6kV变电所及低压配电系统的设计.doc

本科生毕业设计本科生毕业设计 6kV6kV 变电所及低压配电系统的变电所及低压配电系统的 设计设计 6kv6kv substationsubstation andand LowLow voltagevoltage powerpower distributiondistribution systemsystem designdesign 目录目录 摘 要 .I 绪 论 .2 1 总体设计方案 .4 2 车间变电所负荷计算及无功补偿.5 2.1 车间负荷计算（机加工一车间）.6 2.2 无功功率补偿.9 3 车间变电所主变压器的选择 .10 4 变电所主接线方案的设计.11 5 短路电流和容量的计算.13 6 变电所一次设备的选择.16 6.1 一次设备选择的一般要求 .16 6.2 选择各类电气设备的特别的要求 .16 6.3 一次设备校验应满足的条件 .17 7 变电所高压进线和低压出线的选择.18 7.1 变电所进线方式的选择.18 7.2 变配电所进出导线和电缆的选择 .19 7.3 各类电力线路的导线截面的选择步骤 .19 7.4 电力线路选择的具体公式 .20 7.5 设计进出线的选择 .21 8 车间配电线路设计.22 8.1 6KV 高压母线的选择 .23 8.2 车间变电所低压侧母线的选择： .24 9 继电保护以及二次回路的设计 .24 9.1 继电保护装置的基本要求 .24 9.2 二次回路的接线安装要求 .25 9.4 6KV 主变压器的保护装置设计.26 9.5 高压断路器的操动机构控制与信号回路 .28 9.6 防雷保护和接地装置设计 .29 鸣 谢 .31 参考文献 .32 摘摘 要要 供配电 CAD 技术是计算机技术在电气工程设计领域的另一应用。但是我国供 配电 CAD 技术仍停留在绘图和计算相分离的阶段，还未形成一体化的 CAD 系统， 而供配电系统的设计是一项复杂的工程，它包括需求分析、各级负荷容量的确定、 高低压配电系统设计、变电所设计等，需要分析计算和绘制大量的图纸，工作量 庞大。 本文针对上述情况，分析研究了 6kV 及以下低压供配电系统的设计原则和设 计内容，查找设计资料、设计规程规范、各种相关电气设计手册，了解设计需要 的各种数据，并在研究了电气图形、供配电方案、数据间内在联系机理及其关系 的基础上，对供配电系统进行拓扑描述和结构识别；建立了 6kV 及以下低压供配 电一次部分的变压器、线路、断路器、电压电流互感器、熔断器、开关等主要设 备元件对象的描述方法和关联知识规则；采用面向对象技术和图示化技术，设计 了表达电气设备特征的基本图元库、支路图元库及模板图形库；创建了实现分析 计算、绘图、数据处理一体化的供配电一次 CAD 系统的总体结构框架，完成了负 荷计算与无功补偿、变压器选型、主结线确定、电气设备选型等各功能模块的设 计；并能同时进行图形输出和各种文档的打印输出。 关键词：关键词： 变压器;负荷计算;变电所；低压配电 -1- Abstract CAD technology is another application of computer technology in the field of electrical engineering design. But our country for distribution of CAD technology remains in calculating and drawing phase separation stage, has not yet formed the integration of CAD system, and for the design of distribution system is a complex project. It includes demand analysis, at all levels of the load capacity, high and low voltage power distribution system design, electrical design, need analysis, calculation and drawing of a lot of and huge workload. Based on the above analysis, design principles and design elements of 6kV and below the low-voltage power supply system, find the design data and design specification, all kinds of electrical design manual, to understand the various data needed for the design, and based on the electric power supply system, graphic relation mechanism between data, and the relationship between the scheme on the topological description and structure identification of power supply and distribution system; establish 6kV and low voltage element main equipment for the power distribution of a part of the transformer circuit breaker, current transformer, voltage fuse, switch description method and related knowledge rules; using object-oriented technology and graphic design technology. The expression of electrical equipment characteristics of the basic graphics library, graphics library and template library branch; create analysis calculation, drawing, data Deal with the integration of the power supply and distribution of a CAD system of the overall structure of the framework, completed the design of each function module of the load calculation and reactive power compensation, determine the transformer selection, main wiring, electrical equipment selection; and print and output of graphics output and all kinds of documents. KEY WORDS: TRANSFORMER; LOAD CALCULATION; SUBSTATION; LOW VOLTAGE POWER DISTRIBUTION -2- 0 0 绪绪 论论 电能是现代工业生产的主要能源和动力，是实现生产自动化的重要物质基 础。随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提 出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所必须改变传统 的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发 展趋势。电能从区域变电站进入工厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控 制、变换、分配和传输等问题。而变电所就担负着这一重任,一旦变电所出了事 故而造成停电，则整个工厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重 的安全事故.。因此,变电所的安全、可靠、经济、优质，对于保障工厂生产安 全、连续地进行，发展工业生产，实现工业现代化，具有举足轻重的作用。近 年来，随着微电子技术、微机控制与应用技术、计算机通信与网络技术的高速 发展和应用，为变电所的自动化和自能化提供了强大的技术支持。现今，只有 加大变电所的科技含量，汲取国内外先进技术，向自动化、现代化、智能化发 展，才能更好的为社会主义现代化建设服务。 电能是社会主义建设和人民生活不可缺少的重要的能源，电力工业在国民经济 中占有十分重要的地位，电能是由发电厂供给，因为考虑经济原因，发电厂大 多建在动力资源比较丰富的地方，而这些地方又常远离大中性城市和工厂企业， 这样需要远距离输送，经过升、降压变电所进行转接，在进一步的将电能分配 到用户和生产企业。 由于电力电能的重要特点是不能储存，因此电力电能的生产、输送、分配 和使用是同时进行的，于是电力电能从生产到使用就构成一个整体，而由电力 电能的生产、输送、分配和使用的发电机、变压器、电力线路及各种用电设备 联系在一起组成的统一整体就称为电力系统 2 负荷性质 本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为 5500 小时，属三级负荷。 3 供电电源条件 1）本车间变电所从本厂 35/6kV 总降压变电所用架空线路引进 6kV 电源，如图 1-3 所示。架空线路长 300m。 2）工厂总降压变电所 6kV c 厂总母线上的短路容量按 200MVA 变电计。 3）工厂总降压变电所 6kV 配电出线定时限过流保护装置的整定时间 Top=1.7s。 4）要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于 0.9。 5）要求在车间变电所 6kV 侧计算。 -3- 1 1 总体设计方案总体设计方案 查阅有关资料 变电所的设计步骤： 1、 负荷统计和无功补偿计算 2、变电所所址的选择:应尽量接近工厂的负荷中心，并处于负荷中心的电源一 侧.工厂的负荷中心按功率矩法来确定 3、根据工厂的负荷性质及供电的可靠性,确定变电所主变压器的台数、容量和 型式 4、按安全、可靠 、灵活 、经济的总体要求选择变电所主接线的最佳方案 5、根据发热条件、电压损耗条件、经济条件、机械强度条件来确定电力线路的 导线和电缆截面 6、短路电流的计算 7、变、配电所一次设备的选择变 8、电所建筑物结构型式的确定 9、变电所电气照明的设计： a、确定照明供电系统的主接线方案，并绘成图纸。 b、选择照明线路的导线（包括导线的类型、型号和截面积）。 c、选择照明配电箱（箱内应有 APD 装置）。 d、选择、整定和校验照明供电系统的保护装置。 e、出照明供电系统的电气平面布线图。 10、变电所二次回路方案的确定： a、继电保护电路的设计和确定 -4- b、短路器的控制回路、信号系统和自动装置的确定 c、变电所的电能计量回路：变电所 35KV 侧安装计量柜，装设三相有功电度表和 无功电度表，分别计量全厂损耗的有功功率和无功功率 d、变电所的测量和绝缘监测回路：变电所高压侧装有电压互感器-避雷器柜 12、防雷和接地方案的设计 a、 架空线的防雷措施:架设避雷线、提高线路的本身绝缘水平、装设自 动化和闸装置、在线路个别薄弱环节装设避雷器或保护间隙 b、 变电所的防雷措施:装设避雷器和避雷针 设计低压配电系统 1、车间配电线路布线方案采用动力照明合一的 380/220V 三相四线制 TN-C，树干 式接线方式。 2、选择线路导线及其配电设备和保护设备。 3、车间电气照明设计： a、电光源、灯具及其布置的选择 b、照明设计计算（利用系数法） c、其余照明灯具的选择 d、电照明线截面的选择 用计算机绘制电气图 撰写毕业设计说明书 2 2 车间变电所负荷计算及无功补偿车间变电所负荷计算及无功补偿 根据电力复核对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或 影响程度，电力负荷一般分为三级： 一级负荷：一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政 治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废等等。 在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特 别重要场所的不允许中断供电的负荷，应看着特别重要的负荷。 二级负荷：二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如大量 产品报废、中断供电将影响重要用电部门正常工作等。 三级负荷：三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述的一、二级负荷者。 -5- 计算负荷是供电设计的基本依据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响 到电器和导线电缆的选择是否经济合理，如计算负荷确定过大，将使电器和导线 电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。如果选的过小，又使电器和导线电 缆处在过负荷下运行，增加了电能的损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧 毁，同样造成损失。可见，正确的确定计算负荷意义重大，但由于负荷情况复杂， 影响因素多，虽然负荷的变化有点规律，但仍难准确的计算出来，实际上，它的 不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源的供应的 状况等多种因素有关。因此负荷的计算只能接近实际。 我国的确定负荷的方法，主要有需要系数法、二项式法，需要系数法是世界 上普遍采用的计算负荷的基本方法，二项式法应用局限很大，但确定设备台数教 少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，比较的合理，而且方便。 2.12.1 车间负荷计算（机加工一车间车间负荷计算（机加工一车间） 根据表 1-1，按车间用电设备工作性质，把用电设备分成冷加工机床、电阻 炉和吊车三组。经过初步分析计算及根据用电设备的平面布置情况将车间的用电 设备分配到三条干线上（见图 ） 11 号干线计算符合（16 台金属冷加工机床） 查参考文献 取二项式系数 b=0.14,c=0.5, X=5,cos=0.5,tg=1.73. （1.1） 则 1 号干线计算负荷为 30.1eX PbPcP 0.14 157.1750.5 (70 10.125 102 7.625) 74 kWkW kW 30.130.1 30.130.1 741.73128 var /cos74/0.5148 QPtgkWk SPkV A : 30.130.1 30.130.1 741.73128 var /cos74/0.5148 QPtgkWk SPkV A : 2.2 号干线计算负荷（15 台金属冷加工机床、1 台吊车） （1）金属冷加工机床组计算负荷 二项式系数及功率因数参考值查表得：二项式系数 b=0.14,c=0.5, -6- X=5,cos=0.5,tg=1.73. 30 2111eX PbPcP 0.14 139.7750.5 (31.935.7 13 10.1259.125)kWkW 69.6kW 30 2130 21 69.5 1.73120.2 varQPtgk (2)吊车计算负荷 因只有一台设备，故就以其额定工作参数作为计算负荷。 30 22 30 2230 22 10.2 10.21.7317.6 var e PPkW QPtgkWk （3）干线计算负荷 30 230 2130 22 30 230 2130 22 69.510.279.7 120.2 var 17.6 var137.8 var PPPkWkWkW QQQkkk 2222 30 230 230 2 79.7137.8159.1SPQkV AkV A : 30 230 2/( 3 ) 159.1/( 30.38)241.7ISUAA 33 号干线计算负荷（3 台电阻炉） 查参考文献 取0.5,0.5,bc ，则cos0.95,0.33,1tgx 30 3 30.330.3 30.330.3 30.330.3 0.5 890.5 4567 670.3322.1 /cos67/0.9570.5 /( 3 )70.53/( 30.38)107.2 ex PbPcPkWkWkW QPtgkWkW SPkWkV A ISUAA : 4. 机加工一车间照明负荷 （1） 车间照明的安装容量 右车间工艺平面图可知车间照明总面积约为 1080 ，查参考文献 可知 2 m 单位面积安装功率为（计算高度 812m），则本车间均匀布置的一般照 2 6/W m 明负荷为 3 30 1080 6 106.48PAakWkW （2）其他部分的照明负荷见表 1-1 -7- 表 1-1 其他部分的照明负荷 单独使用一般照明 强度 （1x） 面积 （） 2 m 安装功率 （W） 工具库 30 3 6 120 工艺室 30 3 6 120 低压配电室 30 3 7.5 120 变压器室 20 3 3.75 75 高压室 20 3 3.75 100 总计 535 （3）总照明负荷 30 2130 21 69.5 1.73120.2 varQPtgk 同样可以计算其他车间负荷计算，计算结果见表 1-2 表 1-2 车间变电所负荷计算表 机加工一车间设备明细表机加工一车间设备明细表（附 3） 设备代号设备名称代号 台 数单台容量（KW）总容量（KW） 1 冷墩机 GB-3 15555 2 冷墩机 GB-3 15555 3 普通车床 C620-1 17.6257.625 4 普通车床 C620-1 17.6257.625 5 普通车床 C620-1 17.6257.625 6 立式车床 C512-1A 135.735.7 7 普通车床 C620 14.6254.625 8 普通车床 C620 14.6254.625 9 普通车床 C620 14.6254.625 10 普通车床 C620 14.6254.625 11 普通车床 C620 14.6254.625 12 普通车床 C616 14.6254.625 13 螺丝套丝机 S-8139 13.1253.125 14 普通车床 C630 110.12510.125 15 管螺纹车床 Q119 17.6257.625 16 摇臂钻床 Z35 18.58.5 17 立式钻床 Z5040 13.1253.125 18 立式钻床 Z5040 13.1253.125 19 5 吨吊车 110.210.2 20 立式车床 C512-1A 135.735.7 21 立式车床 C512-1A 135.735.7 22 刨床 B665 133 -8- 23 万能铣床 X63WT 11313 24 立式铣床 X52K 19.1259.125 25 滚齿机 Y-36 14.14.1 26 插床 B5032 144 27 弓锯机 G72 11.71.7 28 立式钻床 Z512 10.6O.6 29 电阻炉 1 20（380V） 20 30 电阻炉 12424 31 电阻炉 14545 32 车床 CW6-1 131.931.9 33 立式车床 C512-1A 135.735.7 34 卧式镗床 J68 11010 35 单臂刨床 B1010 17070 机加工二车间、铆焊、电修车间的负荷计算机加工二车间、铆焊、电修车间的负荷计算（附 3） 设备容 量 计算负荷序 号 车间名称供电回路代号 KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A No.1 供电回路 15546.554.4 No.2 供电回路 1203642.1 1 机加工二车间 No.3 照明回路 1080 No.4 供电回路 1606465.3 No.5 供电回路 1405657.1 No.6 供电回路 1807273.4 2 铸造车间 No.7 照明回路 86.40 No.8 供电回路 1504589.1 No.9 供电回路 17051101 3 铆焊车间 No.10 照明回路 75.60 No.11 供电回路 1504578 No.12 供电回路 1464465 4 电修车间 No.13 照明回路 1080 总计 2.22.2 无功功率补偿无功功率补偿 变电所的无功补偿对于整个工厂的设计是极为重要的。按全国供用电规则 规定:高压供电的工业用户,功率因素不得低于 0.9;其他情况,功率因素不得底于 0.85.如达不到上述要求,则需增设无功功率的人工补偿装置. 工厂中功率因数降低是由于有大量的感应电机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等 -9- 感性负荷.如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的 情况下，尚达不到工厂规定的功率因数要求时，则考虑人工补偿。在变压器低压 侧装设了无功补偿装置后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所 主变压器的容量选择得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少工厂 的电费开支。工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。它一般 分为三中：高压集中补偿、低压集中补偿、低压分散补偿。 1补偿容量 c Q 补偿前变压器低压侧平均功率因数为（取）0.7,0.85 2 30 30 cos1/ 1 Q P 2 0.85 739 1/ 10.54 0.7 577.7 将由 0.54 提高到 0.9 以上所需补偿容量（由表查得）为cos1.08 c q 30 0.7 577.7 1.08 var437 var cc QPqkk 取则补偿后视现在计算负荷为500 var, c Qk 22 303030 () C SPQQ 22 577.7(739500)625kV AkV A: 2补偿装置的选择 在车间变电所内进行低压集中补偿。查参考文献 选用 PGJ1A 型无功功率 自动补偿屏，采用 2444 组合方式，内装 BW0.4-14-4 型电容器， 电容个数： （1.2） 2 500 39.5 14 (380/400) n 故选用 40 个， 安装容量为： 40 14 var560 varkk 3 3 车间变电所主变压器的选择车间变电所主变压器的选择 （一）台数（一）台数 -10- 本车间负荷和转供负荷均属于三类负荷，且负荷容量不大，故选用一台车 间变压器。 变电所装有一台主变压器时， 其容量应满足下列要求 SNTS30 式中：S30为该变电所承担的全部计算负荷（无功补偿后的计算负荷）。 （二）容量、型号（二）容量、型号 变压器低压侧总负荷，考虑到车间的发展，故选用容量为 30 625SkV A: 的SL7-800-6/0.4型变压器800kV A: 4 4 变电所主接线方案的设计变电所主接线方案的设计 变电所的主接线,应根据变配电所在供电系统中的地位进出线回路设备 特点及负荷性质等条件来确定.其主结线方案的设计原则与一般要求为：安全性、 可靠性、灵活性和经济性。必须注意几点： 安全性安全性 1、 在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。 2、 在低压短路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装低压刀开关。 3、 在装设高压熔断器和负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。 4、 6KV 及以上的线路末端,应装上与隔离开关联锁的接地铡刀。 可靠性可靠性 1变电所的主结线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电 源供电，对二级负荷，应由两回路或者一回 6kv 及以上专用架空线或电缆供电。 其中采用电缆供电时,应采用两根电缆组成的线路,且每根电缆应承受 100% 的二 级负荷。 2变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器，当有继电器保护或自动切换电 源要求时，低压侧总开关和低压侧母线分段开关，均应采用低压断路器。 3变电所的非专用电源进线侧,应装设带短路保护的断路器或负荷开关.当双电 源供多个变电所时,宜采用环网供电方式。 4对一般生产区的车间变电所，宜工厂总变电采放射高压配电，以 1 确保供电 -11- 可靠，但辅助生产区和生活区的变电所，可采用树干式。 灵活性灵活性 1、 变配电所的高低压母线，一般采用母线或单母线分段结构。 2 2、 6KV 及以电源进线为双母线时，宜采用桥型接线或线路变压器组接线。 3 3、 需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路电器高压负荷开关。 4 4、 主接线方案应与变压器经济运行的要求适应。 经济性经济性 1、 主结线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器应较少或不用 断路器的接线 2、 变配电所的电器设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国 家明令淘汰的产品 3、 中小工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需要频繁操做的场合，则采 用真空断路器或 SF6断路器 4、 工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费 的电度表用 5、 主接线方案应与变压器经济运行的要求相适应，还要考虑到今后的发展。负 荷切换主变压器的变电所高压侧还应装设高压断路器和高压负荷开关。 几种常用的高压电器有如下功能和特点： 高压隔离开关的功能主要是：隔离高压电源，以保证其它设备和线路的安全 检修。结构特点：即断开有明显可见的断开间隙，而断开间隙的绝缘及相间绝缘 都是足够可靠的。它能够保证人身和设备的安全。因为隔离开关没有专门的灭弧 装置，因此不允许带负荷操作。 高压断路器的功能是：不仅能通断正常电流，而且能接同和承受一定时间的 短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。 高压熔断器是：一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，使其熔 体熔化而分断断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及电路设备 进行短路保护，但也具有过负荷保护的功能。 本设计主变压器的主进电源线引自电网的 6KV 高压供电线路。供电系统在实 际设计中一般都在总降压变压器的一次侧和二次侧设有隔离开关、断路器、电流 互感器和电压互感器。当总降压变压器的一次侧附有电流互感器时，则可装设三 -12- 只电流表。通过电流表监测负荷是否均匀，并可判断某一相线是否缺相要求在 6KV 电源电源侧进行电能测量，所以要装设电度表、功率表和功率因数表，以便 对其电能、功率因数进行测量和补偿。这时必须在总降压变压器的一次侧附设电 压互感器和电流互感器。 在总降压变电所供电引向各车间变电所时，在总降压变电所或配电所的高压 开关柜内，仅装设电流表和电度表即可，电流表可装一只，电度表装一只，如果 有必要可装设计量无功电能的仪表和有功电度表。 5 5 短路电流和容量的计算短路电流和容量的计算 所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出 规定值的大电流。 造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏，误操作、雷击或过 电压击穿等。由于误操作产生的故障约占全部故障的 70%。短路电流数值通常是 工作电流值的十几倍或几十倍。它通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热会 使绝缘自然老化或损害，同时产生大的电动力，使设备的载流部分变形损坏，同 时短路电流会在线上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害， 从而影响与母线连接的电动机或其他的设备的正常的运行。另外：由于设备本身 不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压击穿，或 者是设备绝缘受外力损伤而造成短路；工作人员由于未遵守安全操作规则而发生 误操作，也可造成短路。 供电系统要求正常的不断的可靠供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。 但是供电系统的正常运行常常因为发生短路而受到破坏，所以，我们一定要避免 电力系统短路以免造成重大的损害。在选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定 性。由此可见，短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路 的一切因素；同时需要进行短路计算，目的就是为了正确的选择电气设备，使设 备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致 损坏。为了切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电器保护装置和选择限 制短路电流的元件（如电抗器）等，也需要计算短路电流。 供电系统中短路的类型与其电源的中性点是否接地有关，可分为三相短路、 -13- 两相短路、单相短路和两相接地短路，为了选折和校验电气设备、载流导体和整 定供电系统的继电保护装置，所以要计算三相短路电流。在校验继电保护装置的 灵敏度是要计算不对称短路的短路电流值。校验电气设备及载流导体的力稳定和 热稳定，要用到短路冲击电流、稳态短路电流、短路容量。但对瞬时动作的低压 自动空气开关，则需要用冲击电流有效值来进行起动稳定性。 供电系统的短路电流的大小与系统运行的方式有关，系统的运行方式可以分 为最大和最小运行方式。最大运行方式下发电机组投入多、双回输电线路及并联 变压器均全部运行。此时，整个系统短路阻抗最小，短路电流最大。如果在最小 运行方式下，则短路阻抗最大，短路电流相应的减小。在工厂供电系统中用最小 方式求 IZ（3），供校验继电保护用。 对一般工厂来说，电源方向的电力系统可看作无限大容量的系统。无限大容 统的特点是其母线电压总维持不变 短路电流计算： 1.绘制计算电路 图 1-1 短路计算电路图 2.确定基准值：设 Sd=100MVA，Ud=UC即高压侧 Ud1=6.3KV，低压侧 Ud2=0.4KV，则： Id1=Sd/30.5Ud1=100/1.7326.3=9.56kA Id3=Sd/30.5Ud3=100/1.7320.4=144.3KA 3.计算短路系统电路中各元件的电控标幺值 1）电力系统: X1M*=100MVA/200MVA=0.5 2)架空线路: 查表得 LGJ-120 的0=0.35/KM，而线路长 0.3KM,故 X2*=(0.350.3) 100MVA/(6.3KV)2 -14- =0.26 3)电力变压器：查表知 4.5%， X3*=4.5/100100MVA/800KVA =5.63 4.绘制等效电路图，如下： 图 1-2 等效电路图 5.计算 k-1 点(6.3kv 侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X(k-1)*=X1*+X2*=0.5+0.26=0.76 1)短路三相电流周期分量有效值 IK-1(3)=Id1/X(K-1)*=9.56kA/0.74=12.9KA 2)其他短路电流 I(3)=I(3)=IK-1(3)=12.9KA ish=2.55I(3)=2.5512.9KA =32.89KA Ish（3）=1.51I(3)=1.5112.9KA=20.0KA 3)三相短路容量 SK-1(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.75=133.3MVA 6. . 计算 k-2 点(0.4kv 侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 最大运行方式： 1) 总电抗标幺值 X(k-2)*=X1*+X2*+X*0.5+0.26+5.636.39 2) 三相短路电流周期分量有效值 IK-2(3)=Id2/ X（k-2）*144.3KA6.3922.58KA 3) 其它短路电流 I(3)=I(3)=IK-2=22.58KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.8422.58KA=41.54kA Ish(3)=1.09I(3)=1.0922.58kA=24.61kA -15- 4). 三相短路容量 SK-2(3)=Sd/X(k-2)*=100MVA/6.39=16MVA 总的短路计算结果如表所示： 表 1-3 短路计算结果 三相短路电流/kA短路容量 计 算 点 IK(3)I(3)I(3)ish (3)Ish(3)SK(3) MVA K-112.912.912.932.5920133.3 K-222.5822.5822.5841.5424.6116 6 6 变电所一次设备的选择变电所一次设备的选择 6.16.1 一次设备选择的一般要求一次设备选择的一般要求 各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作，所以在选择时必然有 相同的基本要求。在正常工作时，必须保证工作安全、运行维护方便，投资经济合 理。在短路的情况下，能满足力稳定和热稳定的要求。 按正常的工作条件，选择时要根据以下的几个方面： 1、环境产品制造时分户内和户外型，户外的设备工作条件较差，选择时要注意。 2、对电压选择设备时应使装设时应使装设地点的电路额定电压小于或等于设备的 额定电压。 3、电流电气设备铭牌上给的额定电流是指周围空气温度为某个值时电气设备长期 允许通过的电流。 6.26.2 选择各类电气设备的特别的要求选择各类电气设备的特别的要求 1、 断路器 负荷开关，高压断路器是供电系统中最重要的开关电器，它不仅 能安全的切合负荷电流，而且更重要的是它能可靠的和迅速的切除短路电流，所以 高压断路器的额定容量必须大于或者等于其安装处的短路容量，其额定的断流能力 必须大于或者等于其安装处的短路电流。 2、 隔离开关 ：隔离开关在供电系统中只用于接通和开断没有负荷电流流过 的电路，它的作用是为保证电气设备检修时，使要检修的设备与处于电压下的其余 -16- 部分构成明显的隔离。它没有灭弧装置，所以它的接通和切断必须在断路器分断后 才能进行。隔离开关因为无切断故障电流的要求，所以它只根据一般条件进行选择， 并按照短路情况下作力稳定和热稳定的校验。 3、电流互感器 ：在高压电网中，计量仪表的电流线圈和继电保护装置中断电 器的电流线圈都是通过电流互感器供电的。这样可以隔离高压电，有利于运行人员 的安全，同时可以使仪表及继电器等制造的标准化。它的准确度与它的二次侧所接 的负荷大小有关，即与它接入的阻抗大小有关。 4、电压互感器：电压互感器是测量高压用的，其一次绕组与高压电路并联， 额定电压与电路电压同一等级，二次绕组额定电压均为 100v，它的二次侧不能短路 运行，所以它的两侧要装熔断器来切除内部故障。 5、母线：常用的母线材料是铜、铝和钢。目前变电所的母线除因大电流用铜 的以外，一般尽量用铝母线，而电流不大的支干线或低压系统的零线则有时用钢母 线。 6.36.3 一次设备校验应满足的条件一次设备校验应满足的条件 1、设备的额定电压 Un.e应不小于所在线路的额定电压 UN: 即： UN.eUN （1.3） 但需要注意：使用限流式高压断路器时，熔断器的额定电压应与线路的额定电 压相等， 即： UN.e=UN。 1、 设备的额定电流 IN.e应不小于通过设备的计算电流 IN： （1.4） 即： IN.e=IN。 （1.5） 2、 设备的最大开断电流 IOC（或断流容量 SOC）应不小于它可能开断的最大电流 IK（或断流容量 SK） 即： IocIk 或： SocSk （1.6） 3、 短路稳定度校验: 热稳定度、动稳定度按三相短路冲击电流校验，校验公式详见参考资料 2 表 ZD6-24； 表 1-4 短路冲击电流校验公式 序号 设备名称校验项目 校 验 公 式符 号 含 义 动稳定性i maxish(3)1高压断路器 高压负荷开关热稳定性I2tI(3) 2tima i max-设备的极限通过电流峰值 ish(3)三相短路电流 -17- 高压隔离开关 动稳定性keI1N1.414ish(3)2电流互感器 热稳定性(ktI1n)2tI2tima 动稳定性alc3母线 热稳定性AAmin=1.414I(3)tima/c 4电缆、绝缘导线 热稳定性AAmin=1.414I(3)tima/c It三设备ts热稳定电流 ke动稳定倍数 kt-动稳定倍数 Amin-倍导体满足热稳定的最小截 面 al母线的最大允许应力 c导体的短路稳定系数 按设备装设地点、工作环境、使用要求选择电气设备的适当型号。本设计中变 电所一次设备均选用专业厂家生产的配套开关柜（屏）。 1.高压开关柜的选择 根据主接线方案要求，要选择高压进线、计量和互感器柜。以选择进线开关柜 为例。 根据主接线方案，选择 GG-1A（F）-11 型作为进线开关柜，其设备型号、规格的选 择及校验见表 校验结果列表如下： 表 1-5 JYN1-35 进线开关柜的校验表 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度 参数 UN KV I30（ 3）AIK（ 3）KA ish(3) KAI(3) 2tima 装设地点条件数据 637.512.932.5912.920.7 额定参数 UNINIOCIMAXIt2t ZN2-666301640(16KA)24 GN8-10/63010630-40(14KA)24 一次 设备 规格 LA-1010500/5-16021/21(900.1)21 2、低压配电屏的选择 根据变电所低压配电室的面积及配电的需要，选择低压配电屏 7 台，其中一台低 压出线屏，四台馈电屏，一台照明屏和一台备用屏。其型号与组要设备见表 表 1-6 低压配电屏的选择 配电屏 编号 1234567 配电屏 型号 PG1-2-3APGL1-30PGL1-23BPGL1-27PGL1-27PGL1-40PGL1-21 刀开关 HD13- 1500/30 HD13- 400/31 HD13- 200/31 HD13- 1000/31 HD13- 100/31 HD13- 400/31 HD13- 600/31 自动开 DW15-DZP-DZ10-DZ10-DZX10- -18- 关 1500/3250/3250/3250/3100/3 熔断器 RN2-200RN2-600 电流互 感器 LMZJ1-0.5 -口/5 LMZ1-0.5 -口/5 LMZJ1-0.5 -口/5 LMZ1-0.5 -口/5 LMZ1-0.5 -口/5 LMZ1-0.5 -口/5 LMZ-0.5 -口/5 用途车变出线馈线馈线馈线馈线照明照明 7 7 变电所高压进线和低压出线的选择变电所高压进线和低压出线的选择 7.17.1 变电所进线方式的选择变电所进线方式的选择 架空线 在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂供电设计中优先选 用。 电缆 在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。 7.27.2 变配电所进出导线和电缆的选择变配电所进出导线和电缆的选择 1、高压架空线 1）一般采用铝绞线 2）当档距或交叉档距较厂、电杆较高时，应采用铝绞线 3）沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐铝绞线 2、高压电缆线 1） 一般环境可采用铝心电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜心电缆 2) 埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆；但在无机械损伤的场所， 可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆 3) 敷设在管内或排管内的电缆，一般用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电 缆 4) 交联聚乙烯电缆具有优良的性能，应优先选用 5）电缆除按敷设方式和环境外，还应符合线路电压要求 4、 低压电缆线 1） 一般采用铝心电缆，但特别重要的或特别要求的线路可采用铜心电缆 2） 明敷设电缆一般采用裸铠装电缆。当明敷在无机械损伤的场所可用无铠 装电缆。明敷在有腐蚀性的场所，应采用塑料护管电缆或 防腐电缆 7.37.3 各类电力线路的导线截面的选择步骤各类电力线路的导线截面的选择步骤 -19- 1）对于低压电力线路 其负荷电流较大，导线发热是个突出的问题。因此，应先 按发热条件选择，再依次 校验电压损耗和机械强度。 2）对于照明线路 因照明器对线路的电压移非常敏感，线路的电