某冶金机械厂全厂供电系统的电气设计剖析

1、电气工程设计与综合实验报告题目名称：某冶金机械厂全厂供电系统的电气设计学 院: 专 业: 班 级: 学 号: 学生姓名： 指导老师：2015年01月20日关键词：供电系统；供电容量；企业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

2、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。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

3、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。此外，在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既 要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展目录一、概述 11设计背景 12设计要求 1二、设计原始资料 2三、系统负荷计算 43- 1三相用电设备组负荷计算的方法 43- 2计算负荷 43- 3全厂负荷功率 63-4年耗电量的估算 73- 5

4、负荷中心估算 7四、主变压器台数、容量和类型的选择 84- 1主变压器台数的选择 84- 2主变压器容量的选择 84- 3主变压器类型的选择 9五、高、低压电力网的导线选择 95- 1导线截面选择原则 95- 2高压线路导线的选择 105- 3低压线路导线的选择 115-4低压出线导线选择 11六、改善功率因数装置设计 13七、变电所主结线方案的设计 147- 1变配电所主结线的选择原则 147- 2主结线方案选择及比较 15八、短路电流的计算 188- 1短路电流计算的目的及方法 188- 2本设计采用标幺制法进行短路计算 18九、变电所一次设备的选择与校验 209- 1变电所高压一次设备的

5、选择 209- 2变电所高压一次设备的校验 21921 设备的动稳定校验 21922 高压设备的热稳定性校验 229- 3变电所低压一次设备的选择 239- 4变电所低压一次设备的校验 24十、继电保护装置的设计 2510- 1 继电保护的整定 2510- 2 变压器继电保护 2510- 3 10KV 侧继电保护 2610- 4 0.38KV 侧低压断路器保护 27十一、变电所防雷装置设计 2811- 1防雷设备 2811- 2防雷措施 2811- 3 接地装置的设计 3011- 4 确定接地电阻 30十二、心得体会 32参考文献 33附录一次接线图飞概述1、设计背景随着我国经济的快速增长，用

6、电已成为制约我国经济发展的重要因素。 为保 证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。 工厂的飞速发展给国 家带来了具大的收益同时用电负荷也越来越大，特点是负荷容量大、用电设备多， 在这选用10kV。所以本文针对变电所的特点，阐述了 10kV变电所的设计思路、 设计步骤，并进行了相关设备的计算和校验。并关键介绍了主接线是变电所的最 重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电 可靠性。所以在此熟悉变电所的设计要求和设计过程，对从事电力工程设计，故障分析和判断是非常有益的。设计的意义：通过设计，系统地复习、巩固工厂供电的基本知识，提高设计 计算能力和综合分析能

7、力，为今后的工作奠定基础。2、设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况， 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，确定变电所的位置与型式， 确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出 线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按 要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。设计原始资料1设计总平面布置图如下图所示宿舍区 的负街厂1pnZX荷中心/ .芯1J XI (Jk/;后厂门j r k : 1V工厂宿舍区/jM-I /-桥河厂区強L_1流北K/厂7rL1Lnr-_-世口e7V V厂门_一 _Y 二

8、一大-r 一XX机械厂总平面图邻厂公共电源进线街1_一-工比例1： 20002全厂各车间负荷计算如下表所示厂房 编号用电单位 名称负荷性 质设备容量/kW需要系数功率因数1仓库动力720.250.60照明40.751.02铸造车间动力320:0.40.65照明100.751.03锻压车间动力2500.250.65照明100.751.04金工车间动力2400.250.65照明80.751.05工具车间动力3500.250.60照明100.751.06电镀车间动力2200.50.75照明100.751.07热处理车 间动力2000.50.75照明80.751.08装配车间动力2000.40.70照

9、明10 :0.751.09机修车间动力1500.250.65照明60.751.010锅炉房动力160 :0.50.65照明30.751.0宿舍区照明2500.81.03供用电协议按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌 号为LGJ 185,导线为等边三角形排列，线距为1.2米；电力系统馈电变电站距 本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为 500MVA此断路器配备有定 时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线

10、由邻近的单位取得备 用电源。4负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。5自然条件气象条件（1）最热月平均最高气温为31.5 C ；（2）年最高气温为40 C ；（3）土壤中0.8米深处一年中最热月平均温度为 28.7 C ；（4）年雷暴日为31.3天；（5）土壤冻结深度为1.1米；（6）夏季主导风向为东风。地质及水文条件本厂所在地区平均海拔130m地层以沙粘土为主，地下水位为 3m6设计内容及步骤1

11、负荷计算；2 电力变压器的台数、容量及类型；3 选择高、低压电力网的导线型号及截面;4 改善功率因数装置设计（高压侧最大负荷时功率因数不应低于0.9，低压侧不应低于0.85）；5 变电所主结线方案的设计；6 短路电流的计算；7 变电所一次设备的选择与校验；8 继电保护装置的设计；9 变电所防雷装置设计（选做）。三、系统负荷计算3-1三相用电设备组负荷计算的方法有功计算负荷（kW）巳二 Pc无功计算负荷（kvar）Qc = PC tanQPcSc视在负荷计算（kV A）c o S计算电流（A）lc_Sc3n3-2计算负荷确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复 合的计算

12、，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：有功功率：巳二Kd 7 Fe无功功率：Qc 二 Pc tan视在功率：Sc = Pc 2 Qc2计算电流：I = Scc -3Un式中：Kd -该用电设备组的需要系数tan-功率因数角的正切值Un该用电设备组的额定电压，单位是kV以铸造车间的计算过程为例:动力部分R30)=320kwX 0.4=128kwS (30)=128kw/0.65=196.9kvAQ (30)=128kwX 1.17=149.76kvar照明部分P (30)=10kwX 0.75=7.5kwS(30)=7.5kw/ 仁 7.5kvAQ(30)=0由上式方法

13、可算出个厂房的计算负荷，整理成表格如下:厂 房 编 号用 电 单 位 名 称负 荷 性 质设备容量/kW走诵亥 需要系数功率因数计算负荷按厂房计算P30P30/kwQ30/karS30/kA1仓库动 力720.250.6018243021照八、明40.751.03032铸 造 车 间动 力3200.40.65128149.6196.9135.5照八、明100.751.07.507.53锻 压 车 间动 力2500.250.6562.573.196.270照八、明100.751.07.507.54金 工 车 间动 力2400.250.656070.192.366照八、明80.751.06065工

14、 具/、 车 间动力3500.250.6087.5116.7145.895照八、明100.751.07.507.56电 镀 车 间动 力2200.50.7511096.8146.7117.5昭八、明100.751.07.507.57热 处 理 车 间动 力2000.50.7510088.2133.3106昭八、明80.751.06068装 配 车 间动 力2000.40.708081.6114.387.5昭八、明100.751.07.507.59机 修 车 间动 力1500.250.6537.543.857.742昭八、明60.751.04.504.510锅炉房动 力1600.50.65809

15、3.5123.182.25昭八、明30.751.02.2502.25宿舍区昭八、明2500.81.02000200200总计1022.75886.13-3全厂功率负荷：取全场的同时系数为：KEp=0.95 , K刀q=0.97,则全场负荷为：P(30)=0.95X 1022.75=971.61kwQ(30) =0.97x 886.1=859.52kvarS(30)=971.61A2 + 859.52A2 =1297.23kv.AI( 30)=1297.23kv.A/( 、3 X 0.38kv)=1970.94A此时功率因数为：P(30)/ S (30)= 971.61kw/1297.23kv.

16、A=0.753-4年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到:年有功电能消耗量：WP :二-P年无功电能耗电量：八Q3结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4800h，多数车间为两班制，取年平均有功负荷系数=0.6，年平均无功负荷系数=0.65。由此可得本厂：W = a P T年有功耗电量： - -厂3| ：. =0*971.61KW*4800h=2798.2k kw.hW = B Q T年无功 耗电量： q 30 - =0.65*859.52KW*4800h=2681.7k kw.h3-5负荷中心估算变电所的位置和形式选择：变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.厂的负荷中心

17、按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和丫轴,然后测出各车间(建筑)和宿舍区负荷点的坐标位置，例如 Pi(xi,yi)、2(X2,y2)、R(X3,y3)等，R、p?、P3 R 分别代表厂房 1、2、 3.10号的功率，工厂的负荷中心假设在 P(x, y ),其中P=P + P2 + P3+ Pi = AR。因此仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷 中心的坐标：43P2X2P3X3 Ri xiiR +P2 +P3 + PiR yi + P2 y2 * P3y3 +Pii yii 无(Piyi)y 二R +P2 +P3 + Pi送 Pi按比例K在工厂平面图中测出各

18、车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3.i所示以电源纵向电源干线为丫轴，横向电源干线为X轴，测出具体坐标。表3.i各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标 轴i23456789i0宿 舍 区X( cm)i.ii.2i.53.i3.23.33.47.57.69.90.5Y( cm)2.03.34.72.73.24.04.82.73.24.75.0X=(i.i*2i)+(i.2*i35.5)+(i.5*70)+(3.i*66)+(3.2*95)+(3.3*ii7.5)+(3.4*i06)+(7.5*87.5)+(7.6*42)+(9.9*82.25)+( 0.5*200)/i022.75=3.36cmY=(2

19、.0*2i)+(3.3*i35.5)+(4.7*70)+(2.7*66)+(3.2*95)+(4.0*ii7.5)+(4.8*106)+(2.7*87.5)+(3.2*42)+(4.7*82.25)+(5.0*200 ) /1022.75=3.95cm由计算结果可知，x=3.36 , y=3.95,工厂的负荷中心在6号厂房的东北面。 考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在6号厂房的东北侧紧靠厂房修建工厂 变电所。结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。四、主变压器台数、容量和类型的选择4-1主变压器台数的选择由于该厂的负荷中铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷，对电源的供 电可靠性要

20、求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时， 另一台变压器能对二、三级负荷继续供电，故选两台变压器。4-2主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：(1) 任一台单独运行时，ST=( 0.6-0.7)*S30(2) 任一台单独运行时，STS30 (I +H)，即满足全部二、三级负荷需 求。代入数据可得：ST= (0.6-0.7 ) *1297.23= (778.33 908.06) KV*A同时又考虑到未来的几年的发展，所以取ST=1000 KV*A第二个变压器容量计算：ST(2)=S(铸造车间)+S (电镀车间)+S (锅炉房)=

21、196.9KW+7.5KW+146.7KW+7.5KW+123.1KW+2.25KW=483.95KV.A可取变压器容量500KV.A。4-3、主变压器类型的选择考虑到安全和可靠性的问题，确定变压器为SC9系列箱型干式变压器。型号和主要技术要求指标如下表所示：变压器型号额定容量/KV*A额定电压KV联结组型号损耗/KV空载电流I。%短路阻抗Uk%高压低压空载负载SC9-1000/10100010.50.4Dyn111.407.510.86SC-500/1050010.50.4Dyn110.94.51.04五、高、低压电力网的导线选择为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下

22、列条 件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。根据设计经验：一般10K V及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发 热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路, 因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和 机械强度。5-1导线截面选择原则导线电缆截面的选择要求必须满足安全、可靠和经济的条件，其选择原则为:1. 发热条件满足短路稳定度的条件架空线路因其散热性较好，可不作稳 定性校验，绝缘导线和电缆应进行热稳定校验，母线也要校验其热稳定。2. 电压损耗 按允许电压损失选择导线和截面在导线和电缆（包括母线） 通过正常最大负荷电流（

23、即计算电流）时，线路上产生的电压损失不应超过正常 运行时允许的电压损失。3. 经济电流密度 按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度是指 使线路的年运行费用支出最小的电流密度。 按这种原则选择的导线和电缆截面称 为经济截面。4. 机械强度 按机械强度选择导线和电缆截面这是对架空线路而言的。要 求所选的截面不小于其最小允许截面。对电缆不必校验其机械强度。根据设计经验：一般10K V及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发 热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路, 因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和 机械强度。5-2高压线路

24、导线的选择母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，有矩形母线和管型母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY o年平均负荷、传输容量较大时，母线截面宜按经济电流密度选择。1）选择经济截面对于铝母线，按年最大负荷利用小时数为4800小时，根据工厂供电教材（第4版，刘介才著）180页表5-3导线和电缆的经济密度得jec=1.15 oI30= Ss0 =1297.23kv.A/(,3 X 10kv)=74.9A-3UnI2A =3 =74.9/1.15=65.1 mmj ec选择标准截面为160mm2的单

25、排矩形铝母线宽*厚=40X 4,即LMY-（40X 4）2）校验发热条件Smin=l ；tj/c =3.07 X 1000X 0.55/87 =124 mm0.57MPa5-3低压线路导线的选择相母线：低压侧母线仍按经济电流密度选择硬铝矩形母线，计算电流l30 = S30/、3Un =1970.9A乓。二虫=1970.9/1.15=1713.9 mm2J ec选择时，应选比Aec偏小的截面，因为电能损耗费和年运行费在电流较大时 变化较小，考虑负荷计算值偏大，以及其变化规律，理论计算的电能损耗亦将稍 大于实际值，截面选择比计算稍小，节省初投资和有色金属消耗量。 所以选标准 截面为2000mm2的

26、单排矩形铝母线宽*厚=200*10。中性母线：一般三相四线制线路中的中性线截面应不小于相线截面的一半，即Aq _0.5A =1000mm2，所以选择单排矩形铝母线宽*厚=100*10。5-4低压出线导线选择户外架空线380V电压等级一般采用绝缘导线，绝缘导线的线芯材料有铝心 和铜心两种。绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料绝缘和橡胶绝缘。塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设可取代橡胶绝缘线。橡胶绝 缘线现已不使用，塑料绝缘线不宜在户外使用，以免高温时软化，低温时变硬变 脆。因低压出线为户外架空线，所以我们选择常用的BLX型橡皮绝缘导线。由于车间的用电设备均为低压用电，其中导线和

27、电缆的截面选择满足条件：1）相线截面的选择以满足发热条件即,I al _ I 30 ；2）中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足Ao_O.5A：:;3）保护线（PE线）的截面选择2一、A：；，35mm 时，Ape _ 0.5A ；二、A ：叮 6mm2 时，Are _ A222三、16mm : A .：乞 35mm 时，APE - 16mm4）保护中性线（PEN的选择，取（N线）与（PE的最大截面。对每个车间分别选择变电所低压出线。其中动力负荷导线按允许载流量选择，标准载流量为导线在环境温度为 25 C时的载流量lai，实际载流量是厂区实 际环境温度下的载流量I al。满足I

28、al JI = 60 一 35|引=0.845 I al 。YS-%V60-25按照发热条件选择导线，采用BLX-500型铝芯橡皮导线明敷。可以用三条导线作为相线，再选中性线（N线）和保护线（PE线）。所选线路的导线型号规格：BLX -500 -（3相线截面+ 1 N线截面 PE截面）表 BLX-500型导线截面/ mm2厂房编号厂房名称/A2相线/mm2PE线/ mm2N 线 /mm1铸造车间312.515095702锻压车间238.59550503金工车间241.99550504工具车间274.212070705电镀车间330.515095956热处理车219.37035357装配车间13

29、8.93525258机修车间98.22516169锅炉房128.935252510仓库38.064411生活486.22401201202另外，送至各车间的照明线路其均小于 13.7A,因此采用：芯线截面为2.5 mm六、改善功率因数装置设计由系统负荷计算所得数据可以得知该厂的功率因数低于国家标准值，所以要进行功率补偿。方案一：高压集中补偿该补偿只能补偿总降压变电所 610KV母线之前的供配电系统中由无功功率 产生的影响，而对无功功率在企业内部的供配电系统引起的损耗无法补偿，所以补偿范围最小，经济效果最差。方案二：低压集中补偿该补偿方式补偿范围介于前两者之间， 比高压集中补偿要大，而且该补偿方

30、 式能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济， 方案三：个别补偿该补偿方式范围最大，效果最大但是投资较大，而且如果被补偿的设备停止 运行的话，电容器组也被切除，电容的利用率就很低。同时存在小容量容器的单 位价格、电容器已收到机械振动及其他环境条件的影响等缺点。所以这种补偿方 式适用于长期稳定运行，无功功率需要较大或距离电源较远且不便实现其他补偿 装置的场合。无功补偿装置的选择：无功补偿装置主要有三种： 并联电容器组是一种静态的无功补偿装置。用它进行的补偿称为并联电容补 偿。 同步调相机。 静止无功补偿器。后两者属于动态的无功补偿装置本题中直接采用并联电容器的方法提高

31、功率因数。为使高压侧的功率因数_0.90,则低压侧补偿后的功率因数应高于 0.90，取: cos=0.95。要使低压侧的功率因数由0.75提高到0.95，则低压侧需装设的 并联电容器容量为：QC =971.61 (ta narccos0.75-ta narccos0.95)k var = 537.30k var取：Qc =540kvar则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：&(2)= 一971.612(859.52 -540)2 =1022.80kV A1022.80kV A计算电流 130(2)1553.98 A丁3工0.38kV变压器的功率损耗为：PT : 0.015S30(2) =0.0

32、15 1022.80kV A=15.34kWQt ： 0.06S；o(2)=0.06 1022.80kV61.37k var变电所高压侧的计算负荷为：Po(1)=971.61kW+15.34kW = 986.95kWQ30(1) = (859.52-540)k var 61.37kvar = 380.89k varSo二 986.952 380.892kV A =1057.90kV A 130(1) = 1057.90kV_A = 61.08A .3 10kV丄986 95补偿后的功率因数为：cos986出0.93满足(不低于0.90 )的要求1057.90故选取的电容的容量 537.30Kv

33、ar型号BWF10.5-100-1(容量为100Kvar)并联6个即可满足。七、变电所主结线方案的设计7- 1变配电所主结线的选择原则(1) 当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。(2) 当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接(3) 当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器 组结线。(4) 为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用 变压器分列运行。(5) 接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与 电压互感器合用一组隔离开关。(6) 610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反

34、馈可能的电缆出线 回路中，应装设线路隔离开关。(7) 采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离 开关。(8) 由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电 流互感器(一般都安装计量柜)。(9) 变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电 保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路 器。(10) 当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路 器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。7- 2主结线方案选择及比较根据工厂情况，该工厂附近有一条 10K V的

35、公用电源干线。电压降落应不大，电 能损失少。由于该工厂中有二级负荷，可采用高压联络线由附近的单位取得备用 电源。工厂总配电有多种方案，现对其中两种方案作技术及经济分析， 以确定最 优的结线方案。根据上面的设计原则和要求有两种方案可进行选择比较，其设计比较如下：方案一：高压侧无母线、低压侧单母线分段的双台变压器变电所主接线方式。nslipT、严 L QFF1”4VWJr10KY电穩遊贱图2高压侧无母线、低压侧单母线分段的双台变压器变电所主接线图 优点：供电可靠性高，当任意一台变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时， 该变压器通过闭合低压母线分段开关， 即可迅速恢复对整个变电所的供电，如果 两台

36、主变压器低压侧主开关（采用电磁或电动机合闸操作的万能式低压断路器） 都装设互为备用电源自动投入装置（APD，则任一主变压器低压主开关因电源 断电（失压）而跳闸时，另一主变压器低压侧的主开关和低压母线分段开关将在 APD乍用下自动合闸，恢复整个变压所的正常供电。这种主接线可供一、二级负 荷。方案二：高压采用无母线、低压双母线的主接线，其接线图如图3所示。ItvsIITAI 图3 高压侧无母线，低压双母线接线图优点：这种方案可靠性好、运行灵活，通过两组母线隔离开关的倒换操作可轮流检 修一组母线不致使供电中断，一组母线检修时所有回路均不中断供电，检修任一回路的母线侧隔离开关时，只中断该回路的供电。检

37、修任一回路断路器时，可 用母联断路器代替工作；扩建方便，这种方案广泛用于进出线回路较多， 容量大 的场合。缺点：(1) 运行方式改变时，需要用母线隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容 易出现误操作，导致人身或设备事故。(2) 任一回路断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电。(3) 增加了大量的母线侧隔离开关及母线的长度，配电装置结构较为复杂，占地 面积与投资都有所增加。两种方案的比较从安全性看这两种主接线方式都满足国家的标准的技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全，满足供电要求。从可靠性来看，方案一的可靠性比方案二的差一些。 但方案二任一回路断路 器检修时,该回路仍需停电或短时停电。

38、从灵活性看，方案一操作比方案二更简单，方案二双母线机构复杂维修和维 护程度大。从经济上看，方案二由于采用大量的断路器和母线的长度比方案一大幅度增 加，所以初投资成本高，且线路维护工作量大，所以运行成本高，方案一低压单 母线的主接线方案一次侧的接法同方案二一样。但是低压双母线的接法使低压断 路器的个数明显多于低压单母线，使得投资增大。根据该工厂工作环境和条件，本厂属二级负荷。因此主接线方案选择方案一， 工厂车间变电所及低压配电系统主接线如 附录一 所示。八、短路电流的计算8- 1短路电流计算的目的及方法:本厂的供电系统简图如下图所示。采用两路电源供线，一路为距本厂6km的馈电变电站经LGJ-18

39、5架空线（系统按电源计），该干线首段所装高压断路 器的断流容量为500MV.A 路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压 10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容 量。SC9-1000/108- 2本设计采用标幺制法进行短路计算d2（1）确定基准值取:Sd =100MV A,Uc1 =10.5KV, Uc2 = 04KVSC9-500/10所以：,Sd100MV A CCA咕：一d5.500kA,V3Uc1 U3I0.5kVISd3Uc2100MV A3 0.4kV= 144.000kA（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值：（忽略架空线至变电所的

40、电缆 电抗）1 ）电力系统的电抗标幺值lOOMV A =0.2861350MV A2） 架空线路（X0= 0.32 Q /km）0.320.7km ） 6km 100MV A=1.7412（10.5kV）2（查表12-2供配电技术 P378）3） 电力变压器（UK% = 6X3 =X46 100MV A 6.000100x1000kV A可绘得等效电路如图如下图所示：1/0. .2862/1. 7413/6（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：X（k）二 XX2 = 0.286 1.742.0272）三相短路电流周期分量有效值：k-1I d1X （

41、k-1）5=2.71kA2.0273）其他三相短路电流:I”（ 3） =（）= I k31 = 2.71kAiSJ 工2.55 2.71kA=6.9105kA驚 二 1.51 2.71kA =4.0921kASd4）三相短路容量：丈；X 、（ k-1）MV=49.334MV A 2.027（4）求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1）总电抗标幺值:X（k二X； X2（X3/X4） = 0.286 1.7416/2=5.0272）三相短路电流周期分量有效值：(3)k-2X (k-2)Id2 144kA =28.645kA5.0273）其他三相短路电流:|“(3) = |(3)

42、 = I k32 = 28.645kAi S3)= 1.84 28.645kA =52.7068kA二 1.51 28.645kA =43.25kA4）三相短路容量：e罟穿.8926MV A九、变电所一次设备的选择与校验9- 1变电所高压一次设备的选择由上面计算出高压侧短路电流数据分别为三相短路电流周期分量有效值：3)1 k-1d1X（k-1）5.50kA2.027= 2.71kA其他三相短路电流:I” =| ； = | ；3； = 2.71kAish =2.55 2.71kA=6.9105kAI Sh = 1.51 2.71kA =4.0921kA高压断路器的选择条件必须是：i _ i I

43、_ I 1 maxsh maxsh查供配电技术第三版P364（部分高压断路器主要技术数据表可得）初步选择高压断路器 ZN24-10/1250/20。高压熔断器需在短路电流达到冲击电流之前熔断，即：i max - ish可从网上获得数据选取高压熔断器：RN2-10/0.5 -50 ；选取电流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5 ;选取电压互感器：JDZJ-10;iA i | I （3）接地开关： 比拟_ max _ I sh选取JN-3-10/25电源进线的选择：10kv以下的架空线一般采用铝绞线。母线的选择：母线型号：TMY-3 （ 50 4）； TMY-3 （ 80 10）+1 （

44、 60 6）绝缘子型号：ZA-10Y抗弯强度：Fai-3.75kN （户内支柱绝缘子）从高压配电柜引出的10kV三芯电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆，型号:AYJV-3 50,无钢铠护套，缆芯最高工作温度90 C。9- 2 变电所高压一次设备的校验在据电压、电流、断流能力选择设备的基础上，对所选的高压侧设备进行必 需的动稳定校验和热稳定度校验。9.2.1 .设备的动稳定校验1）高压电器动稳定度校验i启i （3） |校验条件：imax 一 ish ; I max - I Sh即需选取高压断路器由以上短路电流计算得ish=4.0921kA; Ish= 43.25KA。并查找所选设备的数据资料比较得：

45、高压断路器 ZN24-10/1250/20imax =50kA-4.0921kA，满足条件；电流互感器 LZZQB6-10-0.5-200/5imax=79kA- 4.0921kA，满足条件；JN-3-10/25接地开关im 学3 kA-4.0921kA，满足条件。2）绝缘子动稳定度校验 一校验条件：卩引- Fc 母线采用平放在绝缘子上的方式，贝,F卄（3） 轟3）2 丄 10JN/A2a（其中 a=200mm 丨=900mm。所以：(3)20 9M72Fc( = .3(6.404)10 N/A = 34.63N : 3.75KN0.2M满足要求。3）母线的动稳定校验a cr校验条件：al c

46、 TMY母线材料的最大允许应力 al =140MPa,10kV母线的短路电流Ish =43.25KA，ish =4.0921KA，三相短路时所受的最大电动力：FC*。9212 鬻伏/宀13.环母线的弯曲力矩：- Fl 130.52N*0.9mM11.75N.m10 10b2h (0.05m)2 汉 0.004m上 3W1.67 10 m3母线的截面系数：6 6M 1L75JV母线在三相短路时的计算应力:=7t04 MPa可得，二al=140MPaTc=7.04MPa，满足动稳定性要求。9.2.2高压设备的热稳定性校验1）高压电器热稳定性校验12+ a I 21|校验条件：Itl - tima查

47、阅产品资料：高压断路器：Il=31.5kA,t=4s ；电流互感器：It =44.5kA ,t=1s ； 接地开关：It =25kA,t=4s 。 取 ti m a t Opt $c70 . 0I号=2.511KA,将数据代入上式，经计算以上电器均满足热稳定性要求。2）高压母线热稳定性校验、厂校验条件：A 一 Amm = 1缪亠查产品资料，得铜母线的Cx S卄C=171A 2，取mm母线的截面：2 2A=50 4 mm =200mmtima=0.75s o允许的最小截面:Amin = 2 .511 kA ： 0.75： =13.24171 As2mm2mm从而，A tin，该母线满足热稳定性要

48、求3) 高压电缆的热稳定性校验校验条件：A _ A J土C允许的最小截面:Amin kA “:二3.24mm 2mm 2所选电缆YJV-3 50的截面A=50mm2从而，A -，该电缆满足热稳定性要求9-3变电所低压一次设备的选择由上面短路电流计算得三相短路电流周期分量有效值：.（3）I k-2d2144kAX （ k-2）5.027-28.645kA其他三相短路电流：| “(3)= |g = Ik32 = 28.645kAish =1.84 28.645kA =52.7068kAIsh =1.51 28.645kA =43.25kAi i(3) ; I I (3)1 maxsh maxsh查

49、供配电技术第三版附表3部分万能式低压断路器的主要技术数据选取低压断路器：DW15-1000低压熔断器：NT系列电压互感器：JDZ1系列电流互感器：LMZJ1、LMZ1系列母线型号：TMY-3 (80 10) +1(60 6)绝缘子型号：ZA-6Y抗弯强度：Fai 3.75kN (户内支柱绝缘子)另外，无功补偿柜选用2个GCJ1-01型柜子，采用自动补偿，满足补偿要求。9-4变电所低压一次设备的校验由于根据低压一次设备的选择校验项目和条件 进行的低压一次侧设备选 择，不需再对熔断器、刀开关、断路器进行校验。关于低压电流互感器、电压互 感器、电容器及母线、电缆、绝缘子等校验项目与高压侧相应电器相同

50、，这里仅 列出低压母线的校验：380k V侧母线上母线动稳定性校验：校验条件：TMY母线材料的最大允许应力 cai=140MPa380V母线的短电流i；h)=1.84 28.645kA =52.7068kA三相短路时所受的最大电动力为：，F =3 (52.7068kA)210 N / A2 = 2165.24N0.2MW2J(0.08m)2 .01m“07 10嘟母线的截面系数：6 6母线的弯曲力矩:MFl 2165.24N * 0.9m10 一 10= 194.87N.m= 121MPaM _194.87?/母线在三相短路时的计算应力:历一 1+07*10=/可得，匚al=140MPa-；c=