某塑料厂10kv变电站设计.

1、河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘 要电能和人类的生产、生活息息相关，而且发挥着不可替代的重要作用。对于工厂用电来说，电能直接影响着工厂的生产和运行，而变电所对工厂用电可靠性、经济性、灵活性和可开发性起着积极的作用。本设计说明书主要对某塑料厂10千伏的变电所进行重新设计。依据供电规则，着重解决了负荷统计、变电所主接线方案的选择、进出线的选择、变电所所址的选择、主变压器的台数和容量的选择、短路计算及开关设备的选择、二次回路方案及继电保护的选择与整定、防雷保护与接地装置的设计等问题，并结合地区的供电规则和工程实际情况选择出最合适的方案及参数、各种设备型号及容量。本设计还参考了老师推荐的参考书和其

2、它一些国内外比较经典的文典。关键词：变电所；负荷计算；短路计算；变压器AbstractElectric energy is playing more and more important role, Can be said that is changing the whole world. To the electric consumers：Transformer substation is the core of power-consuming load.Design manual major for me school new school district change the desi

3、gn carried out by electricity. According to the rule of power supply, have solved emphatically the load option that makes statistics of and changes the electrical option of place main knot line scheme and the line of receipts and payment, change electrical place the option of option, the calculation

4、 of short circuit and switchgear of option, the number of main transformer and capacity , the twice loop option of scheme and protection with decide and guard against thunder the problems such as the design of protective and earthing installation, and the regular and project actual condition option

5、of power supply of combination self region makes the most suitable scheme and parameter, various equipment models and capacity. Further more books recommended by my tutor and other internal classic resources are consulted in this design. Keywords: substation；load calculation；shortcut calculation；tra

6、nsformer目 录前 言11 绪 论22 设计任务书42.1 基础资料42.1.1 某塑料制品厂生产任务及车间组成42.1.2 设计依据42.1.3. 本厂的负荷性质72.1.4. 本厂自然条件72.2 设计大纲82.2.1 高压供电系统设计82.2.2. 配变电所设计83 负荷计算及无功功率的补偿计算93.1 车间变电所负荷计算93.1.1 补偿前变电所功率因数计算93.1.2 无功补偿容量103.1.3 补偿后的功率因数113.2 全厂负荷计算123.3 全厂全年电能需要量估算124 主变压器台数和容量的选择135 总配变电所主接线的设计145.1 电气主接线设计的基本要求145.2

7、变电站主接线方式的形式145.3 高压配电所的主接线设计165.4 车间变电所主接线设计175.5 总配变电所所址的选定186 短路电流计算206.1 短路电流的基本概念206.1.1 产生短路电流的原因206.1.2 短路的种类206.1.3 短路的危害206.1.4 计算短路电流的目的216.2 工厂供电系统短路电流计算217 高压电气设备的选择257.1 电气设备选择的原则257.2 开关设备的选择267.2.1 高压断路器的选择267.2.2 低压断路器的选择277.2.3 高压负荷开关的选择277.2.4 隔离开关的选择287.2.5 高压熔断器的选择297.2.6 仪用互感器的选择

8、297.2.7 高低压开关柜的选择307.3 母线的选择317.3.1 材料及形状的选择317.3.2 母线截面积的选择317.4 高压电缆的选择和校验327.5 支柱绝缘子的选择和校验337.6 穿墙瓷套管的选择和校验348 总配电所的平面布置和结构368.1 配变电所总体布置的要求368.2 配变电所总体布置的方案368.3 变配电所的结构379 主要设备的继电保护设计399.1 继电保护装置的任务399.2 继电保护装置的组成399.3对继电保护装置的基本要求4010 防雷和接地设计4210.1 概述4210.2 变配电所的防雷设计4210.2.1 变配电所的防雷措施4210.2.2 架

9、空线路的防雷措施4510.3 接地装置的设计及计算46致 谢50参 考 文 献51VI前 言此次设计，我选的题目是某塑料制品厂10KV总配变电所初步设计。在实习期间，曾在指导老师的带领下参观了于村变电站，对变电所有了初步接触；然后，结合所学书本知识又查阅了许多参考书，收集到不少有用的资料，对变电站有了深层了解。这都为设计的顺利进行打下了基础。塑料制品厂企业内采用何种供配电方式，既能满足生产需要，又能使供配电系统安全、可靠、经济、合理地运行是摆在我们面前急需解决的新问题。本文根据10kV进线塑料制品厂企业供配电特点，介绍了10kV进线塑料制品厂企业内主要的供配电方式，并通过负荷的计算、变压器的台

10、数、容量和类型的选择、电气主接线、短路电流的计算、高、低压电气一次设备的选择、继电保护选择及整定、防雷设计等几个方面其进行了较详细的分析。本次设计，在学院老师的辛勤培育和易晓郑老师的精心指导下顺利按期完成。在此，对所有帮助和指导过我的老师表示由衷的感谢。由于学生经验不足才疏学浅，希望各位老师能对我的错误批评指正，非常感谢老师们。乔贝贝 2015年5月1 绪 论工厂是工业生产的主要动力能源。工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输，变换，分配到工厂车间中的每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量的迅速增长，对电能的质量，供电的可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提

11、高。供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资，运行费用和有色金属的消耗量，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益，设备和人身安全等是密切相关的。供电设计的任务是从厂区以外的电网取得电源，并通过厂内的变配电中心分配到下厂的各个供电点。它是工程建设实施下的依托，也是日后进行验收及运行维修的依据。供电设计首先要确定供电系统并进行用电负荷计算，然后将设计的供电系统图及用电容量向供电部门申请。申请用电容量的大小应满足生产需要，也要考虑到节省投资和节约能源，这就要求设计者对对工艺专业和公用专业用电负荷系数有足够的把握。在设计计算中除了查找资料外，还必须借助于设计者在实践中长

12、期积累的经验数据。由于工厂车间组成类型多，产品、工艺日新月异，对供电要求各不相同，非专业设计院或个体设计者一不了解机械生产工艺和生产规律，要作出好的设计，相对来说要困难些。比如机加工车间，从设备明细表中看出用电电量颇大，大小设备用电量相差较大，用电特点是短时制下的设备多，机加工设备辅助传动电机一般仅工作几秒钟，而停歇时间却达几分钟、甚至几小时。在作负荷计算时对设备下作时间要了解,并把不同的用电设备按组划分确定其计算功率。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，就必须达到下列基本要求： 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 可

13、靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 经济 供电系统的投资要省，运行费用要低，并尽可能节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾全局和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适当发展。工厂供电设计是工程设计的重要组成部分，它的设计质量已引起有关部门的关注。对设计单位的选择应参照国际惯例，采取招、投标的方式。对设计单位的专业技术水平以及声誉和资历等都应成为能否承担设计任务的重要条件。设计部门的专业技术水平以及设计的标准化、规范化和发展规划都与机械项目的成功、合理、安全、经济密切相关

14、。工厂供电系统是由工厂总降压变电所（高压变电所），高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。一般中型工厂的电源是610kV。电能先经高压配电所，由高压配电线路将电能分送至各个车间变电所。车间变电所内装设有电力变压器，将610kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压，通常降为220/380V（220V为三相电路相电压，380V为其线电压）。如果工厂有610kV的高压用电设备，则由高压配电所直接对其配电。2 设计任务书2.1 基础资料2.1.1 某塑料制品厂生产任务及车间组成 （1）本厂生产规模及产品规格年产量为万吨聚乙烯及烃塑料制品。产品品种有薄膜、单丝、管材和注射等制品。其原料来源

15、于某石油化纤总厂。 （2）车间组成及布置本厂设有薄板、单丝、管材、注射等四个车间，设备选型全部采用我国最新定型设备。此外还有辅助车间及其他设施，详见全场总平面布置图。2.1.2 设计依据 （1）工厂总平面布置图。图2-1 塑料厂总平面布置图1 薄膜车间 2 原料库 3成品库 4 包装材料库 5 单丝车间6 注塑车间 7 管材车间 8 备料复制车间 9 锻工车间 10 仓库11 机修模具车间 12 锅炉房 13 水泵房 14 油泵房 15 办公楼 （2）全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表。（380V侧）表2-1序号用电部门设 备容 量需要系数低压计算负荷）变电所1薄膜车间14000.60.

16、61.338401117.22原料库300.250.51.737.5133生活间100.811.33810.644成品库（1）250.30.51.737.5135成品库（2）240.30.51.737.212.56包装材料库200.30.51.73610.4变电所7单丝车间13850.60.61.308311080.38水泵房及附属设备200.650.80.75139.75变电所9注塑车间1890.40.61.3375.6100.510管材车间8800.350.61.33308409.6变电所11备料复制车间1380.60.51.7382.8143.212生活间100.81813浴室30.81

17、2.414锻工车间300.30.651.17910.5315原料、生活间150.811216仓库150.30.51.174.55.317机修模具车间1000.250.651.732543.318热处理车间1500.80.71.029091.819锻焊车间1800.30.51.735493.4变电所20锅炉房2000.70.750.88140123.221试验室1250.250.51.7331.354.122辅助材料库1100.20.51.732238.123油泵房150.650.80.759.757.324加油站100.650.80.756.54.925办公楼150.60.61.35912表2

18、-2序号无功补偿容量补偿后的变压器损耗高压侧计算负荷变电所795955.719.192.5895.3477.21014.5变电所735915.618.391.6862.3446.7971变电所348416.48.341.6391.9203.7442变电所270310.86.231.08293.9148.6329变电所150236.24.7223.6223.3113.2255考虑同期系数后的全厂10KV侧总计算负荷（取）24001250.62706总配变电所二次侧投入的无功补偿容量420总配变电所主变压器功率损耗（估算）54.1270.6补偿后全厂高压侧总计算负荷2454.11101.22689

19、.8说明：上表是根据各车间供电设计所提供的资料。其中、变电所设置一台变压器，其余皆设置两台变压器。 （3）供用电协议 从电业部门某60/10千伏变电所用10千伏架空线路向本厂供电，该所在厂南侧1公里。 电业部门变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2秒，工厂配电所应大于1.3秒。 在总配变电所10千伏侧计量。 要求本厂的功率因数值在0.9以上。 供电系统技术数据：电业部门变电所10千伏母线，为无限大电源系统，其短路容量为200MVA，供电系统如图2-2。图2-2 供电系统2.1.3 本厂的负荷性质生产车间为三班制，部门车间为单班制或两班制，全年最大负荷利用时数5000小时。属三级负荷。

20、2.1.4 本厂自然条件 （1）气象条件 最热月平均温度为30； 土壤中0.71米深处一年中最热日平均温度为20； 年雷暴日为30天； 土壤冻结深度为1.1米； 主导风向夏季为南风。 （2）地质及水文条件根据勘测部门对本厂工程地质提供的资料，本厂地质构造为： 地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.61.7米不等； 地下水位一般为0.7米； 地耐压力为20吨/平方米。2.2 设计大纲2.2.1 高压供电系统设计由1.1基础资料供用电协议可知，向本厂供电的是从电业部门某60/10千伏变电所发出的10千伏架空线路，故供电电压不需要再选择。2.2.2 配变电所设计（1）负荷计算及无功

21、功率补偿；（>0.9）（2）配变电所所址的选定；（3）主变压器台数和容量的选择（两台、一台运行时）；（4）总配电所主接线设计；（5）短路电流计算；（6）高压电气设备的选择；（7）主要设备的继电保护设计（母线和变压器等）；（8）总配变电所平面布置设计；（9）防雷和接地设计（）。 3 负荷计算及无功功率的补偿计算负荷计算是供电设计的基本依据。负荷计算确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。负荷计算过小，则依次选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使线路和设备寿命降低，重则影响系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。因此，在供电设计中，应根据不同的情况选择

22、正确方便的计算方法来计算负荷。常用的计算负荷的方法有需要系数法、二项式法、利用系数法和面积功率法等。在实际工程配电设计中，广泛采用需要系数法，因其计算方便，多采用方案估算，初步设计和全厂大型车间变电所的设计。需要系数法是用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。需要系数标志着用电设备组在投入电网运行时，需从电网实际取用的有功功率所必考虑的一个综合系数。这个系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素都有关。需要系数值小于1。3.1 车间变电所负荷计算采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，其结果列入表2-1、2-2

23、中。下面以变电所为例加以说明。以薄膜车间为例：低压侧计算负荷：=0.61400=840 =8401.33=1117.2同理，可求得原料库：=7.5 =12.9 生活间：=8 =10.64 成品库（1）：=7.5 =13 成品库（2）：=7.2 =12.5 包装材料库：=6 =10.43.1.1 补偿前变电所功率因数计算变电所低压侧的计算负荷：=+ =840+7.5+8+7.5+7.2+6 =876.2 =+ =1117.2+12.9+10.64+13+12.5+10.4 =1176.64 =1467 =876.2/1467=0.60 主变压器的功率损耗： =0.021467=29.34 =0.

24、11467=146.7变电所高压侧计算负荷： = 876.2+29.34=905.5 =1176.64+146.7=1323.3 =1603.5相应的功率因数为： =905.5/1603.5=0.563.1.2 无功补偿容量由于要求工厂（变电所高压侧）的功率因数不得低于0.9，而目前只有0.56，因此需要进行无功补偿的人工补偿。无功补偿可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。考虑到本厂的变压器数量多，所以采用低压侧分散补偿的方法。低压分散补偿低压分散补偿是将并联电

25、容器分散地装设在各个用电设备的附近，这种补偿方式能够补偿安装部位前边的所有高低压线路和变电所变压器的无功功率，因此它的补偿范围大，效果好。但是这种补偿方式总的设备投资大，且不便维护。对于补偿容量较大的建筑，多采用高压集中补偿和低压分散补偿相结合的方式。若在低压侧装设并联电容器，考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗，一般取=（45）,因此在低压侧补偿时，其补偿后的功率因数应略高于0.9，取=0.92，而补偿前低压侧的功率因数只有0.60，因此可得低压侧并联电容器的容量： =876.2 =7953.1.3 补偿后的功率因数 变电所低压侧的视在计算负荷： =955.7 主变压器的功率损耗：

26、=0.02955.7=19.1 0.1955.7=95.6变电所高压侧的计算负荷： =876.2+19.1=895.3 =1176.64+95.6795=477.2 =1014.5变电所高压侧的功率因数为： =0.88可见，这一功率因数还未满足要求。同理，无功补偿后，其它变电所高压侧的计算负荷为：变电所:=862.3 =446.7 =971变电所： =203.7 =442 变电所：=293.9 =148.6 =329变电所：=223.3 =113.2 =255全厂变电所： =+=2666.7 =+=1389.5 =3007 3.2 全厂负荷计算为使总配变电所高压侧（计量电能之处）功率因数满足要

27、求，必须在高压配电所二次侧（10 KV侧）再进行一次无功补偿。若投入=420高压电容器进行补偿，又由负荷计算表知道全厂10 KV侧总视在计算负荷=2706，则可估算总配变电所有功及无功损耗分别为：=0.02=0.02×2706=54.1=0.1=0.1×2706=270.6计入变压器损耗，即可求出全厂总计算负荷为： =0.9×2666.7+54.1=2454.1 =0.9×1389.5-420+270.6 =1101.2 =2689.8 则总配变电所高压侧功率因数为： =2454.1/2689.8=0.91满足要求。3.3 全厂全年电能需要量估算根据提供

28、的基础资料，可知全年最大负荷利用时数为5000小时，以此估算本厂全年需要电能为：5000×2454.1=122705004 主变压器台数和容量的选择根据设计任务书中所提供的基础资料，可知、变电所将设置一台变压器，其余变电所皆设置两台变压器。查工厂供电简明设计手册可知：(1)主变压器台数为一台时，主变压器容量选择条件时：;(2)主变压器台数为两台时，主变压器容量选择条件时： 式中:为任意一台变压器容量； 为配变电所总的计算负荷； 为变电所的一、二级负荷的计算负荷。因从任务书中知本厂无一、二级负荷，所以对设置两台主变压器的变电所，主变压器容量选择只考虑满足第一个条件，即：即可。 对于变电

29、所：已知要设置两台变压器，则单台变压器容量: =0.7×1015=710.5所以变电所可选两台S9-800/10型的电力变压器。 对于变电所：已知要设置两台变压器，=971 则单台变压器容量： =0.7×971=679.7 所以变电所可选两台S9-800/10型的电力变压器。 对于变电所: 已知要设置一台变压器，=442 则主变压器容量满足 =442所以变电所可选一台S9-500/10型的电力变压器。 对于变电所：已知要设置一台变压器，=329 则主变压器容量满足 =329 所以变电所可选一台S9-400/10型的电力变压器。 对于变电所：已知要设置两台变压器，=255 则

30、主变压器容量满足 =0.7×255=178.5 所以变电所可选两台S9-200/10型的电力变压器。5 总配变电所主接线的设计配变电所主接线（一次接线）表示配变电所接受、分配和变换电能的路径。它由各种电力设备（隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等）及其连接线组成，通常用单线图表示。5.1 电气主接线设计的基本要求(1)可靠性 断路器检修时，不以影响对系统供电;线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间：尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突然停运时，不应危机电力系统稳定运行。(2)灵活性 包括操作的方便性，调度的方便性和

31、扩建的方便性。(3)经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要要考虑节省一次资源，占地面积少和电能损耗少。5.2 变电站主接线方式的形式 （1） 线路-变压器接线当变电所只有一条进线，并且只装设单台变压器时，适合采用线路变压器组接线。 线路-变压器组接线方式是一种最简单的接线方式。它的优点是使用的断路器少，接线简单，造价省；缺点是供电灵活性和可靠性低。当主接线中任一设备发生故障或检修时，全部负荷都将停电。所以这种接线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所，比如大型企业的车间变电所和小型用电单位的10KV变电所等。 （

32、2） 桥形接线当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线。桥形接线分为内桥接线和外桥接线两种。内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短路时停电且操作复杂。因而该接线一般适用于线路较长和变压器不需要经常切换的情况，例如火电厂。外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反，适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。（3） 单母线接线其供电电源在发电厂是发电机或变压器，在变电站是变压器或高压进线回线既可以保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一电源获得电能。各出线回路输送功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配于母线上，以减少功

33、率在母线上的传输。单母线接线的优点是：接线简单，操作方便，设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。而缺点是：可靠性差。调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行。这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。单母线接线不能作为唯一电源承担I类负荷；只适用于容量小、出线少的发电厂和变电所中。（4） 单母线分段接线单母线用分段断路器进行分隔，可以提高可靠性和灵活性，对重要客户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要客户停电；而两段母线同时故障几率甚小。但是分段越多，用的分段

34、断路器也越多，且配电装置和运行也越复杂；当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。（5） 单母线分段带旁路母线的接线 单母线分段带旁路母线的接线方式拥有单母线接线的全部特点，而且使得在检修断路器的时候，不致中断该回路供电，旁路母线系统增加许多设备，造价昂贵，运行复杂，只在不允许停电检修出线断路器的情况下使用。（6） 双母线接线双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与母线连接。与单母线相比，投资有所增加，但使运行的可靠性和灵活性大为提高。有下面的优点：

35、 供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路； 调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要； 扩建方便可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越； 便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点： 增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关； 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电

36、器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。5.3 高压配电所的主接线设计高压配电所担负着从电力系统受电并向各车间变电所及某些高压用电设备配电的任务。1.电源进线 （1）此配电所采用一路10KV电源架空进线； （2）为便于控制和维护，10KV进线设置高压隔离开关和高压断路器。由于断路器的控制，使得切换操作十分灵活方便，而且可配以继电保护和自动装置，大大提高了供电的可靠性； （3）按电业部门在10KV侧计量电能的要求，在工厂的电源进线上装有专用的计量柜，其中的电压互感器和电源互感器只用来连接计费的电度表。2.母线又称汇流排，是配电装置中用来汇集和分配电能的导体。 （1

37、）高压配电所的母线，采用单母线制； （2）高压配电所的母线上，接有高压电容器，以便对整个配电所的无功功率进行补偿； （3）为了测量、监视、保护和控制主电路设备的需要，母线上接有电压互感器，进线上和出线上均串接有电流互感器； （4）为了防止雷电波侵入配电所时击毁其中的电气设备，母线上装有避雷器。避雷器和电压互感器可装在同一个高压柜内，并公用一组高压隔离开关。3.高压配电出线采用高压电缆以10KV作放射式接线配电。此种配点的供电可靠性较高，而且便于装设自动装置，但是高压开关设备用的较多，且每台断路器必须装设一个高压开关柜，从而使投资增加，而且这种放射式线路发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停

38、电。为提高其供电可靠性，可在各车间变电所高压侧之间或低压侧之间铺设联络线。此高压配电所共有十一路高压出线。有两路经隔离开关-断路器配电给变电所，有两路经隔离开关-断路器配电给变电所，分别有一路经隔离开关-断路器配电给变电所、变电所、无功补偿用的高压电容器组，避雷器及互感器和备用高压开关柜，还有两路配电给变电所。由于配电出线为母线侧来电，因此只需在断路器的母线侧装设隔离开关，就可以保证断路器和出线的安全检修。5.4 车间变电所主接线设计车间变电所是工厂供电系统中将高压（610KV）降为一般用电设备所需要的低压（如220/380V）的终端变电所。它的主电路相当简单。车间变电所又分为高压系统主接线和

39、低压系统主接线。车间变电所高压侧是指由车间变电所高压进线到变压器间的接线，车间变电所高压侧接线和它的结构形式有关。简单的车间变电所可以不设置变压器室，由高压配电所引出的610KV干线上直接接入变压器室。低压系统，是指配电系统变压器副方出线接成单母线或单母线分段电路，然后以放射式或树干式接线引向各用电负荷。对于分散的小容量负荷也可以采用链式接线。由上一节设计的内容可知，本厂总配变所附设的变电所为有两台主变压器的车间变电所。所以下面要设计的车间变电所主接线就是由两台主变压器的车间变电所主接线。主接线图见5-1所示。此种方案供电可靠性较高，任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，仍能很快恢复整个

40、变电所的供电。但在高压母线或电源进线检修或发生故障时，整个变电所都要停电。如有与其它变电所相联的低压或高压联络线时，则供电可靠可大大提高。5.5 总配变电所所址的选定1.变配电所所址选择的一般原则 选择工厂变配电所的所址应考虑以下原则： 所址要尽量接近负荷中心，特别是对车间变电所所址靠近负荷中心，可以 降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量； 电源进出线方便，电源进出线方便，远离工厂中心区，不影响工厂厂区面积的利用； 尽量不设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，应设在污染源的上风侧； 尽量不设在有剧烈震动的场所； 尽量不设在低洼积水场所及其下方； 远离有易燃易爆危险的场所； 靠

41、近铁路专线，便于变，配电设备运输； 远离人员集中区，有利于安全便于保卫； 高压配电所应尽量与邻近的车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起，以节约建筑费用。2.变电所所址的选定根据厂区平面图和表2-1、2-2负荷计算表，考虑本厂自然条件，根据上述变配电所址原则，现确定总配变电所所址在车间变电所合建。详见全厂总平面布置图2-1中所示。6 短路电流计算6.1 短路电流的基本概念所谓短路，是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。其特征就是短接前后两点的电位差会发生显著的变化。6.1.1 产生短路电流的原因短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接

42、地的系统）发生通路的情况。 供电系统发生短路的原因主要是由于电气设备的绝缘因陈旧老化而损坏，或电气设备受机械损伤而使绝缘损坏，或因过电压而使电气设备的绝缘击穿等所造成；另外由于误操作（如带负荷断开隔离开关、检修后未拆出接地线而送电等造成短路）、鸟兽在裸露的导体上跨越以及风雪等自然现象亦能引起短路。6.1.2 短路的种类在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路及单相接地短路。三相短路称为对称短路，其余均称为不对称短路。在供电系统实际运行中，发生单相接地短路的几率最大，发生三相短路的几率最小，但是三相短路情况较为严重。况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，

43、在采用对称分量法后，都归为对称短路的计算。因此，对三相短路计算的研究是有其重要意义的。6.1.3 短路的危害（1）短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械效应，可能使导体和他们的支架遭到迫坏。（2）短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。（3）短路时系统电压大幅度下降，电动机肯能停止运转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。（4）当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障的最严重后果。（5）发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁

44、通在邻近的电流内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。6.1.4 计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于如下用途必须进行短路电流计算： （1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。 （2）选择和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路故障。 （3）确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。6.2 工厂供电系统短路电流计算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。短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算

45、电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，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。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。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来，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，由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串、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。短路电流计算的方法，常用的有有名值计算法和标幺值计算法（又称相对单位制法）

46、。本厂电力系统为无限大容量供电系统。采用标幺值计算法进行短路电流的计算。 在全厂总平面布置图上量得从电源进线进厂开始到总配变电所这一段架空线路长度为113mm，再根据绘图比例14000，可算的这一段架空线路实际长度为0.46km。则从电业部门到厂总配变电所架空线路长。短路计算电路图如图6-1所示。下面就采用标幺值计算法对各短路点进行短路计算。 （1）计算各元件参数标幺值取基准值： 电源电抗： 架空线路电抗： 电缆电抗： 电力变压器： 等值电路如图所示，图中元件所标的分数，分子表示元件编号，分母表示元件标幺电抗值。 （2）点短路 点短路时的短路参数为： （3）点短路 点短路时的短路参数为： （4

47、）点短路 点短路时的短路参数为： 把、点的短路计算结果填入短路计算表6-1中。表6-1短路计算点短路电流三相短路容量周期分量标幺值周期分量有效值冲击值有效值0.975.3413.628.12970.784.2910.946.52780.2434.6488.3352.65247 高压电气设备的选择变点所的电气设备种类很多，目的是使所采用的电气设备无论在正常情况或故障情况下均能安全、可靠地工作和经济合理地运行。7.1 电气设备选择的原则选择电气设备应遵守以下几项共同的原则：1、按正常工作条件选择额定电压和额定电流。（1）电气设备的额定电压应符合电气装设点的电网额定电压，并大于或等于正常时最大工作电

48、压Ug，即Ug（2） 电气设备的额定电流应大于或等于正常时最大的工作电流Ig，即Ig2、按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。（1）.热稳定校验：对于一般电器，当短路电流通过所选的电气设备时，其热稳定校验条件为：t式中：电器的热稳定试验电流； t电器的热稳定试验时间； 短路电流的稳态值； 短路电流的假象时间。（2）.动稳定校验：对母线及绝缘导线和电缆导线等导体，所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏，其条件为：或3、按装置地点的三相短路容量来校验开关电气的断流能力。4、按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当形式。7.2 开关设备的

49、选择7.2.1 高压断路器的选择在供电系统中应用的国产高压断路器，按灭弧介质的不同而可分为：少油断路器；多油断路器；真空断路器；磁吹断路器；六氟化硫断路器；压缩空气断路器。选择高压断路器时，除按电气设备一般原则选择外，由于断路器还要切断断路器短路电流因此校验断流容量（或开流电流）、热稳定及动稳定等各项指标。在正常情况下断路器只负担全厂负荷的一半，但当一台变压器发生故障时，长时最大负荷即等于变压器的额定容量。1、10kV断路器的选择(1)额定电压： =10kV(2)额定电流：>待设变电所最大长期工作电流=/ =2689.8/×10 A =155.3A因此，考虑选用SN10-10/

50、630户内少油断路器，其技术指标如下表所示：型号电压电流动稳热稳短流容量SN10-10/630 10KV 630A40KA16KA（4S）300MVA2、 校验：(1)=10kV=(2)I=630A>=155.3A(3)动稳定校验 ：10kV母线短路三相冲击电流： = 5.34KA SN10-10/630 断路器的极限通过关合电流等于40kA 符合动稳定要求(4)热稳定校验：变电所10kv配出线路过电流保护装置的整定时间为2秒，所以短路电流的假象时间=2.2秒由t，可得： 162×4=1024kA2S5.342×2.2=62.73kA2S符合热稳定要求通过以上校验可知，进线及母线断路器的选择符合要求。从上面的讨论得出，选SN10-10/630型室内少油断路器是合适的。按照同样的步骤，高压侧其他断路器均为SN10-10/630型室内少油断路器。7.2.2 低压断路器的选择1、断路器的额定电压应大于或等于安装的额定电压。2、断路器的额定电流应大于或等于它所安装过电流脱扣器与热脱扣器的额定电流。3、断路器应满足安装处对断流能力的要求。对动作时间在0.