河科大冶金厂变电所供配电设计专业课程设计

1、河南科技大学河南科技大学课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书课程名称课程名称 专业课程设计 题题 目目 冶金厂变电所供配电设计 学学 院院 农业工程学院 班班 级级 农电 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 高 春 艳 日日 期期 农业工程学院课程设计说明书冶金厂变电所供配电设计摘 要本文主要以电力工程基础、工厂供电、电力系统分析和继电保护等专业知识为理论依据，对冶金配件生产厂总降压变电站、车间变电所和厂区配电系统进行设计。根据原始资料进行负荷计算、短路电流计算和主要电气设备的选择。另外，对总降压变电站设计需要进行主要设备继电保护设计、配电装置设计和防雷、接地设计，并绘制电气主接线图；对车

2、间变电所根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑；对厂区配电系统的设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案电能是现代工业生产的主要能源和动力。本设计通过对计算负荷，选出变压器；通过计算三相短路电流，选出其他保护器件；通过三相短路电流，选择过电流保护设备；然后选择二次回路的设备，对一次侧设备进行控制、检测；最后注意安全、接地和防雷的设置。关键字：变电所 供配电 负荷计算 无功补偿农业工程学院课程设计说明书电力工程课程设计任务书电力工程课程设计任务书班级： 姓名： 学号： 设计题目： 冶金厂变电所供配电设计 一、设计目的一、设计目的

3、熟悉电力设计的相关规程、规定，树立可靠供电的观点，了解电力系统，电网设计的基本方法和基本内容，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的课程内容，学习撰写工程设计说明书，对变电所区域设计有初步的认识。二、设计要求二、设计要求（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，需求预测说明。（2）通过课题设计，掌握电力系统设计的方法和设计步骤。（3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。三、设计任务三、设计任务（一）设计内容1总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计：选主变压器及高压开关等设备，确定最优方案。（3）短路电流计算：计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。

4、（4）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。2车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。3厂区配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。（二）设计任务1设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择（要求列表）；2电气主接线图。四、设计时间安排四、设计时间安排查找相关资料（1 天）、总降压变电站设计（3 天）、车间变电所设计（2天）、厂区配电系统设计（1 天）、撰写设计报告（2 天）和答辩（1 天）。五、主要参考文献五、主要参考文献1 电力工程基础2 工厂供电3 继电保护.4

5、电力系统分析5电气工程设计手册等资料指导教师签字： 农业工程学院课程设计说明书原始资料原始资料1工厂的总平面布置图铆铆焊焊车车间间1号水泵房N No o. .3 3机机修修车车间间空空压压站站N No o. .4 4铸铸造造车车间间综综合合楼楼铸铸钢钢车车间间N No o. .1 1N No o. .1 1铸铸铁铁车车间间N No o. .2 2木木型型车车间间 木木型型库库制制材材场场水水塔塔2 2号号水水泵泵房房锅锅炉炉房房N No o. .5 5砂砂库库砂砂库库仓仓库库仓仓库库污污水水提提升升站站N N注注：车车间间变变电电所所图 1 工厂总平面布置图2.工厂的生产任务、规模及产品规格：

6、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、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件10000t，铸铁件 3000t，锻件 1000t，铆焊件 2500t。3.工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表 1 和表 2.表 1 各车间 380V 负荷计算表计算负荷序号车间（单位）名称设备容量/kWKdcostanP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A车间变电所代号变压器台数及容量/kVA1铸钢车间20000.40.65No.1车变2 铸铁车间10000.40.70砂库1100.70.602小计（K=0.9）No.2车变2 铆焊车间12000.30.4

7、51 号水泵房280.750.83小计No.3车变1 农业工程学院课程设计说明书（K=0.9）空压站3900.850.75机修车间1500.250.65锻造车间2200.30.55木型车间1860.350.60制材场200.280.60综合楼200.914小计（K=0.9）No.4车变1 锅炉房3000.750.802 号水泵房280.750.80仓库（1、2）880.30.65污水提升站140.650.805小计（K=0.9）No.5车变1 表 2 各车间 6KV 高压负荷计算表计算负荷序号车间（单位）名称高压设备名称设备容量/KWKdcostanP30/kWQ30/kvarS30/kVAI

8、30/A1铸钢车间电弧炉212500.90.872铸铁车间工频炉22000.80.93空压站空压机22500.850.85小计4.供用电协议：（1）工厂电源从电力系统的某 220/35KV 变电站以 35KV 双回路架空线引入工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行。系统变电站距工厂东侧8km。（2）系统的短路数据，如表 3 所示。其供电系统图，如图 2 所示。表 3 区域变电站 35KV 母线短路数据农业工程学院课程设计说明书系统运行方式系统短路容量系统运行方式系统短路容量最大运行方式Soc.max=200MVA最小运行方式Soc.min=175MVA系系统统工工厂

9、厂总总降降压压变变电电所所无无穷穷大大系系统统2 22 20 0K KV V区区域域变变电电站站2 22 20 0/ /3 35 5K KV V3 35 5K KV Vt t= =2 2s s8 8k km m工工作作电电源源备备用用电电源源k k图 2 供电系统图（3）供电部门对工厂提出的技术要求：系统变电站 35KV 馈电线路定时限过电流保护的整定时间 top=2s，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于 1.5s；工厂在总降压变电所 35KV 电源侧进行电能计量；工厂最大负荷时功率因数不得低于 0.9.（4）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为 18 元/kVA，电费为

10、0.5元/kWh。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：610kV 为 800 元/kVA。5工厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为 6000h，属二级负荷。6工厂自然条件：（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为 38oC，年平均气温为 23 oC，年最低气温为8 oC，年最热月平均最高气温为 33 oC，年最热月平均气温为 26 oC，年最热月地下0.8m 处平均温度为 25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20。（2）地质水文资料：本厂地区海拔 60m，底层以砂粘土为主，地下水位为 2m。农业工程学院课程设计说明书目录第一章 绪

11、论.1第二章 电力负荷及其计算.32.1 工厂的负荷计算 .32.1.1 计算负荷概念.32.1.2 动力支路负荷计算 .32.1.3 全厂用电设备情况 .42.1.4 各个车间负荷计算 .52.2 无功功率补偿 .5第三章工厂总降压变电所的选择.73.1 车间变电所所址的选择 .73.2 工厂总降压变电所主变压器的型式、容量和数量的选择 .83.2.1 供电变压器的选择 .83.2.2 车间变电器的选择 .9第四章 短路电流的计算.114.1 计算方法 .114.2 计算过程 .11第五章 工厂总降压变电所主接线方案的设计.145.1 总降压变电所主接线选择 .145.2 内桥和外桥式区别

12、.145.3 接线方式设计 .15第六章总降压变电所进线与一次设备的选择与校验.166.1 高压电气设备的选择 .166.2 高压电气设备校验 .166.3 高压进线引入线的选择 .18农业工程学院课程设计说明书6.4 工厂高压配电线路的确定 .196.5 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定 .206.5.1 二次回路方案选择 .206.5.2 继电器保护的整定 .21第七章 总降压变电所防雷保护和接地装置的设计.217.1 变电所的防雷保护 .227.2 变电所采用单支避雷针保护 .227.3 雷电侵入波的防护 .23结 论.24参 考 文 献.25农业工程学院课程设计说明书0第一章

13、绪论 一般中小型工厂的电压进线电压为6-10kV。电能先经高压配电所集中，在由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或者高压配电线路供给给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将6-10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压（220/380V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。 对于大型工厂及其某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂，一般经过两次降压，也就是电源进厂后，先经总降压变电所，有大容量的电力变压器将35kV及以上的电源电压降为6-10kV的配电电压，再通过高压配电线路或高压配电所将电能送到各个车间变电所，最后经变压器降为一般低压用电设备所需的电压。 有的35kV

14、进线的工厂，只经一次降压，及35kV线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所，经车间变电所的配电变压器直接降为低压用电设备所需电压。这种配电方式称为高压深入负荷中心的直配方式。这样可以省去一级中间变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量。然而这要根据厂区环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用，以确保供电安全。 对于总供电容量不超过1000kV的小型工厂，通常只设一个降压变电所，将6-10kV电压降为低压用电设备所需的电压（220/380V）。如果工厂所需容量不大于160kVA时，一般采用低压电源进线，工厂只需设一个低压配

15、电间。 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 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电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，技术先进和经农业工程学院课程设计说明书1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

16、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。 配电网络与输电系统相比有几个明显的特点：配电馈线中的断路器沿线链状布置，线路中没有母线；线路中有任意数量的断开点，断开点随运行方式变化，电流方向不确定，因此保护必须是双向的；配电网络是有分支的网络，配电线路中节点的分支具有任意性，使保护配合关系复杂化；配电网络中有分布负荷，线路两端负荷不平衡；在双端供

17、电的配电系统中电源可能有不相等的相角。根据配电网的特点，以常开型联络开关为界可以将配电网划分成两种基本类型的网络：一种是单侧电源供电网络，例如辐射状、树状网和处于开环运行的环状网络；另一种是双侧电源供电网络或处于闭环运行的配电网络环状网络。随着市场观念的转变和电力发展的需求, 配电网的自动化已经作为供电企业十分紧迫的任务。城市电网, 从八十年代就意识到配电网的潜在危险, 并竭力呼吁致力于城市电网的改造工程,并组织全国性的大型会议对配电网改造提出了具体实施计划, 各种渠道凑集资金, 提出更改计划，利用高技术、好性能的设备从事电网的改造。当前我国配电网处于高速发展的时期, 国家从政策上给予很大支持

18、, 具有相应的资金条件, 但我国配电网仍处于方案的探索时期, 特别是我国配电网的规模及覆盖面, 市场之大是任何一个经济发达或发展中国家无法比拟的, 而我国配电网的发展也是随经济发展同步进行, 为了探索我国配电网自动化方案, 先后对国外配电网的模式进行考察并在国内进行实验试点。农业工程学院课程设计说明书2第二章 电力负荷及其计算2.1 工厂的负荷计算 2.1.1 计算负荷概念 供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统

19、计计算。通过负荷的统计计算求出的，来选择供电系统中设备。2.1.2 动力支路负荷计算 在采用需要系数法进行动力支路负荷计算时，应将计算范围内的用电设备分组，分别进行各个组内的负荷计算并将计算结果相加得到总的计算负荷，然后根据用电设备的台数和容量的大小以及用电设备的性质乘以一个同时系数，得到计算结果。每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行：（1) 单组用电设备计算负荷的确定：;3/;cos/;tan;30303030303030NedUSIQSPQPKP（2）多组用电设备计算负荷的确定：农业工程学院课程设计说明书3;3/;3030303030303023023

20、0NUSIQPSQKQPKP式中 P30支路上有功计算负荷，Kw；Q30 支路上无功计算负荷，K var；S30支路上视在计算负荷，K VA； Kd、 分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；tanI30支路上计算电流；UN支路的额定电压。 在使用上述公式时要注意： (1)分组的原则：用电设备的性质相同、功率因数相同、需要系数相同的分一组。 (2)有功、无功同时系数的概念和数值是不同的，通常对于同一组用电设备组无功同时系数的值比有功同时系数要大。通常有功同时系数的范围(0.80.97)、无功同时系数范围(0.81.0)。2.1.3 全厂用电设备情况1 生产任务及车间组成 工厂的生产任务、规模及

21、产品规格：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、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件 10000t，铸铁件 3000t，锻件 1000t，铆焊件 2500t。 (2) 本厂车间组成铸钢车间；铸铁车间；锻造车间；柳焊车间；木型车间及木型库；机修车间；砂库；制材场；空压站；锅炉房；综合楼；水塔；水泵房；污水提升站等。2 全厂用电设备情况（1）负载大小用电设备总安装容量：7469.9KW计算负荷 有功：4912.3KW农业工程学院课程设计说明书4 无功：4180.2KVar计算视在功率：6450.2KVA（2）负荷类型 本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用

22、小时数为 6000 小时，属于二级负荷。2.1.4 各个车间负荷计算计算负荷序号车间或用电单位名称设备容量(KW)KdcostanP30Q30S30I30变压器台数及容量(1) 变电所1铸钢车间20000.40.651.178009361230.818702*630(2) 变电所1铸铁车间10000.40.71.02400408517.42786.12砂库1100.70.61.2377102.41128.331953小计1110477510.41698.62*400(3) 变电所1柳焊车间12000.30.451.98360712.88001215.521 水泵房280.750.80.7521

23、15.7526.2539.93小计381728.55822.21*1000(4) 变电所1高压站3900.850.750.88331.5291.72442671.52机修车间1500.250.651.1737.543.87557.6987.73锻造车间2200.30.551.5266100.32120182.34木型车间1860.350.61.3365.186.514108.41164.75制材场200.280.61.335.67.4489.3314.26综合楼200.91118181827.37小计523.6547.877757.81*800(5) 变电所1锅炉房3000.750.80.75

24、225168.75281.25427.322 水泵房280.750.80.752115.7526.2539.93仓库880.30.651.1726.430.9340.6761.84污水提升站140.650.80.759.16.82511.37517.35小计281.5222.255358.71*400各车间 6 千伏高压负荷1电弧炉2*12500.90.870.5722501282.52586.2248.92工频炉2*2000.80.90.48320153.6355.634.23空压机2*2500.850.850.62425263.550048.1农业工程学院课程设计说明书54小计299516

25、99.63443.61*4000表 2-1 各车间 380V 负荷2.2 无功功率补偿根据本厂实际情况，采用并联电容器在总压降变电所的低压(10KV)侧进行无功补偿，将功率因数提高到0.9。补偿前的功率因数：COS=P30/S30=4912.36450.2=0.76。将COS由0.76提高到0.9所需的补偿容量（由无功功率补偿率表查得无功功率补偿qc=0.38）为：Qc=qcP30=0.384912.3=1867KVar。采用BGF10.5-200-IW型苯甲基硅油纸、薄膜复合并联电容器。其主要技术数据如下：额定电压：10.5KV；标称容量：200Kvar；标称电容：5.79uf；频率：50H

26、z；相数：1。电容器的个数为：n= Qc/q0=1867200=9.4，由于是单相的，n应为3的倍数，所以12是3的倍数，电容器取12个。10KV侧补偿后：S30=5429.7KVA；224912.3 +(4180.2-1867)P30=4912.3+0.0155429.7=4993.7KW；Q30=4180.2-1867+0.065429.7=2639KVar；35KV侧补偿后：S30=5534.5KVA；224993.7 +2639COS= P30/ S30=0.9030.9,满足要求。农业工程学院课程设计说明书6第三章工厂总降压变电所的选择3.1 车间变电所所址的选择一般在靠近负荷中心设

27、变配电所，包括变压器室，高压配电室、低压配电室、控制室、值班室、维修室。在负荷比较大而集中的车间设车间变电所。 变配电所应尽量远离多尘、有腐蚀性气体的场所，如无法远离，则不设在污染源的下风侧。变压器室尽量避免西晒，配电室一般应有个门，各房间的门均应朝外开，当高压室与控制室、低压室间有门相通时，门应朝控制室或低压室方向开。 1 车间变电所所址选择的要求(1) 接近负荷中心这样可以缩短低压配电线路，降低了线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。 (2) 接近电源侧。 (3) 设备运输方便应考虑到电力变压器和高低压开关柜等大件设备的运输通道。(4) 不应设在有剧烈振动的场所振动场所不仅影响变配电

28、所本身建筑及其中设备的安全，而且可导致开关设备和继电保护、自动装置的误动作。(5) 不应妨碍企业单位的发展，并适当考虑将来发展的可能。2 车间变电所的总体布置及要求(1) 车间变电所的总体布置及要求便于运行维护；保证运行安全；便于进出线；节约土地和建筑费；留有发展余地。N01 变电所装设在铸钢车间内，N02 变电所装设采用外附式，N03 变电所装设采用外附式，N04 变电所装设采用独立式。机械厂的总降压变电所及车间变电所的指示如图 3-1 所示。农业工程学院课程设计说明书7图 3-1 机械厂总降压变电所及车间变电所1-铸钢车间；2-铸铁车间；3-锻造车间；4-柳焊车间；5-木型车间及木型库；6

29、-机修车间；7-砂库；8 制材场；9-空压场；10-锅炉房；11 综合楼；12 水塔；13 水泵房 1#2#；14 污水提升站35kv 高压变电所；车间变电所；负荷圈；高压配电线；低压配电线3.2 工厂总降压变电所主变压器的型式、容量和数量的选择3.2.1 供电变压器的选择1 主变压器台数的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。农业工程学院课程设计说明书82 变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量 ST应同时满足以下两个条件： （1）任一台

30、单独运行时，ST（0.60.7）S30（1）；（2）任一台单独运行时，STS30（+）；由于 S30（1）= 6450.2KVA，且该厂本厂三班制，年最大有功负荷利用小时数为 6000h。属二级负荷。选变压器ST（0.60.7）6450.2=（3870.124515.14）KVASTS30（+）因此选 5000 KVA 的变压器二台故选用 35KV 级 SZ9型有载调压电力变压器, SZ9-5000/35。其技术参数如下：额定容量：5000KVA 一次侧额定电压：35KV二次侧额定电压：10KV 联结组别：Yd11空载损耗：Pk=5.20KW 短路损耗：Pe=36KW短路阻抗百分值：UZ%=7

31、% 空载电流百分值：Ik%=0.7%当电流通过变压器时，就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损耗也需要由电力系统供给。因此，在确定车间主结线母线时需要考虑到这部分功率损耗。3.2.2 车间变电器的选择1 车间变电站变压器台数的选择原则：（1） 对于一般的生产车间尽量装设一台变压器；（2） 如果车间的一、二级负荷所占比重较大，必须两个电源供电时，则应装设两台变压器。每台变压器均能承担对全部一、二级负荷的供电任务。如果与相邻车间有联络线时，当车间变电站出现故障时，其一、二级负荷可通过联络线保证继续供电，则亦可以只选用一台变压器。（3） 当车间负荷昼夜变化较大时，或由独立（公用）车间变电站向

32、几个负荷曲线相差悬殊的车间供电时，如选用一台变压器在技术经济上显然是不合农业工程学院课程设计说明书9理的，则亦装设两台变压器。变压器容量的选择：（1） 变压器的容量 ST（可近似地认为是其额定容量 SNT）应满足车间内所有用电设备计算负荷 S30的需要，即 STS30 ；（2）低压为 0.4KV 的主变压器单台容量一般不宜大于1000KVA（JGJ/T1692 规定）或 1250 KVA（GB5005394 规定）。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的变压器。这样选择的原因：一是由于一般车间的负荷密度，选用 1000-1250 KVA 的变压器更接近于负荷中心，减少低

33、压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断流容量。2 车间变电所的变压器选择根据负荷的大小容量选择变压器的型号。变压器需要考虑的技术参数:额定容量；一次侧额定电压；二次侧额定电压；联结组别空载损耗；短路损耗；短路阻抗百分值；空载电流百分值变压器的有功损耗为：PT=0.015S30变压器的无功损耗为：QT=0.06S30以上二式中 S30为变压器二次侧的视在计算功率。车间变电所变压器型号负荷率有功损耗无功损耗联结组标号台数及容量No1S9-630/10（6）0.971256.16Yyn02630No2S9-400/10（6）0.817.1630.62Yyn0

34、2400No3S9-1000/10（6）0.835.7243.71Yyn011000No4S9-800/10（6）0.947.8532.71Yyn01800No5S9-0.94.213.34Yyn01500农业工程学院课程设计说明书10500/10（6）高压设备端S9-4000/10（6）0.944.93101.98Yd1114000表 3-1 车间变电所设计变压器农业工程学院课程设计说明书11第四章 短路电流的计算短路电流的计算4.1 计算方法工厂供电系统要求正常的不间断的对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行，但由于各种原因也难免出现故障。因此，在工厂供电设计和运行中不仅要考虑正常

35、运行的情况，而且还要考虑发生故障的情况，最严重的是发生短路故障。(1)短路的原因：短路的主要原因是由电器设备载流部分的绝缘损坏，此外，还有工人操作时违反规程发生失误等。(2) 短路的形成在三相系统中,可能发生三相短路、单相短路和两相接地短路。(3) 高压电网中短路电流的计算方法。 对称的短路电流计算对于无限容量系统,有标么电抗法、短路功率法。对于有限容量系统,有实用运算曲线法，有单位制计算发。 非对称的短路电流计算应用(电)网阻抗合成计算在本设计中，供电部门变电所 0.1KV 母线为无限大电源系统，计算三相短路电流方法，采用标么电抗法。4.2 计算过程(1) 绘制计算电路如图 4-1 所示。图

36、 4-1 计算电路农业工程学院课程设计说明书12(2) 确定基准值设 Sd=100MVA, Ud1=Uc,即高压侧 Ud1=37KV,另一侧 Ud2=10.5KV,则Id1= Sd/ Ud1=100MVA(1.3237KV)=1.56KA3Id2= Sd/ Ud2=100MVA(1.3210.5KV)=5.5KA3(3) 计算短路中各元件的电抗标幺值最大运行下： 电力系统X1*=100MVA200MVA=0.5 架空线路查表 6 得 LJ-120 型铝绞线也满足机械强度查得：R0=0.28/KM,X0=0.4/KM,故X2*=X4*=（0.48）(100MVA37KV2)=0.24 电力变压器

37、 查 5 表得 Uz%=7%,故X3*=X5*=0.07100MVA5000KVA=1.4因此绘等效电路，如图 4-2 所示。图 4-2 等效电路(4) 计算 K-1 点（37KV 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=X1*+X2*/X4*=0.5+0.242=0.62 ) 1(*K 三相短路电流周期分量效值 I=Id1/X=1.56KA0.62=2.6KA)3(1K ) 1(*K 其它短路电流农业工程学院课程设计说明书13I (3)=I=I=2.6KA)3()3(1Ki=2.55 I (3) =2.552.6KA=6.63KA)3(shI=1.51 I (3) =

38、1.512.6KA=3.9KA)3(sh 三相短路容量 S=Sd/ X=100MVA0.62=161.3MVA)3(1K ) 1(*K(5) 计算 K-2 点（10.5KV）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=X1*+X2*/X4*+X3*/X5*=0.5+0.242+1.42=1.32 ) 2(*K 三相短路电流周期分量有效值I=Id1/X=5.5KA1.32=4.2KA1*K ) 2(*K 其它短路电流I(3)=I=I=4.2KA)3()3(2Ki=1.84 I (3) =2.554.2KA=10.7KA)3(shI=1.09 I (3) =1.515.07KA=6.

39、3KA)3(sh 三相短路容量 S=S / X=100MVA1.32=76MVA)3(2Kd ) 2(*K最大运行方式下得到的结果见表 4-1 所示。 三相短路电流/KA三相短路容量/MVAIK（3）I（3）I（3）ish（3）Ish（3）SK（3）K-12.62.62.66.63.9161.3K-24.24.24.210.76.376表 4-1 最大运行时参数农业工程学院课程设计说明书14第五章 工厂总降压变电所主接线方案的设计5.1 总降压变电所主接线选择一般大中型企业采用 35110KV 电源进线时都设置总降压变电所，将电压降至 610KV 后分配给各车间变电所。总降压变电所主接线一般有

40、线路变压器组、单母线、内桥式、外桥式等几种接线方式。5.2 内桥和外桥式区别 图 5-1 内桥接线图 图 5-2 外桥接线图 桥形接线(bridge-circuit configuration）由一台断路器和两组隔离开交组成连接桥，将两回变压器一线路组横向连接起来的电气主接线，在变压器一线路组的变压器和断路之间接入连接桥的称为内桥接线。连接桥连接在变压器一线路组的线路和断路器之间的称为外桥接线；连接桥母线上的断路器正常状态下合闸运行。内桥接线的任一线路投入、断开、检修或路障时，都不会影响其他回路的正常运行，但当变压器投入、断开、检修或故障时，则会影响另一回线路的正常运行。由于变压器运行可靠，而

41、且不需要经常进行投入和因此内桥接线的应用较广泛。外桥接线的变压投入、断开、检修或故障时，则会影响其他回路的正常运农业工程学院课程设计说明书15行。但当线路投入、断开、检修或故障时，则会影响一台变压器的正常运行。因此外桥接线仅适用于变压器按照经济运行称要经常投入或断开的情况。此外当线路上有较大的穿越功率时，为避免穿越功率通过多台断路器，通常彩外桥接线。为了提高桥形接线的灵活性和可钻性，避免因检修线路或变压器时影响其他回路的正常运行，一般在接线中加设一组跨条（导线）。内桥接线的跨条位置与外桥接线中连接桥的位置相同，外桥接线的跨条位置与外桥接线中连接桥的位置相同，外桥接线的跨条位置与内桥接线中连接桥

42、的位置相同。5.3 接线方式设计经过一系列的比较，机械修造厂选择的总降压变电所为内桥式主接线方式。 图 5-3 本线路内桥接线内桥式主接线如图 5-3 所示。线路 1WL，2WL 来自两个独立电源，经过断路器 1QF，2QF 分别接至变压器 1T，2T 的高压侧，向变电所供电，变压器回路仅装隔离开关 3QS，6QS。当线路 1WL 发生故障或检修时，断路器 1QF 断开，变压器 1T 由线路 2WL 经桥接断路器 3QF 继续供电。同理，当 2WL 发生故障或检修时，变压器 2T 可由线路 1WL 继续供电。因此，这种主接线大大提高了供电的可靠性和灵活性。但当变压器检修或发生故障时，须进行倒闸

43、操作，操作较复杂且时间较长。当变压器 1T 发生故障时 1QF 和 3QF 因故障跳闸，此时，农业工程学院课程设计说明书16打开 3QS 后再合上 1QF 和 3QF，即可恢复 1WL 线路的工作。这种接线适用于大中型企业的一、二级负荷供电。农业工程学院课程设计说明书17第六章总降压变电所进线与一次设备的选择与校验6.1 高压电气设备的选择35KV 侧选择SW2-35/600型高压断路器、GW5-35G/600-72 型高压隔离开关、LCW-35 型电流互感器、JDJ-35 型电压互感器、ZS-35/4棒式和ZSX一35/4悬挂式棒式两种类型的绝缘子，避雷器FZ-35，RN2-35型熔断器。1

44、0KV侧选择SN10-10I/630型少油断路器、GN6-10/600-52 型隔离开关、LFZJ1-10 型屋内式电流互感器、JSJW-10型三相五柱油浸式电压互感器, RN2-10型熔断器, 避雷器FS-10。6.2 高压电气设备校验1 按工作电压选择电器额定电压应不低于所在电路额定电压即。NeUNUNNeUU2 按工作电流来选择熔断器熔体的额定电流一般电器额定电流应不低于所在电路的计算电流即。NeI30INeI30I3 短路动稳定度的校验条件（1） 断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的动稳定电流的峰值应maxi不小于可能的最大的短路冲击电流，或其动稳定电流有效值应不小于可shimaxI能

45、的最大的短路冲击电流即 ；。shIshmaxiishmaxII（2）电流互感器大多数给出动稳定倍数，其动稳定度校max1/( 2)esNKiI验条件为；式中，为电流互感器的额定一次电流。sh1NesiI2K1NI4 短路热稳定度的校验条件断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的热稳定度校验条件为 ima2)3(2ttItI式中，为电器的热稳定电流；t 为其热稳定时间；为通过电器的三相短路tI)3(I稳态电流；为短路发热假想时间。imat农业工程学院课程设计说明书18电流互感器大多给出热稳定倍数和热稳定时间 t，其热稳定度校验12ttNiKI条件为 式中，为电流互感器额定一次电流母线、电缆的短ima

46、2)3(21NttIt)I(K1NI路热稳定度,可按其满足热稳定度的最小截面来校验，即 minA式中，A 为母线、电缆的导体截面积；C 为导体的短路热稳定ima)3(mintCIAA系数，35 千伏高压侧的短路计算值：Ik=2.6KA,Ish=3.9KA,ish=6.6KA。过程：SW2-35/630 型高压断路器校验：额定工作电压 35KV线路计算电压 35KV 额定工作电流 630A线路计算电流 92.75A 额定动稳定电流峰值 17KA ish(3)=6.6KA4S 热稳定电流是 6.62422.621.12GW5-35G/630-72 型高压隔离开关校验：额定工作电压 35KV线路计算

47、电压 35KV 额定工作电流 630A线路计算电流 92.75A 额定动稳定电流峰值 72KA ish(3)=6.6KALCW-35 型电流互感器校验：额定工作电压 35KV线路计算电压 35KV 额定工作电流 500A线路计算电流 92.75A 额定动稳定电流峰值 210KAish(3)=6.6KA热稳定合格JDJ-35 型电压互感器校验：额定工作电压 35KV线路计算电压 35KV1S 热稳定电流是(65+0.1) 1=4238.01KA2.621.122经计算以上设备都合格。 6.3 高压进线引入线的选择负荷较大、线路较长时，特别是 35KV 及以上的输电线路，主要应按经济电流密度来选择

48、导线截面。农业工程学院课程设计说明书191 选铝架空线的线路，由于最大有功负荷年利3030( 3cos )4912.3/( 3 350.9)90NIPUKWKVA用小时数为 6000 小时，jl=0.9A/mm2,Al=90/0.9A/mm2=100mm2取最接近的标准截面 120 mm2，选用 LJ-120 型铝绞线，Ial=352A90A，满足发热条件，35KV架空线铝绞线的最小允许截面 Amin=35mm2, LJ-120 型铝绞线也满足机械强度要求。查得：RO=0.28/KM,X0=0.4/KM。线路电压损耗：故U=(P30R0+Q30X0)/UN=4912.3(80.28)+ 418

49、0.2(80.4)/35=696.5V。线路电压损耗百分值：U=U/ UN100=1.99。线路功率损耗：Pwl=3I30I30Rwl+3I30I30Xwl =16.5KW。2 选钢芯铝绞线架空线的线路由于最大有功负荷年利用小时数为 6000 小时，j2=1.75A/mm2，A2=90A/1.75 A/mm2=51.4mm2取最接近的标准截面 70 mm2，选用 LGJ-70 型铝绞线 Ial=259A90A,满足发热条件，35KV 架空线钢芯铝绞线的最小允许截面 Amin=25mm2, LGJ-70 型钢芯铝绞线也满足机械强度要求。查得：RO=0.48/KM，X0=0.41/KM.故U=(P

50、30R0+Q30X0)/UN=4912.3(80.48)+ 4180.2(80.41)/35=930.7V。线路电压损耗百分值：U=U/ UN100=2.65线路功率损耗；Pwl=3I30I30Rwl+3I30I30Xwl=21.6KW。线路架空线功率损耗(kw)电压损耗百分值是否满足发热是否满足机械强度LJ16.51.99是是LGJ21.62.65是是表 6-1 两种线路方案的经济比较农业工程学院课程设计说明书20从上述的技术比较来看.选择 LJ-120 型铝绞线比较经济,故线路采用 LJ-120 型铝绞线。6.4 工厂高压配电线路的确定610kV 配电所一般采用单母线或单母线分段的接线方式

51、。1 单母线接线一般为一路电源进线，而引出线可以有任意数目。只适用于对三级负荷供电。2 单母线分段接线两回路电源进线、母线分段运行的方式比较适用于大容量的二、三级负荷。所以 10KV 侧采用单母线分段接线。车间变电所在系统中的作用:将 610KV 的电源电压降至 380/220V 的使用电压，并送至车间各个低压用电设备。对一、二级负荷或用电量较大的车间变电所（或全厂性的变电所），应采用两回路进线两台变压器的接线，如图 6-2 所示。图 6-2 两回路进线两台变压器的接线对供电可靠性要求较高、季节性负荷或昼夜负荷变化较大、以及负荷比较集中的车间（或中、小企业），其变电所设有二台以上变压器，并考虑

52、今后的发展需要（如增加高压电动机回路），采用高压侧单母线、低压侧单母线分段的接线方式，如图 6-3 所示。农业工程学院课程设计说明书21图 6-3 高压侧单母线、低压侧单母线分段的接线备注：在确定变配电所的主接线时，除了应满足对主接线所提出的基本要求之外，还要注意以下几个问题：（1）备用电源：对一级负荷，变配电所的进线必须有备用电源，对二级负,应设法取得低压备用电源。（2）电源进线方式：有条件的都宜采用架空进线加电缆引入段。（3）设备选择原则：在满足安全可靠供电的前提下，力求简化线路，选用最经济的设备。3 双电源车间变电所的低压母线分段方式对双电源的车间变电所，其工作电源可引自本车间变电所低压

53、母线，也可引自邻近车间变电所低压母线。备用电源则引自邻近车间 380/220V 配电网。如要求带负荷切换或自动切换时，在工作电源和备用电源的进线上，均需装设自动空气开关。对于装有两台变压器的车间变电所，低压 380/220V 母线的分段方式及分段开关设备，可根据车间负荷的重要性而有所不同。对于只用一台变压器的车间，就直接一条线引入就可，用单母线。6.5 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定6.5.1 二次回路方案选择二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回农业工程学院课程设计说明书22路、监视系统及其他二次回路所需的电源。二次回路是用来控制、指示、监测和保护一次电路

54、运行的电路。设置自动重合闸 APD 以使短路器自动重新合闸，迅速恢复供电；准备备用电源，自动投入装置 APD，提高供电的可靠性，而且还应装设绝缘监视装置和中央信号装置。6.5.2 继电器保护的整定对于线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电保护和瞬时机构，使断路器跳闸，切除短路故障部分。对于单相接地保护可才用绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。 原则：带时限过电流保护的动作电流 Iop，应躲过线路的最大负荷电流；电流速断保护的动作电流即速断电流 Iopi应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流 Ik.max来整定。变压器过电流保护和速断保护；过电流保护 IopKrelKwIL.max/KreKi1.31282.50.840=6.5A选择