供配电工程课程设计报告

1、湖北理工学院电气与电子信息工程学院供配电工程课程设计报告名 称：供配电工程课程设计专业班级： 电气工程及其自动化 2016 专升本（ 2）班 学 号：201620210235姓 名： 张贤哲指导教师：杨毅 陈学珍设计时间：2017年5月 8日2017年5月 19日设计地点： K2 414供配电工程课程设计任务书一、设计题目某塑料五金制品厂供配电系统电气部分设计二、设计目的及要求通过本课程设计：熟悉供配电系统初步设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、 设计规范等，锻炼工程设计、技术经济分析比较、工程计算、工具书使用等能力，并了解供 电配电系统前沿技术及先进设备。要求根据用户所能取得的电源及本厂

2、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，选择配变电所主接线方案、高压配电线 路接线方式、高低压设备和进出线， 确定车间变电所主变压器的台数与容量、类型。最后按 要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据1、总平面图如附图 。2、负荷情况 该厂由注塑车间、挤出车间、锻工车间、模具车间、热处理车间、铆焊车间、五金装 配车间等组成，主营产品有五金配件、门窗密封胶条、折叠门塑料配件、家私装饰条、各种 挤出异型材、精密注塑加工、代客开模、玻璃垫片等。工厂部分车间负荷情况见附表。该厂大部分车间为两班或三班制，年最大有功负荷利用小时数为 5100h 。该

3、厂属于二级负荷。2、供电电源情况按照工厂与当地电业部门签订的供用电协议规定， 本厂可由从某 35 10kV 地区变电站 取得工作电源。 该35 10kV地区变距离本厂约为 1km，10kV母线短路数据： Sk3.max 500 MVA 、 k . maxSk3. min 200 MVA 。要求该厂：过电流保护整定时间不大于 1.0s ；在工厂 10kV 电源侧进行电能计量；功率因数应不低于3工厂自然条件0.92 。年最高气温 39，年平均气温 23，年最低气温 -5 , 年最热月平均最高气温 33，年最热月平均气温26，年最热月地下 0.8m 处平均温度 25主导风向为南风，年雷暴日数 52

4、。平均海拔 22m，地层以砂粘土为主。4电费制度 按两部电价制交纳电费 , 基本电价 20 元/ 千伏·安/ 月，电度电价 0.5 元/ 度。四、设计任务 设计内容包括：配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，车间变压器台数和容量、 型式的确定， 变配电所主接线方案的选择， 高压配电线路接线方式的选择， 高低压配电线路 及导线截面选择，短路计算和开关设备的选择，继电保护的整定计算*，防雷保护与接地装置设计 *等。附表：编号厂房名称设备容量 /kW需要系数功率因数备注1注塑车间4890.400.65NO.1 车间变电所2备料车间2380.600.653压铸车间5200.400.754模

5、具车间4500.350.65NO.2 车间5五金装配车间6100.400.75变电所6机加工车间4300.350.657锅炉房2000.700.758试验室1250.350.75NO.3 车间9材料库1100.250.75变电所10油泵房150.650.7011办公、食堂2150.700.85摘要众所周知，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。负荷计算是设计的基础 , 它决定

6、设备容量的选用 , 管网系统的规模以及工程总 造价等, 这是技术人员熟知的事实。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( calculated load )。在交流电路中 , 由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率 , 一种是无 功功率。无功功率比较抽象 ,它是用于电路内电场与磁场的交换 , 并用来在电气设 备中建立和维持磁场的电功率。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。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

7、路化 简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。电气主接线主要是指在发电厂、 变电所、电力系统中 , 为满足预定的功率传送 和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电 路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线 路等。它们的连接方式对供电可靠性、 运行灵活性及经济合理性等起着决定性作 用。供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、 互感器、母线装置及成套配电设备等。 电气设备选择的一般要求必须满足一次电 路正常条件下和短路故障条件下的工作要求， 同时设备应工作安全可靠， 运行方 便，投资经济合理。导线和电缆

8、截面的选择与校验。对 10kV 及以下的高压线路和低压动力线路， 通常先按发热条件来选择导线和电缆截面， 再校验其电压损失、 机械强度、 短路 热稳定等条件目录1. 设计概要 11.1 工厂供电的意义和要求11.2 选题的背景和意义12. 负荷计算的意义及相关参数的计算 22.1 负荷计算的意义22.2 参数的计算22.3 车间负荷计算结果32.4 无功补偿的计算 43. 变压器的台数、容量和类型的选择 83.1 车间变压器的选择原则83.2 选择车间变压器的台数、容量和类型84. 电气主接线 104.1 电气主接线的意义及重要性104.2 电气主接线的设计105. 短路电流的计算 125.1

9、 产生短路电流的原因、危害及计算方法125.2 短路电流点的计算166. 高、低压电气一次设备的选择 176.1 电气设备的选择对工厂企业的意义176.2 电气设备的选择及其校验理论176.3 主要设备的选择校验186.4 电线电缆的选择与校验207. 防雷与接地 237.1 防雷接地的理论基础237.2 防雷接地的保护措施248. 总结 2526参考文献1. 设计概要1.1 工厂供电的意义和要求 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。 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

10、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，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，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

11、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。（ 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。1.2 选题的背景和意义 本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行塑料五金厂供配电系统电气 部分设计。通过本课程设计 , 培养学生综合运用所学的理论知识、基本技能和专 业知识分析和解决实际问题的能力 , 培养学生独立获取新知识、新技术和新

12、信息 的能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路 , 学生能够理解“安全、可 靠、优质、经济”的设计要求 , 掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的 基本理论和基本技能。2. 负荷计算的意义及相关参数的计算2.1 负荷计算的意义负荷计算是设计的基础 , 它决定设备容量的选用 ,但是近几年来用估算的方 法替代了负荷计算 , 给制定方案、工程审核造成一定的困难。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( calculated load )2.2 参数的计算目前，对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法： 单位容量法、 需要系 数法、用系数法。在

13、本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。(一)一组用电设备的计算负荷主要计算公式有：有功计算负荷： Pc = Kd Pe(2-1)无功计算负荷： Qc = Pc tan(2-2)视在计算负荷： Sc =Pc/ cos(2-3)计算电流：Ic=Sc/ 3 UN(2-4)式中 Kd 为用电设备组的需要系数值； cos 为用电设备组的平均功率因数； tan 为功率因数 cos 的正切值；U N 为用电设备组的额定电压。(二)多组用电设备的计算负荷 在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和 无功计算负荷计入一个同时系数 K 。0.38kVPc , Q cP c1 , Q c1

14、P c2 , Q c2图 2-1 多组用电设备的计算负荷对于干线，可取 K P=0.85-0.95;K Q=0.90-0.97 对于低压母线，由用电设 备计算负荷直接相加来计算时，可取 KP=0.8-0.9, K Q =0.85-0.95 。由干线 负荷直接相加来计算时，可取 KP=0.95, K Q =0.97。其计算公式如下：ScPc2 Qc2QcK qQc.i(2-5)P c K pP c .iI cScI c3 U N (2-6)由此确定五金厂各车间变电所总的电力负荷2.3 车间负荷计算结果由该工厂车间负荷表可确定五金厂各车间变电所电力负荷计算表，分别如下表：表 2-1 工厂的负荷情况

15、编号厂房名称设备容量 /kW需要系数功率因数车间变电所代号1注塑车间4890.400.65STS12备料车间2380.600.653压铸车间5200.400.754模具车间4500.350.65STS25五金装配车间6100.400.756机加工车间4300.350.65STS37锅炉房2000.700.758试验室1250.350.759材料库1100.250.7510油泵房150.650.7011办公、食堂2150.700.85表 2-2 ：各车间变电所负荷计算情况某塑料五金制品厂 NO.1 车间变电所电力负荷计算表编号厂房名称Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)S

16、c(kV.A)Ic(A)1注塑车间4890.40.651.17195.60228.68300.92791.902备料车间2380.60.651.17142.80166.95219.69578.143压铸车间5200.40.750.88208.00183.44277.33729.82合计12471.42.053.22519.08579.07K P=0.95;KQ=0.970.65546.40561.70764.821162.03某塑料五金制品厂 NO.2 车间变电所电力负荷计算表厂房名称Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)4模具车间4500.35

17、0.651.17157.50184.14242.31637.655五金装配车间6100.40.750.88244.00215.19325.33856.14合计10600.751.402.05401.50399.33K P=0.95;K Q=0.970.67381.43387.35543.62825.94某塑料五金制品厂 NO.3 车间变电所电力负荷计算表厂房名称Pe(kW)KdcosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)6机加工车间4300.350.651.17150.50175.95231.54609.317锅炉房2000.70.750.88140.00123.47

18、186.67491.238试验室1250.350.750.8843.7538.5858.33153.5149材料库1100.250.750.8827.5024.2536.6796.4910油泵房150.650.701.029.759.9513.9336.6511办公、食堂2150.70.850.62150.5093.27177.06465.94合计109534.455.45522.00465.48K P=0.95;KQ=0.970.70495.90451.51670.661018.962.4 无功补偿的计算在交流电路中 , 由电源供给负载的电功率有两种； 一种是有功功率 , 一种是无 功功率。

19、无功功率比较抽象 ,它是用于电路内电场与磁场的交换 , 并用来在电气设 备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功 , 而是转变为其他形式的能量。由 于它不对外做功 ,才被称之为“无功”。 无功功率的符号用 Q表示,单位为乏(Var) 或千乏(kVar) 。从发电机和高压输电线供给的无功功率 , 远远满足不了负荷的需 要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率, 以保证用户对无功功率的需要 , 这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补 偿装置的道理。根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿，低压成组补 偿和低压补偿三种方式。 由于本设计中上级要求工厂最大负

20、荷时的功率因数不得低于 0.92, 而由上面计算可知 COS =0.6<0.9 ，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。以 NO1(STS1车) 间变电所为例 , 计算它的功率补偿QN.C = 519.08 ×( tanarc cos0.65 tanarccos0.92 )kvar=385.74kvar根据补偿柜的规格要求 , 初选 BCMJ0.4-16-3, 每组容量 qN.C =16kvar, 则需要安装 的电容组数为n= QN.C /qN.C =385.74 kvar/16 kvar=24.1125无功补偿后，变电所低压侧的视在计算负荷为：S

21、c Pc2 Qc2 Pc=519.08 Qc=(561.7-390)kvar=171.70kvar又考虑到变压器的功率损耗为：2S cSN.TSP 0 (2-7P)k ScSN.TQTQ0QN2ScS N .TSI0 %SN.TN .T(2-81)002 U k %Sc100SN.T简化公式有：PT=0.01Sc，QT=0.05Sc(2-9)即： PT=0.01Sc=5.47kWQT=0.05Sc=27.34kvar变电所高压侧计算负荷为：Pc.1= PC + PT =524.55kWQc.1= QC -QN.C +QT =199.04kvarSc.1=561.04 kV A补偿后的功率因数为

22、：Cos= Pc.1 / Sc.1 =0.93各个车间的补偿结果如下表 2-3表 2-3 功率补偿结果计算(低压侧)车间无功功率补偿前电无功功率补偿后变电QcSc功率变压补偿容容QcSc功率计算6所代号(kvar)(kV.A)因素器容量量(kvar)个数组(kvar)(kV.A)因素电流(A)STS1561.70764.820.6580039025171.70546.740.95830.69STS2387.35543.620.6763027017117.35399.070.96606.32STS3451.51670.660.7080030019151.51518.530.96787.82由计算

23、, 可以算出在变压器的高压侧无功补偿后的结果 , 见下表 2-4表 2-4 功率补偿后结果(高压侧)车间变电所代号Pt(kW)Qt(kvar)Pc(kW)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)cosaSTS15.4727.34524.55199.04561.0432.390.93STS23.9919.95385.42137.30409.1423.620.94STS35.9125.93501.09177.44531.5730.690.96考虑到低压母线的同时系数：由式( 2-5 ) (2-6) 式及表 2-4 可确定： 补偿后总的有功计算负荷： Pc K p =13P4c.0i .51kW总

24、的无功计算负荷： Q c K q = 49Q8c.i37kvar总的视在计算负荷： Sc = Pc2 Qc2 Cos= Pc / Sc= 0.94Ic =Sc /3UN = 86.70A由表和计算可得各变电所折算到高压侧的功率因数均大于 0.92, 整个工厂的 功率因数为 0.94 即功率补偿的电容选择合理 , 符合本设计的要求。按两部电价制交纳电费 ,基本电价 20 元/千伏·安/月，电度电价 0.5 元/度,该工 厂采取补偿可节约能量为 S1+S2+S3=（ 800-630）+（630-500）+（800-630） kV.A=470 kV.A 采取无功补偿后该工厂每月可节约 20

25、×470=9400 元我国供电营业规则规定：容量在 100kVA及以上高压供电用户 , 最大负荷 使得功率因数不得低于 0.9 ，如果达不到要求，则必须进行无功补偿。因此，在 设计时，可用此功率因数来确定需要采用无功补偿得最大容量。 由两部电费制度 可知采用无功补偿为工厂节约了资金。3. 变压器的台数、容量和类型的选择3.1 车间变压器的选择原则（1）变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则：1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电 所。3）除上述两种情 r 况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。4）在确定

26、变电所主变压器台数时，应当考虑负荷的发展，留有一定的余 量。（2）变电所主变压器容量的选择1）只装一台主变压器的变电所8主变压器的容量 SN.T 应满足全部用电设备总计算负荷 S30的需要，即SN.TS302）装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量 SN.T 应同时满足以下两个条件： 任一台单独运行时， SN.T（0.6 0.7 ）S30 任一台单独运行时， SN.T S3（0 +）3.2 选择车间变压器的台数、容量和类型1、根据表 4-1 选择变压器的台数、容量和类型。对于三个车间变电站STS1、STS2 、STS3的容量分别为： 546.74kVA、399.7kVA、518.53 kVA

27、 。本工厂属于 二级负荷但是考虑到相应得精进基础和技术参数， 在节能和留有余量方面负荷率 为 70%-80%，选定三台 SC（B） 10 其额定容量分别为 630、 500、 630kVA,从而保 证工厂得负荷正常得运行。2、该工厂得自然条件为 ; 年最高气温 39，年平均气温 23，年最低气温 -5 , 年最热月平均最高气温 33，年最热月平均气温 26 ，年最热月地下 0.8m 处平均温度 25主导风向为南风，年雷暴日数52。平均海拔 22m，地层以砂粘土为主。考虑到土壤电阻率较高，和防雷要求得提高选用此型别为 sc（B）10 型变压器初步选定变压器得容量型号如下表：表 3-1 车间变电所

28、变压器的台数、容量和型号编号厂房名称Sc/kV·A变压器台数及容量变压器型号车间变电所代号1注塑车间300.922备料车间219.691×630SC（B）10STS13压铸车间277.334模具车间242.311×500SC（B）10STS25五金装配车间325.3394. 电气主接线方案选择4.1 电气主接线的意义及重要性 电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中 , 为满足预定的功率传 送和运行等要求而设计的、 表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电 路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线 路等。它们的连接方式对供

29、电可靠性、 运行灵活性及经济合理性等起着决定性作 用。一般在研究主接线方案和运行方式时 ,为了清晰和方便 , 通常将三相电路图描 绘成单线图。在绘制主接线全图时 , 将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以 及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。对一个电厂而言 , 电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、 电厂规模及电厂在电力系统中的地位等 ,从供电的可靠性、 运行的灵活性和方便性、 经济性、10 发展和扩建的可能性等方面 , 经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事 故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。电气主接线应满足以下几点要求：1 ）运行的可靠性： 主

30、接线系统应保证对用户供电的可靠性 , 特别是保证对重 要负荷的供电。2 ）运行的灵活性： 主接线系统应能灵活地适应各种工作情况 , 特别是当一部 分设备检修或工作情况发生变化时 , 能够通过倒换开关的运行方式 ,做到调度灵 活, 不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。3 ）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下 , 做到经济合理 , 尽量减少占地面积 ,节省投资。4.2 电气主接线的设计 变配电所的电气主接线是一电源进线和引出线为基本环节， 以母线为中间环节的 电能输配电路。1、主接线方式其基本形式按有母线接线和无母线接线。母线又称汇流排，起着汇

31、集电能 的作用。在拥护的变配电所中，有母线的主接线按母线的设置不同，又有单母 线接线，单母线分段接线，双母线接线。2、主接线方案的选择该机械厂本厂可由附近 35/10kV 地区变电站取得工作电源， 所以直接经车间 变电所，降为一般低压用电设备所需的电压如 380V、220V。 该工厂属于二级负荷，直接引入 10kV 的高压电，选择二路电源进线的接线。 采用冷备用的工作方式。（1）单母线接线又称典型单母线接线，图 4-1 所示。所有电源和引出线回路都连接在同一母 线上，优点是简单，清晰，设备少，运行操作方便且有利于扩建。（2）各车间变点站相互独立如图 4-2 所示。由于该工厂为二级负荷，对供电的

32、可靠性要求不是很高，采 用如图所示的接线方式具有接线简单，操作方便，设备少，投资小等优点。11图 4 1 单母线接线通过综合考虑, 本方线 段接 分 线 母 单 择 选独立接线方式图 4-2 各变电站低压侧相互独立5. 短路电流的计算5.1 产生短路电流的原因、危害及计算方法短路电流产生的原因：（ 1）设备绝缘损坏。老化、污闪、雾闪、盐碱击穿。（ 2）外力破坏。雷击、鸟害、动物接触、人员或植物距离太近。（ 3）设备机械损伤。疲劳严重、断线、倒塔、倒杆、电动力太大拉断导线。（4）运行人员误操作、带地线合隔离开关、带负荷拉隔离开关。（ 5）其他原因。12短路电流产生的主要危害： （1）短路电流的弧

33、光高温直接烧坏电气设备。 （2） 短路电流造成的大电动力破坏其它设备，造成连续的短路发生。（ 3）电压太低 影响用户的正常供电。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）。绘制短路电路图 5-1 如图5.2 短路电流点的计算本设计采用标幺制法进行短路计算1. 在最大运行方式下 :以 STS2变电所为例 Sk.max=500MV A(1) 确定基准值取 Sd=100 MV A Vc1 =10.5kVVc2 =0.4kV而 Id1 Sd / 3Uc1 100MV A/( 3*10.5 kV) 5.5kAI d2 Sd / 3U c2 100MV A/(

34、3*0.4 kV) 144.34kA(2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统： x1* Sd /Sk =100 MV A /500 MV A=0.2架空线路： x2*= x0L Sd / U c2 =0.332 电力变压器(由附录表 Uk%6)X3* Uk%Sd /100SNT=4×100×1000kV A/100×500kV A=813绘制等效电路如图 5-2 ，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计 算点。图 5-2 等效电路(3) 求 k-1 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流1) 总电抗标幺值X* (k 1) x1* x*2 =0.

35、2+0.332=0.5322) 三相短路电流周期分量有效值Ik3 1 Id1/ x* (k 1)=5.5kA/0.532=10.34kA3) 其他三相短路电流Ik'''(31) = I (3k) 1=Ik(3)1=10.34kAis(3h) Is(3h) 4) 三相短路容量Sk(3)1=Sd / x* (k 1) =100 MV A /0.532=187.97 MV A4)求 k-2 点的短路总电抗标幺值及短路电流1) 总电抗标幺值x* (k 2) =x1*+x*2+x3* =0.2+0.332+8=8.5322) 三相短路电流周期分量有效值Ik(3)2=Id2/x*

36、(k 2) =144.34kA/8.532=16.92kA3) 其他三相短路电流Ik''(32) I(3k) 2 =I k(3)2 =16.92kAis(h3) =2.26 ×16.92kA=38.24kAIs(3h) =1.31 ×16.92kA=19.12kA144) 三相短路容量Sk(3)2=Sd/x* (k 2) =100/8.532=11.72 MV A短路计算结果表见表 5-1其它车间 K-1 点即变压器高压侧短路时的短路电流和短路容量是相同的 , 只需计 算 K-2 点变压器低压侧短路时的短路电流和短路容量 ; 根据相同的方法可计算其 它车间

37、K-2 点短路电流和短路容量。表 5-1 STS2 短路计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流 /kA三相短 路容量MV Ax*I (3)IKI (3)IUI(3)(3) ishI (3)I shk-10.53210.3410.3410.3426.3615.61187.97k-28.53216.9216.9216.9238.2419.1211.722. 最小方式运行情况下 :以 STS2为例计算 Sk.min=200MV· A(1) 确定基准值取 Sd =100MV A Uc1 =10.5kV Uc2 =0.4kV而 Id1 Sd / 3U c1 =100 MV A/( 3 *10.

38、5kV )=5.50kAId2 Sd / 3Uc2 =100MV A/( 3 *0.4kV)=144.34kA(2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1) 电力系统 x1* =Sd / Sk =100MV A/200 MV A =0.52) 架空线路 x*2 = x0 L Sd / U c2 =0.35 /km×1km×100MV A/ (10.5kV )2 =0.3323) 电力变压器 x3*= U k %Sd /100 SNT=4×100×103kV A/100×200kV A =8(3) 求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路

39、电流和短路容量151) 总电抗标幺值 x* (k 1) = x1*+ x*2 =0.5+0.332=0.8322) 三相短路电流周期分量有效值 Ik(3)1 Id1 / x* (k 1) =5.5kA/0.832=6.61kA3)其他三相短路电流 I(''k(3)1) I(3k) 1 I k(3)1 =6.61kAis(3h) =2.55 ×6.61kA=16.86kAIs(3h) =1.51 ×6.61kA=9.98kA4) 三相短路容量Sk(3)1 Sd / x* (k 1) =100MV A /0.832=120.19 MV A(4) 求 k-2 点的

40、短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量 1)总电抗标幺值 x* (k 2)= x1* x*2 x3* =0.5+8=8.8322) 三相短路电流周期分量有效值I k(3)2 = Id2/ x* (k 2) =144.34KA/8.832=16.34kA(k 2)3) 其他三相短路电流I (''k(3)2) I(3k) 2 Ik(3)2 =16.34kAis(3h) =2.26 ×16.34kA=36.93kAI s(h3) =1.31 × 16.34kA=21.41kA4) 三相短路容量Sk(3)2 x*=100MV A/8.832=11.32 MV A

41、k 2 (k 2)其短路计算表如下：表 5-2 STS2 短路计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流 /kA三相短 路容量 MV A*xI (3)IKI(3)IUI(3)i (3) ishI (3) shk-10.836.616.616.6116.869.98120.19k-28.83216.34416.3416.3416.3421.4111.3216同上：以 STS1变电所为例 Sk.max=500MV A 变压器容量为 630KVASTS1的短路计算如下表：表 5-3 STS2 短路计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流 /kA三相短 路容量MV Ax*I (3)IKI (3)IUI(3)

42、(3) ishI (3)I shk-10.53210.3410.3410.3426.3615.61187.97k-210.61213.613.613.630.7417.829.92以 STS1为例计算 Sk.min=200MV· A表 5-4 STS2 短路计算短路计算点总电抗标幺值三相短路电流 /kA三相短 路容量 MV A*x(3) IK(3) IUI (3)i (3) ishI (3)I shk-10.836.616.616.6116.869.98120.19k-210.91213.2213.2213.2229.917.329.92176. 高、低压电气一次设备的选择6.1 电

43、气设备的选择对工厂企业的意义电器是指能够根据外界施加的信号和要求，自动或手动地接通和断开电路， 断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电量对象的变换、检测、控制、 保护、调节和传递信息用的电气器具。 工厂供电系统的安全运行对工业企业来说 至关重要，特别是对于大型企业， 企业供电的可靠性、 连续性和安全性要求很高。6.2 电气设备的选择及其效验理论供电系统的电气设备主要有断路器、 负荷开关、 隔离开关、熔断器、电抗器、 互感器、母线装置及成套配电设备等。 电气设备选择的一般要求必须满足一次电 路正常条件下和短路故障条件下的工作要求， 同时设备应工作安全可靠， 运行方 便，投资经济合理。对于高

44、压设备器件的校验项目见表 6-1 ：表 6-1 高压设备器件的校验项目电器设备名称电压 /kV电流 /A断流能力 /kA短路电流校验短流能力热稳定度真空断路器旋转式隔离开关高压熔断器电流互感器电压互感器选择校验的条件设备的额定电压应不小 于装置地点 的额定电压设备的额定电流应不小 于通过设备 的计算电流设备的最大开断（或功 率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路 冲击电电流 和流校验按三相短路 稳态短路发 热假象时间 校验18电气设备按在正常条件下工作进行选择， 就是要考虑电气装置的环境条件和 电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、海拔 高度以及有无防

45、尘、防腐、防火、防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的 电压、电流、频率（一般为 50Hz）等的要求；对一些断流电器如开关、熔断器 等，应考虑其断流能力。6.3 主要设备的选择校验在本设计中所用到的 10kV的高压成套设备为 XGN56-12交流金属封闭式开关设备 （ 考虑到设备的选择性， 出线柜的断路器设备容量可小一些， 经校验也符合要求， 所以三台出线柜与进线柜选择相同的型号 ） 。该设备是三相交流 50Hz单母线及单 母线带旁路系统的户内成套设备，具有安全连锁、防误性能、运行安全可靠、真 空灭弧室免维护等特点。在该设计的车间变电所用到该系列的开关柜有如下器 件：电流互感器 LZZB6-

46、12，真空断路器 ZN98B（VK）,熔断器 RN2-12，电压互感器JDZ-12， 隔离开关 GN19-12C HY5W避雷针 带电显示器（1）电流互感器 LZZB6-12 的选择和校验电流互感器应按装设 地点条件及额定电压， 一次电流，二次电流（一般为 5A）， 准确级等进行选择，并应校验其短路动稳态和和热稳态。校验结果见表 6-2表 6-2 LZZBJ-12 校验安装地点的电气条件LZZB6-12结论项目数据项目数据1UN10kVUN12kV合格2IC64.70AIN100A合格3I (3) IK10.34kAIK合格4(3)i sh26.36kAi sh44kA合格5I t IMA2(

47、10.34kA) 2×21.5S=160.37kA 2.SI2t446.25kA 2.S合格2） RN2-12高压熔断器的选择校验，见下表 6-319表 6-3 RN2-12 高压熔断器的选择校验表序号安装地点的电气条件RN2-12 高压熔断器项目数据项目数据结论1UN10kVUN12kV合格2Ic0.5Ic0.5A合格3I (3)IK10.34KAIK31.5kA合格3）高压侧其他设备的选择校验表电压电流断流能力度 IM 定 2t 热稳 I结论点条地气件装电安的数参UNC(3Ksh3数据kV012S 2.S ) 6 2 A 1. = A 4k × 4 k 3 54 0 6

48、.5 (1 16合格备型 规格数参UNINIKsh2t合格断 器 98B 12 空 9 )2kVA306kA02502kA = 2.0k S A2 4 0k( × 00合格12-合格关 -12 -12 离 N3 N1GG10kV63080k×2 2A )95931 S=合格表 6-4 高压侧设备校验表204）低压侧电气设备的选择校验低压侧进线柜主要是 CW1-2000/1600/3 断路器 EH-0.66/5x34 电流互感 器其校验与变压器高压侧一致其校验结果如下表：表 6-5 低压侧部分电器设备校验表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度I t IMA结论安装地点

49、的电气条件参数UNIC(3) IK(3)i sh数据0.38kV21.61A1692kA101.94kA2(16 92kA ) 2 ×1.6S2=3024kA2.S合格参数UNINIKi shI 2t合格电流互感器0.38kV50A-160KA-23500 kA 2.S合格设备型号EH-0.66规格断路器2(50kA) 2×CW1-20000.4kV630A50kA150kA4S=10000合格/1600kA2.S6.4 电线电缆选择与校验1、电线电缆选择的条件（1）发热条件（ 2） 电压损失条件（ 3）经济电流密度条件（ 4） 机械强度 条件 （5） 短路热稳定条件用户的

50、对电力电缆不必校验机械强度。其具体校验条件如下：a 按发热条件选择导线和电缆截面按发热条件选择三相系统中的相线截面 时，应使其允许载流量 Ial 大于通过相线的计算电流 Ic ，即 Ial > Ic 所谓导 线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而 不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。影响导线和电缆的允许载流量的主要因素： 导线和电缆的导体材料与绝缘材 料、导线和电缆的环境温度、导线和电缆的敷设方式、导线和电缆的并列根数。21按发热条件选择导体截面后，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。b 按电压损失条件选择导线和电缆截面 。当先按电压损失条件选择导线 ( 或 电缆，下同 ) 截面时，由于截面未知，故有两个未知数，即导线的电阻和电抗。 可先假定一个单位长度的电抗值 x0 , 然后再进行选择计算。1nnr 0 p i L i x 0q i L ii 1 i 1U a l % (6-1)1 0 U N212nr0n10UN2 Ual% x0qiLip i L ii 1 i i (6-2)i1A r0(6-3)式中