工厂供配电课程设计课程设计报告书

1、工厂供配电礫程筱针课程筱计题 目：姓 名：学 #:专业班级：完成日期：前言供配电技术就是研究电能的供给与分配问题。电能是现代工业生产，民用住 宅及企事业单位的主要能源和动力，是现代物质文明的基础。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。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，

2、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。在企事业单位，信息化，网络化都是建立在电气化的基础上。高校是人才培 养的基地，是人群居住较密集的地方，电力供应如果突然中断，将造成校园秩序 的严重混乱，因此做好学校供配电设计，对于保证正常的工作、生活、学习具有 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，工厂供电工作要很好地为工业生产、企事 业单位服务，切实保证生产和生活用电的需要，并做好节能工作。本课程设计任务是*供配电设计。目录1第一章绪论一. 工厂供电

3、的含义和要求工厂供电（PIant POWer supply）,就是指工厂所需电能的供应和分配，也 称工厂配电。众所周知，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

4、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

5、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。二、工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410kv 及以下设计规范、GB50054-95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；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关

6、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。三

7、、工厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，按GB50052-5供配电系统设计规范规定，根据电力 系统对供电可靠性的要求及中断供电在政治经济上所造成的损失或影响程度，电 力负荷分为以下三级：一级负荷中断供电将造成人身伤亡；中断供电将在政治、经济上造成 重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产 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；中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。 例交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活 动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷 中，当中断供电将发生中毒、

8、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场 所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设 备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点 企业大量减产等。中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通 枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型 影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。三级负荷不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。四、各级电力负荷对供电电源的要求对一级负荷一律应由两个独立电源供电。二级负荷较重要的电力负荷 对该类负荷供电的中断，将造成工农业大量减产、工矿交通运输

9、停顿、生 产率下降以及市人民正常生活和业务活动遭受重大影响等。一般大型工厂 企业、科研院校等都属于二级负荷。三级负荷 不属于上述一、二级的其他电力负荷，如附属企业、附属车 间和某些非生产性场所中不重要的电力负荷等。五、工厂供配电系统工厂供配电系统由总降压变电所(高压配电所)、高压配电线路、车间变电 所、低压配电线路及用电设备组成。下面分别介绍几种不同类型的供配电系统：(1) 总降压变电所总降压变电所负责将35110kV的外部供电电压变换为6IokV的厂区 高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。(2) 车间变电所车间变电所将6IOkV的电压降为380/220V,再通过车间低压配电线

10、路，给车间用电设备供电。(3) 配电线路配电线路分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。六、学校的负荷等级学校属于三级负荷学校的电源进线有两处（红旗变电所、文化路上的环网柜），当有一进 线电源断电后，虽然仍然可以供电，可以认为是二级负荷；但当全面停电后, 对学校的经济造成的损失仅在食堂和用电器的使用，没有对学校造成重大损 失，所以从理论上的定义为三级负荷。电源进线电源进线¥髙压甬已电所中型工厂供电系统简图第二章工厂供电设计内容一、变配电所设计无论工厂总降压变电所或车间变电所，设计的内容都基本相同。工厂高雅配 电所,则除了没有主变压器的选择外，其余的设计内容也与变电所设计基本相同。 变

11、配电所的设计内容应包括：变配电所复核的计算和无功功率的补偿，变配电所 所址的选择，变电所主变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主结线方案的 选择，进出线的选择，短路计算及开关设备的选择，二次回路方案的确定及继电 保护的选择与整定，防雷保护欲接地和接零的设计，变配电所电气照明的设计等。 最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概（预）算，绘制变配电所主电路 图、平剖面图、二次回路及其它施工图纸。二、配电线路的设计工厂配电线路设计分厂区配电线路设计和车间配电线路设计。厂区配电线路设计，包括厂区高压供配电线路设计及车间外部低压配电线路 设计。其设计能容应包括：配电线路路径及线路结构型式的确定，负荷

12、的计算， 导线或电缆及配电设备和保护设备的选择，架空线路杆位的确定及电杆与绝缘 子、金具的选择，防雷保护与接地和接零的设计、最后需编制设计说明书、设备 材料清单及工程概（预）算，绘制厂区配电线路系统图和平面图、电杆总装图及 其它施工图纸。车间配电线路设计，包括车间配电线路布线方案确定、负荷计算、线路导线 及配电设备和保护设备的选择、线路敷设设计等。最后也需编制设计说明书、设 备材料清单及工程概（预）算，绘制车间配电线路系统图、平面及其它施工图纸。三、电气照明设计工厂电气照明设计，包括厂区室外照明系统设计和车间（建筑）内照明系统 设计。无论是厂区室外照明设计还是车间内照明设计，其内容均应包括：照

13、明光 源和灯具的选择，灯具布置方案的确定和照度的计算，照明负荷计算及导线的选 择，保护与控制设备的选择等。最后编制设计说明书、设备材料清单及工程概算, 绘制照明系统图，平面图及其它施工图纸。第三章设计原始资料及任务书一、设计原始资料*是省属公办高职院校，学院设有6系2部，2008年 投入使用的新校区地处九省通衢的湖北省武汉市，占地面积540多亩。学校目前 供电对象主要有1#教学楼、综合楼及3#教学楼、六栋学生公寓、长江食堂、体 育馆等场所。学校主供电电源取自距学校2公里远红旗变电站，备用电源引自纸 坊城市环网电源，电压等级为IoKV,该地区年最高气温38度，雷电活动为中雷 区。工厂供配电课程设

14、计的任务是要求学生通过课程设计的形式，利用所学 的供配电方面的知识来设计工厂及企事业单位的配电系统，从而进一步掌握供配 电知识，熟悉供配电的设计方法，加深对保配电系统的认识；掌握主要以一次设 备及二次设备图形符号、文字符号及原理图、展开图的绘制方法。通过课程设计 的实训，了解工程项目的设计步骤及方法。完成所给题目的设计任务，在规定的 时间内提交设计成果，包括设计说明书计算书及设计图纸。本课程设计是利用所学的配电的有关知识进行供配电的设计。要求能清楚的 供配电设计的步骤以及如何查阅资料及使用设计手册。设计成果包括；（1）设计报告一份（含说明书与计算书）；（2）配电系统图。学校设备容量安装表序号负

15、荷名称安装容量(KW)KdCOS 0tg计算负荷供电距 离(KM)P3Okw030kvarS30kV*AoA11#教学楼3600.700.820.7022#教学楼3600.700.810.723综合楼4820.830.830.674长江食堂50()0.850.850.6252#宿舍2000.550.790.7863#宿舍2000.550.800.7574#宿舍2000.550.750.8885#宿舍2000.550.820.7096#宿舍2000.550.770.83107#宿舍2000.550.840.6511体育馆1000.850.750.88第四章负荷计算及功率补偿一、负荷计算供电系统要

16、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，除了满足工件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。因此有必要对供电系统中各个环节的电力 负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负 荷值，称为计算负荷。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算 负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。二、负荷计算的内容和目的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

17、条件选择电器或导体的依据。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。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。三、全厂的负荷计算负荷计算公式：有功功率：P30 =Pe Kd无功功率：Q30 = P30 tg视在功率：S30 = P30COS 计算电流：130 =S30 3Ux（其中：Kd

18、为需要系数，即用电设备组的需要系数，为用电设备组的半小时最大负荷与其设备容量的比值；cos为用电设备组的平均功率因数；Un为用电设备组的额定电压；Pe为设备容量。）四、学校各用区域负荷计算结果如下表所示:按照原始数据资料，负荷数据如下（一年按365天计算）：T=365*24=8760hP30=K*pJIQ30=P30*tan =P30*COS0S沪电COS0计算出计算负荷表序号负荷名称计算负荷供电距离（ KM）P3OkwQ30kvarS30kV*A/30A11#教学楼22#教学楼3综合楼4长江食堂52#宿舍63#宿舍74#宿舍85#宿舍96#宿舍107#宿舍11体冇馆第五章主接线方案设计一、概

19、述主要线图即主要电路图，是表示供电系统中电能输送和分配路线的电路图， 亦称一次电路图。而用来控制、指示、监测、测量和保护一次电路及其设备运 行的电路图，则称二次电路图，或二次接线图，通称二次回路图。二次路一般 是通过电流互感器和电压互感器与主电路相联系的。(1) 对工厂变配电所主接线有下列基本要求：安全性 应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身 设备的安全。(1) 在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔 离开关。(2) 在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。(3) 在装设高压熔断器的-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开 关。(4

20、) 交配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的 避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器, 不宜装设隔离开关。2. 可靠性(1) 变配电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷， 应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或一回6KV以上专用架空线或 电缆线供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆并联供电，且每根电缆 应能承受100%的二级负荷。(2) 变配电所的非专用电源进线侧，应装设带保护短路的断路器或负荷 开关-熔断器。(3) 对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变电所采用放射式的高压 配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的

21、变电所，可采用树干 式配电。(4) 变电所低压侧的总开关，宜采用低压熔断器。当低压侧为单母线分 段，且有自动切换电源要求时，低压总开关和低压母线分段开关，均应采用低压熔断器。3. 灵活性(1) 变配电所的高低压母线，一般采勇单母线或单母线分段接线方式。(2) 35KV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥式接线和线路-变压器。(3) 变配电所的主接线方案应与主变压器的经济运行要求相适应。4. 经济性(1) 变配电所的主接线在满足运行要求的前提下应力求简单。(2) 中小型工厂变电所，一般可采用高压少油断路器。(3) 工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器 只供计费的电能表用。画图

22、：高压配电所的主接线图。变电站主接线的设计要求，根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回 路数等条件和具体情况确定。通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用短路器数目教少的接线，以 节省投资，随出线数目的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。 如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线带旁 母接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母分段接线或双 母线接线，以便于扩建。61 OKV馈线应选轻型断路器，如SNIo型少油断路 器或ZN13型真空断路器；若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时， 应采用限流措施。在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使变压

23、器低 压侧分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器，一般尽 可能不装限流效果较小的母线电抗器。故综合从以下几个方面考虑：(1) 断路器检修时，是否影响连续供电；(2) 线路能否满足I , Il类负荷对供电的要求；(3) 大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因 素。主接线方案的拟定：对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及 经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其 技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵 活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、 调度灵活、检修安

24、全、扩建发展方便。4.2主接线方案确定变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。本次设计工厂35KV总降变电所，地 位较为重要，应尽量保证供电的可靠性，又由于是总降变电所，从经济性来考虑主接线不宜 复杂。(1) 只装有一台主变压器的总降变电所主接线通常采用一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线。一次侧采用断路器为主开关。英特点是 简单经济，但供电可靠性不高，只适用于三级负荷。(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷。这种内桥式接 线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。(3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接

25、线这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压器需 经常切换以适应经济运行的总降压变电所。(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点,但所用髙压开关设 备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进岀线较多的情况。(5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提髙，但开关设备 也大大提高，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在企业中少用，主要用于电力系统中。 综合上述的主接线方案的比较,一次侧选用线路一变压器组接线方式,即采用

26、两台变压器分列 运行,二次侧采用单母分段接线方式。3.5.1交配电所所址选择的一般原则选择工厂变、配电所的所址，应根据下列要求并且经技术、经济比较后择优确泄。 接近负荷中心： 进出线方便： 接近电源侧： 设备吊装和运输方便： 不应设在有剧烈振动和高温的场所； 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源的下风侧：3.7变压器的选择为保证供电的可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变 压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供 电时，可装设一台主变压器。对于大型超高压枢纽变电所，装设两台大型变压器，当一台发生故障时，

27、要切断大量负 荷是很困难的，因此，对大型枢纽变电所，根具工程具体情况，应安装24台主变压器。 这种装设方法可以提髙变电所的供电可靠性，变压器的单台容量以及安装的总容量皆可有所 节约，且可根据负荷的实际增长的进程，分别逐台装设变压器，而不致积压资金。当变电所 装设两台以及以上的主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，英余变压器容量至 少能保证所供的一级负荷或为变电所全部负荷的60%75% O通常一次变电所采用75%, 二次变电所采用60% 本次设计的是线变阻，选择按备用要求，每台按变压器的最大负荷选择。正常情况下 两台变压器都参加工作，这时，每台变压器均承受50%最大负荷，这种备用及能满足

28、正常 工作时经济运行的要求，又能在故障情况下承担全部负荷，是比较合理的备用方式。3.8车间变电所变压器的确定及补偿电容器的选择变电所对功率因数有这样高的要求，仅仅依靠提髙自然功率因数的办法，一般不能满 足要求。因此，变电所需装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。按照我国原电力工 业部1996年颁布实施的供电营业规则规左：用户应在提髙用电自然功率因数的基础上, 按有关标准设讣和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无 功电力倒送。除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规泄的电网高IW负荷时的功 率因数，应达到以下规IOOKVA及以上高压供电的用户，功率因数为0.

29、9以上。其他电 力用户和大，中型电力排灌站，功率因数为O85以上。在本课程设计中，采用并联电容的 方法进行无功功率的补偿。并车间变圧器及主变压器的容量及型号根据汁算负荷数据,选择变压器时应注意有10% 的余量，以保证变压器稳泄、安全的运行。3.9主变压器的确定装有两台主变压器的变电所每台主变压器的容屋SNT不应小于总负荷的60%70%, SNT(0.60.7) S30 ,同时每台主变压器的容MSnt不应小于全部一、二级负荷之和S30(Rn) 本次设计计算数据可由1.3负荷计算数据得到S3。PZ =0.95x(228.2+185.356+573.8+457.737+63.337)=1443 KW

30、QZ =0.97×(225.8+77.64+271.59+220.5+3.764) =774.9 kvarS30=lPr +Qr = 1629 kVASNF=O.67× 1629= 1059 kVAd+> =200.9+507.9+340.6=1049 kVA取两台主变压器的容虽:为125OKVA并联运行时可以满足要求。3.9.1主变压器台数的确定主变压器台数的应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择。当符合下列条件之一时, 宜安装两台以上的主变压器。(1) 有大量一级负荷或二级负荷。(2) 季节性负荷变化大，适于采用经济运行方式。(3) 集中负荷大，列如大于125Ok

31、VA时。SNT=IoO%S3o=O.95x 工 SI3(X1)PV =0.95x(228.2+l85.356+573.8+457.737+63.337)=1443 kWQv =0.97×(225.8+77.64+271.59+220.5+3.764) =774.9 kvarSNr= p2+Q2 = 14432÷744.92 =1629 kVACOSe =0.8797SJvr功率因数提高到0.92,Qc= 1443×(tanarccos0.8797tanarccosO.92)= 164.2 kvarS'3o(2)= V14332+(774.9-170)2 =

32、1555.4 kVA因此主变压器选择S9-2OOO1O型号P =0.015×S 3(x2f23.33 kwQ =0.06×S 3(x2)=93.324 kvarP30(1) = 1433+23.33=1456.33 kWQ 3(Xh=774.9-170+93.324=69&22 kvarS'3o(1)=1615kVACOS0 =1456.331615.1=0.902因此校验合格。但Snt>1250.不符合设计要求。宜选用两台主变压器。3.9.2所选变压器型号及参数表32变压器型号及容量数据 型额定容 量KV A台 数额崖电压KV补偿容量QCkvar功率

33、因数COS0连接组标 号阻抗电 压 %髙压低压TI T2S9-1250/101250235101700.902Ydnll51#变压器S9-250/102502Ih10.510,6.360.41100.915Dynll42#变压器S9-630/1063023500.90153#变压器S9-800/1080011150.90454#变压器S9-80/I0801不补偿14说明：Tl , T2是两台主变压器，1#、2#、3#、4#变压器分别装设在车间变电所1、车间变电所2、车间变电所4和生活区。车间1、2为一级负荷应装设两台变压器。cos0为补 偿后工厂的功率因数。第四章 变配电所主接线方案设计第五章

34、短路电流计算5.1短路电流的概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设讣和 运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据 电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所 谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以 及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回 路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。发 生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于

35、 未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、 直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷 拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大, 载流导体的温度升髙到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏：在小接地电流系统中未及 时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，苴它两相对地电压升髙倍，造成绝缘损坏; 在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常 进行维护检修或者采取貝他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某 些事故也可能直接导致短

36、路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路 事故。短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固， 则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由 于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许 的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或饶毁。既然发生短路时流通很大的短路 电流（超过额左电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产 生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局 限于一小部分，也可能影响整个系统。5.2短路回路

37、参数的计算在进行短路电流计算时，首先需要计算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的计算通常采 用有名值和标么值两种计算方法。前一种汁算方法主要适用于IKV以下低压供电系统的网 路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电力系统中。5.2.1标么值法标么值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有*号的下标以示区别，标 么值乘以100,即可得到用同一基准值表示的百分值。在标么值计算中。首先要选定基准值。 虽然基准值可以任意选取，但实际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标么值淸晰可 见，如选取基值功率为IOOMVA和短路点所在网路的平均额泄电压为基准电压。尚须指岀， 在电路的计算中，各量基准

38、值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式，也就是说在三相 电路中，电流、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关系：表51标么值换算公式序号元件 名 称标幺值有名值（Q）短路功率（MVA）备注1发 电 机（ 或 电 动 机）-SdX 4 X 逊X；见GCNGC- IOoSW 、KXg%Sng、X *g发电机 的额左容 量，MAV 及其次暂 态电抗SNT' U%2变压器Vu% SdXJr1 SAT.Y./ UK UNR100 SyrRl=APy-SNRXLUK%u 孤10(” IOOSAT3 V =%一变压器 的额左容 MAV 及 英短路电 压的百分 值Unr、Inr、 X

39、r%- 抗器的额 左电压、额 泄电流及 电抗百分 值UaV-电抗 器或线所 在网路的 平均额泄 电压 Pi变 压器短路 损耗KW3电抗器V _Xr% UNRGYXr% UNR100 5.wb 1003Zwv、士=X R%U NRloo UaV INR4线路X"L -XoL _>UaV5 - vAOL表52电力线路每相的单位长度电抗平均值线路结构线路电压35KV以上6-IOKV22038OV架空线路0.40.35032电缆线路0.120.080.0665.2.2短路计算过程图5-1短路等效电路图1.当由区域变电所供电时，架空线路为4.5kmUc=36.75KV, Uc2=10.5

40、KV.取基准值 Sd=IOOMVA ,Soc=IOOOMVA_ IOO"3×36.75= 1.57 KA.IOO3×1O.5=5.5 KA电力系统的电抗标么值：Xl= I(X)KVA =OJ IOOOKVA架空线路的电抗标么值，查表的到，X(>=04%mX= XOL=O.4×4.5×=0.13336.752电力变压器的电抗标么值:1) 当kl点发生短路时20.133图52kl点短路等效电路图总电抗 X；MT)=O. 1+0.133=0.233三相短路电流周期分量有效值<3) =J = I =6.738 KA k, 0.2330.23

41、3英他三相短路电流IJ=If= I3; =6.738 KAi£)=2.55 ×i<3> =2.55x6.738=17.182 KA MIk-1I=I.51×i!3!=l074 KA三相短路容量sJ3!= S(I =丄巴-=429.18 MVA k1 XI(Jt-I) 2332) 当k-2点发生短路时1 2610.133图53k2点短賂等效电路图4总电抗 X(*-2)=°1+0.133+-=2.2332三相短路电流周期分量有效值侶=A-=丄竺=2.463 KAk2 2.2332.233其他三相短路电流I”=If= I巴=2.463 KAi<

42、;=2.55 ×<3> =2.55x2.463=6.281 KASn-2I=I.51×53 =3.719 KASnK2三相短路容量S= % =22L=44.78 MVAk2 X； 2.233表53短路电流计算表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAIrI”1丁iIShIrSrk-16.7836.7836.78317.18210.174429.18k-22.4632.4632.4636.2813.71944.782当由火力发电产供电时，架空线路为17k】mUc=36.75KV Uc2=1O.5KV,取基准值 Sd=IOOMVA ,Soc=IOOOMVAD

43、dIOOIdl=矶一 L-1.57 KA)3 X 36.75IOO3xl0.5=5.5 KA电力系统的电抗标么值：X= -=OIOOOKVA架空线路的电抗标么值，查表的到，X(>=04%mX2*= XoL=O.4× 17×=0.536.75-用标么值的方法按上计算方法可得k-1和k-2点的短路电流。1) 当k-1点发生短路时总电抗 XV(AH)=O.i+0.5=0.6三相短路电流周期分量有效值IPAJ = !2Z空=2.617KAk, 0.6 0.6其他三相短路电流Ip)= If= =2.617 KA=2.55 × 3 =2.55×2.617=6.

44、673 KAI = I.51×p =4.036 KASnk-1三相短路容量S器Wr診667E2) 当k-2点发生短路时 总电抗 X(*-2)=+0.5+斗=2.6三相短路电流周期分量有效值側= =丄竺 =2115 KAk- 2.6 2.6其他三相短路电流 l2>= I*¾=2.115 KA=2.55 × 3 =2.55x2.115=5.393 KASnk2P)=I.51×l> =3.194 KASnk-2三相短路容量38.46 MVA表57短略电流计算表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAj,(3.IpSyk-12.6172.61

45、72.6176.6734.036166.7k-22.1152.1152.1155.3933.19438.46第六章电气设备选择和校验6.1高压电器选择的一般原则为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：1）按正常工作条件包括电压，电流，频率及开断电流等选择：2）按短路条件包括动稳左度和热稳定度进行校验：3）考虑电气设备运行的环境条件如温度，湿度，海拔高度以及有无防尘，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度级等进 行选择；高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求 的合理的电器，以保证

46、系统安全、可靠、经济的运行条件。要使企业供电系统的安全可靠, 必须正确合理的选择各种电气设备，选择企业供电系统中髙压电气设备的一般原则，除按正 常运行下的额眾电压、额立电流等条件外，还应按短路情况下进行校验，但各种电气设备的 选择与校验项目也不尽一样，见下表6-1：表6-1髙压设备选择和校验的项目选择项目校验项目设备名称额ZE 电 压KV额电流KV装置 类型 户内 户外准确 度 级电抗 百分 数 X%短路电流开断能力二次容量剩余电压热稳宦动稳高压短路器X××*负荷开关×X×*隔离开关×X×*熔断器×X×*电流互感器

47、X×××*电压互感器×××*母线X×*电缆×X*说明：X需要选择的项目=*=需要校验的项目6.2设备的选择和校验计算校验的基本原则：1)设备的额泄电压Unc-般不小于所在系统的额泄电压UN RP： Unc>Un; 2)设备的 额定电流Inc不小于所在电路的计算电流坯，即InQIso:3) 设备的额定开断电流I&不应小于它的最大短路电流有效值Iy即1&>0 ； 4)按短路 条件校验电器和导体在短路时的动稳建和热稳泄。6.2.1导线的选择导线应具有较好的导电性能，较好的机械强度和耐腐蚀等特点

48、。导线的种类有铝绞线, 铜芯铝绞线，铜绞线，电力电缆，低压塑料线，低压橡胶线等。极大部分的高，低压电力线 路裸铝线，钢芯铝绞线。高压绝缘线主要用在城镇街道上，以提高线路的运行安全和降低线 路损耗。(I) 38OV以下的低压线路，一般多采用塑料C橡皮绝缘线或塑料地理电力线。允许 载流量不小于通过相线的计算电流Ia>l3o;各个车间及母线的计算电流如下： 车间一：S 3o<n = Jp 30d)2 +q 称打2 _2qo 96 KV A车间二：S,3(ki> = 7p 3(X1)2+Q .MXD2 =507.9 KV A车间三：S50 =丄芒=340.6 KV A0.67车间四：

49、Sbom = Jp 30(1)' + QAoa)2 =634.8 KV A生活区：PS(Ki)= Pso+P=564.6+973=573.8 KWQ 3O) = Q30-Qc+Q1S,3(XD = Jp¾KD ÷Q3O(D2 =66.83表62线路计算电流表车间1进线车间2进线髙压电机进线车间4进线生活区进线IOKV 母线35KV母线S 30200.96507.9340.6634.866.8316291555.4Lo11.6A30.8 A19. 69A36.7 A3.86 A94. 16A25.6 A车间1线路，车间2线路，车间3线路，车间4线路，生活区线路,IOk

50、V母线，35kv母线 允许载流量分别不小于通过相线的计算电流Iai11.6A , 308A,19.69A,367A,386A,94J 6A,25.6A(2) 按经济电流密度选择35kv母线截而：S,吆Gd式中：Sj经济截面m2 , I却:正常工作情况下电路中的最大长期工作电流AJ：经济电流密度,AZm2最大长期工用电流v.j = 1.05e =LoSSe1.05×Se3×t.v1.05x1555.43×35=26.97(A)因为最大利用小时数：Q(Wa)>5000haZ,. CIIrd 26.97.取 J=0.9× 106Am25.= = =30(

51、mm2)y J 0.9×106查425°C时母线载流量表选取截面为35mnF钢芯铝绞线LGJ-35(3) IOkV母线选择:最大长期工用电流/=1.05 r1.05w1.05XSei 3×v"1.05x16293×10=98.9(A)取 J=0.9×106Am2因为最大利用小时数:rrfc(la)>50001aS =也=989 f = 109.9(mm2)7 J0.9 × IO6查隹25°C时母线载流量表选取截而为109.9mm2钢芯铝绞线LGJ-120<>6.2.2 35KV 次设备选择短路点产

52、生短路电流时，有一个短路冲击电流，它是短路电流的2.55倍。由于电流突 然升髙，对设备的伤害很大，所以选择一次设备的时候应该满足断流能力。(1) 按额泄电流和额左电压选择f式中UW-断路器安装地点电网的额左电压为35kV,所以选匕为35kV1.05x1555.43×35=26.97(A)26970.9 × IO6因为最大利用小时数：tdz (la)>50001a 取 J=0.9×106Am2 =30(mm2)查425°C时母线载流量表选取截面为30nnr钢芯铝绞线LGJ35。表6-3 35kv设条数据选择校验项目电压电流断流 能力动稳定度热稳定度装

53、置地点条件参数UN(KV)IN (A)IKi-1I? .tima数据351555.46.78317.18297.33额泄参数UneI、上I&a.I2.t真空断路器ZN-353516002()50(202) * 1.6髙压隔离关GN19-35XT3563050(2O2)1.6表6-4 35kv断路器各项参数型号额定电压(KV)电流(A)断流容量(MVA)6KV额定断 流量 (KA)根限通过电流热稳定 电流 (KA)固有分闸 时间(S)合闸 时间(S)峰值有效值5秒SN2-35351500150024.863.439.224.8(4)0.040.02623 IOKV 一次设备选择(!)按额泄电流和额泄电压选择 UeUw式中UW-断路器安装地点电网的额左电压为IokV,所以选/为IOkV竺込 J05xI629=98.9(A)J y3×Ue 3×10/ d = rr =2.46 < I ekd =24k( A)同理：满足热稳泄要求表6-4 IokV断路器各项参数型号额泄电压额左电流极限通过电流IoS热 稳定 电流合闸时间分 闸 时 间峰值有效值SN210T20I