某塑料制品厂总配电所及配电系统设计

1、本科毕业设计论文论文题目：奥塑料制品厂全厂总配电所及配电系统设计作者姓名指导教师所在院系专业班级提交日期 2010.学生姓名：指导教师：某塑料制品厂全厂总配电所及配电系统设计The Design Of Power Distribution System For A PlasticsProducts Factory浙江工业大学信息工程学院电气工程系毕业设计论文A ThesisSubmitted to Zhejiang University of Technologyin Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Undergraduate Th

2、esis inElectrical Engineering20 年 月June 20浙 江 工 业 大 学（函授）毕业设计（论文）任务书专业 班 级 学生姓名 ,设计（论文）题目：某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计.原始资料：.设计（论文）要求： 四.毕业设计（论文）内容：1设计（论文）说明书（根据大纲要求）一份2设计（论文）图纸 1、变电所的电气主接线图2、典型的继电保护和二次电路图3、变电所的平面布置图 和厂区平面布线图五.毕业设计（论文）工作期限：任务书发给日期年 月 日设计（论文）工作自年 月 日至 年 月 日设计（论文）指导教师系主任 主管院长某塑料制品厂全厂总配电所及配电系统

3、设计关键词：配电系统，短路计算，主接线，继电保护THE DESIGN OF POWERDISTRIBUTION SYSTEM FORA PLASITCS PRODUCTS FACTORYABSTRACT目录摘要IABSTRACT n目录m第 1 章 绪论 11.1 工厂供电的意义和要求11.2 设计原则21.3 内容及步骤2第 2 章 负荷计算、无功补偿及变压器选型32.1 负荷计算32.1.1 负荷计算的意义32.1.2 负荷计算的方法 32.1.3 负荷计算的步骤 42.1.4 负荷计算示意图 42.1.5 负荷计算基本公式和举例 52.2 变压器的选择82.3 供电系统中的功率损耗92.

4、4 无功功率补偿102.4.1 提高功率因数的意义 122.5.2 提高功率因数的方法 122.5.3 电力电容器的安装方式 132.5.4 电容器补偿量的计算 132.5.5 全厂计算负荷 13第 3 章 全厂总供电系统设计153.1 总配电所的主接线设计的原则和意义153.2 电气主接线的基本方式153.3 本设计的主接线的基本方式163.4 一次接线系统图17第 4章短路电流计算184.1 短路电流计算的意义和方法184.2 短路计算184.2.1 绘制短路电流计算示意图 184.2.2 短路电流及容量的计算 194.2.3 最小、最大运行方式下的短路计算 224.2.4 短路计算表22

5、第 5 章 电气设备、电缆、母线的选择245.1 按正常工作条件下选择245.1.1 按工作电压选择 245.1.2 按工作电流选择 245.1.3 按断流能力选择 255.2 按短路条件校验255.3 开关设备及母线电缆的校验27第 6 章 继电保护整定及二次保护296.1 概述 296.2 总配电所的继电保护装置296.2.1 总配电所保护装置的作用296.2.2 对继电保护装置的基本要求296.3 继电保护的灵敏系数306.4 电力变压器保护装置的配置要求306.5 变压器过电流保护的整定计算316.5.1 过电流保护动作电流的整定计算 326.5.2 过电流保护动作时间的整定计算 33

6、6.5.3 过电流保护灵敏系数的校验 336.6 变压器电流速断保护的整定计算336.6.1 电流速断保护动作电流的整定计算 336.6.2 电流速断保护灵敏系数的校验 336.7 变压器过负载保护的整定计算346.7.1 过负荷保护动作电流的整定计算 346.7.2 过负荷保护动作时间得整定计算 34346.8 变压器过负载保护的整定计算6.8.1 过电流保护动作电流的整定计算 356.8.2 过电流保护动作时间 356.8.3 过电流保护灵敏系数的校验 35第 7 章 接地与防雷设计357.1 接地 367.2 防雷 377.2.1 防雷装置377.2.2 防雷措施37第 8 章 结论 4

7、0致谢 41参考文献 42附录 43第 1章 绪论1.1 工厂供电意义和要求众所周知，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；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工程机械制造厂里，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。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

8、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。(4) 优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求(5) 经济

9、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。1.2 设计原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、 GB50059-9235110kV 变电所设计规范、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

10、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。1.3 内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求

11、，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。1、负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、显示计算结果。2、一次系统图根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格

12、和数量。4、变压器选择及变电所布置根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号及全厂供电平面图。5、短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和动稳定检验，并列表表示。7、导线、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进

13、行导线和电缆截面选择。8、整定及二次保护为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算。给出二次系统图。9、防雷与接地参考本地区气象及地质资料，设计防雷接地装置，绘制防雷接地平面图第 2章 负荷计算、无功补偿及变压器选型2.1 负荷计算2.1.1 负荷计算的意义“计算电荷”是按发热条件选择导体和电器设备时所使用的一个假象负荷，其物理量意义是按这个计算负荷持续运行所产生的热效应，与按实际变动负荷长期与运行所产生的最大热效应相等。也可用持续时间为半小时平均有功负荷的最大值来描述计算负荷。实际情况表明，一般导体要达到最稳定温升需

14、负荷曲线上求得的半小时最大负荷(年最大负荷)Pmax相当.所以计算负荷也可以认为就是持续半小时最大负荷，用符号P30、Q30、S30、I30表示，并用 和Pjs、Ss Ijs和Qjs 分别表示有功、无功、视在和电流计算负荷。计算负荷也称需要负荷或最大负荷，目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。负荷计算的内容包括:(1) 求尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失、选熔断器和保护元件等。(2) 求平均负荷，用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。2.1.2 负荷计算的方法常用的负荷计算方法有需用系数法、二项式法、利用系数法、ABC!、单位产品耗电量法和面积功

15、率法等。在实际工程配电设计中，广泛采用系数法，因其计算方便，多采用方案估算，初步设计和全厂大型车间变电所的施工设计。在本设计中我多采用的是需用系数法来确定计算负荷。需用系数法是把设备功率Ps乘以需用系数(Kp; Kq),直接求出计算负荷的一种简单计算方法。因而在实际应用中被广泛采用。按需要系数法确定计算，应从实际每台用电设备开始，逐级向电源推进，一直计算到电源，用每一级的计算负荷为选择该用电器的依据。需用系数法的计算，现在己普遍应用于供配电设计中，具缺点是它未考虑到用电设备中少数容量特大 的设备对计算负荷的影响。因而在用电台数较少而容量差别较大的场合中，应用 二项式系数法来计算负荷。这种场合用

16、需用系数法来计算负荷所得值往往偏小。 本设计的情况符合需用系数法，因此，在本设计中采用按需用系数法来确定计算 负荷。2.1.3 负荷计算的步骤(1)用电设备的计算负荷。(2)求车间变压器低压侧的计算负荷。求低压各用电设备组的计算负荷总和 乘以同时系数即为该车间变压器低压侧计算负荷。(3)求车间变压器高压侧的计算负荷。计算车间变压器的功率损耗，变压器 低压侧计算负荷加该变压器有功、无功损耗即得变压器高压侧计算负荷P30 P30 P该值可用于选择车间变电所高压侧进线导线侧面。(4)配电所进线的计算负荷。(5)总降压变电所低压侧计算负荷。(6)主变压器的功率损耗，计算Pb, Qbo(7)全厂计算负荷

17、。2.1.4 负荷计算示意图本设计所采用的电力负荷计算示意图如图2-1所示，将每个计算点编号，由用 电设备依次逆推到电源侧。同压配电30*F30-GDF3口P3D图2-1电力负荷计算示意图2.1.5 负荷计算基本公式和举例(1)设备组的负荷计算公式P30(F) Kd?pN (KW)(2-1)Q30(f)P30( f)tg (K var)(2-2)$0(F)Jpw)2 Q3o(F)2(KV?A)(2-3)(2)车间变电所的负荷计算公式P30(d) K p?P30(E)i (KW)(2-4)Q30(d) = K q?Q30(e (Kvar)(2-5)S30(D) JP30(D)2 Q30(d)2(

18、 V ?A)(2-6)以上公式中Pn用电气设备组的设备额定功率；kd需要系数；tg用电设备的功率因数角的正切值；K p K q,有功、无功同时系数，分别取0.8-0.9及0.93-0.97 。(3)配电所的负荷计算公式K q K p为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数和 。一对配电所分另I取0.85-1和0.95-1 。(4)以NO.1变电所为例，计算用电设备的计算负荷：薄模车间：有功功率：无功功率：原料库：有功功率：无功功率：生活问：有功功率：成品库1:有功功率：无功功率：成品库2:有功功率：无功功率：包装材料库：有功功率：P301 kd?pN 0.3 20 6KW无功功率：Q301 P

19、30i?tg 6 1.73 10.38KvarNO.作问变电的计算负荷：Kp 0.9 Kq 0.95有功功率：P302Kp?P30190 （840 7.58 7.5 7.2 6） 788.6KWQ 302Kq?Q3010.95 （1117.213 13 12.5 10.4）无功功率：1165.58 KvarS302- P3012 Q3012778.621165.582视在功率：1407.2KVA其余变压所计算如NO.1变电所计算方式，计算结果如表2-1所示。表2-1所有变电所负荷计算表序 号车间或用电单 位名称设备 容量（千 瓦）需用 系数功率 因数 cos?功率 因数 角正 切 tg?计算负

20、荷有功P30 （千 瓦）无功Q0 （千 乏）视在S30 （千 伏安）（1） No变电所1溥膜车间2原料库3生活问4成品库（一）5成品库（二）6包装材料库7小计（2） No2变电所1单丝车间2水泵房及其附 属设备3小计(3) Nq变电所1注塑车问2管材车间3小计(4) Nq变电所1备料复制从车间2生活问3浴室4锻工车间5原料、生活问6仓库7机修模具车问8热处理车间9怫焊车间10小计(5) Nq变电所1锅炉房2实验室3辅助材料房4油泵房5加油站6办公楼、招待所、食 堂7小结8全厂合计9乘以参差系数全厂合计(Kp=0.9,Kc=0.95)说明：上表系根据各车间配电系统设计后所提供的资料。其中NO3

21、NO.4变电所设置一台变压器，其余皆设置两台变压器。2.2 变压器的选择所谓变压器是变电所中最重要的一项设备，有升压变压器和降压变压器，通 常工矿企业使用的变压器均是降压三相变压器。按变压器绕组材料可分为铝绕组 和铜绕组变压器两大类。铝绕组变压器采用较广泛，可它的过载能力较低。 35KV 及以下电压等级的变压器可以分为油浸式、干式两种，而我国目前广泛使用的油 浸式变压器为SL7型。本设计中所采用的变压器为降压器中的 10KV级SL7系列三相油浸自冷式铝线电力变压器，这一系列产品采用优质晶粒取向冷扎硅钢片，45度全斜结缝，天冲孔，钢带绑扎，片状散热器，绕组采用缩醛漆包线等。新材料、新结构、新工

22、艺，具有体积小，重量轻，损耗底，效率高，节能，节约运行费用等显著优点。本设计中由于各车间变压器台数己定，只需进行容量的选择。选择的原则为：(1)只装一台变压器的变电所变压器的容量St：应满足用电设备全部的计算负荷 S30的需要，即S30 St , 但一般应留有15%的容量，以备将来增容需要，本设计中的 NO.3、NO.4、NO.5 变电所采用此原则。(2)装有两台变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下两个条件。任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷S30的大约70%的需要，即为St 0.7S30 0任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷S3。的需要，即St S30()。本设计中所有负荷均为

23、三级负荷，故 NO.1、NO.2变电所选取的变压器仅考 虑即可。(3)车间变电所变压器的容量上限单台变压器不宜大于1000KVA,并行运行的变压器容量比不应超过 3:1。同 时，并联运行的两台变压器必须符合以下条件：并联变压器的变化相等，其允许差值不应超过 5% ,否则会产生环流引起 电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。各台变压器短路电压百分比不应超过10%,否则阻抗电压小的变压器可能过载。各台变压器的连接组别应相同，若不同，否则侧绕组会产生很大的电流， 甚至烧毁变压器。以NO.5变电所变压器的选择为例，所以其容量为400KVA的SL7-400/10的变压器一台，同理，求出其它变电所变压器的容量。结

24、果如表2-2:表2-2变电所变压器的容量变电所NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5台数S30.2StSe所选变压器技术数据如表2-3所示:表2-3选变压器技术数据变 电 所号额定容量KVA额定电压消耗（W阻抗电压空载电压高压低压空载短路(%(%NO.1NO.2NO.3NO.4NO.52.3 供电系统中的功率损耗在电流通过导线和变压器时耗也需要由电力系统供给。因此就要引起有功功 率和无功功率的损耗，这部分功率损在确定全厂的计算负荷时应把这部分功率损 耗加进去。以NO.1变电所为例，计算功率损耗。由 SL7-1000/10 可得：空载损耗：Pk 1800W 1.8KW短路损耗：Pe 11600

25、W 11.6KW短路电压百分比：Ud% 4.5空载电流百分比：Id% 2.5变压器的有功损耗为P302 788.6KW Q302 1165.6K var S302 1407.2KVAS30/Se 1407.20.72000变压器的无功损耗：QbQk? ? Qe Id%100?0? ? Ud%100?&1.8 0.7 0.7 11.6 7.5KWP303 Pb P302 7.5 788.6796.1KWQ303 Qb Q302 94.1 1165.6 1259.1K varS303, P3032 Q3032, 796.12 1259.121489.7KVA其余变电所计算方法如同NO.1,将计算结

26、果列于表2-4:表2-4各变电所功率损耗参数12345P302Q302S302P303Q303S303I 3032.4 无功功率补偿供电系统未采用无功补偿措施之前的功率因数称为自然功率因数。供电单位般对用电用企业要求要求每月平均功率因数达到0.9以上，当总平均功率因数较低时，常采用提高用电设备的自然功率因数的方法提高总平均功率因数。在工厂生产供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负载， 如电动机、电焊机等，这些用电设备在运行时除了从供电系统用有用功率 P外，还取用相当数量的无功功率Q。从电路理论知道，无功功率的增大，使供电系统的功率因数降低,电网中的功率因数的高低是关系到降低电能损耗、提高

27、供电质量、以及运行经济 效益的重要问题。本设计中的功率因数为：cos P3012188.70 56 0 9cosS3013937.7 0.56 0.9因此需要进行功率补偿提高功率因数。2.4.1 提高功率因数的意义cos 高低，关系到降低电能损耗，提高供电质量运行，提高经济效益，减少供电网的功率损耗。2.4.2 提高功率因数的方法(1) 采用电力电容进行无功补偿。(2) 采用同步电动机进行无功补偿。(3) 采用同步调相机进行无功补偿。(4) 合理选择电机的型号、规格和电容，使其接近满载运行。(5) 降低轻载感应电机的定子绕组电压。(6) 合理的选择应变器的容量，改善变压器的运行方式等提高功率因

28、数的途径主要在于如何减少系统中各个部分所需的无功功率，特别是减少用户端用电器设备取用的无功功率，使电力网载输送一定的有功功率时，可降低其中通过的无功电流。本设计中采用的是电力电容进行无功补偿，它是目前最行之有效且应用最广的无功补偿的措施，它主要用于频率为50Hz勺电网中提供功率因数，作为产生无功功率的电源。2.4.3 电力电容器的安装方式(1) 集中补偿电容器组集中装设在企业工厂的总配电所6-10千伏母线上，用以提高整个配电所的功率因数，使该配电所供电范围内的功率基本平衡，减少了高压线路的无功损耗，同时能提高本配电所的供电质量。(2) 分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或变电所高压

29、或低压母线上，这种补偿具有与集中补偿相同的优点，但补偿的容量和范围相对较小，可补偿效果较明显。(3) 就地补偿将电容器组分别装设在感性设备的附近，就地进行补偿。它即提高用电设备 供电线路的功率因数，又改善用电设备的电压质量。一般，中、小型用电设备尤 为适用。本设计中采用集中补偿。2.4.4 电容器补偿量的计算cos P3042216.8055cos/S304Z4046.2所以 1 55补偿到0.92 ,所以2 23Qc P304(tg i tg 2) 2216.8 (1.43 0.42)2239K var本设计中所用电容器型号为 GR-I(107)BWl0.5-30-1n223930 74.6

30、Qc 75 30 2250K var所以n=754V2.4.5 全厂计算负荷P304 P304 2216.8KWQ304 Q304 Qc 3384.85 2250 1130.85K varS304. P304 2 Q30424914202.24 21278821.72322488.6 KVAI 30 -S30- 2488.6 143.7(A)3V 、3 10P302216.8cos - 0.89S302488.6第 3章 全厂总供电系统设计根据本厂与供电部分所签定的供用电协议，供电电压为从供电部门某110/10KV变电所用10K邓空线路向本厂供电,工作电源仅采用 10KVI压一种。总 配电所内

31、的10KW线采用母线不分段，电源进线均用断路器控制。3.1 总配电所的主接线设计的原则和意义根据与供电部门的协议，决定厂内设高压配电所，配电所得主接线也称一次接线。它的涵义是指由各种开关电气、电力变压器、母线电力电缆及电抗器、避雷器、电容器等电气设备按一定次序连接起来的，接受和分配电能的电路，而主接线图是指该种电路的接线方法。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都有很大的影响。进行工厂变电所主接线选择设计时，应满足一下几点要求：（ 1）安全。设计应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身安全和

32、设备的安全。( 2)可靠。应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。( 3)灵活。应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。( 4)经济。力求要使主接线结构简单，投资少，运行费用低。3.2 电气主接线的基本方式(1) 单母线接线母线是连接电源和引出线的中间环节，起汇集和分配电能的作用，只有一组母线的接线称为单母线. 单母线接线简单明了，操作方便，便于扩建，投资少。(2) 双母线连线在单母线连线的基础上，设备备用母线，就成为双母线。它在供电可靠性和运行灵活性方面是最好的一种主接线。可投资大，开关电器多，配电装置复杂，占地面积大，不适合一般配电所。(3) 桥式

33、接线当配电所只有两回路电源进线和两台主变压器时，采用桥式接线用的断路器台数最少，投资低。(4) 线路一变压器组单元接线当单回路单台变压器供电时，宜采用此进线，所有的电气设备少，配电装置简单，节约建设投资。3.3 本设计的主接线的基本方式本设计中，由于只有一条进线和多台变压器，且负荷均为三类负荷，因此，在10kv侧采用单母线不分段接线方式较合适。该种接线的主要特点如下:(1) 总配电所不装主变压器，无变压器损耗，简化接线，减低了成本及运行费用。用10kVt空短路器保护。(2) 总配电所进线装置短路保护控制，切换操作十分方便灵活，而且可配以继电器保护和自动装置，使供电可靠性大大提高。(3) 为了保

34、证短路器检修人员的人身安全，短路器侧应装高压熔断器。(4) 为了与供电部门经济费用明确，在电源进线总开关( 高压短路器) 柜台， 装 置一台CFC-15Z-19型高压计量柜，其中的电压互感器和电流互感器只用来连接计 费电度表。(5) 各车间的负载都由单母线供电，这样能够保证可靠供电。(6) 为了便于测量、监视、保护和控制主电路设备，母线上接有电压互感器，进 ( 出 ) 线上均串有电流互感器。(7) 为了防止雷电过电压侵入配电室击毁电气设备，母线上设有避雷器。(8) 由于高压配电线路都是由高压母线来电，因此， 其出线侧母线上加装真空断路器，以保证出线的安全检查。3.4 一次接线系统图见附图中的一

35、次主接线图。第4章短路电流计算4.1 短路电流计算的意义和方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短

36、路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法(有称有名单位制法)和标幺制法(又称相对单位制法)，工程上常用标幺制法。4.2短路计算4.2.1绘制短路电流计算示意图5.2图4-1短路电流计算示意图4.2.2短路电流及容量的计算1)最小运行方式下的短路计算确定基准值Sd=100MVA, UC2=10.5kv, UC3=0.4kv 则I d1Sd3Uc1 =1.5KAI d2Sd3Uc2 =5.50KQIdSd3Uc3 =144.34KA短路电路中各主要元件的电抗标幺值(1)区域变电站电力系统电抗

37、标幺值由S0c =400MVA 得*SdX3 X4 X0L* d2U 2X1 X2 Sd /Soc =100/1400=0.25(2)电力线路的电抗标幺值根据计算电流，初选架空线进线为LGJ-35, X0=0.4欧/千米1000.4* 4.5*20.145357*100100*50001.4(3)总降压变电所变压器的电抗标幺值 Uk%SdX 5 入6100Sn(4) 1#车间变电所变压器的电抗标幺值*X7Uk%Sd100SN6.5*100100*1250其余各车间变计算方法相同，故在这不做列举2) k-1点的短路电流和短路容量(1)总电抗标幺值*X (k 1)* *X1X220.25 0.14

38、5 0.1982(2)三相短路电流周期分量有效值(3) I KI d1 *X (K1)1.57.6KA0.198(3)其他三相短路电流(3)(3)I I K 1 二i sh(3)I sh(4)三相短路容量Sd*X (k 1)100 0.198 505.1MVA3) K-2点的短路电流和短路容量(D总电抗标幺值.*X (k 2)* * *X1X2X3220.25 0,145 1.40.898 2(2)三相短路电流周期分量有效值(3) I KI d1 *X (K 2)5.5 6.125KA 0.898(3)其他三相短路电流(3) I (3)(3)IK 2=6.125KA. (3)ish =2.55

39、*6.125=15.62KA(3)Ish =1.51*6.125=9.25KA(4)三相短路容量(k 2)Sd 100 0.898 111.36MVA =100/0.898=111.36MVA X4)车间变电所K1-1, K1-2点短路电流和容量由于总降压变电所距车间变电所很近且为点缆输电，故忽略其线路阻抗。所以车间变电所K1-1点的短路电流和容量均等于总降压变电所低压侧K-2点的短路电流和容量。所以只计算车间变电所低压侧K1-2处短路电流和容量。(1)总电抗标幺值*X (k1*XiX 2X3*2)-Z- X 7220.25 0.1451 45.2 6.0982(2)三相短路电流周期分量有效值

40、(3)I K1 2I d1144.34巴23.67KAX (K1 2)6.098(3)其他三相短路电流 (3). (3)I Ik12=23.67KA:(3)ish =1.84*23.67=43.55KA(3)Ish =1.09*23.67=25.80KA(4)三相短路容量o(3)SdSK1 2X (k1 2) =100/6.098=16.40MVA其他4个车间变电所计算过程与NO.1变电所计算过程相同，故不再列出。4.2.3 最大运行方式下的短路计算计算过程相同，也不再列出。4.2.4 短路计算表表4-1总变的短路计算电流及容量短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVA(3)I KII

41、(3)(3) ish (3)I shq(3)SK最小运K-1行方式K-2最大运行方式K-1K-2表4-2各车间变电所短路计算表短路计算点三相短路电流/KA三相短 路容量 /MVA(3 )I KII (3):(3) i sh (3) 1 shq(3)SKN0.1最小运行方式K1-1K1-2最大运行方式K1-1K1-2N0.2最小运行方式K2-1K2-2最大运行方式K2-1K2-2N0.3最小运行方式K3-1K3-2最大运行方式K3-1K3-2N0.4最小运行方式K4-1K4-2最大运行方式K4-1K4-2N0.5最小运行方式K5-1K5-2最大运行方式K5-1K5-2第 5章 电气设备、电缆、母

42、线的选择关于电器设备选择，虽然发电厂、变电所及配电系统中采用的各种电器设备，其工作条件和运行要求不尽相同，然而在选择这些电器设备时，都应遵守以下几项共同原则:(1) 按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。(2) 按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。(3) 考虑电器设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、放火、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等级等进行选择。5.1 按正常工作条件下选择5.1.1 按工作电压选择设备的额定电压， 不仅要求符合设备所在电网的额定电压，并应等于或大于正常工作时可能出现的最大工作电

43、压Uw?mx ，即 UN Uw?mx。电气设备装设地点的海拔越高，空气密度和湿度相对越低，因此应选用额定电压较高的电气设备。根据实验结果，海拔在1000-4000Mt围，其使用电压约降低。5.1.2 按工作电流选择电气设备的额定电流IN 应大于或等于所在电路中的计算电流I 30 ，即I N I 305.1.3 按断流能力选择设备的额定 的开断电流IOC或断流容量SOC应不小于设备分断瞬间的短路电 流有效值1K或短路容量Sk ,即IOC IK , SOC SK o在此设计中以上校验手段均要用到，同时还要用到下面的按短路条件进行校 验的方法，这些都是配电设备中必备的条件，因此，前面所有的计算结论在

44、此都 将得到应用或检验。5.2 按短路条件校验按短路条件校验，就是校验电气设备的热稳定和动稳定性。表5-1给出各类设 备对热稳定和动稳定性的校验。表5-1各设备对热稳定性和动稳定性的校验设备名称计算项目计算公式说明断路器负荷开关隔离升关动稳性imaxic(3)imax -设备的极限通过电流及其肩效值（KA）. （3）., 一 ，ic -三相短路冲击电流峰值及全电流启效值（KV ）热稳性I It-V timaIt -设备在t秒内允许通过的热稳 定电流（KA）I -短路稳态电流（KA）t-假想时间（S）电流互感器动稳性icKdw?T2?IicKdw-电流互感器动稳定倍数Iic -电流互感器额千次电

45、流(A)热稳性Iie?Kt1 1t而Kt电流互感器的 一秒钟热稳定性 倍数I -短路稳态电 流(KA)母线动稳性js y式中：12 js=1.76 (Ic(3)2 aWjs -母线计算机 械应力y -母线允许机 械应力热稳性铜母线I ? vfima S min171铝母线I ? Jtima S min87Smin -导体所需最小截面电缆热稳性10KV以下绝缘电缆铜电缆I ?VtimaS min148铝电缆I ? tmaS min48Smin -导体所需最小截面而在对电气设备热稳定校验时其三相短路电流发热假想时间tjx在无限大容量供电系统中一般按此式计算：tima t 0.05 （考虑短路电流非

46、周期分量的影响）。t-短路延续时间，为保护继电器整定动作时间与开关动作时间之和，短路器的短路动作时间一般为0.25s；对电力电缆，由于其机械强度足够，所以不必进行 短路动稳定度的校验。5.3 开关设备及母线电缆的校验表中的参数：I 30为线路的计算电流，IOC为极限分断电流，IN?FE为熔体的 额定电流，熔断器的断流容量，SOC为可靠系数，取为1.2, K同为线路的尖峰电 流，Ipk为导线允许的过负荷系数，Kol取为4.5, Ial为导线允许载流量。表5-2高压真空断路器的数据要求厅P项目安装地点电器条件高压母线受电条件项目数据1Un2I 303|(3)I k4I sh(3)5I ？tima表

47、5-3高压熔断器断的数据要求厅P项目安装地点电器条件项目数据1Un2I 303Sk1(3)4表5-4电压互感器的数据要求厅P项目安装地点电器条件项目数据1Un10KVUn10KV表5-5电流互感器的数据要求厅p项目安装地点电器条件项目数据1UnUn2I 30I 1N3|(3)1 shKdw ?I 1N4I (3)I 1N ? Kt Jtima表5-6高压母线的数据要求项目安装地点电器条件项目数据l2ll2js=1.76(Ic )0.167WyI ? JtimaSmin 87A从以上数据表可以得知：该供配电系统中所选开关设备及母线电缆都是能够满足系统运行要求的第 6章 继电保护整定及二次保护6.

48、1 概述继电保护装置是指能反应电气设备同等对待生故障或不正常状态而作用于跳闸或发出信号的自动装置。其主要任务是借助于断路器，自动的、迅速的、有选择性的将故障元件免于继续受损坏。继电保护装置为了完成其自动保护任务，必须满足选择性，速动性、可靠性和灵敏性。继电保护装置是由各种继电器组成的自动装置，继电器可分为控制继电器和保护继电器，有机电式的、晶体式两类，而机电式继电器又分为电磁式和感应式两种，本设计采用电磁式的保护继电器。6.2 总配电所的继电保护装置6.2.1 总配电所保护装置的作用大楼供电系统保护装置的作用主要有两个方面: 第一，当供电系统发生故障时， 保护装置能迅速地切除事故，供电系统的事故部分迅速及时的从系统中切除，是为了减少事故范围，避免给整个系统造成不良影响，保证无事故部分继续正常进行。第二，当系统处于不正常运行时，保护装置发出报警信号，通知值班人员及时处理。6.2.2 对继电保护装置的基本要求(1) 可靠性指保护装置该动作时，不拒动；而不该动作时不误动。前者为信赖性，后者为安全性，即可靠性，包括信赖性和安全性。为此继电保护装置就应简单可靠，使用的元件和接点应尽量减少，接线回路力求简单，运行维护方便，在能够满足