1、工廠供電課程設計題 目：某機修廠供配電系統設計學 院：信息科學與工程學院班 級：指導老師：姓 名：學 號：目 錄02906第一章緒論一、工廠供電的意義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而 來，又易于轉換為其它形式的能量以供；電能的輸送的分配既簡單，又便于控制、 調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國 民經濟生活中應用極為廣泛。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(除電化工業外)。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產

2、 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自動化。從另一方面來說，如 果工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。 由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面， 而能源節約對于國家經濟建設具 有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟 建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要， 并做好

3、節能工作，就必須達到以下基本要求：(1)安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。(2)可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3)優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求(4)經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少 有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧 局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發展。二、工廠供電設計的一般原則按照國家標準GB50052-95供配電系統設計規范、GB50053-9410kv及以下 設計規范、GB50054-95低壓配電設計規范等的規定，進行工廠供電設

4、計 必須遵循以下原則：(1)遵守規程、執行政策；必須遵守國家的有關規定及標準， 執行國家的有關方針政策，包括節約能源，節 約有色金屬等技術經濟政策。(2)安全可靠、先進合理；應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理， 采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。(3)近期為主、考慮發展；應根據工作特點、規模和發展規劃，正確處理近期建設與遠期發展的關系， 做到 遠近結合，適當考慮擴建的可能性。(4)全局出發、統籌兼顧。按負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件等，合理確定設計方案。工廠 供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。 工廠供電設計的質量直接到工廠的 生產及發

5、展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的 有關知識，以便適應設計工作的需要。三、工廠簡介及設計要求1 .工廠總平面布置圖如下：圖1工廠總平面布置圖2 .工廠的生產任務、規模及產品規格：本廠承擔某大型鋼鐵聯合企業各附屬廠的 電機、變壓器修理和制造任務。年生產規模為修理電機7500臺，總容量為45萬kW制造電機總容量為6萬kW制造單機最大容量為5000kW修理變壓器 500臺；生產電氣備件為60萬件。本廠為某大型鋼鐵聯合企業的重要組成部分。3 .工廠各車間的負荷情況及各車間預計配置變壓器臺數如表1所示。表1工廠各車間負荷情況及各車間變電所容量序 號車間名稱設備容量(kW)正所

6、玄 rru數Kd車日艾電 所代號變壓器 臺數1電機修造車問25050.240.82No.112機械加工車間8860.181.58No.213新品試制車問6340.351.51No.314原料車間5140.60.59No.415備件車間5620.350.79No.516鍛造車間1500.241.6No.617鍋爐房2690.730.87No.718空壓站3220.560.88No.819汽車庫530.570.9No.9110大線圈車間3350.560.63No.10111半成品試驗站12170.30.79No.11112成品試驗站22900.280.75No.12113加壓站(10kV專供負荷)

7、2560.640.85114設備處倉庫(10kV專供負 荷)5600.60.85115成品試驗站內大型集中負 荷36000.80.8主要為35kV局壓整 流裝置，要求專線 供電。4.供電協議：(1)當地供電部門可提供兩個供電電源，供設計部門選擇： 1)從某220/35kV區域變電站提供電源，此區域變電站距工廠南側4.5km。2)從某35/10kV變電所，提供10kV備用電源，此變電所距工廠南側約 4km0(2)電力系統的短路數據，如表 2,其供電系統圖，如圖2。表2區域變電站35kV母線短路數據系統運行方式系統短路數據最大運行方式最小運行方式圖2供電系統圖(3)供電部門對工廠提出的技術要求：1

8、)區域變電站35kV饋電線的過電流保 護整定時間top 1.8s ,要求工廠總降壓變電所的過電流保護整定時間不大于 1.3s。2)在工廠35kV電源側進行電能計量。3)工廠最大負荷時功率因數不 得低于0.9。(4)電費制度：每月基本電費按主變壓器容量計為18元/kVA,電費為0.5元/kW - ho止匕外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交 納供電貼費：610kV為800元/kVA。5 .工廠負荷性質：本廠大部分車間為一班工作制，少數車間為兩班或三班工作制， 工廠的年最大有功負荷利用小時數為 2300h。鍋爐房供應生產用高壓蒸汽，其停電將使鍋爐發生危險。又由于工廠距離 市區較

9、遠，消防用水需廠方自備。因此鍋爐房供電要求有較高的可靠性。6 .工廠自然條件：(1)氣象資料：本廠所在地區的年最高氣溫為 38,年平均氣溫為23 °C,年 最低氣溫為-8 °C,年最熱月平均最高氣溫為33 °C,年最熱月平均氣溫為26 °C,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 °C。當地主導風向為東北風，年雷 暴日數為20。(2)地質水文資料：本廠地區海拔 60m,底層以砂粘土為主，地下水位為 2m。四.設計任務1 .高壓供電系統設計主要任務是工廠內部高壓供電等級選擇，需考慮供電的經濟性(設備及損耗 費用)和技術要求(線路電壓損耗、以及供電電

10、源變壓器的斷路器出線容量等)。 2.總降壓變電站設計(1)主結線設計：根據設計任務書，分析原始資料與數據，列出技術上可能實現的多個方案，經過概略分析比較，留下23個較優方案，對較優方案進 行詳細計算和分析比較，(經濟計算分析時，設備價格、使用綜合投資指標)， 確定最優方案。(2)短路電流計算：根據電氣設備選擇和繼電保護的需要，確定短路計算點， 計算三相短路電流，計算結果列出匯總表。(3)主要電氣設備選擇：主要電氣設備的選擇，包括斷路器、隔離開關、互感 器、導線截面和型號等設備的選擇及校驗。選用設備型號、數量、匯成設 備一覽表。(4) 主要設備繼電保護設計：包括主變壓器、線路等元件的保護方式選擇

11、和整 定計算。(5)配電裝置設計：包括配電裝置布置型式的選擇、設備布置圖。(6)防雷、接地設計：包括直擊雷保護、進行波保護和接地網設計。3 .車間變電所設計根據車間負荷情況，選擇車間變壓器的型號。4 .廠區10KV配電系統設計根據所給資料，列出配電系統結線方案，經過詳細計算和分析比較，確定最優方案。五、設計及步驟全廠總降壓變電所及配電系統設計， 是根據各個車間的負荷數量和性質， 生產工 藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠， 經濟的分配電能。其基本內容有以下幾方面。1、負荷全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的。 考慮車間變 電所變壓器的功

12、率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因 數。列出負荷計算表、表達計算成果。2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數及容量選擇電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及 擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數和容量。3、工廠總降壓變電所主結線設計根據變電所配電回路數，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數綜合主變壓器臺數，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經濟， 安裝容易維修方便。4、廠區高壓配電系統設計根據廠內負荷情況，從技術和經濟合理性確定廠區配電電壓。 參考負荷布局及總 降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網布置放案， 計

13、算出導線截面及電壓 損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗 量等綜合技術經濟條件列表比值，擇優選用。按選定配電系統作線路結構與敷設 方式設計。用廠區高壓線路平面布置圖，敷設要求和架空線路桿位明細表以及工 程預算書表達設計成果。5、工廠供、配電系統短路電流計算工廠用電，通常為國家電網的末端負荷，其容量運行小于電網容量，皆可按無限 容量系統供電進行短路計算。由系統不同運行方式下的短 路參數，求出不同運 行方式下各點的三相及兩相短路電流。6、改善功率因數裝置設計按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數， 通過查表或計算求出達到供電部門要 求數值所需補償的無功率。由手冊或廠

14、品樣本選用所需移相電容器的規格和數 量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。 如工廠有大型同步電動機還可以采用控 制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數。7、變電所高、低壓側設備選擇參照短路電流計算數據和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高、低壓側電器設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、 開關柜等設備。并根據需要進行熱穩定和力穩定檢驗。用總降壓變電所主結線圖， 設備材料表和投資概算表達設計成果。8、繼電保護及二次結線設計為了監視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓 電動機、母線分段斷路器及聯絡線斷路器，皆需要設置相應的控制、信號、檢

15、測 和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數。設計包括繼電器保護裝置、監視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制 電纜組成的變電所二次結線系統，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及 元件材料表達設計成果。35kv及以上系統尚需給出二次回路的保護屏和控制屏屏 面布置圖。9、變電所防雷裝置設計參考本地區氣象地質材料，設計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算， 避免產生反擊現象的空間距離計算，按避雷器的基本參數選擇防雷電沖擊波的避 雷器的規格型號，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允 許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電阻計算。11、總降壓變電所變、配電裝置

16、總體布置設計綜合前述設計計算結果，參照國家有關規程規定，進行內外的變、配電裝置的總體布置和施工設計。第二章負荷計算及功率補償一、負荷計算的內容和目的(1)計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續性的負荷， 其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中， 通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發熱條件選擇電器或導體的依據。(2)尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續1秒左右的最大負荷電流。一般取啟 動電流上午周期分量作為計算電壓損失、 電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保 護元件等的依據。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。(3)平均負荷為一段時間內用電

17、設備所消耗的電能與該段時間之比。 常選用最 大負荷班(即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班) 的平均負荷，有時 也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量二、負荷計算的負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法及二項式等幾種。!本設計采用需要系數法確定。主要計算公式有： 有功功率：P30 = Pe Kd無功功率：Q30 = P30 tg小視在功率:S3O = P30/Cos小計算電流：I30 = S30/ M3UN三、各用電車間負荷計算結果如下表：四、全廠負荷計算取 KE p = 0.92;KE q = 0.95根據上表可算出：序 號車間名稱后功功 率無功功 率視在 功率1r電機

18、修造車間600493776EP30i = 6520kW;2機械加工車間160252298E Q30i = 5463kvar3新品試制車問222335401貝 UP30=4原料車間308182358KE PE P30i=5備件車間1971552500.9 E520kW=6鍛造車間3658685999kW7鍋爐房196171260Q30 = KE qEQ30i8|空壓站180158240=0.95 5463kvar =9汽車庫3027405190kvar10大線圈車間187118221S30=11半成品試驗站365288465(P302+Q302)1/212成品試驗站641480800=7932K

19、V - A13加壓站(10kV專供負荷)164140215I30 = S30/M3U =14設備處倉庫(10kV專供負 荷)33628544094.5ACOS (J) = P30 /S30 =15成品試驗站內大型集中負 荷2880230436885999/7932 0.75五、功率補償由于本設計中上級要求COS)0.9W由上面計算可知CO& =0.75<0.9,因此需要進行無功補償。綜合考慮在這里采用并聯電容器進行低壓側集中補償。可選用BWF6.3-100-1W型的電容器，其額定電容為2.89必Qc = 5999 X tanarc cos0.75- tanarc cos0.92

20、Kvar=2724Kvar 取 Qc=2700 Kvar因止匕，其電容器的個數為：n = Qc/qC = 2700/100 =27而由于電容器是單相的，所以應為3的倍數，取27個正好無功補償后，變電所低壓側的計算負荷為：S30 (2) ' = 5999(5463-2700) 2 1/2 =6564KV A變壓器的功率損耗為： QT = 0.06 S30' = 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar PT = 0.015 S30' = 0.015 * 6564= 98.5 Kw變電所高壓側計算負荷為：P30' = 5999+ 98.5 = 6098 Kw

21、Q30' = (546-3700 )+ 393.8= 3057 KvarS30' = (P3(+ Q302) V=6821 kV .A無功率補償后，工廠的功率因數為：cos，= P30' / S30 ' = 6098 / 6821= 0.9則工廠的功率因數為：cos d'=P30 ' /S30 ' = 0.9 > 0.9因此，符合本設計的要求第三章 供電電壓的方案確定3.1 供電電壓的方案論證根據系統的電源情況，供電電壓有兩個方案可供選擇：方案1:工作電源與備用電源均為 10kV,母線采用單母線分段，電源進線均采 用斷路器控制。方案

22、2:工作電源是35kV,備用電源為10kV,由架空線引入電源，場內總降 壓變電所內裝設有兩臺主變壓器，變壓器高壓側裝設斷路器，備用電源接在總降變電所內的10kV母線上。3.2 供電電壓方案的技術比較方案1:工作電源與備用電源均為 10kv用10kv電壓供電，廠內不設有主變壓器，無主變壓器損耗。計算負荷S30 = 6821 KVA線路電流：I30=394A選用導線：按滿足發熱條件選擇導線截面即I al > I 30則選擇導線LGJ-185,滿足要求，并查表得每相電阻 r0 = 0.68Q / km ,每相電抗為x0 = 0.39Q / km 。 線路電壓損失為：其中L為線路首端到各負荷點的

23、線路長度。可得1AU % = 21.9%萬不 2:工作電源是35kV,備用電源為10kV。正常運行時以35kV單回路供電，另設一條10kV線路作為備用電源，根據計算負荷情況，廠內總降壓變電所設兩臺臺容量為3150KVA的變壓器，型號為S9-3150/35,技術數據如表4-3。表4-3 S9-3150/35技術數據變壓器有功功率損耗APT y 0.015S30 = 47.25kw 。變壓器無功功率損耗：AQT 0.06 S30 = 189k var 。補償后變壓器低壓側的負荷為：有功負荷為：P30 = 6098kw 。無功負荷為：Q30 = 3057k var。視在功率為：S30 = P30 2

24、 + Q30 2 = 6821KVA 。線路電流為：I30=112.5A選用導線：對于35kv及以上的線路按經濟電流密度選擇導線截面：查表得jec = 1.65 A / mm 。則可選導線截面為 68.2mm ,選擇最近的標準截面，查表可知LGJ-70的允許載流量足夠，滿足發熱條件，同 35KV架空線路鋁絞 線的最小允許面積為 35。因此機械強度也是滿足的。因此導線LGJ-70滿足要求，并查表得每相電阻r0 = 0.48Q / km ,每相電抗為x0 = 0.37 Q / km 。線路電壓損失可利用式 4-1。則：A U % = 1.40% 。10KV備用線路僅考慮一二級負荷之用。計算負荷為

25、6821KVA。線路電流為：I 30 =393A按發熱條件選擇截面為 LJ-185,并查表得每相電阻r0 = 0.66 Q / km ,每相電抗為 x0 = 0.33Q / km線路電壓由式4-1計算得出。則：AU % =21%因此，系統不能長期工作在備用電源下。比較方案一和二，方案二電壓損耗下，符合設計準則，故選擇方案二。第四章變壓器的選擇1）主變壓器臺數的選擇由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓 器，以便當一臺變壓器發生故障后檢修時， 另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續 供電，故選兩臺變壓器。(2)變電所主變壓器容量的選擇裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器

26、的容量ST應同時滿足以下兩個條件: 任一臺單獨運行時，St> (0.6-0.7) S' 301)任一臺單獨運行時，StS' 301 +n)由于S' 306821 KV A,因為該廠都是二三級負荷所以按條件1選變壓器。 ST> (0.6-0.7) >6821= (40924775) kV A> ST> S' 30 +H)又此地年平均氣溫為23度，高于20度。且變壓器為戶內安裝，所以 ST=(1-(23-20)/100-0.08)SNT Snt>5365KVA因此選容量為6300 KV A的S9-6300/35勺變壓器二臺。變壓器

27、型號額定容量連接組別一次額定電壓二次額定電壓S9-6300/356300kvaYd1135kv10kv各車間變電所變壓器選擇根據車間變電所的計算負荷可得各變電所變壓器的容量，根據各變電所變壓器序 號車間名稱計算負 荷變壓器型號額定容量KVA車間 變電 所代 號變壓器 臺數1電機修造車問776S9-800/10(6)800No.1 112機械加工車間298S9-315/10(6)315No.2 113新品試制車問401S9-500/10(6)500No.314原料車間358S9-400/10(6)400No.415備件車間250S9-250/10(6)250No.5 116鍛造車問68S9-80

28、/10(6)80No.617鍋爐房260S9-315/10(6)315No.7 I18空壓站240S9-250/10(6)250No.8 119汽車庫40S9-50/10(6)50No.9110大線圈車間221S9-250/10(6)250No.10 I111半成品試驗站465S9-500/10(6)500No.11112成品試驗站800S9-800/10(6)800No.12 113加壓站(10kV專供負荷)215S9-250/10(6)250114設備處倉庫(10kV專供 負荷)440S9-500/10(6)5001第五章主接線方案的選擇一、總降壓變配電所主接線的選擇原則1 .當滿足運行要

29、求時，應盡量少用或不用斷路器，以節省投資。2 .當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段的單母線接線。3 .當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結 線。4 .為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓 器分列運行。5 .接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關。6 .610KV固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路 中，應裝設線路隔離開關。7 .采用610 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側裝設隔離開關。8 .由地區電網供電的變配電所電源出線

30、處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互 感器（一般都安裝計量柜）。9 .變壓器低壓側為0.4KV的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電保護 或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。10 .當低壓母線為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器 時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，直裝設刀開關或隔離觸頭。 二、主接線方案選擇對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經工廠總降壓變電所 降為610KV的高壓配電電壓，然后經車間變電所，降為一般低壓設備所需的電總降壓變電所主結線圖表示工廠接受和分配電能的路徑， 由各種電力設備（變壓 器、避

31、雷器、斷路器、互感器、隔離開關等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主結線對變電所設備選擇和布置， 運行的可靠性和經濟性，繼電保護和控制方式 都有密切關系，是供電設計中的重要環節。1、一次側采用內橋式結線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如 下這種主結線，其一次側的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處 在線路斷路器QF11和QF12的內側，靠近變壓器，因此稱為內橋式結線。這種主 結線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路 電源例如WL1線路停電檢修或發生故障時，則斷開 QF11 ,投入QF10 （其兩側 QS先合），即可由WL2恢復對變壓器T1

32、的供電，這種內橋式結線多用于電源線路 較長因而發生故障和停電檢修的機會較多、 并且變電所的變壓器不需要經常切換 的總降壓變電所。2、一次側采用外橋式結線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖， 這種主結線，其一次側的高壓斷路器 QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在 線路斷路器QF11和QF12的外側，靠近電源方向，因此稱為外橋式結線。這種主 結線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內橋式結線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如 T1停電檢修或發生 故障時，則斷開QF11 ,投入QF10 （其兩側QS先合），使兩路電源進線又恢復 并列運行。這種外橋式

33、適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、 適用經濟運 行需經常切換的總降壓變電所。當一次電源電網采用環行結線時，也宜于采用這 種結線，使環行電網的穿越功率不通過進線斷路器 QF11、QF12 ,這對改善線 路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。3、一、次側采用單母線二次側采用單母線分段式的總降壓變電所主電路圖（見總設計圖）這種主結線適用于裝有兩臺及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性高。任一臺主變壓器檢修或發生故障時， 通過切換操作，即可迅速恢復 對整個變電所的供電。在高壓母線或電源進線進行檢修或發生故障時可用備用電 源供電。但所用高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用

34、于一、二次側進出 線較多的總降壓變電所三、車間配電所的主接線選擇配電所的主結線方案也分一條進線和兩條進線兩種。1 1) 一條電源進線的主接線方案(2)兩條電源進線的主結線方案如圖3-5示(3)兩種主結線方案的技術經濟比較(表 3-1)表3-1兩種主結線方案的比較表10-1兩種主接線方案的比較比較項目一條電源進線的主結線方案(圖3-5)兩條電源進線的主結線方案(圖3-6)技 術 指 標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求靈活方便性由于只有一條電源進線，靈活性由于只啟兩條電源進線，靈活性較 好擴建適應性稍一些更些根據表可以看出方案2的技術指標比方案1要好，所以這里我采用方案2第

35、六章短路計算一、短路電流計算的目的及方法短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考 慮的各元件的額定參數都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。 短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通 過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的 阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經的一些主要元件表示出 來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統來說，由 于將電力系統當作無限大容量電源， 而且短路電路也

36、比較簡單，因此一般只需采 用阻抗申、并聯的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流 和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法(有稱有名單位制法)和標幺制法(又稱 相對單位制法)。二、本設計采用標幺制法進行短路計算2 .在最小運行方式下：(1)確定基準值取 Sd = 100MV A,UC1 = 37KV,UC2 = 10.5KV而 Id1 = Sd / V3UC1 = 100MV- A/( 37KV) = 1.56KAId2 = Sd / V3UC2 = 100MV - A/( V3X 10.5J4VKA 5(2)計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1)電力系統(SOC =

37、280MV A)X1* = 100/750= 0.132)架空線路(XO = 0.37Q /km)X2* = 0.37 45 100/ (37A2)= 0.123)電力變壓器(UK% = 5.5)X3* = UK%Sd/100SN = 5.5 t00x1000/(100 6300) = 1.19繪制等效電路如圖，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點(3)求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值X*2 (K-1)= X1* +X2*= 0.12+0.13= 0.25三相短路電流周期分量有效值IK-1(3) = Id1/X*£1收 1.56/0.

38、25 =6.24KA3)其他三相短路電流I"(3) = I 8(3) =1 Ik3) = 6.24KAish(3) = 2.55 6.24KA = 16KAIsh(3) = 1.51 6.2 4KA= 9.4KA4)三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X* Nk-1) =100MVA/0.25=400MVA(4)求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1)總電抗標幺值X* 2 (K-2) = X1* +X2* +X3*/ X4* =0.13+0.12+1.19=1.442)三相短路電流周期分量有效值IK-2(3) = Id2/X* NK-2) = 5.49KA/1.

39、44= 3.81KA3)其他三相短路電流I"(3) = I 8(3) -23k = 3.81KAish(3) = 1.84 3.81KA =7.01KAIsh(3) =1.09 3.81KA = 4.15KA4)三相短路容量Sk-2(3) = Sd/X* Nk-1) = 100MVA/1.44 = 69.4MV A -3 .在最大運行方式下：(1)確定基準值取 Sd = 1000MV A,UC1 =37KV,UC2 = 10.5KV而 Id1 = Sd / V3UC1 = 1000MV- A/( 37KV) =15.6Id2 = Sd / V3UC2 = 1000MV - A/( V

40、3X 10.5KV) = 55KA(2)計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1)電力系統(SOC = 750MV-A)X1*= 1000/750= 1.332)架空線路(XO = 0.37Q/km)X2* = 0.37 領 1000/(37A2) =1.23)電力變壓器(UK% = 5.5)X3* = X4* = UK%Sd/100SN = 7.5 1000M000/(100 6300) =12繪制等效電路如圖，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點(3)求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標幺值X*2 (K-1) = X1* +X2* = 1.3+1

41、.2= 2.52)三相短路電流周期分量有效值IK-1(3) = Id1/ X* 鄧-1)= 15.6KA/2.5 = 6.24KA3)其他三相短路電流I"(3) = I 8(3)=1(3)= 6.24KAish(3) = 2.55 6.24KA = 15.9KAIsh(3) = 1.51 6.2 4KA = 9.4KA4)三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X* Nk-1)= 1000/2.5= 400MVA(4)求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K 1)總電抗標幺值X* 2 (K-2) = X1* + X2* + X3* / X4* = 8.52)三相短路電

42、流周期分量有效值IK-2(3) = Id2/X* 鄧-2) = 55KA/8.5= 6.47KA3)其他三相短路電流I"(3) = I8(3) -2IK3) = 6.47KAish(3) = 2.55 3.8KA =16.5KAIsh(3) = 1.51x3.8KA = 9.77KA4)三相短路容量Sk-2(3) = Sd/X* Xk2) = 1000/8.5= 117.6MV A -三.短路電流計算結果：將計算結果匯總于下表4:短路計算點運行方式三相短路電流/kA短路容量/MVAK1最大6.24:15.99.4400最小6.24；169.4398K2最大）6.4716.59.771

43、17.61最小3.817.014.1569.4第七章變電所一次設備的選擇及校驗7.1電氣設備選擇的條件為了保證供電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，選擇導線和電纜截面計 算時必須滿足下列條件。1、發熱條件導線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的 發熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。2、電壓損耗條件導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路電流時產生的電壓損耗， 不應超 過其正常運行時允許的電壓損耗。 對于工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損 耗校驗。3、經濟電流密度35KV及以上的高壓線路及電壓在 35KV以下但距離長電流大的線路，其導線 和電纜截面宜按經濟電流

44、密度選擇， 以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱 為“經濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。工廠內的10KV 及以下線路，通常不按此原則選擇。4、機械強度導線截面不應小于其最小允許截面。 對于電纜，不必校驗其機械強度，但需 校驗其短路熱穩定度。母線也應校驗短路時的穩定度。 對于絕緣導線和電纜，還 應滿足工作電壓的要求。一般10KV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發熱條件來選擇截面， 再校驗電壓損耗和機械強度。對長距離大電流及 35KV以上的高壓線路，則可先 按經濟電流密度確定經濟截面，再校驗其它條件。1、35kV母線的選擇：可以選擇LMYB巨形母線，根據導線和電纜的選擇

45、規范可知，35kV及以上的線路宜按經濟電流密度選擇。根據年最大負荷小時數Tmax230(h,查的經濟電流密度jec=1.92 ,對于電力 變壓器高壓側線路，計算電流I30=112A。則：因此經濟截面積為：2Aec=I30/Jec=58.3mm35KV則母線處選LMf 25X3鋁母線，平放安裝，35度時其允許電流為233A,遠大 于主變壓器高壓側的計算電流112A,正常發熱時的溫度大大低于70攝氏度。母線熱穩定度校驗：假想時間為2.05s ,則熱效應允許最小截面積為Amin=54.77mmf 合要求。2、去往各車間車間變電所10KV引出線的選擇：工廠內部10KV配電線路采用電力電纜，根據導線和電

46、纜的選擇規范可知，35kV以下的線路宜先按發熱條件進行選擇。即：Ial>=I30則對于此條線路：計算電流I30可取變壓器二次側額定電流363A校驗考慮到機械壓力，拉力及性能參數。在設計中選用的是ZLQ20- 10000-3x50型粘性油浸紙絕緣鉛包鋁芯電纜，直埋于地敷設。初選電力電纜的纜芯截面為50mm3: 35kV架空線的選擇考慮到變壓器在電壓降低 5%寸其出力保持不變，所以 35kV架空線相應的6821KvA =113 A .3 35Kv：!fw=1.05.即：=1.05 ><-N=1.05一3 Un根據設計條件TE4=2300h取J=1.65A/mm2 則導體經濟截面面

47、積 S=eb駐/J=1730.9=68.3mm2。gEJJ-feL-t1、選擇導線（按照經濟電流密度）：選才¥ LGJ-70鋼芯鋁絞線，其允許載流量（假設環境溫度為30C）為lai>Igmax,滿足電流的要求。2、熱穩定校驗（按最大運行方式 k2點短路）：根據設計任務書的條件，變電所白繼保護、動作時限不能大于1.8秒，即top=1.8s,斷路器開短時間toc =0.2s,非周期分量等效時間ts =0.05s,則：短路假想時間. .產top+toc+0.05=1.8+0.2+0.05=2.05s架空線最小截面積Smin= %1QD =，13.93205, 103=64.6<

48、70mm2C87S>Smin,滿足熱定的要求。4 10kV母線的選擇考慮到變壓器在電壓降低5%寸其出力保持不變，所以 10kv母線相應的1觸=1.05.二即：】2 =1.05 X rSN一=1.05 義 f82=0.35kA一.3 Un.3 11.51、選擇母線（按照最大工作電流）：選;f1 40x4單條矩形鋁導體平放作母線，面積為 S=160mnf,平放時，長期允許載流量為Iai=480A,導體最高允許溫度為70C,根據工作環境溫度為30c 的條件，查綜合修正系數K=0.94:L=k刈1=0.94 X 480=45愷5。滿足載流量的要求。2、熱穩定的校驗(按最大運行方式k2點短路)：根

49、據設計任務書的條件，配電所的繼保動作時限不能大于1.3秒，即top=1.3s, 斷路器開短時間toc =0.2s,非周期分量等效時間ts =0.05§則：短路假想時間 tima=top+toc+0.05=1.5+0.2+0.05=1.55s母線最小截面積尸。二卜93'55 103=56.6<160mm2C87SJ>Smin,滿足熱定的要求。3、動穩定校驗：取跨距L 1.5m ,相間距離a 0.5m,硬鋁最大允許應力 a1 70 106 pa,抗彎矩 W bh2 /6 (5 10 3)(25 10 3)2 /6 5.2 10 7m37 .2相間電動力fph 1.73

50、 10 ich /a最大相應力ph fph L2/10Wal > ph ,才兩足動穩止的要求電纜及母線選擇一覽表項目電纜或母線型號截面(mm2)35KV架空線的選擇LGJ-707035KV母線的選擇LMY25 M75去往不間變電所引出線ZLQ20 10000-3x505010KV母線的選擇LMY40X416010KV架空線線的選擇LJ-18518535KV側高壓電器設備的選擇與校驗35kV高壓側的斷路器的選擇1、35kV斷路器參數選擇額定電壓選擇：U.超gr =35kV(2)最高工作電壓選擇：超3m =%X1.15 =35 X1.15 =38.5kV額定電流選擇：=，小門：，考慮到變壓器

51、在電壓降低5%寸其出力保持不變，根據規定，在發電機、變 壓器回路一般考慮1.05倍的額定電流，因此有Ia=1.03。即：的皿 =1.05 X SN一=0.118kA3 Un 額定開斷電流選擇： L孤=6.24KA(5)額定短路關合電流選擇： L >Isfc根據以上數據可以初步選擇 SN10-35I型斷路器具參數如下：表3-5 SN10- 35I型少油戶內式斷路器主要技術參數SN10- 35I型戶內斷路器主要技術參數額定電壓動穩定電流峰值45kA最高工作電壓4S熱穩定電流16kAr額定電流In=1000A額定合閘時間0.2s額定開斷電流Ioc=16固有分閘時間0.06s2、35kV斷路器校

52、驗(1)校驗熱穩定：:.計算時間tima=2.05SQk=Ik2X tima =80ka2.S=162X4 = 1024：-即lltWQ* ,滿足要求。(2)檢驗動穩定：>IEh即：Ish=15.6KA<Imax=45kA,滿足要求故35kV進線側斷路器選擇戶外SN1(P 35I型少油式戶內斷路器能滿足要 求。2 35kV高壓側的隔離開關的選擇1、35kV側隔離開關參數選擇(1)額定電壓選擇：U,>U11m =35kV ElAl a*(2)最高工作電壓選擇：1n =U.X1.15 =35 X1.15 =38.5kV(3)額定電流選擇：1112al考慮到隔離開關是與相應的斷路器

53、配套使用，所以相應回路的In應與斷路器相同，即：In =1000A 額定開斷電流選擇：L/=6.24KA(5)額定短路關合電流選擇：I3 >IEll根據以上數據可以初步選擇 GN4-35II(D)W型隔離開關，其參數分別如下：表3-6 GN4- 35II(D)W型隔離開關主要技術參數GN4- 35II(D)W型隔離開關主要技術參數額定電壓動穩定電流峰值最高運行電壓4s熱穩定電流20kA額定電流In=1000A2、35kV隔離開關校驗(1)校驗熱穩定(下列時間均取自對應斷路器，后備保護取2S):即.：，計算時間=.+ . = 0.05 + 2=2.05SQk=Ik2x tjs=80ka2.

54、sI；t= 2c2X4 = 1600V ”即E,teQk ，滿足要求。(2)檢驗動穩定：1n習品即：1Gh =4,QQkAMIw=50kA,滿足要求故35kV進線側斷路器選擇GNQ35II(D)W型隔離開關能滿足要求3 35kV高壓進線側的電流互感器的選擇電流互感器又稱變流器，從基本結構和工作原理來說，互感器就是一種特殊 的變壓器。電流互感器的結構特點是一次繞組匝數很少，有點甚至沒有一次繞組， 一次繞組導體相當粗；二次繞組匝數很多，導體很細。工作時，一次繞組接在一 次電路中，二次繞組則與儀表、繼電器等的電流線圈串聯組成閉合回路。由于電流線圈的阻抗較小，所以在電流互感器工作時二次回路接近于短路狀態。1、35kV主變側電流互感器的配置原則(1)對直接接地系統，一般按三相配制；(2)本站35kV配電裝置為戶內式，因此電壓互感器也為戶內油浸式；(3)根據設計任務書要求，本所計量在35kV側，因此為滿足保護和測量、