某冶金机械制造厂总降压变电所及配电系统设计

1、摘要I Abstract1 第一章绪论1 1.1工厂供电的意义和要求 1 1.2工厂供电设计的一般原则 1 第二章设计任务及原始资料4 2.1设计任务4 2.2原始资料4 第三章负荷计算及无功功率补偿6 3. 1负荷计算6 3.1.1负荷计算的意义6 3.1.2按需要系数法确定计算负荷6 3.2无功功率补偿8 第四章主变压器的选择与主接线方案的设计11 4.1主变压器的选择11 4.1. 1 35kV/6kV变压器的选择11 4. 1. 2 6kV/380V变压器的选择11 4.2工厂主接线方案的比较11 4. 2. 1工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较11 4. 2. 2工厂总降压变电所低

2、压侧主接线方式比较12 4. 3总降压变电所电气主接线设计12 4.4高低压配电柜选择13 第五章短路电流计算14 5.1三相短路电流计算的目的14 5.2短路电流计算14 第六章电气设备的选型及校骑16 6.1电气设备选择与校验的条件与项目16 6.2 设备选择16 6. 2.1断路器的选择16 6. 2.2隔离开关的选择17 6.2.3高压熔断器选择19 6. 2.4电压互感器的选择20 6. 2.5电流互感器的选择20 6.3母线与各电压等级出线选择22 6. 3. 1 6kV母线的选择22 6. 3. 2 选择35kV线路导线23 6. 3.3 6kV出线的选择24 第七章继电保护选择

3、30 7. 1 35kV侧电压互感器二次回路方案与继电保护的整定30 7. 1. 1 35kV主变压器保护30 7. 1.2 6kV变压器保护31 7.1.3 6kV母线保护31 7.1.4 6kV出线保护31 第八章防雷保护和接地装叠的设计32 8. 1防雷保护32 & 1. 1架空线路的防雷措施32 8. 1. 2变配电所的防雷措施32 8. 2接地装置32 8. 2. 1确定此配电所公共接地装置32 结论33 参考文献(References )34 致谢35 附录A36 附录B46 附录C49 某冶金机械制造厂总降压变电所及配电系统设计 专业：电气工程及其自动化学号：7022808044

4、姓名：祁成龙指导老师：许仙明 摘要：厂总降斥变电所是工厂供配电的重要组成部分，它直接影响整个工厂供电的町靠运 行，同时它又是联系发电厂和用户的中间坏节，起着变换、接受和分配电能的作用。电气 主接线是总降压变电所的主婆环节，电(主接线的拟定直接关系着全厂电(设备的选择、 配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所电气部分技术经济性能的关 键因素。 本设计是35/6RV降压变电所及高压配电系统的设计.首先，进行车间负荷统计和无功功率 补偿，确定主变压器及各车间变压器：从技术和经济等方面，通过了两种方案的比校，选 择经济、町旅、运行灵活的主接线一次方案。其次，进行短路il算和设备的选择、

5、校验： 然后，确定工厂电源进线、母线和高压配电线路。最后，进行二次回路方案、整定继电保 护、防雷保护和接地装置的设计。 设计结果可以满足精益冶金机械修造厂供电的町靠*1：，并保证各车间电气设备的稳定运行。 关键词：负荷计算；变电所主接线：继电保护 第一章绪论 1.1工厂供电的意义和要求 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 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的能量转换 而米，又易于转换为其它形式的能就以供应用：电能的输送的分配既简单经济，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

6、广泛。 在工厂里，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碗一 般很小（除电化工业外）。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人人增加产量，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。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产 可能造成严重的后果。 因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实观工业现代化，具有十分觅要的意义。 由于能源节约足工厂供电工作的一个觅要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重 要的战略意义，

7、因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重人 的作用。 工厂供电工作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，并做好 节能工作，就必须达到以卜基本要求： （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）町靠 应满足电能用户对供电町靠性的要求。 （3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的婆求 （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。 1.2工厂供电设计的一般

8、原则 按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv及以卜设计规范、 GB50054-95低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以卜原则：（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、考左发展： 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，做到远近结介， 适当考虑扩建的町能性。 （4）

9、全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容戢、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计力案。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W N冼接影响到工厂的生产及发展。 作为从爭工厂供电工作的人员，有必要了解和拿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设计内容及步骤 全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车何的负荷数量和性质，生产工艺对负荷 的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全町靠，经济的分配电能 问题。其基本内容有以下几方面： 1、负荷计算 全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变 压器的功率损耗

10、，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计 算表、表达计算成果。 2、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容最选择 参考电源进线方向，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，确定变压器的台数和容量。 3、工厂总降压变电所主结线设计 根据变电所配电回路数，负荷要求的叮靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定 变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方 便。4、厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变 电所位置，比较几种可行的高压配电网布豊放

11、案，计算出导线截而及电压损失，由不同放 案的叮靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列 表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布 胃图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。 5、工厂供、配电系统短路电流计算 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最，皆可按无限容量系 统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式卜各点的三 相及两相短路电流。 6、改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降圧变电所的功率因数，通过产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

12、于册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数最，并选用合适 的电容器柜或放电装置一如工厂有人型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供 无功功率，改善功率因数。 7、变电所高、低压侧设备选择 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，选择变电所高、低压侧电 器设备，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。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。 8、继电保护及二次结线设计 为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、 母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设遲相应的

13、控制、信号、检测和继电器保护装置。 并対保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。 设计包拾继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成 的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计 成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。 9、变电所防雷装豐设计 参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范I闻计算，避免产生 反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并 确定其接线部位。进行避雷火弧电圧，频放电电斥和域人允许安装距离检验以及冲击接地 电阴计算。 10、专题

14、设计 11、总降压变电所变、配电装置总体布置设计综介前述设计计算结果，参照国家冇关规程 规定，进行内外的变、配电装豐的总体布置和施工设计。 第二章设计任务及原始资料 设计任务 完成某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计 2.2原始资料 1. 生产任务及车间组成 本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻造、 柳焊、毛坯件为主体,生产规模为：铸钢件1万吨、铸铁件3吨、锻件1千吨、钏焊件2 千5百吨。 木厂车间组成： （1）铸钢车间：（2）铸铁车间：（3）锻造车间：（4）钏焊车间：（5）木型间 木型库：（6）机修车间：（7）砂库：（8）制材场；（9）空压站

15、：（10）锅炉房： （11）综合楼：（12）水塔：（13）水泵房：（14）污水提升站等 2. 供用电协议 （1）工厂电源从电业部门某220/35千伏变压所，用35 T伏双回架空线引入本厂，其中一 个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8公里。 (2)供电系统短路技术数据 区域变电所35KV母线短路数据表 系统运冇 r方式 短路容量 说明 兹大运行方式 200兆伏安 35KV 最小运行方式 S昭m175兆伏安 35KV (3)电业部门对本厂提出的技术要求 区域变电所35 T伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂“总降不应 大于1.5秒” 在总降变电所3

16、5 T伏侧进行计量： 本厂的功率因数值应在0.9以上。 区域降压变电所 220/35KV 本厂总降压变电所 供电系统 3. 本厂负荷的性质 本厂为三班工作制，最人有功负荷年利用小时数为6000小时，屈于二级负荷。 4. 厂的自然条件 (1) 气象条件 故热月平均最高温度为30-C； 土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为20-C； 年雷暴日为31天： 土壤冻结深度为1.10米； 夏季主导风向为南风。 (2) 地质及水文条件 根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，底层以砂质粘土为主，地 质条件较好，地下水位为2.8、5.3米。地耐压力为20吨/平方米。 第三章负荷计算及无功功

17、率补偿 3. 1负荷计算 3.1.1负荷计算的意义 计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。由于我流导体一般通电半小 时后即町达到稳定的温升值，因此通常取“半小时瑕人负荷”作为发热条件选择电器尤件 的计算负荷。有功负荷表示为P30,无功计算负荷表示为Q30,计算电流表示为130。 用电设备组计算负荷的确定.在工稈中常用的有需要系数法和二项式法。需要系数法是世 界各个普遍应用的确定计算负荷的基木方法，而二项式法应用的局限性较大，主要应用于 机械加工企业。关于以概率论为理论基础而提出的用以取代二项式发达利用系数法，由于 其计算比较繁复而未能得到普遍应用，所以只介绍需要系数法与二项式法

18、。 当用电设备台数多、各台设备容量相差不哄悬殊时，宜采用需要系数法来计算。 当用电设备台数少而容最又相差悬殊时，则宜采用二项式法计算。 根据原始资料，用电设备台数较多R各台容最相差不远，所以选择需要系数法来进行负荷 计算。 3. 1.2按需要系数法确定计算负荷 根据原始资料分析，本论文负荷是多组用电设备计算， 所以，要根据多组用电设备计算负荷的计算公式来计算。 月功计算负荷的计算公式： p3o K PP沁（3. 1） 式中 Ah所有设备组有功计算负荷P30之和： K卩一有功符合同时系数，本文资料有提供为0.9 无功计算符合（单位为kVar）的计算公式： Q3o=P3o 1g（3.2） 式中仪一

19、对应于用电设备组功率因数COS的正切值，本设计资料有提供。 (3. 3) 视在计算负荷（单位为kVA）的计算公式 SiO P00 计算电流（单位为A）的计算公式: jS30 (3-4) 由以上公式可得6KV计算负荷及各车间380V计算负荷如表3.1及表3. 2所示所示计算过 程见附录A 表3. 1各车间380伏计算负荷 序 号 车间或电 单位名称 设备 容量 （千瓦） K X COS tg 计算负荷 变压器台 数及容量 备注 K P30 (T瓦) Q30 (T乏) S30 （千伏 安） (1) Nol变电所 2X1250 1 铸钢车间 2000 0.4 0. 65 1. 17 800 936

20、1231.3 0.9 (2) No2 变电所2X500 1 铸铁车间 1000 0. 1 0.7 1.02 400 408 571.4 2 砂库 110 0. 7 0.6 1. 33 77 102.4 128.1 3 小计 477 510.4 699.5 0.9 (3) No3 变电所2X800 1 撫焊车间 1200 0.3 0.45 1.98 360 712.8 798.6 2 1水泵房 28 0. 75 0.8 0. 75 21 15. 75 26. 25 3 小计 381 728. 55 739.9 0.9 (4) No4 变电所1X1000 1 空压站 390 0. 85 0. 75

21、 0. 88 331.5 291. 7 442 2 机修车间 150 0. 25 0. 65 1. 17 37. 5 43.9 57.7 3 锻造车间 220 0.3 0. 55 1. 52 66 100. 3 120 4 术型车间 185.8 5 0. 35 0.6 1. 33 65. 03 86.5 108.2 5 制材场 20 0. 28 0.6 1.33 5.6 7. 45 9. 33 6 综合楼 20 0.9 1 0 18 0 25.5 7 小计 523. 65 529. 85 762. 73 0.9 (5) No5 变电所1X400 1 锅炉房 300 0. 75 0.8 0. 7

22、5 225 168. 75 281. 25 2 2水泵房 28 0. 75 0.8 0. 75 21 15. 75 26. 25 3 仓库 8& 12 0. 3 0. 65 1. 17 26.4 30. 88 40.6 (1, 2) 4 污水提升 站 14 0. 65 0.8 0. 75 9.1 6. 825 11.375 5 小计 281. 53 6 222. 25 5 358. 69 2 0.9 说明：Nol,No2,No3车间变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器。 表3. 2各车间6KV高压负荷 序 弓 车间或电 单位名称 设备 容量 （千瓦） K X COS 计算负荷 说 明 P

23、 （千瓦） Q （千乏） S （千伏 安） 1 电弧炉 2X 1250 0.9 0. 87 0. 57 2025 1282. 5 2586.2 2 频炉 2X 300 0.8 0.9 0.48 480 230.4 533. 33 3 变压机 2X 250 0. 85 0. 85 0. 62 425 263.5 500 小计 3155 1776. 4 3620.7 3.2无功功率补偿 工厂中由于有人屋的电动机、电焊机及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如 在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提供其自然功率因数的情况卜，尚达不到规定 的工厂功率因数婆求时，则需考虑人工补偿.要求工厂最大负

24、荷时的功率因数不得低于 0.9,我们取 cos* =0. 92 补偿前功率因数： (3. 5) P cos ! J cos 竺空 0.76 S 6440.1 tg 1 0.85 补偿后功率因数: 根据系统要求，变压器高压侧的功率因数应大于0.9c因此变电所低压侧补偿后的功率因 数可取：cos =0. 92则有 二0.314 1tS 故补偿容量： Qc P%(Jg i tg 2)= 2633.04kvar(3 6) 取标准值Qc 2700kvar S 4912.4(4164.6 2700)5126.2RVA 根据上面的计算町以初步选出主变压器： 可选变压器S9-6300/35 Sn 6300kV

25、A/%0.7 %7.9 甩 34.5 补偿后总降压变电所低压侧计算负荷： 有功功率补偿前后不变：PSo Pjo 4912.4RW 无功功率变化为：感 164.6 :2700.6k var 视在功率变化为：SSo PSo o4912.41464.65126.2RVA 4912.4 其中Qc为无功补偿。 cos 2 P，30.958 QSo 5126.2 损耗计算： 变圧器是一种能量转换装置，在转换能量过程中必然同时产生损耗。变压器的损耗町以分 为铁损耗和铜损耗。变压器的基本铁损耗就是主磁通在铁心中引起的磁滞损耗和涡流损耗。 变汗器的基本铜损耗是指电流流过时所产生的直流电31损耗。我们可以同过查询

26、变压器得 到空载损耗和短路损耗，也就是铁损耗和铜损耗。2 (3. 7) 通过査阅文献3, 40-43,可得功率损耗公式： Pb Pre PcU Hz-铁损耗 Pc铜损耗 P有功功率损耗 B负载系数 负载系数町以通过系统最人工作电流与变斥器址大工作电流的比计算得出通过查阅变斥 器的数值可以得出： 5126,2 0.81 35 羽 Ln 6300 35力 R 7.9 0.81 34.5 30.5RW 无功功率的计算: 台变压器的空我无功功率的损耗计算公式为: Sn 100 (3. 8) /。变压器空载电流。 (3. 9) d(%)变床器阴抗电压。 根据I面2个公式相加便得出无功功率损耗如卜: Sn

27、 V 100 补偿后的功率因素： 总降用变电所高床母线计算负荷 Q 70% Sn 4(%) 7100 0.7 Sn 100 6300 100 (/(%) 100 6300 7.5 100 516.5kVar (3. 10) P3o PSo P3o 4912.4 30.5 4942.9 kW 0o 1464.6 516.6 l9Sl.MVar 5325.2RVA 高压侧平均功率因数为: cos 4950.90.930.9 5325.2 满足要求。 一般此类系统采用并联电容器进行补偿。即在6kV母线上每相设计3个型号为BWF6. 3- 100-1 (额定容最为lOOkVar)的并联电容补偿器. 第

28、4章 主变压器的选择与主接线方案的设计 4.1主变压器的选择 一般正常环境的变电所，町以选用油浸式变圧器，且应优先选用S9、S11等系列变压器。 在芸尘或由腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用S9-M、SU-Mo R等系列全 密封式变压器。 多层或高层建筑内的变电所，宜选用SC9等系列坏氧树脂注干式变压器或SF6充气型变压 器。 根据本论文给出的条件我们町以选用油浸式变压器。 4. 1. 1 35kV/6kV变压器的选择 主变压器台数应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择。肖符合下列条件之一时，宜装 设两台以上主变压器。 冇大量一级或二级负荷 季节性符合变化较人，适于采用经济运行方式

29、。 集中符合较人，例如人于1250kVA时 本冶金厂瑕人视在功率达到5325. 2kVA,且属于2级负荷，应装设2台变压器。 由于本厂有2回35kV进线，即白两个进线电源，根据前面所选择的主结线方案，如果采用 2台变压器，则能满足供电町靠性、灵活性的要求。如果装设1台变压器，投资会节省一 些，但一旦出现1台主变故障，将会造成全厂失乐从而造成巨大的损失。为避免前述情况 的出现，充分利用双电源的作用，所以选择安装2台主变。 对于380kV的系统中,我们可以从资料的图中得出车间1里面有2个配电所,其他4个车 间都只有1个配电所，因此我们町以根据每个车间的符合来选择变压器来进行降压 。 考坨到经济运行

30、、将来扩建、町靠性等因素，所以本方案选择安装2台型号为S9-6300/35 的主变压器，即使其中一台变压器检修另外一台主变也口J供全厂负荷。 4.1.2 6kV/380V变压器的选择 通过上面负荷计算，我们可以得到380V那5个车间的故大视在功率： S30N0 1=1208. 2kVA,可以选择2个S9-630/10(6)变压器,分别装进车间1的2个配电房； S30X0. 2=628. 8kVA,町以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间2的配电房： S3oxo. 3=739. 9kVA,可以选择1个S9-800/10 (6)变压器装进车间3的配电房: Saoxo 1=670. 9kV

31、A,可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间4的配电房: S3Oxo 5=322. 8kVA,可以选择1个S9-100/10(6)变压器装进车间5的配电房。 4.2工厂主接线方案的比较 4. 2. 1工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较 从原始资料可知工厂的高压侧仅有2回35kV进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一 回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有8kmo因此将町供选 择的方案有如下三种： 1、单母线分段。该接线方式的特点是结线简单清晰、运行操作方便、便于日后扩建、町靠 性相对较高，但配电装置占地面积大，断路器增多投资增人。根据本厂的实际情况进线仅 冇

32、2回，其中一回为工作，另一回备用，扩建可能性不大。故此没有必要选择单母线分段 这种投资相对较人的接线方式： 2、内桥。该接线方式的持点足需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少， 但町靠性不太高：适用于输电线路较长，故障机率较高，而变压器又不需经常切换时采用。 根据本厂特点输电线路仅8km,出现故障的机率柑对较低，因此该接线方式不太合适。3、 外桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地而枳和所需投资相对较少，但町 靠性不太高；适用于较短的输电线路，故障机率相对较低，而变压器又需经常切换，或系统 冇穿越功率流经就较为适宜。而输送本厂电能的输电线路长度仅8km,出现故障的机会较

33、少, 因此，该接线方式比较合适。 通过上述接线方式比校，选择外桥的接线方式。 4.2.2工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较 考虑到本厂低压侧的负荷较大和出线较多，以及便于口后馈线的增扩，决定选择有汇 流母线的接线方式，具体方案论证如下： A、单母线。具有接线简单清晰、设备少、投资相对小、运行操作方便，易于扩建等优点， 但可焦性和灵活性较差，故不采用： B、申母线隔离开关分段。貝有单母线的所有优点，且可靠性和灵活性相对有所提高，用隔 离开关分段虽然节约投资，但隔离开关不能带负荷拉闸，对口后的运行操作等带來相当多 的不便，所以不采用； C、单母线用断路器分段。具有单母线隔离开关分段接线的所有优点

34、，而且町带负荷切合开 关，便于日后的运行操作，可靠性和灵活性较高。 经综介比较，选择方案3作为工厂总降压变电所低圧侧主接线方式。 4. 2.3工厂总降压变电所供配电电压的选择 目前，此类降圧变电所的低压侧常用电压等级一般为：10kV和6kV两个，但考虑到本厂低 压侧有6kV的负荷，如采用10kV的电压等级，还需进行二次降压，这样会增加一套降压设 备，投资增人，不符合经济原则。所以，在本设11中选择只用6kV的电压等级，将35kV的 电圧降为6kV等级的电压使用即可。选择这种变压的供配电方式既町以节省投资，又能够 降低损耗。 而对于380V的5个乍间，分别根据容量来选择6kV的电压降为380RV

35、的变压器。 4.3总降压变电所电气主接线设计 总降压变电所35kV侧（高压侧）采用外桥接线方式，2台主变，一台运行另一台热备用 （定期切换，互为备用，不并列运行）；6kV侧（低压侧）由运行的主变供电，采用单母 （开关）分段的接线方式，经开关供9路出线负荷，其中6路通过变压器将6kV降到 380V。 根拯上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论；变压器的选择，确定了总降 压变电所的主接线图见附录C。 4.4高低压配电柜选择 本次设计的高低压配电柜分别选择为： 35kV线路上的电压互感器可选择JYN-35, 112o 35kV线路上的电流互感器可选择JYX-35, 13。 35kV主变压器

36、低压侧的6kV出线端电流互感器町选择JYN2-10o 6kV变压器低斥侧的380V出线端电流互感器町选择PGL2-05。 6kV母线上的电压互感器町选择GGlA（F）-54 第5章 短路电流计算 5.1三相短路电流计算的目的 短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身， 也可能烧坏周鬧设备和伤害周围人员。巨衣的短路电流通过导体时，一方面会使导体人量发 热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏：另一方面巨人的短路电流还将产生很大的电动 力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压人幅度降低，特别是靠近短路 点处的电压降低得更多，从而町能导致部分用户或全

37、部用户的供电遭到破坏。网络 电压的降 低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过 热受损等。 短路计算的目的主要有以卜儿点： 1. 用于变压器继电保护装置的整定。 2. 选择电气设备和载流导体。 3. 选择限制短路电流的方法。 4. 确定主接线方案和主要运行方式。 5.2短路电流计算 表57电力系统各元件电抗标幺值计算公式 设备 计算电抗公式 无穷大电源 X Sd/S d 变压器 X(U %/100)(S /S ) 输电线 XlXjSd/Sl) 注：Sd为系统无限大电源处不同运行方式时的短路容呈 短路电流实用计算中，采用以卜假设条件和原则： 正常工作时，三

38、相系统对称运行。 所有电源的电动势相位角相同。 短路发生在短路电流为最人值的瞬间。 不考录短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。 元件的计算数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范闌。 输电线路的电容略去不计 绘制 计算电路如图5.1所示： LGJ70 KIK2K3 S9-63001S9-800 图5. 1系统等值电路 根据原始资料，我们应该分别计算系统最人运行方式即S加慈200MVA和故小运行方式 Sg 175MVA时的短路电流。而对于短路点d-3,由于系统中的变斥器不相同，而变压 器的阳抗分别为4. 5和5,所以卜面的计算中6kV变床器短路点会分两种情况d-3和d-3 c 所有短路点的计算过

39、程在附录A的设计计算书中。而我们可得得到的短路电流归纳在卜面 2个表中。 表5-2 200MVA短路计算表 短路计算点三相短路电流/kA I (3) I” 18 (3) I (3) d1 2. 1 2. 1 2. 1 3. 78 d2 6. 94 6. 94 6.91 12. 49 d3 10. 44 10.44 10. 11 1&8 d3* 12. 74 12. 74 12. 74 22.9 表5-3 175MVA短路计算表 短路计算点 三相短路电流/kA I(3) I” 18 (3) I (3) d1 1.92 1.92 1.92 3.46 d2 6. 58 6. 58 6. 58 11.

40、84 d3 10. 38 10. 38 10. 38 1& 7 d3 11.4 11.4 11. 1 20 电气设备的选型及校验 6.1电气设备选择与校验的条件与项目 为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按卜列条件选择和校验： 1）按正常工作条件包括电斥、电流、频率及开断电流等选择。 2）按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验。 3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防 爆等要求。 4）按各类设备的不同特点和要求如短路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确度级等进 行选择。 6.2设备选择 6. 2.1断路器的选择 断路器形式的选择，除需满足各项技术条件和环

41、境条件外，还应考龙便于安装调试和运行 维护，并经技术经济比较后才能确定。根据当前我国生产制造情况，电压6200kV的电网 一般选用少油断路器：电压110330kV的电网，当少油短路器技术条件不能满足要求时， 可选用六氟化硫或空气断路器：大容量机组采用対闭母线时，如果需要装设断路器，宜选 用发电机专用断路J。 器 断路器选择的具体技术要求如卜： (6. 1) （1）电压：&（系统工作电压）Un （2）电流: 人心（最大持续工作电流）lN (6. 2) （3）开断电流: Id a hd (或 SdSkd) (6. 3) 仃一断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量。 Sd/断路器t秒的开断容量。

42、/阳一断路器的额定开断电流。 Sv断路器额定开断容屋。 （4）动稳定： (6.4) /max 一断路器极限通过电流峰值。 讥一三相短路电流冲击值。 （5）热稳定： 1 一稳态三相短路电流。 加一短路电流发热等值时间。 (6. 5) 一断路器t秒而稳定电流。 各电压等级断路器的选择： 35kV等级变压器高压侧选择少油断路器SW3-35方。 电压： 电流：断 流能力： 动稳定度： 热稳定度: 35RV 3kV 8SA 603 A 2.1kA6.6 肋 3.78M 17kA r td： 2.f 2 8.82RU let 6.624 174W I2 td:满足要求 6kV等级变压器低压侧与出线选择少油

43、短路器SN10-10 II 6。 电压: 电流：断 流能力： 动稳定度： 6kV iOkV 51241000A 6.94M31.5 肋 12.94M80M 热稳定度： I 一稳态三柑短路电流。 d短路电流发热等值时间。 人一断路器t秒而稳定电流。 各电压等级隔离开关的选择： 35kV等级：变圧器高床侧选择隔离开关GW4-35T tu： 6.941572.25kV let 31.5 2 1984.53 r饪满足要求 & 2.2 隔离开关的选择 380V等级选择低压断路器DW15-1500/3D:,L 电压： 电流：断 流能力： 380V380 JtV 1124 A 1500 A 10.44M 4

44、0M 380V低斥短路器不需要考虑动稳定和热稳定，所以满足。 负荷开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，但由于其主要是用来接通和断开正常 工作电流，而不能断开短路电流，所以不校验短路开断能力。 隔离开关型式的选择，应该根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技 术经济比校然后确定6】。 (1)电压： (系统工作电圧)51 (6. 6) (2)电流： &nux(最大持续工作电流)/ v (6. 7) (3)动稳定： IchInm. (6. 8) /nux 一断路器极限通过电流殊值 滋一三相短路电流冲击值。 (4)热稳定： r td： h2t (6. 9) 电压: 电流：动 稳定度：

45、热稳定度： 35kV 35kV 88 A 630A 3.78M50M I2 tu： 2.f 2 &82RV 满足要求。 Kt 15.8fcV (2) 一次电压I.IUn U 0.9N(6. 13) 6kV等级：变压器低压侧选择隔离开关GN1910/1000。 电圧： 6kV 6kV 电流：动 51241000A 稳定度： 12.49M80M 热稳定度： F td： 6.941572.25kV Irt 31.52 4 15.8RV f td： irt满足要求。 38OV等级隔离开关选择为HD13-1500/30K。 电压：380V 38OV 电流：11244 15004 低汗隔离开关不需要考虑动

46、稳定和热稳定，所以满足婆求。 6. 2.3 高压熔断器选择 熔断器的形式町根据安装地点、使用要求选用。高压熔断器熔体在满足可靠性和卜一 段保护选择性的前提下，当在本段保护范圉内发生短路时，应能在最短时间内切断故障， 以防止熔断时间过长而加剧被保护电器的损坏。 （1）电压：（系统工作电压）Un（6. 10） 限流式高压熔断器不宜使用在工作低于其额定电网中，以免因过电压使电网中的电器 损坏，故应该Un。 （2）电流：/xmox 1/2N If IN（6. Z/2A -熔体的额定电流。 1街一熔断器的额定电流。 Ich 一三相短路冲击电流的有效值。 lkd 一熔断器的开断电流。 各电压等级高压熔断器

47、的选择： 35kV等级：变压器高压侧选择高压熔断器RW10-35/0. 5。 电压：35RV 35/: V 电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，域人工作电流非常小，因此满足要求。 断流容量：Ich 2.1M m 229L 66M 35 V3 Ich lkd满足要求。 6kV等级：变压器低压侧选择高压熔断器RN1-6L4Jo 电压：6kV 6kV 电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足要求。 断流容量：Ich 6.94M lkd 200192.5M 0.6 V3 Lh hd满足要求。 6.2.4电压互感器的选择 (1)电压互感器的选择和配置应按以卞条件： 6 2

48、0kV屋内配电装豐，一般采用油浸绝缘结构，也町采用树脂浇注绝缘接共的 电压互感器。 35-110kV配电装胃.，一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。 220RV及以上配电装置.当容量和准确度等级满足要求时，一般采用容式电压互 感器。 在需要检查和监视-次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第 三绕组的单相电床互感器组。 Sv为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范闱，即为 （3）准确等级：电压互感器应在那-准确等级卜工作，需根据接入的测量仪表和继电器和 自动装置等设备对准确等级的要求确定。 各电压等级电压互感器的选择： 35kV等级：变压器高压侧选择油浸式电

49、压互感器JDJ2-35。 根据坏境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器 电圧：35kV满足要求 准确等级：准确等级为0.5级。 6kV等级：变压器低压侧选择JDZX8-6环氧树脂全封闭浇注电压互感器 根据环境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器： 电压：6kV满足要求。 准确等级：准确等级为0.5级。 6. 2.5电流互感器的选择 （1）型式：电流互感器的型式应根据使用坏境条件和产品情况选择。对于6-20RV ）4内配 装置，可采用次绝缘技工或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以匕配电装置， 般采用油浸瓷箱式绝缘接共的独立式电流互感器。一般尽量采用套管式电流互感器加 （2）一次回路电

50、压：U& Uv Ug为电流互感器安装处一次回路工作电压，Un为电流互感器额定电压。 （3）一次回路电流：人3 1N /xflux为电流互感器安装处的一次回路作电流，lN为电流互感器原边额定电流。 （4）准确等级：电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同。 （5）动稳定：内部动稳定ich加 K 与一次绕组额定 式中Kz电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值认 电流/山峰值Z比。 （6）热稳定：I2比 g t K,为电流互感器的1秒钟热稳定倍数。 (6. 14) (6. 15) (6. 16) (6. 17) 各电压等级电流互感器的选择： 35kV等级:变压器高压侧选择LZZB8-

51、35 (D)电流互感器。 电压： 35kV 35kV 电流：动 88A 200A 稳定度： 3.78 肋 79M 热稳定度： I2 td： 2.f 2 8.82RV Irt 31.521 992.25kV 满足要求。 f td： rt 6kV等级：变圧器低压侧与出线选择LZZQB6-6/1000 满足要求。 电压： 6kV 6kV 电流：动 512A1000A 稳定度： 12.49M110M 热稳定度： r td； 6.94 2 96.333 Irt 6121 372 lV 380等级：变压器选择LMZ1-0. 5电流互感器。 电压：380V 38OV 电流：1124A 1500A 380V低

52、斥电流丄感器不需要动稳定和热稳定校验。 经过以上的一次设备的选择与校验，我们可以归纳出满足要求的电气设备一览表见附录B 中表6. 1 -63 6.3母线与各电压等级出线选择 6. 3. 1 6kV母线的选择 在35kV及以卜、持续工作电流在4000及以卜的屋内配电装置屮，一般采用矩形母线。 已知：6kV母线域人负荷电流可达608A,所以选择LMY-50 5的铝母线，相间距离 0.35/7?, N/ 3.65, E 7 16Pa, h 5Qmm 9 b 5inm 热稳定校验：母线最小截而积九: Snjin (6. 18) (6. 19) Qk 一短路电流通过电器时所产生的热效丿讥 Ks校正系数。

53、 C-热稳定系数。 一母线通过持续T作电流I*时的温度. 一实际环境温度。 母线正常最高允许温度，一般为70度。 /川一母线对应于0允许电流。 35 (70 608 35)0.149 70 )272.8 35 637 取 75 G查表得C 85 , It (6. 20) tk1.5 s h 12.49M Lk 6.94M KF n 10 12.496.94 )221.82() S 与r2的数值较接近所以用广代替。 汕T J!5 2曲 满足要求。 共振校验: jbh (6.21) pF M Mb Lmax = M /I EJ m (6. 22) (6. 23) WP 1 0.005 1012 0

54、.053 M 2Jib 2 0.005 0.05 2700135ka/m 7 ICT 1 10 1.35 2.28 选取厶15 Lmax 则io 动稳定校验: 0.167W?2 (6. 24) 7 C r Fmax L73 10 /,/； (6. 25) F.MAX 1.73 7 1.52 、(12.9 10 尸 1 10 0.35 0.167 0.005 0.05 6 P3o=4912. 9Kw, Q30二 1981. 2kVar (6. 26) 884 po 3/ 5325.2 L 3 35 2kVar 工作电流： 450 Ao 药必34 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆 母

55、红距离厂房约150m,由厶。43.3A及地卜0。7m 土壤温度为20度可知，町初步选取缆 芯截面150mm2o U U. R=0. 21Q/kmX二0.082 Q/km (382.5 0.25 0.15 237.2 0.085 0.15) 6 2.9V U 2.9 U 6000 .r / 7.18 y/1.1 热稳定校验：nyn tdz : 110?加 (85 S nun 110/77/w2150满足要求。 所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的 坏境信息，町以选择直接埋地敷设。 综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表6.4见附

56、录Bo 继电保护选择 7.1 35kV侧电压互感器二次回路方案与继电保护的整定 高圧短路其的操作机构控制与信号回路，断路器釆用弹簧储能操作机构，町实现一次垂合 闸。变电所的电能计量回路，变电所高压侧装设专用计算柜，其上装有三相尙功电能表和 无功电能表，分别计量全厂小号的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率 因数。 备用电源的线路上应装设备用电源自动投入装置(APD) o作为备用电源的高压联络线上，装 有三相有功电能表，三柑无功电能表和电流表，高压进线上，亦装有电流表。低压侧的动 力出线上，均装有有功电能表和无功电能表。低压并联电容器线路上，装有无功电能表。 每一回路均装有电流表。低

57、压母线上装有电压表1。 7.1.1 35kV主变压器保护 变斥器的内部故障町分为汕箱内和邮箱外故障两种。邮箱内的故障包括绕组的相间短路、 接地短路，匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为 邮箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而町能引起爆炸，因此，这些 故障应该尽快加尔切除。油箱为的故障，主要足套管和引用出现上发生相河短路和接地短 路。 变圧器的不正常运行状态主要右：由于变压器外部和间短路引起的过电流和外部接地短路 引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容最引起的过负荷以及有余漏油等原因 引起的油面降低9。 瓦斯保护 対变压器邮箱内的各种故障以

58、及油面的降低，应装设M斯保护，他反应与汕箱内脐产生的 气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作与跳开变压器电源侧的 短路器。 应该设瓦斯保护的变压器容最界限是：SOOkVA及以上的油浸式变压器和400RVA及以上的 车仙内油浸式变压器。同样对待负荷调压的油浸式变圧器的调压器装置，也应装设瓦斯保 护。 装设电流速断保护 工厂供电系统变压器的电流速断保护，一般采用两柑式接线。和线路电流速断保护一样， 变斥器的电流速断保护也不能保护变床器的全部，而只能保护幣个元件的一部分，一般在 只能保护到变压器的一次侧10。 利用GL15型继电器的电流速断装豐來实现。 差动保护 对变压器绕组、套

59、管及引出先上的故障，应该根据不同容最装设差动保护。 差动保护适用于并列运行的变乐器，容最为6300RVA以上时：单独运行的变压器，容最为 lOOOOkVA以上时；发电厂厂工作变压器和工业企业种的重要变压器，容量为6300RVA以上 时。 反时限过电流保护 变压器过电流保护的保护范1韦1町达变压器的全部，并町以延伸到变压器二次母线上出线的 一部分，所以是变压器必不町少的后备保护10 O 初步选择GL-15感应式电流继电器： 满足规定的灵敏系数要求。 7.1.2 6kV变压器保护 在本设计中,6kV 变压器分别有 S9400/10 (6)、S9630/10 (6)、S9800 (6) 我们先对S9

60、-400/10 (6)进行保护设计。 瓦斯保护 当变压器邮箱内故障产生轻微瓦斯或油面卞降时，瞬时动作于信号；当因严重故障产生犬量 瓦斯时，则动作并跳闸。 装设电流速断保护 利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。 我们再对S9630/10 (6)、S9800/10 (6)进行保护设计 瓦斯保护 当变压器邮箱内故障产生轻微瓦斯或油面卞降时，瞬时动作于信号；当因严重故障产生人量 瓦斯时，则动作并跳闸。 装设电流速断保护 利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。 7. 1.3 6kV母线保护 选择GL-15感应式电流继电器。 主变反时限过流保护。 主变的定时限过电流保护可以对6KV母线起到保护作