某塑料制品厂总配变电所及配电系统设计设计

1、摘要某塑料制品厂总配变电所及配电系统设计是工厂供电的一局部.一套完整的现代化供电系统对于一个工厂实现生产自动化、 提升成品质量是不可缺少的.设计对 工厂供电方式、主要设备的选择、保护装置的配置及防雷接地系统进行了相应的 表达.本设计首先进行负荷计算,无功功率补偿计算,短路电流计算,并对变压 器容量进行选择.然后,对主接线方案进行选择并拟定, 电气主接线对接下来电 气设备的选择,运行的可靠性和灵活性,操作和检修的平安以及今后的扩建, 对 电力工程建设和运行的经济节约等, 都由很大的影响.接着,对主要电气设备选 型并校验.最后,对主要设备继电保护进行设计和整定计算, 对防雷和接地系统 做相应表达.

2、在论文的最后还附上了主接线图.关键词：负荷计算；短路计算；继电保护；主接线设计第1章绪论错误！未定义书签1.1 工厂供电的意义 61.2 工厂供电的要求 71.3 设计依据 71.3.1 平面布置图如图 71.3.2 生产任务及车间组成 81.3.3 工厂各车间的负荷情况及车间变电所的容量如下表 81.3.4 供用电协议 101.3.5 本厂负荷性质 111.3.6 自然条件 11第2章负荷计算 52.1 负荷计算的意义 52.2 负荷计算的方法 52.3 负荷计算 6第3章功率补偿计算及变压器的选择 103.1 功率补偿计算 103.2 变压器型式的选择 113.3 变压器台数的选择 163

3、.4 变压器容量的选择 16第4章主接线的设计 144.1 根本要求 144.2 电气主接线设计 144.2.1 电气主接线各种连接方式及其优缺点 154.2.2 主接线方案的拟定 17第5章 短路电流计算 错误！未定义书签.5.1 短路电流计算方法及意义225.2 短路计算 235.2.1 短路电流计算等效示意图 235.2.2 短路电流及容量的计算19第6章 电气设备的选择与校验 错误！未定义书签.6.1 总配电所架空线进线的选择 16.2 高压侧与低压侧母线的选择 16.3 各变电所进线选择 16.4 变电所低压出线的选择 16.5 设备的选择 16.5.1 高压侧设备的选择16.5.2

4、 各车间进线设备的选择 16.5.3 各变电所低压侧出线回路设备选择与校验表 1第7章继电保护 307.1 高压进线的继电保护 307.2 各变电所进线的保护 317.3 变压器继电保护 1第8章防雷与接地保护 368.1 防雷保护 368.2 接地装置 36结论 错误！未定义书签.致谢 39参考文献 40第1章绪论1.1 工厂供电的意义工厂供电(electric power supply for industrial plants ), 就是指工厂所需电 能的供应和分配.在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品本钱中所占的比重一般很小. 例如在机械工业中,电费的开支仅占产品

5、本钱 的5%左右.因此电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品本钱中或投资 总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气自动化以后可以大大增加产 量,提升产品质量,提升劳动生产率,降低生产本钱,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的自动化. 从另一方面说,如果工厂的 电能供应突然中断,对工业生产可能造成严重的后果.例如某些供电可靠性要求很高的工厂,即使是极短暂的停电,也会引起重大的设备损坏,或引起大量的产 品报废,甚至可能发生重大的人身事故,给国家和人民带来经济上甚至政治上的 重大损失.所以,工厂应该根据本厂环境条件和供电要求来选择适当的电气设备 和确定其各项参数,保

6、证工厂正常运行时平安可靠,出现故障时不致出现严重的 后果,并在合理的情况下注意节约,还应该根据工厂生产情况与供应水平统筹兼 顾.因此,一套完整的现代化供电系统对于一个工厂实现生产自动化、提升成品质量是不可缺少的.1.2 工厂供电的要求在工厂供电的过程中要切实保证工厂生产和生活的需要,还要做好节能工作,就应该做到以下要求：(1)可靠 要满足供电可靠性的要求.(2)平安 要满足在电能的使用中不应发生设备和人身事故.(3)优质 要保证用户对电能质量的要求.(4)经济 尽量减少供电系统中不必要的投资,并尽可能地节约电能.止匕外,在设计工厂配电系统的时候还要考虑到当地的天气设计防雷接地装 置,合理地处理

7、当前和长远的关系,既要节约能源,又要保证工厂生产和生活的 在亚 1W女01.3 设计依据1.3.1 平面布置图如图一3(1>-4<1>-5(1)-6?5丫4 70(5)-3收.克宣U一己(3)-1NLJ3I1 OMO<4>-4图1-1平面布置图1.3.2 生产任务及车间组成年产量为万吨聚乙烯塑料制品,产品品种有薄模、单丝、管材和注射等制 品.其原材料来源于某石油化纤总厂.1.3.3 工厂各车间的负荷情况及车间变电所的容量如下表表1-1各车间及车间变电所负荷计算表380V 序号车间或用电单位名称设备容量千瓦需用系数Kd功率因数cos"功率因数正切tg*1薄

8、膜车间14000.60.61.332原料库300.250.51.733生活间100.81.00.04成品库一250.30.51.735成品库二240.30.51.736包装材料库290.30.51.73小计K&=0.95 1单丝车间13850.60.651.172水泵房200.650.80.75小计K&=0.95 1注塑车间1890.40.61.332管材车间8800.350.61.33小计K&=0.95 1备料车间1380.60.51.732生活间100.813浴室50.814锻工车间300.30.651.175原料间150.816仓库150.30.51.737机修模

9、具车间1000.250.651.178热处理车间1500.60.71.029狮焊车间1800.30.51.08(K&=0.87 )1锅炉房2000.70.750.882试验室1250.250.51.733辅助材料库1100.20.51.734油泵房150.650.61.275加油站120.60.51.66办公楼、招待所、食堂500.60.61.331.3.4 供用电协议工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下：(1)从电力系统的某66/10KV变电站,用10KV架空线路向工厂馈电.该变 电站在工厂南侧1Km.(2)系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间Top=2s,工厂总配电

10、所保护整定时间不得大于1.5s.(3)在工厂总配电所得10KV进线侧进行电能计量.工厂最大负荷时功率不得 低于0.9.(4)系统变电站10KV母线出口断路器的断流容量为 200MVA.10KV母线-t p2 s=200MVA架空线路-L=lkmXbO. 4c4m厂总配变顿1待设)图2-2供电协议图(1)从电业部门某35/10kV变电所用10kV架空线向本厂供电,该所在厂南侧1km o(2)供电系统短路技术数据：电业部门变电所 10kV母线,为无限大电源系统, 其短路容量为200MVA.(3)电业部门对本厂提出的技术要求：电业部门配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒,工厂“总降不应大于1.

11、3秒；在总配变电所10kV侧进行电能计量；本厂的功率因数值应在0.9以上.1.3.5 本厂负荷性质生产车间为三班工作制,局部车间为单班或两班制,最大有功负荷年利用小 时数为5000小时,属于三级负荷.1.3.6 自然条件(1)最热月平均最高气温为35 ;(2) 土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为 20 ;(3)年雷暴日为30天；(4) 土壤冻结深度为1.1米；(5)夏季主导风向为南风.(6)地外表比较平坦,土壤主要成分为积土及砂质粘土,层厚1.67m不等；(7)地下水位一般为0.7m；(8)地耐压力为20吨/平方米.第2章负荷计算2.1 负荷计算的意义计算负荷是供电系统设计计算的根底,

12、为选择变压器台数和容量,选择电气 设备,确定测量仪表的量程,选择继电保护装置等提供重要的数据依据. 所以负 荷计算准确与否直接影响着供电设计的质量.工厂供电系统运行时的实际负荷并 不等于所有用电设备额定功率之和. 这是由于用电设备不可能全部同时运行, 每 台设备也不可能全部满负荷,各种用电设备的功率因数也不可能完全相同. 因此, 工厂供电系统在设计过程中,必须找出这些用电设备的等效负荷. 所谓等效是指 这些用电设备在实际运行中所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等, 产生的最大温升与等效负荷产生的最高温升相等.我们根据等效负荷,从满足用 电设备发热的条件来选择用电设备,用以计算的负荷功率

13、或负荷电流称为“计算 负荷通常规定取30分钟(min)平均最大负荷&、Q30和$0作为该用户的“计算 负荷；并用Pjs、Qjs、Sjs和Ijs分别表示其有功、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.2.2 负荷计算的方法计算负荷确实定是工厂供电设计中很重要的一环,计算负荷确实定是否合 理,直接影响到电气设备选择的合理性、经济性.如果计算负荷确定的过大,将 使电气设备选得过大,造成投资利有色金属的浪费；而计算负荷确定的过小,那么 电气设备运行时电能损耗增加,并产生过热,使其绝缘过于老化,甚至烧毁、造 成

14、经济损失.因此,在供电设计中,应根据不同的情况,选择正确的计算入法来 确定计算负荷.常用的负荷计算方法有需要系数法、 二项式法、利用系数法和面 积功率法等.在实际工程配电设计中,广泛采需用系数法,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.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.本设计的情况符合需要系数法,因此本设计中的负荷 计算都用需要系数法进行计算.2.3 负荷计算

15、现以第5变电所车间负荷计算为例,计算过程如下：(在计算各车间变电所 负荷合计时,同时系数分别取化Kp=0.9; =0.95 Kq)pqNO.5变电所(1)锅炉房有功功率：P30 =200 >0.7=140 KW无功功率：Q30(i)=140 >0.88=123.2 Kvar视在功率：S30(i)=140 3.75=186.66 KV A(2)试验室有功功率：P30(2) =140 >0.25=35 KW无功功率：Q30(2)=35 M.73=60.55Kvar视在功率：S30(2)=35 5=70 KV A(3)辅助材料库有功功率：P3o(3)=110 >0.2=22

16、KW无功功率：Q30=22 M.73=38.06Kvar视在功率：S30(3)=22 田.5=44 KV A(4)油泵房有功功率：P3o(4)=15 >0.65=9.75KW无功功率：Q3o(4)=9.75 >1.27=12.385 Kvar视在功率：S30(4) =9.75 田.65=15 KV A有功功率：P30(5)=12 >0.65=7.8KW无功功率：Q3o(5)=7.8 X1.6=12.48 Kvar视在功率：S305=7.8 W.5=15.6 KV A5办公楼、招待所、食堂有功功率：P306=50 >0.6=30 KW无功功率：Q306=30 M.33=3

17、9.9 Kvar视在功率：S306=30 用.6=50 KV A变电所N0.5的计算负荷：有功计算负荷：P30 = Kp ,二P305(2-1)=0.9 X 140+35+22 + 9.75 + 7.8+30)=220.095 KW无功计算负荷：Q30 = Kq' Q305(2-2)=0.95 N123.2 + 60.55 + 38.06 + 12.385 + 12.48 + 39.9)=272.24625 Kvar视 在 计 算 负 荷：S30="P302 +Q302(2-3)=.197.12 228.462 =350kv.A其余变电所的计算方法与NO.5变电所的计算方法相

18、同.第3章功率补偿计算及变压器的选择3.1 功率补偿计算供电单位一般对用电用企业要求要求功率因数到达0.9以上,假设达不到要求,需增设无功功率的人工补偿装置. 提升负荷的功率因数,可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率,使线损大为降低,而且还可 以改善电压质量、提升线路和变压器的输送水平.无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种.由于并联 电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优 点,因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍.下面以NO.5变电所为例计算：变电所的补偿前功率因数：cos* =P30 =220.095与50=0.6

19、3 S30(3-1)计算电流:S30 130 =20.23 A.3Un(3-2)补偿后功率因数：cos =0.92需要补偿的功率：Qc= P30(tan*-tan*')=220.095 X (1.17-0.43 )(3-3)=156.26Kvar补偿电容器的个数：n = 区士 =145.85攵5=5.83 q c所以实际补彳§的功率：Qc=150 Kvar (所以本设计中选用电容器的型号为BKMJ0.4-25-3 )补偿后有功计算负荷：P30 = P30=197.1 KW补偿后无功计算负荷：Q30 = Q30 -Qc =228.46-150=78.46 Kvar(3-4)补偿

20、后视在计算负荷：S30' = JP30 2 +Q30,2 =212.14 KV A(3-5),. S30212.14补偿后的计算电流:130 = =；=12.25 A3Un 3 10高压侧功率因数的校检：用T =0.015 S30' =0.015 >212.14=3.18 KW(3-5)Qt =0.06 S30 =0.06 >212.14=12.73 Kvar(3-6)高压侧有功计算负荷：P30 = . ：Pt+ P30 =200.28 KW(3-7)高压侧无功计算负荷： Q30 =AQt +Q30' =91.19 KV A (3-8)高压侧视在计算负荷：U

21、 n e = P30-2 +Q30,2 =220.06 KV A _ " 高压侧计算电流：130' =卓匚=y006 =12.71 A3Un . 3 1030局压侧的功率因数：cos* =y=0.91>0.9 ,满足要求.S 30其他各变电所的计算方法相同,计算结果如表 3-1所示：3.2 变压器型式的选择一般正常环境的变电所,可以选用油浸式变压器,且应优先选用 S9、S11 等系列变压器.在多尘或由腐蚀性气体严重影响变压器平安运行的场所,应选用 S9-M、 S11-M,R等系列全密封式变压器.多层或高层建筑内的变电所,宜选用 SC9等系列环氧树脂注干式变压器或 SF6

22、66充气型变压器.根据本论文给出的自然条件：工厂所在地址自然条件正常,可以选用油浸 式变压器.3.3 变压器台数的选择主变压器台数应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择.当符合以下条件之一时,宜装设两台以上主变压器：(1)有大量一级或二级负荷.(2)季节性符合变化较大,适于采用经济运行方式.(3)集中符合较大,例如大于1250kVA时.本设计中所有负荷均为三级负荷,所以应该装设1台变压器.3.4 变压器容量的选择(1)只装一台变压器的变电所变压器的容量S应满足用电设备全部的计算负荷 S3.的需要,即St _ S30(2)装有两台变压器的变电所每台变压器的容量8应满足以下两个条件.任一台变压器工

23、作时,宜满足总计算负荷 S30的大约60%70%的 需要,即Sr= (0.60.7) S30 任一台变压器工作时,应?f足全部一、二级负荷S3.的需要,即ST _ S30(1 2)车间变电所变压器的容量上限单台变压器不宜大于1000KV Ao这一方面是受以往低压开关电器断流水平 和短路稳定度要求的限制；另一方面也是考虑到可以使变压器更接近于车间负荷 中央,以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量.(4)并行运行的变压器最大容量与最小容量之比不应超过 3:1.同时,并联运行的两台变压器必须 符合以下条件： 并联变压器的电压比必须相同,允许差值不应超过 土5% ,否那么会 产生环流引

24、起电能损耗,甚至绕组过热或烧坏. 并列变压器的阻抗电压必须相等,允许差值应不超过土 10%,否那么 阻抗电压小的变压器可能过载. 并列变压器的联接组别应相同,否那么二次侧会产生很大的环流,可 能使变压器绕组烧坏.本设计属于第一种情况,故变电所选取的变压器仅考虑(1)即可.以NO.5 变电所选型为例(查看负荷计算大小,可确认选择一台变压器既满足)根据负荷计算是所得变电所补偿后总视在功率：S30 ,(5) =220.06KVA ,选择的变压器应该满足：应选变压器的容量 Sn.t内30,(1),查询附录表可知选择的变 压器容量为250KVA ,应选择的变压器型号为：S925010 ,参照变压器各参数

25、,可以满足要求.结果如表3-2所示:表3-2各变电所选的变压器及台数变电变压器额定额定电压(V)连接组损耗阻抗空载所型号容量高压 低压仝载 负载电压电流(KVA)(%)(%)1S9-1000/10100010K0.4KDyn111700920051.72S9-1000/10100010K0.4KDyn111700920051.73S9-400/1040010K0.4KDyn11870420043.04S9-315/1031510K0.4KDyn11720345043.05S9-250/1025010K0.4KDyn11600290043.0第4章主接线的设计电气主接线是指从电源进线到负荷出线之

26、间所有一次设备连成的回路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统. 主接线代表了发 电厂或变电站电气局部主体结构,是电力系统网络结构的重要组成局部, 它直接 影响电力系统运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、 自动装置和限制方式的拟定都有决定性的关系. 因此,主接线的正确、合理设计, 必须综合考虑变电站在电力系统中的地位、 作用以及用户的负荷性质等因素,最 大限度地满足运行灵活性、可靠性以及操作简便、经济合理便于扩建的根本要求. 在选择电气主接线形式时,应根据变电站进出线回路数、设备特点、负荷性质等 条件确定.4.1 根本要求变电站的电气主接线应根据该变

27、电站在电力系统中地位,变电站的规划容 量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定.并应综合考 虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求.因 此对主接线的设计要求可以归纳为以下三点.(1)可靠性 可靠性是指电气主接线能可靠保证对用户的供电.主接线的 可靠性是它的各组成元件,包括一、二次局部在运行中可靠性的综合. 衡量可靠 性的客观标准是运行实践.因此,不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响, 还 要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响.一种主接线对某些变电站是可靠的,而对另一些变电站可能是不可靠的,因此可靠性是相对的而不是绝对(2)灵活性 主接线的

28、灵活性有以下几方面要求： 调度要求 可以灵活地投入和切除变压器、线路,调配电源和负荷; 能够满足系统在事故运行方式下、 检修方式下以及特殊运行方式下的调度要 求. 检修要求 可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备进行安 全检修,且不致影响对用户的供电. 扩建要求 可以容易地从初期过渡到终期接线,使在扩建时,无论 一次或二次,设备改造量最小.(3)经济性 经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小.4.2电气主接线设计电气主接线的根本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式,它以电源和出线为主体.大致分为有汇流母线和无汇流母线两大类.其中有汇流母线的接线 形式分为单母线、单母线分段、双母线、双

29、母线分段、一台半断路器接线以及增 设旁路母线等.而无汇流母线的接线形式主要有单元接线、桥形接线以及多角形 接线等.4.2.1 电气主接线各种连接方式及其优缺点(1)单母线接线(线路变压器组接线)线路变压器组接线是线路和变压器直接相连, 是一种最简单的接线方式,线 路变压器组接线的优点是简单清楚,设备少,投资小,运行操作方便,且有利于 扩建和采用成套配电装置等.但缺点是可靠性和灵活性差.适用范围：一般只适用于有一台发电机或一台主变压器的中、小型发电厂或变电站的6220kV系统中,并与该电力系统中不同电压等级的出线回路数有关. 610kV配电装置的出线回路数不超过 5回时. 566kV配电装置的出

30、线回路数不超过 3回时.110220kV配电装置的出线回路数不超过 2回时.(2)单母线分段接线单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段,它的优点是接线简单,投资省,操作方便；缺点是母线故障或检修时要造成局部回路停电.适用范围： 610kV配电装置的出线回路数为6回及以上；变电站有两台主变 压器时. 3566kV配电装置的出线回路数为48回时.110220kV配电装置的出线回路数为34回时.(3)双母线接线双母线接线就是将工作线、电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连 接到两组(一次/二次)母线上,且两组母线都是工作线,而每一回路都可通过母线 联络断路器并列运行.与单母线相比,它的优点

31、是供电可靠性大 4,可以轮流检 修母线而不使供电中断,当一组母线故障时,只要将故障母线上的回路倒换到另 一组母线,就可迅速恢复供电,另外还具有调度、扩建、检修方便的优点；具缺 点是每一回路都增加了一组隔离开关, 使配电装置的构架及占地面积,投资费用 都相应增加；同时由于配电装置的复杂,在改变运行方式倒闸操作时容易发生误 操作,且不宜实现自动化；尤其当母线故障时,须短时切除较多的电源和线路, 这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的.(4)双母线带旁路接线双母线带旁路接线就是在双母线接线的根底上, 增设旁路母线,具特点是具 有双母线接线的优点,当线路(主变压器)断路器检修时,仍有继续供电,但旁

32、路 的倒换操作比较复杂,增加了误操作的时机,也使保护及自动化系统复杂化,投 资费用较大,一般为了节省断路器及设备间隔,当出线到达5个回路以上时,才 增设专用的旁路断路器,出线少于5个回路时,那么采用母联兼旁路或旁路兼母联 的接线方式.适用范围：220kV出线在4回及以上、110kV出线在6回及以上时,宜采 用有专用旁路断路器的旁路母线接线.(5)双母线分段带旁路接线双母线分段带旁路接线就是在双母线带旁路接线的根底上,在母线上增设分 段断路器,它具有双母线带旁路的优点,但投资费用较大,占用设备间隔较多, 一般采用此种接线的原那么为： 当设备连接的进出线总数为1216回时,在一组母线上设置分段断

33、路. 当设备连接的进出线总数为17回及以上时,在两组母线上设置分 段器.(6) 一台半断路器接线一台半断路器接线就是在每3(4)个断路器中间送出2(3)回回路,一般只用于 500kV(或重要220kV)电网的母线主接线,它的主要优点是： 运行调度灵活,正常时两条母线和全部断路器运行,成多路环状供 电. 检修时操作方便,当一组母线停电时,回路不需要切换任一台断路 器检修,各回路仍按原接线方式,不需切换. 运行可靠,每一回路由两台断路器供电,母线发生故障时,任何回 路都不停电.一台半断路器接线的缺点是使用设备较多,特别是断路器和电流互感器,投资费用大,保护接线复杂.适用范围：超高压电网,大型发电厂

34、和变电站的 330-550kV的装置中,当 进线回路数为6回及以上的,配电装置在系统中有主要地位时,宜采用一台半断 路器接线；现国内500kV变电站,一般都采用此接线.(7)桥形接线桥形接线采用4个回路3台断路器和6个隔离开关,是接线中断路器数量 较少,也是投资较省的一种接线方式.根据桥形断路器的位置又可分为内桥和外 桥两种接线,由于变压器的可靠性远大于线路,因此应用较多的为内桥接线,假设 为了在检修断路器时不影响变压器的正常运行,有时在桥形外附设一组隔离开 关,这就成了长期开环运行的四边形接线.适用范围： 内桥适用于较小容量的发电厂、变电站,并且变压器不经常切换.因此内桥接线的应用较广泛.

35、外桥适用于较小容量的发电厂、变电站,并且变压器切换频繁,或 者线路较短,故障率较少的情况.线路有穿越功率时,为预防穿越功率通过 多台断路器,宜采用外桥接线. 桥形接线中使用断路器台数少,其配电装置占地也少,能满足变电 站可靠性要求,具有一定的运行灵活性,桥形接线适用于线路为两回、变压 器为两台的水电站、变电站等.8多角形接线多角形接线就是将断路器和隔离开关相互连接,且每一台断路器两侧都有隔 离开关,由隔离开关之间送出回路.多角形接线所用设备少,投资省,运行的灵 活性和可靠性较好,正常情况下为双重连接,任何一台断路器检修都不影响送电, 由于没有母线,在连接的任一局部故障时,对电网的运行影响都较小

36、.其最主要 的缺点是回路数受到限制,由于当环形接线中有一台断路器检修时就要开环运 行,此时当其它回路发生故障就要造成两个回路停电,扩大了故障停电范围,且开环运行的时间愈长,这一缺点就愈大.环中的断路器数量越多,开环检修的机 会就越大,所一般只采四角边形接线和五角形接线.同时为了可靠性,线路 和变压器采用对角连接原那么,四边形的保护接线比较复杂,一、二次回路倒换操 作较多.适用范围：没有扩建余地的中小型水电厂的 110kV及以上配电装置中,一 般多角形不要超过六角形.设计时应将电源回路按对角原那么配置,以减少设备如 断路器故障时或开环运行合并一个回路故障时的影响范围.1.1 .2主接线方案的拟定

37、主接线由本设计原始资料知：电力系统某 60/10KV变电站用一条10KV的架空线路向本厂供电,一次进线长 1km,年最大负荷利用小时数为 5000h,且工厂属于三级负荷,所以只进行总配电在进行车间10/0.4KV变电,母线联络线采用单母线不分段接线方式.第5章短路电流计算1.2 短路电流计算方法及意义电力系统不可预防会发生短路事故. 短路事故威胁着电网的正常运行,并有 可能损坏电气设备.因此,在电力系统的设计和运行中,都要对供电网络进行短 路电流计算,以便正确地选用和调整继电保护装置, 正确地选择电气设备,保证 电力系统的平安、可靠地运行.对一般工厂来说,电源方向的大型电力系统可看作是无限大容

38、量系统.无限 大容量系统的根本特点是其母线电压总维持不变,即回路中发生短路时电源的内阻抗可以忽略不计,当接到这个系统的小容量电路中的电流发生任何变动甚至短 路时,这个系统母线上的电压仍根本保持不变.短路电流计算,根据电力系统的实际情况,可以采用标幺值法或欧姆法计算, 哪种方法方便就采用那种方法.在高压系统中通常采用标幺值法计算.1.3 短路计算1.3.1 短路电流计算等效示意图200MVA(2)X0=0.4 11 ,1kmK-1 (3)10.5kV S9-10OO 0.4kVK-2图5-1 短路计算电路图5-2短路等效电路图1.3.2 短路电流及容量的计算取基准容量a二100MVA ,高压侧基

39、准电压Uc1=10.5kV,低压侧基Uc2 =0.4kVSd了=144.34kA3Uc2Sd高侧基准电流21S=5.5kA,低压侧基准电流Id2 , 3Uci(1)电力系统的电抗标幺值由 8c=200MVA 得：X1*= =100攵00=0.5 Soc(5-1)(2)架空线路的电抗标幺值：由 X0=0.4 Q/km l =1km得:8100(5-2)X2 =Xol-2 = 0.4 12=0.36Uci10.5(3)电力变压器的电抗标幺值,这里以 NO.1为例计算,该变电所选的变压器是 S9-1000/10 ,所以 Uk% =5% :37 . Uk% Sd5 100 10 匚(5-3)X3 =5

40、100 01001000短路等效电路图如图5-1所示,并标明短路计算点.计算K-1点的短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量:总电抗标幺值* XV(KJ) = X1 + X2 =0.5+0.36=0.86(5-4)b.三相短路电流周期分量有效值(3) Id1I K3L=5.5 R.86 KA=6.4 KA(5-5)Xv(ki)C.其他三相短路电流I''(3) = I(3) = iK3L=6.4 KA(5-6)iSh)=2.55 I "(3) =2.55 >6.4=16.32 KA(5-7)lSh)=1.51 I''=1.51 >6.4=9

41、.66 KA(5-8)d.三相短路容量SK3L = -*S = I00 =116.28 MV A(5-9)Xv(k4)0.86计算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e.总电抗标幺值* . . _ _ _ _ _ _ _ _ _Xw = X1 X2 X3=0.5+0.36+5=5.86f.三相短路电流周期分量有效值I 涔=*Id2 =14434 =24.63 KAx)5.86g.其他三相短路电流|")=I(3) = I冷=24.63 KA端)=1.84 I''=1.84 >24.63=45.32 KAI 普=1.09 I''=1

42、.09 >24.63=26.85 KASK3 =S=200_=17.06 MV AXjK05.86其他各变电所的短路计算与 NO.1计算相同,其计算结果如表5.1所示:表5-1各变电所的短路计算电路及容量短路计变电所三相短路电流/KA三相短路容量算点号I (3)I KI ''(3)I (3)O0. (3) i shI (3)I sh/MVA ( SK3)K-16.46.46.416.329.66116.28K-2NO.124.6324.6324.6345.3226.8517.06K-2NO.224.6324.6324.6345.3226.8517.06K-2NO.313.

43、2913.2913.2924.4514.497.52K-2NO.410.6410.6410.6419.5811.69.4K-2NO.58.568.568.5615.759.3311.68计算短路电流主要是校验电气限制装置的电器元件和导线在极端的条件下是否有承受水平,特别是保护器件是否能断开短路电流.否那么被粘连,不但不能 起到保护作用,而且间接放大事故的灾害面积范围.通过计算最大运行方式 和最小运行方式下短路点至电源的等效阻抗值, 计算可得短路点的短路容量、短 路冲击电流、短路全电流最大有效值以及短路电流周期分量的有名值,这些数据是下一章进行变电站电气设备选型的重要依据.THANKS !致力为

44、企业和个人提供合同协议, 筹划案方案书,学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载,资料仅供参考,如有侵权联系删 除！第6章电气设备的选择与校验现代工厂要求电气设备防火、防潮、防爆、防污染、节能及小型化.电气设 备的选择是涉及多种因素,首先要考虑并坚持的是产品性能质量. 电气产品的选 用必须符合国家有关标准.其次才是经济性,要根据业主功能要求、经济情况做 出选择.所要选择的产品包含在每个设计子项之中,主要有电源设备、上下压开 关柜、电力变压器、电缆电线、开关电器等.6.1 总配电所架空线进线的选择架空线一般按发热条件来确定导线的型号,应该注意的是导线的允许载流量Ial小于通过相线的计算电流I3

45、0 ,即Ial >I30(高压侧补偿后的计算电流：I '30 = S 30=2597 .59 =149.97 A3 U N 、, 3 10查询相关附录表：根据当地温度的需要选择适宜的导线,因此这里应该选择 LGJ-35型的铝绞线,该导线的截面积是 35mr2i,机械强度也满足要求.6.2 高压侧与低压侧母线的选择母线的材料有铜、铝和钢.目前,农村发电厂和变电站以及大、中型发电厂、 变电站的配电装置中的母线,广泛采用铝母线,这是由于铜贵重,我国储量又少； 而铝储量较多,具有价格低、重量轻、加工方便等特点.因此,选用铝母线要比 铜母线经济.农村发电厂和变电站配电装置中的母线截面目前采

46、用矩形、圆形和绞线圆形等.选择母线截面形状的原那么是：肌肤效应系数尽量低；散热好；机械强度高； 连接方便；安装简单.10kV侧主要选择矩形截面母线,由于同样截面的矩形母线周长比圆形母线 的周长要长,散热面积大,冷却条件好；由于肌肤效应的影响,矩形母线的电阻 比圆形的小.钢芯铝绞线的耐张性能比单股母线好, 在允许电流相同的条件下,钢芯铝绞 线的直径比单股母线直径大,其外表附近的电场强度小于单股母线. 为了使农村 发电厂和变电站的屋外配电装置结构和布置简单, 投资少,在高压侧一般采用钢 芯铝绞线.母线的选择方法与架空线的选择方法相同,所以计算电流为：I 30S30=-3 U n= 2597 .59

47、.3 10=149.97 A查询相关附录表：根据当地温度的需要选择适宜的导线,因此这里应该选择LMYffl矩形硬铝母线,选择导线的截面积为50X 4mn2,其允许载流量Ial为586A.低压侧与高压侧的母线选择一致,此处省略计算过程.查表得,低压侧母线选用LMYffl矩形硬铝母线的截面为125 X 10mm.6.3 各变电所进线选择NO.1变电所引进线年最大负荷利用小时在5000h以上的架空线路且材料为铝芯电缆的经济电流 密度为 1.54A/mm2回路电流:S30866.0730 =-3Un 3 10=50 A所以-ec= 0 =-50- =32.47mm2 jec 1.54查表知：可选择ZL

48、Q20-10000-3X 35 mm2的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆,相关参数：在温度为 35c时,允许白载流量是105A,正常允许的最高 温度为60Co其他变电所均采用ZLQ20-10000型电缆,其选择结果如表6-1所示：表6-1各变电所高压进线列表变电所回路电流I 30A截面积Aec,2、(mm )架空线电力电缆每回路型号c /2、S (mm )根数35 c允许载流量ANO.15032.47ZLQ20-10000-3 X35351130NO.248.5231.5ZLQ20-10000-3 X35351130NO.322.1914.41ZLQ20-10000-3 X1616165

49、NO.416.5510.75ZLQ20-10000-3 X1616165NO.512.718.25ZLQ20-10000-3 X16161656.4 变电所低压出线的选择选择原那么：根据计算变电所计算电流大小,来选择线型NO.1变电所低压侧回路电流：I 30=-= 838.16 =1273.45A3Un .3 0.38所选母线载流量应大于回路电流,查表可知：矩形硬铝母线LM* 100X6.3, 其放平时的载流量是1371A能够满足载流要求.其他变电所选择如下表6-2所示:表6-2各变电所低压进线列表变电所回路电流(A)低压侧回路母线型号尺寸(mm2)根数允许载流量(ANO.11273.45LM

50、上 100X 6.3100X6.311371NO.21230.94LM上 100X 6.3100X6.31371NO.3563.24LM 50X450X41586NO.4419.57LM 40X440X41480NO.5322.31LM 40X440X414806.5 设备的选择(1)按工作电压选那么设备的额定电压UNe一般不应小于所在系统的额定电压 UN,即UNe ± UN,高压设备的额定电压U N e应不小于其所在系统的最高电压 Umax,即U Ne至Umax. UN=10kV, Umax=11.5kV,高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压UNe=12kV, 穿墙套管额定电压U

51、Ne=11.5kV,熔断器额定电压UNe=12kV0(2)按工作电流选择设备的额定电流INe不应小于所在电路的计算电流I30, IP INe > I30 o(3)按断流水平选择设备的额定开断电流Ioc或断流容量Soc,对分断短路电流的设备来说,不应小于它可能分断的最大短路有效值i3)或短路容量Sk3),即Ioc之lk3)或sOC)之Sk(3)对于分断负荷设备电流的设备来说,那么为I oc至I OLmax , %L max为最大负荷电流.(1)隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a.动稳定校验条件i maxmax shiS,、iSh分别为开关所imax、I max分别为开关的极限通过

52、电流峰值和有效值,处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值.b.热稳定校验条件It = I 学tima6.5.1 高压侧设备的选择表6-3局压侧设备列表选择校验工程电压电流断流水平动稳定度热稳定度装置地 点条件参数UnI 30II K.(3) i shI2tI OC lima量程10KV149.97A6.4KA16.32KA6.42 m 2.2 = 90.11设 备 型 号 规 格参数UnI NI OCi maxItt隔离开关GN19-10/40010KV400A一31.5KA2,12.5 父4=625电流互感器LQJ-10- 200/510KV200/5A一160 X J2 X0.2=45.25(75父0.2)2父1 = 225高压断路器ZN2-10/63010KV630A11.6KA30KA11.62父4 = 53