冶金机械厂总降压变电所及配电系统设计

冶金机械厂总降压

变电所及配电系统

设计

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

某冶佥机械厂总降压变电所及配电系统设计

二、生产任务及车间组成

1、本厂产品及生产规模

本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件

生产，即以生产铸造、锻造、轴焊、毛坯件为主体，生产规模

为：铸钢件1万件、铸铁件3千吨、锻件1千吨、钾焊件2千

5百吨。

2、本厂车间组成

（1）铸钢车间;（2）铸铁车间;（3）锻造车间;（4）钾焊车间;（5）

木型车间及木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场;

（9）空压站;（10）锅炉房;（11）综合楼;（12）水塔;（13）水

泵房;（14）污水提升站等。

三、设计依据

1全车间各车间负荷计算表如下：

2、供用电协议

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

工厂与电业部'口所鉴定的供用电协议主要内容如下：

（1）工厂拟从电业部门某220/35千伏变压所，用35千伏双

回架空线引入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为

备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8

公里。

（2）供电系统短路技术数据

系统运行方式短路容量说明

最大运行方式Cax=200兆伏安

最小运行方式s九=175兆伏安

供电系统如图（）

（3）电业部门对本厂提出的技术要求

①区域变电所35千伏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1.5秒；

②在总降压变电所35千伏侧进行计量；

③本厂的功率因数值应字0.9以上

四、本厂负荷性质

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小

时。属于二级负荷。

五、本厂的自然条件

1、气象条件

（1）最热月平均最温度为3010;

（2）土壤中0.7-1米深处一年中最热月平均温度20C;

（3）年雷暴日为31天；

（4）土壤冻结深度为1.10米；

（5）夏季主导风向为南风。

2、地质及水文条件1

根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，地

层以砂质粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.8~5.3米。地

耐压力为20吨/平方米。

六、设计任务及设计大纲

1、总降压变电站设计

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

（1）主结线设计。

（2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要确

定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路

器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的选

择和校验。选用设备型号、数量汇成设备一览表。

（4）主要设备继电保护设计:包括主变压器、线路等元件的

保护方式选择和整定计算。

（5）配电装置设计。

（6）防雷、接地设计。

2、车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电

所位置的原则考虑。

3、厂区10千伏配电系统设计

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析

比较,确定最优方案。

七、设计成果

1、设计说明书

内容包括设计过程中涉及的计算、选择、整定等的具体过

程,并附有必要的计算表格。

2、设计图纸

（1）总降压站电气主结线单线图。

（2）主变压器保护原理接线图。

（3）进线断路器控制及保护原理图。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

第一章负荷系统计算

-负荷计算的意义及方法

计算负荷是供可系统设计的基础，负荷计算的的目的是确定供

电系统的最大负荷（也称计算负荷）。它是选择供电系统变压器,

导线以及开关等电气设备的依据。

企业进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设

备的安装容量,这些用电设备品种多,数量大,工作情况复杂。估算

的准确程度,影响工厂的电力设计的质量,如估算过高,将增加供电

设备的容量，使工厂电网复杂,浪费有色金属,增加初投资和运行管

理工作量，特别是由于工厂是国家电力的主要用户。不合理的工厂

电力需用量是作为基础的国家电力系统的建设，，捋给国民经济建设

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

带来很大的危害。如估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统

的线路及电气设备由于承担不了实际电流而过热，如加速绝缘老化

的速度，降低使用寿命,增大电能损耗,影响供电系统的正确可靠运

行。

确定全厂的计算负荷的方法很多，需要系数法是最常见的一种,

即先从用电端求逐级起往电源方向计算，首先按照需要系数法求得

各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有

功及无功功率损耗,既得车间变电所高压侧的计算负荷。其次是将

全厂各车间高压侧负荷相加（如有高压用电设备，也加上高压用电

设备的计算负荷）,同时加上厂区配电线路的功率损耗,再乘以同时

系数，便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷，然后考虑无功功

率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂的

计算负荷。

式中PQ、Q3。,为各用电组一、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符合P3。，用电设备

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

组的设备容量P.是指用电设备组因此设备的额定容量P.只和即

P,=ZPv

用电设备组的有功计算负荷应为

K,KL

式中P,为设备容量，令H~P,=Kd,K,就称为需要系数。实际

小小VL

上，需要系数还与操作人员的技能及生产等多种因素有关。由二式

可知需要系数的定义为：K,尸P3。/Pt

由此可得较需要系数发的确定三相用电设备组有功计算负荷的

基本公式为

P『KjxP,

在求出有功计算负荷Ps。后，可按下列各式分别求出其余的计算

符合

无功计算符合

X

Q3O=P3Otan①

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

tan①一对应于用点设备组cos①的正切值

视在计算符合S30=P30/COS(D

计算电流I30=S30/V3UAf

U」V——额定电压

对单台电机，白炽灯，电热设备，电炉变压器等，设备的额定容量

的值就是计算负荷,即：

P产PN

对单台重复短时工作制的设备末期额定容量均作为计算符合，不过

对于吊车，如J-25%,电焊机J—100%,则相应的换算为25%或

100%的设备容量。

对多组用电设备的符合计算则应采用以下步骤：

①将用电设备分组,求出各用电设备的总额定容量。

②查出各组用电设备响应的需要系数及对应的功率因数则：

Pr30.1—1XJ.1AVrPN1

Q,0.尸Pso」xtan3

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

P30.2=Kd2XPjv2

Q30.2二P30.2Xtan①2

于是P30=X/j

Q30=

s3o=7^+el

的计算负荷。

③用需要系数法求车间或全厂计算符合时，需要在各级配电点乘

以同时系数K»,K*取值一般为0.85〜0.95,可是她们的连乘

积建议不小于0.8,由于愈趋向电流端,负荷愈平稳,因此对应的

K,也愈大,根据以上负荷计算的原则,得到负荷计算表如表1

由工厂各车间设备进行工厂负荷统计得计算负荷具体如下表：

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

设备容量需用系数功率因数计算负荷

车间飞、用电名称

KVA跖Cosf有功功率无功功率Kvar视在功率KYA类型

NO.1铸钢车间2D000.400.658009361231I类

铸钢车间10000.400.70400408571

NO.2砂车1100.700.6077102.4128I类

小计1110477510.4699

钾焊12000.300/p>

NO.3广水泵房280.750.80211528II类

小计1228381728827

空压站3900.850.75332292442

机修车间1500.250.65385769

锻造车间2200.300.6566100120

NO.4木型车间185.850.350.606587108n类

制材场200.280.60679

综合，楼2D0.901.0018018

小i985.85525543324

锅炉房3D00.750.80225169281

仓库88.120.300.65263140

NO.5污水提升站140.650.809711n类

2’水泵房280.750.80211626

小i-430281223359

千伏电弧炉2*12500.900.87225012832590

高

压工频炉2*3000.800.9148023532

负

荷I类

空压帆2*2500.850.90425264500

小t3600315517773621

总计9353.855646.24712.27336.7

由以上电力负荷统计表可得：£P30产5646.2Kw£Q3o.i=4712.2

Kvar

取KEP=0.92KZQ=0.95则有

有功功率P3o=Kzp£P3O,i=O.92x5646.2=5194.4Kw

无功功率Q3C=KZQXQ3O产0.95x4712.2=4476.6Kvar

视在功率S30=闷忌二6857.4KVA

功率因数Cos$=P3O/S3O=5194.4/6857.4=0.76

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

第二章功率因数补偿和变压器选择

在工厂系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性,这些设

备不但需要从电力系统中吸收有功功率,还要吸收无功功率，以产

生这些设备正常工作所必要的交变磁场，然而在输送有功功也一

定的情况下，无比功率增大，就会降低功率因数，因此功率因数是

衡量工厂供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有

代表性的重要指标。

根据该工厂的实际设计要求，工厂功率因数补偿采用集中补偿

为主,对其它电气设备采用就地补偿。

-功率因数的分析

对于新厂,在最初设计时,补偿容量可按下式确定

QC=P30(lan$-tan")

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

tan0-补偿前平均功率因数角Cosi对

应的正切值

tanP——补偿后功率因数角tan$'对

应的正切值

Pso一一设计时求得的平均负荷(KW)

由于Cos$=0.76达不到电业部门对本工厂用电的要求，故要

在变压器的低压侧进行无功补偿，这里我取Cos=0.93。要

使低压侧功率因数由0.76提高到0.93低压侧需装设的并联电

容的容量为

QC=P.3()(tan^-tan0')

二5194.4(tanarccos0.76-tanarccos0.93)

=2389.2Kvar

补偿后变电所低压侧的视在计负荷为

==5598.2KVA

变压器的功耗为△APTX0.015s30(2尸0.015x5641.5=83.973Kw

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

△QTQ0.06S3（X2）=0.06x5641.5=335.9Kvar

变电所高压侧的计算负荷为P3o（2）=P3o+APT=5278KW

Q3O（2）=（Q3O~QC）+AQT=2423.3Kvar

S30⑵4%+。嬴=5807.7KVA

补偿后工厂的功率因数为Cosf'=P3O（2）/S3O（2）=O.9O8

-变压器的选择

2.1变压器的分类

变压器分类方法比较多，按功能分有升压变压器和降压变压器；按

相数分有单相和三相两类；按绕组导体的材质分有铜绕组变压器;

按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类，其油浸式变压

器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却

方式等，而干式变区器又有绕注式、开启式、冲七式（SF6）等;按

用途分又可分为普通变压器和特种变压器。

2.2变压器台数的确定

在选择变压器时,应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

系列。变压器需安装在楼内时，则应选择干式变压器。在多尘或

有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器

或防腐蚀型变压器。变压器台数的选择应考虑下列原则：

a）满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电

所中，宜选择两台主变压器，当在技术经济上比较合理时,

主变压器也可选择多于两台。三级负荷一般选择一台二变

压器,如果负荷较大时,也可选择两台主变压器。

b）对负荷变化较大宜采用经济运行方式的变电所，应选择两

台变压器。

c）在选择变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留

有扩展增容的余地。

2.3器容量确定

i.单台变压器容量的确定

单台变压器的领定容量Sn应能满足全部用电设备的计算负荷

Sc,留有余量,并考虑变压器的经济运吁,即:

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

Sn=(1.15-1.4)Sc

工厂车间变电所中，单台变压器容量不宜超过IOOOKVA,对装

设在二层楼以上的干式变压器,其容量不宜大于630KVA。

ii.装有两台变压器容量的确定

任意一台变压器容量Sn应同时满足下列两个条件：

1.当任意一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷

的60%~70%的要求。

Sn=(0.6〜0.7)Sc

2.任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级

负荷Sc(I+II)的需要

Sn>Sc(I+II)

35KV主变压器的选择

额定

额定电联结尺寸/mm

型号容量损耗/W阻抗电压(%)

压/Kv组别长X宽X高

/KVA

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

空

负

载

高压低压载

7.5Yd113100X2230X3520

SZ763003510.5820041000

10kv车间变压器的选择

(1)一号车间变压器的选择NO.1和NO.2为二类负荷且容量

都大于或接近1000KVA因此要考虑装设两台变压器选择方法

每台变压器的容量SN.T应满足以下两个条件：

①任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷S30的大约60%

~70%的需要,即

SN.T=(0.6〜0.7)S30

②任一台变压器单独运行时,应满足全部一、二级负荷的需要,

即

SN.T=S30(I+II)

故有主变的容量SN.T=(0.6-0.7)x1273

二738〜861KVA

即选择两台型号为SL7-800/10

(2)二号车间选择两台型号为SL7-500/10

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

(3)三号车间变电所主变压器的选择

根据Sc=824.8KVAR,设计要求三号车间变电所设置一台变压器，按

总容量的选择即选择变压器的型号为SL7/000/10变压器一台。

(4)四号车间变电所主变压器的选择

根据Sc=72L07KVAR,设计要求四号车间变电所设置一台变压器,

按总容量的选择即选择变压器的型号为SL7-800/10变压器一台。

(5)五号车间变电所主变压器的选择

根据Sc=393.67KVAR,设计要求五号车间变电所设置一台变压器,

按总容量的选择即选择变压器的型号为SL7-400/10变压器一台。

各车间变压器型号列表

额定电压联

结损耗/W

车间额定容量/KV阻抗电

型号组

编号/KVA空压闾

高压低压别负载

载

140

NO.1S9-800/1080075004.5

0

120

NO.2S9-500/1050062004.5

Yyn0

60.4

S9-01701030

NO.310004.5

1000/1000

NO.4S9-800/1080080043004

NO.5S9-400/1040080043004

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

第三章变电所位置及变电所主接线的选择

一、变配电所类型的选择

本厂为大型企业因此要设总降压变电所和车间变目所

选择原则根据

①尽量接近负荷中心,以降低配电系统的电能损耗、电

压损耗和有色金属消耗量

②进出线方便,特别是便于架空线进出

③接近电源侧,特别是工厂的总降压变电所和高压配电所

④设备运输万便，特别是要考虑电力变压器和高压成套配电

装置的运输

⑤不应设在有剧烈震动或高温的场所,无法避开时,应有防震

和隔热的措施

⑥不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

在污染源的下风侧

⑦应符合国标GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装

置设计规范》的规定

二、接线图的意义和目的

表示电气设备的元件与其相互连接顺序的图称为接线图，接线

图分为两类:即二次接线图及主接线图。

主接线图表示电能与电源的分配的用户的主要电路，在此图上应表

示出所有的电气设备，有时更好的说明电力系统的工作，也列入二

次接线的元件。

一般来说，主接线图只表示电气装置的相连线因为三想交流

电力装置中的所有三相连接方法是相同的，所接的电气设备也一样,

这种图称为单线图，

三、高压线路的接线方式

工厂的高压线路有放射式、树干式和环形式等基本接线方式,

由于放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性高，而且便于自动

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

装置，可是高压开关设备用得较多，而且每台高压断路器必须装设

一个高压开关柜，从而使投资增加，而且这种放射式线路发生故障

或检修时,该线路所供电的负荷都要停电。

其它两种接线方式都各有优缺点,根据该厂实际情况需要，这里

的高压部分选择放射式较为合适，低压部分也选用放射式接线

方式,这样总的主接线图确定为放射式。

2.1对工厂变电所主接线的要求

(1)安全主接线的设计应符合国家标准有关技术规范的要

求，能充分保证人身和设备的安全。

(2)可靠应满足用电设备对供电可靠性的要求。

(3)灵活能适应各种不同的运行方式,操作检修方便。

(4)经济在满足以上要求的前提下,主接线设计应简单、

投资少、运行管理费用低，一般情况下,应考虑节约电能和有色金

属消耗量。

2.3工厂变电所常见主接线

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

工厂变电所常见主接线按其基本形式可分为三种类型

(1)线路•变压器组单元接线；

这种接线的优点:接线简单,所用电气设备少，配电装置

简单节约了建设投资。

缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全

不停电，可靠性不高。

使用范围：适用于小容量三级负荷、小型工厂或非生

产性用户。

单母线接线；

它可分为单母线不分段接线和单母线分段接线

①单母线不分段接线

当只有一路电源进线时,常见这种接线

优点：线路简单清晰使用设备少,经济性好。操作人员

发生误操作可能性少。

缺点：可靠性灵活性差。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

使用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用

户,或有备用电源的二级负荷用户。

②单母线分段接线

当有双电源供电时,常采用高压侧单母线分段进线

优点：供电可靠性高,操作灵活,除母线故障检修外,可

对用户连续供电。

缺点：母线故障或检修时,仍用50%左右的用户停电。

使用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段进

线，可对一、二级负荷供电，特别是装设了备用电源自

动投入装置后，更加提高了单母线用断路器分段接线的

供电可靠性。

（2）桥式接线。

所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

器，犹如一座桥。主要有内桥式接线和外桥式接线。断

路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式

接线,若断路器跨在进线断路器的外侧,靠近电源侧,称

为外桥式接线。

桥式接线的特点

（1）接线简单高压侧无母线,没有多余设备

（2）经济由于不需设母线,4个回路只用了3只断

路器,省去了1~2台断路器,节约了投资。

（3）可靠性高无论那条回路故障或检修，均可经过倒

闸操作迅速切除该回路，不致使二次侧田线长时

间停电。

（4）安全每台断路器两侧均装有隔离开关，可行成

明显的断开点,以保证设备安全检修。

（5）灵活操作灵活，能使用多种运行方式。

使用范围:

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

对工厂35KV及以上总降压变电所，有两路电源供可及

两台变压器时，一般采用桥式接线。

第四章短路电流的计算

一、短路的原因

短路发生的主要原因是电力系统中电器设备载流导体的绝缘损

坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压,

大气过电压,绝缘受到机械损伤等。

运行人员不遵守操作规程发生的误操作，如带负荷拉、合隔离

开关,检修后忘拆除地线合闸等;或鸟兽跨越在裸露导体上,这些也

是引起短路的原因.

二、短路的危害

发生短路时,由于短路回路的阻抗很小,产生的短路电流较正常

电路大数十倍，可能高达数万安培甚至数十万安培。同时，系统

电压降低,离短路点越近电压降低越大。三相短路时,短路点的

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

电压可降低到零。因此，短路将造成严重危害。

1、短路产生很大的热量，导体温度升高,将绝缘损坏。

2、短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损伤坏。

3、短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。例

如异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低

时,其转矩降低使转速减慢,造成电动机过热烧坏。

4、短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不

便。

5、严重的短路将影响电力系统的稳定性，使并列的同步发习机

失步，造成系统解列,甚至崩溃。.

6、单相短路产生的不平衡磁场，对附近的通信线路和弱点设备

产生严重的电磁干扰,影响其正常的工作。

由上可见，短路产生的后果极其严重。在供配电系统的设计

和运行中应采用有效措施，设法消除可能引起短路的一切原

因。同时为了减轻短路的严重后果和防止故障扩大，需要计

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

算短路电流，以便正常的选择和校验各种电器设备，计算和

整定保护短路的继电器保护装置和选择限制短路电流设备

（如电抗器）等

由此可见断路的后果是非常严重的，因此必须设法消除可能引

起短路的一切因素，同时需要进行断路电力计算，以便正确地选择

电气设备，使电气设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在

发生可能有的最大新路电流时不致损坏，为了选择切除短路故障的

无关电器，整定短路保护的继电器保护和选择限制短路电流的元件

等也必须计算短路电流。

三、短路电流计算

短路电流的计算方法有欧姆发、标么值法、短路容量法，根据

设计的实际情况,我们选择了表么值法。

按表么值法进行短路电流计算时，一般是先确定基准容量Sd和

基准电压Ud

基准容量的选取是任意的，但工程上一般取S=IOOMVA

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

基准电压，一般去元件所在处的短路计算电压，即取Ud=Uc确

定了基准容量和基准电压以后电流可按下试计算

商d

计算电抗按下式计算

X

L包

下面分别介绍供电系统各主要元件电抗标么值的计算

(取S1=100M/,Ud=Uc)

电力系统的电抗标么值

X；=8="*N=红

xdsawjSa

电力变压器的电抗表么值

«,%wj/.”

'100100100X

电抗器的电抗标什么值

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

X、落

乙100®.N%

短路电流中所有元件的电抗的标么值求出来后，就利用其它等

效电路进行电路化简，计算总的电抗标么值Xf,由于个元件电抗

的采用相对值,与短路计算点无关,因此无需进行换算。

短路点的计算：

S7=1()()MV•A

对于K7点，取U广37KM则17=产一=1.56KA

<3x37

对于K中点，取U*10.5KV则I_=5.5KV

43x10.5

最大运行方式及最小运行方式下，系统电抗X；及X；各为

Sj

X..*=s-XIWJ=-？-=—=0.571

w((3)S：〃175

3kmax

X；二x。J=言=0.4x8xi^=0.23(35KV供电线路电抗)

avl37

X；二§5々二焉X罂二119(总降主变压器电抗)

1003cI0U0.3

求短路电流的周期分量,冲击电流及短路容量

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

最大运行方式：I然=/一二3=2

A£I..W"/J

I*二I工'I八=2x1.56=3.12KA

i?.M=2.551^：M=2.55x3.12=7.956KA

(3)琮.M5.45=3.23KA

1.6861.686

S即尸IXSz=1.37x100=200MVA

最小运行方式：I工二/一二总？二1.751

Xu2t.j・〃rU.bUl

「工=I黑I产1.25x1.56=2.731KA

对于k『处XJjX忘“+X；=0.73+1.19=1.92

Xj=XVl+X；=0.801+l.19=1.991

T(3)*_1

1:2>JWS-—=0.52I或==0.502

”2・M1.92X",1.991

I一X一,J，，=一1,)^，，1/J一2=0.52x5.5=2.86KA

=

ISU>20.502X5.5=2.761KA

i"I(Xw=1.84x4.1525=5.2624KA

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

1%=^^=咄=6.28KA

1.6861.686

=IflS/=0.52x100=52KVA

第五章导线截面的选择

一、电线、电缆截面选择

35KV线路

对于35KV的架空线路,我们采用经济电流密度来选择导线截面

根据我们规定的导线和电缆经济电流密度表,即jec表,

如下表所示:

年最大负荷利用小时

线路类别导线材料

3000H以下300011^5000115000H以上

铝L651.150.90

架空线

铜3.002.251.75

铝1.921.731.54

电缆

铜2.502.252.00

二、济电流密度选择原则从两方面考虑

1、选择截面越大，电能损耗就越小，可是线路投资，有色金属

消耗量及维修管理费用就越高。

2、选择小,线路投资,有色金属消耗量及维修管理费用既然底,

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

但电能损耗大。从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用

接近最小的导线截面,称为经济截面,用符号Sec表示。

对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度,用符Jec号表示。

公式为：

S«=L

Jec

式中，。为线路计算电流

本设计的导线截面的选择的计算如下：

（1）35KV架空线选择经济截面

,SA/5691.92+2687.42

I=—7=——=-----；=--------=1IN03A.8QAA

GUN73X35

查表可知:Jec=0.9A

Sec=Ic/jec=103.8/0.9=115.4mm2

选择导线截面95mn?即型号为LGJ-95钢芯铝钱线

Iai=335A>Ic=103.8A因此满足发热条件

校驹机械强度

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

35KV架空铝较线的机械强度最小截面为

Smin=35mm2<S=115.4mm2因此所选的导线截面也满足机械强

度。

10KV母线的选择（铜芯电缆）

Ic=6300/（1.732x10.5）=346.4A

母线计算截面

Sc=I（/jec=346.4/2=173.2mm2

其标准截面185mn?型号YJV-185

第六章电气设备选择的一般原则

供配电系统中的电气设备总是在一定的电压、电流、频率和

工作条件下工作的，因此电气设备的选择除了满足正常工作条件下

安全可靠运行，还应满足在短路故障条件下不损坏，开关电器还必

须具有足够的断流能力，并适应所处的位置（户内或户外）、环境

温度、海拔高度以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。

选择电气设备就是选择其型号规格。因此，电气设备的选择应满足

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

下列的一般原则。

（1）按工作环境要求选择电气设备的型号

如户内户外、海拔高度、环境温度、矿山（井）、防尘、防爆

等。

（2）按工作电压选择电气设备的额定电压

电气设备的额定电压UN应不低于其所在线路的额定电压Uw。N,即:

UN>UWON

例如在10KV的线路中，应选择额定电压为10KV的电气设备,

380V系统中应选择额定电压为380V（0.4KV）或500V的电气设

备。

（3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流

电气设备的额定电流IN应不小于实际经过它的最大负荷电流

Imax（或计算电流L）,即:

lN〉Iniax

或IN>IC

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

(4)按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度

电气设备在短路故障条件下必须具有足够的动稳定度和热稳定度,

电气设备按短路故璋条件下进行校验,就是要按最大可能的短路电

流校验设备的动、热稳定度，以保证电气设备在短路故障时不至

于损坏。校验公式为：

动稳定度校验imax>ish(3)

或Imax>Ish(3)

式中，imax为电气设备的极限经过电流峰值；1max为电气设备的极限

经过电流有效值。

热稳定度校验

RAJ⑶2tmm

式中,L为电气设备的热稳定电流;t为热稳定时间。

(5)开关电器必须校验断流能力

开关电器设备的断流容量不小于安装地点的最大三相短路容量，即:

max

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

次ooc^okmax

高压开关柜的选择为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应

按下列原则选择

(1)按正常工作条件,及电压，电流频率、开关电流选择

(2)按短路条件,及动稳定性、热稳定性和持续时间校验

(3)按环境温度、湿度、海拔、介质状态等选择。

(4)按各类高压电器的不同点，如短路器的操作性能，互感器

的二次侧负载和准确等级,熔断器的上下级选择性配合等

运行选择

35KV高压开关柜及柜内元气件的选择

高压开关柜的选择为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应

按下列原则选择

(1)按正常工作条件,及电压，电流频率、开关电流选择

(2)按短路条件,及动稳定性、热稳定性和持续时间校验

(3)按环境温度、湿度、海拔、介质状态等选择。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

（4）按各类高压电器的不同点，如短路器的操作性能,互感器的

二次侧负载和准确等级，熔断器的上下级选择性配合等运行选

择

以下我们以高压开关柜为单位进行开关柜及柜内电器的选择，开关

柜均选择手车式开关柜GFC-35型

1、电流互感器的选择

在高压电网中，计量仪表的电流线圈和继电保护中继电器的

电流线圈都是经过电流互感器通电的，这样能够隔离高压电，有利

于运行人员的安全。

①、电流互感器的选择与校验主要有以下几个条件

（1）电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压

（2）根据一次负荷电流Ic选择电流互感器变比

（3）根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校

验准确度

（4）校验动稳定度和热稳定度

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

②、动稳定度倍数Kc,和热稳定倍数K,t为电流稳定时间。因此,

按下列公式分别校验动稳定度和热稳稳定度即可。

（1）动稳定度校验

KesxV2IIN>/：?

热稳定度校验

22

（KtllN）*t>/^Tima

这里我们选LCZ—35型0.5级次

额定一次电流200A>103.8A

动稳定校验

查表额定一次电流20〜600A时,动稳定倍数Kes=150

KesxV2liN>/：r=150xV2x200

=42426.4>5449.9A（合格）

热稳定校验

查表的热稳定倍数Kt=65

贝UKt*Im=65x200=13000

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

根号ti/t*id二根号0.9/1X2137.2=2341.2<13000（合格）

③电流互感器的型号含义

L——电流互感器

J一一浇注绝缘

C一一瓷绝缘

D——差动保护

2、电压互感器的选择

电压互感器是测量高压的，其有次线路绕组与高压电路并联额定电

压与电路电压

同一等级,将高电E变为低电压,供计量和继电器保护用，电流互感

器二次侧额定电压一般为100V,在这个柜中我们采用V-V型电

压互感器。

电压互感器应按装设地点的条件及一次电压、二次电压、准确

度级等条件进行选择。由于它的一、二次侧均有熔断保护，故不

需进行短路稳定度的校验。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

电压互感器的准确度也与其二次负荷容量有关，满足的条件与

电流互感器的相同，即S2N>S2,这里S2为二次侧所有并联的仪

表、继电器电压线圈所消耗的总视在功率,即

S2二江一+ZG

式中，2P产E(SuCos$),ZQu=S(SuSin^),分别为仪表、继电器电压

线圈消耗的总有功功功率和总无功功率。

电压互感器的选项如下：

额定电压与供电电压相同

合适类型

由于二次侧装有熔断器,无需为校验,热稳定校验

这里选择JDL—35型

3、熔断器的选择

保护电压互感器的熔断器,只需按额定电压和断流容量选择,不必校验

额定电流

这里选RN2—35型

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

额定电流0.5A,最大断开电流17A

三相最大断流容量1000MVA>137MVA（合格）

4、断路器的选择

线路正常时,用来通断负荷电流,线路故障时,用来切断巨大的短路电

流。断路器具有很好的灭弧装置和较强的灭弧能力，因此断路器额

定容量必须大于安装处短路容量，期额定短流能力In.QF必须大于

安装处的短路电流

即满足

Sn.QF>Sk"）

In.QF〉Ik⑶

这里我们选SN-35型油断路器

额定电压35KV,额定电流1000A,额定断开电流16KA,额定容量

1000MVA

经校验：

Sn.QF=1000MVA>Sk(3)=1000>l37MVA

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

In.QF=16KA>Ik⑶=16>5.4499KA

均满足要求

断路器型号意义：

S——少油式断路器

D——多油式断路器

K——空气断路器

C——磁吹断路器

L---六氟化硫断路器

Z——真空断路器

N——户内型

W——户外型

SN-35型

S一—产品名称（少油式断路器）

N——安装条件（户内式）

35---额定电压（千伏）

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

5、避雷器的选择

FZ—35型

型号说明

F---陶式避雷器

Z一—电站用

35---额定电压

使用条件

（1）使用地点的海拔高度不超过1000米，高于1000米的区域,

选用高原型避雷器；

（2）使用地区的环境温度不高于+40。C,不低于-40。C;

（3）户内和户外；

（4）没有剧烈震动和冲击的场所；

（5）没有严重污秽或腐蚀金属、绝缘见的气体的

第三节10KV高压开关柜及柜内设备选择

GFC-10A型手车式高压开关柜

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

GFC-10A型手车式高压开关柜用于交流频率50赫兹、额定电压

3〜10千伏，额定电流900安以下三相单母线系统，作为接受或分配

电能及控制电机等用。

柜内的主要设备有断路器、电流互感器、电压互感器、熔断器

等。

（1）断路器

SN10-10型高压少油断路器是三相、户内式高压电气设备。适

用于饿帝国电压为10KV,交流50Hz的电力系统中，供工矿企

业、发电厂、变电所和具有相同要求的场所，作为电力设备和电

力线路的控制和保护之用，也可用于操作较频繁的地方和开断电容

器组,能进行快速自动重合闸操作。其技术数据如下：

额定电压10KV,最高工作电压11.5KV,额定电流630A,额定断流

容量300MVA,热稳定电流为16KA0

断路器额定遮断容量必须大于安装处的短路容量，其额定断流能力

INQF必须大于安装处的短路电流

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

即满足SNQF>Sk（③）

lNQF>Ik（"

（3）

校验SNQF>Sk=1000MVA>75.5MVA

（

INQF>Ik力=16KA>4.519KA均符合要求。

（2）电流互感器

LZJC-10型电流互感器为浇注绝缘户内型电流互感器，适用于交

流50HZ、10KV以上的高压线路上，供电流、电能和功率测量及

继电保护用。其技术数据如下：

额定一次电流：5〜1500A,额定二次电流：5A,电流互感器的级次组

合为0.5o

动稳定校验：

查表额定一次电流5〜400A,动稳定倍数为Kes=150.

3⑶/根号2INTA=1059/根号2x200=3.744<七满足所需要求。

热稳定校验：

热稳定倍数跖=75

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

kilNATA=75x200=15000

根号”/T二根号1.2X4125.5=4519<15000满足所需要求。

（3）电压互感器

JDZJ-10型为单像三线圈浇注式户内型电压互感器。适用于交流

50HZ、10KV以下，中性点不直接接地的供电系统，供测量电压、

电能和功率以及继电保护、自动装置和信号装置使用。

（4）熔断器

RN2-10型熔断器供电压互感器做短路俣护之用，当短路电流值达

到最大值之前,熔断器即将电路切断,其熔断电流为0.6〜1.8A,一分

钟内熔体熔断。

（5）并联电容器

第七章继电保护及二次接线

在电力系统中，继点保护和自动装置是保证电力系统安全运行

和提高电能质量的重要工具。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

电力系统运行中，由于风、雨，雷电的影响，设备的缺陷和设

备的老化、运行维护不当和操作错误等原因，致使组成电力系统

的电器元件（发电机、变压器、母线、输电线路、电动机等）可

能发生各种故障和不正常工作状态。电力系统发生的故障主要是

各种类型的短路,及三相短路、两相短路、单相接地短路,以及发

电机、变压器同一相绕组的匝间短路。另外，还有书店线路的断

线，以及短路与断线组合的复故障等。常见的不正常工作状态主要

是过负荷,系统震荡和频率降低等。故障的危害是：

（1）故障点的电弧可能烧坏故障设备。

（2）故障回路中的设备,由于短路电流产生的热效应和电动力

的作用,会遭受破坏或损伤。

（3）电力系统部分地区的电压大幅度下降，影响用户的正常生

产。

（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使

整个系统瓦解,造成大面积停电。

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

因此，任何电力系统在设计和运行时,必须考虑到系统中可能发

生的故障和不正常工作状态,并利用继电保护装置予以消除,以

保证电力系统正常运行。

继点保护的任务是：

（1）当被保护的电器元件发生故障，保护装置迅速动作，使短

路器跳闸，将故障的电气元件从电力系统中切除，使其损

坏程度减至最小,并保证无故障部分继续正常运行；

（2）当被保护的电气元件出现不正常的工作状态时，保护装置

发出信号，告诉运行人员予以处理。在无人值班的变电所,

保护可作用与减负荷或延时跳闸。

电力系统的安全自动装置一方面配合继电保护装置提高供电的

可靠性（如自动重合闸、备用电源自动投入装置）；另一方面不

断调整系统电压与频率，以保证供电质量及并联运行机组间功

率的合理分配。

一、继电保护一与自动装置的基本要求：

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

为了使继电保护装置（以下简称保护装置）能及时、正确地完

成她所担负的任务,对反应短路故障的保护装置有以下四个基本要

求:选择性、快速性、灵敏性和可靠性。

1选择性

选择性指的是保护装置选择故障元件的能力。当被保护的电气

元件发生故障时，保护装置动作并经过断路器只将故障元件从

系统中切除,以保证无故障部分继续运行，使故障影响限制在最

小范围内。

2快速性

快速切除故障能够减小故障元件的损坏程度，加快非故障部分

电压的恢复,为电动机自起动创造有利条件,更重要的是能够提

高超高压电网系统运行的稳定性。

3灵敏性

灵敏性是指保护装置对被保护电气元件可能发生的故障的反应

能力。灵敏性一般见灵敏系数Ksen衡量，灵敏系数应根据对保

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

护装置动作最不利的条件进行计算。

4可靠性

可靠性是指在保护装置应该动作时，它不应拒动；而在不应该

动作时,她不应误动。

上述四个基本要求是设计、配置和评价保护装置性能的基

础。她们之间是相互联系的,即存在矛盾的一面,又有在一定条

件下统一的一面。因此,必须正确的了解被保护对象，明确矛盾

的主次,取得具体问题的矛盾统一。另外,在满足技术要求的前

提下,尚需考虑经济性。

对安全自动装置，同样应满足对她提出的可靠性、选择

性、灵敏性和速动性的要求。

对电力变压器的保护

一、瓦斯保护

作用；当变压器内部发生故障时，故障点局部产生高温，使油温

升高体积膨胀，而且故障点产生电弧，使绝缘物和变压器油分解而

资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。

产生大量气体。这些气体必然从油箱内部流向上部的油枕，故障越

严重，流向油枕的油气流速度就越大，利用这些内部故障产生的油

气流而使瓦斯保护继电器动作的保护称为瓦斯保护。

工作原理

瓦斯保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的相当良

效的保护装置,其接线图如下图（1・1）

当变压器内部发生轻微故障（轻瓦斯）时，瓦斯继电器KG