工厂供电课程设计

1、学号1工厂供电课程设计（2011级本科）题目某学校生活区供配电系统设计学 院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化 _作者：_指导教师： _职称：教授完成日期：2013 年 12 月20 日工厂供电课程设计任务书学生学号专业方向电气工程及其自动化班级班题目名称某学校生活区供配电系统设计一、设计的主要容1.1设计容：负荷计算和无功功率补偿；变电所位置和型式的选择；变电所主变压器的台数与 容量、类型的选择；学生宿舍楼配电系统的确定；变电所主结线方案的设计；短路电 流计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所进出线的选择与校验。1.2设计依据：1.在学校南侧1000 m处有一座10kV配电所，其

2、出口断路器是 SN10 1011 型，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1. 3s。为满足学校二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得 备用电源；要求变电所高压侧的功率因数不得低0.9。2.学校生活区负荷情况见下表:编号名称P30/kwQ30/kVA1学生食堂3082102锅炉1001003教师楼2701204校医院130985户外照明25206本所用电1007学生宿舍楼300180总计一、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

3、计容列表汇总。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】涤尘、王明阳、吴政球电气工程基础M.:理工大学.2003年【2】学成.工矿企业供电设计指导书M.:矿业大学.1998年【3】

4、介才.工厂供电简明设计手册M.:机械工业.1993年【4】介才.实用供配电技术手册M.:中国水利水电.2002年【5】介才.工厂供电M.:机械工业.1997年【7】JGJ16-2008民用建筑电气设计规【8】GB50054-95低压配电设计规【9】GB50052-95供配电系统设计规【10】 GB50217-2007电力工程电缆设计规【11】 GB50060-92 3110KV高压配电装置设计规指导教师签名：文忠2013年11 月20 日摘要本次设计题目为某学校生活区供配电系统设计，该系统通过降压变压器与10kv 公共电源干线相连，然后向学校供给电能。该校对供电可靠性要求也较高。 因此，必须采

5、用可靠性较高的接线形式。本次设计主要容包括： 负荷计算和无功功率补偿； 变电所位置和型式的选择； 变电所主变压器的台数与容量、 类型的选择； 学生宿舍楼配电系统的确定； 变电 所主结线方案的设计； 短路电流计算； 变电所一次设备的选择与校验； 变电所进 出线的选择与校验 。其中，主接线代表了变配电所主体结构， 它对各种电气设备 的选择、配电装置的布置都有决定性的关系， 并将长期影响电力系统运行的可靠 性、安全性、灵活性和经济性。在设计的过程中，本人参阅了部分供配电系统设计、变配电所设计、建筑电 气设计规等相关的规和设计手册， 最后对该校供配电系统进行了初步设计。 本设 计为课程设计，其目的是通

6、过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻 炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的学习、工作奠定坚实的基础。关键词 ：变压器 电气主接线 电气设备 一次系统目录摘 要 . 错误! 未定义书签。目 录 . 3第一章 负荷计算及无功补偿 . . 错误! 未定义书签。1.1负荷的分级 . 错误! 未定义书签。1.1.1电力负荷的概念 .1.1.2电力负荷的分级 . 错误! 未定义书签。1.1.3各级电力负荷对供电电源的要求 . 错误! 未定义书签。1.2用电设备组计算负荷的确定 . 错误! 未定义书签。1.2.1计算负荷含义及其确定方法 .1.3在本设计中采用的是需要系数法计算负荷 .1.

7、4无功功率补偿 . .第二章 主变压器台属和容量的确定 . 错误! 未定义书签。2.1主变压器的选择 . . 错误! 未定义书签。2.2主变压器台数的选择 . 错误! 未定义书签。第三章 变配电所主接线方案的选择 . 错误! 未定义书签。3.1变配电所的主接线方案基本要求 . 错误! 未定义书签。3.2变电所主接线方案的评价 . 错误! 未定义书签。3.3变电所的主接线方案 . 错误! 未定义书签。3.4供配电线路的接线及其结构 . 错误! 未定义书签。3.4.1树干事接线 . 错误! 未定义书签。3.4.2变接线图 . 错误! 未定义书签。第四章 导线、电缆及其选择 . . 错误! 未定义书

8、签。4.1导线和电缆选择的一般规定 . 234.2配电线路的结构和敷设 . 234.3导线和电缆截面的选择计算 . 24第五章 短路电流及其计算4.3.1标么值的概念 . 244.3.2电力系统各元件电抗标么值的计算 . . 254.3.3 用标么值法进行短路计算的方法254.4短路电流的计算过程与结果 . 错误! 未定义书签。第 5 章 变配电所一次设备的选择校验 . 错误! 未定义书签。5.1一次设备选择与校验的条件与项目 . 错误! 未定义书签。5.1.1一次设备选择与校验的条件 . 错误! 未定义书签。5.1.2一次设备选择与校验的项目 . 错误! 未定义书签。5.2一次设备选择依据

9、. . 305.2.1按正常工作条件选择 . 305.3一次侧设备的选择校验 . 错误! 未定义书签。5.3.1 10KV 侧一次设备的选择校验 . 错误! 未定义书签。10KV侧一次设备的选择校验. 335.3.2380V 侧一次设备的选择校验 . 35380V侧一次设备的选择校验. 355.4高低压母线的选择 . . 36第 6 章 变配电所进出线的选择. . 376.1电缆型式的选择 . . 376.1.1高压电缆线的选择 . 376.1.2低压电缆线 . 386.2导线和电缆截面的选择依据. 386.2.1按发热条件选择或校验导线和电缆的截面 . . 386.2.2按电压损耗校验导线和

10、电缆的截面 . 386.2.3按短路热稳定校验导线和电缆的截面. . 396.3.1 10KV 高压进线和引入电缆的选择 . 396.2.2 380V 低压出线的选择 . 416.2.3导线和电缆截面的选择结果 . 456.2.4作为备用电源的高压联络线的选择校验 . . 46总 结 . 错误! 未定义书签。 9致 . 40附录一：学校生活区主接线图 . . 49、八前言现如今， 电能是现代生产生活的主要能源和动力。 电能即易于由其他形式的 能量转换而来，也易于转换为其他相识的能量以供应用。我国的电力工业已居世界前列， 但与发达国家相比还是有一定的差距， 我们 人均电量水平还很低，电力工业分布

11、也不均匀， 还不能满足国民经济发展的需要。 电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。随着我国经济的快速发展，电力用户的配电装置和用电设备的容量不断增 加，对建筑配电和用电设备的安装提出了更高的要求。 我国的改革开放， 为建筑 电器领域大量采用新设备新工艺创造了条件。为了配合实现建筑电器现代化， 适应线安装技术迅速发展的需要， 提高建筑 安装电工的业务技术水平， 确保电气安装、 施工质量安全可靠， 保证低压电网的 安全、经济运行，对建筑的供配电进行合理的负荷计算以及对相应的变电所进行 继电保护和瓦斯保护是有必要的。第一章 负荷计算及无功补偿1.1负荷的分级1.1.1电力负荷的概念电力负荷

12、又称电力负载。 它有两种含义： 一是指耗用电能的用电设备或用电 单位，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。另一种是指用电设 备或用电单位所耗用的电功率或电流大小， 如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、 空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。1.1.2电力负荷的分级 电力负荷分级的意义，在于正确地反映电力负荷对供电可靠性要求的界限， 以便恰当地选择适合我国实际水平的供电方式，满足我国四个现代化建设的需 要，提高投资的效益。 根据对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的 程度分为三级：1）一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者。 中断供电将在政治、 经济

13、上造成重大损失者， 例如重大设备损坏、 重大产 品报废、重要原料生产的大量报废、 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。 中断供电将影响有重大政治、 经济意义的用电单位的正常工作者， 例如重 要交通纽约、重要通信纽约、重要宾馆、大型体育场、经常用于国际活动的大量 人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。 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 中断供电将在政治、 经济上造成较大损失者， 例如主要设备损坏、 大量产 品报废、连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复、重

14、要企业大量减产等。 中断供电将影响重要用电单位的正常工作者， 例如交通纽约、 通信纽约等 用电单位 中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较 多人员集中的重要公共场所次序混乱者。（3）三级负荷不属于一级和二级负荷者。1.1.3各级电力负荷对供电电源的要求（1）一级负荷对供电电源的要求由于一级负荷属于重要负荷， 如中断供电造成的后果十分严重， 因此要求由 两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷， 除上述两个电源外， 还必须增设应急电源。 为保证 对特别重要负荷的供电， 严禁将其它负荷接入应急供电系统。 常用的应急电源可

15、 使用下列几种电源：1）独立与正常电源的发电机。2）供电网络中独立于正常电源的专门馈电路线。3）蓄电池。4）干电池。（2）二级负荷对供电电源的要求二级负荷， 要求由两回路供电， 供电变压器也应有两台 （这两台不一定在同一变 电所）。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时， 二级负荷应不致中断供电， 或中断后能迅速恢复供电。 只有当负荷较小或者当地供电条件困难时， 二次负荷 可由一回路 6kv 及以上的专用架空线路供电。 这是考虑架空线路发生故障时， 较 之电缆线路发生故障时易于发生且易于检查和修复。 当采用电缆线路时， 必须采式中：其中：用两根电缆并列供电，每根电缆应能承担全部二级负荷。（3）

16、三级负荷对供电电源的要求由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对电源无特殊要求。1.2用电设备组计算负荷的确定1.2.1计算负荷的含义及其确定方法计算负荷：计算负荷是指通过负荷的统计计算确定的、 用来按发热条件选择 供电系统中的各元件（包括设备和线路）的一种负荷值。根据计算负荷选择的电 气设备和导线电缆等，如以计算负荷持续运行时，其发热温度不会超过正常允许 值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，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得过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，将使电 器和导线处于过负荷下运行，

17、增加电能损耗，产生过热，导致绝缘老化甚至烧毁， 同样造成损失。由此可见，正确计算负荷意义重大。计算负荷确定的方法：（1）需要系数法利用一个需要系数乘以设备容量即可求得设备的有功计算负荷的一种方法。该方法计算十分简便，它是最早提出的也是至今应用最为普遍的一种方法。但由于需要系数值是根据设备台数较多、容量差别不是很大的一般情况来确定的，未 考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对计算机负荷的影响，因此此法较适用于设备台数较多的车间及全厂围的计算负荷的确定。需要系数法的基本公式为：有功计算负荷：P30 Kd.PN（ 1）Kd :称为需要系数；PN :为该组各设备额定功率之和，即 PN = PN ；P3

18、0 :为有功功率负荷；KKIKL.WLK :设备组的同时使用系数（即最大负荷时运行设备的容量与设备组总额定容量之比）；KL :设备组的平均加权负荷系数（表示设备组在最大负荷时输出功率与运行的 设备容量的比值）；:设备组的平均加权效率；(2)tan:用电设备组的功率因数角的正切值;视在计算负荷:cosS30F30Q30p30cos:用电设备组的平均功率因数;(3)计算电流:S30(4)PN-。WL :配电线路的平均效率无功计算负荷:Q30P30 . tanN :用电设备组的额定电压;需要系数值是按设备较多的情况来确定的，对单台设备,PN ;但对于电动机，它本身损耗较大，因此当只有一台时,(2)二

19、项式系数法这是前联一位电气工程师1973年首先提出来的，其确定用电设备组有功计算负荷的公式为二项式。3它考虑了设备组中容量最大的几台对整个设备组计算 负荷的影响，弥补了需要系数法的不足。此法计算也十分简便，至今仍为我国不 少设计单位和设计人员所采用。有功计算负荷：P30 bPNcPx( 5)bPN :表示用电设备组的平均负荷。cPx :表示用电设备组中的x台容量组大的设备投入运行时增加的附加负荷, 其中Px为x台容量最大的设备之和；b 、c :二项式系数，其数值随用电设备组的类别和台数而定;无功计算负荷:视在计算负荷:Q30P30. tan(6)S30:. P30Q30P30cos(7)计算电

20、流：I?30I 30-3UN(8)(3)利用系数法这是前联在20世纪中叶提出来的，它先根据利用系数求出各用电设备组在最大 负荷时的平均负荷，然后求总的平均利用系数和用电设备的有效台数，并由此查 出对应的最大系数，最后由各平均负荷之和乘以最大系数， 从而求得总的有功计 算负荷。利用系数法对于用电设备组无论台数多少和容量差别大小，计算结果 都比较准确。但此法计算繁复，因此应用不甚普遍。(4)多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多组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数。 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

21、荷分别记入一个同时系数K p、K q对车间干线取：5K p 0.85 0.95 ； K q 0.90 0.97对低压母线取：由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取K p 0.80 0.90 ； K q 0.85 0.95由车间干线计算负荷直接相加计算时取K p 0.90 0.95 ； K q 0.93 0.971.3在本设计中采用的是需要系数法计算负荷为了合理设计和选择工厂供电系统中的电气设备和导线， 需要根据用电设备 的容量对有关的电力负荷进行统计计算， 即得到计算负荷。如果计算负荷确定过 大，会增加投资和造成有色金属的浪费； 而计算负荷确定过小，又会造成电气设 备和导线长期过热，这不仅增加

22、了电能损耗，而且影响它的使用寿命和用电安全。根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。注意，用电设备的总容量Pc值不含备用设备容量。负荷计算表见表1表1负荷计算表编号名称P30/kwQ30/kVA1学生食堂3082102锅炉1001003教师楼2701204校医院130985户外照明25206本所用电1007学生宿舍楼300180总计11437301.4无功功率补偿1补偿前的变压器容量和功率因数1）变压器低压侧计算负荷有功计算负荷 P3o（2）0.9 0F3o（ 0.9 01143）kW1028.7kW无功计算负荷Q30（2）0.9

23、4Q30（0.9 4730）k var 686.2 k var变压器低压侧的视在计算负荷为：S30（2）.氐2QO（2）21028.72686.2 21236.57 kV A主变压器容量选择条件为 STN S3Q2),因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了 1600kV A。这时变电所低压侧的功率因数为：COS 2P30( 2) S 30( 2)2 )变压器高压侧计算负荷功率损耗可直接按简化公式计算有功功率损耗： P 0. 015S30(2)无功功率损耗： Q 0. 06S30(2)则高压侧有功计算负荷为：计算负荷F0( 1)F3。FT(1028.718.55) kW11047.25kW无

24、功功率计算负荷Q3O( 1)Q3O(2)Q (686.274.19) k var 760. 39kvar3)无功补偿容量按规定，由于要求变电所高压侧的功率因数不得低0.9，而目前只有0.83，因此，需进行无功功率的补偿。提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单见效又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法 来提高功率因数。考虑到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。变电所 高压侧的cos0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗Q远大于其有功功率损耗PT，一般 QT (45) PT，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应

25、略高于0.90，这里取cos 0.92。要使低压侧功率因数由0. 83提高到0. 92,低压侧需装设的并联电容器容量为：Qc卩3。( tantan )1236.57tan(arcco s 0. 83)tan(arccos0. 92) kvar1236.570. 670. 43k var296.78 k var视在功率:1028. 7 11236.570. 830. 0151236.5718. 55kW0. 061236.5774. 19k var: 2 2S30(1)P3o(1)Qo J028.7 2 * * 686.2296. 8721099 9kV APT0. 015S30(2)(0. 0

26、151099.9 )kW16. 5kWQ 0 . 06S 30( 2)(0. 061099.9)k var66 k varP 30( 1)P30( 2)PT(1028.716. 5)kW1045. 2kWQ30(1)( Q(2) Q )Q(686.2296. 78)66k var455. 42kvarS，30(1). P30(1)2 Q30(1)2cosioo.1047.25760.391294. 19kV A功率因数：cos (1)P30(1). S30( 1)1047.25 1294.190. 812补偿后变压器容量和功率因数1）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷:S30 (2)P30( 2

27、) Q 30(2) Qc2）主变压器的功率损耗有功功率损耗:无功功率损耗:3）变压器高压侧的计算负荷有功计算负荷:无功计算负荷:视在功率计算负荷:补偿容量400kvar总无功电流值779A投切步组 合1,122,2电容器VarPlus安装组合(15kvar x 2) x 2+(15KvarX 4) x 8VarlogicNR6VarlogicNR12功率因数控 制器程序选择OPTIM断路器2*NS630/3*NS40080A3*2熔断器160A3*8LC1-DPK12M7C2接触器LC1-DWK12M7C8推荐柜宽(mm)2*900推荐柜深(mm)2*1000Blokset推荐柜高(mm)22

28、00表3全厂计算负荷列表计算负荷车间名 称供电回路代 号P30 /kWQ30 /k varS30 /kV AI30 /A学生食堂308210372.78566.38金工车 间锅炉100100141.42214,87教师楼270120295.47448.92校医院13098162.80247.35户外照明252032.0248.65本所用电1001015.19学生宿舍楼300180349.86531.56总计11437301364.352060.58变压器低压侧计算负荷1028.7686.21236.571878.97380V侧无功补偿容量1028.7296.781070.651626.69变压

29、器的功率损耗16.566补偿后高压侧变压器计 算负荷1045.2455.421140.111732.22第二章 主变压器台数和容量的确定2.1主变压器的选择电力变压器是变电所中最重要的一次设备， 其主要功能是将电力系统的电能 电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。选择主变压器台数按其负荷性质要求为 :三班工作制，年最大负荷利用小时数为3500h，三级负荷，供电电源条件 :1）电源由 35/10KV 总降压变电所采用电缆线路受电 , 电线路长 l000m.2）工厂总降压变电所10KV母线上的短路容量按200MVAh3）工厂总降压变电所10KV配电出线定时限过流保护装置的整定时间J=1

30、.3s。4）要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于 0.9 。因此只装设一台主变压器 .根据补偿后一次侧容量为1140.11kV -A,因此选择其额定容量为1250 kV-A , 型 号 为 SGB10 型 三 相 环 氧 树 脂 浇 注 干 式 变 压 器 , 联 结 组 别 为 Dyn11, 即 S9-11250-10/0.4-Dyn11 型.92.2 变压器主变台数的选择选择变压器时应考虑以下几条原则：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 所应装设两台变压器。2） 对季节性负荷或昼夜负荷变动较而宜采用经济运行方式的变电所，可考 虑采用两台变压器。3） 负

31、荷集中而容量相当大的变电所，虽为为三级负荷，也应采用两台或多 台变压器。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。本小区设计综合考虑以上原则，确定装设两台变压器变压器容量的选择根据工厂供电 11 ，装有两台主变压器的变电所，每台变压器的容量 SNT应同时满足以下两个条件：1） 任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的大约60%- 70%勺需 要，即：Sr =（0.6 0.7） X S30 =（0.6 0.7） X 1099.9 =（ 660770） kVA。本小区所在地区的年平均气温为 20 C ，且变压器采用室安装，故变压器的实际容量为：SNr = S

32、r/0.92= （660770） / 0.92KVA=（717.4 837）kVA。2） 任一台变压器单独运行时，宜满足全部一、二级负荷的需要，即SN r S30（）, 而本次小区设计的负荷全为三级负荷，所以不用考虑这个因素。综合考虑，本小区变电所采用两台 S9系列1000kVA的变压器。第三章 变配电所主接线方案的选择3.1变配电所的主接线方案基本要求a） 安全 应符合有关国家标准和技术规的要求，能充分保证人身和设备安全。b）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。c）灵活 应能适应必要的各种运行方式， 便于切换操作和维修且适应负荷的发展。C）经济 在满足上述要求的前提

33、下，尽量使主接线简单，投资小，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。变电所主接线采用高压侧单母线不分段、 低压侧单母线分段形式。 这种主接 线适用于一路电源供电一路备用且装有两台 （或多台）主变压器或者有多路高压 出线的变电所。 其供电可靠性较高， 任一台变压器检修或发生故障时， 通过切换 操作，可很快恢复整个变电所的供电。3.2 变电所主接线方案的评价根据小区设计要求， 选择高低压侧均为单母线分段的变电所主接线方案。 10 对该方案的评价可从以下几方面入手：（1）从技术指标方面考虑，该方案的供电可靠性和运行灵活性都比较高， 在 高低压母线侧发生短路时， 仅故障母线段停止工作， 非故障段仍可

34、继续运行， 可 缩小母线故障时停电围， 同时对重要用户可从不同母线分段引出双回路供电， 供 电可靠性及运行灵活性相当高。2）从经济指标方面考虑，虽然该方案的初投资比较高，但从年运行费用包QK2QF1括设备折旧费，设备维护费和年电能损耗费考虑，该方案又有许多优越之处。3.3变配电所的主接线方案电气设备的选择、配电装置的结构，今后供电的可靠性以及经济运行都与变电 所主接线有着密切的关系，因此要求设计的变电所主接线在满足安全，可靠供电 的前提下,尽可能使接线简单经济，并考虑学校今后 510年的发展。根据所选车间变压器的容量，安装地点，进线方式，本车间及需转供负荷的性 质及出路数量，确定变电所主结线。

35、本主接线采用了二台变压器的小型变电所， 其高压侧一般采用无母线的结构。如图 1所示：QK1QF2图1二台变压器主接线方案这种主接线采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后， 又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。如果配电自动重合闸装置，则供电可靠性更进一步提高。但是一般用于三级负荷，但在变电所低压侧有联络线与其它变电所相连时， 则可用于QK3QK4I220/380V220/380VWL135K及以上电源接线WL2二级负荷；因此在考虑该种方案时，我选择了一个低压联络

36、线的方式， 低压联络线开关可采用自动投入或电动操作。3.4供配电线路的接线及其结构341树干式接线见图2220/380V图2树干式接线1）配电设备和导线材料耗用较少，运行灵活性好，特别是采用封闭式母线槽时; 但干线故障时影响围大，供电可靠性较低。2）一般用于用电设备容量不很大、 布置较均匀的场合，例如对机械加工车间的 中小机床设备供电以及对照明灯具供电等，均采用树干式接线。3.4.2接线图见图3 QS111QS121 QF11QF12 QS112QS122QS101 QF10 QS102 :第四章 导线、电缆及其选择4.1导线和电缆选择的一般规定（1）架空线路导线宜采用铝导线， 但不得采用单股

37、的铝导线，一般是采用铝合 金如钢芯铝导线。（2）在对导线有腐蚀使用的地段，宜采用防腐型导线。（3）越过树林以及通道拥挤场所的1kV及以下线路，宜采用架空绝缘线。按规定，市区10kV及以下架空电力线路，遇下列情况可采用绝缘铝绞线：A :线路走廊狭窄，与建筑物之间的距离不能满足安全要求的地段；B:高层建筑邻近地段；C:繁华街道或人口密集地区;D:游览区和绿化区;E:空气严重污秽地段；F:建筑施工现场。(4)架空导线连续允许的载流量， 应按周围空气温度进行效正。周围空气温度应采用当地 10年或 10年以上的最热月的每日最高温度的月平均值。(5) 从供电变电所二次侧出口至线路末端变压器一次侧入口的 6

38、10kV架空线路电压损失，不宜超过供电变电所二次侧额定电压的 5%。(6) 架空线路导线的截面不应小于所规定的最小截面。4.2配电线路的结构和敷设配电线路，包括室配电线路和室外配电线路。 室配电线路大多采用绝缘导线， 室外配电线路指沿车间外墙或屋檐敷设的低压配电线路、都采用绝缘导线。绝缘导线的结构和敷设( 1 )绝缘导线按芯线材质分，有铜芯和铝芯两种。除重要回路及振动场所或对 铝有腐蚀的场所应采用铜芯绝缘导线外，一般应优先选用铝芯绝缘导线。(2) 绝缘导线按绝缘材料分，有橡皮绝缘和塑料绝缘两种。塑料绝缘导线的绝 缘性能好，耐油和抗酸碱腐蚀，价格底，但高温易软化，低温要变硬和发脆。橡 皮绝缘导线

39、克服以上的缺点，但绝缘性能不及塑料好，价格较高。(3) 绝缘导线的敷设方式，分明敷和暗敷。明敷是导线直接或在管子、线槽等保护体，敷设于墙壁、顶棚的表面及支架等处。暗敷是导线在管子、线槽等保护 体，敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等部，或者在混凝土板孔敷线等。4.3导线和电缆截面的选择计算为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时满 足下列条件。( 1 )发热条件 导线和电缆在最大负荷产生的发热温度，不应超过起正常运行时的最高允 许温度。( 2)电压损耗(9)R0 P30 LX0Q30 LRo 为单位导线电阻;L 为导线长度;Xo为单位导线电抗;UN为线路额定电压;(10)(

40、11)导线和电缆通过最大负荷是产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压 损耗，据设计的要求一般规定取Ual % =5%损耗公式为：式中U %= U/UN X 100其损耗条件U % Ual % =5%(3)经济电流密度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，其可按此 选择。(4)机械强度导线截面不应小于其最小允许截面。(5)根据设计经验：一般10kV及以下高压及低压动力线路，通常先按发热条 件来选择截面，再效验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要 求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再效验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35kV以上的高压

41、线路，则可先按经济电流密度确定经济截面， 再效验其它条件。按以上经验来选择计算，比较容易满足要求，较少返工。12第五章 短路电流及其计算5.1 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，以保证工厂和生活的正 常运行和生活的正常进行。 但由于各种原因， 也难免出现故障， 而使系统的正常 运行遭到破坏；而系统中最常见的故障就是短路。造成短路的主要原因， 是电气设备载流部分的绝缘损坏。 这种损坏可能是由于设 备长期运行， 绝缘自然老化或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， 或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短 路。工作人员由于未遵守安全操

42、作规程而发生误操作，也可能造成短路。鸟兽跨 越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间， 或者咬坏设备导线电缆的绝缘， 也 是导线短路的一个原因。5.2 短路的后果（1）短路后，短路电流比正常电流大得多；对供电系统产生极大的危害。即1）短路时要产生很大的电动和很高的温度， 从而使故障元件和短路电路中的其 它元件损坏。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、

43、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。5.3 计算短路电流的目的（ 1） 为保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验， 以保证该设备在运行中能够经 受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。（ 2） 为尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器 跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。5.4 短路计算的方法短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有位制法）和标么值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有位制； 但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级

44、，存在着电抗换算问题，为使计 算简化常采用标么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。5.5标么值法计算短路电流5.5.1标么值的概念标么制中各元件的物理量不用有位值，而用相对值来表示。相对值就是实际 有名值与选定的基准值间的比值，即标么值一 实际值（任意单位） 基准值（同实际值单位）从上看出，标么值是没有单位的。另外，采用标么值计算时必须先选定基准 值。我们一般先选定基准容量 Sd和基准电压Ud。根据三相交流电路中的基本关 系，推得基准电流Id和基准电抗值分别为.SdId 3ud(4-1 )2U d u d Xd蔬门 Sd(4-2)据此，可以直接写出以下标么值表示式容量标么值*SSS

45、d(4-3)电压标么值U* U(4-4)UdI/ 31 d电流标么值I*II d(4-5)I dSd电抗标么值*XX(4-6)XdUd在进行短路计算时，为方便起见通常选择基准值 Sd= 100MVA基准电压（Ud）为线路平均额定电压（UC）X17X17QkQk(4-10)(4-11)求得Ik后，即可利用前面得公式求出I、丨J、ish和Ish(3)等5.5.2电力系统各元件电抗标么值的计算取 S = 100MVA Ud= J电力系统的电抗标么值为*2 2U d ,UcXsXs/Sd(4-7)XdSoc SdSoc电力变压器的电抗标么值为XT仝2 2U k% U C/UcU k%(4-8)Xd10

46、0 SN Sd100SN电力线路的电抗标么值为2* X WLU cSdXWL Xo1/ - Xo1 空（4-9）XdSdUc5.5.3用标么值法进行短路计算的方法短路电流中各主要元件的电抗标么值求出以后， 即可利用其等效电路图进行 电路化简，计算其总电抗标么值 XJ，由于各元件电抗均采用相对值，与短路计 算点的电压无关，因此无需进行电压换算，这也是标么值法较之欧姆法优越之处。无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算为由此可求得三相短路电流周期分量有效值(3)(3)*_LdI k Ik I d *X三相短路容量得计算公式为sk3）、3ucik3）旦丄 色X X5.3短路电流计算（采

47、用标幺值法）5.3.1确定基准值取 S = 100MVA Ud= J5.3.2短路电流的计算过程与结果(k(k d dXd dSn S9-800 4KV(2)确定基准值侧 Ud2=0.4KV，则设 Sd =100MVA Ud =10.5KV，高压侧，Ud110.5KV，低压Sd100 MVA5.5KAd 1-3Ud1.3 10.5kvSd100 MVA144 KAd 2v3U d2.3 0.4kv(3)计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统由课程设计任务书已知：出口断路器是 SN10-10H型。即SOC=500MVA.架空线路*X!100 MVA500 MVA0.2查工厂供电课程设计指导(第

48、 2版)表5-3，得 LJ-185的x0 =0.35 /km,而线长1km。故0.35100 MVA(10 .5KV )20.31 电力变压器 表5-4得：Uz%=5.0,故X* UK% Sd 5.0 100 1000 =6 253100 S?100 800因此绘制等效电路，如图所示(1)绘制计算电路图如图4-1K-1-1K-21/0.2_/VYYX2.0J1ZWYX3/6.25 /YWX.36 25 /WY.(4)计算k-1点(10.5KV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*(k1)X； X；0.2+0.31=0.51三相短路电流周期分量有效值(3)*I k 1 I

49、di /X (k i)=5.5KA/0.51=10.78KA其它短路电流I(3)I(3)Ik3110.78KAiS3)2.551 (3)=；.55*10.78=；7.489KAlS3)1.511 (3)1.51*10.78=16.27KA三相短路容量Sk31 Sd/X*(K1)100MVA/0.5 仁 196.07MVA(5)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 总电抗标幺值X* (k 2) X； X2 X； X3 0.2+0.31+3.125=3.635三相短路电流周期分量有效值I I /V*Ik 2 Id2 / X (k 2)=144KA/3.635=39.

50、61KA其它短路电流l(3) I(3)Ik3)239.61KAiSJ 1.841 (3) =1.84*39.61=72.89KAlS3） 1.091、1.09*39.61=43.17KA 三相短路容量Sk3）2 Sd/X*（K2）100MVA/3.635=27.51MVA以上计算结果综合如表4-1所示：表4-1短路计算结果三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算占八、Ik3I3I33ishIs3Sk3k-110.7810.7810.7827.48916.27196.07k-239.6139.6139.6172.8943.1727.51第六章低压电器设备的选择与校验电器选择是工厂和企业配电

51、所电器设计的主要容之一。 正确地选择电器是使 电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时应根 据工程实际情况，按照有关设计规，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采 用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。6.1按正常运行条件选择电器设备按正常工作条件，就是要考虑电器装置的环境条件和电气要求。 环 境条件是指电器装置所处的位置特征（户外或户）、环境温度、海拔高度以及有 无防尘、防腐、防火、防爆等要求；电气要指电器装置对设备的电压、电流、频 率等方面的要求；对一些电器还应考虑其断流能力。电器设备按短路故障条件下工作选择，就是要效验其短路时是否满足电动稳 定和热稳定的要求

52、。(1)低压电器的选择和效验项目和条件如表 6。表6低压电器的选择条件短路电流效验电器名称电压(V)电流(A)断流能力(KA)动稳定度热稳定度低压断路器VVVOO低压负荷开关VVVOO低压刀开关VVVOO电流互感器VVVV电压互感器V熔断器VVV注：表中“V”表示必须效验；“”表示不要效验；“O表示一般可不效验；电流互感器还必须按准确度要求进行效验；根据设计及运行经验，对35千伏及以下的供电系统，通常下列设备可以不进行动热稳定效验断路器：当断流容量符合要求时。负荷开关：当供电变压器容量10000千伏安及以下时。隔离开关：35千伏的户及户外式隔离开关；10千伏的户外式隔离开关在短 路容量不大于1

53、00兆伏安时；6千伏的户外式隔离开关在短路容量不大于 60兆 伏安时。电流互感器：当变比较大时(如在 75/5以上)。(2)选择效验应满足的条件式中ish 、 Ish ：设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效kA)； 电器的额定电压 U N.Q 应不低于所在电路的额定电压 UN ；即U N.Q U N(12)电器的额定电流 I N.Q 应不小于所在电路的计算电流 I30 ；即I N .Q I 30(18)电器的最大开断电流 I oc 应不小于它可能开断的最大电流 I k ；即 I oc I k(19)动稳定是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。满足稳定的条件是I et I sh(20)i

54、et i shiet 、Iet ：设备允许通过的电流峰值及其有效值( kA)。 热稳定效验 短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短路时发热最高允许值，即I t2t I 2t ima(21)式中 I ：设备安装地点稳态三相短路电流( kA )；tima ：短路电流假想时间( S)。It：t 秒允许通过的短路电流值或称 t 秒热稳( kA)；T ：厂家给出的热稳定计算时间，一般为 4s、5s、1 等。6.2 一次设备选择依6.2.1按正常工作条件选择(1)按工作电压选择设备的额定电压UN.e不应小于所在线路的额定电压UN即UN .e UN( 5-1 )但需注意：使用限流式高压熔断器时， 熔断器的

55、额定电压应与线路额定电压相同， 即UN.e=UN，而不能UN.e UN。例如10kV熔断器不能用在6kV电路上。(2)按工作电流选择设备的额定电流iN.e不应小于所在电路的计算电流丨30 ,I N.e I30（5-2 ）（3）按断流能力选择设备的额定开断电流Ioc或断流容量Soc不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值Ik或Sk，即Ioc Ik 或 SocSk（5-3）6.2.2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。 校验动稳定是， 当短路计算点附近接有较大容量的交流电动机或电动机组时 （按 GB5005 95低压配电设计规规定：电动机额定电流之和超过短路电流的1

56、%时），应考虑这些电动机在短路时反馈电流的影响。（1）隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验动稳定校验条件（3） i max i sh（ 5-4 ）式中imax 开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为kA）；i sh（3）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）。热稳定校验条件23 2It2t I 3 tima（5-5）式中It 开关的热稳定电流有效值（单位为 kA）；t开关的热稳定试验时间（单位为 s）；32I 3 开关所在处的三相短路稳态电流（单位为 kA）；tima 短路发热假想时间（单位为S）。短路发热假想时间t ima 般按下式计算：2tk低速断路器

57、（如油断路器）,其全分闸时间取0.2s;高速断路器（如真空断路器）,.3ImaxIsh或 2 KesI 1N103.3i sh式中imax电流互感器的动稳定电流（单位为kA);Kes电流互感器的动稳定倍数（对IIN ）；It IKt电流互感器的热稳定倍数（对I1N ）。t ima t k）I在无限大容量系统中，由于| ,因此t ima t k0 . 05 S式中tk短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当tk 1s时t ima其全分闸时间取0.1s。（2）电流互感器的短路稳定度校验动稳定校验条件(5-6)I1N 电流互感器的额定一次电流（单位为 A）。热稳定校验条件(

58、5-7)式中It电流互感器的热稳定电流;电流互感器的热稳定试验时间，一般取1s;（3）母线的短路稳定度校验动稳定校验条件3或 Kt I 1NIal式中al母线材料的的最大允许应力;（4）电缆的短路热稳定度校验稳定度校验的条件采用电缆不校验短路动稳定度。电缆短路热(5-8)c母线通过is3时所受到的最大计算应力（单位为 MPa。热稳定校验条件A Amin I 3 tima（5-9 ）C式中A -母线截面积（单位为mm2）；Amin 满足短路热稳定条件的最小截面积（单位为mm2）;c母线材料的热稳定系数。I 3 母线通过的三相短路稳定电流（单位为 A）(5-9)式中C参见表5-2表5-2电缆长期允

59、许工作温度和短路时的允许最高温度及相应的热稳定系数导体种类导体材料长期允许工作温度短路允许最咼温度短路热稳定系mm 2610KV交联聚乙铝9020077烯绝缘电缆铜9025013710KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流 能力动稳 定度热稳定度其他装置地 点条件参 数UNI N1 (3)1 K (3)i shI(3)2?ti1 SmaAmin数 据10kV43.90A10.78A27KA10.782*1.9=219.56次额疋参 数UN?e1 N?e1 OCi maxIt2?t设 备咼压少 油断路10kV630A16kA40kA162*2=512型器号规SN10-10格?/630咼

60、压隔 离开关10kV400A-40kA142*5=980GN68-10/400高压熔断器10kV0.5A50kA-RN2-10电压互 感器10/0.1kV-JDJ-10电压互 感器10/ 0/ 空kV、；3 3 、3-JDZJ-10电流互 感器10kV100/-225*次LQJ-105A后0.负 荷1kA=30.61.8kAQ避雷器FS4-1010kV-632 380V 侧一次设备的选择校验380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流 能力动稳 定度热稳定度其/、他参 数UN1 N|(3)I K(3) i shI(3)2?t.1 Sma装置地 点条件数 据380V总 1756A118.