某机械厂变电所一次系统设计简洁范本

1、学号 0 0 9 9 1 1 4 4 0 0 1 1 1 1 1 1 9 9 工厂供电工厂供电 课课 程程 设设 计计 （ 2009 级本科）级本科） 题题 目：目： 东风机械厂变电所一次系统设计东风机械厂变电所一次系统设计 系（部）院：系（部）院： 物理与物理与机机 电电工工程程 学学 院院 专专 业：业： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 作者姓名：作者姓名： 指导教师：指导教师： 职称：职称： 教授教授 完成日期：完成日期： 2011 年年 12 月月 29 工工厂厂供供电电课课程程设设计计任任务务书书 学生姓名 学 号 专业方向电气工程及其自动化 班 级 题目名称东风机械厂变电所一

2、次系统设计 设设计计的的主主要要内内容容 1 1. .1 1设设计计内内容容： 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。 1.21.2 设计依据设计依据 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 0 . 8m 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

3、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 0 . 20 元/kwh，照明电费为 0.50 元/kwh。工厂最大负荷时的功率因数不得低干 0.90 ，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： 6 10kv 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 )( e kwp 需要系数 d k costan )( 30 kwp 30(kvar) q 30(kva) s 30(a) i 动力700.40.71.02 照明70.80.90.481铸造车间 小计77 动力

4、800.30.61.33 照明100.70.90.482锻压车间 小计90 动力400.40.850.62 照明50.80.90.483仓库 小计45 动力600.50.850.62 照明60.80.90.484电镀车间 小计66 动力1200.30.651.17 照明100.90.90.485工具车间 小计130 动力800.40.71.02 照明300.80.90.486组装车间 小计110 动力2000.20.61.33 照明130.80.90.487维修车间 小计213 动力3500.20.651.17 照明160.80.90.488金工车间 小计366 动力7300.30.451.9

5、8 照明460.80.90.489焊接车间 小计876 动力1200.70.80.75 照明30.80.90.4810锅炉房 小计123 动力1000.60.71.02 照明100.80.90.4811 热处理车间 小计110 12生活区照明900.70.90.48 动力 照明 总计（380v 侧） 取 0.80.8 pq kk ， 二二、设设计计的的基基本本要要求求 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

6、均匀，设备符号大小合适清晰美观。 三.设计进度安排 阶段阶段设计各阶段名称设计各阶段名称起止日期起止日期 1 熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料第 1 周周一 2 查阅有关资料、阅读设计要求必读的参考资料周二 3 负荷计算周三至周四 4 电气主接线设计周五 5 短路电流计算周六 6 主要电气设备选择周日至第 2 周周一 7 书写课程设计说明书周二至周三 8 打印整理课程设计资料周四 9 答辩及成绩评定周五 四.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师推荐） 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

7、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 9jgj16-2008 民用建筑电气设计规范 10gb50054-95 低压配电设计规范 11gb50052-95 供配电系统设计规范 12gb

8、50217-2007 电力工程电缆设计规范 13gb50060-92 3110kv 高压配电装置设计规范 指导教师签名： 年 月 日 摘 要 电能是现代工业生产的主要能源和动力。机械厂供电系统的核心部分是变电所。变 电所主接线设计是否合理，关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。 本设计在给定机械厂具体资料的基础上，依据变电所设计的一般原则和步骤，完成 了变电所一次系统设计。本设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电 系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。此机械厂变电所一次系统设 计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变 电所主接

9、线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；根据设计要求， 绘制变电所一次系统图。 关关键键词词：电能；变电所；一次系统。 目目 录录 1 1 前言前言 .8 8 1.1 引言 .8 1.2 设计原则 .8 1.3 本设计所做的主要工作.9 2 2 负荷计算及电容补偿负荷计算及电容补偿.9 2.1 负荷计算的方法 .9 2.2 负荷统计计算 .11 2.3 电容补偿 .12 3 3 变压器选择及主接线方案确定变压器选择及主接线方案确定.1212 3.1 主变压器台数选择 .12 3.2 主变压器容量选择 .13 3.3 主接线方案确定 .13 3.3.1 变电所主接线方案的设计原则与

10、要求 .13 3.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标 .14 3.3.3 工厂变电所常见的主接线方案 .14 3.3.4 确定主接线方案 .14 3.4 无功功率补偿修定 .17 4 4 高低压开关设备选择高低压开关设备选择.1717 4.1 短路电流的计算 .17 4.1.1 短路的定义.17 4.1.2 短路计算的目的.17 4.1.3 短路计算的方法.18 4.1.4 本设计采用标幺制法进行短路计算 .18 4.2 变电站一次设备的选择与校验 .23 4.2.1 一次设备选择与校验的条件.23 4.2.2 按正常工作条件选择.23 4.2.3 按短路条件校验.24 4.2.4 10k

11、v 侧一次设备的选择校验.25 4.3 高低压母线的选择 .26 5 5 变电所进出线和低压电缆选择变电所进出线和低压电缆选择.2626 5.1 变电所进出线的选择范围.26 5.2 变电所进出线方式的选择.27 5.3 变电所进出导线和电缆形式的选择.27 5.4 高压进线和低压出线的选择.27 5.4.1 10kv 高压进线的选择校验.27 5.4.2 由高压母线至主变的引入电缆的选择校验.28 5.4.3 380v 低压出线的选择 .28 6 6 总结总结 .3232 7 7 参考文献参考文献 .3333 1 1 前言前言 1.1 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

12、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

13、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，

14、又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 1.2 设计原则 按照国家标准 gb50052-95供配电系统设计规范、gb50053-94 10kv 及以下设 计规范、gb50054-95 低压配电设计规范、jgj16-2008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

15、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。 1.3 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

16、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

17、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、互感器、开关柜等设备。并 根据需要进行热稳定和力稳定检验，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 2.12.1 负荷计算的方法负荷计算的方法

18、 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kw)： (2-1) ed30 pkp 式中 设备有功计算负荷(单位为 kw)； 30 p 用电设备组总的设备容量(不含备用设备容量，单位为 kw)； e p 用电设备组的需要系数。 d k (2).无功计算负荷(单位为 kvar) (2-2) 3030tan qp= 式中 设备无功计算负荷(单位为 kvar)； 30 q 对应于用电设备组功率因数的正切值。tancos (3).视在计算负荷(单位为

19、kva) (2-3) 30 30 cos p s = 式中 视在计算负荷(单位为 kva)； 30 s 用电设备组的功率因数。cos (4).计算电流(单位为 a) (2-4) 30 30 3 n s i u = 式中 计算电流(单位为 a)； 30 i 用电设备组的视在功率(单位为 kva)； 30 s 用电设备组的额定电压(单位为 kv)。 n u 2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kw) (2-5) 3 30zpi pkp 式中 多组用电设备有功计算负荷(单位为 kw)； 3z p 所有设备组有功计算负荷之和； 30 i p 30 p 有功负荷同时系数，可取

20、0.70.95。 p k (2).无功计算负荷(单位为kvar) (2-6) iqz qkq 303 式中 多组用电设备无功计算负荷(单位为 kvar)； 3z q 所有设备组无功计算负荷之和； i30 q 30 q 无功负荷同时系数，可取 0.80.95。 q k (3).视在计算负荷(单位为kva) (2-7) 22 333zzz spq+ (4).计算电流(单位为a) (2-8) 3 3 3 z z n s i u = (5).功率因数 (2-9) 3 3 cos z z p s 2.22.2 负荷统计计算负荷统计计算 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

21、、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 2-1。 表 2-1 某机械厂负荷计算表 计算负荷 序 号 名称类别 设备容量 )( e kwp 需要系数 d k costan )( 30 kwp 30(kvar) q 30(kva) s 30(a) i 动力700.40.71.02 2828.50- 照明70.80.90.48 5.62.69- 1铸造车间 小计77 33.631.2345.8769.77 动力800.30.61.33 2431.92- 照明100.70.90.48 73.36- 2锻压车间 小计90 3

22、135.2846.9671.43 动力400.40.850.62 169.92- 照明50.80.90.48 41.92- 3仓库 小计45 2011.8423.2435.35 动力600.50.850.62 3018.60- 照明60.80.90.48 4.82.30- 4电镀车间 小计66 34.820.9040.6061.78 动力1200.30.651.17 3642.12- 照明100.90.90.48 94.32- 5工具车间 小计130 4546.4464.6798.51 动力800.40.71.02 3232.64- 照明300.80.90.48 2411.52- 6组装车间

23、小计110 5644.1671.32108.49 动力2000.20.61.33 4053.20- 照明130.80.90.48 10.44.99- 7维修车间 小计213 50.458.1976.98117.10 动力3500.20.651.17 7081.9- 照明160.80.90.48 12.86.14- 8金工车间 小计366 82.888.04120.86183.85 动力7300.30.451.98 219433.62- 照明460.80.90.48 36.817.66- 9焊接车间 小计876 255.8451.28518.74789.08 动力1200.70.80.75 84

24、63.00- 照明30.80.90.48 2.41.15- 10锅炉房 小计123 86.464.15107.61163.61 动力1000.60.71.02 6061.20- 照明100.80.90.48 83.84- 11 热处理车间 小计110 6865.0494.10143.14 12生活区照明900.70.90.48 6330.2469.88106.30 动力 1950 照明 246 - 826.8946.79- 总计（380v 侧） 取 0.80.8 pq kk ， - 661.44757.431005.591529.65 2.3 电容补偿 由表 2-1 知：,因此该厂 380v

25、侧最大负荷时的功率因kwp44.661 z3 kvas59.1005 z3 数为。供电部门要求该厂 10kv 进线侧最大负荷时的功率因数不应低于658 . 0 cos 3 3 z z s p 0.9。 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 0.9，本文取 0.92 来计算 380v 侧所需无功功率补偿容量： (2-10)tant ( 213 anpq zc var42.495 var)92 . 0 tan(arccos)658 . 0 stan(arcco44.661 k k 选 pgj1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 bw0.4-14-3 型

26、，采用其方案 1（主屏） 1 台与方案 3（辅屏）5 台相组合，总共容量 84kvar6=504kvar。 无功补偿后工厂 380v 侧的负荷计算： ；kwp z 44.6613 ；var87.27450487.778 z3 kq ；vapsk28.71687.27444,661q 22 3z 2 z3 2 z3 补偿后低压侧的功率因素： 923 . 0 28.716 44.661 cos z3 z3 s p 3 变压器选择及主接线方案确定 3.1 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

27、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。 3.2 主变压器容量选择 1只装一台主变压器的变电所 主变压器容量s应满足全部用电设备总计算负荷s3的需要，即 (3-1) 3 ss 2装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量sz应同时满足以下两个条件： (1)任一台变

28、压器单独运行时，应满足总计算负荷s3的大约60%:80%的需要，即 (3-2) 3 )8 . 0:6 . 0(ss (2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 (3-3) 3() ss 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(3-1)，主变选用一台接线方式为d.yn11的s9-1000/10型变压器，根据jgj16- 2008民用建筑规范要求变压器的负载率不宜大于85%，而 (3-4)kvakvasz28.716850%851000 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

29、承担。因此装设一台主变压器时选一台接线方式为d.yn11的s11-1000/10型低损耗配电变 压器。 方案2 装设两台主变压器 根据式(3-2)和(3-3)，可知 vakvask)21.537:77.429(28.716)75 . 0 :6 . 0( vakvass iii k08.194)61.10760.4087.45( )(3 因此选两台接线方式为d.yn11的s9-630/10型低损耗配电变压器。两台变压器并列运 行，互为备用。 3.3 主接线方案确定 3.3.1 变电所主接线方案的设计原则与要求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

30、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。 3.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标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。

31、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

32、）耗用的重量。 3.3.3 工厂变电所常见的主接线方案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

33、接线方案； (3)高低压侧均为单母线分段的主接线方案。 3.3.4 确定主接线方案确定主接线方案 1.10kv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。 2.380v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

34、案确定 根据前面章节的计算，若主变采用一台s11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3- 1 采用一台主变时的系统图。 若主变采用两台s11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3-2 采用两台主变时的系统图。 图3-1 采用一台主变时的系统图 图3-2 采用两台主变时的系统 表 3-3 两种主接线方案的比较 比

35、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 扩建适应性稍微差一些更好一些 电力变压器的 综合投资额 按单台 15.1 万元计，综合投资 为 215.1=30.2 万元 按单台 10.5 万元计，综合投资 为 410.5=42 万元 高压开关柜（含计 量柜）的综合投资 额 按每台 4 万元计,综合投资约为 41.54=24 万元 6 台 gg-1a（f）型柜综合投资约 为 61.54=36 万元

36、 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 6.2 万元 主变和高压开关柜的折旧和维修 管理费约 8.94 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 1000 0.08 万元=80 万元 贴费为 26300.08=100.8 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

37、方案。 3.4 无功功率补偿修定无功功率补偿修定 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、工 具车间、焊接车间；段母线负荷设计为：锻压车间、组装车间、仓库、电镀车间、金 工车间、维修车间、锅炉房、热处理车间、生活区。 段母线的负荷情况：，同时系 kwpi 4 . 334 vark95.528 i q53 . 0 cos 数取为，；0.9 x kwpik 9 . 300var06.476kqi 段母线的负荷情况：，

38、同时kwpii 6 . 496 vark94.396 ii q78 . 0 cos 系数取为，；0.9 x kwpiik 9 . 446vark25.357 ii q 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：cos0.93 选var08.361var)93 . 0 tan(arccos)53 . 0 stan(arcco96.300)tant ( 21z kkanpq ii pgj1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 bw 0.4-14-3 型，采用其方案 2（主屏）1 台与方 案 3（辅屏）3 台相组合，总共容量补偿后的功率因素var364384vark112k 。94

39、. 0 cos i 计算段母线所需无功功率补偿容量，取：cos0.93 选var76.178var)93 . 0 tan(arccos)78 . 0 stan(arcco 9 . 446)tan(tan 21z kkpq iiii pgj1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 bw 0.4-14-3 型，采用其方案 2（主屏）1 台与方 案 3（辅屏）1 台相组合，总共容量 112kvar+84=196kvar。补偿后的功率因素 。94 . 0 c ii os 4 高低压开关设备选择 4.1 短路电流的计算 4.1.1 短路的定义短路的定义 产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏

40、的原因多因设备过 电压、直流遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路 断线、线路倒杆也可能造成短路事故。所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较小阻 抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相或多相 接地。 4.1.2 短路计算的目的短路计算的目的 在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺 少的基本计算。在本设计中，短路计算主要为了解决以下问题。 (1)选择足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、 电缆等，必须以短路计算为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度， 计算若干

41、时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有 效值以校验断路器的断流能力等。 (2)在设计和选择电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采 取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。 4.1.3 短路计算的方法短路计算的方法 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

42、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）。 4.1.4 本设计采用标幺制法进行短路计算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

43、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=100mva，设 d s d u d i d s =（短路计算电压） 。短路基准电流按下式计算： d u c u (4-1) 3 d d d s i u (3)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 (4-2) * d s oc s x s 式中 电力系统出口断路器的断流容量（单位为 mva） 。 oc s 电力线路的电抗标幺值 (4-3) 0 2 d wl c s xx l u 式中 线路所在电网的短路计算

44、电压（单位为 kv） 。 c u 电力变压器的电抗标幺值 (4-4) * % 100 kd t n us x s 式中 变压器的短路电压（阻抗电压）百分值；% k u 变压器的额定容量（单位为 kva,计算时化为与同单位） 。 n s d s (4)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、短路冲击电流及短路后第一个周 (3) k i (3) i (3) i (3) sh i 期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流

45、有效值）。 (3) sh i (4-5) (3) * d k i i x 在无限大容量系统中，存在下列关系： = (4-6) (3) i (3) i (3) k i 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： =2.55 (4-7) (3) sh i (3) i =1.51 (4-8) (3) sh i (3) i 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： =1.84 (4-9) (3) sh i (3) i =1.09 (4-10) (3) sh i (3) i (6)计算短路容量 (4-11) (3) d k s s x 系统 500mva lgj-150,8km s

46、9-630 10.5kv0.4kv k1 k2 (1) (2) (3) (4) 图 4-1 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 4-1 所示。 (2)设定基准容量和基准电压，计算短路点基准电流,设 d s d u d i =100mva，=，即高压侧=10.5kv,低压侧=0.4kv,则 d s d u c u 1d u 2d u (4-12) 1 1 100mva 5.5ka 33 10.5kv d d d s i u (4-13) 2 2 100mva 144ka 330.4kv d d d s i u (3

47、)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 (4-14) * 1 100mva 0.2 500mva d oc s x s 式中 电力系统出口断路器的断流容量 oc s 架空线路的电抗标幺值，查得 lgj-150 的单位电抗，而线路长 8km,故 0 0.36/xkm (4-15) * 2 2 100mva 0.36 82.6 (10.5kv) x 电力变压器的电抗标幺值，查得 s9-1000 的短路电压=5，故% k u (4-16)5 1000 100 100 5 3 kva mva x (4-17)5 34 xx (4)绘制等效电路图，如图 4-2 所示： 2 2.6 1

48、0.2 3 5 4 5 k1 k2 图 4-2 并列运行时短路等效电路图 (5)求 k1 点（10.5kv 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 (4-18) * 121 0.22.62.8 k xxx 三相短路电流周期分量有效值 (4-19) (3) 1 1 * 1 5.5ka 1.96ka 2.8 d k k i i x 三相短路次暂态电流和稳态电流 =1.96ka (4-20) (3) i (3) i (3) 1k i 三相短路冲击电流 =2.55=2.551.96ka=5.0ka (4-21) (3) sh i (3) i 第一个周期短路全电流有效值 =1.

49、51=1.511.96ka=2.96ka (4-22) (3) sh i (3) i 三相短路容量 (4-23) (3) 1 100mva 35.7mva 2.8 d k k s s x （6）求 k2 点（0.4kv 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 (4-24)3 . 5 2 5 6 . 22 . 04 * 3 * 2 * 1 * )2( * pxxxxxk 三相短路电流周期分量有效值 (4-25)a ka x i i k d k17.27 3 . 5 144 )2( * 2 2k )3( 三相短路次暂态电流和稳态电流 =27.17ka (4-26) (3)

50、 i (3) i (3) 2k i 三相短路冲击电流 =1.84=1.8427.17ka=50.0ka (4-27) (3) sh i (3) i 第一个周期短路全电流有效值 =1.09=1.0927.17ka=29.6ka (4-28) (3) sh i (3) i 三相短路容量 (4-29)mva mva x s s k d k 9 . 18 3 . 5 100 )2( * )3( 3.两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 4-3 所示。 系统 500mva lgj-150,8km s9-63010.5kv 0.4kv k1 k2 k3 (1) (2) (3) (

51、4) 图 4-3 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 4-4 所示： 2 2.6 k1 k2 k3 1 0.2 3 5 4 5 图 4-4 分裂运行时短路等效电路图 (4)k1 点的短路计算值同并列运行时 k1 点的计算值。 (5)k2 点（0.4kv 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 (4-30)8 . 756 . 02 . 03 * 2 * 1 * )3( xxxx k 三相短路电流周期分量有效值 (4-31)a ka x i ikk 5 . 18 8 . 7 144 )2k( * 2d 2 )

52、3( 三相短路次暂态电流和稳态电流 =18.5ka (4-32) (3) i (3) i (3) 2k i 三相短路冲击电流 =1.84=1.8418.5ka=34.0ka (4-33) (3) sh i (3) i 第一个周期短路全电流有效值 =1.09=1.0918.5ka=19.7ka (4-34) (3) sh i (3) i 三相短路容量 (4-35)mva mva x s s k 8 . 12 8 . 7 100 )2( * d k )3( (6)k3 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 4-1、表 4-2： 表 4-1 并列运行时短路

53、电流计算结果 表 4-2 分裂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。 4.2 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

54、需 要。 4.2.1 一次设备选择与校验的条件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。 4.2.2 按正常工作条件选择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 n e u n u (4-36) nen uu 2.按工作电流选择 三相短路电流/ka 三相短路容量 /mva短路计 算点 (3) k i (3)

55、 i (3) i (3) sh i (3) sh i (3) k s k11.961.961.965.02.9635.7 k227.227.227.250.029.618.9 三相短路电流/ka 三相短路容量 /mva短路计 算点 (3) k i (3) i (3) i (3) sh i (3) sh i (3) k s k11.961.961.965.02.9635.7 k218.518.518.534.019.712.8 k318.518.518.534.019.712.8 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即 n e i 30 i (4-37) 30n e ii 3.按断流能力选

56、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值或 oc i oc s k i 短路容量，即 k s (4-38) ock ii 或 (4-39) ock ss 4.2.3 按短路条件校验按短路条件校验 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 (4-40) (3) maxsh ii 或 (4-41) (3) maxsh ii 式中 、开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为 ka） ； max i max i 、开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为 ka） 。

57、 (3) sh i (3) sh i (2)热稳定校验条件 (4-42) 2(3)2 tima i tit 式中 开关的热稳定电流有效值（单位为 ka） ； t i 开关的热稳定试验时间（单位为 s） ；t 开关所在处的三相短路稳态电流（单位为 ka） ； (3) i 短路发热假想时间（单位为 s） 。 ima t 2.电流互感器的短路稳定度校验 (1)动稳定校验条件 (4-43) (3) maxsh ii 或 (4-44) 3(3) 1 210 esnsh k ii 式中 电流互感器的动稳定电流（单位为 ka） ； max i 电流互感器的动稳定倍数（对） ； es k 1n i 电流互感器

58、的额定一次电流（单位为 a） 。 1n i 热稳定校验条件 (4-45) (3) ima t t ii t 或 (4-46) (3) 1 ima tn t k ii t 式中 电流互感器的热稳定电流（单位为 ka） ； t i 电流互感器的热稳定试验时间，一般取 1s；t 电流互感器的热稳定倍数（对） 。 t k 1n i 4.2.4 10kv 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 表 4-5 10kv 侧一次设备的选择校验 选择交验项目电压电流断流 能力 动稳定度热稳定度 参数 n u 30 i (3) k i (3) sh i (3)2 ima it 装置地点条件数据10kv36.4a

59、28.5k a 52.5ka 2 28.50.7568 额定参数 n u n i oc i max i 2 t i t 高压少油断路器 sn10-10i/630 10kv630a60ka40 ka 5122162 高压隔离开关 gn6-10/200 10kv200a 25.5ka 5005102 高压熔断器 rn2-10 10kv0.5a50ka 电压互感器 jdj-10 10/0.1kv 电压互感器 jdzj-10 ak 3 1 . 0 3 1 . 0 3 10 kv ka a 8 . 31 k1 . 0 2225 81 1) 1 . 090( 2 电流互感器 lqj-10 10kv 100

60、/5a 一 次 设 备 型 号 参 数 避雷针 fs4-10 10kv 表 4-5 所选设备均满足要求 表 4-6 380v 侧一次设备的选择校验： 选择交验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度 参数 n u 30 i (3) k i (3) sh i (3)2 ima it 装置地点条件 数据380v总 1320a27.2ka50.0ka 2 28.50.7568 额定参数 n u n i oc i max i 2 t i t 低压断路器 dw15-1500/3d 380v1500a40ka 低压断路器 dz20-630 380v630a (大于) 30 i 一般 30ka 低压断路器 dz