【电气工程及其自动化】某车间变电所电气部分设计终稿

本科生毕业论文（设计）某车间变电所电气部分设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2014年5月10日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1概述111工厂供电的意义和要求112工厂供电设计的一般原则213原始数据分析2小结42负荷及无功补偿计算521电力负荷5211电力负荷的分类5212电力负荷的分级及对供电电源的要求622负荷计算6221机加工一车间负荷计算7222机加工二车间、铆焊、电修车间的负荷计算9223变压器低压侧有功计算和无功计算923无功补偿计算10231补偿前的变压器容量和功率因数10232无功补偿容量10233补偿后的变压器容量和功率因数10小结113主变压器的选择及主接线方案确定1131变电所主变压器的选择11311确定车间变电所主变压器型式11312主变压器台数的选择11313主变压器容量的选择12314电力变压器的联结组别及其选择1232变电所主接线的选择13小结144短路电流的计算1441短路发生的原因、种类及危害1542短路电流计算的目的1543短路电流计算15431确定基准值15432计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值16433计算K1点短路电流16434计算K2处的短路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量17435计算K3点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量17436短路电路计算结果18小结185电气一次设备的选择1851电气设备的选择原则18511电气设备选择的一般原则1952电气一次设备的选择20521高压断路器的选择和校验21522高压隔离开关的选择与校验21523高压熔断器选择与校验22524电流互感器的选择与校验22525导线的选择23526电压互感器的选择与校验24527低压断路器和熔断器式刀开关的选择24小结256继电保护的整定2561变压器的继电保护26611主变压器保护配置26612主变压器的整定计算276210KV侧继电保护2863038KV侧低压断路器保护29小结307防雷与接地装置的确定3071防雷装备的确定30711直击雷的过电压保护31712雷电侵入波保护3172接地与接地装置31721接地的有关概念31722接地装置的确定32小结32结论34参考文献35附录36致谢某车间变电所电气部分设计摘要本设计是关于某车间变电所电气部分设计，设计内容包括原始资料分析、负荷计算及无功补偿计算、主接线和主变压器的确定，然后短路电流的计算，进行部分电气一次设备的选择校验和确定，继电保护的整定，最后进行防雷接地确定。关键词变电所；短路电流；继电保护；电气设备AWORKSHOPSUBSTATIONELECTRICALPARTDESIGNABSTRACTTHEDESIGNWHICHISABOUTTHEELECTRICALSUBSTATIONOFAWORKSHOPINCLUDESTHEANALYSISTHELOADCALCULATIONANDTHEREACTIVECOMPENSATIONCALCULATION,THEOPTIONOFTHEMAINTRANSFORMERANDTHEPRIMARYWIRING,THENTHEREGOESTHECALCULATIONSOFSHORTCIRCUITCURRENT，THECHOICEOFCONDUCTORSANDELECTRICALEQUIPMENTAFTERTHECALIBRATIONANDDETERMINATION,LASTBUTNOTLEAST,THEDESIGNOFLIGHTNINGPROTECTION，GROUNDINGEQUIPMENTANDPOWERDISTRIBUTIONAREDONEKEYWORDSTRANSFORMERSUBSTATION；SHORTCIRCUITCURRENT；RELAYPROTECTIONELECTRICALEQUIPMENT1概述本章节概述工厂供电有关基本知识和基本问题，简介工厂供电的意义，工厂供电设计的一般原则以及本设计的步骤和任务。11工厂供电的意义和要求工厂供电指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。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、调节和测量就是，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。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。所以，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。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电的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。可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。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。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。12工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB5005295供配电系统设计规范、GB500539410KV及以下设计规范、GB5005495低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则1、遵守规程、执行政策；一定要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。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。13原始数据分析1、机加工一车间生产任务机加工一车间担负着从电力系统受电，经过变压然后配电的任务。2、设计依据车间用电设备明细表。（见表11、表12）；车间变电所配电范围；车间变电所位置；一车间要求三路供电15为一路（一车间一路）、2224为一路（一车间二路），621为一路（一车间三路），照明为一路（同二车间）。除为机械加工一车间配电外，还要为机械加工二车间、铸造、铆焊、电修车间配电，其用电设备明细表。（见表12）机械加工二车间要求车间变电所低压侧提供三路电源（其中一回路为照明回路）；铸造车间要求车间变电所低压侧提供四路电源（其中一回路为照明回路）；铆焊车间要求车间变电所低压侧提供三路电源（其中一回路为照明回路）；电修车间要求车间变电所低压侧提供三路电源（其中一回路为照明回路）。表11机加工一车间用电设备明细表代号设备名称及型号台数单台容量KW总容量KW备注1马鞍车床C630M110125101252万能工具磨床M5M1207520753普通车床C62013762576254普通车床C62036462546255旋转套丝机S81391312531256普通车床C620110125101257螺旋纹车床Q1191762576258摇臂钻床Z35185859圆柱立式钻床Z5040231253125105T单梁吊车110210211立式砂轮S38L350117517512牛头刨床B66523313万能升降台铣床X63WT1131314万能升降台铣床X52K19125912515滚齿机Y361414116插床B503214417弓锯机G721171718立式钻床Z5121060619井式回火电阻炉1242420箱式电阻炉1454521普通车床CW61，100131931922单柱立式车床C5121A135735723卧式镗床J681101024单臂刨床B10101707025小结34表12机加工二，铸造，铆焊，电修等车间计算负荷表计算负荷序号车间名称容量KWP30KWQ30KVARS30KW备注1机加工二车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明155120104653654442122铸造车间N01供电回路N02供电回路N03供电回路N04车间照明1601401808645672653571273443铆焊车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明15017074551831100984电修车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明15014621045438577855小结供电电源条件A、电源由35/10KV总降压变电所采用电缆线路受电，线路长300M。B、工厂总降压变电所10KV母线上的短路容量按200MVA计。图11总降压变压器至车间变电所C、工厂总降压变电所10KV配电出线定时限过流保护装置的整定时间TOP2S。D、要求车间变电所功率因数应在09以上。车间内的自然条件当地最热月平均温度为25。3、设计内容及步骤车间变电所及配电系统设计，是根据车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面车间负荷的分析和计算；无功负荷的分析和补偿计算；变压器台数、容量、型号的选择确定；进行主接线方案比较并确定主接线；短路电流计算；电气一次设备的选择；继电保护装置设计；接地及防雷设计。小结本章节概述工厂供电有关基本知识和基本问题，简介工厂供电的意义，工厂供电设计的一般原则以及本设计的步骤和任务。2负荷及无功补偿计算本章内容主要是讨论和计算供电系统在正常状态下的运行负荷。首先简介工厂电力负荷分级对供电电源的要求及有关概念，然后重点介绍用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的确定以及无功补偿。在电力系统中，电力负荷通常指用电设备或用电单位用户，也可以指用电设备或用电单位所消耗的功率或电流用电量。21电力负荷211电力负荷的分类电力负荷按照用户的性质分为工业负荷、农业负荷、交通运输负荷和生活用电负荷等。按用途分为动力负荷和照明负荷。动力负荷多数为三相对称的电力负荷，照明负荷为单相负荷。按用电设备的工作制分为连续或长期工作制、短时工作制和断续周期工作制或反复短时工作制三类。这里主要介绍按用电设备工作制分类A、连续工作制这类设备长期连续运行，负荷比较稳定。如通风机、空气压缩机、各类泵、电炉、机床、电解电镀设备、照明设备等。B、短时工作制这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。如机床上的某些辅助电动机、水闸用电动机等。这类设备的数量很少，求计算负荷时一般不考虑短时工作制的用电设备。C、断续周期工作制这类设备周期性地工作停歇工作，如此反复运行，而工作周期不超过10MIN。如电焊机和起重机械等。通常用负荷持续率或暂载率来表示其工作特征。负荷持续率为一个工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值。即210TT11T式中，为工作周期；为工作时间；为停歇时间。TTT对断续周期工作制的设备来说，其额定容量是对应于一定的负荷持续率的。所以，在进行工厂电力负荷计算时，对不同工作制的用电设备的容量需按规定进行换算。212电力负荷的分级及对供电电源的要求按GB500521995规定，工厂的电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电所造成的损失或影响程度，分为以下三级A、一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、大量产品报废、用重要原材料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。一级负荷属于重要负荷，是绝对不允许断电的。因此，要求有两路独立电源供电。当其中一路电源发生故障时，另路电源能继续供电。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；蓄电池；干电池等。B、二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复、重点企业大量减产等。二级负荷也属于重要的负荷，要求两回路供电，供电变压器通常也采用两台。在其中一回路或一台变压器发生故障时，二级负荷不致断电，或断电后能迅速恢复供电。C、三级负荷三级负荷为一般电力负荷，所有不属于一、二级负荷者均属三级负荷。三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路供电。本设计中电力负荷的等级大多为三级负荷。22负荷计算供电系统要能可靠的正常运行，就必须使其元件包括电力变压器、电器、电线电缆等满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统各环节的电力负荷进行统计计算。通过对已知用电设备组的设备容量进行统计计算求出的，选择供电系统中各元件的最大负荷值，成为计算负荷。按计算负荷选择的电力变压器、电器、电线电缆，如以最大负荷持续运行，其发热温度不致超出允许值，因而也就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，造成运行时过热，增加电能损耗和电压损失，甚至有可能使设备和导线烧毁，造成事故。可见，正确计算电力负荷具有重要意义。221机加工一车间负荷计算A、由供电工程附录3可知机床组一车间一回路13台总共70575，属6KW于大批量生产的机床冷加工电动机组。查表附录表1，取02，05，173DKCOSTAN故（230P275W145K（1）2）（2301432VARQK3）（230130158COSPSKVA4）（23013014524538NKIUV5）B、一车间二回路（1）电阻炉组2台总共69KW查表可知，取07，1，0DKCOSTAN故（23021769483PK6）则（23021Q3021ASV7）（23021302148738NSKVAIU8）（2）机床组序号69、1118、31共15台总104675，属于大批量生产KW的机床冷加工电动机组。查表附录表1，取KD02，05，173COSTAN故（230P2146752093KK（）9）（23029VARQW10）（230302P295S4187COSK（）11）（23023026358NVAIUK12）（3）5吨吊车1台总共102（取15）KWN换算值为（22579NEPPK13）查表可知，取KD015，05，173COSTAN故（23021579185PKW14）（23028320Q15）（2302302157COSPSKVA16）（230230273608NSKVAIU17）C、一车间三回路机床组序号2224共3台总1157，属于大批量KW生产的机床冷加工电动机组。查表附录表1，取02，05，173DKCOSTAN故（230P2157KW2314（）18）（23040VARQK19）（230302168COS5PSKVA20）（2303042I70328NKUV（）（）21）因此总的计算负荷为（取，）95PK097Q（23095142034812341029PKWK22）（2307650VARARQ23）（222230301934159VASPK24）（230COS714259S25）（230142591648NSKVAIU26）机加工一车间负荷计算结果如下表，见表21所示。表21机加工一车间负荷计算结果设备容量/EPKW计算负荷序号设备名称设备名称名牌值换算值需要系数DKCOSTAN30P/KW30Q/KVAR30SKVA30I/A1机床组312909529095020517358191006711638158382电阻炉组269690710483048373383吊车110279015051731185205237363437015368051076710272车间总计取，09PK097Q1022999341425921664222机加工二车间、铆焊、电修车间的负荷计算机加工二车间、铆焊、电修车间负荷计算结果如下表，见表22所示。表22机加工二车间、铆焊、电修车间的负荷计算结果设备容量计算负荷序号车间名称供电回路代号KWP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/ANO1供电回路1554655447161088NO2供电回路1203642125548421机加工二车间NO3照明回路1010010152NO4供电回路160646539141389NO5供电回路140565712801216NO6供电回路180727344102815612铸造车间NO7照明回路8808122NO8供电回路150458319981516NO9供电回路1705110098113117183铆焊车间NO10照明回路7707106NO11供电回路150457785901367NO12供电回路14643850438566624电修车间NO13照明回路1010010152总计1406494355543178295118952223变压器低压侧有功计算和无功计算（230129435964PKWK（2）总27）（230S9453165KWK（2）总28）23无功补偿计算231补偿前的变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为（2223025964358SKVAK29）由于主变压器容量选择条件为，因此为进行无功补偿时，主变压器容302NTS量应选为1000。KVA这时变电所低压侧的功率因数为（22COS5964/806730）232无功补偿容量按要求，变电所高压侧的，考虑到变压器本身的无功功率损耗远COS09TQ大于其有功功率损耗，一般，因此在变压器低压侧进行无功补TP45TTQP偿时，低压侧补偿后的功率因素应略高于090，这里取。COS092要使低压侧功率因素由067提高到092，低压侧需装设的并联电容器容量为5964TANRCOS067TANRSVARCK（207VK31）取（2425ARCQ32）233补偿后的变压器容量和功率因数补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为（2223025964354639SKVAK33）因此主变压器容量可改选为800。比补偿前容量减少200。KVAKVA变压器的功率损耗为（230215156396TPSKW34）（230268VARTQVA35）变电所高压侧的计算负荷为（230159646024PKWK36）（23012VAR38R695VARQ37）（22230164954SKVAK38）（2303821NIUK，39）补偿后工厂的功率因数为（230624COS0915PS40）这一功率因素满足不低于（09）的要求由此，可以看出，采用无功补偿来提高功率因素能使工厂取得可观的经济效果。小结本章内容主要是讨论和计算供电系统在正常状态下的运行负荷。首先简介工厂电力负荷分级对供电电源的要求及有关概念，然后重点介绍用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的确定以及无功补偿。3主变压器的选择及主接线方案确定31变电所主变压器的选择311确定车间变电所主变压器型式在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10M、S11、S11M等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ、SGZ3等）。本设计选择S9系列三相油浸自冷电力变压器。5312主变压器台数的选择1、应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应选用两台变压器。对只有少量二级而无一级负荷的变电所，如低压侧有与其他变电所相联的联络线作为备用电源，亦可只采用一台变压器。2、季节性负荷变化较大而宜于采用经济运行方式的变电所，可选用两台变压器。3、一般供三级负荷的变电所，可只采用一台变压器。但集中负荷较大者，虽为三级负荷，也可选用两台变压器。4、在确定变电所主变压器的台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。由车间的负荷性质三班工作制，年最大负荷利用小时数为3500H。三级负荷，因此可以确定选择采用只装有一台主变压器。313主变压器容量的选择对于只装有一台主变压器的小型变电所，其主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷需要，即,此处的计算负荷为885，无功补偿后的计算30S30STNKVA负荷为6624,容量不是很大，所以选变压器容量选择为800。KVA5314电力变压器的联结组别及其选择电力变压器的联结组别是指变压器一、二次绕组因采取不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对应的线电压之间不同相位关系。610KV配电变压器二次侧电压为220/380V有YYN0即和DYN11即12/0Y两种常见的联结方式。1/0Y13近年来DYN11联结的配电变压器开始得到推广应用，与YYN0联结的电力变压器相比，其有如下优点A、DYN11联结的变压器，其3N次谐波电流在三角形接线的一次绕组内形成环流，不会注入到公共的高压电网中，更有利于抑制高次谐波电流；B、DYN11联结的变压器的零序阻抗较之YYN0联结变压器的零序阻抗小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除。C、DYNLL联结变压器承受单相不平衡负荷的能力远比YYN0联结变压器高得多。YYN0联结变压器中性线电流一般不超过其二次绕组额定电流的25，而DYNLL联结变压器的中性线电流允许达到相电流的75以上。因此GB500521995供配电系统设计规范规定，低压为TN及TT系统时，宜于选用DYNLL联结变压器。但在TN和TT系统中由单相不平衡负荷引起的中性线电流不超过低压绕组额定电流的25，且其一相的电流在满载时不致超过额定值时，可选用YYN0联结变压器。故本设计中电力变压器的联结组别选用DYN11联结。综上变压器选择S9800/10（6）DYN11，变压器参数见下表315表31变压器参数表额定电压/KV损耗/W额定容量KVA一次二次联结组标号空载负载空载电流阻抗电压8001004DYN111400750025532变电所主接线的选择只装有一台主变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的接线。根据其高压侧采用的开关电器不同，有一下三种比较典型的主接线方案。1、高压侧采用隔离开关熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线图。这种接线图，受隔离开关和跌开式熔断器切断空载变压器容量的限制一般只用于500及一下容量的变电所中。这中变电所相当简单经济，但供电可靠性不高，KVA当主变压器或高压侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于隔离开关和跌开式熔断器不能带电操作，因此变电所送电和停电的操作程序比较麻烦，如果稍有疏忽，还容易发生带负荷拉闸的严重事故，而且在熔断器熔断后，更换熔体需要一定的时间，从而影响供电可靠性，但是这种主接线对于三级负荷的小容量变电所式相当适宜的。当此处的容量已超过了500。不采用此主接线图。KVA2、高压侧采用负荷开关熔断器或负荷型跌开式熔断器的变电所主接线图。由于负荷开关和负荷型跌开式熔断器能带负荷操作，从而使变电所停、送电的操作比上述主接线要简便灵活得多，也不存在带负荷拉闸的危险。但在发生短路故障时，只能是熔断器熔断，因此这种主接线仍然存在着排除短路故障时恢复供电的时间较长的缺点，供电可靠性仍然不高。这种主接线一般也只用于三级负荷的变电所。考虑到生产效率，这种主接线的供电可靠性不高，所以我们不选择。3、高压侧采用隔离开关断路器的变电所主接线图。这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故障已经消除，则可立即合闸恢复供电。如果配备自动重合闸装置（ARD），则供电可靠性更高。但如果变电所只此一路电源进线时，一般也只用于三级负荷；但如果变电所低压侧有联络线与其他变电所联络时，或另有备用电源时，则可用于二级负荷，变电所的主接线，应根据变电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。因此可以确定选择采用只装有一台主变压器。从上可知，此处选择第3种接线方案即采用高压侧采用隔离开关断路器的变电所主接线，结合本项目的实际情况经过综合考虑设计出车间变电所的主接线方案图如下图31示所示图31车间变电所的主接线总结主要计算需要的总容量，从而选择变压器型号和容量，再确定主接线图。4短路电流的计算供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。正确的短路电流的计算对于工程设计的安全和经济合理性有十分重要的意义，可以用于熔断器的选型，防止设备烧坏。41短路发生的原因、种类及危害供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接，是系统的常见故障之一。1、短路发生的原因及种类短路发生的主要原因是系统中某一部位的绝缘遭到破坏。常常是由于雷击；绝缘老化或外界机械损伤；误操作等原因引起的。由于本降压变电所选用了35KV变压器作为主变，为提高其供电可靠性，应采用中性点不接地系统。对中性点不接地系统，可能发生的短路类型有三相短路和两相短路。在此系统中，出现单相接地时，因故障电流不大，叫做不正常运行状态，但不属于短路故障。2、短路发生的危害短路电流远大于正常工作电流，短路电流产生的力效应和热效应足以使设DI备受到损坏。短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常工作电压，会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故。短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及环境安全带来危害。不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害。42短路电流计算的目的1、电气主接线的比较与选择。2、选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求。3、为继电保护的设计以及调试提供依据。4、评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。5、分析计算送电线路对通讯设施的影响。43短路电流计算用标幺制法计算K1,K2,K3处的短路总阻抗标幺值，三相短路电流和短路容量。431确定基准值取得100MVA，105KV，04KVDSC1UC2则基准电流（4D10I503CSMVAK1）（4D2210I14K3CSMVAU2）432计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值A、电力系统的电抗标幺值已知K1处的短路容量为200MVA，所以K1处前级电力系统的阻抗标幺值为（413052DKSMVAX3）B、电缆线路的电抗标幺值已知,则08/KX（4221030497025KMVA4）C、车间变电所变压器的电抗标幺值计算由于选用的是S9800/106DYN11型变压器，查工厂供配电课本附录表5知UK5，SN800KVA（45）（43510625108KKDNMVAXS6）至此，可以绘出短路电路等效电路如下图41所示图41工厂供电系统等效电路图433计算K1点短路电流计算K1处的三相短路电流周期分量有效值（43150K1DKIAX7）其他三相短路电流A、三相短路暂态电流和稳态电流（4331KKIIA8）B、三相短路冲击电流（432512805KSHIK9）C、三相短路第一个周期短路全电流有效值（431516KSHIA10）434计算K2处的短路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值（421205205KX11）三相短路电流周期分量有效值（4312250K14DKKIAIX12）其他三相短路电流A、三相短路暂态电流和稳态电流（4331054KKIIA13）B、三相短路冲击电流（4325104K2687SHIA14）C、三相短路第一个周期短路全电流有效值（431504K1592SHI15）三相短路容量（4322109157DKKSMVAVAX16）435计算K3点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值（431230526572KXX17）三相短路电流周期分量有效值（432314267DKKIAIKX18）其他三相短路电流A、三相短路暂态电流和稳态电流（433126KIIKA19）B、三相短路冲击电流（4318426391SHIK20）C、三相短路第一个周期短路全电流有效值（431092682SHIKA21）三相短路容量（433104762DKKSMVAX22）436短路电路计算结果短路电路计算结果如下表41所示表41短路计算结果项目短路点短路电流周期分量有效值（KA3I）三相短路暂态电流3IKA三相短路稳态电流3IKA三相短路冲击电流3SHIKA第一个周期短路全电流有效值3SHI三相短路容量3SMVA短路总阻抗标幺值XK1点1111112805166120005K2点10541054105426871592191570522K3点2126212621263913286214776772小结为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。正确的短路电流的计算对于工程设计的安全和经济合理性有十分重要的意义，可以用于熔断器的选型，防止设备烧坏。5电气一次设备的选择51电气设备的选择原则电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备和载流导体。各种电气设备选择的一般程序是先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。电气设备和载流导体的设计，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后的发展扩建留有一定的余地。511电气设备选择的一般原则1、按正常工作条件选择A、类型和型式的选择。根据设备的安装地点、使用条件等因素，确定损失选用户内型还是户外型；选用普通型还是防污型；选用装配型还是成套式；选用适合有人值班的还是满足无人值班的。B、额定电压。按电气设备和载流导体的额定电压不小于装设地点的电网NU额定电压选择，即SUSNU但是，限流式熔断器只能用在与其额定电压相同的电网中，若降压使用的话，融短时产生的过电压对电网和设备的绝缘造成损害。C、额定电流。所选电气设备的额定电流，或载流导体长期允许电流，不NIYI得小于装设回路的最大持续工作电流，即YMAX或）正常运行条件下，各回路的最大持续工作电流，按表原则计算。见表51I表51各回路最大电流计算线路最大持续工作电流的计算原则MAXI变压器回路同时考虑变压器的只能工厂过负荷的倍数MAXNI105母线分段或母联断路器回路一般为该母线上最大一台发电机或变压器的持续工作电流主母线按潮流分步计算带电抗器出线按电抗器的额定电流计算，因其过载能力很小单回路线包括原有负荷、线路损耗、事故时转移来的负荷三方面之和馈线双回路线取（122）倍一回线的正常最大负荷2、按短路状态进行校验当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热量两种效应，一方面是电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急骤升高，这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流进行电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性和经济性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流需要确定。3、按环境条件校核选择电气设备和载流导体时，应按当地环境条件校验。52电气一次设备的选择按照设计要求，需要在车间变电所10KV侧进行电能计量。所以需要在10KV电源进线侧配备电能计量装置，这里选用GG1AJ型电能计量柜。由前面的计算可知，需要安装无功补偿电容器组，且需补偿的无功功率425KVAR，若在低压侧补偿，需要的电容器太多，使得电路复杂，故障率上升。故在高压侧补偿，选用BWF631001电容5个，BWF105251电容1个并连接入。所以选择两个高压出线柜，这里选用GG1AF07S和GG1AF03型高压出线柜。一次设备选择校验见表5213表52一次设备选择的校验项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它高低压熔断器高低压熔断器操作性能高压负荷开关操作性能高压断路器操作性能低压刀开关操作性能低压负荷开关操作性能低压熔断器操作性能电流互感器二次负载准确级电压互感器二次负载准确级并联电容器额定容量母线电缆支柱绝缘子穿墙套管备注表中“”表示必须校验项目，“”表示不必校验项目“”便是一般可不校验521高压断路器的选择和校验高压断路器的选择该回路为10KV电压等级，故可选用少油断路器。该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。回路电压10KV，因此选用额定电压的断路器。回路电流382A，选VUK10E用断路器的额定电流382A。EU综合上述因素所以选择高压断路器的型号为SN1010/630。高压断路器的校验动稳定校验，满足要求。KAI40MAXAISH8726SHIMAX热稳定校验，满足要求。25612TI12TIKIMAKTI2断流能力校验，满足要求。AK40OC0OC522高压隔离开关的选择与校验隔离开关的配置接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。隔离开关的选择该隔离开关安装在户内，故选择户内式隔离开关。回路电压10KV，因此选用额定电压KV的隔离开关。回路电流382A，10EU选用隔离开关的额定电流382A，考虑到隔离开关是与相应的断路器配套使用，EI所以相应回路的电流也与断路器相同，即。AI6E隔离开关的校验动稳定校验（5D3E3SH825601872IKIN）（1）热稳定校验（5AITAIJNK5410253K12KET2）因此选择隔离开关的型号为GN810/600和GN610/600，经校验，满足要求。523高压熔断器选择与校验列出熔断器的有关参数，并与计算数据进行比较，见下表计算数据RN210/05NU10KVNU10KARMAXI45AEI5）（3KS97MKNQFS2MV因此由表可选择熔断器的型号为RN210/05，经校验，满足要求。524电流互感器的选择与校验10KV主变侧电流互感器的配置原则对非直接接地系统，可按三相或两相配制，一般进线侧按三相配置，馈线侧按两相配置；本车间变电所10KV配电装置为户内式，因此电压互感器也为户内干式绝缘；根据10KV保护和测量、计费的需要，电流互感器二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，共计需要3个绕组。10KV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择电流互感器的一次额定电压选择必须满足（5N10KVGU3）10KV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择电流互感器的一次额定电流选择必须满足MAXNIGI电流互感器的一次额定电流电流互感器一次最大工作电流NMAXIG考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的，MAXEI105IG因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级。NI10A准确度选择按照常规设计，一般二次绕组准确度选择计量、测量绕组05级，保护绕组10P级。动稳定校验（52503192876IES313SHKIN）（4）热稳定校验（5T190K105475K2NKIAA5）因此选择电流互感器的型号为LQJ10/05，经校验，满足要求。525导线的选择考虑到各车间每个供电回路的计算电流大小不一，所以根据计算电流对各个供电回路的导线的进行选择，可以尽可能的减小成本而又不浪费导线。各车间的温度条件为当地最热月的平均温度为25。A、机加一车间配电导线的选择由前面的计算可知，机加一车间的计算电流为21664A，所以应该采用明敷方式布线。查附录表191得环境温度为25摄氏度时（35摄氏度以下）明敷的BLV型截面为的铜芯塑料绝导线,满足发热条件，因此相线截面2150M13052164AIIA选为。中性线截面A0的选择按,选择A075。由于A52M故选择，所以，机加一车间导线型号2327PEM27PEN可表示为。5035BLVB、机加二车间，铸造车间，铆焊车间，电修车间各供电回路导线的选择机加二车间，铸造车间，铆焊车间，电修车间；这几个车间各供电回路的最大计算电流为1718A。考虑到用电安全和工厂电缆管理的方便。我们采用四线穿钢管的布线方式。查工厂供配电课本附录表192得25摄氏度时4根单芯线穿钢管（SC）的BV500型截面120的导线允许载流量。因此按2M3019718AIIA发热条件相线截面选为。10A中性线截面A0的选择按，A0。526M由于，故选择。235MPE所以，机加车间导线型号可表示为6PEN50312607BLVPENSCC、各车间照明回路的导线选择照明回路计算电流小，故利用2根导单芯线穿塑料管的布线方式。查课本附录表193得25摄氏度时2根单芯线穿硬塑料管（PC）的BX500型截面为252M的导线允许载流量为，因此按发热条件选择截面为301AAII。5所以各个车间照明回路的导线型号可以表示为50215BXPC526电压互感器的选择与校验列出互感器的有关参数，并与计算数据进行比较，见下表计算数据JDZ10NU10KVNU10KV由选择结果可见条件满足。10KV侧一次设备参数见表53表5310KV侧一次设备参数表主要技术参数电气设备名称型号（KV）NU（A）NI（KAOCI）其它高压断路器SN10101063016高压隔离开关GN810GN61010600高压熔断器RN210100550电流互感器LQJ1010100/5电压互感器JDZ10KV310/避雷器FS41010柜外形尺寸（长宽高）1200MM1200MM3100MM527低压断路器和熔断器式刀开关的选择照明回路对于安全和生产有着很大的重要性，如果发生了事故将会造成严重的损失或人员伤亡，其计算电流也比较小。所以选择低压断路器作为照明回路开关的成本也不会很高。单各车间的动力供电回路计算电流很大，选用低压断路器的成本也会很高，各生产机械也可以允许短时间的停电检修。所以选用低压熔断器式刀开关作为动力回路的开关。A、照明回路低压短路器的选择在照明回路我们选择包含DZX100/3的低压配电屏PGL240。B、各车间动力回路的配电设备选择机加一车间该车间的其计算电流为21664A,因此选择包含HD13400/31开启式刀开关，HR3400/32型低压熔断器式刀开关，LMZ105250/5电流互感的低压配电屏PGL214接入。机加二车间该车间要求提供两个供电回路，其中回路1和回路2的计算电流分别为1088A和842A。故选择含有HR3200/32型低压熔断器式刀开关，LMZ105200/5型电流互感器的低压配电屏PGL214接入。铸造车间该车间要求提供三个供电回路，其中各个回路的计算电流分别为1389A，1216A，1561A；故选择含有HR3200/32型低压熔断器式刀开关，HD13200/31型刀开关，LMZ105200/5型电流互感器的低压配电屏PGL214接入。铆焊车间该车间要求提供两个供电回路，其中两个回路的计算电流分别为1516A，1718A；故选择故选择含有HR3200/32型低压熔断器式刀开关，HD13200/31型刀开关，LMZ105200/5型电流互感器的低压配电屏PGL214接入。电修车间该车间要求提供两个供电回路，其中两个回路的计算电流分别为1367A，6662A；故选择故选择含有HR3200/32型低压熔断器式刀开关，HD13200/31型刀开关，LMZ105200/5型电流互感器的低压配电屏PGL214接入。（LM电流互感器，Z1浇注式0505级，P低压开启式配电柜G电器元件固定安装，固定接线L动力用）小结电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备和载流导体。各种电气设备选择的一般程序是先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。6继电保护的整定继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL15/10。其优点是14继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。61变压器的继电保护611主变压器保护配置电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。