大学设计-机械厂降压变电所电气设计

1、、八前言毕业设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论 知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解 决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一 定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。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

2、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

3、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 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 照顾局又要考虑细节。本设计中从模拟的红旗机械厂出发，结合实际，统筹兼顾 的进行

4、了整个工厂变电所的设计。本设计可分为九部分：负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择； 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定； 防雷和接地装置的确定；设计总结与心得体会以及附参考文献。由于学生知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、 同学批评指正！目录前言 1目录 2第一章负荷计算和无功补偿3第二章变电所主接线方案的设计 12第三章变电所位置和形式选择 15第四章短路电流的计算 16第五章变电所一、二次设备的选择与校验18第六章变电所进出线的选择与

5、检验 20第七章变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定21第八章防雷保护和接地装置的设计25附录及参考文献第一章负荷计算和无功补偿1.1电力负荷计算一、负荷计算目的和意义及计算方法电力负荷是工厂供电设计中非常重要的一环，它是今后合理选择导线、电 缆截面和电器设备型号规格的理论依据。负荷计算有多种计算方法，本次设计采用设计院常采用的设计方法一一需 要系数法进行负荷计算。二、各车间计算负荷1、机修车间的电力负荷计算、冷加工机床查表的得Kd =0.25 cos ©=0.5 tan *1.73p30 = kd pe=0.25 800=200kwQ30 = P30 tan - -1.73 2

6、00 = 346(2) 、通风机 查表的得 Kd =0.8 cos ©=0.8 tan =0.75F3o = Kd Fe = 60 0.8 = 48kwQ30=F30tan： =48 0.75= 36k var(3) 、电焊机 查表的得Kd =0.35 cos ©=0.35 tanot =0.75F30=KdFe=69 0.35065 0.35 = 6.81kwQ30 = F30 tan： =6.81 2.68 = 318.25kvar(4) 、吊车查表的得Kd =0.15 cos ©=0.5 tan : =1.73F30 =KdFe =2 60 .0.15 0.

7、15 = 6.97kwQ30 = P30 tan： =6.97 1.73=12.06k var(5) 、实验设备查表的得Kd =0.5 cos ©0.5 tan a =1.73F30 二 KdFe =0.5 25 =12.5kwQ30 二 F30 tan： =12.5 1.73 = 21.625k var(6) 、照明F30 = Fe =6.2kwF30 = F =4 kw(7) 、机修车间的总计算负荷,P30 =K；ti 艺 P30 (i) = 0.95 X( 200+ 48+ 6.81 + 6.97 + 12.5 + 6.2 )+ 4=266.456kw+4=270.456kwQ

8、30=心二艺 Q0(i) = 0.95 X( 346+36+18.25+12.06+21.625 ) =412.238kvarS30= P302 Q302 = 260.45$ 412.23$ =493.04kvAI 30 = S30_ = 49304 =749.98A4.30.65742、机加工车间的计算负荷(1)、冷加工查表2 取Kd=0.25 cos =0.5 tan:=1.73P30(1) =Kd Pe=0.25 X200=50kwQ 30(1) = P 30(1) tan : =50X 1.73 =86.5kvar(2) 、通风机 查表 取 Kd=0.8 cos : =0.8 tan

9、: =0.75P30(2)=Kd Pe=0.8 X 60=48kwQ 30(2)= P 30(2)tan ： =48X 0.75=36kvar(3) 、电焊机查表 取 Kd=0.35 cos =0.35 tan : =2.68P30(3)=Kd Pe=0.35 X 23X 3X . 0.65 X 0.35=6.81kwQ 30(3)= P 30(3)tan :- =6.81 X 2.68=18.26kvar(4) 、行车 查表 取 Kd=0.15 cos =0.5 tan : =1.73P30(4)= 2PN、；N Kd=0.2X 48X . 0.65 X 0.15=5.58kwQ30(4)=

10、 P 30(4)tan ： =5.58 X 1.73=9.65kvar(5) 、电焊设备查表 取 Kd=0.35 cos =0.35 tan : =2.68P30 (5) = SnCOS ' . ；N Kd=1.25X 0.35 X 0.65 X 0.35=12.35kwQ 30(5)= P 30(5)tan ： =12.35 X 2.68=33.09kvar(6) 、照明 P 30(6)= Pe=6.2kw(7) 、综合负荷 P 30(7)= P e=5kw(8) 、机械加工的总计算负荷P30=K；n艺 p30(i) = 0.95 X(50+ 48+ 6.81 + 5.58 + 12

11、.35 + 6.2 + 5)=127.243kwQ30= K 门艺 Q30 (i) = 0.95 X( 86.5+36+18.26+9.65+33.9 ) =174.325kvarS30 = P302Q302 = .127.243" 174.3252 =215.824kvA304、3215.8240.6574=328.30A3、铸造车间计算负荷动力 查表得 取 Kd=0.3 cos : =0.7 tan : =1.02P 3呵=Kd Pe=0.3 X300=90kwQ30(1) = P 30(1) tan ： =90X 1. 02=91.8kvar照明 P 30(2)= P e=6k

12、w铸造车间的总计算负荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =90+ 6=96 kwQ 30 =91.8 kvarS 30= Pj02 Q302 = . 962 91.82 =132.83kvA30 =滋一 =202.05A4*34、锻压车间动力 查表得取 Kd=0.3 cos : =0.65 tan : =1.17P 30=Kd Pe =0.3 X 350=105kwQ30(1) = P 30(1) ta n =105X 1.17=122.85kvar照明 P 30(2)= P e=8kw锻压车间的总计算负荷P 30 = P 30(1) + P 30(2) = 105+ 8= 113

13、kwQ 30 =122.85 kvarI 30 二一 =253.90A4、35、金工车间动力 查表得取 Kd=0.2 cos : =0.65 tan:-=1.17P 30=Kd Pe =0.2 X 400=80kwQ 30(1) = P 30(1) tan a =93.6kvar照明 P 30(2)= P e=10kw金工车间的总计算负荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =80+ 10=90 kwQ 30 =93.6 kvarS 30 =、F3。2 Q302 =8100 8760.96=129.85kvA30 = -滋二=197.52A4丁36、工具车间动力 查表得取Kd=0.3 c

14、os =0.6 tan:=1.33P 30=Kd Pe =0.3 X 360=108kwQ 30(1) = P 30(1) tan ： =108X 1.33=143.64kvar照明 P 30(2)= P e=7kw工具车间的总计算负荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =108+ 7=115kwQ 30=143.64 kvarS 30 =、F3。2 Q302 =. 1322520632.4496=184kvA30 = S30 =279.90A4、37、电镀车间动力 查表得取 Kd=0.5 cos ： =0.8 tan:=0.75P 30=Kd Pe=0.5 X 250=125kwQ

15、30=P30 tan . =93.75kvar照明 P 30(2)= P e=5kw电镀车间的总计算负荷P 30=卩30(1)+ P 30(2)=125+ 5=130kwQ 30 =93.75 kvarS30 =、. P302 Q302 =.16900 8789.0625=160.28kvAI 30 =二 = S30 =177.27A4/39、装配车间动力 查表得取Kd=0.3 cos =0.65 tanP 30=Kd Pe=0.3 x 180=54kwQ 30(1) = P 30(1) tan - =55.08kvar照明 P 30(2) = P e=6kw装配车间的总计算负荷P 30= P

16、30(1)+ P 30(2)=54+ 6=60kw二=243.81A取 Kd=0.6 cos : =0.7 tan=0.75&热处理车间动力 查表得P 30=Kd Pe=0.6 x 150=90kwQ30(1)= P 30(1) tan ： =90x 0.75 =67.5kvar照明 P 30(2)= P e=5kw热处理车间的总计算负荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =90+ 5=95kwQ 30 =67.5 kvar,9025 4556.25 =116.54kvA:=1.02Q 30 =55.08 kvarS30 = . P302(3。2 =. 3600 3033.80

17、64=81.45kvAI 30 =上30二=123.89A 4亞10、锅炉房动力 查表得 取 Kd=0.7 cos : =0.8 tan : =0.75P 3w)=Kd Pe=0.7 X 50=35kwQ30(i)= P30(i)tan ： =35 X 0.75=26.25kvar照明 P 30(2)= P e=1kw锅炉房的总计算负荷P 30=卩30(1)+ P 30(2)=35+ 1=36kwQ 30 =26.25 kvarS30 = 巳0Q30=.1296689.0625 =44.55kvAI 30 =S30 =67.77A4.311、仓库动力查表得取 Kd=0.4 cos=0.8 ta

18、n : =0.75P 3呵=Kd Pe=0.4 X20=8kwQ30(1) = P 30( 1)tan - =8X 0.75=6kvar照明 P 30（2）= P e=1kw仓库的总计算负荷30 = P 30 + P 30(2)=8+ 30 = S30_ =16.45A4.3=9kwQ 30 =6 kvar.81 36=10.82kvA12、生活区总计算负荷P 30(2)= Pe=350kw三、求低压侧总计算负荷1、取混合系数 K ； =0.92、低压侧计算负荷P30 低=K艺 P30 = 0.95 X( 200+ 48 + 6.81 + 6.97 + 12.5 + 6.2 )+ 4=266.

19、456kw+4=270.456kwQ30 低=K艺 Q30 = 0.95 X( 346+36+18.25+12.06+21.625 ) =412.238kvar3、低压侧总容量：S30 低=、P302Q302 =1802386.801 1351796.181 =1776kvAI 30 低=滋二=1776 =2701.55A4；30.65743、求低压侧平均功率因数 cos :根据设计书得本厂为：三班工作制。:=0.8 B =0.88功率因数cosW<0.95 ,因此必须采用无功补偿1.2无功补偿及全厂负荷计算1、求补偿容量QcQc= ：qc P30低=0.635 X 1342.53=85

20、2.51 kvar2、确定电容器型号、规格补偿方式有三种1）低压集中补偿2）高压集中补偿3）高低压分散补偿本次采用低压集中补偿方式，进行无功补偿。查设计手册选用BWF0.4-75-1/33、电容器的数量n=Qc = 852.51 =11.3668取 12 个qc754、实际补偿容量Qc 实=12 X 75=900 kvar5、求出补偿后低压侧总计算负荷P3。低=P30 低=1342.53kwQ3o 低=Q30 低Qc 实=1162.67 900=262.67 kvarS3。低=. P02低Q3o低2 =1367.98 kvA6、变压器台数和容量的确定 根据原始资料提供本厂有U级负荷存在，故变压

21、器应选两台。容量确定.根据原始资料提供条件，部存在今后负荷发展。故变压器的容量按补偿 后低压侧总容量S3o低来确定 由S3。低=1367.98 kvA 初选S9-1000/10型号的变压器2台，S变=1000 kvA(1) 任一台单独运行时，必须满足全部用电负荷60%- 70%的要求S3。低 X 70%=1367.98X 0.7=957.586 kvA v 1000 kvA，满足(2) 应满足全部I、U级负荷用电要求铸造车间：S30低=132.83 kvA，电镀车间：S30低=160.28 kvA锅炉房： ：S30 低=44.55 kvAU级负荷 S 总=132.83+160.28+44.55

22、=337.66 kvA v 1000 kvA 满足 故S9-1000/10 满足工厂要求。7、求出变压器损耗(1) 变压器的有功损耗:Pt 厶 Pt =0.015 X S30 低=0.015 X 1776=26.64kw(2) 变压器的无功损耗Q 厶 Q =0.06 X S30 低=0.06 X 1776=106.65 kvar& 求出高压母线上的计算负荷巳0 高=P30 低 + Pt=1342.53+26.64=1369.17kwQ30 高=Q 30 低 + Qt =262.67+106.56=369.23 kvar绻高=、F>0高2 Q30高2 = 1874626.489 1

23、36330.7929=1418.08 kvAI 30高S30高4 .31418.0817.32=81.88 A9、求出电力线路的损耗由题知，LGJ-1500=0.212）无功损耗：Qwl =3 I 30高 R=3X81.88 2 X0.358 X8=56.70364 kvar1）有功损耗: ： Pwl =3 I 20 高 R=3X 81.88 2 X( 0.21 X 8) =33.78985kw10、全厂总计算负荷P0 全=F>0 高+ 心 Pwl =1369.17+33.78985=1402.96kwQ30全=Q30高 + 匚 Qwl =369.23+57.60364=426.83 k

24、varS30 全 = F3o 全2 Q30 全2 =1402.962 426.832 =1466.45 kvA130 全=U；=驾丁=84.6"第二章变电所主接线方案的设计变电所的主结线又称为主电路，指的是变电所中各种开关设备、变压器、母 线、电流互感器等主要电气设备，按一定顺序用导线连接而成的，用以接受和分 配电能的电路它对电气设备选择、配电装置布置等均有较大影响，是运行人员 进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据.2.1主结线的选择原则1 当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线3当供电电源只有一回线路，

25、变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器 组结线。4为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用 变压器分列运行。5接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与 电压互感器合用一组隔离开关。6. 610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线 回路中，应装设线路隔离开关。7采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离 开关。8由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电 流互感器（一般都安装计量柜）。9变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电 保护或自动切换电源要求

26、时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断 路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触2.2主结线方案确定单母线接线：优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修 ，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障 时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非 故障段的供电。适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器单母线分段接线：优点：1用断路器把母线分段后，对重要的

27、用户可以从不同段引出两个回路，有两 个电源供电2当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电缺点：1 当一段母线或母线隔离开关故障时或检修时，该段母线的回路都要在检修 期间内停电2 当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越。3 扩建时需向两个方向均衡扩建适用范围：1 610KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上2 3563KV 配电装置出线回路数为 48 回3 110220KV 配电装置出线回路为 34 回 双母线接线 优点：1 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而 不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检

28、修任一回路的母线隔离 开关，只停该回路。2 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活 的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3 扩建方便。像双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源 和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布 置，以致连接不同的母线段时，不会如单母分段那样导致出线交叉跨越。4 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至 一组母线上。缺点：1 增加一组母线，每回路就需要增加一组母线隔离开关。2 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作。为了避 免隔离开关误操作，需在隔离开

29、关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：(1) 610KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时(2) 3563KV配电装置，当出线回路数超过 8回时，或连接的电源较多，负 荷较大时(3) 110220KV配电装置出线回路数为 5回及以上时，或当110220KV配电 装置在系统中居重要地位，出线回路数为 4回及以上。双母线分段接线：分段原则：1 当进出线回路数为 1014回时，在一组母线上用断路器分段2 当进出线回路数为 15回及以上时，两组母线均用断路器分段3 在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器4为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线 分段单断路

30、器双母线接线的主要缺点：1 在倒换母线操作过程中，须使用隔离开关按等电位原则进行切换操作，因 此，在事故情况下，当操作人员情绪紧张时，很容易造成误操作。2 工作母线发生故障时，必须倒换母线，此时，整个配电装置要短时停电3 这种接线使用的母线隔离开关数目较多，使整个配电装置结构复杂，占地 面积和投资费用也相应增大为克服上述缺点，采取如下补救措施：1 为了避免在倒闸操作过程中隔离开关误操作，要求隔离开关和对应的断路 器间装设闭锁装置， （机械闭锁或电气闭锁） ，同时要求运行人员必须严格执行操 作规程，以防止带负荷开、合隔离开关，避免事故的发生。2 为了避免工作母线故障时造成整个装置全部停电，可采用

31、两组母线同时投 入工作的运行方式。3 为了避免在检修线路断路器时造成该回路短时停电，可采用双母线带旁路 母线的接线。采用上述措施后，单断路器双母线接线具有较高的的供电可靠性和运行灵活 性。双断路器双母线接线： 优点：任何一组运行母线或断路器发生故障或进行检修时，都不会造成装置 停电，各回路均用断路器进行操作，隔离开关仅作检修时隔离电压之用。因此， 这种接线工作是非常可靠与灵活，检修也很方便。缺点：这种接线要用较多的断路器和隔离开关，设备投资和配电装置的占地 面积也都相应增加，维修工作量也较大。对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电 所降为6 10KV的高压配电电

32、压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的 电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径， 由各种电力设备（变 压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表 示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制 方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。2.2 变电所主变压器和主结线方案的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时， 宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压 器。2.3 变电所主接线方案的选择

33、根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案： 方案I:高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路， 用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段 母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点:当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双 回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案U:单母线分段带旁路。优点:具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。 缺点:常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案川：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主

34、变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整 个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电 以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可 靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经 济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案I'根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附图三变电所高压电气主接线 图。第三章变电所位置和形式选择3.1变电所位置和型式的选择、变电所位置和型式的选择应遵循以下几点来选择a、变电所的位置应尽量靠近负荷中心b、变电所应选择在地势比较高处避免低洼

35、积水c、交通运输必须方便，便于设备运输d、变电所周围必须无易燃易爆物品e、变电所进出线则应无高大建筑物f、建议本厂变电所应靠近XX车间为宜由计算结果可知，工厂的负荷中心在 2, 3, 5, 6号车间之间。考虑到方便进 出线，周边环境及交通情况，决定在 5号车间的西侧仅靠车间修建工厂变电所， 其形式为附设式。由于本厂有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一 路经10kV公共市电架空进线；一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据变电所位置和 形式的选择规定及 GB50053- 1994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所 米用单独设立方式。变

36、电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时， 宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压 器。3.2变电所主变压器容量选择。每台变压器的容量Snt应同时满足以下两个条件:1)任一台变压器单独运行时，宜满足：Sn(0.60.7) S302) 任一台变压器单独运行时，应满足: 需求。Snt - S30(1 H)，即满足全部一、二级负荷代入数据可得：Snt= (0.60.7 ) X 1169.03= (701.42818.32 ) kV A又考虑到本厂的

37、气象资料（年平均气温为28oC ）,所选变压器的实际容量:SNT实=（1-0.08） SNT = 920KVA也满足使用要求，初步取 SNT=1000kV A。考虑S9系列箱型干式变压器。型号:到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9-1000/10，其主要技术指标如下表所示:变压器型号额定容量/ kV A额定 电压/kV联 结 组型 号损耗/kW空载 电流1。短路阻 抗Uk%咼压低 压空载负载S9-1000/1010006/6.30.4Yy n0 |1.7010.300.74.5（附：参考尺寸（mm：长：2280宽：1560高：2468重量（kg）: 8960轨距：（mr）i 820）所以本

38、设计中变电所位置和形式如下：1、位置第四章短路电流的计算4.1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。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

39、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，常用的有欧姆法和标幺制法。本设计采用标幺制法进 行短路计算。短路电流计算（1）确定基准量：取：Sd =100MV *A、Uc1 =10.5kV、Uc0.4KV基准电流为IdI d1Sd100= 5.49A1.732 10.5I d2Sd100144.93A1.732 0.4（1）计算短路电路中各元件电抗标幺值1）电力系统电抗标幺值X1SdX；二电=I00 =9.52Uc1 10.52) 架空线路电抗标幺值X；X；S =

40、100 =250Uc2 0.43) 电力变压器的电抗标幺值X3*=丄鱼=£型=4.5x100 Sn 1001000(3)I旳"(3)ish =2.551''(3)=2.55 0.02 =0.051咕=1.511''(3)= 1.510.02=0.0302绘制等值电路如图所示，图上标出个元件序号和电抗标幺值和短路计算点(1)心点总电抗标幺值以及三相短路电流各值和短路容量1) 总电抗标幺值* * *X X X 9.52 250 =259.522) 三像短路电流的周期分量有效值Id1 5.49 学0.02X知 259.523 )其他三相短路电流=I

41、 k厂 0.024) 三相短路容量八社=爲=0.39(2)计算K2点的总电抗标幺值以及三相短里电流各值和短路容量1 )总电抗标幺值X*K2=X；+X； +*“ 4.5X3 X4 = 9.52 250 石=261.772)三像短路电流的周期分量有效值(3) _ Id2 _ 144.93I k2 *0.55 AI -261.773）其他三相短路电流I 3 = I 3 =1爲=055Aish =1.84 I 3 =1.84 0.55 =1.012 Alsh =1.09 I 3 =1.09 0.55 = 0.59A3）三相短路容量4) Sk2Sd100261.77-0.38第五章变电所一、二次设备选择

42、与校验5.1电气设备选择的一般条件1、按正常工作条件选择正常工作条件是指按电器设备的装置地点、使用条件、检修和运行要求以及 环境条件等来选择导体和电器的种类和形式。（1）电压：电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，可能高于电网的额 定电压，这对裸铝、铜导体不会有任何影响，但对电器和电缆，则要规定其允 许最高工作电压得底于所接电网的最高运行电压。（2）电流：导体（或电气设备）的额定电流是指在额定环境温度比下，长期允许通过的电流（lN ）。在额定的周围环境温度下，导体（或电气设备）的恶毒能够电流In应不允许小于该回路的最大持续工作电流I max周围环境温度®不等时，长期允许电流可

43、按下式修正I N 厂 I N式中max 导体或电气设备正常发热允许最高温度数值，可查表，一般可取max = 70° C我国生产的电气设备的额定环境温度 入=40七，裸导体的额定环境温度6二25°C（3）环境条件：在选择电器时还要考虑带暖气安装地点的环境条件，一般电器的 使用条件如不能满足当地气温、风速、湿度、污秽程度、海拔高度、地震强度和 覆冰厚度等环境条件时，应向制造部门提出要求或米取相应的措施。2、按短路条件校验（1）热稳定校验：导体或电器通过短路电流时，各部分的温度（或发热效率） 应不超过允许值。满足热稳定的条件为I 22It t _ 1 ”，iima式中lt 导体或

44、电器允许通过的热稳定电流和持续时间，由产品样本查得。I.稳态短路电流tima 假想时间（2）动稳定校验：等稳定，即导体和电器承受短路电流机械效应能力。应满足 的动稳定条件为iessh或les -咕式中ies、les 短路冲击电流幅值以及其有效值；ish、lsh导体或电器允许的动稳定电流幅值以及其有效值；由于回路的特殊性，对下列几种情况可不校验热稳定或动稳定1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔体的熔断时间保证，故可不校验热稳 定。2）采用限流熔断器保护的设备可不校验动稳定，电缆因有足够的请度可不校 验动稳定。3）装设在电压互感器回路的裸导体和电器不校验动、热稳定。高压一、二次设备的校验条件为：1

45、、电器的额定电压不低于所在电路的额定电压2、电器的额定电流应不小于所在电路的计算电流3、电器的最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流4、短路电流校验1）动稳定度：按三相短路冲击电流校验2）热稳定度：按三相短路动态电流校验、高压设备一览表序号设备名称型号与规格数量备注1咼压隔离开关GN8-10/2008CS32咼压少油断路 器SN10-10/6303CT83咼压电流互感 器LQJ-103150/54高压避雷器FS4-103单独接地5电压互感器JDZJ10110000/1006高压绝缘子FC160/1706粗瓷7咼压母线LMY40< 4着色10Kv低压设备一览表序号设备名称型号与规格数量备

46、注1低压刀开关HD13-15002主二次23低压电流互感 器4低压绝缘子LXHY4-70细瓷5低压电容器bw6低压母线LMY120< 10中线LMY8<（五）变电所一次设备的选择校验1. 10KV 侧一次设备的选择校验（表 5-1 ） 高压电气校验：高压少油断路器 SN10 -10I表5-1类别型号额定 电压/KV额定 电流/KA开断 电流/KA短路容量Soc /MVA动稳 定电 流峰 值/KA热稳定电流/KA固有 分闸 时间/S<合闸 时间/S<配用 操动 机构 型号少油短路器S10-101101000163004016(4s)0.060.2CT8装设地点实际参数类别

47、型号额定电压/KV额定 电流/KA开断 电流/KA短路容量Soc/MVA动稳 定电 流峰 值/KA热稳 定电 流/KA固有 分闸 时间/S<合闸 时间/ S<配用 操动 机构 型号少油短路器S10 -10I1010001.8633.784.7437.44 (4s)1.7S0.2CT8经过技术参数比较SN10 -10I型高压少油断路器的所有技术参数均大于装设地点实际参数，动稳定、热稳定和发热均满足要求，故最终选用SNo-101型高压少油断路器。2、380侧一次设备的选择校验（表5-2）表5-2 380侧一次设备的选择校验型号脱 扣 器 额 疋 电 流长延时动 作额定 电流/A短延 时

48、动 作额 疋 电流/A瞬时 动作 额定 电流/A单相接地短路动分断能力配用操动 机构型号电流/KAcos®/A作 电 流/ADW16-4032020483203009600 :16080CT78CD10000019200变电所低压一次设备的选择低压侧采用的也是天津长城电器有限公司生产的 GGD型低压开关柜，所选择 的主要低压一次设备参见附图四变电所低压电气主接线图 。部分初选设备：第六章变电所进出线的选择与检验为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条 件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。根据设计经验：一般10K V及以下的高压线路和低压动力线

49、路，通常先按发热 条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路， 因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和 机械强度。6.1高压线路导线的选择架空进线LGJ-50做引入线，高压主接线。高压侧计算电流13高（=73.A2所选导线的允许载流量：lai =193A J30 =73.21A满足发热条件。6.2低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用系统；从变电 所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用VV22型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导 线和电缆的截

50、面选择满足条件：1）相线截面的选择以满足发热条件即，lai- 130 ；2）中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足Ao _0.5A：:;3）保护线（PE线）的截面选择一、A .： 35mm2 时，AP 0.5A ；二、A ：乞16mm2 时，Ape - A三、16mm2 ： A ." 35mm2 时，APE -16mm24）保护中性线（PEN的选择，取（N线）与（PE的最大截面。根据原始资料可以知道本厂年平均最高气温为30度，固选择个车间线形的时候根据 Ial - 1130来选择导线型号。结合计算负荷，可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为:电镀车间：BLX-12

51、0 I al =280A>237.68A铸造车间：BLX-70 Ial =206A>195.56A锅炉房：BLX-16I al =79A>66.55A锻压车间：BLX-150 I al =226A>245.82A金工车间:BLX-70 Ial =206A>187.3A工具车间:BLX-120 I al =280A>273.36A热处理车间：BLX-70 lai =206A>>171.13A装配车间：BLX-35 打=129A>117.33A机修车间：BLX-185 I al =800A>746.76 并联 lal=746.76/2=3

52、73.38仓库：BLX-2.5 lal =25A>13.45A宿舍区：BLX-10 I al =60>35 A另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BLV型号第七章 变电所二次回路方案的选择及 继电保护的整定7.1 二次回路方案选择7.1.1 二次回路选择 二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。 蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险；由整流装置供 电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠， 维护方便。这里采用交流操作电源。7.1.2 二次回路方案 二次回路图是电力系统安装、运行的重要图

53、样资料，一般有 3 种；电路原理 图、展开图和安装接线图。而最常用的就是二次回路原理展开图。二次回路展开图有如下特点：1）查线方便，避免了展开图和安装图相互对照使用的麻烦，可一图多用。 2）读图方便，容易掌握3）分析问题快而准。该图不但能清楚地分析工作原理，而且把每个设备端子 的来龙去脉标示清楚。4）这种二次回路展开原理图能够帮我们迅速排除故障，有一定的使用价值， 推广运用它，会给运行、检修、试验人员带来很大方便。二次回路图如下（图 7-1 ）FJ1O<>OFJ1FA0O0PJT2O-Cx>WVFJ10O0FJ1o-C>oFjnzPJS0O0a31回7.1.3 高压断路

54、器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面 设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD （机械一次重合式）、备用电源自动 投入装置（APD。7.2继电保护的整定继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对 线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护； 对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信 号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方 式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限