工厂供电课程设计-某机械厂变电所一次系统设计

编号课程设计（2008级本科）题目志敏机械厂变电所一次系统设计系（部）院物理与机电工程学院专业电气工程及其自动化作者姓名指导教师职称教授完成日期2011年1月7日二一一年一月本科生课程设计任务书论文题目某机械厂变电所一次系统设计作者姓名所属系、专业、年级机电工程系电气工程及其自动化专业指导教师姓名、职称教授任务下达日期2010年12月24日设计的主要内容11设计内容负荷计算和无功功率补偿；变电所主变压器和主接线方案的选择；短路电流的计算等。12设计依据1、气象资料工厂所在地区的年最高气温为34，年平均气温为15，年最低气温为18，年最热月平均最高气温为25，年最热月平均气温为18，年最热月地下08M处平均温度为21。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为8。2、地质水文资料工厂所在地区平均海拔1500M，地层以砂粘土为主，地下水位为2M。3、电费制度工厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元KVA，动力电费为020元/KWH，照明电费为050元/KWH。工厂最大负荷时的功率因数不得低干090，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费610KV为800元KVA。4、工厂负荷情况见下表计算负荷序号名称类别设备容量EPKW需要系数DKCOSTAN30KWP30VARQ30KVAS30I动力650407102照明708090481铸造车间小计72动力1100306133照明1007090482锻压车间小计120动力4004085062照明508090483仓库小计45动力6005085062照明608090484电镀车间小计66动力20003065117照明1009090485工具车间小计210动力2000407102照明3008090486组装车间小计230动力2000206133照明1308090487维修车间小计213动力40002065117照明1608090488金工车间小计416动力73003045198照明4608090489焊接车间小计876动力1500708075照明3080904810锅炉房小计153动力200060710211热处理车间照明100809048小计21012生活区照明800709048动力照明总计（380V侧）取08PQK，二、设计的基本要求1、设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言简练。（2）主要计算过程和步骤完整无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2、图纸（1）绘制电气主接线图（2）原理图要求用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适清晰美观。三设计进度安排阶段设计各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料2010年12月24日2查阅有关资料、阅读设计要求必读的参考资料2010年12月25日3负荷计算2010年12月2627日4电气主接线设计2010年12月28日5短路电流计算2010年12月29日6主要电气设备及载流导体选择2010年12月3031日7书写课程设计说明书2011年1月13日8打印整理课程设计资料2011年1月4日四需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）【1】刘涤尘、王明阳、吴政球电气工程基础M武汉武汉理工大学出版社2003年【2】张学成工矿企业供电设计指导书M北京北京矿业大学出版社1998年【3】刘介才工厂供电简明设计手册M北京机械工业出版社1993年【4】刘介才实用供配电技术手册M北京中国水利水电出版社2002年【5】刘介才工厂供电M北京机械工业出版社1997年【6】同济大学电气工程系工厂供电M北京中国建筑工业出版社1981年【7】苏文成工厂供电M北京机械工业出版社2004年【8】工厂常用电气设备手册编写组工厂常用电气设备手册（补充本）北京水利电力出版社1990【9】JGJ162008民用建筑电气设计规范【10】GB5005495低压配电设计规范【11】GB5005295供配电系统设计规范【12】GB502172007电力工程电缆设计规范【13】GB50060923110KV高压配电装置设计规范教研室意见负责人签名年月日系（部）意见负责人签名年月日摘要根据我国能源利用情况，供电设计的原则要求，按照设计任务书的详细要求，对该厂进行总体分析，然后着手对该中外合资机械厂的变电所及配电系统进行设计。在指导老师的悉心指导下、在同组成员尽心帮助下，同时借助不少参考文献，完成该次设计。首先，对全厂的负荷进行系统计算，为确定供电系统的电力变压器、各种开关电器的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进行无功补偿，以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗，从而减少电器元件的规格，降低它的功率损耗和电压损耗，减少投资。其次，根据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器，确定变电所的类型以及其主接线方案，其中包括变压器容量以及台数的确定，全厂配电系统的设计。然后，为了校验一次设备的短路稳定度，开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度，整定电流速断保护装置的动作电流，进行短路电流的计算，进而选择了电力线路和高低压电气设备。最后，确定全厂配电系统,根据设计要求，绘制变电所一次系统图。关键词电力变压器、无功补偿、功率损耗、短路稳定度、断流能力、配电系统目录1前言111引言112设计原则113本设计所做的主要工作22负荷计算及电容补偿321负荷计算的方法322负荷统计计算423电容补偿63变压器选择及主接线方案确定731主变压器台数选择732主变压器容量选择733主接线方案确定8331变电所主接线方案的设计原则与要求8332变电所主接线方案的技术经济指标8333工厂变电所常见的主接线方案9334确定主接线方案934无功功率补偿修定114高低压开关设备选择1341短路电流的计算13411短路计算的方法13412本设计采用标幺制法进行短路计算1342变电站一次设备的选择与校验19421一次设备选择与校验的条件19422按正常工作条件选择19423按短路条件校验2042410KV侧一次设备的选择校验21425380V侧一次设备的选择校验2343高低压母线的选择245变电所进出线和低压电缆选择2451变电所进出线的选择范围2452变电所进出线方式的选择2553变电所进出导线和电缆形式的选择2554高压进线和低压出线的选择2654110KV高压进线的选择校验26542由高压母线至主变的引入电缆的选择校验26543380V低压出线的选择266总结317参考文献311前言11引言电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工程机械制造厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。电能从区域变电站进入机械厂后，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。在机械厂，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心部分是变电所。一旦变电所出了事故而造成停电，则整个机械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。机械厂变电所要很好地为生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求1安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。3优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求4经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。12设计原则按照国家标准GB5005295供配电系统设计规范、GB500539410KV及以下设计规范、GB5005495低压配电设计规范、JGJ162008民用建筑电气设计规范等的规定，进行变电所设计必须遵循以下原则1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3、近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。13本设计所做的主要工作目前世界上机械生产能源和动力主要来源于电能。电网的正常运行是保证机械生产安全前提。根据设计任务书的要求，结合实际情况和市场上现有的电力产品及其技术，本文主要做了以下工作1、负荷计算机械厂变电所的负荷计算，是根据所提供的负荷情况进行的，本文列出了负荷计算表，得出总负荷。2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。4、变压器选择根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号。5、短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和动稳定检验，并列表表示。7、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行电缆截面选择时必须满足发热条件电缆包括母线在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2负荷计算及电容补偿21负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。由于本机械厂用电部门较多，用电设备台数较多，设计采用需要系数法予以确定。1单台组用电设备计算负荷的计算公式1有功计算负荷单位为KW30DEPK式中设备有功计算负荷单位为KW；30P用电设备组总的设备容量不含备用设备容量，单位为KW；E用电设备组的需要系数。DK2无功计算负荷单位为KVAR30TANQP式中设备无功计算负荷单位为KVAR；30Q对应于用电设备组功率因数的正切值。TANCOS3视在计算负荷单位为KVA30SPS式中视在计算负荷单位为KVA；30S用电设备组的功率因数。COS4计算电流单位为A30NSIU式中计算电流单位为A；30I用电设备组的视在功率单位为KVA；S用电设备组的额定电压单位为KV。NU2多组用电设备计算负荷的计算公式1有功计算负荷单位为KW330ZPIPK式中多组用电设备有功计算负荷单位为KW；3ZP所有设备组有功计算负荷之和；0I30有功负荷同时系数，可取07095。PK2无功计算负荷单位为KVAR330ZQIQKA式中多组用电设备无功计算负荷单位为KVAR；3ZQ所有设备组无功计算负荷之和；0IA30无功负荷同时系数，可取08095。QK3视在计算负荷单位为KVA233ZZZSPQ4计算电流单位为A3ZZNIU5功率因数3COSZPS22负荷统计计算根据提供的资料，列出负荷计算表。因设计的需要，计算了各负荷的有功功率、无功功率、视在功率、计算电流等。表中生活区的照明负荷中已经包括生活区各用户的家庭动力负荷。具体负荷的统计计算见表21。计算负荷序号名称类别设备容量EPKW需要系数DKCOSTAN30KWP30VARQ30KVAS30I动力6504071022626,51铸造车间照明708090485627小计72316292430654动力110030613333439照明1007090487342锻压车间小计12040473619941动力40040850621699照明508090484193仓库小计4520118232353动力600508506230186照明6080904848234电镀车间小计66348209406617动力2000306511760702照明1009090489435工具车间小计2106974510161543动力200040710280816照明300809048241156组装车间小计23010493113962121动力200020613340532照明130809048104507维修车间小计2135045827701170动力4000206511780936照明160809048128618金工车间小计41692899713622070动力730030451982194336照明4608090483681779焊接车间小计8762558451351877882动力1500708075105788照明30809048241210锅炉房小计153107480013392034动力20006071021201224照明10080904883811热处理车间小计21012812621798273212生活区照明80070904856269621944动力照明总计（380V侧）取79188952119521816408PQK，23电容补偿由表21知P307918KW，Q308952KVAR,S3011952KVA，因此该厂380V侧最大负荷时的功率因数为。供电部门要求该厂10KV进线侧最3062PCOS大负荷时的功率因数不应低于09。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于09，本文取092来计算380V侧所需无功功率补偿容量3012TANTCQP791811320426559KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案2（主屏）1台与方案4（辅屏）4台相组合，总共容量112KVAR5560KVAR。无功补偿后工厂380V侧的负荷计算307918PKW；5260352VARQK303S2285983KVA；补偿后低压侧的功率因数30COSPQ7918253变压器选择及主接线方案确定31主变压器台数选择选择主变压器台数时应考虑下列原则1应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须有备用电源。2对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，适于采用经济运行方式的变电所，可采用两台变压器。3当负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。4在确定变电所台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。32主变压器容量选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案方案1装设一台主变压器根据式31，主变选用一台接线方式为DYN11的S91250/10型变压器，根据民用建筑规范要求变压器的负载率不宜大于85，而125081625KVA893KZS显然满足要求。至于机械厂的二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。因此装设一台主变压器时选一台接线方式为DYN11的S9500/10型低损耗配电变压器。方案2装设两台主变压器0678593K51960KVAS3427因此选两台接线方式为DYN11的S9500/10型低损耗配电变压器。两台变压器并列运行，互为备用。33主接线方案确定331变电所主接线方案的设计原则与要求变电所的主接线，应根据变电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。1安全应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。2可靠应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。3灵活应能必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。4经济在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。332变电所主接线方案的技术经济指标1主接线方案的技术指标1供电的安全性。主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。2供电的可靠性。主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。3供电的电能质量主要是指电压质量，包括电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。4运行的灵活性和运行维护的方便性。5对变电所今后增容扩建的适应性。2主接线方案的经济指标1线路和设备的综合投资额包括线路和设备本身的价格、运输费、管理费、基建安装费等，可按当地电气安装部门的规定计算。2变配电系统的年运行费包括线路和设备的折旧费。维修管理费和电能损耗费等。3供电贴费（系统增容费）有关部门还规定申请用电，用户必须向供电部门一次性地交纳供电贴费。4线路的有色金属消耗费指导线和有色金属（铜、铝）耗用的重量。333工厂变电所常见的主接线方案1只装有一台主变压器的变电所主接线方案只装有一台主变压器的变电所，其高压侧一般采用无母线的接线，根据高压侧采用的开关电器不同，有三种比较典型的主接线方案1高压侧采用隔离开关熔断器或户外跌开式熔断器的主接线方案；2高压侧采用负荷开关熔断器或负荷型跌开式熔断器的主接线方案；3高压侧采用隔离开关断路器的主接线方案。2装有两台主变压器的变电所主接线方案装有两台主变压器的变电所的典型主接线方案有1高压无母线、低压单母线分段的主接线方案；2高压采用单母线、低压单母线分段的主接线方案；3高低压侧均为单母线分段的主接线方案。334确定主接线方案110KV侧主接线方案的拟定由原始资料可知，高压侧进线有一条10KV的公用电源干线，为满足工厂二级负荷的要求，又采用与附近单位连接高压联络线的方式取得备用电源，因此，变电所高压侧有两条电源进线，一条工作，一条备用，同时为保证供电的可靠性和对扩建的适应性所以10KV侧可采用单母线或单母线分段的方案。2380V侧主接线方案的拟定由原始资料可知，工厂用电部门较多，为保证供电的可靠性和灵活性可采用单母线或单母线分段接线的方案，对电能进行汇集，使每一个用电部门都可以方便地获得电能。3方案确定根据前面章节的计算，若主变采用一台S9型变压器时，总进线为两路。为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，低压侧采用单母线形式，其系统图见图31采用一台主变时的系统图。若主变采用两台S9型变压器时，总进线为两路，为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，两台变压器在正常情况下分裂运行，当其中任意一台出现故障时另一台作为备用，当总进线中的任一回路出现故障时两台变压器并列运行。低压侧采用也单母线分段形式，其系统图见图32采用两台主变时的系统图。图31采用一台主变时的系统图图32采用两台主变时的系统图表33两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只有一台主变，灵活性不好由于有两台主变，灵活性较好技术指标扩建适应性差一些更好电力变压器的综合投资额按单台（S91250/10）12563万元计综合投资为21256325126万元按单台S9500/10523万元计，综合投资为45232092万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额按每台48万元计,综合投资约为5154836万元6台GG1A（F）型柜综合投资约为61548432万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变和高压开关柜的折旧和维修管理费约5万元主变和高压开关柜的折旧和维修管理费约5万元经济指标交供电部门的一次性供电贴费按800元/KVA计，贴费为1250008万元100万元贴费为250000880万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案优于装设一台主变的方案。从经济指标来看，装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案。由于集中负荷较大，已经大于1250KVA,低压侧出线回路数较多，且有一定量的二级负荷，考虑今后增容扩建的适应性，从技术指标考虑，采用于装设两台主变的方案。34无功功率补偿修定低压采取单母线分段接线方式，考虑铸造车间、电镀车间和锅炉房为二级负荷，采用双回路供电，但在正常状态下只由一回路供电，另回路作为备用。计算负荷时则，只考虑其中一回路。为使两段母线的负荷基本平衡，段母线负荷设计为铸造车间、仓库、电镀车间、工具车间、金工车间、焊接车间；段母线负荷设计为锻压车间、组装车间、维修车间、锅炉房、热处理车间、生活区。段母线的负荷情况，13620486925804PKW1298097457VARQK2211SKVA同时系数取为，1/09COPS09X1504936XPKKW687187VARQK段母线的负荷情况405410728564PKW4395296293VARK8SKVA，同时系数取为；/4/075COPS09X48509372W168VARQK对无功功率补偿进行修定计算段母线所需无功功率补偿容量，取COS0921TAN082TAN043156170436VARZPK选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案2（主屏）1台与方案4（辅屏）3台相组合，总共容量112KVAR4448KVAR。456KW6187VARQK61874481707KVAR224R0S补偿后的功率因素。/935COPS094COS计算段母线所需无功功率补偿容量，取TAN82TAN43708431967VARZQK437PKWVARQK38842241644KVAR224671SKVACOS/3/09S选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案2（主屏）1台与方案4（辅屏）1台相组合，总共容量112KVAR2224KVAR。补偿后的功率因素。COS094高低压开关设备选择41短路电流的计算411短路计算的方法进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算出电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名）和标幺制法（又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名）。412本设计采用标幺制法进行短路计算1标幺制法计算步骤和方法1绘计算电路图，选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入的所以电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。2设定基准容量和基准电压，计算短路点基准电流。一般设DSDUDI100MVA，设（短路计算电压）。短路基准电流按下式计算DSUC413DSI3计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值。一般只计算电抗。电力系统的电抗标幺值42DSOCSX式中电力系统出口断路器的断流容量（单位为MVA）。OCS电力线路的电抗标幺值4302DWLCSXLU式中线路所在电网的短路计算电压（单位为KV）。CU电力变压器的电抗标幺值4410KDTNSX式中变压器的短路电压（阻抗电压）百分值；K变压器的额定容量（单位为KVA,计算时化为与同单位）。NSDS4绘短路回路等效电路，并计算总阻抗。用标幺制法进行短路计算时，无论有几个短路计算点，其短路等效电路只有一个。5计算短路电流。分别对短路计算点计算其各种短路电流三相短路电流周期分量、短路次暂态短路电流、短路稳态电流、短路冲击电流及短3KI“3I3I3SHI路后第一个周期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值）。SI453DKIX在无限大容量系统中，存在下列关系46“3I3KI高压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算255473SHI“3I15148SI“低压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算184493SHI“3I109410SI“6计算短路容量4113DKSX系统500MVALGJ150,8KMS91000105KV04KVK1K21234图41并列运行时短路计算电路2两台变压器并列运行时1根据原始资料及所设计方案，绘制计算电路，选择短路计算点，如图41所示。2设定基准容量和基准电压，计算短路点基准电流,设100MVA，DSDUDIS，即高压侧105KV,低压侧04KV,则DUC12412110MVA5K3DSI4132214DDU3计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值41410MVA25DOCSX式中电力系统出口断路器的断流容量OCS架空线路的电抗标幺值，查得LGJ150的单位电抗，而线路长036/XKM8KM,故415221VA03685KX电力变压器的电抗标幺值，查得S9500的短路电压4，SN1010型断路KU器的断流容量故50OCSMVA341085XVAK416417348X4绘制等效电路图，如图42所示图42并列运行时短路等效电路图5求K1点（105KV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值418120628KX三相短路电流周期分量有效值419315KA928DKKI三相短路次暂态电流和稳态电流196KA420“3I31KI三相短路冲击电流255255196KA50KA4213SHI“3I第一个周期短路全电流有效值151151196KA296KA4223SHI“3I三相短路容量423310MVA35728DKKSX（6）求K2点（04KV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值4248620/43212XXK三相短路电流周期分量有效值425KAIIKDK186232三相短路次暂态电流和稳态电流212KA426“3I32KI三相短路冲击电流184184212KA390KA4273SHI“3I第一个周期短路全电流有效值109109212KA231KA4283SHI“3I三相短路容量429MVAXSKDK714860233两台变压器分裂运行时1绘制计算电路，选择短路计算点，如图43所示。系统500MVALGJ150,8KMS91000105KV04KVK1K2K31234图43分裂运行时短路计算电路2基准值和短抗标幺值同并列运行时所算各值。3绘制等效电路图，如图44所示图44分裂运行时短路等效电路图4K1点的短路计算值同并列运行时K1点的计算值。5K2点（04KV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值4308106203212XXK三相短路电流周期分量有效值431KAIIKDK1804232三相短路次暂态电流和稳态电流133KA432“3I32KI三相短路冲击电流184184133KA245KA4333SHI“3I第一个周期短路全电流有效值109109133KA145KA4343SHI“3I三相短路容量435MVAXSKDK39810236K3点的短路计算值同K2点的计算值。4短路电流计算结果短路电流计算结果见表41、表42表41并列运行时短路电流计算结果表42并列运行时短路电流计算结果比较变压器并列和分裂运行两种情况下的短路计算，可得出分裂运行时的低压侧短路电流较并列运行时有明显减小，因此，为降低短路电流水平，所设计变电站通常情况下应分裂运行。42变电站一次设备的选择与校验正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。421一次设备选择与校验的条件为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验1按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。2按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。3考虑电气设备运行的环境条件和温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点3KI3I3I3SHI3SHI3KSK119619619650296357K221221221239321147三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点3KI3I3I3SHI3SHI3KSK119619619650296357K213313313324514593K313313313324514593422按正常工作条件选择1按工作电压选择设备的额定电压不应小于所在线路的额定电压，即NEUANU436NE2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即NEIA30I43730NEIA3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬间的短路电流有效OCIOCS值或短路容量，即KIKS438OCKI或439OCKS423按短路条件校验短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。1隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验1动稳定校验条件4403MAXSHI或4413MAXSHI式中、开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位MAXIAI为KA）；、开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为3SHISIKA）。2热稳定校验条件44223TIMAIT式中开关的热稳定电流有效值（单位为KA）；TI开关的热稳定试验时间（单位为S）；开关所在处的三相短路稳态电流（单位为KA）；3I短路发热假想时间（单位为S）。IMAT42410KV侧一次设备的选择校验图4510KV侧KYN28B12开关柜接线图表43SN1010真空断路器的校验方案号004用途受电、馈电额定电流（A）1000真空断路器VS1型真空断路器避雷器HY5W主回路元器件接地开关JN1510本供电系统10KV侧配电柜选用KYN28B12型开关柜，因采用双回路进线单母线分段形式所以进线柜需要2台方案号为006，馈电回路2路需开关柜2台，方案号为003，母联加计量柜为2台，方案号为012和055，为保证供电质量各段母线上分别加1个消弧消协柜。因馈电柜和母联加计量柜已经包含了开关柜中所有元器件，所以如馈电柜和母联加计量柜的校验满足要求时，开关柜的其他方案配置也能满足要求。具体校验见图45、表43和图46、表44。校验项目单位参数电压10KV电流289A断流能力196KA动稳定50KA热稳定196219额定电压KV10合格额定频率HZ50额定电流A1000合格4S热稳定电流电流（有效值）KA3151984573合格额定动稳定电流（峰值）KA808050合格额定短路开断电流KA315合格开断时间MS50额定短路开断电流开断次数次50额定操作电压V110/110,220/220机械寿命次20000036用途进线计量母线额定电流（A）1000真空断路器SN1010型真空断路器熔断器RN310/200主回路元器件接地开关JN1510图46KYN28B12开关柜接线图表44SN1010型真空断路器校验结果电压电流断流能力动稳定热稳定合格合格合格合格合格425380V侧一次设备的选择校验为满足设计需求本设计低压柜选用GCS型柜。其中2个进线柜，方案号为03；1个联络柜，方案号为04；4个馈电柜，方案号为11，低压柜总计7个。低压开关柜中个元件设备的校验见表46。表46380V侧一次设备的选择校验表46所选设备均满足要求。43高低压母线的选择按照88D264电力变压器室布置标准图像的规定610KV变电所高低压LMY型硬铝母线的尺寸选择，10KV母线选择LMY3404,即母线尺寸为40MM40MM；380V母线选择LMY3806505，即相母线尺寸为80MM6MM，而中心线母线尺寸为50MM5MM。选择交验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数NU30I3KI3SHI32IMAIT装置地点条件数据380V13064A212KA39KA2122075337额定参数NIOCIMAXITI低压断路器DW151500/3D380V1500A40KA低压断路器DZ20630380V630A大于30I一般30KA低压断路器DZ20200380V200A大于30I一般25KA低压刀开关HD131500/30380V1500A一次设备型号参数低压刀开关HD131000/30380V1000A5变电所进出线和低压电缆选择51变电所进出线的选择范围1高压进线1如为专用线路，应选专用线路的全长。2如从公共干线引至变电站，则仅选从公共干线到变电站的一段引出线。3对于靠墙安装的高压开关柜，柜下进线时一般须经电缆引入，因此架空进线至变电站高压侧，往往需选一段引入电缆。2高压出线1对于全线一致的架空出线或电缆出线，应选线路的全长。2如经一段电缆从高压开关柜引出再架空配电的线路，则变电站高压出线的选择只选这一段引出电缆，而架空配电线路在厂区配电线路的设计中考虑。3低压出线1如采用电缆配电，应选线路的全长。2如经一段穿管绝缘导线引出，再架空配电线路，则变电站低压出线的选择只选这一段引出的穿管绝缘导线，而架空配电线路则在厂区配电线路或车间配电线路的设计中考虑。52变电所进出线方式的选择1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。2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。53变电所进出导线和电缆形式的选择1高压架空线1一般采用铝绞线。2当档距或交叉档距较长、电杆较高时，宜采用钢芯铝绞线。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1一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆。2埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带有外护层的铅包电缆。3低压电缆线1一般采用铝芯电缆，但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。2电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。54高压进线和低压出线的选择54110KV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10KV公用电源干线。1按发热条件选择。由线路最大负荷时的计算电流及室外环境温度30，选择LJAI8573016，其30时的允许持续载流量987A，满足发热条件。AL30I2校验机械强度。因为钢芯铝绞线架空裸导线在610KV的允许最小截面为35，所以LJ2M16满足机械强度要求。由于此线路很短，不需检验电压损耗。542由高压母线至主变的引入电缆的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。1按发热条件选择。由线路最大负荷时的计算电流及土壤温度21，选择3芯交联聚AI85730乙烯绝缘铝芯电缆，其型号为，其90A，满足发212MYJLALI0I热条件。（2）校验短路热稳定。查得短路热稳定系数C773MINIMATAICA25221570416M2所以电缆满足要求。253102YJL543380V低压出线的选择1馈电给铸造车间的线路采用VLV221000型交联聚乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。1按发热条件选择。由计算电流65A，及该地区地下071米处全年最热月最高温度为20，30I初选，其，满足发热条件。218512MVL358A269ALI2校验电压损耗。由总平面布置图量得变电站至铸造车间距离约140M，而185的铜芯电缆的（按缆芯工作温度60计），2MKR/0，又铸造车间的，因此由线路电压07/XKKWP6310VAR2930KQ损耗的一般计算公式NRXU得31V38014072914635/U满足允许电压损耗5的要求。3短路热稳定度检验。查得短路热稳定系数C76，则23MIN157601MCTIAIMA式中为变电站高压侧过电流保护动作时间按05S整定，再加上断路器断IAT路时间02S，再加005S。由于前面所选185的缆芯截面，满足短路热稳定度要求，因此选用2MINA的电缆型号为。2185310VL2馈电给锻压车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为94A，为满足断路器上下级之间的配合，此段电缆选30I用型号为，其载流量为273A，经检验其发热条件、218512电压损耗和短路热稳定度均满足要求。3馈电给仓库的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为35A，此段电缆选用型号为30I，其载流量为273A，经检验其发热条件、电压损耗和2185302MVL短路热稳定度均满足要求。4馈电给电镀车间的线路采用VLV221KV型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为62A，为满足断路器上下级之间的配合，此段电缆选30I用型号为，其载流量为273A，经检验其发热条件、218512VL电压损耗和短路热稳定度均满足要求。5馈电给工具车间的线路采用VLV221KV型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为154A，为满足断路器上下级之间的配合，此段电缆选30I用型号为，其载流量为273A，经检验其发热条件、218512MVL电压损耗和短路热稳定度均满足要求。6馈电给组装车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为212A,此段电缆选用型号为30I，其载流量为273A,经检验其发热条件、电压损耗21853102VL和短路热稳定度均满足要求。7馈电给维修车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为117A，为满足断路器上下级之间的配合，此段电缆选30I用型号为，其载流量为273A，经检验其发热条件、218512MVL电压损耗和短路热稳定度均满足要求。8馈电给金工车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为206A，为满足断路器上下级之间的配合，此段电缆选30I用型号为，其载流量为273A，经检验其发热条件、218512VL电压损耗和短路热稳定度均满足要求。9馈电给焊接车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。由于热处理车间负荷较大，线路计算电流为788A，线路长度为30I300M，决定由两条线路对其供电。1按发热条件选择。由计算电流788A，及该地区地下071米处全年最热月最高温度为20，30I初选3，其，满足发215012MKVYJAIAL789362热条件。2校验电压损耗。由总平面布置图量得变电站至铸造车间距离约300M，而150的铜芯电缆的（按缆芯工作温度60计），2MKMR/140，又焊接车间的，因此由线路电0XK/7KWP8253VAR345130KQ压损耗的一般计算公式NPRXU得VU713803045125/3807157U满足允许电压损耗5的要求。3短路热稳定度检验。查得短路热稳定系数C115，则23MIN105710MCTIAIMA式中为变电站高压侧过电流保护动作时间按05S整定，再加上断路器断IMAT路时间02S，再加005S。由于前面所选150的缆芯截面，满足短路热稳定度要求，因此选用2MINA的电缆型号为3（）。215031KVYJ10馈电给锅炉房的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。线路计算电流为203A，为满足断路器上下级之间的配合，此段电缆选30I用型号为，其载流量为273A，经检验其发热条件、218512VL电压损耗和短路热稳定度均满足要求。11馈电给热处理车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。由于热处理车间负荷较大，线路计算电流为273A，线路长度为30I70M，决定由两条线路对其供电。1按发热条件选择。由273A，及地下071米处全年最热月最高温度为30I20，初选，其，满足发热21512MKVYJAIIAL27330条件。2校验电压损耗。由总平面布置图量得变电站至热处理车间距离约70M，而240的铝芯电缆的，又热处理车间的2MKMR/140KMX/07，因此由线路电压损耗的计算公式得KWP1830VAR2630Q94382168U50/94U满足允许电压损耗5的要求。3短路热稳定度校验。所选150100，满足短路热稳定度要求。2MINA212馈电给生活区的线路采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设。1按发热条件选择。由944A，及室外环境温度30，初选LGJ95/55，30I其30时的，满足发热条件。315IAL2校验机械强度。查表得最小允许截面，因此LGJ95/55满足2MIN16A机械强度要求。3校验电压损耗。由总平面布置图量得变电站至生活区负荷中心距离约200M，而LGJ95/55的，（按线间几何均距08MKR/350KX/370计），又生活区的，因此KWP630VAR926Q6153802U41/65ALU因此，电压损耗满足要求，LGJ95/55型钢芯铝绞线架空敷设。综合以上所选变电站进出线和低压电缆型号规格见表51。根据本设计计算选择最后的变电所系统图见附录一。表51变电站进出线和低压电缆型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LJ16钢芯铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆交联电缆（直埋）253102MYJL至铸造车间交联电缆（直埋）8V380V低至锻压车间交联电缆（直埋）2至电镀车间交联电缆（直埋）21853102MVL至工具车间交联电