长江机械厂供配电系统设计

摘要本次设计题目为长江机械厂供配电系统设计，该系统通过降压变压器与10KV公共电源干线相连，然后向工厂供给电能。该校包括了工厂生产区和生活区，用电负荷较大，对供电可靠性要求也较高。因此，必须采用可靠性较高的接线形式。本次设计主要内容包括负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。在设计的过程中，本人参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册，最后对该工厂供配电系统进行了初步设计。本设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。关键字变电所开关设备母线继电保护ABSTRACTTHISDESIGNTOPICISTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEMFORAFACTORY,THISSYSTEMISCONNECTEDWITHTHEPUBLICLINEOF10KVTHROUGHSTEPDOWNTRANSFORMERS,ANDDISTRIBUTEELECTRICALPOWERTOTHEFACTORYTHEFACTORYINCLUDEPRODUCINGSECTIONANDLIVINGSECTIONTHEELECTRICALCHARGEISBIG,ANDTHEFACTORYDEMANDOFRELIABILITYOFPOWERSUPPLYISHIGH,USINGTHEHIGHRELIABLEWIRINGFORMTHISDESIGNMAINCONTENTINCLUDESTHECHARGECOMPUTATION,SHORTCIRCUITCURRENTCOMPUTATION,ELECTRICALMAINWIRINGDESIGN,ELECTRICALEQUIPMENTCHOICEANDVERIFICATIONINCLUDINGMAINVOLTAGETRANSFORMERCHOICE,CIRCUITBREAKERANDDISCONNECTINGSWITCHWITHCHECKUP,CONDUCTORCHOICEWITHCHECKUP,CURRENTTRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUP,VOLTAGETRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUPANDLIGHTNINGPROTECTORCHOICEANDSOON,THEDISPOSALANDCONFIGURATIONOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNBETWEENTHEM,THEELECTRICALMAINWIRINGHASREPRESENTEDTHEMAINBODIESSTRUCTUREOFTHESUBSTATION,ITHASTHEDECISIVERELATIONSABOUTTHEELECTRICALEQUIPMENTCHOICE,THEPOWERDISTRIBUTIONEQUIPMENTARRANGEMENT,THERELAYPROTECTION,THEDECISIONOFAUTOMATICDEVICEANDTHECONTROLMODE,ANDITHASLONGTERMINFLUENCEABOUTTHERELIABILITY，SECURITY，FLEXIBILITYANDEFFICIENCYOFTHEELECTRICALPOWERSYSTEMMOVEMENTINORDERTOFINISHTHEDESIGN,IREFERRINGTOTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONDESIGNSTANDARD,THETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNSTANDARD，THEELECTRICALDESIGNSTANDARDOFARCHITECTUREANDSOON,CARRYONTHEPRELIMINARYDESIGNTOTHISPOWERSYSTEMTHISDESIGNISAGRADUATIONDESIGNTHEPURPOSEOFTHISDESIGNISTOGIVEUSACHANCEOFSYNTHETICALUSAGEOFTHEKNOWLEDGEWEHAVELEARNEDBESIDES,ITCANTRAINOURABILITYTOANALYZEANDSOLVEPRACTICALPROBLEMSINCONSTRUCTELECTRICITYINDEPENDENTLYSOTHATTHETHEORYISCONNECTEDWITHPRACTICEANDASOLIDBASEISMADEINFAVOROFFUTUREWORKKEYWORDSSUBSTATIONSWITCHINGEQUIPMENTBUSRELAY目录摘要ABSTRACT第一章概述111设计的对象112设计的主要任务113供配电系统设计的原则114设计的原始资料1第二章设计部分521负荷计算与无功补偿5211负荷计算5212无功补偿1022变配电所主变压器和主接线方案17221主变压器的选择17222变配电所主接线方案的选择1923变配电所位置和型式的选择23231变配电所的所址选择23232变配电所型式的选择2524短路电流的计算25241计算短路电流的目的25242短路计算的方法26243用标么值法计算短路电流的依据26244短路电流的计算过程与结果2825变配电所一次设备的选择校验31251一次设备选择与校验的条件与项目31252一次设备选择依据32253一次侧设备的选择校验34254高低压母线的选择3726变配电所进出线的选择38261变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则38262导线和电缆截面的选择依据38263作为备用电源的高压联络线的选择校验4327变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定45271高压断路器的操动机构控制与信号回路45272变配电所的电能计量回路45273变配电所的测量和绝缘监察回路45274变配电所的保护装置4728变配电所的防雷保护与接地装置的设计53281变配电所的防雷保护53282变配电所公共接地装置的设计（与1KV以下系统共用的接地装置）53总结56参考文献57附录一外文资料翻译581原文582译文64附录二工厂平面图附录三变配电所主接线第一章概述11设计的对象本次设计的对象“长江机械厂”，它分为生产区和生活区两部分，全厂总面积约55600平方米。生产区包括铸造车间、热处理车间、机加工车间、加工车间、锻压车间、机修车间、装配车间、办公楼、仓库、门岗和喷泉；生活区包括职工宿舍（两栋）、职工食堂、活动中心、锅炉房。12设计的主要任务本次设计的主要任务是负荷计算与无功补偿、变配电所主变压器和主接线方案、变配电所位置和型式的选择、短路电流的计算、变配电所一次设备的选择校验、变配电所进出线的选择、变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定、变配电所的防雷保护与接地装置的设计。13供配电系统设计的原则（1）必须遵守国家的有关法规、标准和规范，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）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，设计中应采用国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与长期发展的关系，做到远、近期为主，适当考虑扩建的可能性。14设计的原始资料（1）工厂平面图（2）工厂负荷情况该厂除铸造车间、热处理车间为二级负荷外,其余的属三级负荷。其具体负荷统计资料见下表一表一工厂负荷统计编号名称负荷类别设备容量（PE/KW）需要系数（KD）功率因数COSTAN动力60004071021机加工车间照明1208100动力70003061172锻压车间照明1609100动力40006080753加工车间照明1007100动力800030651174铸造车间（二类负荷）照明20081005热处理车间动力5000608075（二类负荷）照明1607100动力420040751026装配车间照明1807100动力38003071177机修车间照明809100动力10007080758办公楼照明1208100动力12003090759仓库照明1007100动力60030804810门岗和喷泉照明408100动力384080904811、12职工宿舍照明19207100动力100090807513职工食堂照明408100动力60040907514活动中心照明707100动力100080807515锅炉房照明209100（3）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,该工厂可由附近两条10KV的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ150,导线为等边三角形排列，线距为25M，干线首端距本工厂约6KM，干线首端所设的高压断路器流量容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为17S。为满足厂区二类负荷的供电要求，采用高压进线从临近单位取得备用电源。备用干线的导线型号为LGJ150,线距为2M，干线首端距本工厂1KM，其余与工作干线一样。（4）气象资料本工厂所在地区的年最高气温为40,年平均气温为20，年最低气温为10，年最热月平均最高气温为30，年最热月平均气温为265，年最热月地下08M处平均气温为25，年雷暴日数为21天/年,主导风向为东北风。（5）地质水文资料本工厂所在地区平均海拔1114M，地层以黄土为主，地下水位大于20M。（6）电费制度本工厂与当地供电部门达成协议，工厂最大负荷时的功率因素不得低于095。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费610KV为800元/KVA。第二章设计部分21负荷计算与无功补偿211负荷计算2111计算负荷的目的计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值的。目前用电设备不断增加，正确确定用电的负荷尤为重要。过往由于设计的工厂负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。2112计算负荷的方法概述计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值。按照计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷持续运行，其发热温度不致超出允许值，因而也不会影响其使用寿命。计算负荷是供电设计计算的基本依据。如果计算负荷确定过大，将使设备和导线选择偏大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定过小，又将使设备和导线选择偏小，造成设备和导线运行时过热，增加电能损耗和电压损耗，甚至使设备和导线烧毁，造成事故。因此正确确定计算负荷具有重要的意义。但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但准确确定计算负荷却十分困难。实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织以及能源供应状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法，简单方法。因此，本设计采用需要系数法来确定计算负荷。2113按需要系数法确定计算负荷的公式1有功计算负荷（单位为KW）30DEPK式中PE用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为KW）。KD用电设备组的需要系数。2无功计算负荷（单位为KVAR）30TANQP3视在计算负荷（单位为KVA）30COSS4计算电流（单位为A）30NIU2114负荷计算的结果根据工厂的负荷统计资料，按照需要系数法，负荷计算结果如表11、12、13所示。表11工厂的负荷计算表计算负荷编号名称类别设备容量PE/KW需要系数KDCOSTANP30KWQ30KVARS30KVAI30A动力60004071022402248照明12081009601机加工车间小计6122496224834965312动力70003061172102457照明160910014402锻压车间小计71622442457332755056动力4000608075240180照明1007100703加工车间小计41024718030564643动力800030651172402808照明20081001604铸造车间（二类负荷）小计820256280838005773动力50006080755300225照明16071001605热处理车间（二类负荷）小计51631622538795894动力420040751021681632照明180710012606装配车间小计4381806163224343698动力38003071171141026照明8091007207机修车间小计3881212102615882413动力1000708075170525照明12081009608办公楼小计1127965259542504动力12003090753627照明1007100709仓库小计1304327508772动力60030804818864照明40810032010门岗和喷泉小计64212864229348动力384080904830721475照明19207100134401112职工宿舍小计5764416147546567074动力100090807590675照明40810032013职工食堂小计10413267514832253动力600409048241152照明70710049014活动中心小计672891152311816动力10008080758060照明20910018015锅炉房小计1028186010141541动力4400照明519合计308V侧设入KP09，KQ0952274316923表12生产区负荷计算表编名称类别设备需要系COSTAN计算负荷号容量PE/KW数KDP30KWQ30KVARS30KVAI30A动力60004071022402248照明12081009601机加工车间小计6122496224834965312动力70003061172102457照明160910014402锻压车间小计71622442457332755056动力4000608075240180照明1007100703加工车间小计41024718030564643动力800030651172402808照明20081001604铸造车间（二类负荷）小计820256280838005773动力50006080755300225照明16071001605热处理车间（二类负荷）小计51631622538795894动力420040751021681632照明180710012606装配车间小计4381806163224343698动力38003071171141026照明8091007207机修车间小计3881212102615882413动力1000708075170525照明12081009608办公楼小计1127965259542504动力12003090753627照明1007100709仓库小计1304327508772动力60030804818864照明40810032010门岗和喷泉小计64212864229348合计动力照明308V侧设入KP09，KQ095173862152984表13生活区负荷计算表计算负荷编号名称类别设备容量PE/KW需要系数KDCOSTANP30KWQ30KVARS30KVAI30A动力384080904830721475229348照明192071001344011/12职工宿舍小计57644161475动力10009080759067546567074照明40810032013职工食堂小计104132675动力60040904824115214832253照明70710049014活动中心小计672891152动力10008080758060311816照明20910018015锅炉房小计102818动力照明合计308V侧设入KP09，KQ095684328652212无功补偿2121无功补偿的目的按供电局的规定，低压功率因数补偿到095，高压功率因数要求09，凡达不到者，按规定罚款。采用无功补偿，提高系统的功率因数，不仅可以节能，减少线路压降，提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。因此，建筑供电系统中的无功功率补偿是必不可少的。2112无功功率的人工补偿装置工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。并联电容器的补偿方式，有一下三种1高压集中补偿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低压集中补偿电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB5022795规定低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式。3低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线。本设计采用低压集中补偿。2113并联电容器的选择计算方法1无功功率补偿容量（单位为KVAR）的计算303012TANTCCQQPP2并联电容器个数CQ式中单个电容器的容量（单位为KVAR）CQ2114低压电容器柜（屏）的选择PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案。其中1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。1、3屏各有六条支路，电容器为BW04143型，每屏共84KVAR，采用六步控制，每步投入14KVAR。2、4屏各有8支路，电容器亦为BW04143型，每屏共112KVAR，采用8步控制，每步投入14KVAR。选择步骤1根据控制步数要求，选择一台1号或2号主屏。2根据所需无功补偿容量再补充一台或数台3号或4号辅屏。2115无功功率补偿的计算结果由负荷计算表知,该工厂380V侧最大负荷时的功率因数只有073。因此该厂按该地区供电局规定低压功率因数补偿到095,高压功率因数补偿到09以上。1生产区建一个变配电所，此变电所有三台主变生产区一区1（负荷一区1包括车间4，5）用一台变压器供电09PK5QKW3340PP（）9316（2）548035QQ（8001VARK230S221457KA0/NIU7/6930COSP80213补偿到9130TANRCOSTANRCOSCQ548645271KVR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案3辅屏2台相结合,总共容量84KVAR3252KVAR。25VARCQ补偿后223030CSP225148563KVA/NIU6/30730COS29因此,无功补偿后,负荷一区1的380V侧和10KV侧负荷计算如表14表14无功补偿后负荷一区1的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0735148480517042110699380V侧无功补偿容量252380V侧补偿后负荷09151482285156328557主变压器功率损耗0015S3084006S3033810KV侧负荷总计0952322623158527338生产区一区2（负荷一区2包括车间6，7，8，9，10）用一台变压器供电09PK5Q336073809310PPP（）（12642）KW43030673089301QQKQ（9512527644VAR23030SP224353KVA/NIU5/807930COS1补偿到S930TANRCOSTANRCOSCQP418245696KVR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案1辅屏2台相结合,总共容量84KVAR2168KVAR。168CVARQ补偿后223030CSP2240168439KVA/NIU9/3730COS2因此,无功补偿后,负荷一区2的380V侧和10KV侧负荷计算如表15表15无功补偿后负荷一区2的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷07744563539452334795380V侧无功补偿容量168380V侧补偿后负荷091445618594434966076主变压器功率损耗0015S3065006S3026110KV侧负荷总计091452121204499352082生产区二区（负荷二区包括车间1，2，3）用一台变压器供电09PK5Q331023PP（）（4647）KW89303067308QQKQ（52451198VAR23030SP226978960KVA/NIU/31430COS4802补偿到S930TANRCOTANRCOSCQP6483592KVR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案1辅屏5台相结合,总共容量84KVAR5420KVAR。420VARCKQ补偿后223030CSP2268917406783KVA/NIU4/305A30COS7因此,无功补偿后,负荷二区的380V侧和10KV侧负荷计算如表16表16无功补偿后负荷二区的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷07264896179889608136146380V侧无功补偿容量588380V侧补偿后负荷0936489197986784398519主变压器功率损耗0015S3010006S304110KV侧负荷总计09465892389870094053生活区（生活区括建筑11，12，13，14，15）用一台变压器供电09PK5Q331023104315PPP（）（4689）KW5730301301230130143015QQKQ（94657227VAR23030SP221896734KVA/NIU64/30130COS57补偿到COS0953TANRCOSTANRCOSQP618746322KVR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台,总共容量84KVAR184KVAR。84VARCQ补偿后223030CSP22615871984639KVA/NIU49/30A30COS因此,无功补偿后,负荷二区的380V侧和10KV侧负荷计算如表17表17无功补偿后生活区的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷091615872721967334102303380V侧无功补偿容量84380V侧补偿后负荷09561587188196439897843主变压器功率损耗0015S3010006S3038610KV侧负荷总计09462587226796656938422变配电所主变压器和主接线方案221主变压器的选择2211变压器选型的原则1变压器应尽量选节能型的油浸及干式变压器；2独立变配电所，可选节能型油浸变压器；3非一类建筑物，当变压器附设在首层靠外墙时，可安装油浸变压器，但容量不得超过400KVA。2212变压器台数的选择原则变配电所符合下列任一条件时，宜设置两台及以上的变压器1有大量一级负荷或者虽为二级负荷，但有一定数量的消防设备、保安设备等用电。2所需变压器容量超过500KVA时，可选用两台小容量变压器，以确保供电安全，也可在负荷较小时，切除一台变压器，以达到节能的目的。3季节性负荷变化较大时，可设两台或两台以上变压器，以便在淡季时可切除整台变压器。4当电力系统的备用容量受到限制时，应将特别重要用户及维修正常工作必须的最低负荷容量集中在一台或几台变压器上，其他不重要用户的容量也集中在另外变压器中，以便使用备用电源时，可将后者方便地切除。2213变配电所主变压器容量选择的方法1装有一台主变压器的变配电所主变压器容量SNT应不小于总的计算负荷S30，即30NT2装有两台主变压器的变配电所每台主变压器容量SNT不应小于总的计算负荷S30的60，不大于为总计算负荷的70左右，即NT3067同时每台主变压器容量SNT不应小于全部一、二级负荷之和S30，即30NTIS3主变压器单台容量上限单台配电变压器（低压为04KV）的容量一般不宜大于1250KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的配电变压器。2214主变压器选择的方案方案一采用三台变压器（生产区用两台,生活区用一台），型号采用两台S111250/10，一台S11800/10生产区NTKVAS067159821679IKVA386生活区NTKVASS3059方案二采用四台变压器（生产区用三台,生活区用一台），型号采用三台S111000/10，一台S11800/10生产区NTKVAKVASS308582749NTKK301生活区NTKVAKVASS308659222变配电所主接线方案的选择2221变配电所主接线概述变配电所主接线是构成电力系统的重要环节，也是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，通过技术经济论证比较后方可确定。2222变配电所主接线设计要求电气主接线的设计应根据变配电所在所在电力系统中的地位和作用，首先满足电力系统的安全可靠运行和经济调度的要求，其次，要根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、电力设备的性能和周围环境条件及自动化规划与要求等确定。电气主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。1可靠性供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力,是电力生产和分配的首要要求，主接线的设计首先应满足这个要求。电气主接线不仅要保证在正常运行时,还要考虑到检修和事故时,都不能导致一类负荷停电,一般负荷也要尽量减少停电时间。显然,这些都会导致费用的增加,与经济性的要求发生矛盾。因此,应根据具体情况进行技术经济比较,保证必要的可靠性,而不可片面地追求高的可靠性。2灵活性满足调度时的灵活性要求。应能根据安全、优质、经济的目标，灵活地投入和切换电源、变压器和线路，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。满足检修时的灵活性要求。在某一设备需要检修时，应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电，并使该设备与带电运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员检修时的方便和安全。满足扩建时的灵活性要求。大的电力工程往往要分期建设。从初期的主接线到最终方案的确定，每次过渡都应比较方便，对已运行部分影响小，不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。3经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。一般应当从以下几方面考虑。节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。电能损耗少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数，避免两次压降而增加电能损失。占地面小。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时，要注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量电厂或变电站，在可能和允许的条件下，应采取一次设计，分期投资建设，尽快发挥经济效益。2223变配电所主接线方案的拟定按照上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主接线方案1建三个变配电所，采用三台变压器的主接线方案见图212建两个变配电所（分生产区和生活区），采用四台变压器见图22图21装有三台变压器主接线方案图22装有四台变压器主接线方案4两种主接线方案的技术经济比较见表23表23两种主接线方案的技术经济比较比较项目方案一方案二供电安全性稍差较好供电可靠性稍低较高供电质量电压损耗稍大电压损耗较小灵活方便性稍差较高技术指导扩建适应性稍差较好电力变压器的综合投资额S111250/10,单价位130000元综合投资为213000026万元S111000/10,S11800/10单价为13万元和7万元综合投资为137334万元经济指导高压柜含计量柜的综合投资额本方案采用10台GG1AF柜,其综合投资约为本方案采用11台GG1AF柜,其综合投资约为111535575915354725万元万元电力变压器和高压开关柜的年运行费260054725006264725006853万元34005575006345750061064万元交供电部门的一次性供电贴费3300008264万元3400008272万元从上表可以看出，两个方案所需投入的资金基本相同。用方案一比方案二经济一点，不过方案二的可靠性、安全性、灵活性都要比方案一要好。所以，从供电可靠性、安全性、灵活性和经济性等方面综合考虑，本设计采用方案二。23变配电所位置和型式的选择231变配电所的所址选择2311变配电所的所址选择的原则1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；2进出线方便；3尽量靠近电源侧；4设备运输方便；5不应设在有剧烈振动或高温的场所；6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（当地年主导风向）的下风侧；7不应设在经常积水场所的正下方，且不宜与厕所、浴室或其他经常积水场所相贴邻；8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（GB5005892）的规定；9不应设在地势低洼和可能积水的场所。2312负荷中心的确定负荷中心的确定一般采取负荷功率矩法确定负荷中心。负荷功率矩法即在学校平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和Y轴，测出各建筑物负荷点的坐标位置。仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标,IPXIYPIPX24963247356147961528791065439285176IYP249852470563127961452918064329337162采用负荷功率矩法，生活区的负荷中心在一号职工宿舍和二号职工宿舍之间；生产区的负荷中心在铸造车间东五十米（具体见附录二图）。24短路电流的计算241计算短路电流的目的在变配电所设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面（1）为保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。（2）为尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。242短路计算的方法短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有名单位制法）和标么值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。243用标么值法计算短路电流的依据2431标么值的概念标么制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值就是实际有名值与选定的基准值间的比值，即标么值同实际值单位基准值任意单位实际值从上看出，标么值是没有单位的。另外,采用标么值计算时必须先选定基准值。我们一般先选定基准容量SD和基准电压UD。根据三相交流电路中的基本关系，推得基准电流ID和基准电抗值分别为DSI3DXI2据此，可以直接写出以下标么值表示式容量标么值DS电压标么值DU电流标么值DDIIS3电抗标么值DDXU2在进行短路计算时，为方便起见通常选择基准值SD100MVA，基准电压（UD）为线路平均额定电压（UC）。2432电力系统各元件电抗标么值的计算取SD100MVA，UDUC1电力系统的电抗标么值为/SDCDOOSX22电力变压器的电抗标么值为/TKCKDNDNUSSX210103电力线路的电抗标么值为/WLCDOODDCXS222433用标么值法进行短路计算的方法短路电流中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算其总电抗标么值X，由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点的电压无关，因此无需进行电压换算，这也是标么值法较之欧姆法优越之处。无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算为/CDCKDCUSIXX321由此可求得三相短路电流周期分量有效值DKII3求得IK3后，即可利用前面得公式求出I”3、I3、ISH3和ISH3等。三相短路容量得计算公式为DCCKKUSISIX33244短路电流的计算过程与结果2441绘制计算电路如图41短路计算电路2442确定基准值设SD100MVA,UDUC,即高压侧UD1105KV,低压侧UD204KVDSMVAKIV11053DDKIK221432443计算短路中各元件的电抗标么值1电力系统MVAX10252架空线路已知主电源线路为6KM所以DSVALUKV2022110369653电力变压器查表知UZ45所以KDNSMVAXK356451056108KDNS2图42等效电路图2444计算K1点105KV侧短路总电抗，三相短路电流和短路容量1总电抗标么值KXX120122三相短路电流电流周期分量有效值DKKVIKAI311563其他短路电流KII“3312SHIKA“2556II“33384三相短路容量DKKSMVAX311046322445计算K2点（04KV）的短路总电抗与三相短路电流和短路容量1总电抗标么值KT21210965762三相短路电流电流周期分量有效值DKKKVIKAIX3112438763其他短路电流KII“332SHKAI“3184186342II“30904三相短路容量DKKSMVAX3111289762446计算K3点（KV）的短路总电抗与三相短路电流和短路容量1总电抗标么值KTX31201964562三相短路电流电流周期分量有效值DKKKVIKAI31134763其他短路电流KII“332SHKAI“3184167398II“30944三相短路容量DKKSMVAX313105026因为，所以K4，K5的短路电流与K2相同，以上计算TTX1345结果综合如表43，44表43采用主电源的短路计算结果三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点KI3I“3I3SHI3SHI3KS3K125525525565385463K2（K4,K5）1861861863422031289K321672167216739874946150225变配电所一次设备的选择校验251一次设备选择与校验的条件与项目2511一次设备选择与校验的条件1按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。2按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。3考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确等级进行选择。2512一次设备选择与校验的项目选择一次设备时应校验的项目如表51表51选择一次设备的校验项目短路电流校验一次设备名称额定电压V额定电流A开断电流KA动稳定热稳定环境条件其他高低压熔断器是是是不一定否是高压隔离开关是是否是是是操作性能高压负荷开关是是是是是是操作性能高压断路器是是是是是是操作性能低压刀开关是是是不一定不一定是操作性能低压负荷开关是是是不一定不一定是操作性能低压断路器是是是不一定不一定是操作性能电流互感器是是否是是是二次负载准确级电压互感器是否否否否是二次负荷准确级并联电容器是否否否否是额定容量母线否是否是是是电缆是是否否是是支柱绝缘子是否否是否是穿墙套管是是否是是是备注表中“是”表示必须校验，“否”表示不必校验，“不一定”表示一般不必校验252一次设备选择依据2521按正常工作条件选择1按工作电压选择设备的额定电压UNE不应小于所在线路的额定电压UN，即NE2按工作电流选择设备的额定电流INE不应小于所在电路的计算电流，即30INE303按断流能力选择设备的额定开断电流IOC或断流容量SOC不应小于设备分断瞬间得短路电流有效值IK或短路容量SK，即OCKI2252按短路条件校验短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时得动稳定和热稳定。1隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验动稳定校验条件SHIIMAX3式中IMAX开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为KA）；ISH3开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为KA）。热稳定校验条件TIMATI232式中IT开关的热稳定电流有效值（单位为KA）；T开关的热稳定试验时间（单位为S）；I3开关所在处的三相短路稳态电流（单位为KA）；TIMA短路发热假想时间（单位为S）。短路发热假想时间TIMA一般按下式计算IMAKITT205在无限大容量系统中，由于,因此I“IMAKTT05式中TK短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当TK1S时IMAKTT低速断路器如油断路器,其全分闸时间取02S高速断路器如真空断路器,其全分闸时间取01S。2电流互感器的短路稳定度校验动稳定校验条件SHIIMAX3式中IMAX电流互感器的动稳定电流（单位为KA）；I1N电流互感器的额定一次电流（单位为A）。热稳定校验条件IMATTI3式中电流互感器的热稳定电流（单位为KA）；TIT电流互感器的热稳定试验时间，一般取1S；3电缆的短路热稳定度校验电缆不校验短路动稳定度。电缆短路热稳定度校验的条件采用IMATAICMIN3式中C参见表52。表52电缆长期允许工作温度和短路时的允许最高温度及相应的热稳定系数导体种类导体材料长期允许工作温度短路允许最高温度短路热稳定系数2ASM铝9020077610KV交联聚乙烯绝缘电缆铜902501374保护电压器的熔体额定电流的选择一般取为05A，不必校验。253一次侧设备的选择校验253110KV侧一次设备的选择校验（见表53）表5310KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数UNI30IK3ISH3I32TIMA装置地点条件数据10KV196AI1NT255KA65KA255219402额定参数UNINIOCIMAXIT2T一次设备型号高压少油断路器10KV630A16KA40KA1622512SN1010/630高压隔离开关GN8610T/20010KV400A40KA1425980高压熔断器RN21010KV05A50KA电压互感器JDJ1010/01KV电流互感器JDZJ10310/KV电流互感器LQJ1010KV300/5A1600215KA339KA7501215625规格避雷器FS41010KV200A2532380V侧一次设备的选择校验（见表54，55,56）54生活区380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数UNI30IK3ISH3I32TIMA装置地点条件数据380V97843A1864KA342KA1862071220额定参数UNINIOCIMAXIT2T低压断路器DW152500/3电动380V1500A40KA低压刀开关HD131500/30380V1500A一次设备型号规低压塑料外壳式断路器DZ201250/3380V80030KA低压塑料外壳式断路器DZ20200/3380V200AI3025KA电流互感器LMZJ105500V1500格电流互感器LMZ105500V55生产区二区380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数UNI30IK3ISH3I32TIMA装置地点条件数据380V98519A2163KA3987KA3987207327额定参数UNINIOCIMAXIT2T低压断路器DW152500/3380V1500A40KA低压断路器DZ20630/3380V630AI3030KA低压断路器DZ20200/3380V500AI30低压刀开关HD131500/300380V1500电流互感器LMZJ105500V1500/5A一次设备型号规格电流互感器LMZJ105500V160/5A56生产区一区380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI30IK3ISH3I32TIMA数据380V8557/66076A186KA342KA186207242额定参数UNINIOCIMAXIT2T低压断路器DW151500/3380V1050A40KA低压断路器DZ201000/3380V600AI3030KA低压断路器DZ15200/3380V200AI30低压刀开关HD131000/200380V1000电流互感器LMZJ105500V1000/5A一次设备型号规格电流互感器LMZJ105500V160/5A254高低压母线的选择参照610KV变配电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸,10KV母线选LMY3404,即母线尺寸为40MM4MM380V母线选LMY31008606,即相母线尺寸为120MM10MM,中性母线尺寸为60MM6MM,和LMY312010806,即相母线尺寸为120MM10MM,中性母线尺寸为80MM6MM。26变配电所进出线的选择261变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则2611高压电缆线1一般环境和场所，可用铝芯电缆；但有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆；2埋地敷设的电