1、某塑料制品廠供電系統設計摘要：本文是對某塑料制品廠進行的供電系統設計。本設計根據廠方給定的全廠各車間電氣設備及車間變電所的負荷，運用需要系數法進行電力負荷計算，得到該廠不同電氣設備的計算負荷。然后，根據電力部門對工廠功率因數的要求計算出需要補償的無功功率，在綜合比較并聯電容補償、同步補償機和靜止補償器這三種無功補償設備的優缺點后，確定以低壓集中補償的方式進行并聯電容器補償。然后，根據對計算負荷的分析選定各車間變電所的變壓器型號及連接組別。在選擇該塑料制品廠的電氣主接線時，考慮到該廠負荷為三級負荷以及進出線的數量，從備選用方案單母線接線、雙母線接線、橋形接線、線路變壓器組單元接線中選定采用單母線

2、不分段接線方式，保證系統的穩定性。最后，在本設計中根據本廠供電電源和廠供電要求進行電氣設備的選擇與校驗。關鍵字：10KV進線 變電所 需要系數法 低壓集中補償 設備選型目 錄第一章 緒論11.1 工廠供電的意義11.2 工廠供電的要求11.3 設計依據21.3.1 平面布置圖21.3.2 生產任務及車間組成21.3.3 工廠各車間的負荷情況及車間變電所的容量21.3.4 供用電協議31.3.5 本廠負荷性質41.3.6 自然條件4第二章 負荷計算52.1負荷計算的意義52.2 負荷計算的方法52.3 負荷計算的公式52.4 各變電所負荷計算6第三章 無功補償103.1 無功補償簡介103.2

3、電力電容器的安裝方式103.3 各變電所功率補償前后的比較113.4 全廠總負荷計算及無功補償12第四章 變壓器選型134.1 變壓器的選擇方法134.2 各變電所變壓器的選擇14第五章 主接線方案的確定155.1 總配電所的主接線設計的原則和要求155.2 變電所主接線方案的技術經濟指標165.3 主接線方案的擬定16第六章 短路電流計算206.1 短路電流計算方法及意義206.2 短路計算206.2.1 短路電流計算等效示意圖206.2.2 短路電流及容量的計算21第七章 電氣設備的選擇與校驗237.1 總配電所架空線進線的選擇237.2 高壓側與低壓側母線的選擇247.3 變電所進出線的

4、選擇257.4 變電所低壓出線的選擇257.5 設備的選擇267.5.1 高壓側設備的選擇277.5.2 各車間進線設備的選擇287.5.3 各變電所低壓側出線回路設備選擇與校驗表28結 語31參 考 文 獻32第一章 緒論1.1 工廠供電的意義 工廠供電就是工廠所需電能的供應和分配。在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小。例如在機械工業中，電費的開支僅占產品成本的5%左右。因此電能在工業生產中的重要性并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產實現電氣自動化以后可以大大增加產量、提高產品質量、提高勞動、生產率，降低生產成本、減輕

5、工人的勞動強度、改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程的自動化。 從另一方面說，如果工廠的電能供應突然中斷，對工業生產可能造成嚴重的后果。例如某些供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短暫的停電也會引起重大的設備損壞或引起大量的產品報廢，甚至可能發生重大的人身事故，給國家和人民帶來經濟上甚至政治上的重大損失。所以，工廠應該根據本廠環境條件和供電要求，來選擇適當的電氣設備和確定其各項參數，保證工廠正常運行時安全可靠，出現故障時不致出現嚴重的后果，并在合理的情況下注意節約，還應該根據工廠生產情況與供應能力統籌兼顧。因此，一套完整的現代化供電系統對于一個工廠實現生產自動化、提高成品質量是不可缺少的。1.

6、2 工廠供電的要求 在工廠供電的過程中要切實保證工廠生產和生活的需要，還要做好節能工作，就應該做到以下要求。Ø 可靠 要滿足供電可靠性的要求。 Ø 安全 要滿足在電能的使用中不應發生設備和人身事故。 Ø 優質 要保證用戶對電能質量的要求。 Ø 經濟 盡量減少供電系統中不必要的投資，并盡可能地節約電能。 此外，在設計工廠配電系統的時候還要考慮到當地的天氣設計防雷接地裝置，合理地處理當前和長遠的關系：既要節約能源，又要保證工廠生產和生活的需要。1.3 設計依據1.3.1 平面布置圖圖1.1 平面布置圖1.3.2 生產任務及車間組成 年產量為萬噸聚乙烯塑料制品

7、，產品品種有薄膜、單絲、管材和注射等制品。其原材料來源于某石油化纖總廠。1.3.3 工廠各車間的負荷情況及車間變電所的容量表1.1 各車間設備容量序號車間或用電單位名稱設備容量（千瓦）需要系數功率因數功率因數正切(1) NO1變電所1薄膜車間13800.60.61.332原料庫380.250.51.733生活間120.81/4成品庫(一)260.30.51.735成品庫(二)220.30.51.736包裝材料庫190.30.51.73(2) NO2變電所1單絲車間13650.60.61.332水泵房及附屬設備280.650.80.75(3) NO3變電站1注塑車間1980.40.61.332管

8、材車間8700.350.61.33(4) NO4變電站1備料復制車間1400.60.51.732生活間90.81/3浴室40.81/4鉗工車間350.30.651.175原料、生活間130.81/6倉庫140.30.51.737機修模具車間900.250.651.178處理車間1400.60.71.029車間1900.30.51.73(5) NO5變電所1鍋爐房1900.70.750.882試驗室1350.250.51.733輔助材料庫1000.20.51.734油泵房180.650.80.755加油站150.650.80.756辦公樓、招待所、食堂180.60.60.331.3.4 供用電協

9、議工廠與電業部門所簽訂的供用電協議主要內容如下：圖1.2 供用電協議（1） 從電業部門某35/10kv變電所用10kv架空線向本廠供電，該所在廠南側1km（2） 供電系統短路技術數據：電業部門變電所10kV母線為無限大電源系統，其短路容量為200MVA供電系統。（3） 電業部門對本廠提出的技術要求：電業部門配出線路定時限過流保護裝置的整定時間為2秒工廠“總降”不應大于1.3秒；在總配變電所10kV側進行計量；本廠的功率因數值應在0.9以上。 1.3.5 本廠負荷性質 生產車間為三班工作制，部分車間為單班或兩班制，最大有功負荷年利用小時數為5000小時屬于三級負荷。 1.3.6 自然條件 （1）

10、 最熱月平均最高氣溫為35C（2） 土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為20C（3） 年雷暴日為30天 （4） 土壤凍結深度為1.1米 （5） 夏季主導風向為南風。 （6） 地表面比較平坦，土壤主要成分為積土及砂質粘土，層厚1.67m不等（7） 地下水位一般為0.7m （8） 地耐壓力為20噸/平方米。第二章 負荷計算2.1負荷計算的意義 計算負荷是供電系統設計計算的基礎，為選擇變壓器臺數和容量、選擇電氣設備確定測量儀表的量程、選擇繼電保護裝置等提供重要的數據依據。所以負荷計算準確與否直接影響著供電設計的質量。工廠供電系統運行時的實際負荷并不等于所有用電設備額定功率之和。這是因為用電設備

11、不可能全部同時運行，每臺設備也不可能全部滿負荷，各種用電設備的功率因數也不可能完全相同。因此，工廠供電系統在設計過程中，必須找出這些用電設備的等效負荷。所謂等效是指這些用電設備在實際運行中所產生的最大熱效應與等效負荷產生的熱效應相等，產生的最大溫升與等效負荷產生的最高溫升相等。我們按照等效負荷。從滿足用電設備發熱的條件來選擇用電設備，用以計算的負荷功率或負荷電流稱為“計算負荷”。通常規定取30分鐘(min)平均最大負荷30P、30Q和30S作為該用戶的“計算負荷”； 計算負荷也稱需要負荷或最大負荷，目的是為了合理地選擇工廠各級電壓供電網絡、變壓器容量和設備型號等。 2.2 負荷計算的方法 計算

12、負荷的確定是工廠供電設計中很重要的一環。計算負荷的確定是否合理，直接影響到電氣設備選擇的合理性、經濟性。如果計算負荷確定的過大，將使電氣設備選得過大，造成投資利有色金屬的浪費；而計算負荷確定的過小，則電氣設備運行時電能損耗增加，并產生過熱，使其絕緣過于老化甚至燒毀、造成經濟損失。因此，在供電設計中，應根據不同的情況，選擇正確的計算入法來確定汁算負荷。常用的負荷計算方法有需要系數法、二項式法、利用系數法和面積功率法等。在實際工程配電設計中，廣泛采用系數法。因其計算方便，多用于方案估算，初步設計和全廠大型車間變電所的施工設計。 按需要系數法確定計算，應從實際每臺用電設備開始，逐級向電源推進，一直計

13、算到電源，用每一級的計算負荷為選擇該用電器的依據。需用系數法的計算現在己普遍應用于供配電設計中，其缺點是它未考慮到用電設備中少數容量特大的設備對計算負荷的影響。本設計的情況符合需要系數法，因此本設計中的負荷計算都用需要系數法進行計算。2.3 負荷計算的公式(1) 單組用電設備的計算負荷的確定主要計算公式有：有功功率(2-1)無功功率(2-2)視在功率(2-3)計算電流(2-4)(2) 多組用電設備的計算負荷的確定的主要計算公式：有功功率(2-5)無功功率(2-6)視在功率(2-7)計算電流(2-8)式中有功功率的計算負荷無功功率的計算負荷視在功率的計算負荷計算負荷的電流額定容量額定電壓功率因數

14、角的正切值2.4 各變電所負荷計算分別計算出各車間的有功和無功功率及視在功率的計算值填入下表中：表2.1 1號變電所負荷計算表序號車間或用電單位名稱計算負荷有功無功視在1薄膜車間8401117.214002原料庫7.512.98153生活間8/84成品庫(一)7.512.98155成品庫(二)7.212.4614.46包裝材料庫610.38127小計876.211661464.4乘以同時系數，788.581107.71359.73故=788.58，=1107.7，最大視在功率=1359.73，最大功率因數=0.58。供電局要求該廠的功率因數值在0.9以上，暫取0.92來計算380V側所需無功功

15、率的補償容量：=771.64表2.2 2號變電所負荷計算表序號車間或用電單位名稱計算負荷有功無功視在1單絲車間8311105.2313852水泵房及附屬設備139.7516.253小計8441114.981401.25乘以同時系數 759.61059.231303.44故=759.6，=1059.23，最大視在功率=1303.44，最大功率因數=0.58。供電局要求該廠的功率因數值在0.9以上，暫取0.92來計算380V側所需無功功率的補償容量：=743.28表2.3 3號變電所負荷計算表序號車間或用電單位名稱計算負荷有功無功視在1注塑車間75.6100.551262管材車間308409.64

16、513.333小計383.6510.19639.33乘以同時系數，345.24484.68595.07故=345.24，=484.68，最大視在功率=597.07最大功率因數=0.58。供電局要求該廠的功率因數值在0.578以上，暫取0.92來計算380V側所需無功功率的補償容量：=340.35表2.4 4號變電所負荷計算表序號車間或用電單位名稱計算負荷有功無功視在1備料復制車間82.8143.24165.62生活間8/83浴室2.4/2.44鉗工車間910.5313.855原料、生活間12/126倉庫4.57.7997機修模具車間2529.2538.468處理車間9091.8128.579車

17、間5493.4210810小計287.7376.03485.88乘以同時系數，258.93357.23441.20故=258.93，=357.23，最大視在功率=441.20，最大功率因數=0.587。供電局要求該廠的功率因數值在0.9以上，暫取0.92來計算380V側所需無功功率的補償容量：=246.81表2.5 5號變電所負荷計算表序號車間或用電單位名稱計算負荷有功無功視在1鍋爐房140123.2186.672試驗室31.554.50633輔助材料庫2238.06444油泵房9.757.3112.195加油站6.54.888.136辦公樓、招待所、食堂92.97157小計218.75230

18、.92328.99乘以同時系數，196.88219.37294.76故=196.88，=219.37，最大視在功率=294.76，最大功率因數=0.668。供電局要求該廠的功率因數值在0.9以上，暫取0.92來計算380V側所需無功功率的補償容量：=134.46第三章 無功補償供電單位對該工廠要求功率因數達到0.9以上，當總功率因數較低時，常采用提高用電設備的自然功率因數的方法提高總平均功率因數。提高負荷的功率因數，可以減少發電機送出的無功功率和通過線路、變壓器傳送的無功功率，使線損大為降低，而且還可以改善電壓質量、提高線路和變壓器的傳送能力。3.1 無功補償簡介無功補償裝置主要有三種方式：并

19、聯電容補償、同步補償機和靜止補償器。三種無功補償裝置的性能見下表。表3.1 各種無功補償設備的比較并聯電容器同步補償機靜止無功補償機設備情況靜止電器，設備簡單旋轉機械，要附屬系統，設備復雜靜止電器，設備復雜運行特性1. 通過開關投切，屬于靜態無功補償；2. 主要用于穩態電壓調整和功率因數校正；3. 運行中本身損耗小1. 通過控制系統實現雙向平滑調節；2. 屬于動態無功補償；3. 運行中本身損耗大1. 通過控制系統實現雙向平滑調節；2. 屬于快速動態無功補償，響應速度快；3. 主要用于調相、調壓適用范圍1. 容量和設置點靈活；2. 用于電力系統及負荷變電站1. 容量和設置點受限制；2. 主要用于

20、電力系統樞紐變電站、換流站1. 容量和設置地點靈活；2. 用于電力系統樞紐變電站、換流站運行要求和費用1. 簡單，運行費用要求低2. 單位容量投資低3. 運行費用低1. 運行維護量大2. 單位容量投資大3. 運行費用最大1. 運行維護技術水平要高2. 單位容量投資大3. 運行費用次之由上表可見，采用并聯電容器進行無功補償是一種投資少、施工簡單、見效快的補償方式，它可以很方便地就地控制電容投切，以減少線損，消除無功匱乏給系統帶來的負面影響。所以我們選用并聯電容器來補償。3.2 電力電容器的安裝方式(1) 集中補償電容器組集中裝設在企業工廠的6-10kv母線上，用以提高整個配電所的功率因數，使該配

21、電所供電范圍內的功率基本平衡，減少了高壓線路的無功損耗，同時能提高本配電所的供電質量。(2) 分組補償將電容器組分別裝設在功率因數較低的車間或變電所高壓或低壓母線上，這種補償具有與集中補償相同的優點，但補償量和范圍相對較小，可補償效果卻明顯。(3) 就地補償將電容器組分別裝設在感性設備的附近，就地進行補償。它既提高了用電設備供電線路的功率因數，又改善用電設備的電壓質量。一般，中小型用電設備尤為適用。高壓集中補償補償范圍小，只能補償總降壓變電所的10KV母線之前的供配電系統中由無功功率產生的影響，而對無功功率在企業內部的供電系統中引起的損耗無法補償，因此不選用。低壓集中補償補償范圍較大，能使變壓

22、器的視在功率減少，從而使變壓器的容量可選的較小，因此比較經濟。單獨就地補償投資大，電容器的利用效率較低。本設計采用并聯電容器進行低壓集中無功補償，它是目前最行之有效且應用最廣的無功補償措施，它主要用于頻率為50HZ的電網中改善功率因數，作為產生無功功率的電源。3.3 各變電所功率補償前后的比較下面以N0.1變電所為例進行計算：根據上章計算可知：補償前：變電所N0.1的有功負荷為788.58kw，無功負荷為1107.7kvar，功率因數為0.58<0.9，不滿足要求必須進行功率補償。需要補償的功率為：=771.64Kvar所以實際補償的功率為：=800Kvar。本設計中電容器選型為：BWF

23、-10.5-100-1型電容器并聯8臺。補償后：變電所N0.1的有功負荷為788.58kw，無功負荷為307.7kvar，功率因數為0.93>0.9，滿足要求必須進行功率補償。其余變電所的功率補償的計算方法與變電所N0.1相同。無功補償前后，各變電所負荷及功率因數的比較結果如下表：表3.2 無功補償的結果變電所N0.1N0.2N0.3N0.4N0.5補償前0.580.580.5780.5870.668788.58759.6345.24258.93196.881107.71059.23484.68357.23219.371359.731303.44597.07441.20294.7678.

24、575.2534.4725.4717補償后0.920.920.920.920.92788.58759.6345.24258.93196.88336.06315.95144.33110.4284.91857.20822.69374.19281.49214.4149.4947.5021.616.2512.383.4 全廠總負荷計算及無功補償（1） 負荷計算有功功率：無功功率：視在功率：=4339.20（2） 無功補償功率因數：=0.67<0.9，不滿足供電要求，本文將補償后的功率因數暫定為0.92。則補償量為：=1978。實際補償容量為2000。故選用20個BWF6.3-100-1進行補償。

25、（3） 補償后，有功功率為2900.28KW，無功功率為1227.53，視在功率為3149.36=負荷要求。第四章 變壓器選型4.1 變壓器的選擇方法一般正常環境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應優先選用S9、S11等系列的變壓器。在多塵或由腐蝕氣體嚴重影響變壓器安全運行的場所，應選用S9-M、S11-M等系列的全密封式變壓器；多層或高層建筑內的變電所，宜選用SC9等系列環氧樹脂注干式或SF6充氣式變壓器。根據本論文給出的自然條件工廠所在地址自然條件正常，工廠的負荷類型三級負荷，可以選用S9型油浸式變壓器。為了降低電能損耗，變壓器應首選低損耗節能型?？偨祲鹤儔浩骺蛇x有載調壓變壓器。車間變壓器

26、一般采用普通變壓器。繞組可以是Yyn0或Dyn11接法，優先選擇Dy11。一個變電所中變壓器的臺數通常為12臺。根據題目中提供的條件N0.3、N0.4變電所設置一臺變壓器，其余皆設置了兩臺變壓器。變壓器的容量首先要滿足在計算負荷下變壓器能夠長期可靠運行。(1) 裝設一臺變壓器時，應滿足：主變壓器容量應不小于總計算負荷（4-1）(2) 裝設兩臺時，應滿足：每臺變壓器的容量不應小于總的計算負荷的60%，最好為總計算負荷的70%左右，即（4-2）同時每臺主變壓器容量不應小于全部一、二級負荷之和，即（4-3）(3) 車間變電所變壓器的容量上限單臺變壓器不宜大于1000KV·A。這一方面是受低

27、壓開關電器斷流能力和短路穩定度要求的限制；另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。(4) 并行運行的變壓器最大容量與最小容量之比不應超過。同時，并聯運行的兩臺變壓器必須符合以下條件：1 并聯變壓器的電壓比必須相同，允許差值不應超過，否則會產生環流引起電能損耗，甚至繞組過熱或燒壞。2 并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值不應超過，否則阻抗電壓小的變壓器可能過載。3 并列變壓器的聯結組別應相同，否則二次側會產生很大的環流，可能使變壓器繞組燒壞。4.2 各變電所變壓器的選擇(1 )No.1安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按因此選兩

28、臺S9-1250/10型低損耗配電變壓器，其聯結組別采用Yyn0。(2) No.2安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按因此選一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器，其聯結組別采用Yyn0。(3) No.3安裝一臺變壓器，其容量按因此選一臺S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯結組別采用Yyn0。(4) No.4安裝一臺變壓器，其容量按因此選兩臺S9-500/10型低損耗配電變壓器，其聯結組別采用Yyn0。(5) No.5安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按因此選兩臺S9-250/10型低損耗配電變壓器，其聯結組別采用Yyn0。各變壓器的型號及參數如下：表4.1 變壓器的選擇 參數變電站型號

29、額定電壓/KV連接組別損耗/W空載電流（%）阻抗電壓（%）高壓低壓空載負載N0.1兩臺明備用S9-1250/10100.38Yyn01950120000.64.5N0.2兩臺暗備用S9-1000/10100.38Yyn01700103000.74.5N0.3選一臺S9-800/10100.38Yyn0140075000.84.5N0.4選一臺S9-500/10100.38Yyn096051001.04N0.5兩臺暗備用S9-250/10100.38Yyn056030501.24第五章 主接線方案的確定根據本廠與供電部簽訂的供用電協議，供電電壓為從電業部門某35/10KV變電所用10KV架空線路

30、像本廠供電，該所在廠南側1Km，工作電壓僅采用10KV電壓一種。總配電所內的10KV母線采用母線不分段，電源進線均采用斷路器控制。5.1 總配電所的主接線設計的原則和要求一次接線圖也叫做主接線圖，是指在發電廠、變電所、電力系統中，為滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳輸電能的電路。電路中的高壓電氣設備包括發電機、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。電器一次設備是指直接用于生產、輸送和分配電能的生產工程的高壓電氣設備。它包括發電機、變壓器、斷路器、自動開關、接觸器、到刀開關、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動機等。 配電所的主接線，應能根據變配電所

31、在供電系統的地位，進出線回路數，設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活、經濟等要求。(1) 安全：應符合有關國家標準和技術規范的要求，能充分保護人身和設備安全；(2) 可靠：應滿足電力負荷對供電可靠性的要求；(3) 靈活：應能適應必要的各種運行方式，便于操作和檢修，且適應負荷的發展；(4) 經濟：在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節約電能和有色金屬消耗。5.2 變電所主接線方案的技術經濟指標設計變配電所主接線，應根據所選主變壓器的容量以及負荷對供電可靠性的要求，初步確定23個比較合適的主接線方案來進行技術經濟比較，擇其優者作為選定的變配電所的主接線

32、方案。主接線方案的經濟指標：(1) 線路和設備的綜合投資額；(2) 變配電所的運行年費；(3) 供電貼費(系統增容費)；(4) 線路的有色金屬消耗量。主接線的基本方式有以下四種：(1) 單母線接線單母線是連接電源和引出線的中間環節，起匯集和分配電流的作用，只有一組母線的接線稱為單母線。單母線接線簡單明了，操作方便，便于擴建，投資少。(2) 雙母線接線在單母線接線的基礎上，設置備用母線，就成為雙母線。它在供電可靠性和運行靈活性上是最好的一種主接線。可投資大，開關電器多，配電裝置復雜，占地面積大，不適合一般變電所。(3) 橋型接線當配電所只有兩回路電源進線和兩臺主變壓器時，采用橋形接線用的斷路器臺

33、數最少，投資低。(4) 線路變壓器組單元接線當單回路單臺變壓器供電時，宜采用此進線，所有的電氣設備少，配電裝置簡單，節約建設投資。5.3 主接線方案的擬定由本設計的原始資料知：電力系統某35/10KV變電站用一條10KV的架空線路向本廠供電，一次進線長1km。年最大負荷利用小時數為5000h，且工廠屬于三級負荷，所以只進行10/0.38KV變電，母線聯絡線采用單母線不分段接線方式。根據主接線方案，大致畫出主接線圖如下：(a) 母線接線圖(b) 4號車間變電所接線圖(c) 2號車間變電所接線圖圖5.1 電氣主接線圖1號車間變電所使用兩臺變壓器，且為明備用，故在圖中畫出一臺使用中的變壓器；3、4號

34、變電所使用一臺變壓器；2、5車間變電所使用兩臺變壓器，且為暗備用，故在主接線圖中畫出兩臺變壓器。上圖中畫出了2、4號車間的主接線，其他的與此相似。該接線圖的主要特點如下：(1) 總配電所不裝設變壓器，無變壓器損耗，簡化接線，降低了成本及運行費用。用10KV真空斷路器保護。(2) 總配電所進線裝置有短路保護控制，切換操作十分方便靈活，而且可配以繼電保護和自動裝置，使供電可靠性大大提高。(3) 為了保證斷路器檢修人員的人身安全，斷路器側應裝設高壓熔斷器。(4) 為了與供電部門經濟費用明確，在電源進線總開關(高壓斷路器)柜臺，裝置一臺CFC-15Z-19型高壓計量柜，其中的電壓互感器和電流互感器只用

35、來連接計費電度表。(5) 各車間的負載都由單母線供電，這樣能夠保證可靠供電。(6) 為了便于測量、監視、保護和控制主電路設備，母線上接有電壓互感器，進(出)線上均串有電流互感器。(7) 為了防止雷電過電壓侵入配電室擊毀電氣設備，母線上設有避雷器。(8) 由于高壓配電所線路都是由高壓母線來電，因此，其出線側母線上加裝真空斷路器，以保證出線的安全檢查。第六章 短路電流計算6.1 短路電流計算方法及意義電力系統不可避免會發生短路事故。短路事故威脅著電網的正常運行，并有可能損壞電氣設備。因此，在電力系統的設計和運行中，都要對供電網絡進行短路電流計算，以便正確地選用和調整繼電保護裝置，正確地選擇電氣設備

36、，確保電力系統的安全、可靠地運行。對一般工廠來說，電源方向的大型電力系統可看作是無限大容量系統。無限大容量系統的基本特點是其母線電壓總維持不變，即回路中發生短路時電源的內阻抗可以忽略不計，當接到這個系統的小容量電路中的電流發生任何變動甚至短路時，這個系統母線上的電壓仍基本保持不變。短路電流計算，根據電力系統的實際情況，可以采用標幺值法或歐姆法計算，哪種方法方便就采用那種方法。在高壓系統中通常采用標幺值法計算。6.2 短路計算6.2.1 短路電流計算等效示意圖200MVAK-1K-2X0=0.4,1km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系統圖6-1 短路計算電路圖6-2 短路

37、等效電路圖6.2.2 短路電流及容量的計算取基準容量=100MVA，高壓側基準電壓 ，低壓側基高側基準電流，低壓側基準電流。（1） 電力系統的電抗標幺值由=200MVA得：=100÷200=0.5 (6-1)（2） 架空線路的電抗標幺值：由=0.4/km =1km得：=0.36 (6-2)（3） 電力變壓器的電抗標幺值，這里以NO.1為例計算，該變電所選的變壓器是S9-1000/10，所以=5%：=5 (6-3)短路等效電路圖如圖5-1所示，并標明短路計算點。計算K-1點的短路電路總標幺值及三相短路電流和短路容量：1 總電抗標幺值=+=0.5+0.36=0.86 (6-4)2 b.三

38、相短路電流周期分量有效值=5.5÷0.86 KA=6.4 KA (6-5)3 c.其他三相短路電流=6.4 KA (6-6)=2.55=2.55×6.4=16.32 KA (6-7)=1.51=1.51×6.4=9.66 KA (6-8)4 d.三相短路容量=116.28 MV·A (6-9)計算K-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量5 e.總電抗標幺值=0.5+0.36+5=5.866 f.三相短路電流周期分量有效值=24.63 KA7 g.其他三相短路電流=24.63 KA=1.84=1.84×24.63=45.32 KA=

39、1.09=1.09×24.63=26.85 KA8 三相短路容量=17.06 MV·A其他各變電所的短路計算與NO.1計算相同，其計算結果如表5.1所示：表6-1 各變電所的短路計算電路及容量短路計算點變電所號碼三相短路電流/KA三相短路容量/MVA（） 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.313.2913.2913.2924.4514.497.52K-2NO.410.6410.6410.6419.

40、5811.69.4K-2NO.58.568.568.5615.759.3311.68 計算短路電流主要是校驗電氣控制裝置的電器元件和導線在極端的條件下是否有承受能力，特別是保護器件是否能斷開短路電流。否則被粘連，不但不能起到保護作用，而且間接放大事故的災害面積（范圍）。通過計算最大運行方式和最小運行方式下短路點至電源的等效阻抗值，計算可得短路點的短路容量、短路沖擊電流、短路全電流最大有效值以及短路電流周期分量的有名值，這些數據是下一章進行變電站電氣設備選型的重要依據。第七章 電氣設備的選擇與校驗 現代工廠要求電氣設備防火、防潮、防爆、防污染、節能及小型化。電氣設備的選擇是涉及多種因素，首先要考

41、慮并堅持的是產品性能質量。電氣產品的選用必須符合國家有關規范。其次才是經濟性，要根據業主功能要求、經濟情況做出選擇。所要選擇的產品包含在每個設計子項之中，主要有電源設備、高低壓開關柜、電力變壓器、電纜電線、開關電器等。7.1 總配電所架空線進線的選擇由于本廠由電業部門某一35/10KV變電所供電，架空線選擇一條。(1) 按經濟電流密度選擇導線截面積線路在工作時的最大電流為：該生產車間為三班制，部分車間為單班或兩班，全年最大負荷利用時數為5000小時，屬于三級負荷。其鋼芯鋁線的電流密度為J=0.9，所以導線的經濟截面面積為：(2) 按長時允許電流校驗導線的截面積查表得LGJ-50型裸導線的長時允

42、許電流=220A（=25）當環境溫度為25時，導線最高允許溫度為70。其長時允許電流為：由于，所以符合要求。(3) 按電壓損失校驗查表得LGJ-50導線的單位長度電阻和電流為：，故線路總損失為：電壓損失百分比為：所以導線符合要求。(4) 按機械強度校驗鋼芯鋁導線非居民區10KV最小允許截面為10，所以負荷要求。7.2 高壓側與低壓側母線的選擇母線的材料有銅、鋁和鋼。目前，農村發電廠和變電站以及大、中型發電廠、變電站的配電裝置中的母線，廣泛采用鋁母線，這是因為銅貴重，我國儲量又少；而鋁儲量較多，具有價格低、重量輕、加工方便等特點。因此，選用鋁母線要比銅母線經濟。農村發電廠和變電站配電裝置中的母線

43、截面目前采用矩形、圓形和絞線圓形等。選擇母線截面形狀的原則是：肌膚效應系數盡量低；散熱好；機械強度高；連接方便；安裝簡單。10kV側主要選擇矩形截面母線，因為同樣截面的矩形母線周長比圓形母線的周長要長，散熱面積大，冷卻條件好；由于肌膚效應的影響，矩形母線的電阻比圓形的小。鋼芯鋁絞線的耐張性能比單股母線好，在允許電流相同的條件下，鋼芯鋁絞線的直徑比單股母線直徑大，其表面附近的電場強度小于單股母線。為了使農村發電廠和變電站的屋外配電裝置結構和布置簡單，投資少，在高壓側一般采用鋼芯鋁絞線。母線的選擇方法與架空線的選擇方法相同，所以計算電流為：=149.97 A 查詢相關附錄表：根據當地溫度的需要選擇

44、適宜的導線，因此這里應該選擇LMY型矩形硬鋁母線，選擇導線的截面積為50×4mm，其允許載流量為586A。低壓側與高壓側的母線選擇一致，此處省略計算過程。查表得，低壓側母線選用LMY型矩形硬鋁母線的截面為125×10mm。7.3 變電所進出線的選擇N0.1變電所引進線年最大負荷利用小時在5000h以上的架空線路且材料為鋁芯電纜的緊急電流密度為1.54?；芈冯娏鳎核圆楸碇嚎蛇x擇ZLQ20-10000-3的三芯油浸電纜，相關參數：在溫度為35時，允許載流量是105A，正常允許最高溫度為60。其他變電所均采用ZLQ20-10000型電纜，其選擇結果如表所示表7-1 各變電所高

45、壓進線列表變電回路電流I（A）截面積（mm） 架空線 電力電纜（每回路）型號S（mm）數量35允許載流量（A）NO.15032.47ZLQ20-10000-3×35351130NO.248.5231.5ZLQ20-10000-3×35351130NO.322.1914.41ZLQ20-10000-3×1616165NO.416.5510.75ZLQ20-10000-3×1616165NO.512.718.25ZLQ20-10000-3×16161657.4 變電所低壓出線的選擇選擇原則:根據計算變電所計算電流大小，來選擇線型。NO.1 變電所低

46、壓側回路電流：=1273.45A所選母線載流量應大于回路電流，查表可知：矩形硬鋁母線LMY100×6.3,其放平時的載流量是1371A，能夠滿足載流要求。其他變電所選擇如下表6-2所示：表7-2 各變電所低壓進線列表變電所回路電流（A）低壓側回路母線型號尺寸（mm）根數允許載流量（A）NO.11273.45LMY100×6.3100×6.311371NO.21230.94LMY100×6.3100×6.31371NO.3563.24LMY50×450×41586NO.4419.57LMY40×440×41

47、480NO.5322.31LMY40×440×414807.5 設備的選擇(1) 按工作電壓選則 設備的額定電壓一般不應小于所在系統的額定電壓，即，高壓設備的額定電壓應不小于其所在系統的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關設備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。(2) 按工作電流選擇設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即。(3) 按斷流能力選擇設備的額定開斷電流或斷流容量，對分斷短路電流的設備來說，不應小于它可能分斷的最大短路有效值或短路容量，即或對于分斷負荷設備電流的設備來說，則為，為最大負

48、荷電流。(4) 隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩定度校驗a.動穩定校驗條件或、分別為開關的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值。b.熱穩定校驗條件 7.5.1 高壓側設備的選擇表7-3 高壓側設備列表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩定度熱穩定度裝置地點條件參數量程10KV149.97A 6.4KA16.32KA設備型號規格參數隔離開關GN19-10/40010KV400A31.5KA12.5電流互感器LQJ-10- 200/510KV200/5A160××0.2=45.25高壓斷路器ZN2-10/63010KV630A11.6KA30

49、KA高壓熔斷器RN2-10/0.510KV500A200MVA電壓互感器JDZ-10-10000/10010/0.1KV電壓互感器JDZJ-10-10000/100/避雷器FS4-1010KV 7.5.2 各車間進線設備的選擇各變電所回路電流計算值：NO.1變電所：回路電流=50.00A，電壓=10KV；NO.2變換所：回路電流=48.52A，電壓=10KV；NO.3變電所：回路電流=22.19A，電壓=10KV；NO.4變電所：回路電流=16.55A，電壓=10KV；NO.5變電所：回路電流=12.71A，電壓=10KV。此處設備器材均以K1點的短路電流來進行動穩定和熱穩定校驗，因此各車間變電所10KV進線回路設備相同。此處只列出第一車間的設備型號，其他車間選用設備型號均相同。表7-4 高壓側設備列表 裝置地點條件參數/KV/A/KA/KA量程10506.416.32設備型號規格參數高壓隔離開關GN9-10/4001040031.512.5高壓斷路器SN10-10I/630106301640電流互感器LQJ-10- 150/510150/51600.15=33.9126.567.5.3 各變電所低壓側出線回路設備選擇與校驗表（1） NO.1車間變電所：低壓側回路電流A,V表7-5 NO.1變電所低壓側進線設備裝置地點條件參數/KV/A/KA/KA量程101273.4524.63