工厂供配电系统毕业设计供配电在企业的应用

1、 工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，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可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择, 变配电所位置的电气设计, 短路电流的计算及继电保护, 电气设备的选择,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择, 防雷接地装置设计等.关键词: 电气设备 电气设计 变压器 防雷接地目录1绪论11.1工厂供电11.2工厂供电设计的一般原则21.3 设计

2、内容及步骤22工厂进线电压的选择52.1 电压损耗条件52.2机械厂设计基础资料52.3工厂常用架空线路裸导线型号及选择72.4方案初定及经济技术指标的分析73 总降压变电所的位置电气设计113.1变配电所所址选择的一般原则113.2结合方案要求设计位置图123.3主结线方案的选择134 短路电流和功率补偿的计算及继电保护154.1短路电流的计算154.2功率补偿174.3继电器保护的整定185 电气设备的选择197 防雷277.1防雷设备277.2防雷措施278 接地299 电测量仪表与绝缘监视装置309.1电测量仪表309.2变配电装置中各部分仪表的配置319.3绝缘监视装置3210 二次

3、回路操作电源和中央信号装置3210.1二次回路的操作电源3210.2中央信号装置33总结33致谢35参考文献36第一章 绪论1.1工厂供电工厂供电，即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

4、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。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。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，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。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，就必须达到以下基本要求

5、：（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） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。（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原则按照国家标准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

6、：（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

7、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。1.3 设计内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，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可靠，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，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量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

8、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，负荷要求的可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置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，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置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预

9、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量，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，求出不同运行方式下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压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需 移相 电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大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

10、、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，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、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

11、路的保护屏和控制屏屏面布置图。9、变电所防雷装置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围计算，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。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地 电阻计算。10、专题设计11、总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。2 工厂进线电压的选择2.1 电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。即设计线路时，

12、高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%。对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按工厂设计的基础资料来选择或校验。电压损耗：电压损耗UAC%= P(Rol)+Q(Xol)10UN2 式中，UAC%线路实际的电压损耗；P、Q干线上总的有功负荷和无功负荷；l线路的长度；Ro、Xo线路单位长度的电阻和电抗；UN线路的额定电压。对于架空线路可取Xo=0.4/km.2.2机械厂设计基础资料机械厂东北方向6KM处有一地区降压变电所，用一台110/35/10KV，1*25MV.A的变压器作为工厂主电源，允许用35KV或10KV的一种电压，以一回架空线向工厂供电。此处正北方向有其他工厂引入10K

13、V电缆作为备用电源，平时不准投入，只有在该厂的主供电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过1000KV.A。当以35KV供电时，cos=0.9;当以10KV供电时，cos=0.95。配电计量点名称设备台数n设备容量nP计算有功功率Pis计算无功功率Qjs计算视功功率Sojs计算电流Iis功率因数costan平均有功功率Ppj平均无功功率Qpj有功功率损耗Pb无功功率损耗Qb变压器容量Seb一车间7014194701835067700.930.393451381050630二车间177222361241674411300.820.685123481574800三车间194

14、251173548789613600.820.676284201889.61000锻工车间37175592027695714520.960.363219019961000 机修车间 8112894961295107750.920.264001041051630空压锅炉煤气45126685416887213740.980.563312517871000全厂总负荷6041046340871659448568113159132589447.650002.3工厂常用架空线路裸导线型号及选择铝绞线（LJ）。户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抵抗力强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多

15、用在10KV及以下线路上，其杆距不超过100125m。钢芯铝绞线（LGJ）。此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。由于交流点的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面积面积是指铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场所和35KV及以上的架空线路上多被选用。铜绞线（TJ）。铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选用要根据实际需要而定。2.4方案初定及经济技术指标的分析目前机械厂东北方向6KM处有一地区降压变电所，用一台110/35/10KV、1*25MV.A的变压器作为工厂主电源，允许用35KV或10KV的一种电压，以一

16、回架空线向工厂供电。根据本厂所能取得的电源及本厂用电的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，综合上述资料进行考虑分析两方案如下：方案一：采用35kv电压供电的特点1、供电电压较高，线路的功率损耗较小，年运行费用较低；2、电压损失小，调压问题容易解决；3、对cos的要求较低，可以减少高功率因数补偿设备的投资；4、需要建设总降压变电所，工厂供电设备便于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积；5、根据运行统计数据，35kv架空线路的故障率比10kv架空线路的故障率低一半，因而供电可靠性高； 6、有利于工厂进一步扩展。方案二：采用10kv电压供电的

17、特点1、不需投资建设工厂总降压变电所，并少占土地面积；2、工厂内不装设主高压器，可简化接线，便于运行操作；3、减轻维护工作量，减少管理人员；4、供电电压较35kv低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也会增大；5、要求的cos值高，要增加补偿设备的投资；6、线路的故障率比35kv的高，即供电可靠性不如35kv.方案一：正常运行时以35kv单回路架空线路供电，由邻厂10kv电缆线路作为备用电源。根据设计基础资料全厂计算负荷情况，S30=4485kv·A，且只有少数的负荷为二级负荷，大多数为三级负荷，故拟厂内总降压变电所装设一台容量为5000kv·A的变压器，型号为

18、SJL1-5000/35型，电压为35/10kv,查产品样本，其有关技术参数为：P0=6.9kw, Pk=45kw,Uk%=7,I0%=1.1。变压器的功率损耗：有功功率损耗 PTP0+Pk(S30/SN)2=6.9+45*(4485/5000)2=43.1kw无功功率损耗QTQ0+QN(S30/SN)2=SNI0%/100+UK%/100*(S30/SN)2=5000*1.1/100+7/100*(4485/5000)2=336.6kvar35kv线路功率等于全厂计算负荷与变压器功率损耗之和.P30=P30+PT=4087+43.1=4130.1kwQ30=Q30+QT=1659+336.6

19、=1995.6kvarS30= P30 + Q30 =4130.1+1995.6=6125.7kvarcos= P30/ Q30 =4130.1/6125.7=0.67 考虑到本厂负荷的增长是逐渐的,为了节约有色金属消耗量,按允许发热条件选择导线截面,而未采用经济电流密度选择导线截面.查有关手册或产品样本,选择钢芯铝铰线LGJ-70,其允许电流为275A> I30=101.05A满足要求.该导线单位长度电阻R0=0.46/km,单位长度电抗X0=0.365/km. 35kv线路电压损失为（线路长度l=6km）:    U=(P30lR0+Q30LX0)/UN

20、=(4087*6*0.46+1659*6*0.365)/35=426.1V    UAC%=(P30lR0+Q30LX0)/10UN2=426.1/352=0.34%5% 符合要求。查相关设计手册,经过计算,35 kv供电的投资费用Z1见表2,年运行费用F1见表3。表2 35kv的投资费用Z1项目说明单价数量费用/万元线路综合投资LGJ-701.73万元/km6km10.4 变压器综合投资SJL-5000/3512万元1台12 35kv断路器Sw2-35/10003.4万元1台3.4避雷器及互感器FZ-35，JDJJ-351.6万元各1台1.6附加投资3 I302

21、R0l+PT=3*101.052*0.85*6+43.10.15万元/km130.7km19.6合计47.3表3 35kv供电的年运行费用F1项目说明费用/万元线路折旧费按线路投资的5%计,8.4*5%0.42气设备折旧费按设备投资的8%计,(12+3.4+1.6)*8%1.36线路电能损耗费FT=3 I302R0L*10-3=3*101.052*0.85*6*2300*0.055*10-31.1变压器电能损耗费FT=P0*8760+PK(S30/SN)2=6.9*8760+45*(4485/5000)2*2300*0.0550.8基本电价费每年有效生产时间为10个月,5000*10*420合

22、计24.6方案二:采用10KV电压供电,厂内不设总降压变电所,即不装设变压器,所以无变压器损耗问题.此时,10KV架空线路计算电流而 cos=P30/S30=4087/4485=0.911<0.95 不符合要求.为使两个方案比较在同一基础上进行,也按允许发热条件选择导线截面.选择LGJ-70钢芯铝绞线,其允许载流量为275A,R0=0.46/km,X0=0.365/km. 10kv线路电压损失为（线路长度l=6km）:    U=(P30lR0+Q30LX0)/UN=(4087*6*0.46+1659*6*0.365)/10=1491.3VUAC%=(P30

23、lR0+Q30LX0)/10UN2 =1491.3/102=14.9%>5% 不符合要求。10 kv供电的投资费用Z2见表4，年运行费用F2见表5。表4 10kv供电的投资费用Z2项目说明单价数量费用/万元线路综合投资LGJ-701.73万元/km6km10.4附加3I302R0l=3*258.952*0.46*6*10-30.1万元/km555.22km55.52合计65.92表5 10kv供电的年运行费用F2项目说明费用/万元线路拆旧费以线路投资的5%计，10.4*5%0.52线路电能损耗费用合计F1=3I302R0l=3*258.952*0.46*6*10-347.2547.77在

24、上述各表中,变压器全年空载工作时间为8760h;最大负荷利用小时Tmax=4000h;最大负荷损耗小时可由Tmax=4500和cos=0.9查有关手册中-Tmax关系曲线，得出 =2300h;为电度电价35kv时，=0.055元/kw·h；10kv时，=0.083元/kw·h.由上述分析计算可知,方案一较方案二的投资费用及年运行费用均少.而且方案二以10kv电压供电,电压损失达到了极为严重的程度,无法满足二级负荷长期正常运行的要求.因此,选用方案一,即采用35 kv电压供电,建立厂内总降压变电所,不论从经济上还是从技术上来看,都是合理的。3 总降压变电所的位置电气设计3.1

25、变配电所所址选择的一般原则变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定。尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。进出线方便，特别是要便于架空进出线。不应妨碍企业的发展，有扩建的可能。接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。不应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时，应有相应的保护措施。不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应在污染原的下风侧。不应设在厕所、浴室和其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危

26、险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国标GB50058-1992的规定。不应设在地势低洼和可能积水的场所。3.2结合方案要求设计位置图根据前面已确定的供电方案,结合本厂区平面示意图,考虑总降压变电所尽量接近负荷中心,且远离人员集中区,不影响厂区面积的利用,有利于安全等诸多因素,拟将决降压变电所设在厂区东北部根据运行而要,对总降压变电提出以下要求:1、 总降压变电所所装设一台5000kv·A、35/10kv的降压变压器，与35kv架空线路接成线路-变压器组。为便于检修、运行、控制和管理，在变压器高压侧进一处应设置高压断路器。 2、 根据规定，备用电

27、源只有主电源线路解列及变压器有故障或检修时才允许投入，因此备用10 kv电源进线断路器在正常工作时必须断开。 3、 变压器二次侧（10kv）设置少油断路器，与10kv备用电源进线断路器组成备用电源自动投入装置（APD），当工作电源失去电压时，备用电源立即自动投入。 4、 变压器二次侧10kv母线采用单母线分段接线。变压器二次侧10kv接在分段I上，而10kv备用电源接在分段上。单分母线分段联络开关在正常工作时闭合，重要二级负荷可接在母线分段上，在主电源停止供电时，不至于使重要负荷的供电受到影响。 5、 本总降压变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。当主电源停电时，操作电源不至于停电

28、。 6、 用双母线供电，当有一个根母线出故障或需要检修时，可以用另一根母线投入使用，以免影响到工厂的生产。3.3主结线方案的选择变配电所主结线的选择原则1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6.610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的

29、电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。7.采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。主结线方案选择对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为610KV的高压配

30、电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如

31、WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2、 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11 和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或

32、发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图（见下图）这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线

33、结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。4 短路电流和功率补偿的计算及继电保护4.1短路电流的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。短路电流按系统正常运行方式计算为了选择高压电气设备，整定断电保护，需计算总降压变电所的35kv侧

34、、10kv母线以及厂区高压配电线路末端（即车间变电所10kv母线）的短路电流，分别为k-1、k-2和k-3点。但因工厂厂区不大，总降压变电所到最远车间的距离不过数百来，因此总降压变电所10kv母线（k-2点)与厂区高压配电线路末端处（k-3点)的短路电流值差别极小，所以只计算主变压器高、低压侧k-1和k-2两点短路电流。根据计算电路作出计算短路电流的等效电路图如附图3-2所示1、 求各元件电抗（用标幺制法计算） 设基准容量 Sd=100MV·A 基准电压 Ud1=37kv,Ud2=10.5kA 而基准电流 Id1=Sd/Ud1=100/*371.56kA Id2=Sd/Ud2=100

35、/*10.5=5.50kA a、 电力系统电抗 当S（3）k·m =1000MV·A时，X * max=Sd/S3 k·m =100/1000=0.1 当S3 k·m =500MV·A时，X* 1·m =Sd/S3 k·m =100/500=0.2 b、 架空线路电抗 X* 2=X0lSd/U2 d1=0.36*6*100/372 =0.1578 c、 主变压器电抗 X* 3=Uk%Sd/100SN=7*100*102/100*5000=1.4 2、 k-1点三相短路电流计算 系统最大运行方式时，总电抗标幺值 X*k- =X

36、* 1ma+X* 2=0.1+0.1578=0.2578 系统最小运行方式时，总电抗标幺值 X*（ =X* 1mi +X* 2=0.2+0.1578=0.3578 因此，系统最大运行方式时，三相短路电流及短路容量各为I（3）k-1 =Id1/X*k- =1.56/0.2578=6.05kAI3 （k =I"3 k-1=I3 k-1=6.05kA i3 sh =2.55I3 k- =2.55*6.05=15.43kAS3 k-1=Sd/X*k- =100/0.2578=387.9MV·A而最小运行方式时，三相短路电流及短路容量各为I（3）k-1=1.56/0.3578=4.3

37、6kA I3sh =I"3k =I 3k- =4.36kA i3sh=2.55I3k- =2.55*4.36=11.12kA S3k- =Sd/Z*"k- =100/0.3578=279.49MV·A 3、 k-2点三相短路电流的计算系统最大运行方式时 X*（k =X* 1ma +X* 2=X* 3=0.1+0.1578+1.4=1.6578 系统最小运行方式时 X*" （k =X* 1mi+X* 2+X* 3=0.2+0.1578+1.4=1.7578 因此，三相短路电流及短路容量各为I（3） k- =Id2/X*k- =5.50/1.6578=3.3

38、2kAI3'k-=Id2/X*"k- =5.50/1.7578=3.13kA I3 k =I"3 k- =I3 k-2=I3 k-2=3.32kA I3' =I"3' k =I3'k- =3.13kA i3 sh =2.55I3 k- =2.55*3.32=8.47kA S3 k-2=Sd/X*'k- =100/1.6578=60.32MV·A4.2功率补偿由于本设计中上级要求COS0.9,而由上面计算可知COS=0.75<0.9，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。可选用BW

39、F6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89µFQc = 5999×（tanarc cos0.75tanarc cos0.92）Kvar=2724Kvar 取Qc=2800 Kvar因此，其电容器的个数为： n = Qc/qC = 2800/100 =28而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个 正好无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： S30（2）= 59992+(5463-2800) 2 1/2 =6564KV·A变压器的功率损耗为：QT = 0.06 S30= 0.06 * 6564 = 393.8 KvarPT = 0.015 S30

40、= 0.015 * 6564= 98.5 Kw变电所高压侧计算负荷为： P30= 5999+ 98.5 = 6098 KwQ30= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 KvarS30 = (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A无功率补偿后，工厂的功率因数为： cos= P30/ S30= 6098 / 6821= 0.9则工厂的功率因数为： cos= P30/S30= 0.90.9因此，符合本设计的要求4.3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

41、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Iqb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：继电器采用DL-15/10，动作时限设为1S。TA的变相比：Ki=5000/35=143 所以采用150/5A，计算电流：Ii=2*Seb/3UN=2*5000/3*35=164.97过电流保护: IopKrelKwIk.max/KreKi=1.3×1×164.97/0.8×30=8.94A整定动作电流为9A，过电流保护一次侧动作电流为： Io

42、pl=Ki/Kw*Iop=30*9=270A灵敏度校验：Ks=Ik.min/Iopl=0.87*3.13*103/270=10.08>1.5WL2过电流保护整定满足要求。速断保护：Ike(2)=3.32*103*10/35=948.57Iop.KA=Kel.Kw/Ki*Ike(2)=1.3*1/30*948357=41.1A速断电流倍数整定为 nqb=41.1A/10A=4.11整定动作倍数4.11倍，Iopl（qb）=4.11*270=1109.7A灵敏度校验：Ks=Ik.min(2)/Iopl=4.36*0.87*103/1109.7=3.42>1.5WL2过电流速断保护整定满

43、足要求。 5 电气设备的选择根据上述短路电流计算结呆，按正正常工作条件选项择和按短路情况校验确定的总降压变电所高、低压电气设备如下：（1） 主变35kA侧高备如表6所示。表6 35kV侧电气设备 设备名称及型号计算数据高压断路器SW2-35/100隔离开关JDJJ-35电压互感器LCW-35电流互感器LCW-35避雷器/（MV·A）U=35kv35kv35kv35kv35kv35kvI30=SN/UN1=82.48A1000A600A150/5I3 k-1=6.05KA24.8KAK3 K-1=387.9MV·A1500MV·AI3 shk =15.43KA63.

44、4KA50KA100*150=21.2KAI32tma=6.052*0.7I2 tt=24.82*4142*5I2 tt=(65*0.15)2*1（2）主变10kv侧设备（主变压器低压侧及备用电源进线）如表8所示。该设备分别组装在两套高压开关柜GG-1A（F）中。其中10kV母线按经济电流密度选为LMY-3（50*5）铝母线，其允许电流740A大于10kV侧计算电流288.7A，动稳定和热稳定均满足要求10kV侧设备的布置、排列顺序及用途.表8 10kV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）设备名称及型号 计算数据高压断路器SN 10-10I/600隔离开关GN8-10T/600电

45、流互感器LAJ-10/D隔离开关GN6-10T/600备注U=10KV10KV10KV10KV10KV采用GG-1A（F）高压开关柜I30=SN/UN2=288.7A600A600A400/5，300/5600AI3 K2=3.32KA16KA30KA30KA I3 K2=60.32MV·A300MV·AI3 sh=8.47KA40KA52KA180*0.3=57KA52KAI32tma=3.322*0.7I2 tt=162*2202*5(100*0.3)2*1202*5（3） 10kV馈电线路设备选择。以一车间的馈电线路为例，10kV馈电线路设备如表12-9。该设备组装在

46、11台GG-A（F）型高压开关柜中，其编号、排列顺序及用途见图12-2所示。表9 10kA馈电线路设备设备名称及型号计算数据高压断路器SN 10-10I/600隔离开关GN6-10T/600电流互感器LDC-10/0.5电力电缆ZLQ20-10-3*25U=10KV10KV10KV10KV10KVI30=SN/UN2=36.37600A600A300/580AI3 K2=3.32KA16A30KAI3 K2=60.32MV·A300MV·I3 sh=8.47KA40KA52KA135*0.3Amin=18.7mm2I32tma=3.322*0.2I2 tt=162*2202

47、*5<A=25mm2(4) 导线、电缆的选择概述为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:发热条件导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。经济电流密度35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则

48、，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。根据设计经验，一般10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35KV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。架空进线的选择按发热条件选择导线截面

49、补偿功率因素后的线路计算电流已知I30 = 76.33A由课本表 5-3 查得jec=1.65，因此Aec=76.33/1.65=46.26mm2选择准截面45mm2 ，既选LGJ45型铝绞线校验发热条件和机械强度都合格 (5) 开关柜的选择高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。由于本设计是10KV电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里选择GG1A-10Q（F）型。 (6)

50、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。2 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： 任一台单独运行时，ST（0.6-0.7）S30（1） 任一台单独运行时，STS30（+）由于S30（1）= 7932 KV·A，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。 ST（0.6-0.7）×7932=（4759.25552.4）KV·ASTS30（+）因此选570

51、0 KV·A的变压器二台 6 车间变电所位置和变压器数量、容量的选择车间变电所的位置、变压器数量和容量，可根据厂区平面布置图提供的车间分布情况及车间负荷的中位置、负荷性质、负荷大小等，结合其他各项选项择原则，与工艺、土建有关方面协商确定。本厂拟设置六个车间变电所，每个车间变配电系统设计规范电所装设一台变压器，其位置附如图1-1所示，变压器容量见表10。表10 车间变电所变压器一览表变压器名称位置及型式容量/（KV·A）变压器型号变压器名称位置及型式容量/（KV·A）变压器型号T1一车间630SL7-630/10T4锻工车间1000SL7-1000/10T2二车间8

52、00SL7-800/10T5工具、机修630SL7-630/10T3三车间1000SL7-1000/10T6空压、煤气1000SL7-1000/101变压器的继电保护概述按GB5006292电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；（2）绕组的匝间短路；（3）外部相间短路引过的过电流；（4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；（5）过负荷；（6）油面降低；（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。对于高压侧为610KV的车间变电所主变压

53、器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.50.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV·A及以上的油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电

54、流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KV·A及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。3）、对于供电给分开运行的母线

55、段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。5）、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。6）、对某些稀有的故障类型（例如110KV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。差动保护变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流应躲过变压器的励磁涌流在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作变压器的过电流保护1过电流保护动作电流的整定IL.max