 含计量柜 的综 合投资额 GG 1A F 型按每台 3 8 万元计 其综合投资按设备价 1 5 倍 因此其综合投资为 2 1 5 3 8 11 4 万元 一样 经 济 指 标 电力变压器和 高压开关柜的年运 行费 主变各高压开关柜的折旧各 维修管理费每年为 2 903 万元 其余略 一样 从上表可以看出 按技术指标 方案一和方案二都比较适用于三级负荷 但考 虑发生短路时方案二只能熔断器恢复供电的时间较长的缺点 而且可靠性不高 而 方案一采用高压断路器 因此变电所的停 送电操作十分方便 同时高压断路器有 断电保护装置 在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸 而且在短路故障和过 负荷情况消除后 又可直接快速合闸 从而恢复供电的时间缩短 从经济指标来看 方案二比方案一投资稍低 但从长远的利益看 方案一比较好一些 因此决定采用 方案一 各配电干线 支线采用 VV22 型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套内钢带铠装电 力电缆 配电干线沿电缆沟敷设 配电箱到用电设备的配电支线有条件时沿电缆沟敷 设 否则采用穿铁管沿地暗敷设 动力配电箱采用型号为 XL F 14 15 落地式防尘型动力配电箱 动力配电箱 安装高度是箱底离地面 0 3 米 箱底座用水泥 沙 砖堆砌作基础 并做好防小动物 措施 配电屏选择型号为 GGD2A 固定低压配电屏 4 4 短路计算短路计算 短路电流是供配电系统中的相间或相地之间因绝缘破坏而发生电气连通的故障状 态 它的数值可达额定电流的十余倍至数十倍 而电路由常态变为短路的暂态工程中 还出现高达稳态短路电流 1 8 2 5 倍的冲击电流 会对供配电系统造成严重的破坏 一 短路电流计算的目的及几点说明 在供配电系统中除应采取有效技术措施防止发生短路外 还应设置灵敏 可靠的 继电保护装置和有足够断流能力的断路器 快速切除短路回路 把短路危害抑制到最 低限度 为此必须进行短路电流计算 以便正确选择和整定保护装置 选择限制短路 电流的元件和开关设备 1 由于民用建筑内所装置的元件 其容量远比系统容量要小 而阻抗则较系统 阻抗大得多 当这些元件遇到短路时 系统母线上的电压变动很小 可认为电压维持 不变 因此 在本次计算中 都是以上述的由无限大容量电力系统供电作为前提来进 行计算的 2 在计算高压电路中的短路电流时 只需考虑短路电流值有重大影响的电流元 件如发电机 变压器 电抗器 架空线及电缆等 由于发电机 变压器 电抗器的电 阻远小于本身电抗 因此可不考虑 但当架空线和电缆较长 使短路电流的总电阻大 于总电抗 1 3 时 需要计如电阻 3 短路电流计算按金属性短路进行 4 短路电流计算的符号含义 短路电流计算应求出最大短路电流值 以确定电 气设备容量或额定参数 求出最小短路电流值 作为选择熔断器 整定继电保护装置 和校验电动机启动的依据 5 短路电流的计算方法有欧姆法和标幺制法 10KV 母线 0 4KV 低压配电室 0 4KV 母线 电缆线路 5km Sd 3 500MVA 93 0 图 4 1 4 14 1 计算计算 k 1k 1 点的短路电流和短路容量 点的短路电流和短路容量 U UC1 C1 10kv 10kv 4 1 14 1 1 计算短路电路中各无件的电抗计算短路电路中各无件的电抗 1 1 电力系统的等效电抗电力系统的等效电抗 X1 UC12 Sd 10kV 2 500MVA 0 2 2 2 架空线路电抗架空线路电抗 X0 0 35 km X2 X0L 0 35 km 5km 1 75 3 3 绘制绘制 k 1k 1 点的等效电路如下图点的等效电路如下图 图 4 2 其总电抗为 X k 1 X1 X2 0 2 1 75 1 95 4 1 24 1 2 计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量 1 1 三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值 IK 1 3 UC1 3X K 1 10KV 3 1 95 2 96kA 2 2 三相短路次暂态电流和稳定电流三相短路次暂态电流和稳定电流 I 3 I 3 I K 1 3 2 96kA 3 3 三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值 K2 点 0 35 kM ish 3 2 55I 3 2 55 2 96KA 7 548 kA Ish 3 1 51I 3 1 51 2 96KA 4 470 kA 4 4 三相短路容量 三相短路容量 SK 1 3 3UC1IK 1 3 3 10KV 2 96 KA 51 267MVA 4 24 2 计算计算 k 2k 2 点的短路电流和短路容量 点的短路电流和短路容量 U UC2 C2 0 4kv 0 4kv 4 2 14 2 1 计算短路电路中各无件的电抗计算短路电路中各无件的电抗 1 1 电力系统的等效电抗电力系统的等效电抗 X1 UC22 Sd 0 4kV 2 500MVA 3 2 10 4 2 2 架空线路电抗架空线路电抗 X X0 0 0 35 km 0 35 km X2 X0L UC2 UC1 2 0 35 km 5km 0 4 10 2 2 8 10 3 3 3 电力变压器的电抗 电力变压器的电抗 XT UK UC2 2 100 SN 4 5 0 4KV 2 100 1000kVA 7 2 10 3 4 4 绘制绘制 k 2k 2 点的等效电路如下图点的等效电路如下图 图 4 3 其总电抗为 X k 2 X1 X2 XT 3 2 10 4 2 8 10 3 1 032 10 2 4 2 24 2 2 计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量 1 1 三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值 IK 2 3 UC2 3X k 2 0 4KV 3 1 032 10 2 22 38kA 2 2 三相短路次暂态电流和稳定电流 三相短路次暂态电流和稳定电流 I 3 I 3 I k 2 3 22 38kA 3 3 三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值 ish 3 1 84I 3 1 84 22 38kA 41 18 kA Ish 3 1 09I 3 1 09 22 38kA 24 39 kA 4 4 三相短路容量 三相短路容量 SK 2 3 3UC2IK 2 3 3 0 4KV 22 38 KA 15 50MVA 短路计算结果如下表 表 4 1 短路三相短路电流 kA三相短路容量 MV A 计算 点 IK 3 I 3 I 3 ish 3 Ish 3 SK 3 k 12 9 6 2 96 2 96 7 5 48 4 4 70 51 267 k 222 22241 24 15 50 38 382 381839 5 5 一次设备的选择一次设备的选择 5 15 1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则 电气设备选择的一般原则主要有以下几条 1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 1 根据设备所在位置 户内或户外 使用环境和工作条件 选择电气设备型号 2 按工作电压选择电气设备的额定电压 3 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 电气设备的额定电流 IN 应不小于实际通过它的最大负荷电流 Imax 或计算电 流 Ij 即 IN Imax 或 IN Ij 7 1 2 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 为保证电气设备在短路故障时不至损坏 按最大可能的短路电流校验电气设备的 动稳定和热稳定 动稳定 电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下 电气设 备不至损坏 热稳定 电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下 其发热温度不 超过载流导体短时的允许发热温度 3 开关电器断流能力校验 断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务 所以开关电器还必 须校验断流能力 开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量 5 2 高低压电气设备的选择 一 高压侧一次设备的选择与校验 5 2 15 2 1 按工作电压选择按工作电压选择 一般电气设备和导线的额定电压 UNt 应不低于设备安装地点电网的电压 UN UNt UN 10KV 5 2 25 2 2 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 导体和电气设备的额定电流是指在额定环境温度下长期允许通过的电流 以 IN 表示 该电流应不小于通过设备的最大负荷电流 计算电流 I30 即 IN I30 5 2 35 2 3 对开关类电气设备还应考虑其断流能力对开关类电气设备还应考虑其断流能力 设备的最大开断电流 I 或容量 S 应不小于安装地点的最大三相短路电流 I K 3 或短路容量 S K 3 即 I I I I K K 3 3 S S S S K K 3 3 5 2 45 2 4 隔离开关 负荷开关和断路器的短路稳定度校验隔离开关 负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a 动稳定度校验 动稳定 电动力稳定 是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力 满足动稳 定度的校验条件是 imaximax i ish sh 3 3 或 Imax Imax I Ish sh 3 3 式中 imax 和 Imax 为设备安装地点的三相短路冲击电流峰值 ish 和 Ish为设 备安装地点的三相短路冲击电流有效值 b 热稳定度校验 通过短路电流时 导体和电器各部件的发热温度不应超过短时发热最高允许温度 值 即 It2 I 3 2tima 其中 tima tK 0 05 当 tk 1s 时 式中 I 3 为设备安装地点的三相短路稳态电流 tima 为短路发热假想时间 又 称短路发热等值时间 tK 为实际短路时间 It 为t秒内允许通过的短路电流值或称 t秒热稳定电流 为设备生产厂家给出的设备热稳定计算时间 一般为 4 秒 5 秒 1 秒等 IN 200MVA 3 UN 11 5 KA 表 5 1 选择效验项目电压电 流 断 流能 力 动稳 定度 热稳定度其 他 参 数 UNI N I I K K 3 3 i ish sh 3 3 I 3 2tima 装设 地点条件 数 据 10KV1 1 547 A 2 96KA 7 55 KA 2 962 1 5 13 14 高压少油 断路器 SN10 10 630 10KV6 30A 1 6KA 40KA162 2 51 2 高压熔断 器 RN2 10 10KV0 5A 5 0KA 电压互感 器 JDZ 10 10 0 1KV 电压互感 器 JDZJ 10 电流互感 器 LQJ 10 10KV1 00 5A 225 0 1KV 31 8 KV 90 0 1 2 1 81 一 次 设 备 的 型 号 规 格 避雷器 FZ 10 10KV 二 低压侧一次设备的选择与校验 表 5 2 选择效验项目电压电 流 断 流能 力 动稳 定度 热稳定度其 他 参 数 UNI N I I K K 3 3 i ish sh 3 3 I 3 2tima 装设 地点条件 数 据 380V2 88 68 2 2 38K A 41 1 8KA 22 382 0 7 350 6 低压断路 器 DW15 400 380V4 00 2 5 低压熔断 器 DW16 100 380V1 00 3 0 低压熔断 器 DW15 630 380V6 30 3 0 低压熔断 器 DW16 200 380V2 00 3 0 一 次 设 备 的 型 号 规 格 电流互感 器 LMZ1 0 5 500V1 00 5 三 高低压母线的选择 1 变压器阻抗电压为 4 空载损耗为 0 48kW 短路损耗为 2 6kW 空载电 流百分比 I0 为 1 3 P0 P0 Pd SJS SC 2 0 48 2 6 172 8 200 2 2 42 Qb I0 100SC Uz 100SC SJS SC 2 1 3 100 200 4 100 200 172 8 200 2 4 09kvar 车间变电所高压侧计算负荷为 P JS 159 3 2 42 161 7kW Q JS 66 96 4 09 71 05kVar S JS 161 7 2 71 05 2 176 62kVA IJS S JS 3 10 125 52 3 10 10 2A 车间变电所低压侧母线电流为 IjS S30 3 0 4 172 8 3 0 4 177 28A 查表得到 10kv 母线选 LMY 40 4mm 即母线尺寸为 40mm 4mm 380V 母线选 LMY 120 10 80 6 3 即母线尺寸为 120mm 10mm 而中性母线 尺寸为 80mm 6 3mm 6 选择车间变电所高低进出线截面 6 16 1 变压器高压侧进线电缆截面选择变压器高压侧进线电缆截面选择 IUx I30 200MVA 3 10kV 11 5 KA 变压器 10 kV 额定电流很小 IJS 10 2A 因此 按短路热稳定电流校验选择 电缆截面 C 为热稳定系数 Amin I 3 tim C 11 5 103 1 5 0 2 115 130 4mm2 因此选用 YJV22 10KV 3 150 电缆作为 10KV 进线电缆 6 26 2 380V380V 低压出线的选择低压出线的选择 以 冷加工车间为例 校验发热条件 查 建筑电气设计手册 P305 页表 13 35 中 VV 3 35 1 10 电力电缆在环境气 温为 30 时允许载流量 IUX 165 2A I30 33 05A 校验额定电压 U oc 1000V U c 380V 校验短路热稳定度 Amin I 3 tim c 22 38 103 0 02 115mm2 27 5 mm2 校验满足电压损耗 全部设备 cos 0 8 tg 0 75 P 17 4KW Q 13 05kvar 查 建筑电气设计手册 P274 页表室内敷设电力电缆的电阻和电抗分别值是 r0 1 3 km xo 0 22 km 假设 L 0 2 km U PL r0 QL X0 Ue 17 4 0 2 1 3 13 05 0 2 0 22 380 0 0134 1 34 电压损耗满足要求 通过上面校验各干线电缆需选择 VV 3 35 1 16 电力电缆 其他个车间选择计算与上相同 经以上计算与统计 车间变电所高 低压进出线截面 包括母线 选择如下表 经以上计算与统计 车间变电所高 低压进出线截面 包括母线 选择如下表 表表 6 16 1 车间变电所高 低压进出线截面 包括母线 选择表车间变电所高 低压进出线截面 包括母线 选择表 进 出线回 路编号 回路 名称 回 路 容 量 回路 电流 截面备注 k VA A mm 01 冷加工车 间 21 75 33 0 5 相 35 零 16 02 金属加工 车间 22 534 2 相 35 零 16 03 检修车间 44 2 67 0 3 相 35 零 16 04 工具车间 1 17 65 26 8 1 相 35 零 16 进 出线回 路编号 回路 名称 回 路 容 量 回路 电流 截面备注 k VA A mm 05 工具车间 2 19 41 29 4 9 相 35 零 16 06 工具车间 3 14 12 21 4 5 相 35 零 16 07 工具车间 4 12 35 18 7 7 相 35 零 16 7 7 选择电源进线的二次回路及整定继电保护 选择电源进线的二次回路及整定继电保护 7 17 1 测量与指示测量与指示 10kV 断路器采用手动操作 变电所高压侧装设专用计量柜 装设三相有功电度表 和无功电度表 分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能 并据以计量每月工厂的平 均功率因数 变电所高压侧装有电压互感器 避雷器柜 其中电压互感器为3 个 JDZY 10 型 组成 Y0 Y0 的结线 用以实现电压测量和绝缘监察 低压侧的动 力出线上 均装有有功电度表和无功电度表 低压照明线路上装有三相四线有功电度 表 低压并联电容器柜上 装有无功电度表 每一回路均装有电流表 低压母线装有 电压表 7 27 2 继电保护继电保护 变电所保护配置如下 表 7 1 变压器电流速断保护 过电流 温度报警 保护 低压线路电流速断保护 过电流 过负荷 接地保护 采用感应式过电流继电器 A 过电流保护的整定 1 过电流保护动作电流的整定 IL MAX 2 I1N T 2 200 3 10 23A 可靠系数 Krel 1 3 接线系数 Kw 1 继电 器返回系数 Kre 0 8 电流互感器的电流比 Ki 20 故 Iop IL MAX Krel Kw Kre Ki 1 87A 整定为 2 A 2 过电流保护动作时间的整定 终端变电所按最短时间 0 5s 整定 3 过电流保护灵敏系数