电力系统的课程设计

1、中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 1 页 共 29 页 1 1 前言前言 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。 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。 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

2、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： 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。 1.11.1 设计设计目的目的 通过本课程设计，巩固和加深在电力系统基础和电力系统分析课程中所学 的理论知识，基本掌握变电所电气部分设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为 今后从事生产和科研工作打下

3、一定的基础。 1.21.2 设计要求设计要求 设计要要求根据本厂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、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、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出 线，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 2 页 共 29 页 1.31.3 设计依据设计依据 1）工厂总平面图 如图 1.1 所示 图 1.1 xx 机械工厂总平面图 2）工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为 3500h，日最

4、大负荷持续时间为 8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压 动力设备均为三相，额定电压为 380v。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为 220v。本厂的负荷统计资料见表 1 所示。 表 1.1 工厂负荷统计资料 厂房 编号 厂房名称负荷 类别 设备容量/kw需要系数 kd 功率因数 cos 动力 3800.350.651 铸造车间 照明 80.51.0 动力 3800.260.602 锻压车间 照明 60.71.0 动力 3000.20.653 金工车间 照明 60.81.0 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 3 页 共 29 页 动力

5、3600.30. 654 工具车间 照明 70.81.0 动力 2500.50.755 电镀车间 照明 70.71.0 动力 1500.550.786 热处理车 间 照明 90.81.0 动力 2000.30.707 装配车间 照明 80.71.0 动力 1500.250.608 机修车间 照明 40.81.0 动力 750.60.709 锅炉房 照明 10.91.0 动力 250.30. 8510 仓库 照明 20.91.0 生活区照明 3500.80. 9 3）供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条 10kv 的干线取得工 作电源。该干线的走向参看工厂总

6、平面图。该干线的导线牌号为 lj-150，导线为等边三 角形排列，线距 1.1m ,干线首端距离本厂约 8km。干线首端所装设的高压短路器断流容 量为 300mva，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 1.6s，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取 得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 60km，电缆线路总长度 为 20km。 4）气象资料 本厂所在地年最高温度 38，年平均气温为 16，年最低温度为-10，年最热月平 均最高温度 30，年最热月平均气温为 25，年最热月地下 0.8m 处平均温度 25，常

7、年主导风向为南风，覆冰厚度是 3cm，年雷暴日数 36 天。 5）地质水文资料 平均海拔 1100m，地层以沙粘土为主，地下水位 3m 6）电费制度 供电贴费 800 元/kva。每月电费按两部电费制：基本电费为按主变压器容量计为 18 元/kva，动力电费为 0.2 元/kw.h，照明电费为 0.5 元/kw.h。工厂最大负荷时功率因数 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 4 页 共 29 页 不得小于 0.93 。 2 2 负荷计算和无功功率补偿负荷计算和无功功率补偿 2.12.1 计算负荷的方法计算负荷的方法 1有功计算负荷(单位为 kw) 有功计算负荷的计算公式 p30=k

8、dpe 式中 pe 车间或工厂用电设备总容量; kd车间或工厂的需要系数。 2无功计算负荷（单位为 kvar） 无功计算负荷的计算公式 q30=p30tan 式中 tan对应于车间或工厂平均功率因数的正切值 3视在计算负荷（单位为 kva） 视在计算负荷的计算公式 s30= 30 2 30 2 qp 4计算电流（单位为 a) 计算电流的计算公司 i30=s30/un 式中3 un车间或工厂的用电设备配电电压（单位为 kv） 2.22.2 负荷计算负荷计算 各厂房和生活区的负荷计算如表 2.1 表 2.1 机械厂负荷计算表 计 算 负 荷编 号名称类别 设备 容量 ep kw 需要 系数 dk

9、costan 30pkw 30varqk 30skva30ia 动力 3800.350.651.17133155.49204.62310.88 照明 80.51.0040418.18 1 铸造 车间 小计 388137155.49207.23314.86 2 锻压动力 3800.260.601.3398.8131.40164.67250.19 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 5 页 共 29 页 照明 60.71.004.204.219.09 车间 小计 386103131.40166.96253.67 动力 3000.20.651.176070.292.31140.25 照明

10、 60.81.004.804.821.82 3 金工 车间 小计 30664.870.295.54145.15 动力 3600.30.651.17108126.36166.15252.44 照明 70.81.005.605.625.45 4 工具 车间 小计 367113.6126.36169.92258.16 动力 2500.50.750.88125110166.67253.23 照明 70.71.004.904.922.27 5 电镀 车间 小计 257129.9110170.22258.62 动力 1500.550.780.8082.566105.77160.70 照明 90.81.00

11、7.207.232.73 6 热处 理车 间小计 15989.766111.36.169.20 动力 2000.30.701.026061.285.71130.23 照明 80.71.005.605.625.45 7 装配 车间 小计 20865.661.289.72136.31 动力 1500.250.601.3337.549.8862.594.96 照明 40.81.003.203.214.55 8 机修 车间 小计 154 40.749.8864.3897.81 动力 750.60.701.024545.964.2997.67 照明 10.91.000.900.94.09 9 锅炉 房

12、小计 7645.945.964.9198.62 动力 250.30.850.62754.6588.24134.06 照明 20.91.001.801.88.18 10 仓库 小计 27-76.84.6576.94116.90 11 生活 区 照明 3500.80.90.48280134.40311.11472.68 动力 2270 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 6 页 共 29 页 照明 4081147955.481492.832268.13 总计 （380v 侧） 计入=0.9pk =0.9qk 0.771032.3859.931343.552041.31 2.32.3 无

13、功功率补偿无功功率补偿 由表 2 可知，该厂 380v 侧最大负荷时的功率因数只有 0.77。而供电部门要求该厂 10kv 进线侧最大负荷时功率因数不应该低于 0.93。考虑到主变压器的无功损耗远大于有 功损耗，因此 380v 侧最大负荷时负荷功率因数应稍大于 0.93，暂取 0.97 来计算 380v 侧 所需要无功功率补偿容量： qc=p30（tan1-tan2） =1032.3tan(arccos0.77)-tan(arccos0.97)kvar =598.73kavr 因为 n= qc/ qc =42.77 取 qc=4314=602kar bwf0.4-12-3 型的电容器，其额定容

14、量是 14kvar，额定电容为 280f。 因此无功补偿后 380v 侧补偿后负荷: 1032.3 kw 30 30 pp 859.93-602=257.93kvar c qqq 30 30 1064kva30 2 30 2 30 qps 1616.63a n usi3/30 30 0.9730 30 /cossp 变压器的功率损耗为： pt= 0.015 s30(2)= 15.96kw qt=0.06 s30(2)= 63.84kvar 变电所 10kv 计算负荷为： =1032.315.96=1048.26kw 30 p =257.9363.84=321.77kvar 30 q 中北大学信

15、息商务学院电力系统课程设计说明书 第 7 页 共 29 页 1096.53kva30 2 30 2 30 qps 1666a n usi3/30 30 无功率补偿后，工厂的功率因数为： = 1048.26kw /1096.53 kva =0.96 cos 则工厂的功率因数为： = 0.96=0.93 coscos 满足规定要求 参照图 2.1，选 pgj1 型低压自动补偿，并联电容器为 bw0.4-14-3 型，因此无功补偿后工 厂 380v 侧和 10kv 侧的负荷计算如表 2.3 所示。 表 2.2 无功补偿后工厂的计算负荷 3 3 变电所位置和型式的选择变电所位置和型式的选择 3.13.

16、1 变电所位置的选择变电所位置的选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。 在工厂平面图的下边和左侧，分别作一条直角坐标的 x 轴和 y 轴，然后测出各车间（建 计算负荷 项 目 cos 30pkw30varqk30skva30ia 380v 侧补偿前 负荷 0.771032.3859.931343.552041.31 380v 侧无功补 偿容量 -602 380v 侧补偿后 负荷 0.971032.3257.9310641616.58 主变压器功率 损耗 15.9663.84 10kv 侧负荷总 计 0.961048.26321.771096.531666 中北大学信息商务学院电力系统课程

17、设计说明书 第 8 页 共 29 页 筑）和生活区负荷点的坐标位置 p1(1.9，2.9)；p2(2.1, 4.9)；p3(3.7, 6.7)；p4(5.5, 2)；p5(5.8, 3.6) p6(6.1, 5.1)；p7(6.5, 6.8)；p8(8.6, 2.1)；p9(9, 3.6)；p10(9.8, 6.8)；p0(0.7, 7.5)（工厂生活区） ， 而工厂的负荷中心假设在 p（x，y） ，其中 p=p1+p2+p3=pi。仿照力学计算重心的 力矩方程，可得负荷中心的坐标如图 3-1： =（1371.91032.164.83.7113.6 i ii 321 332211 p )xp(

18、 ppp xpxpxp x 5.5129.95.889.76.165.66.540.78.645.9976.89.8280 0.7）(13710364.8113.6129.989.765.640.745.976.8280) =4779.911147=4.17 =（1372.91034.964.86.7113.62129.9 i ii 321 332211 p )yp( ppp ypypyp y 3.689.75.165.66.840.72.145.93.676.86.82807.5） (13710364.8113.6129.989.765.640.745.976.8280) =5807.511

19、47=5.06 由计算结果可知，工厂的负荷中心在 3 号厂房的南面，2 号厂房的东面。在参考到 周围环境及进出线的方便，决定在 3 号厂房的南侧紧靠厂房建造工厂变电所。 3.23.2 变电所型式的选择变电所型式的选择 根据本厂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，确定变电所的型式为附设式。 4 4 变电所主变压器型式和接线方案的选择变电所主变压器型式和接线方案的选择 4.14.1 电所主变压器的台数和容量、类型的选择电所主变压器的台数和容量、类型的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有如下两种可供选

20、择 的方案： 4.1.1 装有一台主变压器的变电所 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 9 页 共 29 页 选用型号采用 s9 型，主变压器容量应不小于总的计算负荷 s30，即 tn s =1000kvas30 =1096.53kva,即选一台 s9-1000/10 型低损耗配电变压器是不可行的。 tn s 4.1.2 装有两台主变压器的变电所： 选用型号亦采用 s9 型，每台主变压器容量应不小于总的计算负荷 s30的 60%70%，即 tn s (0.60.7)1096.53（657.92767.57）kva tn s 且s30(3)=（207.23170.2264.91）=4

21、42.36kva tn s 因此选两台 s9-800/10 型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与 邻近单位相联的高压联络线来承担。 主变压器的联结组均采用 yyn0。 4.24.2 变电所主接线方案的变电所主接线方案的设计设计 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案： （1）装设一台主变压器的主接线方案 如图 4-1 所示（低压侧主接线从略） 。 （2）装设两台主变压器的主接线方案 如图 4-2 所示（低压侧主接线从略） 。 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 10 页 共 29 页 4.34.3 两种主接线方案的技术的经济比较两种主接线方案的技术的经

22、济比较 图 4-1 装设一台主变的变电所主 图 4-2 装设两台主变的变电所 接线方案（附高压柜列图） 主接线方案（附高压柜列图） 表 4.1 两种主接线方案的比较 比较项目装设一台主变的方案（见图 4.1）装设两台主变的方案（见图 4.2） 供电安全性满足要求满足要求 供电可靠性基本满足要求满足要求 供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台变并列，电压损耗略小 灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台变并列，灵活性较好 技 术 指 标 扩展适应性稍差一些更好一些 经 电力变压器 的综合投资 额 查表得 s9-1000/10 的单价约为 15.1 万元，而由表 4-1 查的变压器 综合投资

23、约为其单价的 2 倍，因此 其综合投资约为 215.1 万元 查表得 s9-800/10 的单价约为 9.11 万元，因此两台变压器的综合 投资约为 49.11 万元=36.44 万元， 比一台主变方案多投资 6.24 万元 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 11 页 共 29 页 =30.2 万元 高压开关柜 （含计量柜） 的综合投资 额 查表得 gg-1a(f)型柜可按每台 4 万元计，而由表 4-1 知，其综合投 资可按设备价的 1.5 倍计，因此高 压开关柜的综合投资约为 41.54 万元=24 万元 本方案采用 6 台 gg-1a(f)柜，其 综合投资约为 61.54

24、万元=36 万 元，比一台主变方案多投资 12 万元 比较项目装设一台主变的方案（见图 4-1）装设两台主变的方案（见图 4-2） 电力变压器 和高压开关 柜的年运行 费 按规定计算，主变的折旧费 =30.2 万元0.05=1.51 万元；高 压开关柜的折旧费=24 万元 0.06=1.44 万元；变配电设备的 维修管理费=（30.2+24）万元 0.06=3.25 万元。因此主变和高 压开关设备的折旧和维修管理费 =（1.51+1.44+3.25）万元=6.2 万 元（其余项目从略） 主变的折旧费=36.44 万元 0.05=1.8 万元；高压开关柜的折 旧费=36 万元0.06=2.16

25、万元；变 配电设备的维修管理费 =（36.44+36）万元0.06=4.35 万 元。因此主变和高压开关设备的折旧 和维修管理费=（1.8+2.16+4.35）万 元=8.31 万元 济 指 标 经 济 指 标 供电贴费 按主变容量每 kva900 元计，供 电贴费=1000kva0.08 万元 /kva=80 万元 供电贴费=2800kva0.08 万元 =128 万元，比一台主变方案多交 28 万元 如表 1.4 所示，从表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案（见图 4-2）略 优于装设一台主变的主接线方案（间图 4-1） ，但按经济指标，则装设一台主变的方案远 优于装设两台主变

26、的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。 （说明：如果工厂负荷近 期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案。 ） 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 12 页 共 29 页 5 5 短路电流的计算短路电流的计算 5.15.1 绘制计算电路绘制计算电路 如图 5.1 所示 图 5.1 短路计算电路 5.25.2 确定短路计算基准值确定短路计算基准值 设 sd=100mva,ud=uc=1.05un,即高压侧 ud1=1.05*10=10.5kv，低压侧 ud2=1.05*0.38=0.4kva 则 1 1 100 5.5 33 10.5 d d d smva ika ukv 2

27、 2 100 144 330.4 d d d smva ika ukv 5.35.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值计算短路电路中各元件的电抗标幺值 5.3.1.电力系统 已知=300mva,故 oc s 33 . 0 300/100 * 1 mvamvax 5.3.2.架空线路 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 13 页 共 29 页 查表得 lj-150 的=0.21/km，而线路长 8km，故 0 x 52 . 1 5 . 10/(100821 . 0 ( 2* 2 ）kvmvax 5.3.3.电力变压器 查表得，故5 . 4% 2 u 5 . 4 1000 100 10

28、0 5 . 4 * 3 kva mva x 因此绘制短路电路图如下所示： 图 5.2 短路计算等效电路 5.45.4 计算计算 k-1k-1 点（点（10.5kv10.5kv 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流的短路容量侧）的短路电路总电抗及三相短路电流的短路容量 1.总电抗标么值 85. 152 . 1 33 . 0 * 2 * 1 * 1 -k ）（ xxx 2.三相短路电流周期分量有效值 ka97. 2 85 . 1 5 . 51 * 1 -k )3( 1 ka x id ik ）（ 3.其他短路电流 ka97 . 2 i 3 1 -k )3()3( ）（ ii ka57 . 7 ka9

29、7. 255 . 2 55 . 2 )3()3( iish ka48. 4ka97. 251. 151 . 1 )3()3( iish 4.三相短路容量 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 14 页 共 29 页 mvass mva k 05.54xd 85 . 1 100 1 -k )3( 1 ）（ 5.55.5 计算计算 k-2k-2 点（点（0.4kv0.4kv 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流的短路容量侧）的短路电路总电抗及三相短路电流的短路容量 1.总电抗标幺值 1 . 452. 133. 0xx 2 5 . 4 2 * 2 * 1 * 2-k * 3 ）（ x x 2

30、.三相短路电流周期分量有效值 ka12.35 1 . 4 ka144 )3( 2 * 2)-k 2 （ x i k d i 3.其他短路电流 ka12.35 3 2-k )3()3( ）（ iii ka62.64ka12.3584 . 1 84 . 1 )3()3( iish ka28.38ka12.3509. 109 . 1 )3()3( iish 4.三相短路容量 mvas mva x sd k 39.24 1 . 4 100 )3( 2 2)-k （ 以上短路计算的结果综合如表 5.1 所示。 表 5.1 短路计算结果 6 6 变电所一次设备的选择与校验变电所一次设备的选择与校验 6.1

31、.6.1. 10kv10kv 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 如表 6.1 所示。 表 6.1 10kv 侧一次设备的选择校验 三相短路电流/ka三相短路容量/mva 短路计算点 (3) k i (3) i (3) i (3) sh i (3) sh i (3) k s k-12.972.972.977.574.4854.05 k-235.1235.1235.1264.6238.2824.39 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 15 页 共 29 页 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他 参数 n u n i (3) k i (3) sh i (3)2 im

32、a it 装置地点条件 数据 10kv 57.7a( 1n t i ) 2.97ka17.57ka 2.9721.9=1 6.76 额定参数 n e u n e i oc i max i 2 t it 高压少油短路 器 sn10- 10i/630 10kv630a16ka40ka1622=512 高压隔离开关 6 8 10/ 200gnt 10kv200a25.5ka1025=500 高压熔断器 rn2-10 10kv0.5a50ka 电压互感器 jdz-10 10/0.1kv 电压互感器 jdzj-10 100.1 0.1 / 333 kv 电流互感器 lqj-10 10kv100/5a 2

33、2520.1 31.8 ka ka (900.1)2 1=81 二次负荷 0.6 避雷器 fs4-10 10kv 一 次 设 备 型 号 规 格 户外隔离开关 gw4-12/400 12kv400a25ka1025=500 表 6.1 所选一次设备均满足要求。 6.26.2 380v380v 侧一次设备的选择与校验侧一次设备的选择与校验 如表 6.2 所示： 表 6.2 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其他 装置地点 条件 参数 n u 30 i (3) k i (3) sh i (3)2 ima it 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第

34、 16 页 共 29 页 数据 380v 总 1320a 35.12ka64.62ka 35.1220.7= 863.39 额定参数 n e u n e i oc i max i 2 t it 低压断路器 dw15-1500/3d 380v1500a40ka 低压断路器 dz20-630 380v 630a （大于 i30） 30ka （一般） 低压断路器 dz20-200 380v 200a （大于 i30） 25ka （一般） 低压刀开关 hd13-1500/30 380v1500a 电流互感器 lmzj1-0.5 500v1500/5a 一 次 设 备 型 号 规 格 电流互感器 lmz

35、1-0.5 500v 100/5a 160/5a 表 6.2 所选一次设备均满足要求。 6.36.3 高低压母线的选择高低压母线的选择 参考表 6.3，10kv 母线选 lmy-3(404),即母线尺寸为 40mm4mm；380v 母线 lmy- 3(12010)+806,即相母线尺寸为 120mm10mm，而中性线母线尺寸为 80mm6mm。 表 6.3 610kv 变电所高低压 lmy 型硬铝母线的常用尺寸 变压器容 /kva 200250315400500630800100012501600 高压母线 440 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 17 页 共 29 页 相母线

36、440550660680880810010120 )10 100(2 )10 120(2 低 压 母 线 中性母 线 440 5506606808801080 7 7 变电所进出线及与邻近单位联络线的选择变电所进出线及与邻近单位联络线的选择 7.17.1 10kv10kv 高压进线和引入电缆的选择高压进线和引入电缆的选择 7.1.1 10kv 高压进线的选择与校验 采用 lj 型铝绞线架空敷设，接往 10kv 公用干线。 1）按发热条件选择 由 i30=i1n.t=63.04a 及室外环境温度 30c，查参考书表，初选 lj-16，其 30c 时的 ial=93.5ai30，满足发热条件。 2

37、）校验机械强度 查参考书可知，最小允许截面 amin=35mm2，因此按发热条件选择的 lj-16 不满足机械强度 的要求，故改选 lj-35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。 7.1.2. 由高压配电室至主变的一段引入电缆的校验 采用 yjl22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由 i30=i1n.t=63.04a 及土壤温度 25c,查表初选缆芯截面为 25mm2的 交联电缆，其 ial=90ai30，满足发热条件。 2）校验短路热稳定 按式(5-42)计算满足短路热稳定的最小截面 222 )3( min 2522 77 75. 0 1960m

38、mammmm c t ia ima 式中 c 值由表 5-13 查得；tima按终端变电所保护动作时间 0.5s，加断路器断路时间 0.2s，再加计 0.05s，故 tima=0.75s。 因此 yjl22-10000-电缆满足短路热稳定条件。253 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 18 页 共 29 页 7.27.2 380v380v 低压出线的选择低压出线的选择 7.2.1 馈电给 1 号厂房（铸造车间）的线路 采用 vlv22-1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由 i30=34.86a 及地下 0.8m 土壤温度为 25c，查表初选缆芯截

39、面 240mm2，其 ial=319ai30，满足发热条件。 2）校验电压损耗 由图 1.1 所示工厂平面图量得变电所至 1 号厂房距离约为 70m，而由表 8-42 查得 240mm2的铝芯电缆的 r0=0.16/km（按缆芯工作温度 75c 计） ，x0=0.07/km,又 1 号 厂房的 p30=137kw，q30=155.49kvar，因此按式（8-14）得： %5%5 . 5%100 380 06.21 % 06.21 38 . 0 )15 . 0 07. 0(var49.155)15 . 0 31 . 0 (137 al u v v u v kv kkw u 故不满足允许电压损耗的

40、要求。 3)短路热稳定度的校验 按式（5-42）计算满足短路热稳定的最小截面 22 )3( min 224 76 75 . 0 19700mmmm c t ia ima 由于前面按发热条件所选 120mm2的缆芯截面小于 amin,不满足短路热稳定要求,故改 为选缆芯截面为 240mm2的电缆,即选 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝 芯电缆,中性线芯按不小于相线芯一半选择,下同. 7.2.2 馈电给 2 号厂房（锻压车间）的线路 采用 vlv22-1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由 i30=253.67a 及地下 0.8m

41、 土壤温度为 25c，查表 8-43，初选缆芯截面 185mm2， 其 ial=273ai30，满足发热条件。 2）校验电压损耗 由图 1.1 所示工厂平面图量得变电所至 2 号厂房距离约为 100m，而由表 8-42 查得 185mm2的铝芯电缆的 r0=/km（按缆芯工作温度 75c 计） ，x0=0.07/km,又 1 号厂21 . 0 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 19 页 共 29 页 房的 p30=103kw，q30=131.4kvar，因此按式（8-14）得： %5%1 . 2%100 380 11 . 8 % 11 . 8 38 . 0 ) 1 . 007 .

42、 0 (var4 .131) 1 . 021. 0(103 al u v v u v kv kkw u 故满足允许电压损耗的要求。 3)短路热稳定度的校验 按式（5-42）计算满足短路热稳定的最小截 22 )3( min 224 76 75 . 0 19700mmmm c t ia ima 由于前面按发热条件所选 185mm2的缆芯截面小于 amin,不满足短路热稳定要求,故改 为选缆芯截面为 240mm2的电缆,即选 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝 芯电缆,中性线芯按不小于相线芯一半选择。 7.2.3 馈电给 3 号厂房（热处理车间）的线路 亦采用 vl

43、v22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上， 从略） 。 7.2.4 馈电给 4 号厂房（电镀车间）的线路 亦采用 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上， 从略） 。 7.2.5 馈电给 5 号厂房（仓库）的线路 由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线 blv- 1000 型 5 根(包括 3 根相线、1 根 n 线、1 根 pe 线)穿硬塑料管埋地敷设。 1）按发热条件选择 由 i30=116.9a 及环境温度(年最热月平均气温)30c，查表 8-41，相 线截

44、面初选 4mm2，其 ial19ai30，满足发热条件。 按规定，n 线和 pe 线也都选为 4mm2，与相线截面相同，即选用 blv-1000-1 4mm2塑料 导线 5 根穿内径 25mm 的硬塑料管埋地敷设。 2)校验机械强度 查表 8-35，最小允许截面积 amin=2.5mm2，因此上面所选 4mm2的导线满 足机械强度要求。 3)校验电压损耗 所选穿管线，估计长 50m，而由查 8-39 查得 r0=8.55/km，x0=0.119/km 又仓库的 p30=76.8kw，q30=4.65kvar，因此 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 20 页 共 29 页 v kv

45、 kkw u47.86 38 . 0 )05 . 0 119 . 0 (var65 . 4 )05. 055. 8 (8 .76 %5%23%100 380 47.86 % al u v v u 故不满足允许电压损耗的要求。 7.2.6 馈电给 6 号厂房（工具车间）的线路 亦采用 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上， 从略） 。 7.2.7 馈电给 7 号厂房（金工车间）的线路 亦采用 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上， 从略） 。 7.2.8 馈电给 8 号厂房（锅炉房）的

46、线路 亦采用 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上， 从略） 。 7.2.9 馈电给 9 号厂房（装配车间）的线路 亦采用 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上， 从略） 。 7.2.10 馈电给 10 号厂房（机修车间）的线路 亦采用 vlv22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上， 从略） 。 7.2.11 馈电给生活区的线路 采用 blx-1000 型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。 1)按发热条件选择 2)由 i30=472.68a 及室

47、外环境温度为 30c，查指导书表 8-40,初选 blx-1000-1 240，其 30c 时的 ial441ai30，不满足发热条件。 2)校验机械强度 查表，最小允许截面积 amin=10mm2，因 blx-1000-1 240 满足机械强度要求。 3)校验电压损耗 由图 1-1 所示工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约 200m，而由指导书表 8-36 查得其阻抗值与 blx-1000-1 240 近似等值的 lj-240 的阻抗 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 21 页 共 29 页 r0=0.14/km，x0=0.30/km(按线间几何均距 0.8m 计)， 又

48、生活区的 p30=280kw，q30=134.4kvar，因此 v kv kkw u85.41 38. 0 )2 . 03 . 0var(4 .134)2 . 014. 0(280 %5%11%100 380 85.41 % al u v v u 不满足允许电压损耗要求。为确保生活用电（照明、家电）的电压质量。决定采用四回 blx-1000-1 120 的架空线路对生活区供电。pen 线均采用 blx-1000-1 75 橡皮绝缘线。 重新校验电压损耗，完全合格（此略） 。 7.37.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用 yjl22-10000 型交联

49、聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约 2km 的 邻近单位变配电所的母线相联。 7.3.1 按发热条件选择 工厂二级负荷容量共 441.37kva，i30=441.37kva/(10kv)=25.48a 而最热月土壤3 平均温度为 25c，因此查参考书表 8-44，初选缆芯截面为 25mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯 电缆（注：该型电缆最小芯线截面积为 25mm2） ，其 ial=90ai30，满足发热条件。 7.3.2 校验电压损耗 由表 8-42 可查得缆芯为 25mm2的铝芯电缆的 r0=1.54/km（缆芯温度按 80c 计） ， x0=0.12/km，而二级负荷的 p30=（137

50、129.945.9） =312.8kw，q30=（155.4911045.9）=311.39kvar，线路长度按 2km 计，因此 v kv kw u 1 . 97 10 )212 . 0 (var39.31)254. 1 ( 8 . 312 %5%97 . 0 %100 10000 1 .97 % al u v v u 由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。 7.3.3 短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯的交联 电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位 10kv 的短路数据不详，因此该联络线的短 路热稳定校验无法进行，只有暂缺。 中北大学信息商务

51、学院电力系统课程设计说明书 第 22 页 共 29 页 综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表 10 所示。 表 7.1 变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格 线路名称导线和电缆型号规格 10kv 电源进线lj-35 铝绞线（三相三线架空） 主变引入电缆 yjl22-10000-325 交联电缆（直埋） 至 1 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 2 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 3 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 4 号厂房 vlv22

52、-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 5 号厂房 blv-1000-14 铝芯塑料线 5 根穿内径 25mm 硬塑管 至 6 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 7 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 8 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 9 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至 10 号厂房 vlv22-10000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 380 v 低压 出线 至生活区 四回路，每回路

53、 3blx-1000-1120+1blx-1000-175 橡皮线（三相四 线架空） 与邻近单位 10kv 联 络线 yjl22-1000-325 交联电缆（直埋） 8.18.1 二次回路方案选择二次回路方案选择 8.1.1 二次回路电源选择 二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。 考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方 便。这里采用交流操作电源。 8.1.2 高压断路器的控制和信号回路 高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 23 页 共 29 页 选择和电源选择，采用弹簧

54、操作机构的断路器控制和信号回路。 8.1.3 电测量仪表与绝缘监视装置 这里根据 gbj63-1990 的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。 a)10kv 电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装 设电流表一只。 b)变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。 c)电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。 d)380v 的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。 e)低压动力线路：装设电流表一只。 电测量仪表与绝缘监视装置 在二次回路中安装自动重合闸装置、备用电源自动投入装置。 8.28.2 继电保护的整定继电保护的整定 继电

55、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 gl-25/10 。其优点是：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

56、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。 8.2.1 变压器继电保护 变电所内装有两台 10/0.4800的变压器。低压母线侧三相短路电流为kvkv a ，高压侧继电保护用电流互感器的变比为 100/5a，继电器采用 gl-25/10 型， (3) 21.53 k ika 接成两相两继电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。 a)过电流保护动作电流的整定： ，1.3,0.8, relre kk1 w k 200/540 i k max1 2 24 800/( 3 10)184.76 ln t iikv akva 中北大学信息商务学院电力系统

57、课程设计说明书 第 24 页 共 29 页 故其动作电流： 1.3 1 230.959.38 0.840 op iaa 动作电流整定为 10a。 b)过电流保护动作时限的整定 由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的 10 倍动作电流的动作时限整定为 。0.5s c)电流速断保护速断电流倍数整定 取 ，故其速断电流为：1.5, rel k max 21.530.40/101128.5 k ikakvkva 1.5 1 1128.542.32 40 qb iaa 因此速断电流倍数整定为： 。 42.32 4.7 9 qb n 8.2.2 10kv 侧继电保护 在此选用 gl-25/10 型继

58、电器。由以上条件得计算数据：变压器一次侧过电流保护的 10 倍动作时限整定为 0.5s；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端的三 相短路电流为 1.63ka；变比为 200/5a 保护用电流互感器动作电流为 9a。下面对高压母 线处的过电流保护装置进行整定。 （高压母线处继电保护用电流互感器变比为 1 ka 100/5a） 整定的动作电流 1 ka 取， max30(1) 2.52.567.50168.75 l iiaa 1.3,0.8, relre kk1 w k 200/540 i k 故 ， (1)max 1.3 1 168.756.9 0.840 relw opl rei

59、kk iiaa k k 根据 gl-25/10 型继电器的规格，动作电流整定为 7a 。 整定的动作时限： 1 ka 母线三相短路电流反映到中的电流： k i 2 ka (2) (2) (2) 1 1.6365.35 40 w kk i k iikaa k 对的动作电流的倍数，即： (2)k i 2 ka (2)op i (2) 2 (2) 65.35 7.3 9 k op i a n ia 由反时限过电流保护的动作时限的整定曲线确定的实际动作时间：=0.6s。 2 ka 2 t 中北大学信息商务学院电力系统课程设计说明书 第 25 页 共 29 页 的实际动作时间： 1 ka 12 0.70

60、.60.71.3ttssss 母线三相短路电流反映到中的电流： k i 1 ka (1) (1) (1) 1 1.6334 40 w kk i k iikaa k 对的动作电流的倍数，即： (1)k i 1 ka (1)op i (1) 1 (1) 34 17 7 k op i a n i 所以由 10 倍动作电流的动作时限曲线查得的动作时限：。 1 ka 1 1.1ts 8.2.3 0.38kv 侧低压断路器保护 整定项目： (a)瞬时过流脱扣器动作电流整定： 满足 (0)oprelpk iki ：对万能断路器取 1.35；对塑壳断路器取 22.5。 rel k (b)短延时过流脱扣器动作电