10KV变电所与低压配电线路设计

1、高等教育自学考试毕 业 论 文论文题目：10KV配电所及自闭线路的设计 作者某：杨世凯专业：轨道交通供电技术主考学校：某交通大学某号：460510122022指导教师某职称：某省高等教育自学考试办公室印制年 月 日电气化铁道供电技术专业本科论文论文标题：10KV配电所及自闭线路的设计摘要：电能是现代工业生产的主要能源和动力.随着现代文明的开展与进步，社会生产和生活对电 能供给的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心局部是变电所。因此， 设计和建造一个平安、经济的变电所，是极为重要的。此工厂供电设计包括：负荷的计算 及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式确实定；变电所主接线

2、方案的选择； 进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案确实定及继电器保护的选择和 整定；防雷保护与接地装置的设计；车间配电线路布线方案确实定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择；以及电气照明的设计，还有电路图的绘制。关键词：电能 变电所 变压器 继电器 接地装置目录1, 绪论1.1 变电所的开展概况及前景展望1.2 课题内容与设计要求及任务1.2.1设计目的1.2.2设计要求1.2.3设计依据1.2.4供电设计必须遵循的一般原那么2, 变电所设计2.1变电所的负荷计算变电所的负荷分级及负荷计算的目的负荷计算的方法各车间变电所的负荷计算2.2无功功率补偿及其计算无功功率补偿的目的无

3、功补偿的方法各车间变电所的无功补偿计算2.3变电所主变压器台数和容量、型式确实定主变压器台数的选择主变压器容量的选择各车间变电所主变压器的选择变电所型示的选择变电所的位置选择厂负荷中心的估算方法2.4变电所主接线方案的选择平安性可靠性灵活性经济性2.5进出线的选择选择计算、校验方法变电所进出线的选择2.6短路电流的计算261短路电流计算2.7 变电所一次设备的选择2.7.1 一次设备选择的要求2.7.2 一次设备校验应满足的条件各车间变电所的一次设备的选择与校验2.8 二次回路方案的选择及继电保护的整定二次回路的定义与分类二次回路的意义2.8.3 二次回路方案的选择与继电保护的整定2.9变电所

4、防雷保护和接地装置变电所的防雷措施变电所的防雷保护设计变电所公共接地装置的设计2.10变电所电气照明照明的要素照明供电系统保护装置的选择3, 低压配电线路设计3.1车间配电线路布线方案确实定车间配电线路设计的一般要求车间配电系统布线方案的选择3.2线路导线及其配电设备和保护设备的选择线路导线的选择3.2.2 配电设备的选择保护设备的选择3.3车间电气照明电气照明的重要性合理照明的要素4，参考文献5，结束语6，致谢1,绪论众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力，是实现生产自动化的重要物质根 底。电能从区域变电站进入工厂后，首先要解决的就是如何对电能进展控制、变换、分配 和传输等问题。在工厂

5、，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心局部是变电所。一 旦变电所出了事故而造成停电，那么整个工厂的生产过程都将停顿进展，甚至还会引起一 些严重的平安事故。因此，设计和建造一个以“平安、可靠、经济、优质为标准的变电 所，对保障工厂生产平安、连续的进展是极为重要的。1.1 变电所的开展概况及前景展望国民经济的高速开展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。尤其是 近两、三年来，由于电力负荷增长迅猛，而发电装机容量和输配电能力缺乏，造成全国近 20个省市电力供给紧X，局部省市出现限电拉闸1。与此同时，随着电力市场的开放，电 力用户对电能质量的要求也在提高；电力生产与供给企业也比以往任何

6、时候都重视电力系 统运行的经济性。我国常规城网变电所的主要问题是设备陈旧、占地面积大，与现代化的城市建立不相 适应。为了改变这种面貌，城网变电所已向小型化开展，开场采用全封闭组合电器，即 GIS成套设备。全封闭组合电器GIS就是由于SF6气体的出现而开展的一种新型高压 成套设备。它包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母 线、出线套管或电缆终端。这些设备按变电所主接线的要求，依次连接组合成一个整体， 各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内， 并充以SF6气体，作为绝缘和灭弧介质, 称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。目前GIS的开展趋向，是将变压器一、二次开关

7、 全部合为一体，成为气体绝缘组合的供电系统，今后其将向小型化、智能化、免维护、易 施工的方向开展。建国以来，我国农电事业得到了迅速的开展。根据1991年农电年报统计，全国已建成3563丨110kV农村变电所13150座，农网总用电量上升到 2286亿Kw/h，乡、 村的通电率分别到达96.4%和90%。农村电力的建立，对促进农业、乡镇工业的经济建立 和提高农民的生活水平，起到了十分重要的作用。但是，随着改革开放的形势开展，现有 农村电网已经适应不了农电负荷迅速增长的要求，二十年来全国各地对农网，特别是对农 村变电所重点进展了技术改造，取得了可喜的成绩。总的看来，农网构造落后、设备陈旧 的问题，

8、并没有得到根本性的改善，仍是一个低效高耗的电网。随着电力系统自动化水平的提高，变电所综合自动化系统得到了开展。厂站综合自动 化是集网络技术、通信技术、电力技术多学科多领域为一体，而形成的完整、平安可靠的 综合自动化系统。其把继电保护、远动技术、参数监测等各种功能分布在各个单片机上， 而这些单片机通过计算机网络连接起来，形成一个有机的自动化装置。低压电力用户量大 面广，其负荷的功率因数又大都比拟低，因此在低压电网中进展无功功率的就地补偿是整 个电力系统无功补偿的重要环节。变电所电气设备在线监测技术的开展，从 90年代开场，出现了以数字波形采集和处 理技术为核心的微机多功能在线监测系统。利用先进的

9、传感器、计算机、数字波形采集和 处理等高新技术，实现更多的绝缘参数如介质损失角正切值tg 3、电容量、泄露电流、局部放电、色谱等在线监测。这种监测系统可以实时连续地巡回监测各被测量，因此， 监测内容丰富、信息量大、处理速度快，对监测结果可显示、存储、打印、远传及越限报 警，实现绝缘监测的全部自动化，代表了当今在线监测的开展方向。输电新技术主要是FACTS技术、紧凑型技术、导线性能改善等技术的结合，主要有：1串并联补偿；2紧凑型线路；3动态无功补偿技术；4大截面耐热导线。灵活交流输电系统FACTS是美国EPRI在20世纪80年代末提出的利用电力电子 装置对现有电网进展灵活控制以提高电网输送能力的

10、方式。其包含的X畴很广，但凡采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对影响电力系统潮流分布的主要参数，如电压、相 角、电抗等进展调节和控制，从而到达改善系统运行特性，提高系统输送能力的措施，都 属于灵活交流输电。近年来，FACTS的研究已在世界X围内形成热潮，局部装置投入实用。自20世纪80年代末至今，我国的仿真技术获得了极大的开展。在电力系统中，应用较多的培训仿真系统有电厂仿真、电网运行工况仿真和变电所仿真。变电所培训仿真系统 集仿真技术、图形图象技术、数据库等技术于一体，依据变电所电力设备实物、一次设备 和二次设备接线图进展设计，如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况，可在模拟设备 和二次接

11、线图上进展相应操作，采用鼠标点击的操作方式，简单、直观、易学。这种方式 使变电运行人员的培训手段大大更新，提高了培训效率，缩短了培训周期。也进一步提高 了运行人员的正确判断和处理事故的能力，防止事故扩大化和缩短事故处理时间，从而确 保电网平安、可靠、经济运行。1.2 课题内容与设计要求及任务1.2.1 设计目的通过设计，掌握10KV变电所及低压配电系统设计的一般方法。1.2.2 设计要求根据该厂所能取得的电源及厂内负荷的实际情况 ，并适当考虑工厂生产的开展按着平 安可靠技术先进，经济合理的要求，确定变电所的位置，主变压器的台数的容量；确定变电所的 主接线方案；选择一次设备及上下压进出线；确定二

12、次回路方案，选择和整定继电保护装置；按 规定写出设计说明书，绘出设计图纸。123设计依据1. 平面布置图。2. 工厂生产任务、规模及产品规格：本厂生产化纤产品，年生产能力为2.3X106m , 其中厚织物占50 %，中厚织物占30 %，薄织物占20 %。全部产品中以腈纶为主体的混织 物占60 %，以涤纶为主体的混织物占40 %。3. 车间负荷情况及车间变电所的容量如表 1所示。4. 供电协议1从电力系统的某35/10KV变电站，用双回10KV架空线路向工厂馈电。变电站 在厂南0.5km 。2丨系统变电站馈电线的定时限过流保护装置的整定时间top=1.5s，要求工厂总配电所的保护整定时间不大于1

13、.0s。3在工厂总配电所的10kV进线侧计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。5. 工厂负荷性质：本厂多数车间为三班制，少数车间为一班或两班制，年最大负荷利 用小时数为6000h。本厂属二级负荷。6. 工厂自然条件1气象资料 年最高气温为38 C,年平均气温为25 C,年最低气温为-1 C，年 最热月平均最高气温为30 C,年最热月地下0.8m处平均温度为25 C。常年主导风向为 南风，覆冰厚度为3mm，年雷暴日数38天。2地质水文资料平均海拔200m，地层以砂粘土为主，地下水位 35m。供电设计必须遵循的一般原那么必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约

14、有色金 属等技术经济政策。平安可靠、先进合理应作到保障人生和设备的平安、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。近 期为主、考虑开展应根据工程特点、规模和开展方案，正确处理近期建立和远期开展的关系，作到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。全局出发、统筹兼顾必 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等，合理 确定设计方案。2,变电所设计2.1变电所的负荷计算变电所的负荷分级及负荷计算的目的工厂的负荷一般分为三级：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

15、重大设备损坏、重大产品报废等等。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，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应看着 特别重要的负荷。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，如大量产品报废 等。三级负荷：三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述的一、二级负荷者。变电所负荷计算的目的，是要为确定移相电容器、主变压器、各种开关电器的容量、 电力线路的导线和电缆截面、变电所所址、整定继电保护装置提供电。计算负荷是供电设计的根本依据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和 导线电缆的选择是否经济合理，如计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选的过大，造 成

16、投资和有色金属的浪费。如果选的过小，又使电器和导线电缆处在过负荷下运行，增加 了电能的损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，同样造成损失。可见，正确地确 定计算负荷意义重大，但由于负荷情况复杂，影响因素多，虽然负荷的变化有点规律，但 仍难准确的计算出来，实际上，它的不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生 产者的技能及能源的供给的状况等多种因素有关。因此负荷的计算只能接近实际。负荷计算的方法确定负荷的方法，主要有需要系数法、二项式法，需要系数法是世界上普遍采用的计 算负荷的根本方法，二项式法应用局限很大，但确定设备台数较少而容量差异悬殊的分支 干线的计算负荷时，那么宜于采用二项式法计

17、算。由于本设计的车间较多且设备容量较大, 所以采用需要系数法。负荷计算公式如下：有功计算负荷单位为kwP3o=KdPe(2.1)无功计算负荷为单位为kvarQ3o=P3ota n(2.2)视在计算负荷单位为KVAS30 = P 30/cos(2.3)计算电流单位为AI30=S30/彳3 Un)(2.4)各车间变电所的负荷计算表1一1各车间和车间变电所负荷计算表380V序号车间单位名称设备容量KWkdcostan计算负荷车间变电所代号P30Q30S30130制条车间3400.80.800.75272204340516.59纺纱车间3400.80.800.75272204340516.59饮水站8

18、60.650.800.7555.9041.9369.88106.171锻工车间370.20.651.177.408.6611.3817.30NO.1 车机修车间2960.30.501.7388.80153.6177.60269.84变2幼儿园12.80.60.601.337.6810.2112.8019.45仓库380.30.31.7311.4019.7222.8034.64小计1149.0.740.91643.46577.9865.041314.3K=0.9834织造车间5250.80.800.75420315525797.68染整车间4900.80.800.75392294490744.5

19、02浴室、理发室50.81.004046.08NO.2 车食堂400.750.800.753022.5037.556.98变单身宿舍500.81.004004060.78小计11100.810.72797.40568.3979.221487.8K=0.951锅炉房1510.750.800.75113.2584.94141.56215.09水泵房1180.750.800.7588.5066.38110.63168.08NO.3 车3化验室500.750.800.7537.5021.8346.8871.22变油泵房280.750.800.752115.7526.2539.88小计K=0.93470

20、.790.78234.23170.01296.76450.892.2无功功率补偿及其计算按水利水电部1983年制定的？全国供用电规那么？规定：高压供电的用户，功率因数 不得低于0.9 ;其他情况，功率因数不得低于 0.85。如达不到上述要求，那么须加无功功 率的人工补偿装置。无功功率补偿的目的变电所的无功功率补偿的目的是为了减小通过变压器、线路和开关的无功功率，从而 减小这些元件的规格，降低变压器、线路的功率损耗和电压损耗。工厂中功率因数降低是由于有大量的感应电机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性 负荷，如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达 不到工厂规定的功

21、率因数要求时，那么考虑人工补偿。在变压器低压侧装设了无功补偿装 置后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选择得小一些。 这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支。无功补偿的方法工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。它一般分为三种：高压集 中补偿、低压集中补偿、低压分散补偿。由前面的车间负荷计算知车间的计算很大，但功 率因数普遍很小。从表中可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数分别为只有 0.74、0.81、 和0.79。而提供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此在变压器

22、低压侧补偿后的功率因数应稍微高 些，暂取0.92。补偿公式如下：无功补偿装置容量Qc=P 30 tan -tan '(2.5)补偿后总的视在负荷S'30= P302+(Q30-Qc)2°5(2.6)变压器有功损耗ZPt=0.015S' 30(2.7)变压器无功损耗Qt=0.06S '0(2.8)变压器低压侧有功功率P=P30+ t(2.9)变压器低压侧无功功率Q 'Q 30+ Qt(2.10)补偿后的有功功率P30=S、30 Xcos P30(2.11)因此380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算。2.3 变电所主变压器台数和容量、型式确

23、实定主变压器台数的选择：主变压器的台数应根据负荷特点和经济运行要求进展选择。当符合以下条件的一种 时，要装设两台及以上的变压器：有大量的一级和二级负荷。季节性负荷变化较大，适于 采用经济运行方式。集中负荷较大。其他的情况只要装一台变压器。1. 主变压器台数应满足负荷对供电可靠性的要求。对于供电给一、二负荷的变电所， 应采用两台主变压器。2. 如果附近只有一条电源进线，那么只能采用一台主变压器。此时，如果厂内有一、 二级负荷，那么应所内装设一台发电机，作为一、二级负荷的备用电源。3. 对于只向三级负荷供电的变电所，当负荷变动很大，填充系数a<0.5时，为减小主变压器的功率损耗，宜采用两台主

24、变压器；反之，当a >0.5时，宜采用一台主变压器。4. 当厂内有大型高压用电设备如大型高压电动机、大型电炉时，宜采用两台主变主变压器容量的选择1. 变电所装有一台主变压器时，其容量应满足以下要求Snt >S3o(2.12)式中S30为该变电所承当的全部计算负荷无功补偿后的计算负荷。2. 装有两台主变压器的变电所，每台主变压器容量不应小于总的计算负荷的60%，最好为总计算负荷的70%左右，同时每台主变压器的容量不应小于全部一、二级负荷之和。各车间变电所主变压器的选择本厂属二级负荷，根据上面的要求，又考虑到今后的开展，查参考资料1附录表4 ,三个车间变电所应分别选用一台S9800/1

25、0型低损耗配电变压器、一台 S9 1000/10型低损耗配电变压器和一台 S9 250/10型低损耗配电变压器。见表1-2所示。 变压器的联结组别均采用Yyn0。变电所型示的选择高压配电所设独立式，车间变电所设附设式。变电所的位置选择工厂变电所是工厂承受、变换和分配电能的场所。它装有变压器用于改变电网电压等 级；设有配电装置，对其上连接的电力线路进展电能分配，配电装置上还设有饱和及控制 设备、测量仪表等，有的还设有自动装置。工厂变电所分为降压变电所和车间变电所，一般中小工厂不设总降压变电所 选择变配点所的所址，应该根据以下要求综合考虑后确定。1接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和

26、有色金属消耗量。2丨进、出线方便。3设备运输方便。4不应设在有剧烈振动或高温的场所；地势低洼和可能积水的场所；厕所、浴室 或经常积水场所的正下方或相贴。5不应设在有爆炸危险、火灾危险场所的正下方或正上方，塑像毗邻时应符合<<爆炸和火灾危险场所电力装置设计规 X>>的规定。6不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时那么不应设在污染源主导 风向的下风侧。7多层建筑内装有可燃性油的电气设备的变配电所，应布置在底层靠外墙部位， 且不应设在人员密集场所的正上方、正下方或贴邻疏散出口两旁；8丨根据需要，适当考虑开展余地厂负荷中心的估算方法1选择适宜的负荷圆比例m根据负荷统计结

27、果，确定负荷最大的车间。在厂平面布置图上，在表示该车间的框图的负荷中心位置画一个大小适宜确实圆，并以此圆的面积nr2表示该车间视在计算负荷 S'30.2的大小，然后按下式计算出该负荷圆的比例：m= S' 30.2 / nr2(2.13)2丨以作为全厂各车间负荷圆的公共比例，按下式求出其他各车间负荷圆的半径：ri =( S' 30.2. i / nm) 1/2,(2.14)式中，ri为第i个车间负荷圆的半径i=1 , 2, 3.S' 30.2. i为i第个车间的视在计算负荷。3根据各车间负荷圆的半径ri，在厂平面布置图分别以各车间负荷中心为圆心，画 出各车间的负荷

28、圆。4通过观察分析全厂各车间负荷圆的分布情况，估算出厂负荷中心的大概位置，总 变配电所就应该设在这个位置附近靠电源一侧处。2.4 变电所主接线方案的选择变配电所的主接线，应根据变配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决定，并应满足平安、可靠、灵活和经济等要求。平安性1、在高压断路器的电源侧及可能反应电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。2、在低压短路器的电源侧及可能反应电能的另一侧，必须装低压刀开关。3、在装设高压熔断器和负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。可靠性1. 变电所的主结线方案，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

29、由两回路或者一回6kv及以上专用架空线或电缆供电。其中采用电缆供电 时,应采用两根电缆组成的线路，且每根电缆应承受100%的二级负荷.2. 变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器，当有继电器保护或自动切换电源要求 时，低压侧总开关和低压侧母线分段开关，均应采用低压断路器。3. 变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关.当双电源供多 个变电所时，宜采用环网供电方式.灵活性1. 变配电所的上下压母线，一般采用母线或单母线分段构造2. 需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路电器高压负荷开关3. 主接线方案应与变压器经济运行的要求适应经济性1. 主结线方案应力求简单，采

30、用的一次设备特别是高压断路器应较少或不用断路器的接线2. 变配电所的电器设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘 汰的产品3中小工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需要频繁操做的场合，那么采用真空断路器或SF6断路器4. 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度 表用根据所选车间变压器的容量、按装地点、进线方式、本车间及需转供负荷及出线路数 等，确定变电所主接线。2.5 进出线的选择选择计算、校验方法：1按发热条件选择导线截面 对于相线当导线的截面A及周围的实际环境温度一定 时，其允许的载流lai量也一定，必须满足lai羽30 ;对于零线其截面

31、Apen应按下诉公式选择： 当 A巾16mm 2 时，Apen=0.5A 巾；当 A巾W16mm 2 时，Apen=A 巾。2. 按电压损耗条件选择导线截面可按公式厶U%= u%PL，计算出电压百分比，式中Au%为电压损耗近似值，可以通过查表得到；P为一次的计算负荷；L为高压进线长度。3. 按经济密度选择导线截面线路的经济电流密度Jec的大小与线路类别、导线材料和工厂的年最大负荷利用小时数有关。可查表求得。为了使线路的年运行费用最低，线路的 截面Aec应按下式选择Aec= I 3o/Jec (2.15) 式中，为流过线路的计算电流。4. 按短路热稳定度校验母线、绝缘导线和电缆的芯线截面A注Km

32、in变电所进出线的选择以1号变电所为例架空线长 0.5km，变电所高压侧计算负荷 P3o=654kW， cos=0.92,1 3o=41A,T max =6000h,线路允许的电压损耗为 4.5%。1. 导线截面的选择按经济电流密度选择导线截面。由Tmax =6000h查参考资料一表 5-3得经济电流密度Jec=0.90A/mm 2，因此经济截面为Aec= I 30/Jec=41A/0.90=46mm2选标准截面50mm 2，即选用LJ-50型铝绞线。2. 校验发热条件查参考资料表ZL14-2得25 C时LJ-50的允许载流量lai=215A>l 30=41A满足发热条件3. 校验机械强

33、度查参考资料表ZD8-12得0.5KV架空裸导线的最小截面 Amin=16mm 2因此LJ-50满足机械强度要求4. 校验电压损失利用LJ-50和cos ©=0.92,U n=10KV,查参考资料二表 ZD8-10 得三相架空线路的电压损耗 u%近似值Au%/kWkm=0.844 x 10-3因此线电压损耗为Au%=0.844 x 10-3PL%=0.844 x 10-3 X984 x 20=1.66%<4.5%满足电压损耗要求。2.6短路电流的计算供电系统要求正常的不断的可靠供电，以保证工厂生产和生活的正常进展。但是供电 系统的正常运行常常因为发生短路而受到破坏。短路就是供电

34、系统中一相载流导体接地或 相互接触并产生超出规定值的大电流。供电系统发生短路时，电流可达几万至几十万。如 此巨大的电流将产生强烈的力和热效应，造成对设备和人身的严重伤害和威胁。造成短路的主要原因，是电气设备载流局部的绝缘损坏，误操作、雷击或过电压击穿。由于误操作产生的故障约占全部故障的 70%。绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压击穿，或者是设备绝缘受外力损 伤而造成短路。工作人员由于未遵守平安操作规那么而发生误操作，也可造成短路。鸟兽 跨越在裸露的相线之间，或者咬坏设备导线电缆的绝缘，也是导致短路的一个原因。供电系统中短路的类型与其电源的中

35、性点是否接地有关，可分为三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，为了选折和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保 护装置，所以要计算三相短路电流。在校验继电保护装置的灵敏度是要计算不对称短路的 短路电流值。校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，要用到短路冲击电流、稳态短 路电流、短路容量。短路后，短路电流要比正常电流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至 几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即当它通过电气设备时，设备集聚升温，过热会使绝缘老化或损坏，同时产生很大的电动力，使设备的载流局部变形 或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线上产生

36、很大的压降，离 短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其他的设备的正常 的运行。由此可见，短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因 素；同时需要进展短路计算。短路计算的目的就是为了正确的选择电气设备，使设备具有 足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了切除 短路故障的开关电器、整定短路保护的继电器保护装置和选择限制短路电流的元件如电 抗器等，也必须计算短路电流。选择设备时，需要知道通过该设备最大可能的三相短路 电流。因此要按最大运行方式计算短路电流；当校验继电保护装置的灵敏度时，又需要知 道最小短路电流时灵敏系数

37、是否合格，所以要算出最小运行状态下的最小短路电流，261短路电流计算1.绘制计算电路2. 确定基准值设Sd=100MVA ，Ud=Ue即高压侧 Udi=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，那么ldi=Sd/3°5 XUdi=100/1.732 X10.5=5.5kAId2= Sd/3°5XUd1=100/ 1.732 X0.4=144KA3. 计算最大及最小运行方式下，短路系统电路中各元件的电抗标幺值1电力系统：X；M =100MVA/187MVA=0.53X；m =100MVA/107MVA=0.932丨架空线路：查表得LJ-35的X 0=0.41 Q/KM，而线路长

38、0.5KM,故X2*=(0.41 X0.5) QX100MVA心0.5KV) 2=0.193电力变压器：查表知 UZ%= 4.5 ，那么X3*=4.5/100 X100MVA/800KVA=5.634. 计算k点(10.5kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值Xm b<*=X m *+X i *=0.53+0.19=0.72Xmb<*=X m*+Xi*=0.93+0.19=1.122丨短路三相电流周期分量有效值Imk(3)=I d/ Xm/=5.5kA/0.72=7.64KAlmK(3)=l d/ Xma<*=5.5kA/1.12=4.91KA3其他短

39、路电流Im "(3)=l cJ3)=Imk(3)=7.64KAishM=2.55 XIm "(3)=2.55 X7.64KA =19.48KAIshM3=1.51 XIm "(3)=1.51 X7.64KA=11.55KAlm "(3)= l3)= ImK(3)= 4.91KAishm=2.55 Xlm "(3)=2.55 X4.91KA =12.52KAlshm3=1.51 Xlm "(3)=1.51 X4.91KA=7.41KA4三相短路容量Skm =S d/ Xm ik*=100MVA/0.72=139MVASKm =Sd/ X

40、m ik*=100MVA/1.12=89MVA5. 计算k-1点(0.4kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值Xm Kk-1) *= X *+X 1*+X 2*= 0.53+0.19+5.63= 6.35Xm x(k-1)*=X *+X1*+X 2* = 0.93+0.19+5.63= 6.752丨三相短路电流周期分量有效值l Mk-1 =1 d1/ Xm那-1)*= 144KA /6.35 = 22.68KAl mk-1 =l d1/ XmKk-1)*= 144KA /6.75 = 21.33KA3其它短路电流Im k-1 " (3)=l -(3)=l k-

41、1 =22.68KAi shM k-1 (3)=1.84 l" (3)=1.84 X22.68KA=41.73kAIshM k-13=1.091" (3)=1.09 X22.68kA=24.72Kalm k-1 "(3)=l -(3)=l k-1 =21.33KA (3i shm k-1 =1.84 l" (3)=1.84 X21.33KA=39.25kAlshm k-13=1.091" (3)=1.09 X21.33kA=23.25Ka4三相短路容量Smk-1 =Sd/XM Dk-1)*=100MVA/6.35=15.75MVASmK-1 (

42、3)=Sd/Xm Kk-1)*=100MVA/6.75=14.81MVA18 / 356 .以上计算结果综合如表所示。1最大运行方式下短路计算结果:表1 3最大运行方式下短路计算结果短路计算点三相短路电流/KAS<(3) MVAlK（3）|"(3)"（3）ish (3)lsh(3)K7.647.647.6419.4811.55139K-122.6822.6822.6841.6945.44162丨最小运行方式下短路计算结果:表1 4 最小运行方式下短路计算结果短路计算点三相短路电流/kAS<(3) MVAlK(3)|" (3)| 8（3）ish (3)l

43、sh(3)K4.914.914.9112.527.9189K-121.3321.3321.3339.2523.2514.812.7 变电所一次设备的选择2.7.1 一次设备选择的要求各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作，所以在选择时必然有一样的 根本要求。在正常工作时，必须保证工作平安、运行维护方便，投资经济合理。在短路的 情况下，能满足力稳定和热稳定的要求。按正常的工作条件，选择时要根据以下的几个方面：对环境 产品制造时分户内和户外型，户外的设备工作条件较差，选择时要注意。 对电压 选择设备时应使装设时应使装设地点的电路额定电压小于或等于设备的额定 电压。对电流 电气设备铭牌上给

44、的额定电流是指周围空气温度为某个值时电气设备长期允 许通过的电流。2.7.2 一次设备校验应满足的条件1、设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压2、设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流3、设备的最大开断电流或功率应不小于它可能开断的最大电流或功率各车间变电所的一次设备的选择与校验以1号变电所为例：一选择GG-1AF-07作为进线开关柜，其校验如下：1高压隔离开关GN8-10/200丨的校验：Un=10KV满足要求In=200A>I 30=41.15A 满足要求断流能力：查参考资料二表ZL3-4得Ioc=16KA>I k=7.64KA满足要求动稳定度：查参考资料二表ZL3-10

45、，GN8-10/200的极限通过电流峰值为25.5KA，imax=25.5KA>i sh(3)=19.48KA 满足要求热稳定度：lt2t=(10KA) 2X5=500KA>l(3)2tima =7.64 2 >2.25=131KA 满足要求 其中，It为设备的t秒热稳定电流KA，t为设备的热稳定实验时间，tima为短路假象时 间St ima =t k+0.05s, t k=t op+t oc =2+0.25=2.252丨高压断路器SN10-10/630丨的校验：Un=10KV满足要求In=630A>I 30=41.15A 满足要求断流能力：查参考资料二表 ZL3-4得

46、Ioc=16KA>I k=7.64KA满足要求动稳定度：imax=40KA>i sh=19.48KA 满足要求热稳定度：lt2t=(16KA) 2>2=512KA> ik(3)2tima =7.64 2 >2.25=131KA 满足要求3电流互感器LQJ-10丨的校验：Un=10KV满足要求In=100A>I 30=41.15A 满足要求动稳定度：查参考资料二表 ZL7-4得Kes=225,K i=90Kes21/2l1N=225 >21/2 X).1=31.8KA> i sh(3)=19.48KA满足要求。热稳定度：Kil1N2t=(90 &g

47、t;0.1) 2&=162>l -(3)2tima=131KA 满足要求。校验结果列表如下：表1 5 GG-1A F-07进线开关柜校验结果表选择校验工程装设地点数据设备的型号规格参数数据参数高压断路器高压隔离开关电流互感器SN-1010/630GN8-10/200LQJ-10,100/5电压Un10KVUn10KV10KV10KV电流I3041.15AIn630A200A100/5A断流能力Ik7.64KAIoc16KA-动稳定ish19.48KAi max40KA25.531.8KA热稳定|x2t ima131KA|t2t512500162结论合格合格合格二选GG-1A F-

48、54作为互感器柜其器件有： GN8-10/200RN2-10/0.5 JDZ-10 FS4-10其校验方法与上同，可列表格如下：表1 6 GG-1A F-54互感器柜校验结果表选择校验工程装设地点数据设备的型号规格参数数据参数高压隔离开关高压熔断器电压互感器避雷器GN8-10/20RN2-10/0.5JDZ-10FS4-10电压Un10KVUn10KV10KV10KV10KV电流|3041.15AIn200A0.5A断流能力Ik7.64KAIoc16KA50KA动稳定ish19.48Ai max25.5KA热稳定|x2t ima131KA|t2t500结论合格合格合格合格三选GG-1A(J)-

49、03作为计量柜其器件为：GN6-10/200RN2-10/0.5 JDZ-10校验表格如下:表1 7 GG-1A J-03计量柜校验结果表选择校验工程装设地点数据设备的型号规格参数数据参数高压隔离开关高压熔断器电压互感器GN6-10/200RN2-10/0.5JDJ-10电压Un10KVUn10KV10KV10kV电流I3041.15AIn200A0.5A-断流能力Ik7.64KAIoc16KA50KA-动稳定ish19.48KAimax40KA-热稳定lx2tima131lt2t192-结论合格合格合格四选PGL-2-05 A作为低压出线柜其器件为：HD13-1500/30DW15-1500

50、/3LMZJ1-0.5,1500/5校验表格如下：表1 8PGL-2-05 A低压出线柜校验结果表选择校验工程装设地点数据设备的型号规格参数数据参数低压刀开关低压断路器电流互感器HD13-1500/30DW15-1500/3LMJZ1-0.51500/5电压Un380VUn380V380V500V电流|301044AIn1500A1500A1500/5A断流能力Ik16KAIoc40KA结论合格合格合格2.8 二次回路方案的选择及继电保护的整定二次回路的定义与分类工厂供电系统或工厂变配电所的二次回路，是指用来控制、指示、监视和保护一次电 路运行的电路，包括控制系统、的二次回路，是指用来控制、指

51、示、监视和保护一次电路 运行的电路，包括控系统信号系统、监测系统及继电器保护和自动化系统等。其也称为二 次系统。二次回路按电源性质分可分为直流电源电路和交流电源回路。交流回路又可分为交流 电流回路和交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。二次回路按其用途分，有断路控制回路、信号回路、测量回路、继电器保护和自动 装置回路等。282二次回路的意义供电系统在运行中，由于绝缘老化，机械损伤和外界的某些影响，可能发生故障和不 正常工作状态。引起电流增大，电压频率降低或升高，使供电系统的正常工作遭到破坏， 严重影响生产，甚至造成巨大损失。为了防止事故的扩大，保证非故障局部

52、仍能可靠地供 电，必须尽快切除故障，靠运行人员来发现并切除故障是无法满足要求的，只有借助于设 备上具有自动保护作用的继电保护装置来实现快速切断。对于危害不大的不正常工作状态 也可由继电保护装置发出信号。为了提高供电系统运行的可靠性，继电保护装置必须具备快速性、选择性、灵敏性和 可靠性。二次回路方案的选择与继电保护的整定1. 高压断路器的操动机构控制与信号回路断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图2所示:因一ZZ1_WC控制小母线 WS 信号小母线GN 绿色指示灯Ri、R2 限流电阻YR脱扣器KA 保护装置 QF1 “6 断路器辅助触点 QM 手力操动机构辅助触点图2手力操动的断路器控制与

53、信号回路2. 变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电镀表和无 功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因 数。计量柜由上级供电部门加封和管理。3. 变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器一避雷器柜， 其中电压互感器为3个JDZJ 10型，组成Yo/Yo/开口三角形的接线，用以实现电压测量和绝缘监察4. 主变压器的保护装置对电力变压器的以下故障及异常运行的方式，应装设相应的保护装置：1绕组及其出线的相间短路和在中性点直接接地的单相接地保护。2丨绕组的乍间短路。3外部相间短路引起的过电流。4中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。5过负荷。6油面降低。7变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。装设瓦斯保护瓦斯保护又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种根本的保护 装置。它装设在变压器的油箱与油枕之间的连通管上，当变压器油箱内故障产生轻微故障 时，就会发生“轻瓦斯动作。当变压器的油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体 很多，带动油迅速地由