改后整体论文1

1、摘 要电能是工业生产的主要能源和动力。在现代工业及整个国民经济生产中应用极为广泛，其原因是电能与其他形式能量转换方便，控制简单。变电所作为电力系统的中转站，具有极其重要的作用。本设计是针对毛纺厂变电所设计的。设计包括厂区高压配电所和车间变电所两部分。厂区高压配电所采用双电源进线,单母线分段运行方式；车间变电所采用单回路进线,单母线运行,一台变压器工作，给380V负荷供电。依据毛纺厂的实际情况，进行负荷计算，本次设计采用需要系数法进行计算。由于其自然功率因数小于0.9，不符合电力规程要求,因此采用无功补偿的方法提高功率因数，合理选择变配电所所址，靠近负荷中心，进出线方便，交通运输便利,同时也有充

2、分的发展空间。正确选择主变压器容量和台数。利用标幺值法对高、低压侧确定的短路点进行短路计算，从而对所选电气设备进行校验，本厂设备选型全部采用我国最新设备。对变压器设计了保护电路，本次设计主要装设过电流保护，电流速断保护，瓦斯保护等还进行了防雷和接地保护，测量仪表等方面的研究。本设计的全过程严格遵守国家标准设计规范，并根据毛纺厂的实际情况，从根本上保证系统在任何条件下都能安全、可靠、优质、经济地供电。 关键词：电能； 变电所；电力变压器； 电气设备 AbstractElectric energy is primary energy and power. It has widely been us

3、ed in modern industrial production and all sector of national economy. Because its very convenient to change the other form energy and to be controlled. The substation has the extremely vital role, as the stopover station of the electrical power system.This design is for the substation of the woolen

4、 mill. It includes both the factorys distribution and the work shops substation. The factorys distribution adopt double sources coin in, moreover, the connection manner of high voltage side system is single bus subsection. The work shops substation use single sources coin in, moreover the connection

5、 manner of low tension side system is single bus. The substation takes one transformers to run for supplying mainly electric energy to the load of 380V. According to the real situation of the woolen mill, we can calculate load. This design adopts the method of needing coefficient to calculate. Owing

6、 of the SIL factor of the entire substation doesnt meet the requirement of the electric power rule, if it low 0.9, we need to adopt the modern of compensate that concentrate low voltage to raise the SIL factor for the design. At the same time we must choose the address of the distribution and substa

7、tion for ensure it closed the centre of the load, it is easy to enter or exit for the line; and it is convenient to transport. We need to adopt the correct modern to select capacity and number of the mainly transformer. Per unit value measure is used to carry through short circuit calculation to the

8、 short dots which are defined by high voltage side and low tension side so as to correct the electric equipment that are chosen. We design the saving electric for the transformer. The transformer was fitted up protection of the over load current and the electric current quickly broken and the gas pr

9、otection and so on. But also we have carried on anti-radar protection and join earth protection and measuring instrument research and so on. The code of national standard design is strictly followed the process of the design. And according to the real situation of the woolen mill, we need fundamenta

10、lly ensure the system safely、reliably、well、economically supply electric energy to the equipment on any condition. Keywords: electric energy; substation; transformer; electric equipment目 录摘 要IAbstractII第1章 引 言11.1 工厂供电的意义和要求11.2 工厂供电设计的一般原则21.2.1 设计内容及步骤2第2章 负荷计算及功率补偿62.1 负荷计算及功率补偿62.1.1 负荷的分级62.1.3

11、车间负荷计算结果92.2 变压器的选择112.2.1 选择主变压器台数时应考虑的原则112.2.2 变电所主变压器容量的选择12第3章 化纤毛纺厂车间变电所一次主结线方案选择133.1 变配电所主结线的选择原则133.2 高压配电所的主接线图133.3 配电所的主要电气设备153.4 车间变电所的主接线图15第4章 短路计算164.1 短路的原因及后果164.1.1 短路的原因164.1.2 短路的后果164.2 短路电流计算的目的及方法164.3 短路电流计算的步骤174.4 计算短路电流的方法174.5 短路电流的计算184.5.1 电路的单相电路图184.5.2 短路电流计算结果224.

12、6 短路电流动稳定度的校验234.6.1 短路电流的电动效应234.6.2 短路动稳定度的校验234.7 电器设备的选择254.7.1 电器设备选择254.7.2 高压侧电器设备的选择264.7.3 低压侧电器设备的选择32第5章 二次接线方案和二次回路操作电源355.1 二次回路继电保护设计图355.2 变压器的保护355.2.1 变压器的继电保护355.2.2 变压器的过电流保护和电流速断保护365.2.3 变压器的瓦斯保护365.3 化纤毛纺厂变电所的变压器继电保护图365.3.1 高压断路器操作回路说明365.3.2 保护装置的接线方式375.4 操作电源375.5 电测量仪表与绝缘监

13、视装置375.5.1 电测量仪表37第6章 防雷和接地396.1 防雷396.1.1 防雷措施396.2 接地396.2.1 接地与接地装置39第7章 结论41参 考 文 献42致 谢43附 录44第1章 引 言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。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础上

14、的。因此，电力工业也被誉为是国民经济的先行官。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。人类社会生活也只有电气化以后，才能确保正常是社会秩序和必需是生活质量。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，不只是会打乱生产和生活秩序，有时甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故

15、。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。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 在满足安全、可靠和电能质量的前提下，应使供配电系统的投资要少，运行费用

16、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 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、GB50053-94 10kv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；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进

17、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3。1.2.1 设计内容及步骤化纤毛纺厂变电所简介1. 生产规模及产品规格本厂规模以万锭精梳化纤毛织染整联合厂。全部生产化纤产品，全年生产能力为230万

18、米，其中，厚织物占50%，中厚织物占30%，薄织物占20%，全部产品中以晴纶为主体的混纺物占60%，以涤纶为主体的混纺物为40%。2. 车间组成及布置本厂设有一个主厂房，其中有制条车间、纺纱车间、织造车间，染整车间等四个生产车间，设备选型全部采用我国最新定型设备。除上述车间外，还有辅助车间及其它设施。3. 设计依据(1) 工厂总平面布置图(2) 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表4. 供电协议工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下：(1) 从电业部门某35/10千伏变电所，用10千伏双回架空线路向本厂配电，该变电所在厂南侧0.5公里；(2) 该变电所10千伏配出线路定时限过流保护装

19、置的整定时间为1.5秒，要求配电所不大于1.0秒；(3) 在总配变电所10千伏侧计量；(4) 功率因数在0.9以上；(5) 配电系统技术数据表1-1 配电系统技术数据运行方式 电源10千伏母线短路容量 说明系统最大运行方式时 Sdmax=187兆伏安 系统为无限 系统最小运行方式时 Sdmin=107兆伏安 大容量 5. 本厂负荷性质多数车间为三班制，少数车间为一班或两班制。全年为306个工作日，年最大负荷利用利用小时数为6000小时。属于二级负荷。6. 全厂总配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，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

20、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、表达计算成果。(2) 主变压器的台数及容量选择 参考电源进线方向，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，确定变压器的台数和容量。 (3) 厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，

21、年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。 (4) 工厂供、配电系统短路电流计算 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，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。 (5) 变电所高、低压侧设备选择 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，选择变电所高、低压侧电器设备，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

22、行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。 (6) 继电保护及二次结线设计 为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。 (7) 变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距

23、离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。第2章 负荷计算及功率补偿2.1 负荷计算及功率补偿2.1.1 负荷的分级工厂的电力负荷分级，根据对供电的可靠性的要求及中断供电造成损失或影响的程度分为三级：1. 一级负荷一级负荷的情况有以下几种：中断供电将造成人身伤亡者。中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，例如重大设备损坏、大量产品报废、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，例如重要交通枢纽、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

24、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、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，应该视为特别重要的负荷。2. 二级负荷二级负荷的情况有以下几种：中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复、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者。3. 三级负荷所有不属于一级和二级负荷，应为三级负荷。负荷计算是供电计算的基本依据，负荷计

25、算确定是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果负荷计算确定过大，将使电器和导线电缆的选择过大，造成投资和有色金属的浪费。如果负荷计算确定过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，生产过热，导线过早老化甚至烧毁，同时造成损失。由此可见，正确确定负荷计算的意义重大，但由于负荷计算情况复杂，影响负荷计算是因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确的确定负荷计算的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产组织、生产者的技能及能源供应的状况等因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。2.1.2 负荷计算1.负荷计算的内容和目的(1) 计算负

26、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条件选择电器或导体的依据。(2) 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。(3) 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。

27、2.负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、二项式系数法，利用系数法等几种。本次设计采用需要系数法，这种方法适用于电器设备容量不大的负荷计算，并且这种方法计算简便。本设计采用需要系数法确定。用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30，用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组所有设备（不包括备用设备）的额定容量PN之和，即Pe=PN。而设备的额定容量是设备在额定条件下的最大输出功率。但实际上，用电设备组的设备不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都是满负荷，同时设备和线路在运行中都有功率损耗，因此用电设备组进线上的有功计算负荷应为： (2-1)令式，这里的即“需

28、要系数”实际上，用电设备组的需要系数，是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。用电设备计算负荷的确定有功计算负荷： (2-2)无功计算负荷： (2-3)视在计算负荷： (2-4)计 算 电 流 ： (2-5)功 率 因 数 ： (2-6)根据实际情况： (2-7)2.1.2 无功功率补偿按规定：用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，100kVA及以上高压供电用户，不得低于0.902；其他电力用户，不得低于0.85。因此用户必须在充分发挥设备潜力，改善设备运行性能，提高自然功率因数的情况下，如尚达不到规定的功率因数要求时，必须考虑进行无功功率的人工补偿。假设功率因数

29、由提高到，这时在用户需用的有功功率P30固定不变的条件下，无功功率将由Q30减小到Q30，视在功率将由S30减小到S30。相应地负荷电流I30也得减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗均相应地降低，从而达到既节约电能又提高电压质量的效果，同时，可使系统选用较小容量的供电设备和导线电缆。由此可见，提高功率因数对电力系统大有好处的。要使功率因数由 提高到，必须装设的无功补偿装置,用户装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿容量QC， 在变电所低压侧装设无功补偿装置后，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得小一些。这不仅可降低变电所的

30、初投资，而且可减少用户的电费开支费由此可见，提高功率因数不仅对整个电力系统大有好处，对用户本身也是有一定经济实惠的。本设计采取低压集中补偿方式来提高功率因数。2.1.3 车间负荷计算结果表2-1 N0.1车间变电所计算负荷序号单位名称PekWKdP30 kWQ30 kvarS30 kVAI30 A1制条车间3400.80.80.7527220434019.632纺纱车间3400.80.80.7527220434019.633软水 站86.10.650.80.7555.9741.9769.964.044锻工车间36.90.30.651.1711.0712.9517.030.985机修车间269.

31、9 0.30.51.7388.86153.7177.710.266托儿所 12.80.60.61.337.6810.2112.80.747仓 库37.960.30.51.1711.3913.3222.781.32变电所低压侧总的计算负荷: = = 647.07 kW/866.41 kVA=0.75变电所高压侧总的计算负荷:按规定，用户高压侧的。考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗,一般,因此,变电所低压侧进行无功补偿时,低压侧补偿后的功率因数应大于0.90,这里取。要使变电所低压侧的功率因数由0.75提高到0.93，要求低压侧需装设的并联电容器容量为：QC=647.07tan（arcc

32、os0.75）-tan（arccos0.93）kvar无功补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：=变电所变压器的功率损耗为：变电所高压侧计算负荷为:总配电所的负荷计算:无功率补偿后，工厂的功率因数为则工厂的功率因数为：因此，符合本设计的要求。2.2 变压器的选择2.2.1 选择主变压器台数时应考虑的原则1. 主变压器的台数：一台时，供电总计算负荷不大于1250KA的三级负荷变电所。变压器另外有低压联络线，或者有其它备用电源，而总计算负荷不大于1250KA的含有部分有一、二级负荷的变电所。2. 对季节负荷或昼夜负荷变动较大而适宜于采用经济运行变电所，也可以考虑两台变压器。3. 上述情况外，一般车间

33、变电所适宜采用一台变压器。但集中负荷较大者，虽然三级负荷，也可以采用两台及两台以上的变压器。4. 确定变电所主变压器台数时，应该考虑负荷的发展，留有一定的余地。因此，考虑上述原则以及化纤毛纺厂车间变电所的实际情况，各车间均选择一台变压器工作。2.2.2 变电所主变压器容量的选择变电所每台变压器的容量应满足下列条件：1. 一台变压器单独运行时应满足总计算负荷大于用电需要即2. 根据实际情况，化纤毛纺厂三个车间变电所均选择一台变压器，且联结组方式均为：Dyn11NO.1车间变电所选择的是SL9-1000/10型变压器NO.2车间变电所选择的是SL9-1000/10型变压器NO.3车间变电所选择的是

34、SL9-315/10型变压器3. 选择SL9型低损耗变压器的优点：低损耗体积小，重量轻节约能源，节约运行第3章 化纤毛纺厂车间变电所一次主结线方案选择3.1 变配电所主结线的选择原则(1)安全性应符合国家标准和有关技术规范的要求,能充分保证人身和设备的安全。 (2)可靠性应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求, 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。(3)灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检

35、修时可以保证检修人员的安全。(4)尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。(5)经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。(6)应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。3.2 高压配电所的主接线图1. 电源进线这个高压配电所有两路电源进线:两路都是架空线进线,一路电源来自电厂作为正常工作电源,另一路电源则来自临近单位的高压联络线作为备用电源。按

36、规定,在电源进线上装设有专用的电能计量柜,用以计量企业所耗用的电能量，装设进线断路器的高压开关柜,由于需要与计量柜连接,由于进线采用了高压断路器控制,所以切换十分灵活方便而且配以继电保护和自动装置.使供电可靠性大大提高。考虑到进线断路器在检修时有可能两端带电，因此为保证检修时的人身安全，断路器两侧均装有高压隔离开关14。2. 母线在工厂变电所中，母线常用来回几击电流和分配电流，故又称汇流排，简称母线。母线材料通常为铜、铝和钢铜的电阻率低、机械强度大、抗腐蚀性强，是很好的母线材料。母线截面形状应力求使集肤效应系数小、散热好、机械强度高和安装简便。高压配电所的母线，通常采用单母线制。这个配电所是两

37、路电源进线，则采用以高压隔离开关或高压断路器（两侧装高压隔离开关）分段的单母线制。分段隔离开关采用专门的分段柜（亦称联络柜）。由于该高压配电所通常是一路电源工作、一路电源备用。因此母线分段开关通常是闭合的，高压并联电容器组对整个配电所进行无功补偿。如果工作电源进线发生故障或进行检修时，在切除进线后，投入备用电源即可对整个配电所恢复供电。为了测量、监视、保护和控制主电路设备的需要，每段母线上都接有电压互感器，进线和出线上都串接有电流互感器。电流互感器都有两个铁心、两个二次绕组，其中一个绕组准确度为0.5级，接测量仪表，另一个绕组准确度为3级，接继电保护装置。为了防止雷电过电压侵入配电所击毁其中的

38、电气设备，每段母线上都装有避雷器。避雷器与电压互感器同装在一个高压开关柜中，而且共用一组高压隔离开关。3. 高压配电出线这个高压配电所有5路高压出线。其中三路分别供1号车间变电所、2号车间变电所、3号车间变电所，还有一路供无功补偿的高压并联电容器组，一路供高压电动机组。由于这些高压配电线路都是由高压母线来电，因此其出线断路器只需要在母线侧加装高压隔离开关，以保证断路器的安全检修。3.3 配电所的主要电气设备1. 高压隔离开关（Switch-disconnector，文字符号QS）高压隔离开关主要是用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。2. 高压断路器（Circuitbreaker，

39、文字符号QF）高压断路器不仅能用来通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在短路保护的作用下自动跳闸3. 高压熔断器（Fuse，文字符号FU）熔断器是一种应用极广的过电流保护电器。主要是对电路及电路设备进行短路保护，但有的也具有过负荷保护。本次设计所选择的熔断器只用作电压互感器一次侧的短路保护。4. 电流互感器（Current Transformer，文字符号TA）、电压互感器（Voltage Transformer，文字符号TV）主接线图里，电流互感器和电压互感器仅用于连接计费电能表。3.4 车间变电所的主接线图以NO.1车间变电所为例，车间变电所是将10KV高压降为一般用电设备所需

40、要的380V低压的终端变电所。主接线采用了单回路进线，单母线分段运行，一台变压器工作，同时由于低压断路器都配备有继电保护装置，在变电所发射功能短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。第4章 短路计算4.1 短路的原因及后果4.1.1 短路的原因短路是指不同电位导体之间的电气短接，这是电力系统中最常见的一种故障，也是最严重的一种故障。电力系统出现短路故障，究其原因，主要有以下三个方面：1. 电气绝缘损坏2. 误操作3. 鸟兽害4.1.2 短路的后果在大容量电力系统中，短路电流可高达几万安培或几十万安培。如此大的短路电流对电力系统可

41、产生极大的危害：1. 短路电流的电动效应和热效应，可能造成电路及其中设备的损坏，甚至引发火灾事故。2. 电压走降，越靠近短路点电压越低，这将严重影响电气设备的正常运行。3. 造成停电事故，短路时，电力系统的保护装置动作，使开越靠近电源短路，引起停电的范围越大，从而给国民经济造成的损失也越大。4. 影响系统稳定，严重的短路可使并列运行的发电机组失去同步，造成电力系统解列，破坏电力系统的稳定运行。5. 产生电磁干扰，单相接地短路电流，可对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生电磁干扰，使之无法正常运行，甚至引起误操作。由此可见，短路的后果是非常严重的，因此供配电系统在设计、安装和运行中，都应尽力

42、设法消除可能引起短路故障的一切因素。4.2 短路电流计算的目的及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，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，将主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。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）。4.3

43、短路电流计算的步骤1. 进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所需要考虑的各元件的主要参数都表示出来，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。2. 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，只需将所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，一般是分子标序号，分母标阻抗值。然后将电路图简化。3. 对一般用户供配电系统来说，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简化，求出其等效

44、总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。4.4 计算短路电流的方法常用的有欧姆法和标幺值法本次设计短路电流的计算采用标幺值法，由于各元件电抗都采用相对值与短路计算点的电压无关，因此无须进行换算，这是采用标幺值法的优越性。4.5 短路电流的计算4.5.1 电路的单相电路图图4-1 短路计算电路图1. 确定基准值基准容量：工程设计中通常取 Sd = 100MVA,基准电压：通常取元件所在处的短路计算电压，既UC1 =（1+5%）6KV=6.3KV UC2 = （1+5%）0.38KV=0.4KV 基准电流：Id1 = = =5.50KA Id2 = = = 144KA 2. 计算短路电路中各主要元件的

45、电抗标幺值(1) 电力系统电抗标幺值（由配电协议可知SOC = 187MVA） = =0.53(2) 架空线路的电抗标幺值：（由手册查得10KV架空线的电抗平均值为XO = 0.35/km，） = X0*L*=0.35（/km）0.5km=0.16(3) 电力变压器的电抗标幺值：UK%变压器的短路电压（阻抗电压），由手册查得UK%= 7.5SN变压器的额定容量，查手册得SN=1000KVA=绘制等效电路如图，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4-2 等效电路图 3. 求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 (1) 总电抗标幺值 (2) 三相短路电流周期分量有

46、效值 (3) 其他三相短路电流 (4) 三相短路容量 4. 求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量(1) 总电抗标幺值(2) 三相短路电流同期分量有效值(3) 其他三相短路电流 (4) 三相短路容量系统最小运行方式1. 确定基准值，2. 算电抗标幺值(1) 电力系统电抗标幺值(2) 架空线标幺值 (3) 电力变压器标幺值 绘等效电路图 图4-3 等效电路图3. 求K-1点短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量(1) 总电抗标幺值(2) 三相短路电流周期分量有效值(3) 其他三相短路电流 (4) 三相短路容量4. 求K-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和容量(1) 总

47、电抗标幺值(2) 三相短路电流同期分量有效值(3) 其他三相短路电流 (4) 三相短路容量4.5.2 短路电流计算结果表4-1 最大运行方式计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK1点7.977.977.9720.3212.03144.93K2点25.325.325.346.5527.5817.57 表4-2 最小运行方式计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK1点5.055.055.0512.887.6391.74K2点23.6523.6523.6543.5225.7816.424.6 短路电流动稳定度的校验4.6.1 短路电流的电动效应系统在短路时，由于

48、短路电流特别大时短路冲击电流很大，因此相邻载流导体间产生强大的电动力，可使电器缓和载流体部分遭受严重的破坏。要使电路元件能承受短路电流是最大电动力作用，电路元件就要走足够的电动稳定度。4.6.2 短路动稳定度的校验电器和导线的动稳定度的校验，依据校验的对象不同采用不同的具体条件。1. 一般电器的动稳定度校验条件为： 或 式中，分别为电器的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值，可由有关手册或产品样本查得。2. 绝缘子的动稳定度校验条件为： 式中，为绝缘子的最大允许载荷，可由有关手册或产品样本查得；如果手册或产品样本给出的是绝缘子的抗弯破坏载荷值，则应将抗弯破坏载荷值乘以0.6作为其。式中为三相

49、短路时作用于绝缘子上的计算力，按通过来计算；3. 母线的动稳定度校验条件为：式中，是母线的最大允许应力，按母线材质而定，硬铜母线（TMY型），=1400Mpa，硬铝母线（LMY型），=70Mpa；为母线通过时所受到的最大计算应力。母线的最大计算应力按下式计算： （4-1）式中，M为母线通过时所受到的弯曲力矩；当母线的档距数为12时，M=，当其档距数多于2时，；这里的=计算，L为母线档距。式中W为母线的水平宽度，当母线水平放置时，；此处B为母线截面的水平宽度，H为母线的横截面积的垂直高度。(1) 对高压侧母线LMY806的校验L=0.9m，A=0.16，=20.32KA最大电动力母线通过时所受到

50、的弯曲力矩（档数大于2）母线的截面积系数（母线水平放置）则母线通过时所有的最大计算力 而硬铝母线的允许应力为：因此该母线满足动稳定度的要求(2) 对低压侧母线的LMY-10010的校验由短路计算是结果可知 最大电动力 380V母线在作用时的弯曲力矩为：M=L/10=2111.10.9m/10=190Nm该母线的截面系数为:母线通过时所有的最大计算力因此该母线满足短路动稳定度的要求。4.7 电器设备的选择4.7.1 电器设备选择电气设备的选择是变配电所设计的主要内容之一。正确选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时应根据工程实际情况，按照有关设计规范，在保证

51、安全可靠的前提下，积极稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。在选择电器设备时，应注意安全可靠和留有适当发展适度，除了考虑它们的形式及安装地点外，还应该注意以下几点:1. 额定电流：电器的额定电流不小于电器安装地点的工作电流，即2. 额定电压：电器的额定电压不小于电器设备安装地点的工作电压，即3. 短路电流的动稳定度校验：表示电动力的稳定程度，它说明电器设备通过上述电流时，不致因电动力而损坏。所以选择设备时应满足稳定条件：或4.7.2 高压侧电器设备的选择1. 高压断路器的选择高压断路器按其采用的灭弧介质，有油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器以及压缩空气断路器、磁吹断路器等。其中应用最广泛的是油断路器。油断路器按其油量多少和油功能分多油断路器和少油断路器。(1) 断路器的选择条件断路器的选择方法除一般原则以外,为了保证断路器可靠地工作,还应该满足下列条件: 额定电流:断路器在额定