《矿山供电》

1、目录目录 第一章 设计任务 1.1工厂概况 1.2设计依据 1.3设计成果 第二章高压供电系统设计 2.1负荷计算 2.2无功功率补偿 2.3供电电压选择 第三章 厂变电所设计 3.1主接线的选择 3.2主变压器容量的选择 第四章厂变电所高压设备的选择 4.1短路电流计算 4.2高压电气设备选择 第五章继电保护 5.1车间变电所主变压器的选择 5.2厂变电所出线保护 第六章厂配电装置布置与防雷接地 6.1配电装置布置 6.2防雷与接地 第七章结束语 附录 1. 参考文献 2. 相关图纸 1）总厂变电所电气主接线图 2）主变压器保护原理图 3）总厂变电所防雷布置图 第一章第一章 设计任务设计任务

2、 课题：某塑料制品厂配电所及配电系统设计课题：某塑料制品厂配电所及配电系统设计 1.1工厂概况： 该厂年产量为万吨聚乙稀及烃塑料制品。产品品种有薄模、单丝、管材和注射器 等制品。其原料来源于某石油化纤总厂。 本厂设有薄膜、单丝、管材、注塑等四个车间，设备选型全部采用我国最新定型 设备此外还有辅助车间及其它设备。详见全厂总平面布置图。 1.2 设计依据： 1.2.1 工厂总平面布置图 设计任务书由南工程学院提供 1.2.2全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表（380 伏侧） 在此处将负荷表抄写 1.2.3 供用电协议 本厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下： （1） 从电业部门某 11

3、0/10 千伏变电所用 10 千伏架空线路向本厂供电，该所 在厂南侧 1 公里。 （2） 电业部门变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为 2 秒，工 厂配电所应不大于 1.3 秒。 （3） 在总配变电所 10 千伏侧计量。 （4） 要求本厂的功率因数值在 0.9 以上。 （5） 供电系统技术数据： 电业部门变电所 10 千伏母线，为无限大电源系统，其短路容量为 200 兆伏 安。供电系统如图 9-6。 在此处将图 9-6 抄写 1.2.4 本厂负荷性质 生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为 5000 小时。属于三级负荷。 1.2.5 工厂自然环境条件 1.气

4、象条件 （1） 最热月平均最高温度为 35 （2） 土壤中 0.71 米深处一年中最热月平均温度为 20 （3） 年雷暴日为 30 天 （4） 土壤冻结深度为 1.10 米 （5） 主导风向夏季为南风 2.地质及水文条件 根据勘测部门对本厂工程地质提出的资料，本厂地质构造为： （1） 地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为 1.67 米不 等。 （2） 地下水位一般为 0.7 米。 （3） 地耐压力为 20 吨/平方米 1.3 设计成果 1、设计说明书 2、设计图纸 1）总厂变电所电气主接线图 2）主变压器保护原理图 3）总厂变电所防雷布置图 第二章第二章 高压供电系统设计高压供

5、电系统设计 2.1 负荷计算 为了确定供电系统中各个环节的电力负荷的大小，以便正确地选择供电系统中 的各个元件（包括电力变压器、导线、电缆等） 。对电力负荷进行统计计算成为必要。 通过负荷的统计计算求出的用来按发热条件选择供电系统中组成元件的负荷值称为 计算负荷。计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定的是否正确合理，将直 接影响到电器和导线选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过 大，造成投资和有色金属的浪费。反之，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产 生过热引起绝缘过早老化、甚至烧毁现象，以致发生事故。同样给国家财产造成损失。 由此可见，正确确定负荷具有重要意义

6、。 2.1.1 确定计算负荷的方法 我国目前采用的确定计算负荷的方法有：需要系数法、二项式法、以概率论为理论 基础的利用系数法、和我国设计部门提出的“ABC”等。下面简单介绍各种方法的特点。 1、按需要系数法确定计算负荷、按需要系数法确定计算负荷 需要系数它与用电设备组的平均加权负荷系数、同时运 30 fZt X elSb KK P K P ； fZ K 行系数、电动机的平均加权效率以及网路供电效率等系数有关，且值恒 t K Sb l X K 小于 1。 （1）单台用电设备计算负荷： ； - 计算负荷，- 电动机的额定容量， ed jS P P jS P ed P - 电动机额定负荷时的效率

7、对于单个设备如白炽灯、电热器、电炉等。设备容量 Psb： Pjs=Psb （2）成组用电设备的负荷计算 计算负荷表达式： ； exjS PKPtgPQ jSjS -计算负荷有功功率 - 无功功率 Kx-需要系数 jS P jS Q - 功率因数角对应的正切值tg （3）多组用电设备的负荷计算 公式： ； )( 11 m xe m jS KPKP)( 11 m ex m jS tgPKKQ - 同期系数，对于车间干线，可取 ，对于低压母线，由用电 K19 . 0 K 设备组计算负荷直接相加来计算时。 8 . 09 . 0 K 2、二项式法确定计算负荷：、二项式法确定计算负荷： 二项式法是用两个系

8、数表征负荷变化规律的方法。 （1） 对于一组用电设备： 公式：Pjs=CPx+bPe，C，b - 系数（见 P23表 18） 。Px-组中 X 台容量最 大的用电设备的总额定容量（kw） ，Pe-该组中所有用电设备的总额定容量 （kw）计算电流时： ，C1，b1不同工作制的不同类用电设备， exjS PbPCI 11 规定取用大容量设备的数量 X 不同。金切机床采用 X=5，反复短时工作制采用 X=3，加热炉 X=2；电焊设备 X=1 等。 （2） 对于不同类用电设备组（m 组）其二项式表达式为： 有功功率： m ex m jS bPCPP 1 max 式中- 各用电设备组算术中第一项 CPx

9、的最大值。max x CP - 所有用电设备组算式中第二项总和。 m e P 1 无功功率： m ex m jS tgbPtgCPQ 1 1max 式中： - 与相应的功率因数正切值， 1 tgmax x CP - 与各组设备相应的功率因数正切值。tg e bP 3.“ABC”3.“ABC”法法 “ABC”计算负荷的特点是：1）运用概率论的基本原理找出计算负荷与设备容量 之间的关系。2）利用单元功率的概念和“ABC”列表法，将繁杂的功率运算简化为 台数的运算，使运算简单准确，利用“ABC”法计算公式为： BACADKP Ljs 2 D-单台等值功率（KW） ，一般容量（小于 50KW）的机床，

10、取 D=3KW，对 于电炉等，取 D=9KW。 -该组用电设备的利用系数。 （见 P24表 19）. L k ， 。 -该组用电设备中某一单台设备额定功率 i m i i knA. 1 D P K ei i ei P （KW） 。- 对应于该功率设备的台数。 i n ； ， i m i i nKB.1321 1 1 1 5 . 1 L k C 无功功率：tgPQ jsjS 4、利用系数法（同济大学）、利用系数法（同济大学） 公式：， “其中， Pjs PKP. max PjS QKQ. max 22 jjj QPS Kmax-最大负荷班内的半小时最大平均有功负荷 P30（等于 Pj）与总平均负

11、荷（ ）之比。其值接近于负荷系数的倒数。 P P PjP PPPPK/ 30max ，QP-每一用电设备组在最大负荷班内的平均有功负荷和平均无功负荷。 P P 按利用系数法确定计算负荷时，不论计算范围大小，设备类型多少，都必须先将 各类用电设备组的平均有功负荷 PP和平均无功负荷 QP分别代数相加，求得和 P P ，再依次去求利用系数 KLP 、nyx（有效台数） 、Kmax各值。求计算负荷时，只 P Q 需最后乘一次 Kmax值即得，不需再乘同期系数，不必按供电范围逐级求得 Pj 、Qj 、SJ之后，又求得， ，再乘以同期系数。因用利用系数求得的 Pj j P j Q j S 是各类负荷最大

12、值的总和，二者在概念上是有区别的。 纵观上述四种计算负荷的方法，各有特点。 1）需要系数法是当前通用的求计算负荷的方法。公式简单计算方便。为设计人员 普遍接受，需要系数法的数值来源于大量的测定值和统计，这个公式对于单台设备， 用电设备组，一个车间甚至一个工厂的计算负荷均可进行计算。这对于初步设计时估 算全车间或全厂的计算负荷显得尤为方便。其缺点是没有考虑大容量电动机的运行特 性（如起动和过载等）对整个计算负荷 P30，Q30的影响，尤其是当总用电设备台数少 时，其影响较大，但当设备台数足够多容量足够大，其影响是微弱的。 2）二项式法计算负荷时，考虑了电动机台数和大容量电动机对计算负荷的影响，

13、一般被用来计算车间干线，支干线的负荷，其缺点是 x 的取值仍缺乏足够的理论依据， 没有考虑 x 值随电动机台数的变化而变化，并且由于过分突出 x 台大型设备对电气负 荷的影响，其计算结果要比用需要系数法算出的结果大一些。 3） “ABC”法也把计算负荷看作是平均负荷 PPj与计算负荷对平均负荷参差值的 叠加，但它对这个参数的估计是由设备容量的总平方根表征的。该方根随 m i eii Pn 1 设备台数和设备容量而变化。容量值越大，对方根的影响越大。 i n ei P “ABC”法适应于连续工作制、短时工作制、反复短时工作制类设备。其另一特 点就是它的基本计算系数是最大负荷班的平均利用系数，该系

14、数的数值稳定，易于通过 实测取得，因而本方法具有实用价值。 通过以上三种方法的综合分析，从而充分熟悉了各种方法的优点，缺点和适用范围，根 据本次负荷的特点和性质和鉴于指导老师的意见，本设计对于车间总的负荷计算则采用需 要系数法。 2.1.2 各车间负荷计算： 根据下列公式： 1）单个设备的容量计算： 计算负荷表达式： ； exjS PKPtgPQ jSjS -计算负荷有功功率 - 无功功率 Kx-需要系数 jS P jS Q - 功率因数角对应的正切值tg 2）整个车间的负荷计算： 计算负荷表达式： ； )( 11 m xe m jS KPKP )( 11 m ex m jS tgPKKQ m

15、 jsjsjs QPS 1 22 - 同期系数（同时率） 。对于车间干线：可取 ，取 0.9； K19 . 0 K 对于低压母线：由于用电设备组计算负荷直接相加来计算时。 8 . 09 . 0 K 各车间变电所的计算负荷计算结果如下表：各车间变电所的计算负荷计算结果如下表： 序车间或用电设备容量需要系数功率因数功率因数角计算负荷变压器台数及容量 号设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦）无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数千伏安） （1 1）11 变电所变电所 1 薄膜车间 14000.60.61.33840.00 1117.20 1397.7613

16、97.76 2 台 2 原料库 300.250.51.737.50 12.98 14.9914.99 SG10-1600KVA 3 生活间 100.811.338.00 10.64 13.3113.31 4 成品库一 250.30.51.737.50 12.98 14.9914.99 5 成品库二 240.30.51.737.20 12.46 14.3914.39 6 包装材料库 200.30.51.736.00 10.38 11.9911.99 7 小计小20 1176.63 1467.031467.03 K=0.9 时： =0.9*876.2=788.58(KW)

17、( 11 m xe m jS KPKP =0.9*1176.63=1058.967（KVAR）)( 11 m ex m jS tgPKKQ = m jsjsjs QPS 1 22 )(28.1320967.105858.788 22 KVA 查手册选1 变电所变压器型号 SG10-1600KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序车间或用电设备容量需要系数功率因数功率因数角计算负荷变压器台数及容量 号设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦） 无功 Qjs(千乏）视在 Sjs(千伏安） (台数千伏安） （2 2）22 变电所变电所 1 单丝车

18、间 13850.60.61.3831.00 1080.30 1362.94 2 台 2 水泵房及其 附属设备 200.650.80.7513.00 9.75 16.25 SG10-1250 3 小计小00 1090.05 1378.60 K=0.9 时： =0.9*844=759.6(KW)( 11 m xe m jS KPKP =0.9*1090.05=981.05（KVAR）)( 11 m ex m jS tgPKKQ = m jsjsjs QPS 1 22 )(08.124305.984 6 . 759 22 KVA 查手册选2 变电所变压器型号 SG10-12

19、50KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序车间或用电设备容量需要系数功率因数功率因数角计算负荷变压器台数及容量 号设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦）无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数千伏安） （3 3）33 变电所变电所 1 注塑车间 1890.40.61.3375.60 100.55 125.80 1 台 2 管材车间 8800.350.61.33308.00 409.64 512.51 SG10- 800KV/10KV/0.4KV 3 小计小计10691069383.60 510.19 638.31 K=0.

20、9 时： =0.9*383.60=345.24(KW)( 11 m xe m jS KPKP =0.9*510.19=459.17（KVAR）)( 11 m ex m jS tgPKKQ = m jsjsjs QPS 1 22 )(48.57417.45924.365 22 KVA 查手册选3 变电所变压器型号 SG10-800KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序车间或用电 设备容 量需要系数功率因数功率因数角计算负荷变压器台数及容量 号设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦）无功 Qjs(千乏） 视在 Sjs(千伏安） (台数千伏安

21、） （4 4）44 变电所变电所 1 备料复制车间 1380.60.51.7382.80 143.24 165.45 1 台 2 生活间 100.818.00 0.00 8.00 SG10-500KVA 3 浴室 30.812.40 0.00 2.40 4 锻工车间 300.30.651.179.00 10.53 13.85 5 原料、生活间 150.8112.00 0.00 12.00 6 仓库 150.80.51.1712.00 14.04 18.47 7 机修模具车间 1000.250.651.7325.00 43.25 49.96 8 热处理车间 1500.60.71.0290.00

22、91.80 128.56 9 铆焊车间 1800.30.51.7354.00 93.42 107.90 10 小计小计641641295.20 396.28 494.15 K=0.9 时： =0.9*295.20=265.68(KW)( 11 m xe m jS KPKP =0.9*396.28=356.65（KVAR）)( 11 m ex m jS tgPKKQ = m jsjsjs QPS 1 22 )(73.44465.35668.265 22 KVA 查手册选4 变电所变压器型号 SG10-500KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序车间或用电设备容量需要

23、系数功率因数功率因数角计算负荷变压器台数及容量 号设备组名称 （KW) Kx cos 正切 tg 有功 Pjs（千瓦） 无功 Qjs(千乏）视在 Sjs(千伏安） (台数千伏安） （5 5）55 变电所变电所 1 锅炉房 2000.70.750.88140.00 123.20 186.49 2 台 2 试验室 1250.250.51.7331.25 54.06 62.44 SG10- 315KVA/10KV/0.4KV 3 辅助材料库 1100.20.51.7322.00 38.06 43.96 4 油泵房 150.650.80.759.75 7.31 12.19 5 加油站 100.650.

24、80.756.50 4.88 8.13 6 办公室、招 待所、食堂 150.60.61.339.00 11.97 14.98 7 小计 475475218.50 239.48 324.18 8 全厂合计 46384638 2617.50 3412.63 4300.85 K=0.9 时： =0.9*218.50=196.65(KW)( 11 m xe m jS KPKP =0.9*239.48=215.53（KVAR）)( 11 m ex m jS tgPKKQ = m jsjsjs QPS 1 22 )(76.29153.21565.196 22 KVA 查手册选5 变电所变压器型号 SG10

25、-315KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 2.2 无功功率补偿： 2.2.1 无功补偿的意义： 电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要 组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维 持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力 系统能够安全经济运行。 无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下，通过调节控制变量（发 电机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节）使系 统在满足各种约束条件下网损达到最小。通过无功优化不仅使全网电压在额

26、定值附近运 行，而且能取得可观的经济效益，使电能质量、系统运行的安全性和经济性完美的结合 在一起。无功补偿可看作是无功优化的一个子部分，即它通过调节电容器的安装位置和 电容器的容量，使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。 2.2.2 无功补偿的种类 对于企业及大负荷用电单位，按照无功补偿的种类又分为高压集中补偿、低压 集中补偿和低压就地补偿。在补偿容量相等的情况下，低压就地补偿减低的线损最大， 因而经济效益最佳。这是可以理解的。由于低压就地补偿了负荷的感性部分，使流经线 路和变压器上的无功电流大大减小，显然此种方法所取得的经济效益最佳。 2.2.3 并联电容器装置设计的一般要求 1高压并联电

27、容器装置接入电网的设计，应按全面规划、合理布局、分级补偿、 就地平衡的原则确定最优补偿容量和分布方式。 2变电所里的电容器安装容量，应根据本地区电网无功规划以及国家现行标准 电力系统电压和无功电力技术导则和全国供用电规则的规定计算后确定。当不 具备设计计算条件时，电容器安装容量可按变压器容量的 10%30%确定。 3电容器分组容量，应根据加大单组容量、减少组数的原则确定。 4当分组电容器按各种容量组合运行时，不得发生谐振，且变压器各侧母线的 任何一次谐波电压含量不应超过现行的国家标准电能质量公用电网谐波的有关规 定。 5高压并联电容器装置应装设在变压器的主要负荷侧。当不具备条件时，可装 设在三

28、绕组变压器的低压侧。 6当配电所中无高压负荷时，不得在高压侧装设并联电容器装置。低压并联电 容器装置的安装地点和装设容量，应根据分散补偿和降低线损的原则设置。补偿后的功 率因数应符合现行国家标准全国供用电规则的规定。 2.2.4 并联电容器装置的布置和安装的一般规定 1高压并联电容器装置的布置和安装设计，应利于分期扩建、通风散热、运 行巡视、便于维护检修和更换设备。 2高压并联电容器装置的布置型式，应根据安装地点的环境条件、设备性能 和当地实践经验，选择屋外布置或屋内布置。一般地区宜采用屋外布置；严寒、湿热、 风沙等特殊地区和污秽、易燃易爆等特殊环境宜采用屋内布置。屋内布置的并联电容器 装置，

29、应设置防止凝露引起污闪事故的措施。 3低压并联电容器装置的布置型式，应根据设备适用的环境条件确定采用屋内 布置或屋外布置。 4屋内高压并联电容器装置和供电线路的开关柜，不宜同室布置。 5低压电容器柜和低压配电屏可同室布置，但宜将电容器柜布置在同列屏柜的 端部。 2.3 无功补偿容量的计算： 初步计算总功率： =788.58+759.6+345.24+265.68+196.65=2355.75（KW） 5 1 jS P =1058.967+981.05+459.17+356.65+215.53=3071.07（KVAR） 5 1 jS Q 因在工业企业消耗的无功功率中，电动机占 70%，变压器占

30、 20%，线路占 10%。 Qjs =3071.07KVAR 未计算五台主变的无功功率，故设高压侧的无功功率为 QH 则，QH （10.2）=Qjs= 3071.07KVAR；QH=Qjs/0.8= 3071.07/0.8=3838.84 KVAR 即在未补偿前在厂变 10KV母线上： P=2355.75KW，Q=3071.07KVAR 补偿后：Cos=0.9， （=25.80） 则 S=P/cos=2355.75/0.9=2617.5KVA Q=S*Sin25.80=2617.5*0.618=1617.62 KVAR 应补偿的无功功率为： Q=3071.071617.62=1453.46 K

31、VAR 采用集中补偿和分散补偿相结合的方式补偿。在厂变 10KV母线上，选择 TBB3-10-750/50 型电力电容器柜(2 台)，每柜容量为 750KVAR，将它们分别设置在 、段母线上，另在、变的低压母线上装设低压电容器进行补偿。 （根据计算结果选择） 根据以上计算的补偿容量，选择无功补偿装置，补偿后变电站 10kV 侧功率因数为 0.90。选取的补偿装置见下表： 并联补偿成套装置 型号额定电压(kV) 总标称容量 (kvar) 单台标称容量 (kvar) 接线方式 750/50-10TBB31075050Y 2.3 供电电压的选择： 根据用电协议，电业部门拟定在厂南侧 1 公里处的 1

32、10KV/10KV变电所用 10KV架空 线路向本厂供电。从以上负荷计算可知：总的视在功率为 2617.5KVA，符合 10KV架空线 路的输送容量。 根据设计任务书，、变电所变压器 10KV/0.4KV均为 1 台，其余、变 电所变压器皆设置两台变压器 10KV/0.4KV。给本厂重要负荷车间供电。 第三章第三章 厂变电所设计厂变电所设计 根据第二章的分析计算可知，厂变电所实为 10KV开关站，10KV架空线采用一路进 线到母线，母线采用五条电缆出线，分别接在、变电所。各路出线设 备型号选择均涉及厂总配变电所主接线选择和、变电所变压器容量的 选择。 3.1 主接线选择： 3.1.1 变配电所

33、主接线选择原则 电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切 相关，并且对电气设备的选择配电装置选择，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须 正确外理为各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。 (1)当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。 (2)当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。 (3)当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组接 线。 (4)为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压 器分列运行。 (5)接在线路上

34、的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压 互感器合用一组隔离开关。 (6)610kV 固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中， 应装设线路隔离开关。 (7)采用 610 kV 熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。 (8)由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互 感器(一般都安装计量柜)。 (9)变压器低压侧为 0.4kV 的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护 或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。 (10)当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低

35、压断路器时， 在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。 在变电所主接线方案的设计中，应遵守的原则为：安全性、可靠性、灵活性、经济 性。 1运行的可靠：断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目 的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 2具有一定的灵活性：主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方 式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停 电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3操作应尽可能简单、方便：主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤 简单，便于运行人员掌握

36、。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操 作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造 成不便或造成不必要的停电。 4经济上合理：主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和 年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 5应具有扩建的可能性：由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此， 在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。 3.1.2 主接线的设计要求 1变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及 负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于 扩建等要求。 2

37、当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。 335110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。 超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV 线路为 8 回及以 上时，亦可采用双母线接线。110kV 线路为 6 回及以上时，宜采用双母线接线。 4在采用单母线、分段单母线或双母线的 35110kV 主接线中，当不允许停电检 修断路器时，可设置旁路设施。 当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当 110kV 线路为 6 回及以上，3563kV 线路为 8 回及以上时，可装设专用的旁路断路器。

38、 主变压器 35110kV 回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用 SF6 断路器的 主接线不宜设旁路设施。 5当变电所装有两台主变压器时，610kV 侧宜采用分段单母线。线路为 12 回及 以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当 635kV 配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。 6当需限制变电所 610kV 线路的短路电流时，可采用下列措施之一： a.变压器分列运行；b.采用高阻抗变压器；c.在变压器回路中装设电抗器。 7接在母线上的避雷器和电压互感器，可合用一组隔离开关。对接在变压器引出 线上的避雷器，不宜装设隔离开关。 本厂负荷为三类用

39、电负荷，、变电所变压器皆设置两台变压器，且 10KV 架空线采用一路进线，为了保证用电的可靠性，故在五个变电所的低压侧（380V/220V 侧）设置联络线，相互备用。主接线图如下图所示： PT 电 容 器 进 线 1# 0# 2#3#4# 所 变 5#6# 所 变 PT 厂 配 电 所 变 电 所 电 容 器 变 变 变 变 变 根据与电业部门签定的协议， “从电业部门某 110KV/10KV变电所，采用单条 10KV架 空线路向本厂供电”正常运行时为 1#、2#开关合上，0#开关分断，分裂运行。 、变压器低压侧联络开关均断开。当一路停电，一段母线失电时，自 动装置动作，失电段进线开关跳闸（0

40、#或 1#） ，0#分段开关合上，保证 、变压器供电正常。 当、变压器中任意一台停电时，其低压总开关分断，其中任意一 台低压联络开关合上。保证停电变压器低压母线各出线正常供电。 （根据自己的图纸说根据自己的图纸说 明明） 3.2 主变压器容量选择： 根据负荷计算结果可知：、变电所的负荷为： 1 变电所负荷为： P=0.9*876.2=788.58(KW) Q=0.9*1176.63=1058.967（KVAR） S=)(28.1320967.105858.788 22 KVA 查手册选1 变电所变压器型号 SG10-1600KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn11 2

41、变电所负荷为： P=0.9*844=759.6(KW) Q=0.9*1090.05=981.05（KVAR） S=)(08.124305.984 6 . 759 22 KVA 查手册选2 变电所变压器型号 SG10-1250KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn11 3 变电所负荷为：P=0.9*383.60=345.24(KW) Q=0.9*510.19=459.17（KVAR） S=)(48.57417.45924.365 22 KVA 查手册选3 变电所变压器型号 SG10-800KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn11 4 变电所负荷为：P

42、=0.9*295.20=265.68(KW) Q=0.9*396.28=356.65（KVAR） S=)(73.44465.35668.265 22 KVA 查手册选4 变电所变压器型号 SG10-500KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn11 5 变电所负荷为：P=0.9*218.50=196.65(KW) Q=0.9*239.48=215.53（KVAR） S=)(76.29153.21565.196 22 KVA 查手册选5 变电所变压器型号 SG10-315KVA/10KV/0.4KV；短路阻抗 UK%=4；D,yn11 第四章第四章 厂变电所高压设备选择厂变电

43、所高压设备选择 4.1 电气设备选择的一般要求 1）应满足各种运行、检修、短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。 2）应按当地环境条件（如海拔、大气污染程度和环境温度等）校核。 3）应力求技术先进和经济合理。 4）与整个工程的建设标准应协调一致。 5）同类设备应尽量减少品种，以减少备品备件，方便运行管理。 6）选用的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选 用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。 4.2 电气设备选择的一般原则 根据电气设备选择的一般原则，按正常工作条件选取。选择的高压电器，应能 在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。选用的电器

44、允许最高 工作电压不得低于该回路得最高运行电压；选用的电器额定电流不得低于所在回路在各 种可能运行方式下的持续工作电流。在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热 稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。同时兼顾今后的发展，选用 性能价格比高，运行经验丰富，技术成熟的设备，尽量减少选用设备的类型，以减少备 品备件，也有利于运行，检修等工作。 电气选择的一般技术条件，如下表 41、42 所示： 表 41 电气选择的一般技术条件表 序 号 名称额定电压额定电流额定开断电流动稳定热稳定经济电流密度其它 1 断路器 2 隔离开 关 3 熔断器 4CT 变比 准确级 次 5 限流电 抗器

45、6 避雷器 7 导体 硬母 线 电晕 8 电缆 长距离大电流 35KV 以上 9PT 变比 准确级 次 表 42 开关设备的选择与校验 表中， 分别为断路器的额定电压、额定电流和额定开断电流； NbrNN IIU, 分别为断路器工作点的线路额定电压、最大负荷电流和三相短路电IIUNS , max 流稳态值； 断路器工作点的三相短路冲击电流和短路全电流最大有效值； shsh Ii , 分别为断路器的动稳定电流峰值、热稳定电流及其试验时间；tIi tes , 4.2.1 按照正常工作条件选择 1、类型和形式的选择： 根据设备的安装地点、使用条件等因素，确定是选用户内型还是户外型；选用 普通型还是防

46、污型；选用装配式还是成套式；选用适合有人值班的还是满足无人值班要 求等。 2、额定电压： 按电气设备和载流导体的额定电压 UN不小于装设地点的电网额定电压 UNS选择， 即 NSN UU 但是，限流式熔断器只能用在与其额定电压相同的电网中，若降压使用的话，熔 断时产生的过电压将对电网和设备的绝缘造成损害。 3、额定电流： 所选电气设备的额定电流 IN或载流导体的长期允许电流 Iy（经温度或其他条件 修正后而得到的电流值） ，不得小于装设回路的最大持续工作电流。 即 max III yN 或 正常运行条件下，各回路的最大持续工作电流 Imax,按表 4-3 中原则计算。 按 GB76390交流高

47、压电器在长期工作时的发热的规定，断路器、隔离开关、电抗 器等电器设备在环境最高温度为+40时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环 境温度高于+40而低于+60时，每增高 1，建议额定电流减少 1.8%；当低于+40 时，每降低 1，建议额定电流增加 0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的 20%。 设备名称额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定 断路器NSN UU max IIN（或） tNbr II I shes ii kt QtI 2 隔离开关NSN UU max IIN shes ii kt QtI 2 熔断器NSN UU max IIN shNbr II 正常运行条件下，各回路的最

48、大持续工作电流 Imax，按表 43 中的原则计算。 表 43 各回路最大持续工作电流 Imax 的计算 回回 路路 名名 称称最大持续工作电流最大持续工作电流 Imax 的计算原则的计算原则 发电机或调相机回路Imax=1.05IN 变压器回路Imax=1.05IN 同时考虑变压器的正常过负荷的倍数 母线分段或母联断路器回路Imax-一般为该母线上最大一台发电机或 变压器的持续工作电流 主母线Imax 按潮流分布计算 带电抗器出线Imax 按按电抗器的额定电流计算，因其过 载能力很小 单回线路Imax 包括原有负荷、线路损耗及事故时转 移过来的负荷三方面之和 馈 线 双回线路Imax 取 1

49、.22 倍一回路的正常最大负荷 4.2.2 按短路状态进行校验 当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方 面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急骤升高，这可 能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时， 必须对短路电流进行电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。 为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期 内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。 （1） 容量和接线： 按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程 建成后 510

50、年） ；其接线应采取可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在 切换过程中可能短时并列的接线方式。 （2） 短路种类： 一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的 情况验算。 （3） 计算短路点： 选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。先考虑分别在电气 设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备内部的短路电流，而非 流到短路点的总短路电流。 （4） 短路计算时间： 检验电器是热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的计算 时间 tk为继电保护动作时间 tpr和相应断路器的全开断时间 tab之和， 即 abprk ttt

51、式中 tab-断路器全开断时间； tpr-后备保护动作时间。 验算电气设备的热稳定和动稳定的方法如下： 当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值， 即， Kym QQIt 2 式中， QK-短路电流的热效应； It-设备给定的时间 t 内允许的热稳定电流有效值。 当被选择的电气设备和载流导体通过可能最大的短路电流值时，电动力效应不会造成其变形或 损坏。即短路电流应满足 esm ii 式中 im-短路冲击电流的幅值； ies-设备允许通过的动稳定电流的峰值。 4.2.3 按环境条件校核： 选择电气设备和载流导体时，应按当地环境条件校验。当气温、温度、污秽、海拔、地震、覆

52、 冰等环境条件超过一般电器的基本使用条件时，应通过技术经济比较后采取措施或向设备制造商提 出补充要求。 4.3 短路电流计算： 电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过 电压以及工作人员的误操作，都有可能造成相与相、相与地之间导电部分短接。短路电 流所产生的热效应和机械效应，会使电气设备损坏，人身安全受到威胁，由于短路时系 统电压的骤降，设备不能运行。通常三相短路电流（对称短路）是系统中最严重的故障， 在电气设备校验时一般用三相短路电流。 4.3.1 短路电流计算的主要目的 短路电流的计算是电气设计任务中的一项重要内容，其主要目的为： （1）电气主接线比较与选择

53、； （2）选择导体和和断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求； （3）为继电保护的设计以及调试提供依据； （4）评价并研究限制短路电流的措施； 4.3.2 短路计算的计算方法和步骤： 1欧姆法（有名单位制法） 计算步骤：1.计算短路回路中各主要元件的阻抗；2.绘短路回路的等效电路，按阻 抗串并联求等效阻抗的方法，化简电路，计算短路回路的总阻抗；3.计算三相短路电流 周期分量有效值及其他短路电流和三相短路容量；4.列出短路计算表。 采用欧姆法计算低压侧短路计算点的短路回路总阻抗时，高压侧各元件阻抗均应换 算到低压侧。 2标么值法（相对单位制法） 。 计算步骤：1.设定基准容量和基准电压，计算

54、短路点基准电流；2.计算短路回 路中各主要元件的电抗标么值；3.绘短路回路的等效电路，按阻抗串并联回路求等效阻 抗的方法，化简电路，计算短路回路的总电抗标么值；4.计算三相短路电流周期分量有 效值及其它短路电流和三相短路容量；5.列出短路计算表。 标么值法主要用于高压系统短路计算，而高压系统中的电抗一般远大于电阻， 因此一般只计电抗。 （1）短路点的选择： 变压器回路应比较断路器前后短路时通过断路器的电流值，则选其大的为短路 计算点； 母联断路器回路应考虑母联断路器向备用母线充电时，备用母线的故障； 带电抗器的出线回路选择电抗器后为短路计算点； 所有母线上都应选择短路点。 （2）画出等值网络：

55、 去掉系统中的所有负荷分支，线路电容，各元件电阻， 选取基准容量 Sj=100MVA 和基准电压(取各级电压的平均值)； b U 将各元件的电抗换算为同一基准的标么值电抗； 绘出等值网络图，将各元件电抗统一编号。 （3）网络简化的假设； 负荷略去不计； 略去各元件的电阻、导纳； 无限大功率电源的内阻抗等于零； 电位相等的节点可直接相连； 等电位点之间的电抗可短接后除去。 由于此次毕业设计计算短路电流仅为选择电气设备使用，故只需按最大运行方式下的三 相短路来计算。 取基准功率， Uj=Uj1=10.5KV。根据设计任务书提供的变电所在最大MVAS j 100 运行方式下 10KV母线短路容量为。

56、 MVASd200 3 故，5 . 0 200 100 * 1 d j S S X j j j S U X 2 2 * j j j U XS X X X 输电线路相电抗标幺值：4 . 0 10 100 14 . 0 22 0 * j j U S lXX 架空线进线并联：2 . 04 . 0 2 1 2 1 * 2 XX 1 0.2 2 0.5 3 1 K 3 1 K KM1 表 44 短路电流计算表： 短 路 点 * X * * 1 X I )( 3 j1 * * KA U S I IIII j j (KA)IiCh 55 . 2 K1 +0.5+0.2 * 1 X * 2 X =0.7 43 . 1 7 . 0 1 * I 86 . 7 5 . 103 100 43 . 1 I 04.20 86 . 7 55 . 2 Ch i 注：因此次设计只需选择高压 10KV设备，而不需要选择低压设备，故只需计算 K1的三 相短路电流：；)(86 . 7 KAII KAiCh04.20 4.4 高压电器设备选择： 4.4.1 负荷电流计算 1、进线（单回路） 根据前面的计算负荷可知： =2355.75（KW） ； =3071.07（KVAR） 5 1 jS P 5 1 jS Q KVAQPS jSjSjS 5 . 387007.307175.235