某小型軋鋼車間供電系統設計課程設計【完整版】(文檔可以直接使用，也可根據實際需要修訂后使用,可編輯放心下載）

某小型軋鋼車間供電系統設計課程設計【完整版】(文檔可以直接使用，也可根據實際需要修訂后使用,可編輯放心下載）工廠供電課程設計題目：某小型軋鋼車間供電系統設計學院：信息科學與工程學院姓名：章家義班級：自動化0801班學號：0909080127指導老師：楊明安完成日期：2021/7/20摘要本文按照小型軋鋼車間供電系統對供電可靠性、經濟性的要求，根據軋鋼車間的負荷性質、負荷大小和負荷的分布情況對本廠供電系統做了全面綜合的分析，詳細闡述了地區變電所及工廠總降壓變電所實現的理論依據。通過對整個供電系統的分析和對軋鋼車間的電力負荷,功率補償,短路電流的計算，合理的選擇電力變壓器、斷路器等各種電氣設備；對工廠總降壓變電所不同的主接線方案進行比擬,選擇可靠性高,經濟性好的主接線方案,實現了工廠供電系統平安、可靠、優質、經濟地運行。關鍵詞：供電系統；電力負荷；功率補償；短路電流；電氣設備；主接線目錄HYPERLINK第一章緒論 錯誤！未找到引用源。=1738.10.343=596.2Kvar補償后的無功功率：補償后的視在容量：Sc2=1793KVA變壓器損耗：假設變壓器容量等于低壓側視在容量Sc2，=1793KVA=26.9KW=107.6Kvar高壓側補償后的有功功率：=1738.1+26.9=1765KW補償后的無功功率：=440.4+107.6=548Kvar補償后的視在容量：QUOTE錯誤！未找到引用源。補償后的計算電流：=106.7A補償后的功率因數：=1765/1848=0.955滿足要求。取=600Kvar，補償電容器的個數為=600/30=20。即無功功率補償需要20個BWF0.4-30-3的電容器。第四章變電所主變壓器的臺數及容量4.1變電所主變壓器臺數的選擇選擇主變壓器臺數時應考慮以下原那么：〔1〕應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續供電。對只有二級而無一級負荷的變電所，也可以只用一臺變壓器，但必須在低壓側敷設與其它變電所相聯的聯絡線作為備用電源。〔2〕對季節性負荷或晝夜負荷變動較大而宜采用經濟運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。〔3〕除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中而容量相當大的變電所，隨為三級負荷，也可以采用兩臺或以上變壓器。〔4〕在確定變電所主變壓器臺數時，應適當考慮負荷的開展，留有一定的余地。根據上述原那么及工廠的實際情況，廠總變電所主變壓器的臺數選擇2臺。4.2電力變壓器的并列運行條件兩臺或多臺變壓器并列運行時，必須滿足三個根本條件：〔1〕所有并列變壓器的額定一次電壓及二次電壓必須對應相等這也就是所有并列變壓器的電壓比必須相同，允許差值不得超過±5%。如果并列變壓器的電壓比不同，那么并列變壓器二次繞組的回路內將出現環流，即二次電壓較高的繞組向二次電壓較低的繞組供給電流，引起電能損耗，導致繞組過熱或燒毀。〔2〕所有并列變壓器的阻抗電壓〔即短路電壓〕必須相等由于并列運行變壓器的負荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，所以其阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過±10%。如果阻抗電壓值過大，可能導致阻抗電壓值較小的變壓器發生過負荷現象。〔3〕所有并列變壓器的聯結組別必須相同這也就是所有并列變壓器的一次電壓和而次電壓的相序和相位都應分別對應地相同，否那么不能并列運行。此外，并列運行的變壓器容量應盡量相同或相近，其最大容量與最小容量之比，一般不能超過3:1。如果容量相差懸殊，不僅運行和不方便，而且在變壓器特性稍有差異時，變壓器間的環流往往相當顯著，特別是很容易造成容量小的變壓器過負荷。4.3變電所主變壓器容量的選擇〔1〕只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量ST〔設計中，一般可概略地當作其額定容量SN.T〕應滿足全部用電設備總計算負荷S30需要，即ST≥S30〔2〕裝有兩臺主變壓器的變電所每臺變壓器的容量ST〔一般可概略地當作SN.T〕應同時滿足以下兩個條件：1〕任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30的大約60%～70%的需要，即ST=(0.6～0.7)S302〕當1臺主變退出運行時，其余變壓器應能保證全部一級負荷及大局部二級負荷用電，此時允許變壓器過負荷40％運行。〔3〕車間變電所主變壓器的單臺容量上限車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于1000kV·A〔或1250kV·A〕。這一方面是受以往低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。現在我國已能生產一些斷流能力更大和短路穩定度更好的新型低壓開關電器如DW15、ME等型低壓斷路器及其它電器，因此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1250～2000kV·A的配電變壓器，這樣能減少主變壓器臺數及高壓開關電器和電纜等。對裝設在二層以上的電力變壓器，應考慮垂直與水平運輸對通道及樓板荷載的影響。如采用干式變壓器時，其容量不宜大于630kV·A。對居住小區變電所內的油浸式變壓器單臺容量，不宜大于630kV·A。這是因為油浸式變壓器容量大于630kV·A時，按規定應裝設瓦斯保護，而該變壓器電源側的斷路器往往不在變壓器附近，因此瓦斯保護很難實施，而且如果變壓器容量增大，供電半徑相應增大，勢必造成供電末端的電壓偏低，給居民生活帶來不便，例如日光燈啟動困難、電冰箱不能啟動等。〔4〕適當考慮符合的開展應適當考慮今后5～10年電力負荷的增長，留有一定的余地，同時要考慮變壓器的正常過負荷能力。根據上述原那么及工廠的實際情況，廠總降壓變電所主變壓器的臺數選擇2臺。2臺變壓器并列運行，單臺變壓器的容量為4000kV·A，型號為S9-4000/35。第五章變電所位置選擇與總體布置5.1變電所所址選擇的一般原那么變配電所所址的選擇，應根據以下要求并經技術經濟分析比擬后確定1、盡量靠近負荷中心，以降低配電系統的電能損耗電壓損耗和有色金屬消耗量。2、進出線方便，特別是要便于架空進出線。3、接近電源側，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。4、設備運輸方便，特別要考慮電力變壓器和上下壓成套配電裝置的運輸。5、不應設在有劇烈振動或高溫的場所；無法避開時，應有防振和隔熱的措施。6、不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所；無法遠離時，不應設在污染源的下風側。7、不應設在廁所浴室和其他經常積水的場所的正下方，且不宜設與上述場所相鄰。8、不應設在有爆炸危險環境的正下方或正上方，且不宜設在有火災危險環境的正上方或正下方。當與有爆炸或火災危險環境的連時，應符合現行國家標準GB50058—1992?爆炸和火災危險環境電力裝置設計標準?的規定。9、不應設在地勢低洼和可能積水的場所。關于工廠或車間的負荷中心，可用負荷指示圖或負荷功率矩法來近似地確定。不過確定變配電所所址，負荷中心不是惟一的因素，確定所址應全面考慮，擇優確定。5.2確定負荷中心在直角坐標系中，設負荷Pi在該坐標系中對應的坐標為〔xi，yi〕，設負荷中心坐標為(x，y)，那么負荷中心坐標為：因總降壓變電所靠近負荷中心，故可得到變電所的大體位置。5.3變電所的總體布置變電所的總體布置應滿足以下要求：1、便于運行維護和檢修。有人值班的變配電所，一般應設值班室。值班室應盡量靠近上下壓配電室，且有門直通。如果值班室靠近上下壓配電室有困難時，那么值班室可經走廊與配電室相通。值班室也可以與低壓配電室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端，低壓配電室裝置到墻的距離不應小于3M。主變壓器盡量靠近交通運輸方便的馬路側。條件許可時，可但設工具材料室或維修間。晝夜值班的變配電所，宜設休息室。有人值班的獨立變配電所，宜設有廁所和給排水設施。2、保證運行平安。值班室內不得有高壓設備。值班室的門應朝外開。上下壓配電室和電容器室的門應朝值班室開，或朝外開。油量為100KG及以上的變壓器應裝設在單獨的變壓器室內。變壓器室的大門應朝馬路開，但應防止朝向倉庫。在炎熱地區，應防止朝西開門。變電所宜單層布置。當采用雙層布置時，變壓器應設在底層。高壓電容器組一般應裝設在單獨的房間內，但數量較少時，可裝設在高壓配電室內；低壓電容器組可裝設在低壓配電室內，但數量較多時，宜裝設在單獨的房間內。所有帶電部門離墻和離地的距離以及各室維護操作通道的寬度等，均應符合有關規程的規定，以確保運行平安。3、便于進出線。如果是架空進線，那么高壓配電室宜位于進線側。考慮到變壓器低壓出線通常是采用矩形裸母線，因此變壓器的安裝位置宜靠近低壓配電室。低壓配電室位于低壓架空出線側。4、節約土地和建筑費用。值班室可與低壓配電室合并，但這時低壓配電室的面積應適當擴大，以便安置值班桌或控制臺，滿足運行值班的要求。高壓開關柜不多于6臺時，可與低壓配電屏設置在同一房間內，但高壓開關柜與低壓配電屏的間距不得小于2M。5、適應開展要求。變壓器室應考慮到擴建時有更換大一級容量變壓器的可能。上下壓配電室內均應留有適當數量開關柜屏的備用位置。總之，既要考慮到配電所留有擴展的余地，又要不阻礙工廠或車間的開展。變配電所總體布置的方案，應因地制宜，合理設計。布置方案的最后確定，應通過幾個方案的技術經濟比擬。考慮到周圍環境及進出線方便，決定在廠房的南側緊靠廠房倉庫建設工廠變電所，其位置如平面圖如示。工廠總平面圖如下：生活區負荷中心10KV車間變電所(4)(5)生活區負荷中心10KV車間變電所(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)工廠總降壓變電所35KV電源進線380V街道軋鋼廠平面圖軋鋼車間第六章變電所主接線方案的設計6.1電氣主接線概述主接線又稱一次接線或主電路。電氣主接線是由各種主要電氣設備〔如發電機、變壓器、開關電氣、互感器、電抗器及連接線路等設備〕，按一定順序連接而成的一個接受和分配電能的總電路。由于交流供電系統通常是三相對稱的，故在主接線圖中，一般用一根線來表示三相電路，僅在個別三相設備不對稱或需進一步說明的地方，局部地用三條線表示，這樣就將三相電路圖繪成了單線圖。為使看圖容易起見，圖上只繪出系統的主要元件及相互間的連接。電氣主接線單線圖應按行業標準規定的圖形符號與文字符號繪制，通常還在圖上標明主要電氣設備的型號和技術參數，以方便閱讀。主接線代表了發電廠和變電站電氣局部主體結構，是電力系統網絡結構的重要組成局部。6.2對主接線的根本要求概括地說，對主接線的根本要求包括平安、可靠、靈活、經濟四個方面。平安包括人身平安和設備平安。要滿足這一點，必須按照國家標準和標準的規定，正確選擇電氣設備及正常情況下的監視系統和故障情況下的保護系統，考慮各種人身平安的技術措施。可靠就是主接線應能滿足對不同負荷的不中斷供電，且保護裝置在正常運行是不誤動、發生事故時不拒動，能盡可能地縮小停電范圍。為了滿足可靠性要求，主接線應力求簡單清晰。電器是電力系統中最薄弱的元件，所以不應當不適當地增加電器的數目，以免引起事故。靈活是用最少的切換，能適應不同的運行方式，適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使發生故障時停電時間最短，影響范圍最小。因此，電氣主接線必須滿足調度靈活、操作方便的根本要求。經濟是在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設計投資最少。在主接線設計時，主要矛盾往往發生在可靠性與經濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，必須要選用高質量的現代化的自動裝置，從而導致投資費用的增加。因此，主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下，做到經濟合理。主要應從投資省、占地面積少、電能損耗小、運行費用低和節約有色金屬等幾個方面綜合考慮。6.3主接線的根本接線形式主接線的根本形式，就是主要電氣設備常用的幾種連接方式，概括為有母線的接線形式和無母線的接線形式兩大類。6.3.1具有母線的電氣主接線〔這里只介紹兩種〕〔1〕單母線接線單母線接線是一種最原始、最簡單的接線，如圖6.1所示，所有電源及出線均接在同一母線上。其優點是簡單明顯，采用設備少，操作簡便，便于擴建，造價低。缺點是供電可靠性低。母線及母線隔離開關等任一元件發生故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。因此，單母線接線方式一般只在發電廠或變電所建設初期無重要用戶或出線回路數不多的單電源小容量的廠〔所〕中采用。在主接線中，斷路器是電力系統的主開關；隔離開關的功能主要是隔離高壓電源，以保證其它設備和線路的平安檢修。〔2〕單母線分段接線單母線分段接線是采用斷路器〔或隔離開關〕將母線分段，通常是分成兩段，如圖6.2所示。母線分段后可進行分段檢修，對于重要用戶，可以從不同段引出兩個回路，當一段母線發生故障時，由于分段斷路器QF1在繼電保護作用下自動將故障段迅速切除，從而保證了正常母線段不間斷供電和不致使重要用戶停電。兩段母線同時故障的幾率很小，可以不予考慮。在供電可靠性要求不高時，亦可用隔離開關分段〔QS1〕，任一段母線發生故障時，將造成兩段母線同時停電，在判斷故障后，拉開分段隔離開關QS1，完好段即可恢復供電。圖6.2圖6.1單母線分段接線即具有單母線接線簡單明顯、方便經濟的優點，又在一定程度上提高了供電可靠性。但它的缺點是當一段母線隔離開關發生故障檢修時該段母線上的所有回路都要長時間停電。單母線分段接線連接的回路數一般可比單母線增加一倍。圖6.2圖6.16.3.2無母線的電氣主接線沒有母線的接線，其最大特點是使用斷路器數量較少，一般采用斷路器數都等于或小于出線回路數，從而結構簡單，投資較少。一般在6～220kV電壓級電氣主接線中廣泛采用。橋形接線圖6.3當具有兩臺變壓器和兩條線路時，在變壓器-線路接線的根底上，在其中間架一連接橋，那么成為橋形接線。如圖6.3所示。按照連接橋斷路器的位置，可分為內橋〔圖6.3(a)〕和外橋〔圖6.3〔b〕〕兩種接線。前者橋連斷路器設置在變壓器側；而后者，橋連斷路器那么設置在線路側。橋形接線中，四個回路只有三臺斷路器，是需要斷路器最少也是最節省的一種接線。但其可靠性和靈活性較差，只能應用于小型變電所、發電廠。圖6.3內橋式適宜輸電線路較長，故障幾率較多，而變壓器又不需要經常切換時；外橋式那么在出線較短，且變壓器隨經濟運行的要求需經常切換時，就更為適宜。有時為了檢修出線和在變壓器回路中的斷路器時不中斷線路和變壓器正常運行，再在橋形接線中附加一個正常工作時斷開的帶隔離開關的跨條。在跨條上裝設兩臺隔離開關的目的是可以輪換停電檢修任何一組隔離開關。6.4主接線的繪制變電所主接線圖應說明：〔1〕電源電壓、電源進線回路數和線路結構；〔2〕變電所的接線方式和運行方式；〔3〕高壓開關柜和低壓配電屏的類型和電路方案；〔4〕上下壓電器設備的型號及規格；〔5〕各條饋出線的回路編號、名稱及容量。6.5工廠總降壓變電所的主接線方案選擇工廠電源進線電壓為35KV及以上的工廠，通常是先經工廠總降壓變電所降為6~10KV的高壓配電電壓，然后經過車間變電所，降為一般低壓用電設備所需的電壓如220/380V。方案1一次側采用內橋式接線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖〔如圖6.4〕所示。這種主接線，其一次側的高壓斷路器QF10跨在兩路電源進線之間，猶如一座橋梁，而且處在線路斷路器QF11和QF12的內側，靠近變壓器，因此稱為內橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷的工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發生故障時，那么斷開QF11，投入QF10〔其兩側QS先合〕，即可由WL2恢復對變壓器T1的供電。這種內橋式接線多用于電源線路較長因而發生故障和停電的時機較多、并且變電所的變壓器不需經常切換的總降壓變電所。圖6.5圖6.4方案2一次側采用外橋式接線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖〔如圖6.5〕所示。這種主接線，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，因此稱為外橋式接線。這種主接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。但與內橋式接線的適用場合有所不同。如果某臺變壓器例如T1停電檢修或發生故障時，那么斷開QF11，投入QF10〔其兩側QS先合〕，使用兩路電源進線又恢復并列運行。這種外橋式接線適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適于經濟運行需經常切換的總降壓變電所。圖6.5圖6.4方案3一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖〔如圖6.6〕這種主接線兼有上述兩種橋式接線的運行靈活性的優點，但所用高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二側進出線較多的總降壓變電所。根據本廠的實際情況，工廠總降壓變電所距該城鎮220/35KV變電所〔地區變電所〕5公里，距離較遠；而變電所負荷變動不大，故采用方案1〔一次側采用內橋式接線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線〕。方案2更適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大,適于經濟運行需經常切換的總降壓變電所；而方案3所用的高壓設備較多，增加了初期投資，故不采用方案2和方案3。采用橋式接線，最大的特點就是使用斷路器數量較少，使用斷路器數量較少，一般采用斷路器數都等于或少于出線回路數，從而結構簡單，投資較少。圖6.66.6高壓線路的接線方式圖6.6工廠的高壓線路有放射式、樹干式和環形等根本接線方式。〔1〕高壓放射式接線圖6.7圖6.7為放射式結構，放射式線路之間互相不影響，因此供電可靠性較高，而且便于裝設自動裝置，但是高壓設備用的較多，且每臺高壓斷路器須裝設一個高壓柜，從而使投資增加，而這種放射式線路發生故障或檢修時，該線路所有供電的負荷都要停電，要提高其供電可靠性，可在低壓變電所高壓側之間或低壓側之間敷設聯絡線，要近一步提高其供電可靠性，還可采用來自兩個電源的兩路高壓進線，然后經分段母線，由兩段母線用雙回路對用戶交叉供電。圖6.7〔2〕高壓樹干式接線圖6.8是高壓樹干式線路的電路圖。樹干式結線與放射式結線相比，具有以下優點：多數情況下，能減少線路的有色金屬消耗量；采用高壓開關數量少，投資較省。但有以下缺點：供電可靠性較低，當高壓配電干線發生故障或檢修時，接于干線的所有變電所都要停電，且在實現自動化方面，適應性較差。實際上，工廠的高壓配電系統往往是幾種接線方案相結合，依據具體情況而定，不過一般來說，高壓配電系統宜先優先考慮采用放射式，因為放射式的供電可靠性高，且便于運行管理。本廠由于車間一、二級負荷較多，需要較高的供電可靠性故采用放射式接線。圖6.8圖6.8第七章低壓電力網導線型號及截面的選擇7.1電力網導線型號選擇架空線路裸導線型號由于架空與電纜線路相比有較多的優點，如本錢低、投資少，安裝容易，維護和檢修方便易于發現和排除故障等，所以架空線路在一般工廠中應用相當廣泛。工廠戶外架空線路一般采用裸導線，其常用型號適用范圍如下：1.鋁絞線〔LJ〕：戶外架空線路采用的鋁絞線導電性能好，重量輕，對風雨作用的抵抗力較強，但對化學腐蝕作用的抵抗力較差，多用在10kV及以下線路上，其桿距不超過100～125m。2.鋼芯鋁絞線〔LGJ〕：此種導線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機械強度差的缺點。由于交流電的趨膚效應，電流實際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面面積是指鋁線局部的面積。在機械強度要求較高的場所和35kV及以上的架空線路上多被采用。3.銅絞線〔TJ〕：銅絞線導電性能好，對風雨及化學腐蝕作用的抵抗力強，但造價高，且密度過大，選用要根據實際需要而定。4.防腐鋼芯鋁絞線〔LGJF〕：具有鋼芯鋁絞線的特點，同時防腐性好，一般用在沿海地區、咸水湖及化工工業地區等周圍有腐蝕性物質的高壓和超高壓架空線路上電纜線路與架空線路相比，具有本錢高，投資大，維修不便等缺點，但是它具有運行可靠、不易受外界影響、不需架設電桿、不占地面、不礙觀瞻等優點，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜架設架空線路時，只有敷設電纜線路。工廠供電系統中常用電力電纜型號及適用范圍如下：浸紙絕緣鋁包或鉛包電力電纜〔如鋁包鋁芯ZLL型，鋁包鉛芯ZL型〕。它具有耐壓強度高，耐熱能力好，使用年限長等優點，使用最普遍。這種電纜在工作時，其內部浸漬的油會流動，因此不宜用在有較大高度差的場所。如6～10kV電纜水平高度差不應大于15m，以免低端電纜頭脹裂漏油。浸紙滴干絕緣鉛包電力電纜。可用于垂直或高落差處，敷設在室內、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機械壓力，但不能承受大的拉力。料絕緣電力電纜。這種電纜重量輕、耐腐蝕，可以敷設在有較大高度差，甚至是垂直、傾斜的環境中，有逐步取代油浸紙絕緣電纜的趨向。目前生產的有兩種：一種是聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護套的全塑電力電纜〔VLV和VV型〕，已生產至10kV電壓等級。另一種是交聯聚乙烯絕緣、聚氯乙烯護套電力電纜〔YJLV和YJV型〕，已生產至110kV電壓等級。7.2導線截面選擇7.2.1導線截面選擇的條件為了保證供電系統平安、可靠、優質、經濟地運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足以下條件：〔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計算電流時產生的電壓損耗，不應超過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〞。此種選擇原那么，稱為“年費用支出最小〞原那么。工廠內的10kV及以下線路，通常不按此原那么選擇。〔4〕機械強度導線〔包括裸線和絕緣導線〕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。表7.1架空導線最小截面積架空線路電壓等級鋼芯鋁線〔mm2〕鋁及鋁合金〔mm2〕銅〔mm2〕35kV2535－――6~10kV2535〔居民區〕25〔非居民區〕16≤1kV16正式68導線〔或電纜，下同〕的截面越大，電能損耗就越小，但是線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗量卻要增加。因此從經濟方面考慮，導線應選擇一個比擬合理的截面，既使電能損耗小，又不致過分增加線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗量。各國根據其具體國情特別是有色金屬資源的情況，規定了導線和電纜的經濟電流密度。我國現行的經濟電流密度規定如表7.2所示。表7.2導線和電纜的經濟電流密度〔A/mm2〕線路類別導線材質年最大負荷利用小時3000h以下3000～5000h5000h以上架空線路鋁1.651.150.90銅3.002.251.75電纜線路鋁1.921.731.54銅2.502.252.00按經濟電流密度jec計算經濟截面Aec的公式為式中，I30為線路的計算電流。按上式計算出Aec后，應選最接近的標準截面〔可取較小的標準截面〕，然后校驗其它條件。7.3本次設計導線型號及截面選擇〔1〕軋鋼車間變電所高壓側導線〔10kV〕,按經濟電流密度選擇1〕選擇經濟截面按條件，查表得T=6500h,jec=0.90/mm2,因此Aec=I30/jec=106.7/(0.90A/mm2)=118.6mm2選擇標準截面150mm2，即選LGJ-150型鋼芯鋁絞線。2〕校驗發熱條件查表得LGJ-150的允許載流量〔室外18℃時〕Ial=445A>I30=106.7A，因此滿足發熱條件。3〕校驗機械強度查表得10kV架空鋼芯鋁絞線的最小截面Amin=16mm2<A=118.6mm2,因此所選LGJ-150型鋼芯鋁絞線滿足機械強度要求。4〕線路電壓損耗幾何均距為1.5km,A=150mm2，查表得R0=0.2Ω/km，X0=0.36Ω/km。故線路的電壓損耗為線路的電壓損耗百分值為它小于，因此所選LGJ-150型鋼芯鋁絞線滿足電壓損耗要求。〔2〕總降壓變電所高壓側導線(35kV架空線)選擇原那么及校驗同10kv架空線的選擇類似。第八章短路電流的計算8.1短路概述在三相系統中，可能發生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統中，發生單相短路的可能性最大，而發生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴重。為了使電力系統中的電氣設備在最嚴重的短路狀態下也能可靠地工作，因此作為選擇檢驗電氣設備用的短路計算中，以三相短路計算為主。三相短路用文字符號k(3)表示。工廠供電系統要求正常地不簡短地對用電負荷供電，以保證工廠生產和生活的正常進行。但是由于各種原因，也難免出現故障，而使系統的正常運行遭到破壞。系統中最常見的故障就是短路。所謂短路，就是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發生通路的情況。產生短路的原因很多，主要有以下幾個方面：〔1〕元件損壞，例如絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良帶來的設備缺陷開展成短路等；〔2〕氣象條件惡化，例如雷擊造成的閃絡放電或避雷器動作，架空線路由于大風或導線覆冰引起電桿倒塌等；〔3〕人為事故，例如運行人員帶負荷拉刀閘，線路或設備檢修后為撤除接地線就加上電壓等；〔4〕其它，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流局部等。短路后，短路電流比正常電流大得多；在大電力系統中，短路電流可達幾萬甚至幾十萬安。如此大的短路電流可對供電系統產生極大的危害，即:〔1〕短路是要產生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件損壞；〔2〕短路時電壓要驟降，嚴重影響電氣設備的正常運行；〔3〕短路可造成停電，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〕嚴重的短路要影響電流系統運行的穩定性，可使并列運行的發電機組失去同步，造成系統解列；〔5〕單相短路，其電流將產生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、電子設備等產生干擾，影響其正常運行，甚至使之發生誤動作。由此可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流計算，以便正確地選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩定性和熱穩定性，以保證在發生可能的最大短路電流時不致損壞。為了選擇切除短路故障懂得開關電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件〔如電抗器〕等，也必須計算短路電流。8.2三相短路電流的計算標幺制法，即相對單位制算法，因其短路計算中的有關物理量是采用標幺值〔相對單位〕而得名。按標幺制法進行短路計算時，一般是先選定基準容量Sd和基準電壓Ud。基準容量，工程設計中通常取Sd=100MV·A。基準電壓，通常取元件所在處的短路計算電壓，即取Ud=Uc。選定了基準容量Sd和基準電壓Ud以后，基準電流Id按下式計算基準電抗Xd那么按下式計算供電系統中各主要元件的電抗標幺值的計算〔取Sd=100MV·A,Ud=Uc〕。〔1〕電力系統的電抗標幺值〔2〕電力變壓器的電抗標幺值〔3〕電力線路的電抗標幺值短路電路中各主要元件的電抗標幺值求出以后，即可利用其等效電路圖進行電路化簡，計算其總電抗標幺值X∑*。由于各元件電抗均采用相對值，與短路計算點的電壓無關，因此無須進行電壓換算，這也是標幺值法較之歐姆法優越之處。三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流8.3標幺值法計算電路短路電流 去軋鋼車間去軋鋼車間=400MVAl=5km=0.4Ω/kmS9-4000/35K-1S9-1250/35K-1K-2380V35KV10KVLGJ-150，l=1.5km取取那么==5.50KA取那么==144.3KA 電力系統: 電力系統出口斷路器的遮斷容量=400MVA，故=100MVA/400MVA=0.25架空線路: 又LGJ-150的線路電抗，而線路長1.5km，電力變壓器 查表得：S9-4000變壓器的短路電壓百分值=4.5S9-1350變壓器的短路電壓百分值=5.5，故=1.38 =3.6 式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖8.1所示。去軋鋼車間K-1去軋鋼車間K-1K-2=400MVA圖8.1短路計算等效電路k-1點〔10.5kV側〕的相關計算總電抗標幺值 =0.25+0.16+1.38/2+0.5=1.6 三相短路電流周期分量有效值 其他短路電流 三相短路容量 k-2點〔0.4kV側〕的相關計算總電抗標幺值=1.6+3.6=5.2〔5-12〕三相短路電流周期分量有效值 〔5-13〕其他短路電流 〔5-14〕 〔5-15〕 〔5-16〕三相短路容量 〔5-17〕以上短路計算結果綜合圖表8.1所示。表8.1 短路計算結果短路計算點三相短路電流三相短路容量/MVAk-13.443.443.448.765.1962.5k-227.7527.7527.7570.841.919.23第九章上下壓供電系統一次元件的選擇與校驗工廠供配電系統中擔負輸送、變換和分配電能任務的電路，稱為“主電路〞，也叫“一次電路〞。一次電路中的所有電氣設備，稱為“一次設備〞或“一次元件〞9.1電氣設備選擇的一般條件9.1.1按正常運行條件選擇電氣設備按正常工作條件選擇，就是要考慮裝置地點的環境條件和電氣要求。環境條件是指電氣裝置所處的位置特征；電氣要求是指對設備的電壓、電流、頻率〔一般為50HZ〕等方面的要求；對一些斷路電器如開關、熔斷器等，還應考慮其斷流能力。〔1〕考慮所選設備的工作環境。如戶內、戶外、防腐蝕、防暴、防塵、防火等要求，以及沿海或是濕熱地域的特點。〔2〕所選設備的額定電壓UN,et應不低于安裝地點電網的額定電壓UN，即UN,et≥UN一般設備的電壓設計值滿足1.1UN,et，因而可在1.1UN,et下平安工作。〔3〕設備的額定電流IN是指在額定周圍環境溫度下，設備的長期允許電流。IN應不小于通過設備的計算電流I30，即IN≥I30〔4〕設備的最大開斷電流應不小于它可能開斷的最大電流，即9.1.2按短路條件校驗〔1〕動穩定校驗動穩定校驗〔電動力穩定〕是指導體和電器承受短路電流機械效應的能力。滿足穩定的條件是或式中，、——設備安裝地點短路沖擊電流的峰值及其有效值；、——設備允許通過的電流峰值及其有效值。對于以下情況可不校驗動穩定或熱穩定。1〕用熔斷器保護的電器，其熱穩定由熔斷時間保證，故不校驗熱穩定。2〕電壓互感器及其所在回路的裸倒替和電器可不校驗動、熱穩定，因短路電流很小。3〕電纜一般均有足夠的機械強度，可不校驗動穩定。〔2〕熱穩定校驗短路電流通過時，電器各部件溫度不應超過短路時發熱最高允許值，即式中，——設備安裝地點穩態三相短路電流；——短路電流假想時間；——電器的熱穩定電流；——電器的熱穩定時間。9.2高壓一次設備的選擇高壓一次設備的選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時設備應工作平安可靠，運行維護方便，投資經濟合理。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。故高壓開關設備、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。 設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即 設備的額定開斷電流或遮斷容量，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，那么為，為最大負荷電流。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)熱穩定校驗條件對于上面的分析，如表9.1所示，由它可知所選高壓一次設備均滿足要求表9.110kV高壓側一次側設備的選擇校驗選擇校驗工程電壓電流斷流能力動態定度熱穩定度其它裝置地點條件參數數據10kV50.3A()3.44kA8.76kA一次設備型號規格額定參數高壓少油斷路器SN10-10/100010kV1000A31.5kA80kA高壓隔離開關-10/20010kV200A-25.5kA-高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA--電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電壓互感器JDZJ-10電流互感器LQJ-1010kV100/5A-30.8kA-避雷針FS4-1010kV戶外隔離開關GW4-12/40012kV400A-25kA-9.3變電所低壓一次設備的選擇同樣根據上面的原那么，做出380V低壓側一次設備的選擇校驗，如表6-2所示，所選數據均滿足要求表9.2380V低壓側一次設備的選擇校驗選擇校驗工程電壓電流斷流能力動態定度熱穩定度裝置地點條件參數數據380V3074.7A27.75kA41.9kA一次設備型號規格額定參數低壓斷路器DW15-3000/3D380V3000A40kA--低壓斷路器DW20-630380V630A〔大于〕--低壓斷路器DW20-200380V200A〔大于〕--低壓斷路HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A第十章防雷和接地裝置確實定10.1防雷設備防雷的設備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊〔雷閃〕的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網稱為避雷網。避雷器是用來防止雷電產生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯，裝在被保護設備的電源側。當線路上出現危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變為低阻，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。10.2防雷措施架空線路的防雷措施〔1〕架設避雷線這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。〔2〕提高線路本身的絕緣水平在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的根本措施。〔3〕利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線由于3～10KV的線路是中性點不接地系統，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。〔4〕裝設自動重合閘裝置線路上因雷擊放電而產生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。〔5〕個別絕緣薄弱地點加裝避雷器對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉