毕业设计某工厂供配电系统设计(定稿)

1、 Xinjiang Institute of Engineering 毕 业 设 计 设计题目 某工厂供配电系统设计 系（部） 电气与信息工程系 学科专业 电气自动化 班 级 电气自动化11-44（2）班 姓 名 学 号 指导教师 二一四年四月二十日目 录 摘要1Abstract1第一章 绪论21.1 工厂供电的意义 21.2设计概述21.2.1工厂情况21.2.2设计思路4第二章 负荷计算及功率因数补偿计算52.1负荷计算52.1.1负荷计算的意义52.1.2 负荷计算的方法52.1.3 各车间负荷计算62.1.4全厂总负荷72.2功率因数补偿计算82.2.1 功率因数对

2、供电系统的影响82.2.2 功率因数的补偿8第三章 变电所位置与型式的选择113.1 变配电所的类型和所址的选择113.2 变配电所总体布置的一般要求123.3变配电所的总体设计选择12第四章 主变压器及主接线方案的选择144.1 变电所主变压器台数的选择144.2 变电所主变压器容量选择144.3主接线方案的选择144.3.1主接线的总体分类：144.3.2 10kV侧单母线和双母线接线的比较164.4低压侧接线方案的选择164.4.1一般要求164.4.2低压配电系统常见接线方式及适合场16第五章 短路电流的计算195.1 短路的基本概念195.2 短路的原因195.3 短路的后果195.

3、4 短路的形成195.5 三相短路电流计算的目的205.6 短路电流的计算205.6.1短路电流计算的公式205.6.2具体计算过程21第六章 一次设备的选择246.1电气设备选择及校验的一般原则246.2设备选择256.2.1断路器256.2.2隔离开关256.2.3电压互感器266.2.4熔断器266.2.5避雷器26第七章 变压所进出线的选择287.1电力线路的截面选择287.2按发热条件选择导线和电缆的截面297.3 10KV高压进线选择校验297.4 380低压出线的选择307.5作为备用电源的高压联络线的选择校验317.5.1按发热条件选择317.5.2校验电压损耗317.5.3短

4、路热稳定校验31第八章 二次回路方案选择及继电保护338.1二次回路方案选择338.1.1二次回路电源选择338.1.2高压断路器的控制和信号回路338.1.3电测量仪表与绝缘监视装置338.2继电保护的整定338.2.1变压器继电保护33总 结35致 谢36参考文献37 摘要工厂供电，是指工厂所需的电能的供应与分配，也称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既能易于由其他形式的能量以供应用,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，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无疑不是建立在电能应用的基础之上

5、的。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。 本论文设计首先计算电力负荷和变压器的台数、容量:利用所学的知识确定变电所的位置，计算出短路电流的大小，选出不同型号的变压器，进而确定变压器的连接组别，画出必要的变电所主接线图。关键词：主接线图、短路电流、电力负荷、变压器Abstract The factory power supply ,it is to point to the power supply and distribution ,also called plant distribution . As is known to all ,the electricity is

6、 of modern industrial production ,the main form of energy and power .Electric energy can easily by other forms of energy conversion ,and easy to convert to other forms of energy to supply the use .Electric power transmission and distribution of economic is simple ,and easy to control ,adjust and mea

7、surement ,which is helpful to realize the production process automation ,and ,the modern social information technology and other high-tech undoubtedly is not based on electric power on the basis of application of the.So the power in the modern industry production and the whole national economic life

8、 are widely . This thesis design first calculated power load and transformer sets ,capacity ;Use knowledge to determine the position of the substation .To calculate the shot circuit current size choose different types of transformer connection categories ,draw the necessary substation main wiring di

9、agram.Keywords : main wiring diagram , shott circuit current , power load , transformer 第一章 绪论1.1 工厂供电的意义 以第二次工业革命的爆发，从此人类社会进入电气时代，电能的发展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来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和计量，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。 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

10、品成本中所占的比重一般很小（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。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。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供配电的工作，对于节约能源、减少能源的浪费，也具有重大的作用。1.2设计概述现有一工厂，需要根据其所能取得的电源及用电负荷的实际情况，并适当考虑

11、到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，为本厂设计一个变电所。1.2.1工厂情况1、工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除锅炉房、水泵房和制冷站属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。2、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-35，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流

12、保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为10km，电缆线路总长度为25km。 3、本地气象、地壤等资料： （1）最热月平均温度28.4 （2）最热月平均最高温度33 （3）极端最高温度38.5  （4）极端最低温度-15.5 （5）最热月地下0.8米的平均温度25度  表1.1负荷统计资料 序号车间名称计算负荷 （KW) （kvar） (KV.A) 1空调机房（一） 98.672.3122.2 2厂务公用站房136.

13、895.6166.8 3TG车间163.7137.5213.8 4锅炉房10780.2133.8 5水泵房108.690.5141.3 6污水处理厂53.647.268.7 7TA车间151120.2193 8空压站134.2100.1167.4 9空调机房（二）95.677.2122.910冷冻机（1）192.7145.6241.511冷冻机（2，3）185.4151.1239.212制冷站10582.2133.413照明用电107.590.6140.5（4）工厂平面图图1.1工厂平面图 1.2.2设计思路1、计算电力负荷和无功功率补偿；2、选择本变电所主变的台数、容量和类型；3、设计本变电

14、所的电气主接线；4、进行必要的短路电流计算；5、主要电气设备的选择；6、电力线路接线及敷设方式；7、继电保护。第二章 负荷计算及功率因数补偿计算 2.1负荷计算2.1.1负荷计算的意义 负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估

15、算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。2.1.2 负荷计算的方法 常用负荷计算的方法有：1、需要系数法2、二项式系数法3、形状系数法。 在此次选择的设计中，设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以考虑采用需要系数法。需要系数法的主要步骤： 1、将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。2、查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。 3、用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同时系数K。 需要系数法的计算过程：先从用电端起逐级往电源方向计算

16、，即：首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压则负荷相加同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。表2.1需要系数法的计算公式 计算负荷 计算公式 适用条件 有功已知三相用电设备组或用电单位（工厂、车间）的设备容量及功率因数，求其计算负荷。 无功 视在 电流 2.1.3 各车间负荷计算 1、空调机房（一)：P=98.6kw； Q=72.3kvar; S=122.2

17、kVA; I=122.2÷(×0.38)=185.7A2、厂务公用站房:P=136.8kw； Q=95.6kvar ; S=166.8kVA； I=166.8÷（×0.38）=253.4A 3、TG车间：P=163.7kW； Q=137.5kvar; S=213.8kVA； I=213.8÷(×0.38）=324.8A 4、锅炉房：P=107kW； Q=80.2kvar; S=133.8kVA； I=133.8÷(×0.38）=203.3A5、水泵房：P=108.6kW； Q=90.5kvar; S=141.3kV

18、A； I=141.3÷(×0.38）=214.7A6、污水处理厂：P=53.6kW； Q=47.2kvar; S=68.7kVA； I=68.7÷(×0.38）=104.4A 7、TA车间：P=151kW； Q=120.2kvar; S=193kVA； I=193÷(×0.38）=288.7A8、空压站：P=134.2kW； Q=100.1kvar; S=167.4kVA； I=167.4÷(×0.38）=254.3A 9、空调机房（二）：P=95.6kW； Q=77.2kvar； S=122.9kVA； I=12

19、2.9÷（×0.38）=186.7A 10、冷冻机（1）： P=192.7kW； Q=145.6kvar； S=241.5kVA；I=241.5÷(×0.38）=366.9A 11、冷冻机（2,3）：P=185.4kW； Q=151.1kvar; S=239.2kVA； I=239.2÷(×0.38）=363.4A 12、制冷站：P=105kW； Q=82.2kvar； S=133.4kVA； I=133.4÷（×0.38）=202.7A 13、照明用电： P=107.5kW； Q=90.6kvar； S=140.

20、5kVA；I=140.5÷(×0.38）=213.5A 2.1.4全厂总负荷取全厂的同时系数为：Kp= Kq=0.9，则全厂的计算负荷为：=0.9×1639.7=1475.73KW =0.9×1290.3=1161.27kvar =1877.8kVA 变压器损耗：有功损耗：无功损耗：（注：由于线路不很长，因此高压配电线的功率损耗可忽略）则变电所高压侧的计算负荷为：2.2功率因数补偿计算2.2.1 功率因数对供电系统的影响 在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性。这些设备仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需

21、的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电器设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。 功率因数的降低产生的不良影响：1、系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用；2、由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备及供电线路的有功功率损耗相应地增大；3、由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，就使的供电系统中的电压损失增加，使得调压困难；4、对电力系统的发电设备

22、来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大激磁电流，从而使转子绕组的温升超过允许范围，为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预定的出力。无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良的影响。因此，供电单 位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求，无功功率的减少就相应地提高了功率因数。 2.2.2 功率因数的补偿 供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数都要提出一定的要求，它是根据工厂电源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的。根据全国供用电规则的规定，本设计要求用户的功率因数cos0.92。 供电单位对工厂功率因数这样高的要求，仅仅依靠提高自然功率

23、因数的办法，一般不能满足要求。因此，工厂便需要装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。补偿容量可按下式子计算：补偿前自然平均功率因数对应的正切值；补偿后自然平均功率因数对应的正切值； 最大负荷时的功率因数：=1503.9/2009.3=0.74所需的无功补偿装置容量为：（其中取0.92）(n为所需电容个数）则： 补偿后重新选变压器容量：低压侧的视在计算负荷： 补偿后变压器的功率损耗为：变压所高压侧的计算负荷为：补偿后工厂的功率因数为：因为0.94>0.92，所以满足相关规定。 表2.2负荷计算总表序号车间名称计算负荷 (KW) (kvar) (KV.A)（A） 1空调机房（一）98.6

24、72.3122.2185.72厂务公用站房136.895.6166.8253.43TG车间163.7137.5213.8324.84锅炉房10780.2133.8203.35水泵房108.690.5141.3214.76污水处理厂53.647.268.7104.47TA车间151120.2193288.78空压站134.2100.1167.4254.39空调机房（二）95.677.2122.9186.710冷冻机（1）192.7145.6241.5366.911冷冻机（2，3）185.4151.1239.2363.412制冷站10582.2133.4202.713照明用电107.590.614

25、0.5213.5合计1639.7 1290.32086.53170.1计入Kp= Kq=0.91475.7 1161.31877.82853.0380V侧无功补偿前1475.7 1161.31877.82853.0无功补偿后1475.7 467.71548.02352.010kv侧无功补偿前1503.9 1332.52009.3116.0无功补偿后1498.9560.61600.392.4第三章 变电所位置与型式的选择无论是工矿企业或是高层建筑，变配电所的选址、设计、布置及结构将直接影响到工程造价、运行管理的安全、可靠及维护的方便问题。3.1 变配电所的类型和所址的选择1、 变配电所的设计要求

26、（1） 供电可靠，技术先进，保障人员人身安全，经济合理，维修方便。（2） 根据工程特点，规模和发展规划，以近期为主，适当考虑发展，正确处理近期建设和远期发展的关系，进行远近结合。（3） 结合负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因数，并征求建设单位的意见，综合考虑，合理确定方案。（4） 变配电所采用的设备和元件，应符合国家或行业的产品技术标准，并优先选用技术先进、经济适用和节能的成套设备及定型产品。（5）地震基本强度为7度及以上的地区，变配电所的设计和电气设备的安装应采取必要的抗震措施。2、变配电所的类型变配电所的类型应根据用电负荷情况和周围环境情况等综合确定。工厂变

27、配电所与高层建筑变电所的型式及所址虽有所区别，但根据安装位置、方式、结构的不同，它们大致有以下几种类型：（1） 工厂总降价变电所。用于电源电压为35KV及以上的大中型工厂。它是从电力系统接受35KV或以上电压的电能后，由主变压器把电压降为10KV，经10KV母线分别配电到各车间变电所。这种变电所一般都是独立式的。（2） 高压配电所。用于高压电能（10KV或6KV及以上）的接受和分配。无总降压变电所的高压配电所一般为独立式。（3） 车间变电所。车间变电所主要用于低压电能的接受和分配。按其安装位置的不同可分为车间附设变电所、车间内变电所、独立变电所、杆上变电所、露天或半露天变电所、地下变电所、楼层

28、变电所、箱式变电所。3、 变配电所的所址选择 变配电所所址的选择，应根据下列要求综合考虑确定：（1） 尽量接近或深入负荷中心，这样可缩短配电线路的长度，对于节约电能，节约有色金属盒提高电能质量都有重要意义。其具体位置由各种因素综合确定。（2） 进出线方便，使变配电所尽可能靠近电源进线侧，其目的是为了避免高压电源线路，尤其是架空线路跨越其他建筑或设施。（3） 设备运输、吊装方便，特别要考虑电力变压器和高低压开关柜等大型设备的运输方便。（4） 不应设在邻近下列场所的地方：有剧烈震动或高压的场所；有爆炸或火灾危险的场所正下方或正上方；多尘、多水雾或有腐蚀性气体的场所，如无法避免时，要避免污染源的下风

29、口；厕所、浴室、洗衣房、厨房、泵房的正下方及邻近地区和其他经常积水场所和低洼地区。（5） 高压配电所宜于和邻近的车间变电所合建，以降低建设费用，减少系统的运行维护费用。（6） 高层建筑地下配电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所，且不宜设在最底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高变电所地面防水措施，并应避免有洪水或积水从其他渠道淹没变电所的可能性。（7） 应考虑企业的发展，使变配电所有扩建的可能，尤其是独立式的变电所。3.2 变配电所总体布置的一般要求1、便于运行维护和检修。如有人值班的变电所应设单独的值班室，且值班室应和高压配电室相邻，有门直通；变压器室应靠近运输方便的马路侧。2、保证

30、运行的安全。如值班室内不应有高压设备，且值班室的门应该朝外开，而高低压配电室和电容器室的门朝值班室开或朝外开；油量在1000kg及以上的户内三相变压器应装设在单独的变压器室内，在双层布置的变电所内，变压器室要设在底层；所有带电部分离墙和离地的尺寸及各室的操作维护通道的宽度，须符合有关规程的要求。3、便于进出线。如高压配电室一般位于高压接线侧；低压配电室应靠近变压器室，且便于低压架空出线；高压电容器室宜靠近高压配电室，低压电容器室宜靠近低压配电室。4、节约土地和建筑费用。在保证安全运行的前提下，尽量采用节约土地和建筑费用布置方案。如值班室和低压配电室合用；条件许可下，优先选用露天或半露天变电所；

31、当高压开关不多于台时，可与低压配电屏设置在同一间房内；低压电容器数量不多时。可与低压配电装置设在一间房内。5、留有发展余地。如变压器室应考虑扩建时更换大的变压器的可能性；高低压配电室均需留有一定数量开关柜（屏）的备用位置。3.3变配电所的总体设计选择1、变配电所的类型选择：因为本工厂引入的是10kv高线电缆，所以根据相关要求，拟采用独立式的高压配电所。2、变配电所所址选址：根据相关要求拟把变电所建在靠10KV电缆侧，5号车间与11号车间之间，具体位置见图3.1. 图3.1变电所位置图3、变配电所的总体布置的选择：根据相关要求进行了设计，具体设计图见附录四。第四章 主变压器及主接线方案的选择4.

32、1 变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。4.2 变电所主变压器容量选择每台变压器的容量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：2、任一台变压器单独运行时，应满足：，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：。又考虑到本厂510年的负荷发展，初步取 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1600/10 ，其主要技术指标如下表所示：

33、表4.1变压器型号参数表 变压器型号 额定容量额定电压/kV联 结 组型 号 损耗/kW 空载电流 阻抗电压（%）高压低压空载负载 SC3-1600/10 160010.50.4 Dyn11 2.4 142.564.3主接线方案的选择4.3.1主接线的总体分类：1、单母线接线 （1）接线方法及工作要求，见图4.1。 （2）特点 接线简单（设备少）、清晰、明了； 布置、安装简单，配电装置建造费用低； 断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁，操作安全、方便，母线故障的几率低； 易扩建和采用成套式配电装置。 主母线、母线故障或检修，全厂停电； 任一回路断路器检修，该回路停电。 图4.1单母线接线图

34、2、双母线接线（1）接线方法及运行方式 见图4.2。（2）特点：可轮流检修母线而不影响正常供电检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电可利用母联断路器代替引出线断路器工作便于扩建由于双母线接线的设备较多，配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。图4.2双母线接线图4.3.2 10kV侧单母线和双母线接线的比较610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。110kV终端变电站的10 kV部

35、分一般采用单母线分段，互为备用。由课题所给条件进行综合分析：对图4.1和图4.2所示的方案、综合比较，见表4.1表4.1主接线方案比较方 案项 目方案单母线方案双母线技 术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经 济占地少设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度和灵活性也可以保证供电的可靠性。所以选用方案。具体接线图见附录二。4.4低压侧接线方案的选择4.4.1一般要求1、低压配电系统的设计应根据工程性质、规模、负荷容量等因素综合考虑，可采用放射式、树干式、链式、环式等组合

36、形式。应满足用电设备对供电可靠性和电能性质的要求，同时应注意接线简单，操作方便安全，具有一定的灵活性，能适应生产和使用上的变化及设备检修的需要。2、变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过3级。3、在用电单位内部的邻近变电所之间宜设置低压联络线，既可以提高供电可靠性，还可以在出现较长时间轻负荷时，通过运行方式切换，减少变压器的空载损耗。 4.4.2低压配电系统常见接线方式及适合场1、单回路放射式：适用场合：一般用于配电给容量较大的集中负荷或重要负荷。 2、双回路放射式：适用场合：用于配电给一级、二级负荷。3、单回路树干式：适用场合：一般用于用电设备布置比较均匀，容量不大，又无特殊要求的

37、场合。4、双回路树干式：适用场合：一般用于配电给二级负荷。当供电电源可靠时，可配电给一级负荷。5、环式：适用场合：配电给二级、三级负荷。一般用于开环运行。 6、链式：适用场合：适用于从配电箱对彼此相距很近，容量很小的次要用电设备的配电，如生产线上的一组小容量电动机、一组照明灯具、一组电源插座。(注：STS为车间变电所、AC为控制箱、AP为电力配电箱、AT为双电源切换箱、AL为照明配电箱）选择：考虑到本厂用电设备大部分为中小容量，且无其他特殊要求，综合权衡之下，低压侧接线拟采用双回路树干式接法。具体接线图见附录。第五章 短路电流的计算5.1 短路的基本概念短路是指电源通向用电设备的导线不经过负载

38、而相互直接连接的状态，也称为短路状态。5.2 短路的原因造成短路主要原因有：1、电气设备绝缘损坏 这种损害可能是由于设备长期运行、绝缘老化造成的；也可能是设备本身质量低劣、绝缘强度不够而被正常电压击穿；或者设备质量合格、绝缘合乎要求而被过电压击穿；或者由于设备绝缘受到了外力损伤而造成的。2、有关人员误操作 这种情况大多数是由于操作人员违反安全操作规程而发生的，例如带负荷拉闸，或者误将电压设备接入较高压的电路中而造成的击穿短路。3、鸟兽为害事故 鸟兽跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，从而导致短路。5.3 短路的后果短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流

39、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、 短路时要产生很大的点动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引起火灾事故。2、 短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。3、 短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源停电范围越大，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、 不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至

40、使之发生误动作。由此可见，为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。5.4 短路的形成在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，其中两相接地短路，实质是两相短路。按短路的对称性来分，三相短路属对称性短路，其他形式短路均为不对称短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但是一般情况下，特别是原理电源（发电机）的工厂供电系统中，三相短路电流最大，因此他造成的危害也最为严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验电器设备用的短路计算中，

41、以三相短路计算为主。实际上不对称短路也可以按对称分量法将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序和零序分量，然后对称量来分析和计算，所以对称的三相的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。5.5 三相短路电流计算的目的短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算为了保证电力系统安全运行，选择电气设备时，要用流过该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和点动力的巨大冲击。5.6 短路电流的计算计算短路电流的方法有欧姆法和标幺值法，这里用的是标幺值法。5.6.1短路电流计算的公式1、标幺制法概念任意一个有名

42、值得物理量与同单位的基准值之比，称为标幺值。它是个相对值，无单位的纯数，可用小数或百分数表示。基准值是可以任意选择的，选择以运算方便、简单为目的。通常标幺值用表示，参考值用，实际值用A表示，因此按标幺制法进行短路计算时，一般先选定基准容量和基准电压。在工程计算中，为计算方便，基准容量一般取或；基准电压通常取元件所在处的短路计算电压，即。选定了基准容量和基准电压后，基准电流按下式计算：基准电抗按下式计算：2、电力系统中各主要元件电抗标幺制的计算方式（注：）（1）电力系统的电抗标幺值式中，为电力系统的电抗值；为电力系统的容量。（2）电力变压器的电抗标幺值式中，%为变压器短路电压百分比；为变压器的电

43、抗；为电力变压器的额定容量。（3）电力线路的电抗标幺值式中，为线路的电抗；为导线单位长度的电抗；l为导线的长度。（4）无限大容量电力系统三相短路电流周期分量有效值得标幺值：由此可得三相短路流量周期分量有效值：然后，即可用前面的公式分别求出、和等。三相短路容量的计算公式为：5.6.2具体计算过程1、画出相应的等效电路图，如图。根据电气主接线图，绘制出短路电流计算图。高压侧10kv进线末端确定K1为短路点，电源进线长度为10km，变压器T1低压侧380v母线确定K2为短路点，变压器T2低压侧380v母线确定K3为短路点。绘制等值电路如图5.1所示。图5.1 等值电路2、选取基准容量，一般3、计算各

44、元件的电抗标幺值：（1）电力系统的电抗标幺值（2）电力线路的电抗标幺值（3）电力变压器的电抗标幺值（4）求K-1点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量总电抗标幺值各三相短路电流周期分量有效值各三相短路电流三相短路容量（5）求k-2点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量总电抗标幺值各三相短路电流周期分量有效值各三相短路电流三相短路容量（6）将计算结果列成表格形式。表.5.1短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量 /MVAK-1点1.621.621.622.454.1329.41K-2点25.4925.4925.4927.7848.9017.70第六章 一次设备的选择6.1电气设备

45、选择及校验的一般原则1、环境条件和电气要求：环境要求就是指电气设备所处位置（户内或户外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆要求；电气要求主要是对电压、电流、频率等供配电系统中的电气设备按正常工作条件进行选择，就是要考虑电气设备装置的方面的要求；对开关电器及保护用设备，如开关、熔断器应考虑其断流能力。电气设备按短路故障情况进行检验，就是要按最大可能的短路故障（通常为三相短路障）时的动、热稳定度进行校验。但熔断器和有熔断器保护的电器和导体（如电压互感器等），以及架空线路，一般不必考虑稳定度、热稳定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的校验。在供配电系统中尽管各种电气设备的作用不一样

46、，但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠地运行，各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。工作环境要求有：户内、户外、海拔、环境温度、矿山（井）、防尘、防爆等。 2、按工作电压选择电气设备的额定电压一般电气设备和导线的额定电压应不低于设备安装地点电网电压（额定电压）,即： 3、按最大负荷电流选择电气设备的额定流量导体和电气设备的额定流量是指在额定环境温度下长期允许通过的电流，以表示该电流应不小于通过设备的最大负荷电流（计算电路）,即 4、对开关类电气设备还应考虑其断流能力设备的最大开端电流(或容量)应不小于安装地点的最大三相

47、短路电流即 5、按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度电气设备在短路故障条件下必须具有足够的动稳定度和热稳定度，以保证电气设备在短路故障时不致损坏。（1）热稳定度校验。通过短路电流时，导体和电器各部件的发热温度不应超过短时发热最高允许温度值，即 其中 当时， 式中，设备安装地点的三相短路稳态电流，单位为KA；为短路发热假象时间，单位为S；为实际短路时间；为t秒（S)内允许通过的短路电路值或称t秒（S)热稳定电路，单位为KA、t为设备生产厂家给出的设备热稳定计算时间，一般为4S、5S、1S等。和t可查相关的产品手册或产品样书。（2）动稳定度校验。动稳定是指导体和电器承受短路电路机械效应的能力

48、。满足稳定度校验条件是：或 。式中，为设备安装地点的三相短路冲击电流峰值，单位为KA；为安装地点的三相短路冲击电流有效值，单位为KA；为设备的极限通过电流（动稳定电流）有效值，单位为KA。和均可由相关产品的手册或样本中查到。6.2设备选择6.2.1断路器断路器（英文名称：circuit-breaker，circuit breaker）是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。在这里由于10KV测92.4A，且户外布置。选择断路器为户内少油断路器，型号是：SN10-10I，其主要技术数据如表所示：表6.1SN3

49、-10I断路器技术参数额定工作电压（KV）额定工作电流（A）开断电流(KA)动稳定电流峰值(KA)热稳定流(KA)固有分闸时间(S)合闸时间 （S)配用操作机构型号1063016 4016（4S) CT86.2.2隔离开关隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备，主要用来断开无负荷电流的电路，隔离电源，在分闸状态时有明显的断开点，以保证其他电气设备的安全检修。在这里由于10KV处的最高正常工作电流为，且户内布置。选择的隔离开关型号为：，其主要技术数据如表所示：表6.2断路器技术参数额定工作电压 （KV）额定工作电流 （A） 极限通过电流/KA5S热稳定电流（KA）操作机构型号 峰值有效值 10 2

50、0025.514.720S6-1T(CS6-1)6.2.3电压互感器电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。在这里由于互感器用于运行监视，选择准确度为1级，根据电压和工作环境，我们选择的型号为：JD6-10，其技术参数如下：表6.3JD6-10电压互感器技术参数额定工作电压（v）额定频率（HZ）二次线圈的额定容量（va）二次线圈极限 容量（va）线圈连接组 标号

51、一次线圈二次线圈100001005025010001/1-126.2.4熔断器熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为"熔断体（fuse-link)"。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。这里熔断器是用于保护电压互感器的，由于10KV处的最高电厂工作电流为92.4A。因此选择高压限流熔断器的型号是：RN1-10，其主要技术参数如下表：表6.4RN1-10熔断器技术参数额定工作电压 （KV）额定工作电流 （A）额定断流容量（MVA）最大开断电流有效值/KA 过电压倍数（额定电压倍数）1010020011.62.56.2.5避雷器避雷器 又称：surge arrester，能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。这里根据电压等级和工作环境确定选择磁吹阀式避雷器，型号为：FCZ3-10，其主要技术参数如下：表6.5FCZ3-10避雷器技术参数额定电压（KV）灭弧电压（KV）工频放电电压（有效值） （KV）冲击放电电压