【某冶金设备制造厂供配电系统初步设计15000字（论文）】

某冶金设备制造厂供配电系统初步设计目录TOC\o"1-3"\h\u31883摘要 2182601.前言 350021.1工程概况 335571.2设计的主要内容 450742负荷计算、无功补偿计算、变压器选择 4115882.1负荷计算的意义 41752.2各车间计算负荷的确定 67262.3设备负荷计算 7133422.4各车间变电所计算负荷确定 9128642.4.1，车间变电所计算负荷举例 957232.5无功功率的补偿 10207912.6无功功率补偿容量计算 1289712.7车间变电所变压器选择 13160062.8车间变电所高压侧负荷计算 14124492.9总降压变电所（35/10kV）负荷计算 15262072.9.1总降压变电所10kV侧负荷计算 15214782.9.2总降压变电所35kV侧负荷计算 1616012.9.3总降压变电所变压器台数容量的确定 16186403变配电所主接线方案的设计 17217463.1概述 17212633.2变电所主接线的基本形式 17223653.3变电所主接线方案的确定 19235403.4供电系统简图 19126324短路电流的计算 191614.1短路电流计算的目的和方法 19311304.2用标么值法计算短路电流 2068164.2.1．供配电系统中各主要元件电抗标么值计算方法 2047174.2.2各主要元件电抗标么值具体计算 21241494.2.3最大运行方式下 22217274.2.4最小运行方式下 23178995电气设备选择与校验 2626825.1概述 26298605.2高压一次设备的选择与校验 26209465.2.1高压断路器的选择与校验 26239935.2.2高压熔断器的选择与校验 27113655.2.3高压电流互感器的选择与校验 2849085.2.4高压电压互感器的选择与校验 28104055.3低压侧电气设备的选择与校验 2910845.3.1低压断路器的选择与校验 29289645.3.2低压互感器的选择与校验 29287576供配电线路的选择 3046586.1概述 30150346.1.1高压配电线路接线方式选择 3044716.1.2低压配电线路接线方式选择 31277006.2导线和电缆截面的选择 3139156.2.1导线和电缆截面的选择条件 31234406.2.2导线和电缆截面的选择计算 32101997继电保护整定计算 33314087.1概述 33149237.2主变压器的继电保护整定计算 33300718

防雷与接地 35119458.1防雷设计 35309478.2接地设计 3522257结论 36摘要本次毕业设计为某冶金设备制造厂供配电系统的初步设计，在整个设计中，依据相关的设计规范和标准以及相关专业提供的资料。要设计的内容如下几个方面，首先是计算方面：根据给定的相关数据对工厂的计算负荷进行计算；进行无功补偿计算；短路电流计算；继电保护整定的计算。还要根据以上的计算结果，选择导线或者电缆的截面等。设计方面：对变配电所的主接线方案设计；防雷与接地的设计；在选择电气设备后，需要对所选的设备进行校验等。关键词：计算负荷、无功补偿、短路电流计算、继电保护、主接线前言1.1工程概况本设计是某冶金设备制造厂供配电系统的初步设计，工厂设有铸钢车间、铸铁车间等部门，所有具体的车间和相关数据如下表所示：表1-1编号车间名称设备容量/kW需要系数功率因数1铸钢车间16000．800．65电弧炉2×1250．900．872铸铁车间10000．800．703砂库1100．700．604铆焊车间12000．300．45工频炉2×3000．800．905水泵房1280．700．756锻造车间3200．300．557模型车间1920．350．608空压站3900．850．75空压机2×2500．850．859料场400．300．6010综合楼300．901．0011厂区照明200．81．0012锅炉房3000．750．8013水泵房2280．700．7514仓库880．350．6515污水提升站140．650．8016变压器修造车间6800．350．65试验变压器2×1000．350．8017电气装配车间3500．300．70本工厂拟设立总降压变电所一座。整个工厂的负荷等级属于二级负荷。1.2设计的主要内容根据给定的工厂相关数据，进行相关的电气工程计算。计算工厂的计算负荷；对工厂设备进行无功补偿；确定无功补偿的容量大小；对车间变电所进行设计，确定车间变电所中所要用到的变压器的数量、容量、型号等；计算短路电流，根据短路电流计算的结果，对相关的电气设备进行参数选型以及校验相关的项目来看是否合适用于供电系统中；对工厂供配电中的主接线进行合理设计；对整个工厂的继电保护进行整定，以保证工厂即使在发生故障或者异常时仍然能够在短时间内恢复正常运作；对工厂的防雷和接地进行设计，以保证工厂不受到自然因素的影响，在发生雷击时也能够让工厂中的供电系统正常运行；使用AutoCAD对电气接线图进行绘制。2负荷计算、无功补偿计算、变压器选择2.1负荷计算的意义进行本次毕业设计，要进行的第一步工程计算就是负荷计算，负荷计算是设计中最基本也是十分重要的的一个环节，因为它与后续所要进行的设计各个环节都息息相关，负荷计算所计算的内容是很基本的也是很重要的，不能够出现差错，在完成负荷计算后，计算的结果有很大的作用，比如，在工厂各个车间所需求的供电容量，就可以通过负荷计算的结果来决定容量的大小。在进行设备选择的时候，也是有很大的作用，因为在进行供配电设备选择时，种类是十分繁多的，如果不根据相关的数据进行详细的选择，随意选择设备的话，就肯定完全不符合供电要求。因而，在选择供电设备的时候，负荷计算的结果就起到了很大的作用。要保证工厂能够安全可靠的运行，负荷计算也是有决定性作用的。负荷计算所得的相关数据结果，可以用来对变压器的容量进行选择，在对电路中的多种电气设备（例如断路器、熔断器等）进行选择的时候，也是需要负荷计算的结果的。综上所述，负荷计算在整个设计中是不可或缺的重要的一个过程，是能够保证供电系统的安全可靠运行的，对整个供电系统的安全经济运行有着很重要的意义。2.2各车间计算负荷的确定对负荷进行计算是一个繁琐的过程，要用到多个公式，还有很多组数据要进行计算，但这是一个意义很重大的过程，有了这些计算所得到的结果，就可以为后续的设计提供更好的基础。根据本工厂的实际情况，负荷计算的方法采用需要系数法。按照车间的需要系数计算，相关的计算公式如下：有功计算负荷P30P无功计算负荷Q30Q视在计算负荷S30S计算电流I30IKd是车间的需要系数；Un是额定线电压，电压大小为2.3设备负荷计算计算举例：计算铸钢车间铸钢车间的设备容量：Pe=1600kW，铸钢车间的需要系数K根据以上数据可以据算出：tan有功计算负荷PP无功计算负荷Q30Q视在计算负荷SS计算电流II其他车间的计算负荷过程与以上过程相同。车间计算负荷所得到的结果列入表格，各车间电力负荷计算结果表：表2-1编号车间名称设备容量需要系数功率因数tan计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸钢车间16000．800．651.1712801497.619692992电弧炉2×1250．900．870.57225128.25258.62392.952铸铁车间10000．800．701.02800.008161142.861736.443砂库1100．700．601.3377.00102.41128.33194.994铆焊车间12000．300．451.98360.00712.8800.001215.51工频炉2×3000．800．900.48480.00230.4533.33810.345水泵房1280．700．750.8819.6017.24826.1339.716锻造车间3200．300．551.5296.00145.92174.55265.207模型车间1920．350．601.3367.2089.37112.00170.178空压站3900．850．750.88331.50291.72442.00671.57空压机2×2500．850．850.6142.5025.92550.0075.979料场400．300．601.3312.0015.9620.0030.3910综合楼300．901．00027.00027.0041.0211厂区照明200．81．00016.00016.0024.3112锅炉房3000．750．800.75225.00168.75281.25427.3313水泵房2280．700．750.8819.6017.24826.1339.7114仓库880．350．651.1730.8036.03647.3872.0015污水提升站140．650．800.759.106.82511.3817.2816变压器修造车间6800．350．651.17238.00278.46366.15556.33试验变压器2×1000．350．800.7570.0052.587.50132.9517电气装配车间3500．300．701.02105.00107.1150.00227.912.4各车间变电所计算负荷确定2.4.1，车间变电所计算负荷举例计算举例：根据工厂内各个车间的负荷计算结果，可以进行分组，把负荷大小相近的几个车间可以共用一个车间变电所，例如：将料场、锻造车间、模型车间、变压器修造车间共用一个车间变电所，然后进行计算该变电所的相关数据。该车间变电所总计算负荷(取KΣ有功计算负荷：P无功计算负荷：Q视在计算负荷：S计算电流I根据各车间的负荷容量，现将个车间变电所的分布列表如下：表2-2序号车间变电所车间名称P30Q30S30/kVI30功率因数11号铸铁车间760775.21085.61649.40.722号铸钢车间电弧炉1429.751544.562104.723197.790.6833号变压器修造车间392.54503.22638.16969.580.61锻造车间模型车间料场44号铆焊车间工频炉798896.041199.871823.020.675号综合楼59.4716.3961.6993.720.96水泵房1厂区照明6号砂库314.17280.47421.02639.680.75污水提升站锅炉房水泵房27仓库550.81487.61735.631117.680.75空压站空压机电气装配车间试验变压器2.5无功功率的补偿为什么要进行无功功率补偿：在工厂的供电线路当中，会由于电力线路存在阻抗，损耗一部分能量，而这部分能量就由于这些阻抗白白的浪费掉了，而且工厂里面也安装了多台变压器，这些变压器在运行的时候也会有损耗，这些损耗会大大降低工厂供电的质量，损耗的电能也会浪费很多的经济。因此，为了把供电系统的供电质量提高一些，减少在投资时的经济损失，就要想办法把这部分浪费掉的能量补偿回来，这个时候，就要进行补偿无功功率的操作。如何补偿无功功率：在补偿无功功率的时候，一般是安装无功补偿装置，本次设计中采用的无功补偿装置是并联电容器，并联电容器可以很精准的补偿无功功率，同时这种补偿方法所需要的投资比较少，很适用于本制造厂。在使用这种方法补偿的时候，也需要注意进行合理的装置选择，如果选择的装置不妥当，那可能就会对电网造成不好的影响，比如电网电压会发生波动式的变化，电网的稳定性就会受到影响。如果发生这种情况，那就是本末倒置了，不仅没有补偿到无功功率，还更加严重的影响了供电系统的运行。采用并联电容器的无功补偿方式有下列三种：（1）高压集中补偿：把带有并联电容器组的装置集中安装在工厂中合适的地点，一般工厂中都会设置专门用来存放这些装置的地方，比如电容器室，并且将这些并联电容器组与高压母线相联，这种补偿方式的优点是方便运行维护，但是这种补偿方式的缺点也很明显，补偿的范围小，而且准确度也不够高，因此这种方法不会用在本设计中。（2）低压集中补偿：把带有并联电容器组的装置集中安装在工厂中专门为其设置的低压电容器室内，这种安装地点一般就会设置在变电所内。这种无功补偿方式的效果相对于高压集中补偿方式来说，要好一些，因为低压集中补偿可以很准确的对低压侧的无功功率进行补偿，而不是粗略的补偿，这样一来，既可以减少变压器运行所需要的视在功率，又可以减小变压器的容量。这种方法带来的直观影响就是既可以减少投资，又可以提高供电的质量。因此这种方式在实际工程中运用的比较广泛。（3）低压分散补偿：低压分散补偿是指：将无功补偿所需要用到的低压并联电容器组分别与不同的用电设备相并联。这种方式是对每一个用电设备进行一一对应的补偿，因此来说，这种方式的补偿效果十分的好，但是由于是对每一个用电设备都进行了无功补偿的操作，因此要用到很多并联电容器，这样带来的问题就是会使得接线变得更加复杂繁琐，而且成本也就会增加很多，不经济。低压集中补偿的接线相比于低压分散补偿来说更加简单、运行维护所需要的工作量更小，成本相较来说也会更低。而低压集中补偿相比于高压集中补偿来说，就会更加精确的进行无功补偿。根据上述，低压集中补偿具有更好的经济型和准确性，因此本次设计采用低压集中补偿。由于过高的功率因数会导致投入的成本太大，不经济。本次设计将功率因数cosφ提高到0.952.6无功功率补偿容量计算Q根据本设计的要求，可以将功率因数提高到0.95补偿后的视在计算负荷：SP30——Q30——Qc——S30'I30——低压电容器柜选用GGJ静态无功补偿柜,型号为GGJ1-01，在这种无功补偿柜中，每柜的补偿容量为160kvar.计算结果列表表2-3车间变电所补偿前补偿后P30/kWQ30cosQcS30'/kI30cos1号760775.20.76407711171.430.982号1429.751544.560.68112014902263.850.963号392.54503.220.61480393.23597.450.994号798896.040.67640838.061273.320.955号59.4716.390.96无需补偿61.6993.720.966号314.17280.470.75192326.39495.910.967号550.81487.610.75320574.97873.590.962.7车间变电所变压器选择完成对设备计算负荷的计算后，就需要对车间变电所变压器的容量和台数进行选择。考虑到每个车间的设备容量不同，经过计算分组后，需要在工厂中设置7组车间变电所。根据二级负荷等级的要求，可以在每组车间变电所中设置两台变压器。变压器容量的选择：变压器的容量不能太小，否则会使得变压器供电压力过大，导致工厂出现供电不足的情况；所选择的容量也不能过大，因为过大的容量会使得这部分超出的容量根本用不到，造成浪费，会徒增成本。因此，在选择车间变电所的变压器容量的时候，需要合理的进行考虑：①每个车间的变压器在单台运行时，容量要在总计算负荷S30的60％~70％，且能够供给本工厂的所有二级负荷使用。根据以上描述，本次设计选用的变压器为S11-M-30~1600/10系列全密封配电变压器各个车间变电所选用的具体型号及容量如下表：表2-4变压器编号补偿后变压器型号车间变电所S30/I30/cosφSN/1STS17711171.430.98630S11-M-630/102STS214902263.850.961250S11-M-1250/103STS3393.23597.450.99315S11-M-315/104STS4838.061273.320.95630S11-M-630/105STS561.6993.720.9650S11-M-50/106STS6326.39495.910.96250S11-M-250/107STS7574.97873.590.96500S11-M-500/102.8车间变电所高压侧负荷计算例：1号车间变电所高压侧计算负荷变压器的有功损耗ΔPΔ为变压器的无功损耗ΔQΔPQS其他车间的负荷计算过程与以上计算过程相同，不再列举，将计算所得到的结果列入下表：表2-5车间变电所序号P30Q30S30I30cos1号767.71173.55787.131195.920.972号1444.65499.061528.422322.260.953号396.4742.88398.79605.910.994号806.38297.94859.661306.160.945号60.0819.4763.1695.970.956号317.43104.32334.14507.680.957号556.56196.36590.18896.720.942.9总降压变电所（35/10kV）负荷计算2.9.1总降压变电所10kV侧负荷计算同时系数K∑有功计算负荷（kW）：P无功计算负荷（kvar）：Q视在计算负荷（kVA）：S计算电流（A）：I30功率因数：cos2.9.2总降压变电所35kV侧负荷计算变压器的有功损耗ΔPΔ变压器的无功损耗ΔQΔPQScos2.9.3总降压变电所变压器台数容量的确定在总降压车间变电所中，安装两台车间变压器。对车间变压器的容量也是有要求的，需要对容量进行合理的选择，容量不能太小，否则会使得变压器供电压力过大，导致工厂出现供电不足的情况；所选择的容量也不能过大，因为过大的容量会使得这部分超出的容量根本用不到，造成浪费，会徒增成本。因此，在总降压车间变电所中，选择变压器容量的时候，需要合理的进行考虑：①每个车间的变压器在单台运行时，容量要在总计算负荷S30的60％~70％，且能够供给本工厂的所有二级负荷使用。取变压器容量为视在功率的70％，即

根据上述，变压器的容量选为3150kVA变压器的型号选用为S9-M-3150/35。3变配电所主接线方案的设计3.1概述在工厂的供配电系统中，对车间变电所的主接线进行设计，是十分重要的一个环节，主接线设计的是否合理，将会关乎到电力系统能否安全可靠的运行。这些主接线是把工厂中的所有的电气设备联系起来的关键，如果线路出现了问题，那可能就会导致整个电力系统出线故障异常等问题。在设计的时候，还要考虑成本的投入是否合理，尽可能地在合适的成本投入的同时，还能够提高供电系统的可靠性。因此，设计主接线一定要考虑很多方面。一定要注意安全性是否遵守了国家标准和电气设计规范，如果不符合标准或者规范，就可能会导致工厂中的电气设备遭到损坏，严重起来可能会导致人员遭受伤害。要保证能够使供电系统更加的可靠的运行，就要尽可能地减少线路中有关电气设备的数量，来使得线路看起来清晰明了，同时还可以加入备用电源装置来提高供电的可靠性。因为在供电系统运行的时候，有时候需要对线路进行检修，因此，要设计接线方案，在需要检修的时候可以方便地切断需要检修的线路的运行，并且不使得其他线路可以继续正常工作，这样就可以有效的提高灵活性。在设计接线方案的时候，也需要合理安排投资成本，使得经济效益可以最大化，这样就可以提高线路的经济性。总结来看，按照以上描述进行主接线的设计，工厂的供配电系统就可以更加合理的运行。3.2变电所主接线的基本形式根据基本形式，又可以将主接线的形式分为两大类，一种是有母线的主接线，另一种是无母线的主接线。有母线的主接线：（1）单母线接线单母线接线：顾名思义，这种接线方式只有一根母线，这一根母线上就连有电源进线和引出线，因为只有一根母线，所以接线十分简单且清晰明了，线路中需要安装的设备也会相应的变少，操作起来也会比较简便。当然，这种接线方式的缺点也很明显，因为只有一根母线，如果在线路运行时发生了故障或者要进行故障检修，那基本上就会造成所有与这跟母线相联的相关设备停电，十分的麻烦，就不符合可靠性和灵活性。（2）单母线分段接线单母线分段接线：这种接线方式也如其名，将母线分开接线，在这种方式下工作，就可以把供电系统的灵活性和可靠性提高，以弥补单母线接线的缺点。下面就讲是如何来提高灵活性和可靠性。这种方式需要用到两路电源供电，一路作为工作电源，另一路作为备用电源，当一个工作电源发生故障时，就会切换另一个备用电源工作，以保证继续对全部出线进行供电。这样就大大提高了可靠性。由于将一根母线分段来接线，因此在分段处可以加一个分段断路器，在供电系统正常工作时，安装的分段断路器既可以断开，又可以接通，在需要检修排除故障时，分段断路器就会自动断开，将故障排除后，非故障段的母线及用电设备就会继续工作。这样就提高了供电的灵活性。（3）双母线接线双母线接线：在单母线接线的基础上，多加了一根母线，这种接线优点就十分明显了，当一组母线发生故障时，就可以将另一组备用母线切换为临时工作母线，十分具有可靠性，灵活性。但是由于多增加了一根母线，因此设备数量相较于单母线接线来说，就增加了很多，线路也会变得复杂的多，所需要的投资成本就会大大增加。双母线的接线一般只用在有很多的一级负荷或者二级负荷的场所。因此本设计不考虑使用双母线接线。无母线的主接线：特点是电源与所需要用电的设备之间没有母线，形式一般分为如下两种，线路-变压器组单元接线和桥式接线。线路-变压器组单元接线这种接线方式的特点是十分简便，所用到的设备和线路都比较少，成本也会比较少，但是可靠性不高。桥式接线桥式接线是指在有两组线路—变压器单元时，使用一组断路器把这两组单元连接起来，根据断路器连接位置的不同，可以把桥式接线分为两种，一种是“内桥”，一种是“外桥”，桥式接线的优点有如下几个：①线路中所用到的设备较少，因而占地面积就会减少，成本也会相应减少。②桥式接线所需要的接线也比较简洁，在线路运行的时候就更加的灵活，因为线路中的设备少，操作也会更加的简单。③当线路的进线和出线回路增多的时候，可以方便的扩展为所需要的其他类型的接线方式，比如双母线接线。桥式接线也有以下几种缺点，当是内桥接线时，如果变压器发生了故障或者需要检修，操作就会变得很复杂，步骤会很多。当是外桥接线时，如果在这个断路器外侧的电气设备发生了故障，就会造成大面积的停电。3.3变电所主接线方案的确定根据上一节中对主接线形式的描述，可以确定以下表两种方案：方案一：采用单母线分段接线方式方案二：35kV侧采用桥式接线中的“内桥”接法，10kV侧采用单母线分段接线比较：方案二中35kV侧采用两路电源进线，会增加供电时的可靠性，内桥接法具有很好的灵活性，所要用到的电气设备也会减少，经济性也会较高。方案一由于两侧都使用了单母线分段接线的方法，因此在供电时的可靠性就会增加，但是这样也会带来一些问题，会使线路中的设备相比于方案二中的设备增多，成本就会相应地增加。按照上述方案的比较，选择方案二作为主接线的接线方式3.4供电系统简图4短路电流的计算4.1短路电流计算的目的和方法短路对供电系统造成的危害是很大的，因为短路电流的大小往往是比正常工作时的负荷电流大小的大上很多倍，这种程度大小的电流如果流过供电系统中的电气设备，就会导致由于电流过大产生巨量的热量，使得设备的温度在短时间内上升很大的程度，在这种高温情况下，就会使得线路设备中的绝缘急剧老化甚至损坏；同时，线路中的载流部分也会由于承受不住巨大电流产生的电动力而发生形状上的变化或者损坏；严重的短路还会使得供电系统的稳定性急剧下降，导致系统中的其他设备无法正常运行；短路还会造成停电，会使得正常生产秩序无法维持，造成很大的影响。因此，我们要采取相应的措施来防止短路的发生，以此来减小在短路发生时所造成的损害。短路产生的原因有很多种，例如，如果一个设备长时间高强度的运行，负荷电流流过的部分会由于长时间运行而承受不住这个电流导致老化，使设备的绝缘部分损坏从而短路；如果人员的操作不符合规范，也会造成短路。如果由于设备本身存在缺陷，那么也可能会导致短路的发生。短路有以下几种类型：①三相短路：三相短路所造成的危害是最大的，因为产生的短路电流是最大的，但是发生的可能性是最小的，这种短路是对称性短路；②两相短路；③单相接地短路；④两相接地短路。②③④这三种短路类型是非对称性短路。在供电系统中，要想正确的选择和校验电器、电缆以及短路保护装置，就必须要计算短路电流，以此来保证供电系统安全可靠的运行。由于三相短路对供电系统造成的危害是最大的，因此，要想使供电系统安全可靠的运行，就需要用到三相对称短路电流作为基本依据，以此对电线、电器、电缆来进行选择和检验。如何计算短路电流：一般有两种方法可以计算短路电流，一种是标幺值法，另一种是有名值法。标幺值法是电力工程中用得很多的一种短路电流计算方法，相比于有名值法会更加简便。本次设计采用标幺值法进行短路电流计算。4.2用标么值法计算短路电流4.2.1．供配电系统中各主要元件电抗标么值计算方法（1）计算电力系统的电抗标么值。已知供电系统的短路容量Sk，就可以求出电力系统的电抗最大运行方式下电力系统的电抗标幺值计算：最小运行方式下电力系统的电抗标幺值计算：（2）电力变压器的电抗标么值。在第二章节中，已经选择了变压器的具体型号，因此可以查表得知变压器的短路电压百分数Uk%=7，就可以近似计算电力变压器的电抗值X公式中，SN（3）电力线路的电抗标么值X公式中，l是输电线路的长度，单位为km；x04.2.2各主要元件电抗标么值具体计算（1）确定基准值取基准值Sd=100MVA,QUOTEUd1=36.75kV（2）计算电路中发生短路时，涉及到的元件的电抗标幺值。①电力系统：最大运行方式下X1.min∗最小运行方式下X架空线路：X2∗③电力变压器：X绘制出发生短路时线路的等效电路图，如图所示：

4.2.3最大运行方式下k-1点相关数据计算（1）总电抗标幺值：X（2）三相短路电流有效值：I（3）其他三相短路电流：Iish（4）三相短路容量：Sk-2点相关数据计算（1）总电抗标幺值：X（2）三相短路电流周期分量有效值：I（3）其他三相短路电流：Iish（4）三相短路容量：S4.2.4最小运行方式下k-1点相关数据计算（1）总电抗标幺值：X（2）三相短路电流有效值：I（3）其他三相短路电流：Iish（4）三相短路容量：Sk-2点相关数据计算（1）总电抗标幺值：X（2）三相短路电流有效值：I（3）其他三相短路电流：Iish（4）三相短路容量：S根据以上计算，将结果列入下表表4-1标么值短路电流/kA短路容/MVAXIIiIS最大运行方式k-1短路计算点1.021.541.543.932.3298k-2短路计算点3.241.71.73.842.2230.9最小运行方式k-1短路计算点1.11.441.443.672.1791.7k-2短路计算点3.311.661.663.752.1730.2

5电气设备选择与校验5.1概述在供电系统的初步设计中，选择供电系统中所需要用到的设备是十分重要的一个环节，因为这会直接关系到我们设计的供电系统是否能够安全可靠的运行，成本是否合理。如果不进行合理的选择，那就会对供电系统的造成失分严重的影响，小到如果一个小小的元器件的选择不正确，发生了不良的动作，就可能会造成整个供电系统的停电，对工厂的生产造成十分严重的影响，甚至可能引起火灾爆炸等更加严重到不可控制的局面。而要检查出这一个发生问题的元器件，可能就要投入很大的人力物力，很长的时间才能把这个问题解决，那么这段时间，由于这一个元件造成的损失就会是很大的，无法估量的。因此，在对供电系统进行设计的时候，一定要十分合理的对电气设备进行选择，并对其进行校验，只有通过了校验，才能够将电气设备选用，并且校验还需要合理的进行，合适就好，过大的选择会使成本徒增，造成浪费。在供电系统中，需要校验的主要电气设备，不仅需要满足正常的工作条件，还需要满足如果供电系统发生短路时，是否能承受的工作条件。合理正确的选择电气设备，可以在保证供电系统安全可靠的运行的同时，还能节省成本，使投资的资金运用更加合理。5.2高压一次设备的选择与校验5.2.1高压断路器的选择与校验选择型号为ZN28A-10的高压断路器，相关项目的校验结果如下表结果得知，本次设计选用的高压断路器符合技术参数要求。表5-1序号项目装置地参数断路器参数结论1额定电压UU合格2额定电流IIQUOTEIr>Ic合格3额定短路开断电流I（最大运行方式）II合格4额定峰值耐受电流i（最大运行方式）II合格5额定短时（4s）耐受电流QtI2I合格6额定短路关合电流i（最大运行方式）i合格5.2.2高压熔断器的选择与校验高压熔断器的型号选择为RN2-10，相关项目的校验结果如下表结果得知，本次设计选用的高压熔断器符合技术参数要求。表5-2序号项目装置地参数熔断器的技术参数结论1额定电压UU合格2额定频率50Hz50Hz合格3熔断器额定电流/U合格4熔体额定电流/I合格5额定断开电流I（最大运行方式）I合格5.2.3高压电流互感器的选择与校验本设计中高压电流互感器选用LZZJ-10型的高压电流互感器。高压电流互感器的校验参数如表所示，可知符合装置地点的技术参数要求表5-3序号项目装置地参数互感器参数结论1额定电压UU合格2额定频率50Hz50Hz合格3额定动稳定电流i（最大运行方式）II合格4额定短时热电流QII合格5.2.4高压电压互感器的选择与校验高压电压互感器的型号选择为JDZ12-10，相关项目的校验结果如下表结果得知，本次设计选用的高压电压互感器符合技术参数要求。表5-4序号校验项目装置地参数互感器参数结论1额定电压UU合格2额定频率50Hz50Hz合格3额定动稳定电流i（最大运行方式）/合格4额定短时热电流Q/合格5.3低压侧电气设备的选择与校验5.3.1低压断路器的选择与校验本设计的低压断路器选用HUW2000-3200型。校验的项目参数如下表所示。可知选用的低压断路器符合要求。表5-5序号项目装置地参数断路器参数结论1额定电压

U

U合格2额定电流IIIQUOTE合格3额定短路开断电流I（最大运行方式）IbI合格4额定峰值耐受电流i（最大运行方式）iI合格5额定短时（4s）耐受电流QII合格6额定短路关合电流i（最大运行方式）i合格5.3.2低压互感器的选择与校验本设计的低压电流互感器选用的型号为LMK-0.66，校验相关项目得知，该型号电流互感器器参数合格。表5-6序号项目装置地参数互感器参数结论1额定电压UU合格2额定频率50Hz50Hz合格3额定电流III合格4额定峰值耐受电流i（最大运行方式）iI合格6供配电线路的选择6.1概述在工厂供电系统中，要为工厂中的电气设备提供电能，其中的电力线路的设计是不可缺少的一个重要环节。要向工厂的车间变电所输送和分配电能，而这些线路和设备就会组成一个系统，叫做配电系统。在设计供配电线路时，同样也会考虑设计的是否合理，要考虑诸多因素，才能够设计好一条能够让供电系统安全可靠运行的供配电线路。高压配电线路有高压配电线路的特点，同样，低压配电线路也有低压配电线路的特点，因此本设计会分别选择高压和低压配电线路的接线方式。6.1.1高压配电线路接线方式选择（1）放射式：放射式接线包含两种，一种是单回路放射式，一种是双回路放射式。特点：当线路中发生故障或者需要检修时，影响的范围是很小的，因此就可以提高配电线路的可靠性，接线简单，在供电系统运行需要管理的时候就很方便。放射式在不同情况下可以供给一级负荷、二级负荷、三级负荷使用。（2）树干式：特点：线路中的电气设备不多，可以节省成本，但是线路的可靠性就会大打折扣。单回路的树干式接线可以给三级负荷使用，而双回路的树干式接线可供给二级负荷使用。（3）环式：特点：可以提高配电线路的可靠性，但是线路也会更加繁琐。二、三级负荷可以使用普通环式，拉线环式可以供给二级负荷，而双线拉手环式可以供一级负荷。总结：在配电网设计的时候，应该使网络简单化，不能太过于繁琐复杂，不然就会造成浪费，同时也很难以维护，就会降低供电系统的可靠性。根据本工厂的实际情况，高压配电线路可以选择单回路放射式接线，维护简便，投资成本合理，同时可靠性也很高6.1.2低压配电线路接线方式选择在设计低压配电系统的时候，一定要满足用电设备的要求，比如对可靠性的要求，对供电质量的要求。低压配电线系统的基本接线形式与高压配电系统的基本接线形式相同。因此，根据本工厂的实际情况，低压配电系统的接线形式选为放射式接线。6.2导线和电缆截面的选择6.2.1导线和电缆截面的选择条件（1）发热条件：由于电流的热效应，在电流通过导体时，会产生热量，这个热量可能会使导线和电缆发生故障，因此，为了避免这种故障的出现，在选择导线和电缆时，要对发热条件进行校验：要让流过正常工作时最大电流发热引起的温度升高不能超过线缆正常运行时允许的最高温度。（2）电压损失条件：由于导线上会存在电阻，因此，当电压从电缆一头到电缆另一头时，会由于这部分电阻的存在，消耗掉一些电压，导致所需要的电压大小不够。因此，在选择电缆和导线时，就要让电压损耗不能超过允许的最大电压损耗值，但是当高压线路的长度很短时，可以不用校验电压损耗。（3）经济电流密度条件：由于本设计的线路长度不长，因此可以不校验经济电流密度条件。（4）机械强度条件：导线的截面应不小于最小允许截面。（5）短路时的热稳定度：导体的截面应满足短路时的动稳定度和热稳定度，以保证线路发生短路时不会损坏。6.2.2导线和电缆截面的选择计算（1）35kV侧进线的选择校验：对于架空线路来说，一般使用裸绞线（铜绞线TJ,铝绞线LJ，钢芯铝绞线LCJ等）来敷设架空线路。本设计选择钢芯铝绞线LCJ。线路的计算电流为181.87A，根据本工厂所在地区的条件，查表可得钢芯铝绞线LCJ在载流量大于181.87A级别（215A），环境温度为25℃的条件下，导体截面积为50mm²，满足短路热稳定。校验电压损失：电压损失计算式为Δ根据查表，导体截面积为50mm²的钢芯铝绞线LCJ单位长度的电阻和电抗值r0、x0Δ计算得出，符合条件。校验机械强度：根据查表，LCJ钢芯铝绞线在35kV线路中，所允许的最小截面积为35mm²，因此符合条件。7继电保护整定计算7.1概述在电力系统运行时，会因为诸多因素，不可避免地发生故障，可能会是自然因素，比如打雷，闪电；也有可能是鸟兽不小心误触等原因；电气元件也有可能是造成电力系统发生异常的原因，比如电力变压器、电力线缆等的制造质量有瑕疵，运行维护不够周到等方面。因此，当这些异常或故障发生的时候，就需要及时地检测出这些异常或故障，并且修复这些状况。因此，为了避免这些故障造成更大的损失，就引入了继电保护装置，使用这种装置将发生故障的元件从电路中隔离开来，这样既可以保证发生故障的元件不会继续损害电路，又可以在发生故障后使原电路能够恢复正常工作。通常这种作用在电路中表现的形式就是“跳闸”，通过“跳闸”以防止这个故障元件引发更多的故障，造成更大的损失。这种装置是由带有触点的继电器组成的。这个过程称为继电保护。当在供电系统中引入动作于跳闸的继电保护时，就需要满足四个要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。7.2主变压器的继电保护整定计算主变压器的型号为S9-M-3150/35的继电保护。根据设计要求，继电保护整定时间不大于2.0s（1）过电流保护采用定时限的过电流保护装置，型号为DL-15过电流继电器。整定动作电流变压器最大负荷电流IL.maxI取可靠系数Kre1=1.2，继电器返回系数K电路互感器电流比K根据以上数据，可以求得过电流保护的动作电流IopI动作电流整定为5A保护动作时间的整定对于定时限过电流保护，可以将动作时间整定为0.5s校验灵敏度:要求灵敏度大于1.5I灵敏度系数KsK灵敏度符合要求电流速断保护Ik.max为系统最大运行方式下，K-2点三相短路电流的值，Ik.ma