乌石化塑料制品厂变电所及其配电系统初步设计

1概述本章概述工厂供电有关的基本知识和基本问题。首先要说明工厂供电的意义，要求和本设计的主要任务，然后介绍工厂供电系统和工厂自备电源的基本知识，最后介绍本设计的设计原则和设计内容。11工厂供电设计的意义及要求111工厂供电设计的意义工厂供电（PLANTPOWERSUPPLY），就是指工厂所需要电能的供应和分配，其称工厂配电。众所周知，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。因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。112工厂供电设计的要求工厂供电工作重要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并作好节能工作，就必须达到以下基本需求（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要求的要求。（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，即要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。12工厂供电系统与变配电所设计原则和内容121工厂供电系统的概况一般中型工厂的电源进线电压是610KV。电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或由高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将。610KV的高压电降为一般低压用电设备所需的电压（如220/380），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。我要设计的乌石化塑料制品厂是属于中型工厂，所以按中型工厂的要求来设计。122变配电所设计的一般原则变配电所必须遵守国家的有关规程和标准，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。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，应采用效率高，能耗低，性能较先进的电气产品。应根据工程特点，规模和发展规划，正确处理近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。123工厂供电设计的内容工厂供电设计包括变点所设计，配电线路设计和电器照明等。变配电所设计的内容1）本厂生产任务，车间组成，各车间负荷以及有关技术数据。2）车间变电所负荷计算以及无功补偿。3）车间变电所主变压器的计算与选择。4）变电所主接线的设计。5）短路电流计算。6）变压器一次设备选择。7）变电所高压进线和低压出线的计算选择。8）变电所二次回路设计以及继电保护整定。9）变电所防雷以及接地保护。2变配电所的电力负荷及计算本章首先简介工厂电力负荷的分级及有关概念，然后着重讲术用电设备组计算负荷和计算负荷的确定方法，最后进行变配电所的电力负荷及计算。21工厂的电力负荷211工厂电力负荷的分级电力负荷有称为电力负载，有两种含义一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷，一般负荷，动力负荷，照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负荷，重负荷，空负荷，满负荷等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。工厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，按GB500295供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求其中断供电造成的损失或影响的程度分为三级（1）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，用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。一级负荷是特别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。（2）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，如主要设备损坏，大量产品报废，连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等。如纺织厂，化工厂等。（3）三级负荷三级负荷为一般电力负荷，不属于一级和二级的负荷，停电后损失不大者。根据上述，本设计属于三级负荷。212负荷计算的确定供电系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中各个元件（包括电力变压器，开关设备及导线，电缆等）都必须选择得当除了应满足工作电压和频率的要求，最重要的就是要满足负荷电流的要求，因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。213计算负荷的公式1）基本公式用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30。用电设备组的设备容量PE，是指用电设备组所有设备的额定容量PN之和。即PNE。而设备的额定容量PN，是设备在额定条件下的最大输出功率。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功率损耗，同时设备本身有功功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应为2130LEEWLKPPN式中，为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全K部设备容量之比；为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功L率与运行的设备容量之比；为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时E的输出功率与取用功率之比；为配电线路的平均效率，即配电线路在最大WL负荷时的末端功率与首端功率之比。令上式中的，这里的称为需要系数。由上式可知需LCWDKKD要系数的定义式为2230DEFP即用电设备组的需要系数，为用电设备组的半小时最大负荷与其设备容量的比值。由此可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为23EDPK30实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质，设备台数，设备效率KD和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际。这里还要指出需要系数值与用电设备的类别和工作状态有极大的关系，因此在计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。在求出有功计算负荷后，可按下列各式分别求出其余的计算负荷。P30无功计算负荷为24TAN30PQ视在计算负荷为25COS30S式中，为用电设备组的平均功率因数。COS计算电流为263030NIU式中，为用电设备组的额定电压。NU如果一台三相电动机，则其计算电流就取为其额定电流，即（230COSNNPIU7）负荷计算常用的单位有功功率为“千瓦”（KW），无功功率为“千乏”（KVAR），视在功率为“千伏安”（KVA），电流为“安”（A），电压为“千伏”（KV）。2）多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多租用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数和KPQ对车间干线，取PK9508Q7对低压母线，分两种情况由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取PK908Q5由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取P90QK73总的有功计算负荷为28IPP3030总的无功计算负荷为29IQQK3030以上两式中的和分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。I,I,总的视在计算负荷为21023030QPS总的计算电流为21130NIU22计算负荷221计算各组的负荷NO1车变薄膜车间设备容量，,，,KWPE7060COS31TANKVUN38060DK；KKED42630；VAR5831TANQ；AKVPS70642COS30；AUIN81063330原料库设备容量，KWPE250DK5COS71TANKVUN380；KD7330；VAR91TANQ；AKVPS50COS30；AUIN792380130生活间设备容量，KWPEDKCOS480TANKVUN380；KD81030；VAR43TANQ；AKVPS890COS30A；UIN5138030成品库（一）设备容量，KWPE2530DK50COS731TANKVUN80；KD5730；VAR912TANQ；AKVPS50COS30；AUIN792380130成品库（二）设备容量，KWPE24DK5COS31TANKVUN80；KD273030；VAR461TANQ；AKVPS50COS30；AUIN821304130包装材料库设备容量，KWPE2DK5COS73TANKVUN80；KD60330；VAR417TANQ；AKVPS250COS30；AUIN251830130小计时总计算负荷9K；KWP40675874230；VAR124501293165KQ；KVAS4685084223030；UINNO2车间单丝车间设备容量，,KWPE6060DK650COS17TANKVUN380；KD330；VAR2417TANQ；AKVPS6850COS30；AUIN89430430水泵房设备容量，KWPE265DKCOS750TANKVUN380；D13030；VAR79TANQ；AKVPS251680COS30；AUIN692438030小计时总计算负荷9K；KWP95184530；VAR61476Q；AKVS25909238522030；UIN387NO3车间注塑车间设备容量，,KWPE9540DK60COS1TANKVUN380；KD3830；VAR51TANQ；AKVPS3608COS30；AUIN2968030管材车间设备容量，,KWPE435DKCOS31TANKVUN80；KD14030；VAR82TANQ；AKVPS6250COS30；AUIN9638030小计时总计算负荷9K；KWP817254830；VAR90Q；AKVS5428781722303；UIN936054NO4车变备料车间设备容量，,KWPE696DK5COS71TANKVUN380；KD41030；VAR273TANQ；AKVPS850COS30；AUIN8312503230生活间设备容量，,KWPE18DK9COS40TANKVUN38；KD030；VAR8430TAN30KPQ；VAS98COS30；AUIN49138030浴室设备容量，,KWPE5DKCOS80TANKVUN3；KD48030；VAR921TANQ；AKVPS40COS30AUIN74638030锻工车间设备容量，,KWPEDK5COS17TANKVUN380；KD93030；VAR17TANQ；AKVPS83650COS30；AUIN9720130原料间设备容量，,KWPE580DKCOS48TANKVUN30；KD1230；VAR7654TANQ；AKVPS3190COS30；AUIN210830仓库设备容量，,KWPE1530DK50COS731TANKVUN80；KD5430；VAR78TANQ；AKVPS950COS30；AUIN69138030机修模具车间设备容量，,KWPE125DK5COS17TANKVUN380；D030；VAR97TANKQ；AVPS4638502COS30；AUIN4583030注塑车间设备容量，,KWPE756DK7COS021TANKVUN38；KD45030；VAR921TANQ；AKVPS86470COS30；AUIN689730230铆焊车间设备容量，,KWPE9DK5COS31TANKVUN80；KD270330；VAR146TANQ；KVAPS50COS30；AUSIN0682354303小计时总计算负荷9K；KWP3158745198130VAR982071469263024367KQ；AKVPS84259158223030；UIN1304NO5车变锅炉房设备容量，,KWPE107DK75COS80TANKVUN38；KD030；VAR618TANQ；KVAPS39750COS30；AUIN148030实验室设备容量，,KWPE625DK5COS731TANKVUN80；KD713030；VARTANQ；AKVPS5310COS30；AUIN874030辅助材料库设备容量，,KWPE52DK5COS31TANKVUN80；KD1030；VAR0397TANQ；AKVPS2501COS30；AUIN4380330油泵库设备容量，,KWPE1565DK6COS31TANKVUN80；KD79030；VAR123TANQ；AKVPS560COS30；AUIN69243802130加油站设备容量，,KWPE65DK5COS731TANKVUN80；KD8712030；VAR493TANQ；KVAPS6150COS30；AUIN7023830办公楼，食堂，招待所设备容量，,KWPE560DK6COS31TANKVUN80；KD3030；VAR971TANQ；AKVPS506COS30；AUIN96753830小计时总计算负荷9K；KWP812017530；VAR8156934196720312576903KQ；AKVPS08302；UIN30所有车间的总计算负荷；KW261078293158723584130；VARQ5952；AKPS4819261073030；UIN638495因总电流特大我们以便设备选择方便把所有的负荷分成两组来计算负荷与选择设备。第一组负荷（1号车间和3号车间）；KWP851728403；VARQ945；AKVS98733852223030；UIN107第二组负荷（2号车间，4号车间，5号车间）；KWP86231938530；VARQ457207；AKS297686322303；UIN3109如表21所示是各车间和车间变电所负荷计算表表21各车间和车间变电所负荷计算表（380V）计算负荷序号用电设备名称容量KWPE需要系数DKCOSTAN30KWPVAR30Q30AKVS30I1薄膜车间70006060133420558670010638原料库300250501737512975152279生活间10080904883848891351成品库（1）25030501737512975152279成品库（2）240305017372124561442188小计90K41058550121466845101588单丝车间6000606511736042126489848水泵房2006508007513975162524692小计90K33573878555978587603注塑车间9504060133385054633962管材车间440035060133154204822566389963小计90K1728229822875443699备料车间6906050173414716282812583生活间10080904883848881349浴室508090484192444674锻工车间3003065117910531382097原料间150809048125761332021仓库15030517345778591369机修摸机车间10002506511725292538465844热处理车间75060701024545964289768铆焊车间90030501732746715482064小计90K15831200982558438885锅炉房1000707508870616933141实验室63025050173157527253154787辅助材料库5502050173111903223343油泵房1506506013397512967162524695加油站120650501737813491562370办公楼，食堂招待所5006060133303995075976小计90K12987156812036309423无功补偿计算A第一组负荷的无功补偿计算补偿前的变压器容量和功率因数变电所低压侧的实在计算负荷为97398KVA；30S主变压器容量选择条件为STS302，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1000KVA。这时变电所低压侧的功率因数为0602COS30PS无功补偿容量按规定，变电所高压侧的09。考虑到变压器的无功功率损耗QT远2COS大于有功功率损耗PT，一般QT（45）PT，因此在变压器低压侧补偿时低压侧补偿后的功率因数应高于090，这里取092。COS要使低压侧功率因数由06提高到092，低压侧需装设的并联电容器容量为QC58338（TANARCCOS06TANARCCOS092）58338（133042）53088KVAR取QC531KVAR补偿后的变压器容量和功率因数变电所低压侧的实在计算负荷为S3022230230CQPAKV7634531948522因此无功补偿后主变压器的容量可选为1000KVA。变压器功率损耗为0015S302001563427KVA951KWT006S30200663427KVA381KVARQ变电所高压侧的计算负荷为KWP89521385302301VAR04271347QTKQCAVS6580289521302130130I3023807A682无功补偿后,变配电所的功率因数为9071658COS130SP补偿后低压侧的计算电流为AI71380230230B第二组负荷的无功补偿计算补偿前的变压器容量和功率因数变电所低压侧的实在计算负荷为97222KVA；30S主变压器容量选择条件为STS302，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1000KVA。这时变电所低压侧的功率因数为0642COS30PS无功补偿容量按规定，变电所高压侧的COS209。考虑到变压器的无功功率损耗QT远大于有功功率损耗PT，一般QT（45）PT，因此在变压器低压侧补偿时低压侧补偿后的功率因数应高于090，这里取COS092。要使低压侧功率因数由064提高到092，低压侧需装设的并联电容器容量为QC62388（TANARCCOS064TANARCCOS092）62388（12042）48662KVAR取QC486KVAR补偿后的变压器容量和功率因数变电所低压侧的实在计算负荷为AKVQPSC269486578623223030因此无功补偿后主变压器的容量可选为1000KVA。变压器功率损耗为0015S302001562926KVA944KWTP006S30200662926KVA3775KVARQ变电所高压侧的计算负荷为KW76389462P302301VAR429755Q30KCAVS0429768212130130I302A4057无功补偿后,变配电所的功率因数为965704638COS1SP补偿后低压侧的计算电流为；AI38032230230C工厂总负荷进行无功补偿补偿前的变压器容量和功率因数变电所低压侧的实在计算负荷为194548KVA；30S主变压器容量选择条件为STS302，因此未进行无功补偿时，应选为1600KVA容量的两个并联主变压器。这时变电所低压侧的功率因数为0622COS30PS无功补偿容量按规定，变电所高压侧的09。考虑到变压器的无功功率损耗QT远2COS大于有功功率损耗PT，一般QT（45）PT，因此在变压器低压侧补偿时低压侧补偿后的功率因数应高于090，这里取092。COS要使低压侧功率因数由062提高到092，低压侧需装设的并联电容器容量为QC120726（TANARCCOS062TANARCCOS092）120726（127042）102617KVAR；取QC1030KVAR；补偿后的变压器容量和功率因数变电所低压侧的实在计算负荷为AKVQPSC51401035926120722302323因此无功补偿后主变压器的容量可选为1250KVA。变压器功率损耗为0015S3020015114055KVA171KWT006S302006114055KVA6843KVARQ变电所高压侧的计算负荷为KWP361247612032301VAR5648593KQC；AKVPS0213461242302130130；SI97038无功补偿后,变配电所的功率因数为82146COS30SP补偿后低压侧的计算电流为；3023021405173838SIA3变配电所变压器台数和容量的选择31变压器台数的选择工厂总变电所变压器的容量和台数选择在很大程度上取决于负荷的大小及其对供电可靠性的要求，同时应考虑工厂发展规划等因素并与电器主接线的选择统筹安排，应力求变电所的电器主接线简单，运行方便，供电可靠，节约电能与减少投资。变压器台数多则供电可靠性高，但设备投资也大，运行费用也要增加。因此，在能满足可靠性要求时变压器台数越少越好。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，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障和检修是，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，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源。2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。3）除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中容量相当大的变电所，岁为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。4）在确定变电所主变压器的台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。5）当只采用一台主变压器时，如果该主变压器的电压比为63105/04/023KV,容量,则宜采用两台主变压。AKVSN10根据上述原则，本设计（车间变配电所）采用两台并联运行的主变压器。311变压器台数选择时的原则（1）总降压变电所主变压器台数选择原则为保证供电可靠一般应装设两主变压器如只有一条电源进线，或变电所可由低压侧（610KV）电力网取得备用电源时，亦可安装一台变压器，若绝大部分负荷属三类负荷，其少量二级负荷还可由邻近低压电力网（610KV）取得备用电源时，可只安装一台主变压器。（2）车间变电所变压器台数选择原则一二级负荷较多时应设两台或两台以上变压器，最多不超过三台。只有二级负荷而无一级负荷的变电但要能从临近车间变电所取得低压备用电源。（3）当季节负荷或昼夜负荷变动较大时，为了使运行经济，减少变压器空载损耗也可采用两台变压器，以便在低谷负荷时，切除一台变压器除上述情况外一般车间变电所宜采用一台变压器，但是集中负荷较大时为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。32变压器容量和型号的选择1）变压器容量的选择变电所只装一台主变压器时,其容量满足下述要求3130SN式中,为该变配电所承担的全部计算负荷无功补偿后的计算负荷。30S变电所装两台主变压器时,两台容量宜相等,且容量都应满足下述要求3230SN式中,为该变电所承担的全部一,二级负荷的计算负荷之和。30S根据上面的依据本变电所可以选择为KVASSN61493021487063因此，两个并联主变压器的容量为1000KVA。2）变压器型号的选择本设计两个并联主变压器的容量为1000KA，高压绕组电压为10KV,所以选择S91000/10型系列变压器以指示于表31表31变压器型号选择表损耗/W型号额定容量KVA额定电压KV联结组标号空载负载空载电流阻抗电压S91000/10100010/04DYN1117009200175S91000/10100010/04DYN11170092001754变电所主接线总将压变电所的电气主接线是有变压器，断路器，隔离开关，互感器，避雷器，母线及电缆等电气设备，按一定顺序连接组成的，用以表示接受，汇集和分配电能的电路。41主接线设计的基本原则与一般要求我国变电所设计的技术规程规定变电所的主要接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求。1）可靠性（1）研究可靠性应注意的问题A、应重视网内外长期运行的实践经验及其可靠性的运行分析。B、应包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。C、在很大程度上取决于设备的可靠程度。D、考虑待设计发电厂，变电所在电力系统中的地位的作用。（2）具体要求A、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。B、断路器或引线检修及引线故障时，尽量减少停远回路和停远时间，并保证对一级负荷及全部及大部分二级负荷的供电。C、尽量避免变电所全停的可能性。D、大机组，超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2）灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机，变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式及特殊运行方式下的系统调度要求。（2）检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修而不致影响电力网和对用户的供电。（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。3）经济性主接线在满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省A、主接线要求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器和电压互感器、避雷器等一次设备。B、要使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。C、要能限制短路电流，以便选择价廉的电器设备和轻型电器。D、如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端和分支变电所可用简单接线方式。（2）占地面积小，主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。（3）电能损失小，经济合理地选择各种电气，减少电能损失。（4）具有未来发展和扩建的可能性。42变电所主接线电路图用规定的图例符号表示主要电气设备在电路中连接的相互关系，称为电气主接线图。主电路图是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据可以看出图41短路电流计算。薄膜车间生活间原料库成品库2包装材料库注塑车间成品库1管材车间单丝车间水泵房生活间备料车间原料车间浴室锻工车间仓库机修模具车间热处理车间锅炉房试验室辅助材料库油泵房电缆BX500LMZJ105HD13LYM120X10DW151000S91000/10105/04KVUK5LYM40X4PGL03GG1A07GGD08LMZJ105FS410LA10100AGN810T/200加油站办公楼食堂招待所DW151500HD131000/31HD131500/30电焊车间SN1010I/630ADW151000图41变配电所主接线图5短路电流计算本章首先介绍介绍短路的原因，后果及其形式，然后进行无限大容量电力系统中短路电流的计算。51短路的原因，后果及其形式511短路的原因工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保障工厂生产和生活的正常进行。然而由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路电流是指电力系统在短路时产生的冲击电流大约在短路发生后的半个周期的时候将出现短路电流的最大瞬假时值（电流的峰值），我们又称它为冲击电流，用符号“ICH”表示。冲击电流将产生很大的电动力，若电气设备选择不合适，或运行设备在系统短路容量增大已满足不了要求时，将在发生短路时使电气设备遭到破坏。造成短路的主要原应，是电气设备载流部分的绝缘损坏。工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作，或者误降低电压的设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路。512短路的后果短路后，系统中出现的短路电流比正常电流大的多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害1）路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏。2）短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。3）短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。4）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。5）单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路，电子设备等产生干扰，影响其正常运行甚至使之发生误动作。52无限大容量电力系统中短路电流的计算计算短路电流，首先要绘出计算电路图，如图31所示。在计算电路图上，将短路计算所须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，确定短路计算点。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，如图32所示。并计算电路中各主要元件的阻抗。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺制法。本设计采用欧姆法进行短路计算。521采用欧姆法进行短路计算1）电力系统的阻抗计算电力系统的阻抗相对于电抗来说很小，可由电力系统的电抗，电力系统变电所高压馈电线出口短路器的短流容量SOC来估算，这SOC就看作是电力系统的极限短路容量SK。因此电力系统的电抗为XS2OCU（51）式中，UC为短路计算电压。2）电力变压器的阻抗A变压器的电阻RT因3RTP2NI22NNTTCCSSRU（52CTKNU2）式中，UC为短路点的短路计算电压为变压器的短路损耗；为变压器的KPNS额定容量。B变压器的电抗XT（5NCKSU1023）式中，UK为变压器的短路电压百分值。3）电力线路的阻抗计算线路的电阻RWL可由导线电缆的单位长度电阻R0值求得，既（5LW04）式中，R0为导线电缆的单位长度的电阻，L为线路长度。线路的电抗XWL可由导线电缆的单位长度电抗X0值求得，既（5LW5）式中，X0为导线电缆的单位长度的电抗，L为线路长度。求出短路电路中各元件的阻抗后，就化简短路电路，求出其总阻抗，然后采用（56）到（510）公式计算短路电流周期分量，计算短路冲击电流及第3KI3SHI一个周期短路全电流，短路次暂态电流I“（3）和稳态电流，三相短路容3SHI3I量。31KS（5311CKKUIX6）（5331KII7）（53325SHII8）（5331SHII9）（53311KCKSUI10）下面进行本设计的短路计算图51短路计算电路图A求K1点的短路计算（UC1105KV）（1）计算短路中各元件的电抗及总电流电力系统的电抗断流容量SK（3）200MVA因此，221305CRUVXMA架空线路的电抗查表的X004KM，因此X2X0L04KM1KM04绘K1点短路的等效电路如图（A）所示，并计算其总电抗如下X（K1）X1X205504095052041KA2K418042610381034810B图52短路等效电路图（2）三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值KAXUIKCK3869501311三相短路次暂态电流和稳态电流KIIK863“31三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值255638KA1627KA3325SHII151638KA963KA1SI三相短路容量KMVIUSKCK8915360311B求K2点的短路计算（UC2040KV）（1）计算短路中个元件的电抗及总电流电力系统的电抗8104221304CKVXSMA架空线路的电抗（X0032KM）KA4221210651043CULX电力变压器的电抗由附录表得UK5，因此3224380NKS绘K2点短路的等效电路如图（B）所示，并计算其电抗3254431“2110608XXK2计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值KAXUIKCK6431053322三相短路次暂态电流和稳态电流KAIIK643“31三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值KKIISH28083“3109436KA4752KA109SI三相短路容量KMVIUSKCK173064033212表51短路计算表三相短路流/KA相短路容量/KMA短路计算点3KI33I3SHI3SHI3KSK1点638638638162796311589K2点4364364368022475230176变配电所一次设备的选择61一次设备的选择一次设备的选择，必须满足一次电流正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠方便，投资经济合理。正确选择一次设备的意义为了使变配电所的电气一次设备能在正常情况下长期稳定地工作,在故障情况下能在短时间内受住短路电流或过电压的破坏作用,又能满足上述要求的前提下尽可能减少待其一次设备的投资,就必须进行合理的选择A一次设备选择的一般要求1）满足工作要求应满足正常运行检修以及短路和过电压情况下的工作要求。2）适应环境条件应按当地条件进行校核。3）先进合理应力求技术先进和经济合理。4）整体协调应与整个工程的建设标准协调一致。5）适应发展应适当考虑发展，应留一定的裕连量。B一次设备选择校验项目及满足的条件一次设备选择校验项目及满足的条件用下面的图来描述表61一次设备选择校验项目及满足的条件611高压一次设备高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。变配电所中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路或一次回路，亦称为主电路，主接线。一次电路中所有的电气设备，称为一次设备或一次元件。一次设备按其功能来分，可分为以下几类。1变换设备其功能是按电力系统工作的要求来改变电压或电流，如电流互感器，电压互感器等。2控制设备其功能是按电力系统工作的要求来控制一次电路的通断，如各种高低压开关柜。3保护设备其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压的保护，如熔断器和避雷器。4补偿设备其功能是用来补偿电力系统的无功功率，以提高系统的功率因数，如并联电容器。5成套设备它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及二次设备组合为一体的电气装置，如高压开关柜。A高压断路器的选择高压断路器是高压供电系统中最重要的电气设备之一。它能在有负荷情况下接通和断开电路，当系统发生短路故障时，能迅速切断短路电流。高压断路器是电网中的重要保护设备，它不仅能够通断正常负荷电流，而且能接通一定时间的短路电流，并且能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障电流。根据本设计计算数据，可以选用SN1010/630300型断路器，下面表62来进行校验。短路稳定度校验序号设备名称电压（KV）电流（A）断流能力KA或MVA动稳定热稳定1高压短路器2高压负荷开关3高压隔离开关4低压短路器6熔断器7电流互感器8电压互感器9母线10电缆应满足的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备计算电流设备的最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流校验表62高压断路器的选择校验表装置地点的电气条件SN1010/630300序号项目数据项目数据结论1NU10KVNU10KV合格230I7792AI630A合格3K638KAOC16KA合格43SHI1627KAMAXI40KA合格52IMAITKA26814STI2KA102462S合格B高压隔离开关的选择隔离开关的用途是检修高压电器时，将被修理的设备与其他带电的部分可靠地断开，并构成明显的断开点，以保证修理时的安全。在一定条件下，允许用隔离开关接通或隔开小功率电路，如容量不大的空载变压器或电压互感器等。表63高压隔离开关选择校验表装置地点的条件10T/2008GN序号项目数据项目数据1NU10KVU10KV合格230I7792A30I200A合格3K638KAOC147KA合格43SHI1627KAMAXI255KA由于本变配电所负荷容量大,把负荷分两组来分析低压侧的设备选择,以下面指出低压断路器（文字符号为QF），又称低压自动开关，它即能带负荷通断电路，有能在短路，过负荷和低电压下自动跳这闸其功能与高压断路器类似。表64低压断路器的选择校验表一,二组负荷通用表装置地点的条件DW151000,DW151500序号项目数据项目数据结论1NU380KVNU380KV合格2“230/I100107/9563AI1000/1500A合格32KI436KAOCI40312SKA合格低压刀开关（文字符号为QK）的类型很多。按其操作方式分，有单投和双投。按其基数分，有单极，双极和三极。按其灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩的两种。不带灭弧罩的压刀开关一般只能在无负荷或小负荷下操作，作隔离开关使用。带灭弧罩的压刀开关，能通断一定的负荷电流。表65低压刀开关效验表一,二组负荷通用表装置地点的条件HD131000/31,HD131500/30序号项目数据项目数据结论1NU380KVNU380KV合格2“230/I100107/9563AI1000/1500A合格带熔断器的低压刀开关又称熔开关号为QKF），是一种由低压刀开关与低压熔断器的开关电器。最常见的HR13型刀熔开关，刀熔开关具有刀开关与低压熔断器的双重功能。采用这种组合形开关电器，可以简化配电装置结构，经济实用，因此越来越广泛地在低压配电屏上安装使用。表66熔断器的低压刀开关效验表一,二组负荷通用表装置地点的条件HR5100/1000,HR5200/1600序号项目数据项目数据结论1NU380KVNU380KV合格2“230/I100107/9563AI1000/1600A合格C电流互感器的选择测量用电流互感器的选择应满足一次回路的额定电压和额定电流，以及短路时热稳定和动稳定的要求，此外尚应满足测量与计量仪表对准确度的要求。继电保护用电流互感器还应满足10误差特性曲线的要求。电流互感器的特点是一次绕组的匝数很少，有的型式的电流互感起还没有一次绕组，利用穿过其铁心的一次电路作为一次绕组，且一次绕组的导体相当粗二次绕组的匝数很多，导体较细。工作时，一次绕组串接在一次电路中，而二次绕组则与仪表，继电器灯的电流线圈相串联，形成一个闭合回路。由于这些电流线圈的阻抗很小，因此电流互感器工作时二次回路接近与短路状态。表67高压侧电流互感器参数及校验表选择校验项目装置地点的电气条件LA10/100A参数数据参数数据电压NU10KVNU10KV电流30I7792AI100A动稳定3SHI1627KANESIK216KA表68低压电流互感器的选择校验表一,二组负荷通用表装置地点的条件（MZJ1051000/5），（MZJ1051200/5）序号项目数据项目数据1NU380VNU380V合格2“230/I（100107/9563）A30I（1000/1200）A合格7变电所高压进线和低压出线的选择71高压进线选择范围A如为专用线路，应选择专用线路全长B如从公共干线引至变配电所，则仅选从公共干线到变配电所的一段引入线路。C对于靠墙安装的高压开关柜，柜下进线时一般需通过电缆引入，因此架空进线至变配电所高压开关柜，往往需一段引入电缆。72低压出线的选择范围A如采用电缆配电，则应选线路的全长。B如经一段穿管绝缘导线引出，再架空配电的线路，则变配电所低压出线的选择只选这一段引出的穿管绝缘导线，而架空配电线路或车间配电线路的设计中考虑。73导线和电缆截面的选择计算731高压进线的选择为了保证供电系统的安全，可靠，优质，经济的运行，选择导线和电缆截面是必须满足下列条件（1）发热条件导线和电缆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）电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压校验。（3）经济电压密度35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”，此种选择原则，成为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按次原则选择。（4）机械强度导线截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。每线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。母线选择1）选择高压母线因为本厂的年最大负荷利用小时为5000H以下并用了铝架空线，电流密度，所以母线的截面为5ECJ30127965ECIAMJ因此所选择的高压母线型号为LMY3（440）。满足要求。2）选择低压母线30221750ECIJ中性线截面206943AM低压母线的型号LMY312086A本设计高压进线的选择按经济电流密度选择电缆进线长度为1KM，变电所高压侧计算符负荷COS0908,301246PKWTMAX5000H,线路允许电压损耗为5。电缆截面的选择按经济电流密度选择电缆截面由TMAX值可查得经济电流密度JEC225A/MM2。而计算电流，因此经济截面为30301243674COS05COS98NPIAU230674815ECAMJ选标准载面积为即选交联聚乙烯270270MB发热校验条件查附录表18得交联聚乙烯的允许载流量90度时，270M满足发热条件。3015586ALIAC校验机械强度查表得，因此选交联聚乙烯满足机械强度。270M270M732低压出线的选择允许载流量选择导线、电缆截面电流通过导线时将会发热，导致温度升高。裸导线温度过高，接头处氧化加剧，接触电阻增加，使此时进一步升高，氧化更加剧，甚至发展到烧断。绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘损坏，甚至引起火灾。为保证安全可靠，导线和电缆的正常发热不能超过其允许值。或者说通过导线的计算电流或正常运行方式下的最大负荷电流应当小于它的允许载流量。允许载流量与环境有关。查允许载流量时注意根据环境查出或乘上修