1、南京工程學院畢業設計1目錄目錄第一章 設計任務 1.1工廠概況 1.2設計依據 1.3設計成果 第二章高壓供電系統設計2.1負荷計算2.2無功功率補償2.3供電電壓選擇第三章 廠變電所設計3.1主接線的選擇3.2主變壓器容量的選擇第四章廠變電所高壓設備的選擇4.1短路電流計算4.2高壓電氣設備選擇第五章繼電保護5.1車間變電所主變壓器的選擇5.2廠變電所出線保護第六章廠配電裝置布置與防雷接地6.1配電裝置布置6.2防雷與接地第七章結束語附錄1. 參考文獻2. 相關圖紙1）總廠變電所電氣主接線圖2）主變壓器保護原理圖3）總廠變電所防雷布置圖南京工程學院畢業設計2第一章第一章 設計任務設計任務課題

2、：某塑料制品廠配電所及配電系統設計課題：某塑料制品廠配電所及配電系統設計1.1工廠概況：該廠年產量為萬噸聚乙稀及烴塑料制品。產品品種有薄模、單絲、管材和注射器等制品。其原料來源于某石油化纖總廠。本廠設有薄膜、單絲、管材、注塑等四個車間，設備選型全部采用我國最新定型設備此外還有輔助車間及其它設備。詳見全廠總平面布置圖。1.2 設計依據： 1.2.1 工廠總平面布置圖 設計任務書由南工程學院提供 1.2.2全廠各車間電器設備及車間變電所負荷計算表（380 伏側）在此處將負荷表抄寫1.2.3 供用電協議 本廠與電業部門所簽定的供用電協議主要內容如下：（1） 從電業部門某 110/10 千伏變電所用

3、10 千伏架空線路向本廠供電，該所在廠南側 1 公里。（2） 電業部門變電所配出線路定時限過電流保護裝置的整定時間為 2 秒，工廠配電所應不大于 1.3 秒。（3） 在總配變電所 10 千伏側計量。（4） 要求本廠的功率因數值在 0.9 以上。（5） 供電系統技術數據： 電業部門變電所 10 千伏母線，為無限大電源系統，其短路容量為 200 兆伏安。供電系統如圖 9-6。 在此處將圖 9-6 抄寫1.2.4 本廠負荷性質 生產車間為三班制，部分車間為單班或兩班制，全年最大負荷利用時數為5000 小時。屬于三級負荷。1.2.5 工廠自然環境條件1.氣象條件（1） 最熱月平均最高溫度為 35（2）

4、 土壤中 0.71 米深處一年中最熱月平均溫度為 20（3） 年雷暴日為 30 天（4） 土壤凍結深度為 1.10 米（5） 主導風向夏季為南風2.地質及水文條件根據勘測部門對本廠工程地質提出的資料，本廠地質構造為：（1） 地表面比較平坦，土壤主要成分為積土及砂質粘土，層厚為 1.67 米不等。（2） 地下水位一般為 0.7 米。（3） 地耐壓力為 20 噸/平方米1.3 設計成果 1、設計說明書2、設計圖紙南京工程學院畢業設計31）總廠變電所電氣主接線圖2）主變壓器保護原理圖3）總廠變電所防雷布置圖第二章第二章 高壓供電系統設計高壓供電系統設計2.1 負荷計算 為了確定供電系統中各個環節的電

5、力負荷的大小，以便正確地選擇供電系統中的各個元件（包括電力變壓器、導線、電纜等） 。對電力負荷進行統計計算成為必要。通過負荷的統計計算求出的用來按發熱條件選擇供電系統中組成元件的負荷值稱為計算負荷。計算負荷是供電設計計算的基本依據，計算負荷確定的是否正確合理，將直接影響到電器和導線選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的浪費。反之，又將使電器和導線運行時增加電能損耗，并產生過熱引起絕緣過早老化、甚至燒毀現象，以致發生事故。同樣給國家財產造成損失。由此可見，正確確定負荷具有重要意義。2.1.1 確定計算負荷的方法我國目前采用的確定計算負荷的方法有：需要系

6、數法、二項式法、以概率論為理論基礎的利用系數法、和我國設計部門提出的“ABC”等。下面簡單介紹各種方法的特點。 1、按需要系數法確定計算負荷、按需要系數法確定計算負荷 需要系數它與用電設備組的平均加權負荷系數、同時運30fZtXelSbKKPKP ；fZK行系數、電動機的平均加權效率以及網路供電效率等系數有關，且值恒tKSblXK小于 1。（1）單臺用電設備計算負荷： ； - 計算負荷，- 電動機的額定容量，edjSPPjSPedP- 電動機額定負荷時的效率 對于單個設備如白熾燈、電熱器、電爐等。設備容量 Psb： Pjs=Psb（2）成組用電設備的負荷計算 計算負荷表達式： ； exjSPK

7、PtgPQjSjS-計算負荷有功功率 - 無功功率 Kx-需要系數jSPjSQ - 功率因數角對應的正切值tg（3）多組用電設備的負荷計算 公式： ； )(11mxemjSKPKP)(11mexmjStgPKKQ南京工程學院畢業設計4 - 同期系數，對于車間干線，可取，對于低壓母線，由用電K19 . 0 K設備組計算負荷直接相加來計算時。8 . 09 . 0 K 2、二項式法確定計算負荷：、二項式法確定計算負荷：二項式法是用兩個系數表征負荷變化規律的方法。（1） 對于一組用電設備：公式：Pjs=CPx+bPe，C，b - 系數（見 P23表 18） 。Px-組中 X 臺容量最大的用電設備的總額

8、定容量（kw） ，Pe-該組中所有用電設備的總額定容量（kw）計算電流時： ，C1，b1不同工作制的不同類用電設備，exjSPbPCI11規定取用大容量設備的數量 X 不同。金切機床采用 X=5，反復短時工作制采用X=3，加熱爐 X=2；電焊設備 X=1 等。（2） 對于不同類用電設備組（m 組）其二項式表達式為：有功功率： mexmjSbPCPP1max式中- 各用電設備組算術中第一項 CPx的最大值。maxxCP- 所有用電設備組算式中第二項總和。meP1無功功率： mexmjStgbPtgCPQ11max式中： - 與相應的功率因數正切值， 1tgmaxxCP- 與各組設備相應的功率因數

9、正切值。tgebP3.“ABC”3.“ABC”法法“ABC”計算負荷的特點是：1）運用概率論的基本原理找出計算負荷與設備容量之間的關系。2）利用單元功率的概念和“ABC”列表法，將繁雜的功率運算簡化為臺數的運算，使運算簡單準確，利用“ABC”法計算公式為： BACADKPLjs2D-單臺等值功率（KW） ，一般容量（小于 50KW）的機床，取 D=3KW，對于電爐等，取 D=9KW。-該組用電設備的利用系數。 （見 P24表 19）.Lk， 。 -該組用電設備中某一單臺設備額定功率imiiknA.1DPKeiieiP（KW） 。- 對應于該功率設備的臺數。in南京工程學院畢業設計5 ； ，im

10、iinKB.13211115 . 1LkC無功功率：tgPQjsjS4、利用系數法（同濟大學）、利用系數法（同濟大學）公式：， “其中，PjsPKP.maxPjSQKQ.max22jjjQPSKmax-最大負荷班內的半小時最大平均有功負荷 P30（等于 Pj）與總平均負荷（）之比。其值接近于負荷系數的倒數。PPPjPPPPPK/30max，QP-每一用電設備組在最大負荷班內的平均有功負荷和平均無功負荷。PP按利用系數法確定計算負荷時，不論計算范圍大小，設備類型多少，都必須先將各類用電設備組的平均有功負荷 PP和平均無功負荷 QP分別代數相加，求得和 PP，再依次去求利用系數 KLP 、nyx（

11、有效臺數） 、Kmax各值。求計算負荷時，只PQ需最后乘一次 Kmax值即得，不需再乘同期系數，不必按供電范圍逐級求得 Pj 、Qj 、SJ之后，又求得， ，再乘以同期系數。因用利用系數求得的 PjjPjQjS是各類負荷最大值的總和，二者在概念上是有區別的。縱觀上述四種計算負荷的方法，各有特點。1）需要系數法是當前通用的求計算負荷的方法。公式簡單計算方便。為設計人員普遍接受，需要系數法的數值來源于大量的測定值和統計，這個公式對于單臺設備，用電設備組，一個車間甚至一個工廠的計算負荷均可進行計算。這對于初步設計時估算全車間或全廠的計算負荷顯得尤為方便。其缺點是沒有考慮大容量電動機的運行特性（如起動

12、和過載等）對整個計算負荷 P30，Q30的影響，尤其是當總用電設備臺數少時，其影響較大，但當設備臺數足夠多容量足夠大，其影響是微弱的。2）二項式法計算負荷時，考慮了電動機臺數和大容量電動機對計算負荷的影響，一般被用來計算車間干線，支干線的負荷，其缺點是 x 的取值仍缺乏足夠的理論依據，沒有考慮 x 值隨電動機臺數的變化而變化，并且由于過分突出 x 臺大型設備對電氣負荷的影響，其計算結果要比用需要系數法算出的結果大一些。3） “ABC”法也把計算負荷看作是平均負荷 PPj與計算負荷對平均負荷參差值的疊加，但它對這個參數的估計是由設備容量的總平方根表征的。該方根隨mieiiPn1設備臺數和設備容量

13、而變化。容量值越大，對方根的影響越大。 ineiP“ABC”法適應于連續工作制、短時工作制、反復短時工作制類設備。其另一特點就是它的基本計算系數是最大負荷班的平均利用系數，該系數的數值穩定，易于通過實測取得，因而本方法具有實用價值。通過以上三種方法的綜合分析，從而充分熟悉了各種方法的優點，缺點和適用范圍，根南京工程學院畢業設計6據本次負荷的特點和性質和鑒于指導老師的意見，本設計對于車間總的負荷計算則采用需要系數法。2.1.2 各車間負荷計算： 根據下列公式：1）單個設備的容量計算：計算負荷表達式： ； exjSPKPtgPQjSjS-計算負荷有功功率 - 無功功率 Kx-需要系數jSPjSQ

14、- 功率因數角對應的正切值tg 2）整個車間的負荷計算：計算負荷表達式： ； )(11mxemjSKPKP )(11mexmjStgPKKQ mjsjsjsQPS122 - 同期系數（同時率） 。對于車間干線：可取，取 0.9；K19 . 0 K對于低壓母線：由于用電設備組計算負荷直接相加來計算時。8 . 09 . 0 K 各車間變電所的計算負荷計算結果如下表：各車間變電所的計算負荷計算結果如下表：序車間或用電設備容量需要系數功率因數功率因數角計算負荷變壓器臺數及容量號設備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安） (臺數千伏安）（1

15、1）11 變電所變電所1薄膜車間14000.60.61.33840.00 1117.20 1397.761397.76 2 臺2原料庫300.250.51.737.50 12.98 14.9914.99 SG10-1600KVA3生活間100.811.338.00 10.64 13.3113.31 4成品庫一250.30.51.737.50 12.98 14.9914.99 5成品庫二240.30.51.737.20 12.46 14.3914.39 6包裝材料庫200.30.51.736.00 10.38 11.9911.99 7小計小20 1176.63 1467

16、.031467.03 K=0.9 時：=0.9*876.2=788.58(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*1176.63=1058.967（KVAR）)(11mexmjStgPKKQ= mjsjsjsQPS122)(28.1320967.105858.78822KVA南京工程學院畢業設計7查手冊選1 變電所變壓器型號 SG10-1600KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序車間或用電設備容量需要系數功率因數功率因數角計算負荷變壓器臺數及容量號設備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安） (臺數千

17、伏安）（2 2）22 變電所變電所1單絲車間13850.60.61.3831.00 1080.30 1362.94 2 臺2水泵房及其附屬設備200.650.80.7513.00 9.75 16.25 SG10-12503小計小00 1090.05 1378.60 K=0.9 時：=0.9*844=759.6(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*1090.05=981.05（KVAR）)(11mexmjStgPKKQ= mjsjsjsQPS122)(08.124305.9846 .75922KVA查手冊選2 變電所變壓器型號 SG10-1250KVA/10KV/

18、0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序車間或用電設備容量需要系數功率因數功率因數角計算負荷變壓器臺數及容量號設備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安） (臺數千伏安）（3 3）33 變電所變電所1注塑車間1890.40.61.3375.60 100.55 125.80 1 臺2管材車間8800.350.61.33308.00 409.64 512.51 SG10-800KV/10KV/0.4KV3小計小計10691069383.60 510.19 638.31 K=0.9 時：=0.9*383.60=345.24(KW)

19、(11mxemjSKPKP=0.9*510.19=459.17（KVAR）)(11mexmjStgPKKQ= mjsjsjsQPS122)(48.57417.45924.36522KVA查手冊選3 變電所變壓器型號 SG10-800KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11南京工程學院畢業設計8序車間或用電設備容量需要系數功率因數功率因數角計算負荷變壓器臺數及容量號設備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安） (臺數千伏安）（4 4）44 變電所變電所1備料復制車間1380.60.51.7382.80 143.2

20、4 165.45 1 臺2生活間100.818.00 0.00 8.00 SG10-500KVA3浴室30.812.40 0.00 2.40 4鍛工車間300.30.651.179.00 10.53 13.85 5原料、生活間150.8112.00 0.00 12.00 6倉庫150.80.51.1712.00 14.04 18.47 7機修模具車間1000.250.651.7325.00 43.25 49.96 8熱處理車間1500.60.71.0290.00 91.80 128.56 9鉚焊車間1800.30.51.7354.00 93.42 107.90 10小計小計641641295.

21、20 396.28 494.15 K=0.9 時：=0.9*295.20=265.68(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*396.28=356.65（KVAR）)(11mexmjStgPKKQ= mjsjsjsQPS122)(73.44465.35668.26522KVA查手冊選4 變電所變壓器型號 SG10-500KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11序車間或用電設備容量需要系數功率因數功率因數角計算負荷變壓器臺數及容量號設備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安） (臺數千伏安）（5 5）55 變

22、電所變電所1鍋爐房2000.70.750.88140.00 123.20 186.49 2 臺2試驗室1250.250.51.7331.25 54.06 62.44 SG10-315KVA/10KV/0.4KV3輔助材料庫1100.20.51.7322.00 38.06 43.96 4油泵房150.650.80.759.75 7.31 12.19 南京工程學院畢業設計95加油站100.650.80.756.50 4.88 8.13 6辦公室、招待所、食堂150.60.61.339.00 11.97 14.98 7小計475475218.50 239.48 324.18 8全廠合計4638463

23、82617.50 3412.63 4300.85 K=0.9 時：=0.9*218.50=196.65(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*239.48=215.53（KVAR）)(11mexmjStgPKKQ= mjsjsjsQPS122)(76.29153.21565.19622KVA查手冊選5 變電所變壓器型號 SG10-315KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn112.2 無功功率補償： 2.2.1 無功補償的意義： 電力系統無功功率優化和無功功率補償是電力系統安全經濟運行研究的一個重要組成部分。通過對電力系統無功電源的合理配置和對無功負荷的最佳補償,不僅

24、可以維持電壓水平和提高電力系統運行的穩定性, 而且可以降低有功網損和無功網損,使電力系統能夠安全經濟運行。無功優化計算是在系統網絡結構和系統負荷給定的情況下，通過調節控制變量（發電機的無功出力和機端電壓水平、電容器組的安裝及投切和變壓器分接頭的調節）使系統在滿足各種約束條件下網損達到最小。通過無功優化不僅使全網電壓在額定值附近運行，而且能取得可觀的經濟效益，使電能質量、系統運行的安全性和經濟性完美的結合在一起。無功補償可看作是無功優化的一個子部分，即它通過調節電容器的安裝位置和電容器的容量，使系統在滿足各種約束條件下網損達到最小。2.2.2 無功補償的種類對于企業及大負荷用電單位，按照無功補償

25、的種類又分為高壓集中補償、低壓集中補償和低壓就地補償。在補償容量相等的情況下，低壓就地補償減低的線損最大，因而經濟效益最佳。這是可以理解的。由于低壓就地補償了負荷的感性部分，使流經線路和變壓器上的無功電流大大減小，顯然此種方法所取得的經濟效益最佳。2.2.3 并聯電容器裝置設計的一般要求1高壓并聯電容器裝置接入電網的設計，應按全面規劃、合理布局、分級補償、就地平衡的原則確定最優補償容量和分布方式。2變電所里的電容器安裝容量，應根據本地區電網無功規劃以及國家現行標準電力系統電壓和無功電力技術導則和全國供用電規則的規定計算后確定。當不具備設計計算條件時，電容器安裝容量可按變壓器容量的 10%30%

26、確定。南京工程學院畢業設計103電容器分組容量，應根據加大單組容量、減少組數的原則確定。4當分組電容器按各種容量組合運行時，不得發生諧振，且變壓器各側母線的任何一次諧波電壓含量不應超過現行的國家標準電能質量公用電網諧波的有關規定。 5高壓并聯電容器裝置應裝設在變壓器的主要負荷側。當不具備條件時，可裝設在三繞組變壓器的低壓側。6當配電所中無高壓負荷時，不得在高壓側裝設并聯電容器裝置。低壓并聯電容器裝置的安裝地點和裝設容量，應根據分散補償和降低線損的原則設置。補償后的功率因數應符合現行國家標準全國供用電規則的規定。2.2.4 并聯電容器裝置的布置和安裝的一般規定1高壓并聯電容器裝置的布置和安裝設計

27、，應利于分期擴建、通風散熱、運行巡視、便于維護檢修和更換設備。2高壓并聯電容器裝置的布置型式，應根據安裝地點的環境條件、設備性能和當地實踐經驗，選擇屋外布置或屋內布置。一般地區宜采用屋外布置；嚴寒、濕熱、風沙等特殊地區和污穢、易燃易爆等特殊環境宜采用屋內布置。屋內布置的并聯電容器裝置，應設置防止凝露引起污閃事故的措施。3低壓并聯電容器裝置的布置型式，應根據設備適用的環境條件確定采用屋內布置或屋外布置。4屋內高壓并聯電容器裝置和供電線路的開關柜，不宜同室布置。5低壓電容器柜和低壓配電屏可同室布置，但宜將電容器柜布置在同列屏柜的端部。2.3 無功補償容量的計算：初步計算總功率：=788.58+75

28、9.6+345.24+265.68+196.65=2355.75（KW）51jSP=1058.967+981.05+459.17+356.65+215.53=3071.07（KVAR）51jSQ 因在工業企業消耗的無功功率中，電動機占 70%，變壓器占 20%，線路占 10%。Qjs =3071.07KVAR 未計算五臺主變的無功功率，故設高壓側的無功功率為 QH則，QH （10.2）=Qjs= 3071.07KVAR；QH=Qjs/0.8= 3071.07/0.8=3838.84 KVAR即在未補償前在廠變 10KV母線上： P=2355.75KW，Q=3071.07KVAR 補償后：Cos

29、=0.9， （=25.80） 則 S=P/cos=2355.75/0.9=2617.5KVA Q=S*Sin25.80=2617.5*0.618=1617.62 KVAR 應補償的無功功率為：南京工程學院畢業設計11 Q=3071.071617.62=1453.46 KVAR 采用集中補償和分散補償相結合的方式補償。在廠變 10KV母線上，選擇TBB3-10-750/50 型電力電容器柜(2 臺)，每柜容量為 750KVAR，將它們分別設置在、段母線上，另在、變的低壓母線上裝設低壓電容器進行補償。（根據計算結果選擇）根據以上計算的補償容量，選擇無功補償裝置，補償后變電站 10kV 側功率因數為

30、0.90。選取的補償裝置見下表：并聯補償成套裝置型號額定電壓(kV)總標稱容量(kvar)單臺標稱容量(kvar)接線方式750/50-10TBB31075050Y2.3 供電電壓的選擇：根據用電協議，電業部門擬定在廠南側 1 公里處的 110KV/10KV變電所用 10KV架空線路向本廠供電。從以上負荷計算可知：總的視在功率為 2617.5KVA，符合 10KV架空線路的輸送容量。根據設計任務書，、變電所變壓器 10KV/0.4KV均為 1 臺，其余、變電所變壓器皆設置兩臺變壓器 10KV/0.4KV。給本廠重要負荷車間供電。南京工程學院畢業設計12第三章第三章 廠變電所設計廠變電所設計根據

31、第二章的分析計算可知，廠變電所實為 10KV開關站，10KV架空線采用一路進線到母線，母線采用五條電纜出線，分別接在、變電所。各路出線設備型號選擇均涉及廠總配變電所主接線選擇和、變電所變壓器容量的選擇。3.1 主接線選擇： 3.1.1 變配電所主接線選擇原則電氣主接線的確定對電力系統整體及發電廠，變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備的選擇配電裝置選擇，繼電保護和控制方式的擬定有較大影響，因此，必須正確外理為各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經濟比較，合理確定主接線方案。(1)當滿足運行要求時，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

32、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接線。(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

33、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，宜裝設刀開關或隔離觸頭。在變電所主接線方案的設計中，應遵守的原則為：安全性、可靠性、靈活性、經濟性。南京工程學院畢業設計131運行的可靠：斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。2具有一定的靈活性：主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在

34、各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。3操作應盡可能簡單、方便：主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。4經濟上合理：主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發揮經濟效益。5應具有擴建的可能性：由于我國工農業的高速發展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。

35、3.1.2 主接線的設計要求1變電所的主接線，應根據變電所在電力網中的地位、出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節約投資和便于擴建等要求。2當能滿足運行要求時，變電所高壓側宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。 335110kV 線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。3563kV 線路為 8 回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV 線路為 6 回及以上時，宜采用雙母線接線。4在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35110kV 主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁

36、路設施。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線。當110kV 線路為 6 回及以上，3563kV 線路為 8 回及以上時，可裝設專用的旁路斷路器。主變壓器 35110kV 回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線。采用 SF6 斷路器的主接線不宜設旁路設施。5當變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV 側宜采用分段單母線。線路為 12 回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當 635kV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。6當需限制變電所 610kV 線路的短路電流時，可采用下列措施之一：a.變壓器分列運行；b.采用高阻抗

37、變壓器；c.在變壓器回路中裝設電抗器。7接在母線上的避雷器和電壓互感器，可合用一組隔離開關。對接在變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設隔離開關。本廠負荷為三類用電負荷，、變電所變壓器皆設置兩臺變壓器，且 10KV架空線采用一路進線，為了保證用電的可靠性，故在五個變電所的低壓側（380V/220V側）設置聯絡線，相互備用。主接線圖如下圖所示：南京工程學院畢業設計14PT電容器進線1#0#2#3#4#所變5#6#所變PT廠配電所變電所電容器變變變變變南京工程學院畢業設計15根據與電業部門簽定的協議， “從電業部門某 110KV/10KV變電所，采用單條 10KV架空線路向本廠供電”正常運行時為 1#、

38、2#開關合上，0#開關分斷，分裂運行。、變壓器低壓側聯絡開關均斷開。當一路停電，一段母線失電時，自動裝置動作，失電段進線開關跳閘（0#或 1#） ，0#分段開關合上，保證、變壓器供電正常。當、變壓器中任意一臺停電時，其低壓總開關分斷，其中任意一臺低壓聯絡開關合上。保證停電變壓器低壓母線各出線正常供電。 （根據自己的圖紙說根據自己的圖紙說明明）3.2 主變壓器容量選擇：根據負荷計算結果可知：、變電所的負荷為：1 變電所負荷為： P=0.9*876.2=788.58(KW) Q=0.9*1176.63=1058.967（KVAR）S=)(28.1320967.105858.78822KVA查手冊選

39、1 變電所變壓器型號 SG10-1600KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn112 變電所負荷為： P=0.9*844=759.6(KW) Q=0.9*1090.05=981.05（KVAR） S=)(08.124305.9846 .75922KVA查手冊選2 變電所變壓器型號 SG10-1250KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn113 變電所負荷為：P=0.9*383.60=345.24(KW) Q=0.9*510.19=459.17（KVAR）S=)(48.57417.45924.36522KVA查手冊選3 變電所變壓器型號 SG10-80

40、0KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn114 變電所負荷為：P=0.9*295.20=265.68(KW) Q=0.9*396.28=356.65（KVAR）S=)(73.44465.35668.26522KVA查手冊選4 變電所變壓器型號 SG10-500KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn115 變電所負荷為：P=0.9*218.50=196.65(KW) Q=0.9*239.48=215.53（KVAR）S=)(76.29153.21565.19622KVA查手冊選5 變電所變壓器型號 SG10-315KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗

41、 UK%=4；D,yn11南京工程學院畢業設計16第四章第四章 廠變電所高壓設備選擇廠變電所高壓設備選擇 4.1 電氣設備選擇的一般要求1）應滿足各種運行、檢修、短路和過電壓情況的運行要求，并考慮遠景發展。2）應按當地環境條件（如海拔、大氣污染程度和環境溫度等）校核。3）應力求技術先進和經濟合理。4）與整個工程的建設標準應協調一致。5）同類設備應盡量減少品種，以減少備品備件，方便運行管理。6）選用的新產品均應有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品時，應經上級批準。4.2 電氣設備選擇的一般原則 根據電氣設備選擇的一般原則，按正常工作條件選取。選擇的高壓電器，

42、應能在長期工作條件下和發生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路得最高運行電壓；選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續工作電流。在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。同時兼顧今后的發展，選用性能價格比高，運行經驗豐富，技術成熟的設備，盡量減少選用設備的類型，以減少備品備件，也有利于運行，檢修等工作。電氣選擇的一般技術條件，如下表 41、42 所示：表 41 電氣選擇的一般技術條件表序號名稱額定電壓額定電流額定開斷電流動穩定熱穩定經濟電流密度其它1斷路器2隔離開關3熔斷器4CT變

43、比準確級次5限流電抗器6避雷器7導體硬母線電暈8電纜長距離大電流 35KV 以上南京工程學院畢業設計179PT變比準確級次表 42 開關設備的選擇與校驗表中， 分別為斷路器的額定電壓、額定電流和額定開斷電流；NbrNNIIU, 分別為斷路器工作點的線路額定電壓、最大負荷電流和三相短路電IIUNS ,max流穩態值； 斷路器工作點的三相短路沖擊電流和短路全電流最大有效值；shshIi ,分別為斷路器的動穩定電流峰值、熱穩定電流及其試驗時間；tIites,4.2.1 按照正常工作條件選擇 1、類型和形式的選擇：根據設備的安裝地點、使用條件等因素，確定是選用戶內型還是戶外型；選用普通型還是防污型；選

44、用裝配式還是成套式；選用適合有人值班的還是滿足無人值班要求等。2、額定電壓：按電氣設備和載流導體的額定電壓 UN不小于裝設地點的電網額定電壓 UNS選擇，即 NSNUU但是，限流式熔斷器只能用在與其額定電壓相同的電網中，若降壓使用的話，熔斷時產生的過電壓將對電網和設備的絕緣造成損害。 3、額定電流： 所選電氣設備的額定電流 IN或載流導體的長期允許電流 Iy（經溫度或其他條件修正后而得到的電流值） ，不得小于裝設回路的最大持續工作電流。即 maxIIIyN或正常運行條件下，各回路的最大持續工作電流 Imax,按表 4-3 中原則計算。按 GB76390交流高壓電器在長期工作時的發熱的規定，斷路

45、器、隔離開關、電抗器等電器設備在環境最高溫度為+40時，允許按額定電流持續工作。當安裝地點的環境溫度高于+40而低于+60時，每增高 1，建議額定電流減少 1.8%；當低于+40時，每降低 1，建議額定電流增加 0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的 20%。 設備名稱額定電壓額定電流開斷電流動穩定熱穩定斷路器NSNUUmaxIIN（或）tNbrIII shesiiktQtI2隔離開關NSNUUmaxIINshesiiktQtI2熔斷器NSNUUmaxIINshNbrII南京工程學院畢業設計18正常運行條件下，各回路的最大持續工作電流 Imax，按表 43 中的原則計算。 表 43 各回路最

46、大持續工作電流 Imax 的計算回回 路路 名名 稱稱最大持續工作電流最大持續工作電流 Imax 的計算原則的計算原則發電機或調相機回路Imax=1.05IN變壓器回路Imax=1.05IN同時考慮變壓器的正常過負荷的倍數母線分段或母聯斷路器回路Imax-一般為該母線上最大一臺發電機或變壓器的持續工作電流主母線Imax 按潮流分布計算帶電抗器出線Imax 按按電抗器的額定電流計算，因其過載能力很小單回線路Imax 包括原有負荷、線路損耗及事故時轉移過來的負荷三方面之和饋線雙回線路Imax 取 1.22 倍一回路的正常最大負荷 4.2.2 按短路狀態進行校驗當電氣設備和載流導體通過短路電流時，會

47、同時產生電動力和發熱兩種效應，一方面使電氣設備和載流導體受到很大的電動力作用，同時又使它們的溫度急驟升高，這可能使電氣設備和載流導體的絕緣受到損壞。為此，在進行電氣設備和載流導體的選擇時，必須對短路電流進行電動力和發熱計算，以驗算動穩定和熱穩定。為使所選電氣設備和載流導體具有足夠的可靠性、經濟性和合理性，并在一定時期內適應電力系統發展的需要，作驗算用的短路電流應按下列條件確定。（1） 容量和接線：按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統遠景發展規劃（一般為本工程建成后 510 年） ；其接線應采取可能發生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。（2） 短路種類：

48、一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況驗算。（3） 計算短路點：選擇通過電器的短路電流為最大的那些點為短路計算點。先考慮分別在電氣設備前后短路時的短路電流，同時要強調的是流過所要校驗設備內部的短路電流，而非流到短路點的總短路電流。（4） 短路計算時間：檢驗電器是熱穩定和開斷能力時，還必須合理地確定短路計算時間。驗算熱穩定的計算時間 tk為繼電保護動作時間 tpr和相應斷路器的全開斷時間 tab之和，即 abprkttt 式中 tab-斷路器全開斷時間； tpr-后備保護動作時間。驗算電氣設備的熱穩定和動穩定的方法如下： 當短路電流通過被選擇的電氣設備和載流導體時

49、，其熱效應不應超過允許值，南京工程學院畢業設計19即， KymQQIt2式中， QK-短路電流的熱效應； It-設備給定的時間 t 內允許的熱穩定電流有效值。 當被選擇的電氣設備和載流導體通過可能最大的短路電流值時，電動力效應不會造成其變形或損壞。即短路電流應滿足 esmii式中 im-短路沖擊電流的幅值； ies-設備允許通過的動穩定電流的峰值。4.2.3 按環境條件校核： 選擇電氣設備和載流導體時，應按當地環境條件校驗。當氣溫、溫度、污穢、海拔、地震、覆冰等環境條件超過一般電器的基本使用條件時，應通過技術經濟比較后采取措施或向設備制造商提出補充要求。4.3 短路電流計算： 電力系統由于設備

50、絕緣破壞，架空線路的線間或對地面導電物短接，或雷擊大氣過電壓以及工作人員的誤操作，都有可能造成相與相、相與地之間導電部分短接。短路電流所產生的熱效應和機械效應，會使電氣設備損壞，人身安全受到威脅，由于短路時系統電壓的驟降，設備不能運行。通常三相短路電流（對稱短路）是系統中最嚴重的故障，在電氣設備校驗時一般用三相短路電流。4.3.1 短路電流計算的主要目的短路電流的計算是電氣設計任務中的一項重要內容，其主要目的為：（1）電氣主接線比較與選擇；（2）選擇導體和和斷路器等電氣設備，或對這些設備提出技術要求；（3）為繼電保護的設計以及調試提供依據；（4）評價并研究限制短路電流的措施；4.3.2 短路計

51、算的計算方法和步驟：1歐姆法（有名單位制法）計算步驟：1.計算短路回路中各主要元件的阻抗；2.繪短路回路的等效電路，按阻抗串并聯求等效阻抗的方法，化簡電路，計算短路回路的總阻抗；3.計算三相短路電流周期分量有效值及其他短路電流和三相短路容量；4.列出短路計算表。采用歐姆法計算低壓側短路計算點的短路回路總阻抗時，高壓側各元件阻抗均應換算到低壓側。2標么值法（相對單位制法） 。計算步驟：1.設定基準容量和基準電壓，計算短路點基準電流；2.計算短路回路中各主要元件的電抗標么值；3.繪短路回路的等效電路，按阻抗串并聯回路求等效阻抗的方法，化簡電路，計算短路回路的總電抗標么值；4.計算三相短路電流周期分

52、量有效值及其它短路電流和三相短路容量；5.列出短路計算表。 標么值法主要用于高壓系統短路計算，而高壓系統中的電抗一般遠大于電阻，因此一般只計電抗。南京工程學院畢業設計20（1）短路點的選擇： 變壓器回路應比較斷路器前后短路時通過斷路器的電流值，則選其大的為短路計算點； 母聯斷路器回路應考慮母聯斷路器向備用母線充電時，備用母線的故障； 帶電抗器的出線回路選擇電抗器后為短路計算點； 所有母線上都應選擇短路點。（2）畫出等值網絡： 去掉系統中的所有負荷分支，線路電容，各元件電阻， 選取基準容量 Sj=100MVA 和基準電壓(取各級電壓的平均值)；bU 將各元件的電抗換算為同一基準的標么值電抗； 繪

53、出等值網絡圖，將各元件電抗統一編號。（3）網絡簡化的假設； 負荷略去不計； 略去各元件的電阻、導納； 無限大功率電源的內阻抗等于零； 電位相等的節點可直接相連； 等電位點之間的電抗可短接后除去。由于此次畢業設計計算短路電流僅為選擇電氣設備使用，故只需按最大運行方式下的三相短路來計算。取基準功率， Uj=Uj1=10.5KV。根據設計任務書提供的變電所在最大MVASj100運行方式下 10KV母線短路容量為。 MVASd2003 故，5 . 0200100*1djSSXjjjSUX22*jjjUXSXXX 輸電線路相電抗標幺值：4 . 01010014 . 0220*jjUSlXX 架空線進線并

54、聯：2 . 04 . 02121*2XX10.220.5 31K 31KKM1南京工程學院畢業設計21表 44 短路電流計算表：短路點*X*1XI)(3j1*KAUSIIIIIjj (KA)IiCh 55. 2K1+0.5+0.2*1X*2X=0.743. 17 . 01*I86. 75 .10310043. 1 I04.2086. 755. 2Chi注：因此次設計只需選擇高壓 10KV設備，而不需要選擇低壓設備，故只需計算 K1的三相短路電流：；)(86. 7KAII KAiCh04.204.4 高壓電器設備選擇：4.4.1 負荷電流計算1、進線（單回路） 根據前面的計算負荷可知：=2355

55、.75（KW） ； =3071.07（KVAR）51jSP51jSQ KVAQPSjSjSjS5 .387007.307175.23552222 負荷電流ASIjSjS66.2122 .185 .38705 .1032、變壓器（即 2#、3#、4#、5#、6#開關出線）均按其變壓器額定電流作為最大負荷電流：即 ASIejS4 .922 .18160005. 15 .10305. 111 ASIejS12.722 .18125005. 15 .10305. 122 ASIejS2 .462 .1880005. 15 .10305. 133 ASIejS85.282 .1850005. 15 .1

56、0305. 144 ASIejS17.182 .1831505. 15 .10305. 1554.4.2 高壓斷路器的選擇：1高壓斷路器的用途及對它的基本要求在變電所中，高壓斷路器是 1000V 以上電路中的主要控制設備。在正常運南京工程學院畢業設計22行時，用來接通或斷開電路的負荷電流；故障時，用來迅速斷開短路電流，切除故障電路。因此，對斷路器的基本要求有以下幾點： 合閘狀態時應為良好的導體； 在合閘狀態時應具有良好的絕緣性； 在開斷規定的短路電流時，應有足夠的開斷能力和盡可能短的開斷時間； 在接通規定的短路電流時，短時間內斷路器的觸頭不能產生熔焊等情況； 在制造廠給定的技術條件下、高壓斷路

57、器要能長期可靠的工作，有機械壽命和電氣壽命要求。此外，高壓斷路器還應具有結構簡單、安裝和檢修方便、體積小、重量輕等優點。2高壓斷路器的選擇和校驗斷路器根據使用的滅弧介質不同，分為油斷路器、空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器等種類。考慮到可靠性和經濟性，方便運行維護，且由于 SF6 斷路器已成為超高壓和特高壓唯一有發展前途的斷路器，故在 110KV 側采用六氟化硫斷路器。它是利用 SF6 氣體為絕緣介質和滅弧介質的無油化開關設備，其絕緣性能和滅弧特性都大大高于油斷路器，不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。由于其價格較高，且對 SF6 氣體的應用、管理、運行都有

58、較高要求，故在中壓（35、10KV）應用還不夠廣。真空斷路器噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關，熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快，開斷近區故障性能好，且適于開斷容性負荷電流，一般 635KV 選用真空斷路器。而少油斷路器產品技術成熟，考慮到經濟性，也可選用。本次設計選用真空斷路器。根據高壓斷路器的選擇原則，斷路器的型號選擇如下表 45 所示 項目計算值所選型號產品保證值額定電壓10KV10KV額定電流212.7A/92.4A/72.12A/46.2A/28.85A/18.17A1250A

59、開斷電流7.86KA31.5KA動穩定20.04KA80KA熱穩定7.86KAZN410/1250A/31.5KA31.5KA4.4.3 高壓隔離開關的選擇和校驗1隔離開關的作用隔離開關是變電所中常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。隔離開關的主要用途：（1）隔離電壓 在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。（2）倒閘操作 投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關配合斷路器，協同操作來完成。（3）分、合小電流 因隔離開關具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可以來進行以下操作：

60、 分、合閘避雷器、電壓互感器的空載母線；南京工程學院畢業設計23 分、合電流不超過 2A 的空載變壓器。關合電容電流不超過 5A 的空載線路。2高壓隔離開關的選擇和校驗選擇隔離開關時應滿足以下基本要求：(1)隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網隔開；(2)隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全；(3)隔離開關應具有足夠的熱穩定性、動穩定性、機械強度和絕緣強度；(4)隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓；(5)隔離開關的結構簡單，動作要可靠；(6)帶有接地刀閘的隔離