35kv变电所及低压配电线路设计毕业论文 47页

35KV变电所及低压配电线路设计毕业论文1绪论1.1所设计变电所概况1、厂生产任务、规模及产品规格：本厂主要承担全国系统冶金矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产、铸造、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件10000t；铸铁件3000t，铸件1000t,铆焊件2500t。2、各车间负荷情况及车间变电所的容量（如表1所示）。3、供用电协议工厂电源从某供电部门220/35KV变电站以35KV双回架空线路引入工厂。其中一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站在厂东侧8km。电力系统短路数据，如表3所示。其配电系统图如图2所示。供电部门对工厂提出的技术要求：①区域变电站35KV馈电线路定时限过流保护装置的整定时间top=2s，要求工厂总配电所的保护整定时间不大于1.5s。②在工厂总配电所的35kV进线侧计量。③工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。4>供电贴费和每月电费制供电贴费700元/KV.A。每月电费按两部电费制，基本电费为18元/KW.H，动力电费为0.4元/KW.H，照明电费为0.5元/KW.H。5>工厂负荷性质：本厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时数为6000h，属二级负荷。6>工厂自然条件①气象资料年最高气温为38℃，年平均气温为25℃，年最低气温为-1℃，年最热月平均最高气温为34℃，年最热月平均气温为30℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。长年主导风向为南风，覆冰厚度为3mm，年雷暴日数38天。②地质水文资料平均海拔200m，地层以砂粘土为主，地下水位3～5m。1.2供电设计必须遵循的一般原则1>必须遵守国家的有关法令、规程和标准，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。47 2>工厂供电设计应做到人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。3>从全局出发、统筹兼顾必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。应根据工程特点、规模和发展计划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。1.3设计内容1.变电所设计:变电所负荷的计算机无功功率的补偿;变电所主变压器台数和容量、型式的确定;变电所主接线方案的选择;进出线的选择;短路计算和开关设备的选择;二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定;防雷保护与接地装置的设计;变电所电气照明的设计.低压配电系统设计:车间配电线路布线方案的确定;线路导线及其配电设备和保护设备的选择;车间电气照明设计.47 235KV变电所及其低压配电系统设计2.1负荷计算求计算负荷这相工作称为负荷计算。显然负荷计算是根据已知的工厂用电设备的安装容量确定、预期不变的最大假想负荷。这个负荷的设计是作为选择工厂电力系统供电线路导线的截面积、变压器容量、开关电器和互感器等的额定参数的依据。电力负荷又叫电力负载，它是指耗用电能的用电设备或用电单位。也是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流的大小。根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度，电力负荷一般分为三级：一级负荷：一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废等等。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，应看着特别重要的负荷。二级负荷：二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如大量产品报废、中断供电将影响重要用电部门正常工作等。三级负荷：三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述的一、二级负荷者。由于计算负荷是供电设计的基本依据，所以计算负荷确定的是否合理，直接影响到工厂电力设计的质量，电力设计的经济性问题。如计算负荷估算太大，将增加供电设备的容量，使工厂电网变的复杂，浪费有色金属，在无形中就增加了初投资和运行工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不和理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。如果选的过小，又使电器和导线电缆处在过负荷下运行，增加了电能的损耗，导致绝缘过早老化甚至烧毁，降低了设备的使用寿命。可见，正确计算负荷计算，有很大设计决定作用，其意义重大。但是由于负荷情况复杂，影响因素多，很难准确的确定出来。设备的计算负荷的变化也有一定的计算规律，它与设备的性能、生产的形式、能源的供应的状况等多种因素有关。所以，负荷计算只是电力系统设备选择的一个估算负荷。我国的确定负荷的方法，主要有需要系数法、二项式法，需要系数法是普遍采用的计算负荷的基本方法，二项式法应用局限很大，但确定设备台数教少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，比较的合理，而且方便。47 本设计的车间设备台数较多、设备容量都相差不大，所以宜采用需要系数法。负荷计算公式如下：有功计算负荷:P30=KdPe式中:Pe—用电设备组总容量(不含用电设备容量,单位:Kw)Kd—用电设备组的需要系数无功计算负荷为:Q30=P30tanф式中:tanф—对应于用电设备组功率因数cosф的正切值视在计算负荷为:S30=P30/cosф计算电流为:I30=S30/(31/2Un)式中:Un—用电设备组的额定电压(单位:KV)功率因数COSΦ=P30/S30根据需要系数计算法和变电所的设计依据,通过计算可以得出此变电所的计算负荷.其计算结果如表2-1:表2-1各车间和车间变电所负荷计算表（380V）计算负荷车间47 序号车间名称设备容量kWkdCOSØtanØ变电所代号变压器台数及容量kVAP30KwQ30KvarS3KVAI30A1铸钢车间20000.40.651.178009361230.71870.1No.12*8002铸铁车间10000.40.701.02400408571.43128.33No.22*400砂库1100.70.601.3377102128.33194.99小计K-0.90.661.13429485647.629843铆焊车间12000.30.451.983607138001215.5No.31*4001.水泵房28.750.80.75211626.25398.84小计K-0.90.442.9342.9692.2772.411173.64空压站3900.850.750.88331.5291.72442671.57No.41*500机修车间1500.250.651.1737.543.957.7876.57锻造车间2200.30.551.5266101120182.33木型车间1860.350.601.3365.185.58108.5164.85制材场200.280.601.335.66.339.3314.18综合楼200.9101801827小计K0.90.681.06472502688.161045.65锅炉房3000.750.800.75225168.75281.25939.41No.51*3152.水泵房280.750.80.752115.826.2539.9仓库(1.2)880.30.651.1726.430.940.6261.72污水提升站140.650.800.759.16.8311.3817.29小计K-0.90.770.83253.4211.1329.78501.1表2-2各车间6千伏负荷计算表序号车间名称高压设备名称设备容量kWkdCOSØtanØ计算负荷P30KwQ30KvarS3KVAI30A1铸钢车间电弧炉2*12500.90.870.57225019562586.2248.87铸铁车间工频炉2*2000.80.90.48320288355.5634.2空压站空压机2*2500.850.850.6242536350048.1小计K-0.90.740.91269624773660.37323.42.2无功补偿计算及设备选择47 变电所的无功补偿对于整个工厂的设计是极为重要的。按《全国供用电规则》规定:高压供电的工业用户,功率因数不得低于0.9;其他情况,功率因数不得底于0.85.如达不到上述要求,则需增设无功功率的人工补偿装置.功率因数是衡量工厂供电系统电能利用层度及电气设备使用状况的一个具有代表性的参数。在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都有电感性的特性。（诸如：感应电机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷）这些设备不仅需要从电力系统中吸收有功功率，还要吸收无功率以产生这些设备正常工作所必须的交变磁场，从而降低了设备运行时的功率因数。如果在设备充分充分发挥了设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数，尚达不到工厂规定的功率因数要求时，则要考虑人工补偿。人工补偿是在变压器低压侧装设无功补偿装置，在保证低压侧有功率不变的情况下减小设备的无功功率。从而减小了设备总的视在功率，缩小了变压器容量、导线的截面积及一次设备的容量。同时仅降低了变电所的初投资、设备运行时的损耗和工厂的电费开支。现在所用的补偿装置有同步补偿器和静电电容器。同步补偿器无功功率的发电机，它的最大优点是可以均匀的调节电网的电压水平，但其无功功率补偿量越小，单位1kvar造价越高，即使容量很大同步无功补偿器也远叫静电无功补偿器贵，而且损耗大、安装要求高、运行维护复杂，因此只有在大电网中枢调压或中降压变电所中使用。目前：工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。它一般分为三中：高压集中补偿、低压集中补偿、低压分散补偿。由前面的车间负荷计算知车间的计算很大，但功率因数普遍很小。从表中可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.77。而提供电部门要求该厂35KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功功率损耗，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应稍微高些，取0.92。相关的无功功率补偿公式如下：无功功率补偿装置容量:QC=P30（tanΦ-tanΦ`）式中:P30—工厂的有功计算负荷(单位:KW)tanΦ—对应原来功率因数COSΦ的正切;tanΦ`—对应需补偿到功率因数的COSΦ`正切;补偿后总的视在负荷：S`30=〔P302+(Q30-QC)2〕0.5变压器有功损耗:△PT=△Pkβ2+△P047 式中:△P0—变压器的空载损耗;△Pk—变压器的短路损耗;β—变压器的负荷率,β=S30/SN,对于6—10KV低损耗配电变压器,有攻损耗可按下列简化公式计算:△PT=0.015S30变压器无功损耗：△QT=（I0%/100+UK%/100β2）SN式中：I0—变压器的空载电流百分比UK—变压器的短路电压百分比对于6—10KV低损耗配电变压器,有攻损耗可按下列简化公式计算:△QT=0.06S`30变压器高压侧有功功率：P=P30+△PT变压器高压侧无功功率：Q=Q30+△QT补偿后的有功功率：S=〔P2+Q2〕0.5因此380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算，380V侧所需无功功率补偿容量各车间计算如下:第一车间:QC=P30（tanΦ-tanΦ`）=800×「tan(arccos0.65)－tan(arccos0.92)」=692kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2″（主屏）1台与方案4″(辅屏)6台相结合,总共容量112kvar×7=784kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表2-3所示:表2-3一车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COSΦ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.658009361230.81870.147 380V侧无功补偿容量784380V侧补偿后负荷0.98800152814.31237.3变压器功率损耗0.0210.45`6KV侧负荷总计0.98800.021152.4581678.52第二车间:QC=P30（tanΦ-tanΦ`）=429.3×「tan(arccos0.66)－tan(arccos0.92)」=301kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2″（主屏）1台与方案3″(辅屏)3台相结合,总共容量112kvar×1+84kvar×3=364kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表2-4所示:表2-4二车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COSΦ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.66429.3484.89647.62984380V侧无功补偿容量364380V侧补偿后负荷0.96429.3120.89445.97677.64主变压器功率损耗0.0120.266KV侧负荷总计0.94429.3121.2447.3043.04第三车间:QC=P30（tanΦ-tanΦ`）=342.9×「tan(arccos0.44)－tan(arccos0.92)」=545.2kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2″（主屏）1台与方案4″(辅屏)4台相结合,总共容量112kvar×5=560kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表2-5所示:表2-5三车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COSΦ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.44342.9692.12772.411173.5947 380V侧无功补偿容量560380V侧补偿后负荷0.93342.9132.12367.47558.33主变压器功率损耗0.0120.266KV侧负荷总计0.93342.91132.38367.9435.41第四车间:QC=P30（tanΦ-tanΦ`）=471.3×「tan(arccos0.68)－tan(arccos0.92)」=301.63kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2″（主屏）1台与方案4″(辅屏)2台相结合,总共容量112kvar×3=336kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表2-6所示:表2-6四车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COSΦ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.68471.3501.44688.161045.58380V侧无功补偿容量336380V侧补偿后负荷0.94471.3165.4499.48758.9主变压器功率损耗0.020.366KV侧负荷总计0.94472.50165.76499.7648.09第五车间:QC=P30（tanΦ-tanΦ`）=253.35×「tan(arccos0.77)－tan(arccos0.92)」=103.87kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案1″（主屏）1台与方案3″(辅屏)1台相结合,总共容量84kvar×2=168kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如2-7表所示:表2-7五车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COSΦ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.77253.35211.11329.78501.06380V侧无功补偿容量16847 380V侧补偿后负荷0.99253.3543.11257390.47主变压器功率损耗0.020.246KV侧负荷总计0.98253.3743.35257.424.776KV高压车间:QC=P30（tanΦ-tanΦ`）=2695.5×「tan(arccos0.74)－tan(arccos0.92)」=1320.8kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏:采用其方案2″（主屏）1台与方案4″(辅屏)11台相结合,总共容量112kvar×12=1344kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如2-8表所示:表2-86KV高压车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COSΦ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6KV侧补偿前负荷0.742695.52476.413660.375561.526KV侧无功补偿容量13446KV侧补偿后负荷0.922695.51132.412923.71281.34主变压器的负荷计算：补偿后：P30`=∑P301+P302+…P30i=4492.40KVAQ30`=∑Q301+Q302+…Q30i=1476KvarS30`=（P30`2+Q30`2）1/2=4819.77KVAI30`=463.8ACosΦ`=0.93TanΦ`=0.386KV侧和35KV侧的负荷计算如表2-9所示:表2-9主变压器6KV侧和35KV侧的负荷计算表项目COSΦ计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6V侧补偿后负荷0.934492.414764819.77441.7主变压器功率损耗0.122.2235KV侧负荷总计0.934492.521478.224820.3478.5247 此可见,补偿后变电低压侧的无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流显著减小,而功率因数显著提高。补偿后该变电所主变压器T的容量显然比补偿前的变压器容量小得多。同时由于计算电流的减小，使补偿点以前系统中各元件上的功率损耗也相应降低，因此不仅降低了变电所的初投资，而且减少了工厂的电费开支，所以进行无功补偿效益是十分可观的。2.3变电所位置的选择2.3.1变电所的分类：工厂变电所分为降压变电所和车间变电所，一般中小工厂不设总降压变电所。2.3.2变电所所址选择的一般的应遵循的原则：选择工厂变、配点所的所址，应该根据下面的一些要求经技术、经济比较后确定。（1）所址应尽量靠近负荷中心，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。（3）接近电源侧。（4）设备运输方便。（5）不应设在有剧烈振动或高温的场所。不应设在地势低洼和可能积水的场所。（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法改变时，不应设在污染源盛行风向的下侧。（7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所向贴邻。（8）不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不宜设在有火灾危险环境的正下方或正上方。当与爆炸报或火灾危险环境的建筑物毗邻时，应符合现行国家标准的规定。（9）高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房和建在一起.47 2.4变电所的主变压器台数和容量的选择2.4.1主变压器台数的选择：主变压器的台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件的一种时，要装设两台及以上的变压器：有大量的一级和二级负荷。季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。集中负荷较大。其他的情况只要装一台变压器。1）主变压器台数应满足负荷对供电可靠性的要求。对于供电给一、二负荷的变电所，应采用两台主变压器。2）如果附近只有一条电源进线，则只能采用一台主变压器。此时，如果厂内有一、二级负荷，则应所内装设一台发电机，作为一、二级负荷的备用电源。3）对于只向三级负荷供电的变电所，当负荷变动很大，填充系数а<0.5时，为减小主变压器的功率损耗，宜采用两台主变压器；反之，当а>0.5时，宜采用一台主变压器。4）当厂内有大型高压用电设备（如大型高压电动机、大型电炉）时，宜采用两台主变压器。根据上面的要求，因为该厂两条电源进线;工厂负荷性质为三班工作制,年最大有功利用小时数为6000小时,属二级负荷;集中负荷较大,故需要装备两台主变压器。2.4.2主变压器容量的选择1）变电所装有一台主变压器时，其容量应满足下列要求：SNT≥S30式中：S30—为该变电所承担的全部计算负荷（无功补偿后的计算负荷）。2）装有两台主变压器的变电所，每台主变压器容量不应小于总的计算负荷的60%，最好为总计算负荷的70%左右，同时每台主变压器的容量不应小于全部一、二级负荷之和,即:SNT≈(0.6～0.7)S30根据上面变电所的选择要求﹑此变电所的设计要求以及负荷计算的结果,又考虑到今后的发展，可查参考资料1附录表4选出各车间所适合的变压器﹑总变电所的主变压器.其选择如表2-10所示:47 表2-10变压器﹑总变电所的主变压器型号及台数统计表车间变电所代号变压器型号变压器台数No.1S9-800/6.32No.2S9-400/6.32No.3S9-400/6.31No.4S9-500/6.31No.5S9-315/6.31主变压器SL7-6300/3522.5变电所主结线方案的设计变电所的主接线,应根据变配电所在供电系统中的地位﹑进出线回路﹑设备特点及负荷性质等条件来确定.其主结线方案的设计原则与一般要求为：安全性、可靠性、灵活性和经济性。必须注意几点：安全性1、在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。2、在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装低压刀开关。3、在装设高压熔断器和负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。4、35KV及以上的线路末端,应设接地线的接地端头。可靠性1﹑变电所的主结线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源供电，对二级负荷，应由两回路或者一回6kv及以上专用架空线或电缆供电。其中采用电缆供电时,应采用两根电缆组成的线路,且每根电缆应承受100%的二级负荷。2﹑变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器，当有继电器保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压侧母线分段开关，均应采用低压断路器。3﹑变电所的非专用电源进线侧,应装设带短路保护的断路器或负荷开关.当双电源供多个变电所时,宜采用环网供电方式。4﹑对一般生产区的车间变电所，宜工厂总变电采放射高压配电，以1确保供电可靠，但辅助生产区和生活区的变电所，可采用树干式。灵活性1、变配电所的高低压母线，一般采用母线或单母线分段结构2、35KV及以电源进线为双母线时，宜采用桥型接线或线路变压器组接线47 1、需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路电器高压负荷开关2、主接线方案应与变压器经济运行的要求适应经济性1、主结线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器应较少或不用断路器的接线2、变配电所的电器设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品3、中小工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需要频繁操做的场合，则采用真空断路器或SF6断路器4、工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电度表用5、主接线方案应与变压器经济运行的要求相适应，还要考虑到今后的发展。负荷切换主变压器的变电所高压侧还应装设高压断路器和高压负荷开关。几种常用的高压电器有如下功能和特点：高压隔离开关的功能主要是：隔离高压电源，以保证其它设备和线路的安全检修。结构特点：即断开有明显可见的断开间隙，而断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的。它能够保证人身和设备的安全。因为隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。高压断路器的功能是：不仅能通断正常电流，而且能接同和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。高压熔断器是：一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，使其熔体熔化而分断断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路保护，但也具有过负荷保护的功能。本设计主变压器的主进电源线引自电网的35KV高压供电线路。供电系统在实际设计中一般都在总降压变压器的一次侧和二次侧设有隔离开关、断路器、电流互感器和电压互感器。当总降压变压器的一次侧附有电流互感器时，则可装设三只电流表。通过电流表监测负荷是否均匀，并可判断某一相线是否缺相要求在35KV电源电源侧进行电能测量，所以要装设电度表、功率表和功率因数表，以便对其电能、功率因数进行测量和补偿。这时必须在总降压变压器的一次侧附设电压互感器和电流互感器。在总降压变电所供电引向各车间变电所时，在总降压变电所或配电所的高压开关柜内，仅装设电流表和电度表即可，电流表可装一只，电度表装一只，如果有必要可装设计量无功电能的仪表和有功电度表。47 2.6短路电流和容量的计算所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏，误操作、雷击或过电压击穿等。由于误操作产生的故障约占全部故障的70%。短路电流数值通常是工作电流值的十几倍或几十倍。它通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热会使绝缘自然老化或损害，同时产生大的电动力，使设备的载流部分变形损坏，同时短路电流会在线上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其他的设备的正常的运行。另外：由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压击穿，或者是设备绝缘受外力损伤而造成短路；工作人员由于未遵守安全操作规则而发生误操作，也可造成短路。供电系统要求正常的不断的可靠供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路而受到破坏，所以，我们一定要避免电力系统短路以免造成重大的损害。在选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定性。由此可见，短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路计算，目的就是为了正确的选择电气设备，使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短路电流时不致损坏。为了切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电器保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也需要计算短路电流。供电系统中短路的类型与其电源的中性点是否接地有关，可分为三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，所以要计算三相短路电流。在校验继电保护装置的灵敏度是要计算不对称短路的短路电流值。校验电气设备及载流导体的动稳定和热稳定，要用到短路冲击电流、稳态短路电流、短路容量。但对瞬时动作的低压自动空气开关，则需要用冲击电流有效值来进行起动稳定性。供电系统的短路电流的大小与系统运行的方式有关，系统的运行方式可以分为最大和最小运行方式。最大运行方式下发电机组投入多、双回输电线路及并联变压器均全部运行。此时，整个系统短路阻抗最小，短路电流最大。如果在最小运行方式下，则短路阻抗最大，短路电流相应的减小。在工厂供电系统中用最小方式求IZ（3），供校验继电保护用。对一般工厂来说，电源方向的电力系统可看作无限大容量的系统。无限大容统的特点是其母线电压总维持不变47 短路电流计算：1.绘制计算电路图2-11短路计算电路图2.确定基准值：设Sd=100MVA，Ud=UC即高压侧Ud1=36.75KV，低压侧Ud2=6.3KV，Ud3=0.4KV，则　　　　Id1=Sd/30.5×Ud1=100/1.732×36.75=1.57kAId2=Sd/30.5×Ud2=100/1.732×6.3=9.16KAId3=Sd/30.5×Ud3=100/1.732×0.4=144.3KA3.计算短路系统电路中各元件的电抗标幺值1）电力系统:X1M*=100MVA/200MVA=0.5X1m*=100MVA/170MVA=0.572)架空线路:查表得LGJ-240的Ｘ0=0.34Ω/KM，而线路长8KM,故X2*=(0.34×8)Ω×100MVA/(36.75KV)2=0.23)电力变压器：查表知UK%=7.5、4.5%、4.0%X3*=X4*=7.5/100×100MVA/5000KVA=1.5　　　X15*=X16*=4.5/100×100MVA/5000KVA=0.9　　X27*=X28*=4.0/100×100MVA/5000KVA=0.847 由已知条件可以知道：　X27*=X28*=X39*=X410*=X511*4.绘制等效电路图，如下：图2-12等效电路图5.计算k-1点(36.75kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量最大运行方式：1)总电抗标幺值　　X∑(k-1)*=X1*+X2*=0.5+0.20=0.72)短路三相电流周期分量有效值IK-1(3)=Id1/XΣ(K-1)*=1.57kA/0.7=2.24KA3)其他短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-1(3)=2.24KAish=2.55×I"(3)=2.55×2.24KA=5.71KAIsh（3）=1.51×I"(3)=1.51×2.24KA=3.38KA4)三相短路容量SK-1(3)=Sd/X*∑(k-1)=100MVA/0.7=142.9MVA最小运行方式：5)总电抗标幺值　　X∑(k-1)*=X1*+X2*=0.57+0.20=0.776)短路三相电流周期分量有效值IK-1(3)=Id1/XΣ(K-1)*=1.57kA/0.77=2.04KA7)其他短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-1(3)=2.04KA47 ish=2.55×I"(3)=2.55×2.04KA=5.20KAIsh（3）=1.51×I"(3)=1.51×2.04KA=3.08KA1)三相短路容量SK-1(3)=Sd/X*∑(k-1)=100MVA/0.77=129.9MVA6.计算k-2点(6.3kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量最大运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-2)*=X1*+X2*+X３*＝0.5+0.20+1.5＝2.202)三相短路电流周期分量有效值IK-2(3)=Id2/XΣ（K-2）*＝9.16KA／2.20＝4.16KA3)其它短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-2=4.16KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×4.16KA=7.65kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×4.16kA=4.53kA4)三相短路容量SK-2(3)=Sd/X∑(k-2)*=100MVA/2.20=45.5MVA最小运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-2)*=X1*+X2*+X３*＝0.57+0.20+1.5＝2.272)三相短路电流周期分量有效值IK-2(3)=Id2/XΣ（K-2）*＝9.16KA／2.27＝4.04KA3)其它短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-2=4.04KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×4.04KA=7.43kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×4.16kA=4.40kA4)三相短路容量SK-2(3)=Sd/X∑(k-2)*=100MVA/2.27=44.10MV7.计算k-13点(0.4kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量最大运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-13)*=X1*+X2*+X３*+X15*//X16*＝0.5+0.20+1.5+0.45＝2.652)三相短路电流周期分量有效值IK-2(3)=Id2/XΣ（K-13）*＝144.3KA／2.65＝54.45KA3)其它短路电流47 I"(3)=I∞(3)=IK-13=54.45KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×54.45KA=100.2kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×54.45kA=59.35kA4)三相短路容量SK-2(3)=Sd/X∑(k-13)*=100MVA/2.65=37.74MVA最小运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-13)*=X1*+X2*+X３*+X15*//X16*＝0.57+0.20+1.5+0.45＝2.722)三相短路电流周期分量有效值IK-2(3)=Id2/XΣ（K-13）*＝144.36KA／2.72＝52.94KA3)其它短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-13=52.94KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×52.94KA=97.41kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×52.94kA=57.70kA4)三相短路容量SK-2(3)=Sd/X∑(k-2)*=100MVA/2.72=36.76MVA8.计算k-24点(0.4kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量最大运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-24)*=X1*+X2*+X３*+X27*//X28*＝0.5+0.20+1.5+0.40＝2.602)三相短路电流周期分量有效值IK-24(3)=Id3/XΣ（K-24）*＝144.3KA／2.60＝55.50KA3)其它短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-24=55.50KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×55.50KA=102.12kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×55.50kA=60.50kA4)三相短路容量SK-24(3)=Sd/X∑(k-24)*=100MVA/2.60=38.46MVA最小运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-24)*=X1*+X2*+X３*+X27*//X28*＝0.57+0.20+1.5+0.40＝2.672)三相短路电流周期分量有效值IK-24(3)=Id3/XΣ（K-24）*＝144.3KA／2.67＝54.04KA3)其它短路电流47 I"(3)=I∞(3)=IK-24=54.04KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×54.04KA=99.44kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×54.04kA=58.90kA4)三相短路容量SK-24(3)=Sd/X∑(k-24)*=100MVA/2.67=37.45MVA9.计算k-35点(0.4kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量最大运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-35)*=X1*+X2*+X３*+X39*＝0.5+0.20+1.5+0.80＝32)三相短路电流周期分量有效值IK-35(3)=Id3/XΣ（K-35）*＝144.3KA／3＝48KA3)其它短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-35=48KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×48KA=88.32kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×48kA=52.32kA4).三相短路容量SK-35(3)=Sd/X∑(k-35)*=100MVA/3=33.33MVA最小运行方式：1)　总电抗标幺值X∑(k-35)*=X1*+X2*+X３*+X39*＝0.57+0.20+1.5+0.80＝3.702)三相短路电流周期分量有效值IK-35(3)=Id3/XΣ（K-35）*＝144.3KA／3.70＝38.92KA3)其它短路电流I"(3)=I∞(3)=IK-35=38.92KA(3)ish(3)=1.84I"(3)=1.84×38.92KA=71.61kAIsh(3)=1.09I"(3)=1.09×38.92kA=42.42kA4).三相短路容量SK-35(3)=Sd/X∑(k-35)*=100MVA/3.70=27MVA有已知条件可以知道k-46点、k-57点、的短路计算结果和k-35点的结果的相同。总的短路计算结果如表2-13所示：表2-13总的短路计算结果表计算点三相短路电流/kA短路容量47 IK(3)I"(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)SK(3)MVAK-1最大运行方式2.242.242.245.713.38142.9最小运行方式2.042.042.045.203.08129.9K-2最大运行方式4.174.174.177.654.5345.5最小运行方式4.044.044.047.434.4044.1K-13最大运行方式54.4554.4554.45100.259.3537.74最小运行方式52.9452.9452.9497.4157.736.76K-24最大运行方式55.555.555.5102.126038.46最小运行方式54.0454.0454.0499.4458.937.45K-35最大运行方式48484888.3252.3233.33最小运行方式38.9238.3238.3271.6142.4227.00K-46最大运行方式48484888.3252.3233.33最小运行方式38.9238.3238.3271.6142.4227.00K-57最大运行方式48484888.3252.3233.33最小运行方式38.9238.3238.3271.6142.4227.002.7变电所一次设备的选择2.7.1一次设备选择的一般要求：各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作，所以在选择时必然有相同的基本要求。在正常工作时，必须保证工作安全、运行维护方便，投资经济合理。在短路的情况下，能满足动稳定和热稳定的要求。按正常的工作条件，选择时要根据以下的几个方面：1、环境产品制造时分户内和户外型，户外的设备工作条件较差，选择时要注意。2、对电压选择设备时应使装设时应使装设地点的电路额定电压小于或等于设备的额定电压。3、电流电气设备铭牌上给的额定电流是指周围空气温度为某个值时电气设备长期允许通过的电流。2.7.2选择各类电气设备的特别要求：1、47 断路器负荷开关，高压断路器是供电系统中最重要的开关电器，它不仅能安全的切合负荷电流，而且更重要的是它能可靠的和迅速的切除短路电流，所以高压断路器的额定容量必须大于或者等于其安装处的短路容量，其额定的断流能力必须大于或者等于其安装处的短路电流。2、隔离开关：隔离开关在供电系统中只用于接通和开断没有负荷电流流过的电路，它的作用是为保证电气设备检修时，使要检修的设备与处于电压下的其余部分构成明显的隔离。它没有灭弧装置，所以它的接通和切断必须在断路器分断后才能进行。隔离开关因为无切断故障电流的要求，所以它只根据一般条件进行选择，并按照短路情况下作动稳定和热稳定的校验。3、电流互感器：在高压电网中，计量仪表的电流线圈和继电保护装置中继电器的电流线圈都是通过电流互感器供电的。这样可以隔离高压电，有利于运行人员的安全，同时可以使仪表及继电器等制造的标准化。它的准确度与它的二次侧所接的负荷大小有关，即与它接入的阻抗大小有关。4、电压互感器：电压互感器是测量高压用的，其一次绕组与高压电路并联，额定电压与电路电压同一等级，二次绕组额定电压均为100v，它的二次侧不能短路运行，所以它的两侧要装熔断器来切除内部故障。5、母线：常用的母线材料是铜、铝和钢。目前变电所的母线除因大电流用铜的以外，一般尽量用铝母线，而电流不大的支干线或低压系统的零线则有时用钢母线。2.7.3一次设备校验应满足的条件1、设备的额定电压Un.e应不小于所在线路的额定电压UN:即：UN.e≥UN但需要注意：使用限流式高压断路器时，熔断器的额定电压应与线路的额定电压相等，即：UN.e=UN。2、设备的额定电流IN.e应不小于通过设备的计算电流IN：即：IN.e=IN。3、设备的最大开断电流IOC（或断流容量SOC）应不小于它可能开断的最大电流IK（或断流容量SK）即：Ioc≥Ik47 或Soc≥Sk1、短路稳定度校验:热稳定度、动稳定度按三相短路冲击电流校验，校验公式详见参考资料2表ZD6-24；表2-13一次设备校验情况统计表序号设备名称校验项目校验公式符号含义1高压断路器高压负荷开关高压隔离开关动稳定性imax≥ish(3)imax--设备的极限通过电流峰值ish(3)—三相短路电流It—三设备ts热稳定电流keε—动稳定倍数kt---动稳定倍数Amin--倍导体满足热稳定的最小截面σal—母线的最大允许应力c—导体的短路稳定系数热稳定性I2t≥I∞(3)2tima2电流互感器动稳定性keεI1N1.414≥ish(3)热稳定性(ktI1n)2t≥I∞2tima3母线动稳定性σal≥σc热稳定性A≥Amin=1.414I∞(3)tima/c4电缆、绝缘导线热稳定性A≥Amin=1.414I∞(3)tima/c具体选择如下：根据主接线方案:1、35KV高压侧一次设备选择选择GG-1A（F）-07作为进线开关柜，其校验如下：其器件有：少油断路器SN10-35C高压隔离开关GN2—35/600的校验电流互感器LQZ-35，600/5的校验其校验如下：少油断路器SN10-35C：UN=35满足要求IN=1000A>I30=78.52满足要求断流能力:47 查参考资料二表ZL3-4得Ioc=16KA>Ik=2.24KA满足要求动稳定度查参考资料二表ZL3-10，SN10-35C的极限通过电流峰值为40KA，imax=40KA>ish(3)=5.71A满足要求热稳定度:It2t=(16KA)2×4>I(3)2tima=(5.71KA)2×2满足要求其中，It为设备的t秒热稳定电流（KA），t为设备的热稳定实验时间，tima为短路假象时间（s）tima=tk+0.05s,tk=top+toc=2+0.25=2.25高压隔离开关GN2—35/600的校验UN=35KV满足要求IN=600A>I30=441.7A满足要求动稳定度imax=50KA>ish(3)=5.71KA满足要求热稳定度It2t=(20KA)2×4>Ik(3)2tima=(2.24KA)2×2满足要求电流互感器LQZ-35，600/5的校验UN=35KV满足要求IN=500A>I30=78.52A满足要求动稳定度:查参考资料二表ZL7-4得Kes=100,Ki=65Kes21/2I1N=100×21/2×1=141.1KA>ish(3)=5.71KA满足要求。热稳定度的校验:（KiI1N）2t=(65×0.1)2×1=42.25>I∞(3)2tima=2.242×2=10.02满足要求。校验结果列表如下：校验结果如2-13列表：表2-1335KV高压侧一次设备选择情况统计表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据3578.522.245.712.242×2额定参数UNINIOCIMAXIt2t47 一次设备规格SN10-35C3510001640(16KA)2×4GN2—35/60035600--50(20KA)2×4LQZ-3535500/5--100×21/2×1(65×0.1)2×1选GG-1A（F）-54作为互感器柜其器件有：高压隔离开关GN2—35/600电压互感器JD6—35、35/0.1熔断器RN2—35/0.5避雷器FZ-35/0.5其校验如下：高压隔离开关GN2—35/600的校验：UN=35KV满足要求IN=600A>I30=441.7A满足要求动稳定度imax=50KA>ish(3)=5.71KA满足要求热稳定度It2t=(20KA)2×4=1600>Ik(3)2tima=(2.24KA)2×2=10.02满足要求电压互感器JD6—35、35/0.1的校验：UN=35KV≥35KV满足要求熔断器RN2—35/0.5UN=35KV≥35KV满足要求短流能力IOC=50KA≥2.24KA满足要求避雷器FZ-35的校验：UN=35KV≥35KV满足要求校验结果如2-14列表：表2-1435KV高压侧一次设备校验结果统计表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据3578.522.245.712.242×2额定参数UNINIOCIMAXIt2t47 一次设备规格GN2—35/60035600--50(20KA)2×4JD6—3535/0.1--------RN2—35/0.5350.550----FZ-3535--------选GG-1A(J)-03作为计量柜其器件为：高压隔离开关GN2—35/600熔断器RN2—35/0.5电压互感器JD6—35、35/0.1校验表格如表2-15：表2-15校验结果选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据3578.522.245.712.242×2一次设备规格额定参数UNINIOCIMAXIt2tGN2—35/60035600--50(20KA)2×4JD6—3535/0.1--------RN2—35/0.5350.550----2、选PGL-2-05（A）作为NO.1车间变压器进线开关柜其校验表格如下：表2-16校验结果选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度47 装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据6.3441.74.167.654.162×2一次设备规格额定参数UNINIOCIMAXIt2tGN10—10I106301640(16KA)2×2DN19—10D/60010600--31.5(12.5KA)2×4RN2—10/0.5100.550----JDZJ—1010/1/0.1--------JDJ—1010/0.1--------LQJ—1010500/5--160*21/2*0.1（75*0.1）2*1FS4-1010--------根据五个车间的具体情况，我们可以看出其他四个车间的进线开关柜可选择与第一车间的控制开关柜型号一致，所以就不必另加选择。3、低压配电屏的选择低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。根据低压侧的负荷计算，查参考资料二1、可选PGL-1-41作为NO.1车间的出线柜其器件校验结果见表2—17：表2-17低压一次设备选择及校验结果统计表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据3801237.354.4510054.452×2额定参数UNINIOCIMAXIt2t47 一次设备规格DW15—2500380200060----LMZJ1—0.55002000/5------LMZJ1—0.55002000/5------HD13—1500/303801500------DW15—2500380200060----DW15—20038020020----HD13—200/30380200------LMZJ1—0.5500200/5------2、选PGL-1-41作为NO.2车间的进线柜其器件校验结果见表2-18：表2-18NO.2车间的进线柜设备校验结果选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据3801237.354.4510054.452×2出线额定参数UNINIOCIMAXIt2tDW15—2500380150060----LMZJ1—0.5500800/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380868.2254.4510054.452×2铸铁车间DW15—2500380150060----HD13—1500/303801500------LMZ—105001000/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380194.9954.4510054.452×2砂库DW15—2500380150060----HD13—400/30380400------LMZJ1—0.5500400/5------47 照明DW15—2500380150060----HD13—200/30380200------LMZJ1—0.5500200/5------3、选PGL-1-41作为NO.3车间的进线柜其器件校验结果见表2-19：表2-19NO.3车间进线柜设备校验结果选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380558.94888.32482×2出线额定参数UNINIOCIMAXIt2tDW15—2500380150060----LMZJ1—0.55001000/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据3801215.548----铆焊车间DW15—2500380150060----HD12—1500/303801500------LMZJ1—0.55001500/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380194.9954.4510054.452×210水泵房DW15—250038080060----HD12—600/30380600------LMZJ1—0.5500500/5------DW15—2500380150060----47 照明HD13—200/30380200------LMZJ1—0.5500200/5------4、选PGL-1-41作为NO.4车间的进线柜：其器件校验结果见表2-20：表2-20NO.4车间进线柜设备校验结果选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380499.484888.32482×2出线额定参数UNINIOCIMAXIt2tDW15—2500380150060----LMZJ1—0.55001000/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380671.574888.32482×2空压站DW15—2500380150060----HD13—1000/313801000------LMZJ1—0.5500800/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380876.574888.32482×2机修车间DW15—2500380150060----HD13—1000/313801000------LMZJ1—0.55001000/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380182.334888.32482×2DW15—2500380150060----47 锻造车间HD13—400/31380400------LMZJ1—0.5500400/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380164.854888.32482×2木型车间DW15—2500380150060----HD13—400/31380400------LMZJ1—0.5500400/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据38014.184888.32482×2制材厂DW15—2500380150060----HD13—100/31380100------LMZJ1—0.5500100/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380274888.32482×2综合楼DW15—2500380150060----HD13—100/31380100------LMZJ1—0.5500100/5------照明DW15—2500380150060----HD13—200/30380200------LMZJ1—0.5500200/5------5.选PGL-1-41作为NO.5车间的进线柜：其器件校验结果见表2-21：表2-21NO.4车间进线柜设备校验结果选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima47 装设地点条件数据380390.474888.32482×2出线额定参数UNINIOCIMAXIt2tDW15—2500380150060----LMZJ1—0.55001000/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380939.414888.32482×2锅炉房DW15—2500380150060----HD13—1000/313801000------LMZJ1—0.55001000/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据38039.84888.32482×220水泵房DW15—2500380150060----HD13—100/31380100------LMZJ1—0.5500100/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据38061.74888.32482×2仓库12DW15—2500380150060----HD13—100/31380100------LMZJ1—0.5500100/5------装设地点条件参数UNVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据38017.294888.32482×2污水提升站DW15—2500380150060----HD13—100/31380100------LMZJ1—0.5500100/5------DW15—2500380150060----47 照明HD13—200/30380200------LMZJ1—0.5500200/5------6、选PGL-1-41作为6KV高压车间的进线柜其器件校验结果见表2-22：表2-226KV高压车间进线柜设备校验结果选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380281.344.167.654.162×2出线额定参数UNINIOCIMAXIt2tSN10—10I106301640162×2GN86—107/40010400--40142×5LQJ—1010400/5------JDJ—1010/0.1--------FS4—1010--------装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据380248.874.167.654.162×2铸刚车间SN10—10I106301640162×2GN86—107/40010400--40142×5LQJ—1010400/5--160*21/2*0.1（75*0.1）2*1装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据38034.204.167.654.162×2铸铁车间SN10—10I106301640162×2GN86—67/20010200--25.5102×5LMZJ1—0.5500100/5------装设地点条件参数UNKVI30（3）AIK（3）KAish(3)KAI∞(3)2tima数据38048.14.167.654.162×2SN10—10I106301640162×247 空压站GN86—67/20010200--25.5102×5LMZJ1—0.5500100/5------照明DW15—20038020020----HD13—200/30380200------LMZJ1—0.5500200/5------以上为变配电所一次设备的选择和校验。2.8变电所高压进线和低压出线的选择2.8.1变电所进线方式的选择架空线在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂供电设计中优先选用。电缆在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。2.8.2变配电所进出导线和电缆的选择1、高压架空线1）一般采用铝绞线2）当档距或交叉档距较厂、电杆较高时，应采用铝绞线3）沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐铝绞线2、高压电缆线1）一般环境可采用铝心电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜心电缆2)埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆；但在无机械损伤的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆3)敷设在管内或排管内的电缆，一般用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆4)交联聚乙烯电缆具有优良的性能，应优先选用5）电缆除按敷设方式和环境外，还应符合线路电压要求3、低压电缆线1）一般采用铝心电缆，但特别重要的或特别要求的线路可采用铜心电缆2）明敷设电缆一般采用裸铠装电缆。当明敷在无机械损伤的场所可用无铠装电缆。明敷在有腐蚀性的场所，应采用塑料护管电缆或防腐电缆2.8.3各类电力线路的导线截面的选择步骤47 1）对于低压电力线路其负荷电流较大，导线发热是个突出的问题。因此，应先按发热条件选择，再依次校验电压损耗和机械强度。2）对于照明线路因照明器对线路的电压移非常敏感，线路的电压损耗是个突出的问题。因此，应先按电压损耗条件选择，再校验其发热条件和机械强度。3）对于较长的6-10KV高压线路应先按经济电流密度选择，再校验其电压损耗和发热条件。但是对于厂区内很短的6-10KV高压线路以及高压母线，可以不按经济电流密度选择。4）对于较长的大电流线路或35KV及以上的高压线路，还应满足经济电流密度的要求。5）对于矩型母线应先按发热条件选择，校验其短路动、热稳定度。但可不必校验其电压损耗和机械强度。6）对于电缆线路除应按低压动力线路或照明线路、高压线路的选择步骤外，还应校验其短路热稳定度，并使其额定电压不低于线路的工作电压。对于绝缘导线也应按其短路热稳定度，并使其额定电压不低于线路的工作电压。对于低压电力线路其负荷电流较大，导线发热是个突出的问题。因此，应先按发热条件选择，再依次几校验电压损耗和机械强度。2.8.4电力线路选择的具体公式1、按发热条件选择导线截面对于相线当导线的截面A及周围的实际环境温度一定时，其允许的载流Ial量也一定,必须满足条件：Ial≥I30；对中性线其截面A0应按下列公式选择：①当配电变压器为Yyn0联结时：A0=（0.5-0.6）Aф。②当配电变压器为Dyn11联结时：A0=（0.7-0.8）Aф。对于保护线其截面APE应按下列公式选择：①当Aф≤16mm2时，APE≥Aф。②当16mm2＜Aф≤35mm2时，APE≥16mm2③当Aф≥35mm2时,APEN≥0.5Aф；对于零线其截面APEN应同时满足上述N线和PE线截面选择条件，此外还要满足下述公式：①PNE干线采用单芯导线时铜芯线：APEN≥10mm2铝芯线：APEN≥16mm2②PNE干线采用多芯导线时47 APEN≥4mm22、按电压损耗条件选择导线截面可按公式：ΔU%=Δu%PL计算出电压百分比。式中：Δu%—电压损耗近似值，可以通过查表得到；P—一次的计算负荷；L—高压进线长度。工厂的高压配电区和低压动力区的允许电压损耗一般为5%，照明线路一般为2.5%-5%3、按经济密度选择导线截面线路的经济电流密度Jec的大小与线路类别、导线材料和工厂的年最大负荷利用小时数有关。可查表求得。为了使线路的年运行费用最低，线路的截面Aec应按下式选择：Aec=I30/Jec式中：I30为流过线路的计算电流。4、按短路热稳定度校验母线、绝缘导线和电缆的芯线截面A≥AKmin5.设计进出线的选择：1.主变压器高压侧进线的选择架空线长8km，变电所高压侧计算负荷P30=4820.34KW。cosΦ=0.93,I30=79.52A,Tmax=6000h,线路允许的电压损耗为5%。1.导线截面的选择按经济电流密度选择导线截面。由Tmax=6000h查参考资料一表8-31得经济电流密度Jec=0.90A/mm2，因此经济截面为：Aec=I30/Jec=79.52A/0.90=88.35mm2选标准截面120mm2，即选用LGJ-120型铝绞线。2.校验发热条件查参考资料二表ZL14-3得25℃时LGJ-120的允许载流量Ial=380A>I30=79.52A满足发热条件3.校验机械强度查参考资料二表ZD8-12得35KV架空裸导线的最小截面Amin=25mm2因此LJ-50满足机械强度要求4.校验电压损失利用LGJ-120和cosφ=0.93,UN=35KV,查参考资料二表ZD8-10得三相架空线路的电压损耗Δu%近似值（Δu%）/（KWkm）47 =0.844×10-3因此线电压损耗为Δu%=（0.844×10-3）PL%=0.844×10-3×984×20=1.66%<4.5%因此，满足电压损耗要求。2.NO.1车间变压器高压进线的选择由主变压器引线到车间变压器，线路比较短，所以不需要校验电压损耗；I30=78.52A1、导线截面的选择按经济电流密度选择导线截面。由Tmax=6000h查参考资料一表8-31得经济电流密度Jec=0.90A/mm2，因此经济截面为：Aec=I30/Jec=78.52A/0.90=87.3mm2选标准截面120mm2，即选用LGJ-120型铝绞线。(1)校验发热条件查参考资料二表ZL14-3得25℃时LGJ-120的允许载流量Ial=380A>I30=78.52A满足发热条件(2)校验机械强度查参考资料二表ZD8-12得6KV架空裸导线的最小截面Amin=25mm2因此LJ-50（3×50+1×35）满足机械强度要求由于NO.2、NO.3、NO.4、NO.5、车间变电所的计算电流都比NO.1车间的计算电流稍小，所以其它四个车间变压器的进线可与NO.1车间的相同。不必另加选择和校验。3.NO.1车间变压器低压出线的选择此进线是由母线引致车间的动力干线，动力干线截面按发热条件选择截面，再校验机械强度。由于线路比较的短，所以没有必要校验其电压损耗条件。1、动力干线计算电流Ｉ30.1＝1870.02A,由于其电流太大，所以选用LMY型母线作此车间的动力干线，校验如下：按发热条件：Ｉal≥Ｉ30查参考资料一表8-37选取LMY—3×（120×10）型导线，导线截面为A=120mm2的导线（Ｉal=1945A>Ｉ30.1＝1870.02A）；零线按相线的一半选择截面。因此，选取LMY—3×（120×10）+1×（60×6）+1×（40×4）型导线，直埋敷设。机械强度的校验：查参考资料二表ZD8-13，最小截面Amin=25mm2，因此,满足机械强度条件。4.NO.2车间变压器低压出线的选择(1)、铸铁车间47 动力干线计算电流Ｉ30.1＝868.22A,选用LMY型母线作此车间的动力干线，校验如下：按发热条件：Ｉal≥Ｉ30查参考资料一表8-37选取LMY—3×（80×8）型导线，截面A=640mm2的导线（Ｉal=1160A>Ｉ30.1＝868.22A）；零线按相线的一半选择截面。因此，选取LMY—3×（80×8）+1×（40×4）+1×（30×4）型导线型导线，，直埋敷设机械强度的校验：查参考资料二表ZD8-13，最小截面Amin=25mm2，因此,满足机械强度条件。(2)砂库（380V设备）动力干线计算电流Ｉ30.1＝194.99A,按发热条件：Ｉal≥Ｉ30查参考资料二表ZL14-12选取BLV型导线截面A=120mm2的导线（Ｉal=220A>Ｉ30.1＝194.99A）；零线按相线的一半选择截面。因此，选取BV-3×120+1×75型导线，直埋敷设机械强度的校验：查参考资料二表ZD8-13，最小截面Amin=25mm2，因此,满足机械强度条件。以下车间的选线和以上车间的选线及校验方法一致，故其余车间的选择结果如下：5.NO.3车间变压器低压出线的选择1、铆焊车间选LMY—3×（80×10）+1×（40×5）型导线直埋敷设2、10水泵房选BV-3×120+1×60型导线直埋敷设6.NO.4车间变压器低压出线的选择1、空压车间选LMY—3×（60×6）+1×（30×4）型导线直埋敷设2、机修车间选LMY—3×（80×6）+1×（40×4）型导线直埋敷设3、锻造车间、木型车间选BLV-3×120+1×60型导线穿塑料管埋地敷设4、制材场、综合楼选BLV-3×25+1×20型导线穿塑料管埋地敷设7.NO.5车间变压器低压出线的选择1、锅炉房选LMY—3×（80×6）+1×（40×4）型导线直埋敷设2、20水泵房、仓库（1、2）、污水提升站选BLV-（3×25+1×20）型导线穿塑料管埋地敷设8.6KV高压车间进线的选择1、铸钢车间（电弧炉）选BLV-3×185+1×95型导线直埋敷设2、铸铁车间（工频炉）选BLV-3×25+1×16型导线直埋敷设47 3、空压站选BLV-3×25+1×16型导线直埋敷设9.6KV高压母线的选择本设计所选车间变压器容量均在1000KVA以下，所以其母线选择可资料二表ZD6-26来选择。查参考资料二表ZD6-26可选40×4的硬铝母线作为相母线，即选LMY-3（40×5）+1（40×4）作为高压母线，其35℃时允许载流量：Ial=585A>441.7A满足发热条件动稳定度的校验：铝母线σal=69Mpa>σc满足要求。热稳定度校验A=160mm2Amin=I∞(3)tima1/2/C=4.16×1.414×1000/87=67.62mm2A＞Amin满足要求10.车间变电所低压侧母线的选择：对于车间变压器容量均在1600KVA以下，均可查参考资料二表ZD6-26来确定其母线的选择。根据本设计的车间变电所的要求，各个车间低压母线的选择如下：1）NO.1车间：容量为：2*800KVA选120×10的硬铝母线作为相母线，中性母线为80×6，即选LMY-3（120×10）+1（80×6）作为低压母线，其35℃时允许载流量：Ial=1826A>1870.02A满足发热条件动稳定度的校验：铝母线σal=69Mpa>σc满足要求。热稳定度校验：A=1200mm2Amin=I∞(3)tima1/2/C=22.4×0.7×1000/87=219.9mm2A＞>Amin满足要求2）NO.2车间：容量为：2*400KVA根据NO.1车间的校验方法可选出其母线为：LMY-3（80×6）+1（50×5）3）NO.3车间：容量为：400KVA选LMY-3（60×6）+1（40×4）4）NO.4车间：容量为：500KVA选LMY-3（80×6）+1（50×5）5）NO.5车间：容量为：315KVA选LMY-3（50×5）+1（40×4）通过综合选择和校验，变配电所的导线选择结果如上所。2.9变电所继电保护以及二次回路的选择47 继电保护装置即各种不同类型的继电器，以一定的方式连接与组合。在系统发生故障时，继电保护动作，作用于断路器脱扣线圈或给出报警信号，以达到对系统保护的目的。二次回路是指用来控制、指示、监视和保护一次电路运行的电路，包括控制系统的二次回路、控制系统信号系统、监测系统、继电器保护及自动化系统等。二次回路按其用途分，有断路器控制回路、信号回路、测量回路、继电器保护和自动装置回路等。2.9.1继电保护装置的基本要求：1、可靠性指保护装置在该动作时工作，不该动作时不动作。前者为信赖性，后者为安全性。为此，继电保护要简单可靠，运行维护方便。2、选择性指首先故障设备或线路本身的保护切除故障。当故障设备或线路本身保护拒动时，则应有相邻近设备或线路的保护切除故障。为此，相邻设备或线路有配合要求的保护前后两级之间的灵敏度和动作时间应相互配合。3、速动性指保护装置应能尽快的切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏。2.9.2二次回路的接线安装要求：按GB50171—92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》规定：1）按图施工，接线正确。2）导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接，均应牢固可靠。3）盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。4）电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号，编号应正确，字迹清晰且不易脱色。5）配线应整齐、清晰、美观，导线绝缘应良好，无损伤。6）每个接线端子的每侧接线宜为1根，不得超过2根；对于插接式端子，不同截面的两根导线不得接在同一端子上；对于二次回路连接端子，当接两根导线时，中间应加平垫片。7）二次回路接地应设专用螺栓。8）盘、柜内的二次回路配线：电流回路应采用电压不低于500V的同芯绝缘导线，其截面不应小于2.5mm*2.5mm；其它回路截面不应小于1.5mm*1.5mm；二次回路导线还必须注意；在油污环境，应采用耐油的绝缘导线（如塑料绝缘导线）。在日光直射环境，橡胶或塑料绝缘导线应采用防护措施（如穿金属管、蛇皮管保护）。2.9.3引入盘、柜的电缆及其芯线应符合下列要求：47 1、入盘、柜的电缆应排列整齐，编号清晰，避免交叉，并应固定牢固，不得使所接的端子受到机械应力。2、铠装电缆在进入盘、柜后，应将钢带切断，切断处的端部应扎紧，并应将钢带接地。3、使用于静保护、控制等逻辑回路的控制电缆，应用屏蔽电缆，其屏蔽层应按设计要求的接地方式以接地。4、橡胶绝缘的芯线应外套绝缘保护。5、盘、柜内的电缆芯线，应按垂直或水平有规律地配置，不得任意歪斜交叉连接。备用芯长度应留有适当余量。6、强、弱电回路不应使用同一根电缆，并应分别成束分开排列。2.9.435KV主变压器的保护装置设计对电力变压器的下列故障及异常运行的方式，应装设相应的保护装置：1、变压器内部故障有绕组相间短路、绕组匝间短路及其出线的相间短路和在中性点直接接地的单相接地故障采用装设瓦斯保护、纵联差动保护。2、外部相间短路引起的过电流采用过电流保护，如果过电流保护时限超过0.5S可采用电流速断保护。3、过负荷保护。4、变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障，要设置温度保护。保护的设计：1>装设瓦斯保护：它又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。它装设在变压器的油箱与油枕之间的连通管上，当变压器油箱内故障产生轻微故障时，就会发生“轻瓦斯”动作。当变压器的油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油迅速地由变压器油箱通过连通管进入油枕，这时下触点接通跳闸回路，使断路器跳闸，这称为“重瓦斯动作”。2>变压器的纵联差动保护：带有阶梯式时限的过电流，在靠近电源端发生故障后不能瞬时切断，而电流速段保护因为有死区，只保证瞬时断开保护的一部分。为了使变压器内部故障时能全部瞬时切断，所以可使用纵联差动保护。一般容量6300KVA及以上并列运行的变压器、容量6300KVA及以下单独运行的变压器需要装设纵联差动保护。3>装设过电流保护：定时限过电流保护：47 已知电力系统变电站给工厂供电35KV线路首端装设的定时限过电流保护装置KA的动作时限为1.7s，现在工厂高压供配电所进线处要设置定时限过电流保护KA1，已知高压高压配电所进线上的计算电流为I30.1=78.52A，高压母线上三相短路电流为2.04KA，同时高压配电所到车间变电所要装设反时限过电流保护和电流速断保护KA2。定时限过电流保护：采用两相继电器式接线电流互感变比为500/5A。有动作电流：Iop=KrelKwIl.max/KreKi=1.2×1×157.04A/0.8×100=2.35A整定为3A，所以采用DL-10型电流继电器。动作时限Top整定为:0.5s过电流保护灵敏系数检验:SP=1×0.866×2040A/100×3A=5.89>1.5满足要求。反时限过电流保护：采用两相继电器式接线电流互感变比为500/5A。有动作电流：Iop=KrelKwIl.max/KreKi=1.3×1×2×5000A/0.8×100×1.735×35=2.68A整定为3A，所以采用GL-22/5型电流继电器。动作时限Top整定为:0.5s过电流保护灵敏系数检验:SP=1×0.866×2040A/100×3A=5.89>1.5满足要求。4>装设电流速断保护：变压器电流速断保护，其组成、原理与线路的电流速断保护完全相同，其动作电流的整定计算公式也与线路电流速断保护基本相同。可以利用GL-22/5继电器的电流速断装置，速断电流：Iqb=krelkwIk.max/kikT,其中：Krel=1.4,Kw=1,Ki=500/5=100,KT=35/6.3=5.56Ik.max=Ik-2⑶=2.04kA，所以速断电流：Iqb=1.4×1×2040A/100×5.56=5.13A整定值为6A速断电流倍数：Kqb=Iqb/Iop=6/3=2，既整定为2倍灵敏系数检验:Sp=Ik.min/Iqb其中Ik.min=Ik-1⑵=0.866×2.04kA=1.77kA，47 Ipb.1=Iqbki/kw=6A×100/1=0.60KA,因此保护灵敏系数为：Sp=1.77/0.6=2.95按GB50062—92规定，电流保护（含电流速断保护）的最小灵敏系数为1.5,因此灵敏系数满足要求。5>装设过负荷保护：过负荷动作电流的整定计算：Iop（ol）=(1.2～1.25)Il.N/Ki=78.52/100=0.79A整定为1A，所以采用DL-10型电流继电器。动作时限Top整定为:10s2.9.56.3KV车间变压器的保护装置设计车间变压器的保护二次回路的设计和继电器的选择校验基本与35KV主变压器的保护设计相同，在此可以省略。其结果如下：1.第一车间800KVA变压器保护装置1>设瓦斯保护2>定时限过电流保护：采用相两继电器式接线电流互感变比为500/5A。有动作电流：Iop=KrelKwIl.max/KreKi=1.2×1×157.04A/0.8×100=3.10A整定为4A，所以采用DL-10型电流继电器。动作时限Top整定为:1s过电流保护灵敏系数检验:SP=1×0.866×4040A/100×4A=8.7>1.5满足要求。3>反时限过电流保护：采用相两继电器式接线电流互感变比为500/5A。有动作电流：Iop=KrelKwIl.max/KreKi=1.3×1×2×800A/0.8×100×1.735×6.3=2.75A整定为4A，所以采用GL-22/5型电流继电器。动作时限Top整定为:1.0s过电流保护灵敏系数检验:SP=1×0.866×4040A/100×4A=8.70>1.5满足要求。47 4>装设电流速断保护：变压器电流速断保护，其组成、原理与线路的电流速断保护完全相同，其动作电流的整定计算公式也与线路电流速断保护基本相同。可以利用GL-22/5继电器的电流速断装置，速断电流：Iqb=krelkwIk.max/kikT,其中：Krel=1.4,Kw=1,Ki=500/5=100,KT=6.3/0.4=15.75Ik.max=Ik-2⑶=4.04kA，所以速断电流：Iqb=1.4×1×4040A/100×15.75=3.59A整定值为5A速断电流倍数：Kqb=Iqb/Iop=5/5=1，既整定为1倍灵敏系数检验:Sp=Ik.min/Iqb其中：Ik.min=Ik-1⑵=0.866×4.04kA=3.49kA，Ipb.1=Iqbki/kw=5A×100/1=0.50KA,因此保护灵敏系数为：Sp=3.49/0.5=6.5按GB50062—92规定，电流保护（含电流速断保护）的最小灵敏系数为1.5,因此灵敏系数满足要求。5>装设过负荷保护：过负荷动作电流的整定计算：Iop（ol）=(1.2～1.25)Il.N/Ki=78.52/100=0.79A整定为1A，所以采用DL-10型电流继电器。动作时限Top整定为:10s2.NO.2、NO.3、NO.4、NO.5车间变压器的保护我们有进线设备选择可以知道，车间变压器的继电保护和二次回路的设备选择基本相同，所以其继电设备选择和所设置的必要保护如下：1>设瓦斯保护2>定时限过电流保护：采用DL-10型电流继电器。3>反时限过电流保护：采用GL-22/5型电流继电器。4>装设电流速断保护：利用GL-22/5继电器的电流速断装置，5>装设过负荷保护：采用DL-10型电流继电器。2.9.6备用电源自动投入装置的选择有双回路供电的变配电所，其中一个进线经常断开作为备用时，均可装设备用电源自动投入装置。其原理图如下：47 备用电源自动投入原理图正常工作时是WL1工作，WL2备用。当工作电源WL1的短路器QF1因线路故障二自动跳闸时，QF1的辅助触头QF1-2断开而QF3-4闭合，QF1-2断开时，使时间继电器延时断开触点延时断开。在KT尚未断开时，由于QF3-4的闭合，使合闸接触器KO通电动作，接通备用电源WL2断路器QF2合闸线圈YO，使QF2合闸，投入备用电源WL2。2.9.7高压断路器的操动机构控制与信号回路1、采用电磁操动机构和信号回路。2.变电所的电能计量回路：变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电镀表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。3.变电所的测量和绝缘监察回路：变电所高压侧装有电压互感器和避雷器柜，其中电压互感器为3个JD6—35型，组成Y0/Y0/△（开口三角形）的接线，用以实现电压测量和绝缘监察。2.10防雷保护和接地装置设计1、装设避针器或避雷带变配电所及户外配电装置，应装设避雷针以防护直击雷。所以本设计要装设避雷针。2、装设避雷器用以防止雷电侵入波对变配电所电器装置特别是对主变压器的损害。1>47 高压架空线路的终端杆装设阀式避雷器，如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则架空线路终端装设的避雷器与电缆处的金属外壳相连并一同接地。2>每组高压母线上都应装设阀式避雷器，变电所内的避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接。35KV架空进线和电缆进线的雷电侵入波过电压保护图：本设计避雷器选择在一次设备选择时已经选定。47 参考文献1、刘介才编·工厂供电简明设计手册（第1版）[M]·北京:机械工业出版社，19982、苏文成编·工厂供电（第1版）[M]·北京:机械工业出版社，19813、李宗钢编·工厂供电设计（第1版）[M]·吉林:吉林科技出版社，1985·94、刘介才编·工厂供电（第3版）[M]·北京:机械工业出版社，19975、苏文成编·工厂供电（第2版）[M]·北京:机械工业出版社，1999.96、耿毅编·工业企业供电（第1版）[M]·北京:冶金工业出版社，19857、航天工业部设计研究院编·工厂配电设计手册（第1版）[M]·北京:水利电力出版社，1983年47