TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言1\o"CurrentDocument"1.1畢業設計背景1\o"CurrentDocument"1.2畢業設計意義1\o"CurrentDocument"1.3設計要求1\o"CurrentDocument"35kV變電所一次系統負荷計算2\o"CurrentDocument"2.1變電所電力負荷分組與計算2\o"CurrentDocument"2.2需要系數法的計算2\o"CurrentDocument"2.2.1設備負荷計算舉例32.2.2總配電所和車間變電所數量的確定4\o"CurrentDocument"2.2.3各車間變電所負荷計算及無功功率補償5\o"CurrentDocument"2.3低壓變壓器的選擇與損耗計算8\o"CurrentDocument"2.3.1低壓變壓器的選擇8\o"CurrentDocument"2.3.2各低壓變壓器的損耗計算9\o"CurrentDocument"2.4主變壓器的選擇11\o"CurrentDocument"2.4.2主變壓器損耗計算12\o"CurrentDocument"3系統主接線設計13\o"CurrentDocument"3.1主接線設計的基本要求13\o"CurrentDocument"3.1.1供電電源的確定13\o"CurrentDocument"3.2電氣主接線方案的確定13\o"CurrentDocument"3.2.1確定35kV、10kV電氣主接線13\o"CurrentDocument"3.2.2供電系統簡圖14\o"CurrentDocument"4短路電流的計算15\o"CurrentDocument"4.1短路電流15\o"CurrentDocument"4.1.1短路的原因15\o"CurrentDocument"4.1.2短路的危害15\o"CurrentDocument"4.1.3短路電流計算的目的15\o"CurrentDocument"4.1.4短路電流計算的標幺值法15\o"CurrentDocument"4.2計算各元件的電抗標幺值16\o"CurrentDocument"4.2.1選取基準值164.2.2供配電系統中各主要元件電抗標么值164.2.3短路電流具體計算短路電路中各主要元件的電抗標么值..17\o"CurrentDocument"4.2.4在最大運行方式下18\o"CurrentDocument"4.2.5在最小運行方式下19\o"CurrentDocument"5變電所高壓電氣設備的選擇與校驗21\o"CurrentDocument"5.1.35KV高壓開關柜的選擇21\o"CurrentDocument"5.1.1短路校驗的原則21\o"CurrentDocument"5.2高壓設備選擇及校驗21\o"CurrentDocument"35KV斷路器的選擇22\o"CurrentDocument"35KV隔離開關的選擇23\o"CurrentDocument"35KV電流互感器的選擇23\o"CurrentDocument"35KV電壓互感器的選擇24\o"CurrentDocument"35KV熔斷器的選擇24\o"CurrentDocument"35KV避雷器的選擇24\o"CurrentDocument"5.310KV電氣設備的選擇24\o"CurrentDocument"10KV開關柜的選擇24\o"CurrentDocument"10KV斷路器的選擇24\o"CurrentDocument"5.3.3隔離開關的選擇25\o"CurrentDocument"5.3.4電流互感器的選擇26\o"CurrentDocument"5.3.5電壓互感器的選擇26\o"CurrentDocument"6高壓配電線路的設計26\o"CurrentDocument"6.1高壓配電線路接線方式的選擇26\o"CurrentDocument"6.2高壓配電線路截面的選擇與校驗27\o"CurrentDocument"35KV高壓進線的選擇27\o"CurrentDocument"6.2.2截面積的校驗27\o"CurrentDocument"6.2.310KV高壓出線線路的選擇與校驗28\o"CurrentDocument"7防雷與接地設計29\o"CurrentDocument"7.1防雷保護29\o"CurrentDocument"7.1.1電力線路的防雷措施29\o"CurrentDocument"7.1.2變配電所的防雷措施30\o"CurrentDocument"7.1.3雷電侵入波的防護30\o"CurrentDocument"7.2接地設計30\o"CurrentDocument"8繼電保護的整定計算31\o"CurrentDocument"8.1繼電保護的基本任務及要求31\o"CurrentDocument"8.1.1繼電保護的基本任務31\o"CurrentDocument"8.1.2繼電保護的基本要求31\o"CurrentDocument"8.2變壓器的繼電保護設置32\o"CurrentDocument"8.3變電所主變壓器繼電保護的計算32\o"CurrentDocument"8.3.1裝設瓦斯保護32\o"CurrentDocument"8.3.2裝設定時限過電流保護32\o"CurrentDocument"8.3.3裝設電流速斷保護33\o"CurrentDocument"8.3.4裝設過負荷保護34\o"CurrentDocument"10kV母線斷路器的保護34\o"CurrentDocument"10kV出線各支路的保護35\o"CurrentDocument"結論35\o"CurrentDocument"致謝36\o"CurrentDocument"參考文獻37本設計是為某礦山起重機有限公司設計一座35kV變電所及其配電系統。其內容包括有：1、總降壓變電所一次部分的初步設計①變電所主接線方案的確定；②負荷計算及無功補償容量和補償方案的確定；③主變壓器的選擇計算；④短路電流計算;⑤總降壓變電所各種高壓電氣設備的選擇;⑥防雷接地的設計。2、高壓配電線路的設計①高壓配電線路接線方式的確定；②高壓配電線路的類型和結構的確定；③導線或電纜截面的選擇。關鍵字：負荷計算；電氣主接線；短路計算；電氣設備選擇；繼電保護ABSTRACTThisdesignforacertainminecraneco.,LTD.Isa35kvsubstationandpowerdistributionsystemdesign.Itscontentsinclude:thegeneralvoltagesubstationforpreliminarydesignofapartThedetermineofsubstationmainwiringscheme;(2)theloadcalculationandtheschemeofreactivepowercompensationcapacityandcompensation;(3)thechoiceofmaintransformercalculation;(4)shortcircuitcurrentcalculation;(5)generalvoltagesubstationhigh-voltageelectricalequipmentchoice;6.Thedesignoflightningprotectiongrounding.thedesignofhighpressuredistributionline(1)thedeterminationofhighpressuredistributionlineconnectionmode;(2)thetypeofhighpressuredistributionlineandthedeterminationofstructure;(3)thechoiceofwireorcable.Keywords:loadcalculation;Themainelectricalwiring;Shortcircuitcalculation.Electricalequipmentchoice;Relayprotection1前言1.1畢業設計背景供電工程，就是指工廠所電能的供應和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力電能是現代工業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應用；而電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因而，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中必不可少。1.2畢業設計意義通過此次對變電所的設計，不僅使我加深了對專業的理解和應用，還培養了我樹立工程的觀點。初步地掌握生產工廠、變電站電氣主系統的設計方法，且在分析、計算和解決實際工程能力等方便得到訓練，熟悉了CAD制圖軟件的應用，為我今后從事電力工程設計、建設、運行及管理工作打下了必要基礎。1.3設計要求供電工程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，并做好的供應工作，就必須達到以下基本要求：1、安全性：在供應、分配和使用電能中，不應發生人身事故和設備事故。2、可靠性：應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。3、優質性：應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求。4、經濟性：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。235kV變電所一次系統負荷計算2.1變電所電力負荷分組與計算我國目前普遍采用的確定用電設備組計算負荷的方法，有需要系數法和二項式法。需要系數法簡單方便，計算結果基本符合實際，用電設備臺數較多，各臺設備容量相差不懸殊時，宜采用需要系數法，一般用于干線、配變電所的負荷計算。下面介紹需要系數法的計算。2.2需要系數法的計算（1）用電設備組計算負荷的確定再分別計算各用電用電設備組是由工藝性質相同、需用系數相近的一些設備合并成的一組用電設備。在一個車間中，可以根據具體情況將用電設備分為若干組設備組的計算負荷。其計算公式為：再分別計算各用電有功計算負荷（kW）0=KdPe（2-12）無功計算負荷（kvar）Q=Ptan中（2-13）視在計算負荷（kV.A）S=\P2+Q2=-°c-ccccos中（2-14）計算電流（A）/—SI=—=c—（2-15）cn式中P、、sc——該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷；cCPe——該用電設備組的設備總額定容量，kWUn——額定電壓，Vtan中一一功率因數角的正切值七——該用電設備組的計算負荷電流，A七——需用系數（2）多個用電設備組的計算負荷在配電干線上或礦山變電所低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷也非同時出現，因此在求配電干線或礦山變電所低的計算符

合時，應再計入一個同時系數K。具體計算公式如下：P疽K合時，應再計入一個同時系數K。具體計算公式如下：P疽Ksi產（W,）搭，2,3……頂。廣""￡z.tan七）七='；P；+依(2-16)(2-17)(2-18)式中七、Qca、'件一一為配電干線或變電站低壓母線有功、無功、視在功率計算負荷；K——同時系數m——為配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備總數；Un——該干線或低壓母線上的額定電壓，VL——該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流，AKd——需用系數Kd、tan七、。以一一分別對應于某一用電設備組的需用系數、功率因數角的正切值、總設備容量。2.2.1設備負荷計算舉例計算舉例：機械加工車間1已知：P=1150kw,Kx=0.25,COS^=0.65貝則tan6=tan(artCOS6)=1.17P=Kx-P二0.25X1150=287.5kWQ=P?tan6=287.5X1.17=336.4kvar11S]=P/COS6=P2+Q12=287.5/0.65=442.3kV-A/=S1A冗Un=442.3/0.38X.餌=672A機械加工車間2已知：P,二850kw,Kx=0.25,COS6=0.65貝則tan6=tan(artCOS6)=1.17P=Kx-Pe=0.25X850=212.5kW2Q2=P?tan6=212.5X1.17=248.6kvarS2=P/COS、.，'P2+Q12=212.5/0.65=326.9kV-A12=S2/巨UN=326.9/0.38X*=496.7A金屬結構車間已知：P.二1345kw,Kx=0.40,COS^=0.65貝則tan6=tan(artCOS6)=1.17P=Kx?P=0.40X1345=538kWQ=P?tan6=538X1.17=629.5kvariiS]=P/COS6=J<2Q；=538/0.65=827.7kV-AI=S1/勇Un=827.7/0.38X3=1257.6A其它車間負荷計算過程不再一一列舉同理可得，計算結果列表如下表2-1全廠各車間電氣設備及車間變電所負荷計算表序號車間名稱Pe/kWKdCos?補償前計算負荷Pc/kWQc/kvarSc/kV-AIc/A1機械加工車間111500.250.65287.5336.4442.36722機械加工車間28500.250.65212.5248.6326.9496.73金屬結構車間13450.400.65538629.5827.71257.64裝配車間16800.400.65272318.2418.5635.85裝配車間24580.400.65183.2214.3281.8428.26熱處理車間6200.600.70372379.5531.4807.47噴漆車間5700.400.70228232.6325.7494.98試驗車間2600.400.8010478130197.59起重電器分廠18600.500.70930948.81328.62018.610辦公樓2200.500.8511068.2129.4196.611倉庫880.350.9030.814.934.252.02.2.2總配電所和車間變電所數量的確定

（一）高壓配電所的確定該廠屬于大中型用戶，設一個高壓配電所。（二）車間變電所的確定一般情況每個車間均單獨設立變電所，根據負荷容量大小分六個車間變電所。表2-2車間變電所分配車間變電所車間名稱標號NO1機械加工車間1D1機械加工車間2D2NO2裝配車間1D3裝配車間2D4NO3金屬結構車間D5NO4熱處理車間D6噴漆車間D7試驗車間D8NO5起重電器分廠D9NO6辦公樓D10倉庫D112.2.3各車間變電所負荷計算及無功功率補償以第一車間變電所來計算求解，確定D1、D2點的計算負荷，見表2-3.表2-3計算點D1、D2的負荷計算點Pe/kWKdCos?計算負荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/AD111500.250.65287.5336.4442.3672.0D28500.250.65212.5248.6326.9496.7(1)確定C1點的計算負荷由于本設計中要求功率因數應不低于0.90，所以先需要求各車間變電所自然功率因數：cos中，如果cos中v0.90就需要進行無功補償。本設計中取cos中'=0.95，在低壓母線上設置無功自動補償裝置進行補償。取k=0.90，取k=0.95。補償前計算負荷脫'SP=287.5+212.5=500kWSQ=336.4+248.6=585kvarCP=K^Sp=0.90x500=450kWQ=K,￡Q=0.95x585=555.75kvarS=L，P2+Q2=715.1kV-A=Sl(*UN)=715.1/((3x0.38)=1086.5Acosp=P/S=450/715.1=0.63<0.95補償容量計算：Qnc=Px(tanp-tanp')=450xG.23-0.33)=405kvar因此選用方案號為RC450F的大容量無功補償柜進行補償，其補償容量為450kvar。補償后計算負荷：S「=\；P：+(Q「Qnc)2=462.3kV-Acosp=P/S'=0.97>0.95，滿足要求。同理可以算出其余車變計算負荷

表2-4計算點C1-C6的負荷計算點EPc/kWEQc/kvar同時系數Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/Acose補償前C1500585kEP=0.90kEQ=0.95450555.75715.11086.50.63補償量-450補償后C1450105.75462.3702.30.97補償前C2455.2532.5kEP=0.90kEQ=0.95409.7505.9651989.10.63補償量-360補償后C2409.7145.9434.9660.80.94補償前C3538629.5kEP=1.0kEQ=1.0538629.5827.71257.50.65補償量-450補償后C3538179.5567.2861.70.95補償前C4704690.1kEP=0.90kEQ=0.95633.6655.6911.71385.20.69補償量-450補償后C4633.6205.6666.11012.10.95補償前C5930948.8kEP=1.0kEQ=1.0930948.81328.62018.60.70補償量-640補償后C5930308.8979.91488.80.95補償前C6140.883.1kEP=0.90kEQ=0.95126.778.9149.3226.80.85補償量-40補償后C6126.738.9132.5201.40.96表2-5各車間變電所無功補償柜選擇情況車間變電所無功功率補償柜方案號補償容量1RC450F450kvar2RC360F360kvar3RC450F450kvar4RC450F450kvar5WZ0.4-160/8-JX4640kvar6BSMJ0.4-4040kvar2.3低壓變壓器的選擇與損耗計算2.3.1低壓變壓器的選擇車間變電所①變壓器的選擇根據附錄表可知其計算容量為462.3kVA，工作電壓為380V，故選擇S11-M-630/10型的變壓器，變壓器額定容量Sn.t=630kV'A，查表得△p=0.81kW,kP=6.2kW10%=0.9"%=4.5車間變電所②變壓器的選擇根據附錄表可知其計算容量為434.9kVA，工作電壓為380V，故選擇S11-M-630/10型的變壓器，變壓器額定容量S=630kV.A，查表得NT△p=0.81kW,NP=6.2kW10%=0.9"%=4.5車間變電所③的選擇根據附錄表可知其計算容量為567.2kVA，工作電壓為380V，故選擇S11-M-800/10型的變壓器，變壓器額定容量S=800kV?A，查表得N.T△P°=0.98kW,NP=7.5kW10%=0.7"%=4.5。車間變電所④變壓器的選擇根據附錄表可知其計算容量為666.1kVA，工作電壓為380V，故選擇S11-M-800/10型的變壓器，變壓器額定容量S=800kV?A，查表得N.T△P°=0.98kW,NP=7.5kW10%=0.7"%=4.5。車間變電所⑤變壓器的選擇根據表附錄可知其計算容量為979.9kVA,工作電壓為380V,故選擇S11-M-1250/10型的變壓器，變壓器額定容量S=1250kV?A，查表得N.T△P°=1.36kW,△[=12kW10%=0.5"%=4.5。車間變電所⑥變壓器的選擇根據附錄表2可知其計算容量為132.5kVA，H作電壓為380V，故選擇S11-M-200/10型的變壓器，變壓器額定容量S=200kV?A，查表得N.T△P°=0.34kW,AP=2.6kW10%=1.3"%=4.0。表2-6各車間變壓器選擇情況如下車間變電所型號額定電壓/kV連接組別損耗/kW空載電流（%）阻抗電壓（%）高壓低壓空載短路NO1S11-M-630/10100.4Dyn110.816.20.94.5NO2S11-M-630/10100.4Dyn110.816.20.94.5NO3S11-M-800/10100.4Dyn110.987.50.74.5NO4S11-M-800/10100.4Dyn110.987.50.74.5NO5S11-M-1250/10100.4Dyn111.36120.54.5NO6S11-M-200/10100.4Dyn110.342.61.34.02.3.2各低壓變壓器的損耗計算變壓器的損耗可按以下公式進行計算：空載無功損耗：'Q=堂S。100N額定短路無功損耗：AQ=g^%SkN100N變壓器負荷率：P=土（兩臺同時運行時P=--L）SN2SN變壓器的有功功率損耗：APt=AP+G2APk變壓器的無功功率損耗：AQt=AQo+P2AQn計算舉例(車間變電所1)°1變壓器功率損耗：△P^AP+AP(S/S)2=0.81+6.2X462.3/6302=4.15kWT0kcN.TAQt=AQo+p2AQka5.67+15.26?20.9kvar2B1點的負荷計算：Pbi=Pc\+AP『1=450+4.15=454.15kWQB1=Qc1+AQt1=105.75+20.9=126.65kvarS=P2+Q~~；=471.5kV?Ac.B1*c.B1c.B1cos中=P/S—0.96c.B1c.B1同理可計算出其它車間變電所負荷則表3-7計算點B1-B6的負荷算點八、、變壓器功率損耗高壓側（10kV）coseAPQ/kWAPk/kW10%Uk%APT/kWAQT/kvarPc/kWQc/kvarSc/kVAIc/AB10.816.20.94.54.1520.9454.15126.65471.527.20.96B20.816.20.94.53.7619.2413.46165.1445.225.70.93B30.987.50.74.54.7523.7542.75203.2579.533.50.94B40.987.50.74.56.1830.56639.78236.16682.09.40.94B51.36120.54.58.7340.8938.73349.61001.757.80.94B60.342.61.34.01.486.1128.1845135.87.80.942.4主變壓器的選擇變電所主變壓器臺數的選擇選擇主變壓器臺數時應考慮下列原則：一般情況下應首先考慮選擇一臺變壓器。下列情況可考慮選擇兩臺或兩臺以上變壓器：供有大量一、二級負荷的變電所。季節性負荷變化較大。集中負荷容量較大雖為三級負荷，但一臺變壓器供電容量不夠，也應裝設兩臺及以上變壓器。變電所主變壓器容量的選擇只裝設一臺主變的變電所。變壓器容量應滿足全部用電設備總計算負荷的需要，即230裝設兩臺主變壓器的變電所。每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30的60%?70%的需要，即、心二(0.6~0.7)S30任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要，即、n.t'$30(1+11)車間變電所主變壓器的單臺容量一般不宜大于1000kVA(或1250kVA)。如車間負荷容量較大、負荷集中且運行合理時，也可以選用單臺容量為1250?2000kVA的配電變壓器。必須指出，變電所主變壓器臺數和容量的最后確定，應結合變電所主接線方案的選擇，通過對幾個較合理的方案進行技術經濟比較后擇優確定。工廠總負荷計算P=K&2PB=0.90x3117.05=2805.3kWQ=Kz￡QB=0.95x1125.71=1069.4kvarS=頊尸2+Q2=3002.2kV-A=S心七）=173.3Acos中=P/S=0.93則cos中c=0.93>0.90滿足要求。考慮到礦區的發展情況，負荷可能增加，變壓器容量可選為4000kV?A.根據主變壓器的選擇條件，主變壓器應選用一主一備，在一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺變壓器必須保證礦山起重機公司的安全生產用電，兩臺變壓器并聯運行。由以上計算，再考慮到以后的發展，故35/10kV選擇兩臺SZ9-4000/35/1035kV±3X2.5%/10kV型三相油浸式有載調壓銅線電力變壓器，其技術參數如下表。表3-8SZ9-4000/35型電力變壓器技術數據高壓額低壓額阻抗電容量kVA定值kV定值kV壓％空載電空載損耗負載損耗kW流％kW40003510.57.01.24.830.02.4.2主變壓器損耗計算變壓器負荷率：P=-%=-x30022=0.38Sn24000變壓器有功功率損耗：嘩=2(NP+P2嶼)=2x°8+0.382x30^=18.26kW變壓器無功功率損耗：NQt=2(NQ+P2NQ^)=2x(48+0.382x280)=176.9kW全廠總負荷P=Pc+APT=2805.3+18.26=2823.56kWQ=Qc+AQT=1069.4+176.9=1246.3kvarS=*P2+Q2=y'2823.562+1246.32=3086.38kV-A3系統主接線設計3.1主接線設計的基本要求（1）安全性為保障設備安全及人身安全，主接線應符合國家標準有關技術規范的要求，正確選擇電氣設備及其監視、保護系統，考慮各種安全技術措施.（2）可靠性主接線應符合電力負荷特別是一、二級負荷對供電可靠性的要求。一級負荷要求由兩個電源供電，二級負荷，要求由兩回路供電或一回路6kV及以上的專用架空線路或電纜供電。（3）靈活性主接線應能適應供配電系統各種不同的運行方式（如變壓器經濟運行方式、電源線路備用方式等），倒閘切換操作簡便；檢修操作，也應保證供電可靠性的條件。變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線。35kV及以上電源進線為雙回路時，宜采用橋形接線或雙線路變壓器組接線。需帶負荷切換主變壓器的變電所，高壓側應裝設高壓斷路器或高壓負荷開關。主接線方案應與主變壓器經濟運行的要求相適應。主接線方案應考慮到今后可能的擴展。（4）經濟性結線方式在滿足生產要求和保證供電質量的前提下，應力求簡單，以減少設備投資和運行費用，一次接線應盡量做到投資省、占地少、電損小。3.1.1供電電源的確定由設計原始資料可知，工廠電源擬從電業部門某200/35千伏變壓所，用35千伏雙回架空線引入本廠，其中一個作為工作電源，一臺作為備用電源，該變電站距廠8公里。3.2電氣主接線方案的確定3.2.1確定35kV、10kV電氣主接線內橋接線方式可提高供電可靠性，適于電源線路較長、變壓器不需經常切換操作的情況。外橋接線方式電源線路投入和切除時操作較復雜，變壓器故障時操作簡便，適用于電源線路較短、變壓器需經常切換操作的情況。。隨著對供電可靠性、運行靈活性要求的提高，現代工廠35kV側多采用內橋，所以35kV側采用內橋接線。兩路電源進線，單母線分段可提高供電可靠性和靈活性，所以10kV主接線確定為單母線分段（分兩段）接線。3.2.2供電系統簡圖根據以上分析，可繪制出變電所供電系統簡圖，如圖所示。35kV1-4全M娃.窗與間皺生間r城坨二車間1技斷全M娃.窗與間皺生間r城坨二車間1技斷Tt一向-L.疽顯.皿一主同￡4.1短路電流4.1.1短路的原因短路是指兩個或多個導電部分之間形成的導電通路，此通路迫使導電部分之間的電位差等于或接近于零。引起短路發生的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤操作、鳥獸的危害等。電氣設備載流部分的絕緣損壞可能是有雨設備長期運行絕緣自然老化或設備本身絕緣缺陷而被工頻電壓擊穿，或設備絕緣正常唄過電壓擊穿，或者是設備絕緣受到外力損傷而造成短路。4.1.2短路的危害（1）短路電流通過電氣設備時，溫度急劇上升，會使絕緣老化或損壞；同時產生很大的電動力，會使設備載流部分發生機械變形甚至損壞。（2）短路會使系統電壓驟降，影響系統其它設備的正常運行。（3）短路可造成停電事故，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經濟造成的損失也越大。（4）嚴重的短路會影響電力系統運行的穩定性，可使并列運行的發電機組失去同步，造成電力系統解列。（5）電力系統發生不對稱短路時，其電流會產生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、電子設備等產生電磁干擾。4.1.3短路電流計算的目的（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障下都能安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。（3）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。4.1.4短路電流計算的標幺值法對較復雜的高壓供電系統，計算短路電流時采用標么制進行計算比較簡便。標么

制屬于相對電位制的一種，在用標么制計算時，各電氣元件的參數都用標么值表示。在短路計算中所遇到的電氣量有功率、電壓、電流和電抗等四個量。某一電氣量的標么值就是它的實際值（有名值）與一個預先選定的同單位的基準值的比值。以下就是用標么值法進行短路電流的計算。4.2計算各元件的電抗標幺值4.2.1選取基準值由設計對象中已知，本變電所主要有35kV、10kV兩種電壓等級的線路段,主變壓器連接了35kV、10kV電壓等級的線路段，為簡化分析，采用近似計算法計算標幺值，在近似計算中不管變壓器電壓比如何，選擇各級的基準功率是統一的，通常選擇各級網絡的平均額定電壓為基準電壓，即Ud=1.05UN。選取基準容量：Sd=100MVA選取短路點所在母線的平均電壓為基準電壓，取Uc1=36.75kV,Uc2=10.5kV,100匕二Sd/G'3Ud）則I=一=1.57kAkA，Id1尸J3x36.75}—(—-^C5QO/-35I山AM4.2.2供配電系統中各主要元件電抗標么值短路計算電路圖100(—-^C5QO/-35（1）電力系統的電抗標么值。電力系統電抗Xs，可由系統的短路容量七求最大運行方式下：X*最大運行方式下：X*S.min最小運行方式下：X*S.min（2）電力變壓器的電抗標么值。電力變壓器的電抗值Xt可由其短路電壓匕%近似的計算，即X*=X/Z=^^%安『，1=U%%4式中，S為變壓器的額定容量。TTd100S‘；Sd100SNN（3）電力線路的電抗標么值X*=X/Z=xl，吐=xlL^d0.；S0U2'dc4.2.3短路電流具體計算短路電路中各主要元件的電抗標么值1電力系統電抗標么值最大運行方式X;.=100MVA/500MVA=0.2最小運行方式X*=100MVA/200MVA=0.52架空線路標么值X*=0.4(Q/km)x8kmx100MVA=0.24(36.75kV)27x100MV.A3電力變壓器（由附錄表查得SZ9-4000型油浸式變壓器Uk%=7.0）X*=X/Z=U%吐竺=U%Sd……=1.757x100MV.ATd100SJSd100SN100x4000x10-3MV.A短路等效電路圖如圖所示（系統最大運行方式下）4.2.4在最大運行方式下k-1點的短路電路總電抗標么值及短路電流和短路容量⑴總電抗標么值X*k1.=X"+X;=0.2+0.24=0.44⑵三相對稱短路電流初始值I"=I11/X;曰).=1.57kA/0.44=3.57kA7(2)=0.8667(3)=0.866x3.57=3.09kA⑶其他三相短路電流13=13=3.57kA3k-1i3=2.55x3.57kA=9.10kAsh13=1.51x3.57kA=5.39kAsh⑷三相短路容量S(3)=S：X*=100MVA/0.44=227.3MVAk-1d*(k-1)k-2點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量⑴總電抗標么值X;k2.=X1*+X*+X*=0.2+0.24+1.75/2=1.315⑵三相短路電流周期分量有效值I(32=Id2/乂打….=5.50kA/1.315=4.18kAI⑵=0.8661⑶=0.866x4.18=3.62kAk-2.maxk-2.max⑶其他三相短路電流I3=I"=4.18kAi3=2.26x4.18kA=9.45kAsh13=1.31x4.18kA=5.48kAsh⑷三相短路容量S(3)=SX*=100MVA/1.315=76.05MVAk-2d￡(k-2)4.2.5在最小運行方式下k-1點的短路電路總電抗標么值及短路電流和短路容量⑴總電抗標么值X;k1=X1*+X2=0.5+0.24=0.74⑵三相對稱短路電流初始值Ik31.=I卜X;（k1）=1.57kA/0.74=2.12kAI⑵=0.8661⑶=0.866x2.12=1.84kAk-1.mink-l.min⑶其他三相短路電流I3=I"=2.12kAi^=2.55x2.12kA=5.41kAI^=1.51x2.12kA=3.20kA⑷三相短路容量S（3）=S.X*=100MVA/0.74=135.14MVAk-1d，￡（k-1）k-2點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量⑴總電抗標么值X￡k2=X1*+X2+X;=0.5+0.24+1.75=2.49⑵三相短路電流周期分量有效值也.=122/X￡（k2）=5.50kA/2.49=2.21kAI（2）=0.8661（3）=0.866x2.21=1.91kAk-2.mink-2.min⑶其他三相短路電流I3=131=2.21kAi3=2.26x2.21kA=4.99kA13=1.31x2.21kA=2.90kA⑷三相短路容量S（3）=SX*=100MVA/2.49=40.16MVAk-2d￡（k-2）表4-1短路計算結果短路計算點總電抗標么值三相短路電流/kA兩相短路電流/kA三相短路容量/MVAX*￡I⑶kI⑶8i⑶shI⑶shI⑵kS（3）k

在最大運行方式下k-1點0.443.573.839.105.393.09227.3k-2點1.3154.184.189.455.483.6276.05k-1點在最大運行方式下k-1點0.443.573.839.105.393.09227.3k-2點1.3154.184.189.455.483.6276.05k-1點在最小運行方式下k-2點0.742.122.125.413.202.492.212.214.992.901.84135.141.9140.165.1.35KV高壓開關柜的選擇選用XGN-40.5型固定式金屬封閉開關柜。該柜內配有ZN12-40.5型真空斷路器，作為40.5kV交流系統接受和分配電能之用。開關柜具有安全聯鎖裝置、防誤性能，運行安全可靠。真空滅弧室免維護。該產品滿足GB3906-91《3-35kV交流金屬封閉開關設備》等標準。5.1.1短路校驗的原則對于相應高壓開關柜內的設備進行短路校驗，主要有斷路器的額定電壓、額定電流、額定開斷電流以及相應的額定動、熱穩定電度校驗。5.2高壓設備選擇及校驗高壓設備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設備應該工作安全可靠、運行方便，投資經濟合理。一般要遵循以下原則：1、按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流；2、按短路情況來校驗電氣設備的動穩定和熱穩定；3、安裝地點的三相短路容量來校驗高壓斷路器的速斷容量。

35KV斷路器的選擇（1）額定電壓選擇斷路器的額定電壓U,應大于或等于所在電網的工作電壓氣，即氣>氣。（2）額定電流選擇斷路器的額定電流I應大于或等于它的最大長期工作電流I，即II。rcr>c（3）開斷電流選擇在給定的電網電壓下，斷路器的開斷電流Ib不應小于實際瞬間的短路電流周期分量匕，即Ib>、。（4）動穩定校驗若斷路器的極限通過電流峰值七密，大于三相短路時通過斷路器的沖擊電流七，則其動穩定便滿足要求，即七密>i廣ip3。（5）熱穩定校驗斷路器熱穩定電流2，即在短時允許發熱量應大于短路期間短路電流所發出的熱量Qt，則此斷路器滿足熱穩定要求。可表示為Q>Q。初步選用高壓開關柜配有的ZN12-40.5型真空斷路器校驗:①ZN12-40.5型真空斷路器額定電壓為40.5kV,U=35kV,U>U

符合條件。"伽ZN12-40.5型真空斷路器額定電流為630A,最大長期工作電流為N3086.38?撲N3086.38?撲*35=50.9A又因為\=630A即Ir>匕，因此符合技術條件。斷路器開斷電流Ib=50kA，Ib3=3.9kA，Ib>Ib3符合技術條件。i=63kA，i=9.77kA序號選擇項目裝置地點的技術參數斷路器的技術參數結論1額定電壓Un=35KV,Um=36.75KVUr=40.5KVUr>Un，V2額定電流3086.38八人Ic==——=50.9A■V3*35Ir=1000AIr>Ic，V3額定短路開斷電流Ib3=3.57KA（最大運行方式）Ib=50KAIb>Ib3,V4額定峰值耐受電流（動穩定）ip3=9.10KA（最大運行方式）imax=63KAImax>ip3,V5額定短時（4s）耐受電流（熱穩定）Qt=3.572X(0.1+0.8+0.05)KA2.s=12.11KA2.s25KA2.sQ>Qt,V6額定短路關合電流ip3=9.10KA（最大運行方式）im=50KAim>ip3,V7環境條件某礦山起重機公司變電所高壓開關正常使用環境滿足條件則q>q滿足動穩定校驗。表5-135kV高壓斷路器的校驗Qt=心2X4=3.832X（0.1+0.8+0.05）=13.94kA2S<25kA?S，滿足熱穩定校驗。b335KV隔離開關的選擇選用GN27-35/630隔離開關，其技術參數為：額定電壓35kV，額定電流630A,極限通過電流峰值50kA,4s熱穩定電流20kA。短路電流取I=I=3.57kA,電抗器通過短路電流的持續時間為tla=00號220.2+2.0=2.2s。故I￥了=3.57X.*—=2.65kA<20kA，所以熱穩定度符合要求。電抗器所在線路的短路電流沖擊值［廣1.51X3.57=5.39kAV50kA，所以動穩定度符合要求。由此可知GN27-35/630隔離開關符合要求。35KV電流互感器的選擇電流互感器是一種專門用于變換測量電流的特殊電氣器，選用LCZ-35Q電流互感器，，適用于額定頻率50Hz或60Hz、額定電壓為35kV及以下的電力系統中，作為電能計量、電流測量和繼電保護用。選用額定電流變比為200/5，準確級次0.5。校驗數據如下表5-2選擇項目裝置地點的技術參數電流互感器參數結論額定電壓35KV35KVV額定電流50.9A300AV動穩定9.10KA42.4KAV熱穩定12.11KA2.S13KA2.SV35KV電壓互感器的選擇互感器是交流供電系統中一次回路將交流電流或電壓按比例降低供二次回路儀表使用。根據一次額定電壓選擇。并按二次負荷大小及負荷準確等級校驗。可選高壓開關柜配套的JDJJ2-35型電壓互感器，根據資料手冊選用JDJJ2-35型電壓互感器。35KV熔斷器的選擇選擇裝設RN2-35型高壓熔斷器分別對額定電壓、額定電流、開斷電流（最大分斷電流的有效值）進行校驗，符合要求。35KV避雷器的選擇避雷器用來防止雷電沖擊波沿線路侵入變配電所，對電氣設備的絕緣造成損壞。本設計中選用兩組35kV合成套無間隙氧化鋅避雷器HY5WZ2-52.7/134兩組分放在35kV母線上，與電壓互感器共用一個間隔。5.310KV電氣設備的選擇10KV開關柜的選擇選用KYNl8A-12型戶內交流鎧裝移開式金屬封閉開關柜，產品符合GB3906-91《3-35kV交流金屬封閉開關設備》DL404-91《戶內交流開關柜訂貨技術條件》及IEC298《交流金屬封閉開關設備和控制設備》等標準。適用于3-10kV單母線電力系統中作為接受和分配電能之用。可廣泛用于各類型發電廠，變電站及工礦企業中。10KV斷路器的選擇表5-3ZN12-10B型真空斷路器校驗

序號選擇項目裝置地點的技術參數斷路器的技術參數結論1額定電壓Un=10KV,Um=10.5KVUr=12KVUr〉Un，"2額定電流Ic==3086.38=178.2AV3*10Ir=1250AIr〉Ic，"3額定短路開斷電流Ib3=4.18KA（最大運行方式）Ib=31.5KAIb〉Ib3，"4額定峰值耐受電流（動穩定）ip3=9.45KA（最大運行方式）imax=80KAImax>ip3,V5額定短時（4s）耐受電流（熱穩定）Qt=4.182X(0.1+0.8+0.05)KA2.s=16.60KA2.S31.5KA2.SQ>Qt,V6額定短路關合電流ip3=9.45KA（最大運行方式）im=80KAi〉ip3，V7環境條件某礦山起重機公司變電所高壓開關柜正常使用環境滿足條件5.3.3隔離開關的選擇查閱設備資料，其所選型號有GN6-10T/200、GN6-10T/400、GN6-10T/600GN19—10（C）/400、GN19-10（C）/630等，選用GN19—10c/630隔離開關，其操動機構配套選用手動CS6—1T型。表6-510kv隔離開關的選擇選擇項目裝置地點的技術參數GN19—10c/630隔離開關參數額定電壓10kVUn=10kv額定電流178.2AIn=630A動穩定ik=9.45kAii，m=50kA熱穩定16.60kAI=20kAt=4s對上述數據校驗符合要求，故都符合要求。5.3.4電流互感器的選擇電流互感器選用LAJ-10型，變比為100/5、150/5、200/5、600/5等選用額定電流變比為200/5，準確級次0.5,經過動、熱穩定性校驗，都大于實際值，電流互感器能滿足要求。5.3.5電壓互感器的選擇電壓互感器選用JDZJ系列，為單相三卷澆注絕緣戶內。供中性點不接地系統，做電流、電能測量及單相接地保護用。用三臺JDJZ型產品能在1.1倍額定電壓下長期運行，并能在八小時內無損傷地承受2倍額定電壓。選擇型號為JDZJ—10，可選兩臺雙圈JDZJ—10型互感器接在10kV母線上，配用二個XRNT1-12/200A型熔斷器，用作線路的器短路保護，其最額定電壓原線圈6A/3，副線圈0.1/再，輔助線圈0.1/*，選用0.5級額定容量為30MVA。選擇XRNT1-12/200A型熔斷器額定電壓10KV<12KV，符合要求。額定電流Ic=178.2A<200A，符合要求。額定短路開斷電流4.31KA<31.5KA,符合要求。6高壓配電線路的設計6.1高壓配電線路接線方式的選擇電力線路的接線方式是指由電源端（變配電所）向負荷端（電能用戶或用電設備）輸送電能時采用的網絡形式。常用的接線方式有放射式、樹干、環式三種。（一）放射式放射式接線的特點是每路饋線僅給一個復合墊單獨供電，放射式線路故障影響范圍小，易于控制盒實現自動化，供電可靠性高，適于對重要負荷的供電。單回路放射式接線一般供二、三級負荷，供二級負荷宜用備用電源；雙回路放射式接線供電可靠性較單回路放射式接線大大提高，可供二級負荷。（二）樹干式樹干式接線是有分支的輻射網絡，特點是每路饋線可給同一方向的多個負荷點供電，其開關電器數量少，投資省，但可靠性不高。（三）環形

環形接線的特點是配電線路從一個供電點開始，接入許多負荷點后，返回至同一或不同的供電點，形成環網。環形接線運行靈活，供電可靠性較高，在現代化配電網中這種接線方式應用較廣。為了便于管理，實現集中控制，盡量提高廠區用電的可靠性，而放射式接線可靠性較高，保護配合簡單、便于運行管理。因此總降壓變電所采用10KV單回路放射式配電。6.2高壓配電線路截面的選擇與校驗6.2.135KV高壓進線的選擇變電所中各種電壓配電裝置的母線，以及電器間的連接大都采用銅、鋁或鋼的矩形、圓形、管形裸導線或多芯絞線。母線的截面形狀，35KV及以下的屋內配電裝置中，都采用矩形截面。因為它的冷卻條件好，對交流肌膚效應的影響小。一般采用LGJ型鋼芯鋁絞線。根據設備資料中附錄表29知35kV線路鋼芯鋁絞線的最小允許截面為35mm2。所以初選LGJ-35型鋼芯鋁絞線。6.2.2截面積的校驗（1）按發熱條件進行校驗線路計算電流為Ic==3086.38宮Ic==3086.38宮*35=50.9A從《供電工程》中附錄表42，得35mm2截面積的LGJ型鋼芯鋁絞線在環境溫度25°C的載流量為220A，大于線路的計算電流50.9A，滿足發熱條件。（4-18）（2）按線電壓損失條件進行校驗查《供電工程》附表12,以及設備資料中的附表32，得LGJ-50型鋼芯鋁絞線的r=0.823Q/km，x=0.39Q/km。將參數代入公式△〃%=—L_10U2n（4-18）可得AU%=——r1——v(2823.56知x0.823Q.kmx8km+1246.3kvarx0.39Qkmx8km)10x(35KVJ2=1.835%V5%，因此，所選截面積也滿足電壓損失要求。（3）校驗機械強度查設備資料中附表29得35KV線路鋼芯鋁絞線的最小允許截面為35mm2，，因此，所選的LGJ-35型鋼芯鋁絞線也滿足機械強度要求的。

按經濟電流條件進行校驗線路工作時的最大時常電流Ic=3086'8=50.9A3*35由于該廠的年最大有功負荷利用小時數為4800h，根據網上資料得出經濟電流密度Jec=1.15A/啞，所以經濟截面積Sec=Iar?m/Jec=50.9/1.15=44.26啞2>35mm2，符合要求。10KV高壓出線線路的選擇與校驗變配電所10KV高壓出線一般選用電纜，而交聯聚乙烯絕緣電力電纜具有卓越的熱-機械性能，其結構簡單，重量輕，敷設不受落差限制等優點，目前廣泛應用于城市電網和工廠。故10kV出現采用YJV型電纜。根據校驗及選擇經驗，一般10kv及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發熱條件求選擇截面，再校驗電壓損失、機械強度、短路熱穩定等條件。而本設計中因廠區小，不考慮電壓損失，故不用校驗，而對于電纜，不必校驗其機械強度。截面積選擇校驗計算如下按發熱條件選擇電纜截面積線路計算電流為.2AIc==3086.38=178■73*10.2A溫度25°C的載流量為245A，同一路徑有根據附錄表48校正，電纜的實際載流量查《供電工程》附錄表40，得120m皿6根電纜按固定間距0.8m并列埋地敷設，為I,=245x0.8=196A，大于溫度25°C的載流量為245A，同一路徑有根據附錄表48校正，電纜的實際載流量按短路熱穩定條件進行校驗查《供電工程》附錄表31，YJV-10/35-3X120型電纜的熱穩定系數K=137A：m/mm2，熱穩定最小面積為I"'\:t10kAXv0Z7Smin知===23.08mm2<120mm2SminK137A.qsImm2所選電纜截面積也滿足熱為穩定要求。7防雷與接地設計7.1防雷保護7.1.1電力線路的防雷措施（1）裝設避雷線防止防止架空線路遭受直接雷擊的有效措施。全線假設避雷線一般只用于35kv以上的架空線路，35kv架空線路只在進出變配電所的1—2km范圍假設避雷線。（2）提高線路本身的耐雷水平可采用木橫擔、瓷橫擔，或采用高一電壓級的絕緣子（在采用角剛橫擔時）（3）個別絕緣薄弱點假裝避雷器對架空線路中的跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉線桿及個別金屬桿上，裝設排氣或避雷器或保護間隙。7.1.2變配電所的防雷措施戶外變配電所中，一般采用避雷針作為直擊雷的防護裝置，并要求所有被保護的電氣設備和建筑物均應處于避雷針的保護范圍之內，為防止反擊事故的發生，避雷針與被保護的建筑物和電氣設備應保持一定的安全距離，工程上的安全距離應大于5m。在變電所屋頂裝設避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。如變電所的變壓器裝在屋外或露天配電裝置時，則應在變電所外面的使應的適當位置裝設獨立避雷針，其裝設高度應使其防雷保護范圍包括整個變電所。表8-1變配電所與線路的防雷裝置的接地電阻最大值序號裝置名稱裝置特點接地電阻/Q1變配電所與線路的防雷裝置獨立避雷針和避雷線Re<10Q2變配電所裝設避雷器與總容量100kVA以上的變壓器相連的接地裝置Re<4Q3與總容量100kVA以下的發電機或變壓器相連的接地裝置Re<10Q此外，在35kv及以上的變配電所架空進線上，架設1-2km避雷線，以消除近區進線上的雷擊閃絡，避免其引起的雷電侵入波對變配電所電氣裝置的危害。7.1.3雷電侵入波的防護（1）在35kv高壓配電室內裝設有XGN-40.5型開關柜，其中配有35kV合成套無間隙氧化鋅避雷器。主變壓器依靠此避雷防護，防止雷電侵入波的危害。（2）在10kv高壓配電室內10KV開關柜內裝設HY5WZ-10/27型型避雷器。7.2接地設計接地是指電氣設備的帶電部分或不帶電部分與大地連接。接地可分為故障接地、工作接地、保護接地和重復接地。（1）接地的一般要求在供電系統的某些部位，由于工作的需要或安全的需要而和大地進行直接連接，這就是接地。為了保證達到接地的目的，接地裝置必須正確設置（包括正確的布置、正確的連接、采用適當的散流電阻等），并且連接可靠，否則，不僅達不到接地的目的，還可能反而帶來不利的影響。變電所的接地裝置除采用自然接地體外，還應設置人工接地網，通常用鋼管或角鋼作垂直接地體埋入地中，用扁鋼作水平接地體來連接各條垂直接地體形成一個接地網，兩垂直接地體之間應大于2.5m，以免影響散流電阻。扁鋼應側放而不應平放，以提高散流效果。接地裝置的形式有外引式和回路式兩種。⑵接地的種類按實施接地的目的不同可分為工作接地、保護接地和防雷接地。工作接地是指為了電力系統的正常運行，人為的將供電系統的某些點（例如發電機和變壓器的中性點）和大地進行金屬性的連接。保護接地是指由于電氣設備絕緣損壞時可能危及人身安全而將電氣設備不帶電的金屬外殼與大地相連。防雷接地則是為了引泄雷電流而將防雷設備（如避雷針、避雷器等）與大地相連。8繼電保護的整定計算8.1繼電保護的基本任務及要求8.1.1繼電保護的基本任務（1）當電力系統中某電氣元件發生故障時，能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，避免故障元件繼續遭到破壞，使非故障元件迅速恢復正常運行。（2）當系統中電氣元件出現不正常運行狀態時，能及時反應并根據運行維護的條件發出信號或跳閘。8.1.2繼電保護的基本要求對動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。即保護四性。（1）選擇性選擇性是指保護檢出電力系統的故障區和/或故障相的能力。（2）速動性速動性是指在發生短路故障時保護裝置能夠盡快地將故障切除，從而提高系統穩定性并減輕故障設備和線路的損壞程度，提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果。（3）靈敏性設備或線路在指在保護范圍內發生故障時，保護裝置對故障情況的反應能力。具有正確動作能力的裕度，一般以靈敏度來描述。（4）可靠性指在給定條件下的給定時間間隔內，保護能完成所需功能的概率。它能可靠動作，不發生拒絕動作。即需要動作時便動作，不需要動作時便不動作。8.2變壓器的繼電保護設置對于高壓側為35kv及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，應裝設過