电子厂10kV变电所设计

1、目录觀2#觀21 弓 iw21.1选题的背景及其意义21.2电能的特点及工厂变电所的作用22、短路电流计算32.1短路电流计算的目的32.2短路电流计算的方法32. 3计算短路电流43. 电器设备选择63.1电气设备选择的一般原则63. 2 电气设备选择64. 400v侧出线qf的选择 10记15献16南京某电子厂10kv变电所设计陈洪生摘要变电所是屯力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配屯网络按一定的接线方式所构 成，他从电力系统取得电能，通过艽变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可 謀、经济的输送到每一个川电没备的转没场：变所。变电所涉及方面很多，崙要考虑的问题 多，分析变电所

2、扔负的任务及用p负荷等情况，选择所址，利用用数据进行负荷计算，确 定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进 行短路屯流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电所高低压电气设备, 为变电所面及剖面图提供依据。根据本设计根据课题要求，没计10kv/0.4kv/0.23kv变电所的一次接线系统，要求计算 10kv和0. 38kv侧两点短路电流，并选择10kv及0. 38kv电器设备，校验10kv和0. 38kv两 侧母线的动稳定和热稳定性。关键词：短路电流动稳定热稳定1 引言1.1选题的背景及其意义木课题应用供配电设计的基木原则和方法进行电了厂的

3、降压变电所设计。通 过本课程设计，培养学生综合运用所学的理论知识、基本技能和专业知识分析和 解决实际问题的能力，培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生 初步掌握科学研究的基本方法和思路，学生能够理解“安全、可靠、优质、经济” 的设计要求，掌握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基木理论和基木技 能。1. 2电能的特点及工厂变电所的作用电能是电做功的能力。电能冇各种形式，如直流电能、交流电能、交流工频 电能和高频电能等等。它可作用为动力、照明、冶炼、电镀、电热、通信等之用。 其优点是便于控制、测量、变换和远距离输送，电能使用方便、清洁。电能的单 位是千瓦时（俗称“度”）。电器设备

4、与电源连接形成回路，当电流通过电气设 备时、电源耍输出电能，电气设备耍消耗电能。发电厂是生产电能的工厂，发电厂将热能、水能等通过发电设备转换为电能。按照发电厂的动力来源，发电厂主要 分为火力发电厂、水力发电厂及核能发电厂等。发电机输出的交流电压不够高，要通过升压变电所升压后远距离传送电力， 电压高，则电流小，线路损耗小。电力输送到用户区后，降压变电所再把电压降低， 供给工厂使用。2. 短路电流计算2.1短路电流计算的目的短路电流计算的口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。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

5、表示出来，弁将各元件依次编号，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。短计算点绘出等效电路图，并计算电路屮各主要兀件的阻抗。在等效电路 图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出來，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，巾于将电力系统当作 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申、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。2.2短路电流计算的方法短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位值法）和标么值法（又 称相对单位值法），工程上常用标么

6、值法。标么值法：一般是先选定基准容量sd 和基准电压f。基准容量：工程设计中通常取人=100mva基准电压通常取元件所在处的短路计算电压，取=人基准电流/：= j = 基准电流= 1 d拉彻。d机 sd1、电力系统的电抗标幺值=soc2、电力变压器的电抗标幺值=1±uk%为变压器的短路电压(查表ar 100saf k可得)3、电力线路的电抗标幺值xwl = xol.- , xo为导线电缆的单位长变电 抗(查表可得)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，律求出其总电抗标么值。无限大容量系统三相短路电流周期分量奋效值的标么值/w=_llk么由此可求得三相短路电

7、流周期分量有效值/$=1 k/(k3)求出以后可得三相短路次哲态电流和稳态电流/(3)_t(3)(3)i - i，i k三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流奋效值 在高压电路发生三相短路时/、.a =2.55/ ish =1.511在100kv - a及以下的电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路吋 心=1.84/ /=1.09/三相短路容量(3) sduk)2.3.计算短路电流根据设计材料数据及要求进行短路电流计算：取5尸100爪0 ,额定电压"卯=10 kv ，额定电流= 46.1八st = 100 mva l=2km sd =100mva uk%=5 xs=q.2x, =0

8、.4x2x-r = 0.7310.5k-l.=沿 + x £ = 0.2 + 0.73 = 0.93100v3 x 10.55.5 kak-l5.50.935.9 kak-2.5 x 鼠 6.25100 0.8e（a._2）=x5 + xl+6.25 = 7.18100v3 x0.4=144 .3 kak-21447.1820 kalokvk-l= 5.9 kai sh2.55x5.9 = 15 kak-2点j =20 kal = 51ka3. 电气设备选择3.1电气设备选择的一般原则供配电系统中的电器设备选择，既要满足在正常工作吋能安全可靠运行，同 吋还要满足在发生短路故障吋不至于

9、产生损坏，开关电器还必须具有足够的断流 能力，并适应所处的位置（户内或或外），环境温度，海拔高度，以及防尘，防 火，防腐，防爆等条件电器宥设备选择的一般原则主要宥以卜*几点：（1）按照工作环境及正常工作条件选择电气设备1）根据设备所在位置（户内或户外），使用环境和工作条件，选择电气设备型号2）按工作电压选择电气设备的额定电压3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流（2）按短路条件校验电气设备的动稳定性和热稳定性为保证电气设备在短路故障吋不至于损坏，俺最大可能短路电流校验电器设 备的动稳定性和热稳定性。动稳定：电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作 用十电气设备不至于损坏。热稳定：电气设备载流导

10、体在最大隐态短路屯流作 用卜其发热温度不超过载流导体短路时的允许发热温度。（3）开关电器断流能力校验断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务，所以开关电器 还必须校验断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三和短路容量3.2断路器选择高压断路器选择：断路器的选择内容包括：（1）选择型式；（2）选择额定电压；（3）选择额定电 流；（4）校验开断电流；（5）校验动稳定；（6）校验热稳定。1. 初选断路器型号发电机冋路的最大长期工作电流：/xmax = 1.05 x (v = 1.05 x 46.1 = 48.405 a 根据= 10.5 kv, /vmax = 48 .405 a

11、及屋内布置要求，查附录一，初选型 号为s；v1q 10iii/2000型断路器，其额定技术数据为：un = 10 kv in = 2000 a,额定开断电流= 43 .3 ka,动稳定电流/max = 130 ka热稳 定电流(及吋间)/, = 43 .3 ka (4s),固定分闸时间= 0.06 s,燃弧吋间 = 0.025 s2. 短路电流短路电流计算时问3.2 + 0.06 + 0.02 = 3.1 s 0.5 = 1.55 s短路切断计算时间巧=0.06 + 0.06 = 0.12 s由系统提供短路电流，可由<=0.2,直接查汽轮发电机曲线的/*= 5.42/丨.55* = 2.

12、61= 2.45其电流基准值为匕=5.5 ka 各有名值分别为i =5.42x5.5 = 29.81 ka /j 55 = 2.61 x 5.5 = 14.355 ka /3 丨=2.45 x 5.5 = 13.475 kaish =72 x1.9x29.81 =80.10 ka3. 校验开断能力因/ = 0.125 > 0.15 故八7 =/” = 29.81m<43.3m满足耍求4. 校验动稳定ish =1.9x71x29.81 =80.10m <130m满足要求5.校验热稳定因 = 3 as > is故可不计非周期分量的发热影响=+(,+ 10,1255 + a&

13、#39;)。=(29.812 + 10 x 14.355 2 + 13.475)x3.1 12= +(888.6361 + 2060.66 + 181 .5756)x3.1 = 808.809m2< 43.32 x 3.1 = 5812.159m2满足要求。以上计算表明选sn1010111/2000型断路器满足要求。6.参数对比表所示额定参数计算参数电压"/v = 10 kau n = 10 ka电流 in = 2000 ain = 46.1 a开断电流43.3 kar =5.9 ka动稳定电流人nax = 130 k八hl! = 15 ka热稳定电流a = 43.3 ka/2

14、oof = 5.92 xl3. 3 ct选择lfz-10kv 75/50.5/p0.5级计量 p级保护级3.4母线选择3.4.1 10kv侧母线选择(1) 允许发热：10kv选铜母线，按额定电流选择，校验动，热稳定。查冇关手册，变压器原边电流46.1a 考虑机械强度选63x10铜母线单排平放25"c时载流量1129a扁平平放电流修正：=(1-0.08)x1129 = 1038 .68 a温度修正：南京地区温度按4(tc计算170-40ial = 1038 .68 j= 848 .09 aa!v 70 - 25>46.la 满足正常发热(2) 热稳定校验：无限大容量系统.原边铜母

15、线的热稳定系数c=165=35.8 mm实际面积：63 x 10 = 630 mm2热稳定合格 (3)动稳定校验：铜母线允许应力= 14000 n/cm 2三相母线平放，相间距取25cm母线抗弯距wbh10min=lcm63mm=6. 3cmf=单位度母线电动力n/cmlod 10x14000 x3.6xu1.56770 cm = 7.7 mco =x 0.6 x 62 = 0.1 x 36 = 3.6cm3iii c2/ = 17.3x-x2x10'8 = 17.3x x152 x106 x10'8 = 17.3x x io'2 = 1.56n/cm只要跨距 7.7

16、m,动稳定就合格3. 4.2 400v侧母线选择l (电流计算)=800vix ().38= 1215 a选铜母线100 x 1035°c吋平放载流量f 1663八(1) 热稳定校验:c=16520000苦165v0?5 =85.5cmnun20 ka实际截而：1000mm热稳定合格 (2)动稳定校验10()10200200max2241一 512 _217.3x:x/、a2 xlo8 =17.3x x512x106x10-8 =17.3x xlo-2 =22.4n/cm20只要瓷瓶跨距在3. 23m以卜动稳定就合格4. 400v侧出线qf的选择4.1低压断路器选择的一般原则选择短路

17、器应注意以卜*几点：(1)低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境保护性能等方面的要 求；(2) 低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；(3) 低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流;(4) 低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流。4.2变压器基准容量800kva，计算电流1519a,过载电流，/” = 24.3 ka1.初选断路器型号最大长期工作电流g max= 1.050.8v3 x 0.381215 a根据= 380 v，/,max = 1215 a ,及屋内布置要求，查附录二。 初选型号为dw 15 0.38/2500型断路器，其

18、额定技术数据为= 0.38 kv，in = 2500八，额定开断电流= 40 kv，动稳定电流t = 60 ka2. 开断电流lhr = 20 < 40 kv满足要求3. 校验动稳定ixh = 50 < 60 ka满足要求4. 校验热稳定qk = 24.32 x 0.5 = 295 .245 < 402 x 0.5 = 800m2 5以上计算表明，选dw15 -0. 38/2500型断路器可满足要求5.参数对比如下表所示:额定参数计算参数dw5 - 2500 in = 2500 a；c=1215 a开断电流/o/>=50 ka20 kar耐受电流icw =60 ka/2

19、qcz = 24.32 x0.5少油高压断路器的技术数据类别型号额定电压(ka)额定电流(a)开断电流(a)断流容量(mva)极限通过电流峰值(ka)热稳定电流(ka)固冇分闸时间(s)合闸时间(s)配用操动机构型号少油户外sw235/100035100016.510004516.5幺 0.06<0.4ct2-xgsw235/1500150024.8150063.424.8少汕户内sn103513510001610004516<0. 06<0.2< 0. 25ct10ct10wsn1035ti12502010005020sn1010110630163004016<0.06< 0. 15<0.2ct8cd10t1000163004016sn101011100031.55008031.5<0.06<0.2cd10i、11sn1010iii12504075012540<0.07<0.2cd10ttt2000407501254030004075012540dwi5系列低压断路器(1000-4000a)的技术数裾额定交流380v时极限通断能力有效值(ka)最大飞弧距离(mm)机械寿命(次)插入式机械寿命(次)电寿命(次)电流(a)瞬间cos0短延时0.4s