工厂供电设计报告 冶金机械全厂总降压变电所的电

1、摘 要某冶金厂全厂总降压变电所的电气设计是对工厂供电具有针对性的设计，设计对工厂供电方式、主要设备的选择、保护装置的配置进行了详细的叙述，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验，主要设备继电保护设计，配电装置设计等。在供电设计中某些重要工程项目存在几种方案，因此有必要进行经济比较，最后确定合理方案。一般需要比较的工程项目有:电源系统方案，变电所位置方案，变压器容量及台数方案，变电站主结线及布置方案，电压等级及厂区供电系统方案，车间供电方案等。本设计通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对电压的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所

2、需电容器的大小，选择工厂高低压配电系统及其一次设备，以及工厂电力线路；通过对短路电流，短路容量的相关计算，对所选设备及线路进行校验保护。同时，按照国家的一些技术标准设计工厂供电系统的继电保护，二次回路保护。关键词：配电系统，负荷计算，短路计算，主接线，继电保护目录摘 要I第1章绪论1课程设计的目的与任务1设计依据1负荷情况、条件及设计步骤2第2章负荷计算4负荷计算4 负荷计算的目的4 负荷计算的基本公式4 负荷计算5 负荷计算基本公式5第3章变压器的选择12变压器选择原则12变压器台数、容量及类型选择13供电系统中的功率损耗13第4章改善功率因素装置设计14无功功率补偿14 提高功率因数的意义

3、15 提高功率因数的方法15 电力电容器的安装方式15 电容器补偿量的计算15 全厂计算负荷16第5章高、低压电网的导线型号及截面的选择16 高低压导线选择原则16 高压侧导线截面选择17 低压侧导线截面选择17第6章变电所主接线方案的设计19总变电所的主接线设计的原则和意义19电气主接线的基本方式20本设计的主接线的基本方式20一次接线系统图21第7章短路电流计算22短路电流计算的意义和方法22短路计算22 绘制短路电流计算示意图22 短路电流及容量的计算23 短路计算表26第8章变电所一次设备的选择与校验26按正常工作条件选择26 按工作电压选择26 按工作电流选择27 按断流能力选择27

4、按短路条件校验27开关设备的校验选择29 断路器的选择和校验29 隔离开关的选择与校验298.3.3 3.熔断器的选择30第9章继电保护整定及二次保护31总变电所的继电保护装置31 对继电保护装置的基本要求31继电保护的灵敏系数32电力变压器保护装置的配置要求32变压器过电流保护的整定计算33 过电流保护动作电流的整定计算33 过电流保护动作时间的整定计算33 过电流保护灵敏系数的校验34变压器电流速断保护的整定计算34 电流速断保护动作电流的整定计算34 电流速断保护灵敏系数的校验34变压器过负载保护的整定计算35 过负荷保护动作电流的整定计算35 过负荷保护动作时间得整定计算35高压进线线

5、路的过电流保护整定计算35 过电流保护动作电流的整定计算35 过电流保护动作时间36 过电流保护灵敏系数的校验36第10章心得体会37参考文献38附录39第1章 绪论1.1 课程设计的目的与任务工厂供电是自动化专业的专业课，具有很强的实践性和工程背景，工厂供电课程设计的目的在于培养学生综合运用供电系统与电气控制的知识和理论分析和解决供电系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。本次设计任务是：某

6、冶金机械厂全厂总降压变电所的电气设计。1.2 设计依据1 设计总平面布置图如下图所示2 全厂各车间负荷计算如下表所示厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kW需要系数功率因数1仓库动力52102照明342铸造车间动力202402照明7123锻压车间动力202402照明7124金工车间动力202402照明7125工具车间动力202402照明7126电镀车间动力152302照明7127热处理车间动力102202照明7128装配车间动力102202照明7129机修车间动力102202照明4710锅炉房动力102202照明34宿舍区照明2024023 供用电协议按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规

7、定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ185,导线为等边三角形排列，线距为；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。1.3 负荷情况、条件及设计步骤（1）负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相

8、，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。（2）自然条件 气象条件；（2）年最高气温为40；（3）土壤中；（4）年雷暴日为31.3天；（5）土壤冻结深度为；（6）夏季主导风向为东风。 地质及水文条件本厂所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地下水位为3m。 （3）设计步骤及要求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。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。求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷

9、及总功率因数，列出负荷计算表、显示计算结果。变压器的台数、容量及类型 根据电源进线方向，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用的需要，确定变压器型号及全厂供电平面图。选择高低压导线型号及截面 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选择。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，高压侧最大负荷时功率因数不应低于0.9，低压侧不应低于0.85。然后进行电容补偿。 变电所主接线方案的设计 根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修

10、方便。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，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。变电所一次设备的选择与校验 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，选择高、低压配电设备，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动稳定检验，并列表表示。 继电保护装置的设计（选做）；变电所防雷装置设计（选做）第2章 负荷计算2.1 负荷计算2.1.1 负荷计算的意义与方法计算负荷也称需要负荷或最大负荷，目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。负

11、荷计算的内容包括:(l)求尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失，选熔断器、低压断路器，整定保护装置等。(2)求平均负荷，用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。负荷计算的方法：常用的负荷计算方法有需要系数法、二项式法、利用系数法、ABC法、单位产品耗电量法和面积功率法等。在实际工程配电设计中，广泛采用系数法，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施工设计。在本设计中我采用的是需要系数法来确定计算负荷。需要系数法是把设备功率乘以需用系数（；），直接求出计算负荷的一种简单计算方法。因而在实际应用中被广泛采用。2.1.2 负荷计算的基本步骤(1) 求总降压变压器低

12、压侧的计算负荷P302、Q302、S302、I302求低压各用电设备组的计算负荷总和乘以同时系数即为该车间变压器低压侧计算负荷。(2) 求总降压变压器高压侧的计算负荷P301、Q301、S301、I301计算车间变压器的功率损耗，变压器低压侧计算负荷加该变压器有功、无功损耗即得变压器高压侧计算负荷。该值可用于选择变电所高压侧进线导线侧面。 (3) 总降压变电所进线的计算负荷。 (4) 全厂计算负荷。2.1.3 工厂负荷计算（1）设备组的负荷计算公式 （2-1） （2-2） （2-3）（2）车间变电所的负荷计算公式 （2-4） （2-5） （2-6）（3）单相设备的负荷计算公式 （3-4） （3

13、-5） （3-6）P30=3P30.m （3-7）Q30=3Q30.m （3-8）以上公式中PN指用电气设备组的设备额定功率；Kd指需要系数；tan指用电设备的功率因数角的正切值； KP和KQ指有功、无功同时系数，分别取0.8-0.9及0.93-0.97。（4）总降压变电所的负荷计算公式为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系Kp数和Kq。对变电所分别取和。（5）计算用电设备的计算负荷:仓库:动力设备（三相）： P30= KdpN= 1000.3= 30 KWQ30=PNtan=301.02=30.6 KVAR照明设备（单相）：P30.m=KdpN=30.8=2.4 KW P30=3pN=32.

14、4=4.8 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=30+2.4=32.4 KW Q30=Q30（1）+Q30（2）=30.6+0=30.6 KVAR S30=P302+Q302=44.57 KVA I302=S3023UN=44.5730.38=67.72A 铸造车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=3100.4=124 KWQ30（1）=PNtan=1241.02=126.48 KVAR 照明设备（单相）：P30.m=KdpN=100.8=8 KWP30（2）=3pN=38=24 KWQ30.

15、m=PNtan=0 KVAR Q30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=124+24=148 KW Q30=Q30（1）+Q30（2）=126.5+0=126.5 KVARS30=P302+Q302=194.7 KVAI302=S3023UN=194.730.38=295.8A锻压车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=3200.3=96 KWQ30（1）=PNtan=961.17=112.3 KVAR照明设备（单相）：P30.m=KdpN=100.8=8 KWP30（2）=3pN=38=24 KWQ30.m=PNtan=0 KVAR

16、Q30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=96+24=120 KW Q30=Q30（1）+Q30（2）=112.3+0=112.3 KVAR S30=P302+Q302=164.4 KVA I302=S3023UN=164.430.38=24.9 A 金工车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=3300.3=99 KWQ30（1）=PNtan=991.17=115.8 KVAR 照明设备（单相）：P30.m=KdpN=100.8=8 KWP30（2）=3pN=38=24 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.

17、m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=99+24=123 KWQ30=Q30（1）+Q30（2）=115.8+0=115.8 KVAR S30=P302+Q302=169 KVA I302=S3023UN=16930.38=256.8A 工具车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=3500.3=105 KWQ30（1）=PNtan=1051.17=122.9 KVAR照明设备（单相）：P30.m=KdpN=100.9=9 KWP30（2）=3pN=39=27 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷

18、：P30=P30（1）+P30（2）=105+27=132 KW Q30=Q30（1）+Q30（2）=122.9+0=122.9 KVAR S30=P302+Q302=180.4 KVA I302=S3023UN=180.430.38=274.1A 电镀车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=2000.5=100 KWQ30（1）=PNtan=1000.75=75 KVAR 照明设备（单相）：P30.m=KdpN=100.8=8 KWP30（2）=3pN=38=24 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+

19、P30（2）=100+8=108 KW Q30=Q30（1）+Q30（2）=75+0=75 KVAR S30=P302+Q302=131.5 KVA I302=S3023UN=131.530.38=199.8A 热处理车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=1500.5=75 KWQ30（1）=PNtan=750.75=56.3 KVAR 照明设备（单相）：P30.m=KdpN=100.8=8 KWP30（2）=3pN=38=24 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=75+8=83 KWQ

20、30=Q30（1）+Q30（2）=56.3+0=56.3 KVARS30=P302+Q302=100.3 KVAI302=S3023UN=100.330.38=152.4A装配车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=1500.4=60 KWQ30（1）=PNtan=601.02=61.2 KVAR照明设备（单相）：P30.m=KdpN=100.8=8 KWP30（2）=3pN=38=24 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=60+8=68 KWQ30=Q30（1）+Q30（2）=61.2+

21、0=61.2 KVARS30=P302+Q302=91.5 KVA I302=S3023UN=91.530.38=139A 机修车间:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=1500.3=45 KWQ30（1）=PNtan=451.33=60 KVAR照明设备（单相）：P30.m=KdpN=60.8=4.8 KWP30（2）=3pN=34.8=14.4 KW Q30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=45+4.8=49.8 KW Q30=Q30（1）+Q30（2）=60+0=60 KVAR S30=P30

22、2+Q302=78 KVAI302=S3023UN=7830.38=118.5A锅炉房:动力设备（三相）：P30（1）=KdpN=1500.5=75 KWQ30（1）=PNtan=751.33=99.8 KVAR照明设备（单相）：P30.m=KdpN=30.8=2.4 KWP30（2）=3pN=32.4=7.2 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2）=75+2.4=76.4 KW Q30=Q30（1）+Q30（2）=99.8+0=99.8 KVARS30=P302+Q302=125.7 KVAI302

23、=S3023UN=125.730.38=191A宿舍区: 照明设备（单相）：P30.m=KdpN=3000.7=210 KWP30（2）=3pN=3210=630 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30（2）=3Q30.m=0 KVAR S30=P302+Q302=630 KVA I302=S3023UN=63030.38=957.2A 全厂变电的计算负荷:有功功率: P302=KPP =0.932.4+148+120+123+132+108+83+68+49.8+76.4+630 =1413.54 KW无功功率:Q302=KqQ =0.9530.6+126.5+112.3+115.8

24、+122.9+75+56.3+61.2+60+76+99.8 =889.58 KVAR视在功率： S302=P302+Q302=1670.2 KVA计算结果如表2-1所示:表2-1全厂各车间负荷计算表序号用电单位负荷性质设备容量（千瓦）需要系数Kd功率因数COS功率因数角正切tg计 算 负 荷有功P302（千瓦）无功Q302（千乏）视在S302（千伏安）计算电流（安培）1仓库动力1000.3照明302铸造车间动力310148照明 1003锻压车间动力320 120照明1004金工车间动力330 123169照明1005工具车间动力350 132照明1006电镀车间动力20010875照明100

25、7热处理车间动力1500.583照明100.808装配车间动力15068139照明100.809机修车间动力1506078照明6010锅炉房动力1500.5191照明30.8011宿舍区照明3000.706300630小结全厂合计（KP=0.9,KQ=0.95）第3章 变压器的选择3.1 变压器选择原则 (1)只装一台变压器的变电所变压器的容量:应满足用电设备全部的计算负荷的需要，即STS30，但一般应留有15%的容量，以备将来增容需要。此法只适用于三级负荷。(2)装有两台变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下两个条件。任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷 的大约70%的需要，即为ST0.7

26、S302。任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷的需要，即。小结：本设计中所有负荷均除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。故变电所选取的变压器应同时考虑和。3.2 变压器台数、容量及类型选择本设计中所采用的总降压变压器为降压器中的10KV级S9系列三相铜线配电变压器。 由于工厂有少量二级负荷，因此选用两台主变压器。根据上述原则：ST0.7S302=0.71670.2=1169.14 KVASTS+S=194.7+131.5+125.7=451.9 KVA根据供用电协议，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。所以总降压变电所变压器的选择，其容量为1250KV

27、A的S9-1250/10的变压器两台，结果如表2-2：表2-2变电所变压器的容量总降压变电所台数2KVA1250KVA所选变压器技术数据如表2-3所示：表2-3选变压器技术数据总降压变电所型号额定容量KVA额定电压损耗（W） 空载电压阻抗电压高压低压空载短路（%）（%）S9-1250/10125011，10.5，10，6.3，61950120000.63.3 供电系统中的功率损耗在电流通过导线和变压器时耗也需要由电力系统供给。因此就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损在确定全厂的计算负荷时应把这部分功率损耗加进去。计算功率损耗。PT=0.02S302=0.021670.2KW=33.4

28、04KWQT=0.1S302=0.11670.2KW=167.02KVAR计算结果列于表2-4：表2-4 总降压变电所功率损耗参数总降压变电所PT(KW)QT(KVAR)因此，总降压变压器高压侧计算负荷：P301=P302+PT=1413.54+33.404=1447 KWQ301=Q302+QT=889.58+167.02=1056.6 KVARS301=P3022+Q3022=1791.7 KVAI301=S3013UN=1791.7310.5=98.52A说明：P301、Q301、S301分别表示总降压变压器高压侧的有功功率和无功功率和视在容量； P302、Q302、S302分别表示总降

29、压变压器低压侧的有功功率和无功功率和视在容量；第4章 改善功率因素装置设计4.1 无功功率补偿本设计中的功率因数（高压侧）为:cos=P301S301=14471791.7=0.8080.9 （2-7）因此需要进行功率补偿提高功率因数。4.1.1 提高功率因数的意义 高低，关系到降低电能损耗，提高供电质量运行，提高经济效益，减少供电网的功率损耗。4.1.2 提高功率因数的方法(1)采用电力电容进行无功补偿。(2)采用同步电动机进行无功补偿。(3)采用同步调相机进行无功补偿。(4)合理选择电机的型号、规格和电容，使其接近满载运行。(5)降低轻载感应电机的定子绕组电压。本设计中采用的是电力电容进行

30、无功补偿，它是目前最行之有效且应用最广的无功补偿的措施，它主要用于频率为50Hz的电网中提供功率因数，作为产生无功功率的电源。4.1.3 电力电容器的安装方式(1)集中补偿电容器组集中装设在企业工厂的总降压变电所的低压侧母线上，用以提高整个配电所的功率因数，使该配电所供电范围内的功率基本平衡，减少了高压线路的无功损耗，同时能提高配电所的供电质量。(2)分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或变电所高压或低压母线上，这种补偿具有与集中补偿相同的优点，但补偿的容量和范围相对较小，可补偿效果较明显。(3)就地补偿将电容器组分别装设在感性设备的附近，就地进行补偿。它即提高用电设备供电线路的功率

31、因数，又改善用电设备的电压质量。一般，中、小型用电设备尤为适用。小结:本设计中采用集中补偿。4.1.4 电容器补偿量的计算cos=P30S30=14471791.7=0.808所以1=36.09补偿到0.95，所以2=18.2QC=P30tan1-tan2=14470.73-0.329=580.25 KVAR本设计中所用电容器型号为GR-I(107)BWFn=Qcq=580.2530=19.34 (台)所以n=21个。即每相分布7个电容。并联电容器的参数如下：表2-3所选并联电容器技术数据型号额定容量KVAR额定电压额定电容相数BWF3014.1.5 全厂计算负荷经过无功补偿之后的全厂计算负荷

32、：P301=1447KWQ301=Q301-QC=1056.6-580.25=476.35 KVARS301=P3012+Q3012=1523.4 KVAI301=S3013UN=1523.4310=87.78 Acos=P30S30=14471523.4=0.949第5章 高、低压电网的导线型号及截面的选择5.1 高低压导线选择原则 中性线（N线）截面的选择一般三相四线制线路的中性线截面A0，应不小于相线截面A的50%，即A0A。由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此它们的中性线截面A0应与相线截面A相等，即A0=A。对于三次谐波电流相当突出的三相

33、四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面A，即A0A。 保护线（PE线）截面的选择保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）截面APE，按GB50054?95低压配电设计规范规定： 当A16mm2时 APEA 当16mm2A35mm2时 APE16mm2 当A35mm2时 APE 保护中性线（PEN线）截面的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中的最大值。5.2 高压

34、侧导线截面选择总降压变压器的进线侧导线选择。相线型号和截面A的选择：IalI301=87.78A查表得环境温度为30摄氏度时的明敷的BLX-500型截面为25mm2的铝芯橡皮线的Ial=102AI301=87.78A，满足发热条件。因此选择相线截面A=25mm2。中性线截面A的选择：A00.5A=13mm2保护线截面A的选择：由于16mm2A35mm2APE=16mm2因此，所选导线型号可表示为：BLX-500-(325+125+PE16)。.5.3 低压侧导线截面选择（1）仓库进线相线型号和截面A的选择：IalI302=67.72 A查表得环境温度为30摄氏度时的明敷的BLX-500型截面为

35、16mm2的铝芯橡皮线的Ial=77AI301=67.72A，满足发热条件。因此选择相线截面A=10mm2。中性线截面A的选择：A00.5A=8mm2保护线截面A的选择：由于A16mm2APEA=16所选导线型号可表示为：BLX-500-(316+18+PE16)。（2）铸造车间进线相线型号和截面A的选择：IalI302=295.8 A查表得环境温度为30摄氏度时的明敷的BLX-500型截面为95mm2的铜芯橡皮线的Ial=319AI301=295.8A，满足发热条件。因此选择相线截面A=95mm2。中性线截面A的选择：A00.5A=48mm2保护线截面A的选择：由于A35mm2APE0.5A

36、=48mm2所选导线型号可表示为：BX-500-(395+148+PE48)。同理可得到其他车间的导线进线情况。导线选择如表5-1。表5-1 高低压侧导线选择情况进线单位导线型号、截面总降压变压器高压侧BLX-500-(325+125+PE16)仓库BLX-500-(316+18+PE16)铸造车间BX-500-(395+148+PE48)锻压车间BLX-500-(32.5+11.25+PE2.5)金工车间BLX-500-(3120+160+PE60)工具车间BLX-500-(3120+160+PE60)电镀车间BLX-500-(370+135+PE35)热处理车间BLX-500-(350+1

37、25+PE16)装配车间BLX-500-(350+125+PE16)机修车间BLX-500-(335+118+PE16)锅炉房BLX-500-(370+135+PE35)宿舍区（负荷重，双母线）BX-500-(3120+160+PE60)第6章 变电所主接线方案的设计根据本厂与供电部分所签定的供用电协议，供电电压为从供电部门某110/10KV变电所用10KV架空线路向本厂供电，工作电源仅采用10KV电压一种。总配电所内的10KV母线采用母线不分段，电源进线均用断路器控制。6.1 总变电所的主接线设计的原则和意义按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得

38、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LGJ185,导线为等边三角形排列，线距为；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都有很大的影响。进行工厂变电所主接线选择设计时，应满足一下几点要求：（1）安全。设计应符合有关国家标准和技术规范的要求，能

39、充分保证人身安全和设备的安全。（2）可靠。应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。（3）灵活。应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。（4）经济。力求要使主接线结构简单，投资少，运行费用低。6.2 电气主接线的基本方式 (1)单母线接线母线是连接电源和引出线的中间环节，起汇集和分配电能的作用，只有一组母线的接线称为单母线.单母线接线简单明了，操作方便，便于扩建，投资少。(2)双母线连线在单母线连线的基础上，设备备用母线，就成为双母线。它在供电可靠性和运行灵活性方面是最好的一种主接线。可投资大，开关电器多，配电装置复杂，占地面积大，不适合一般配电所。(3

40、)桥式接线当配电所只有两回路电源进线和两台主变压器时，采用桥式接线用的断路器台数最少，投资低。(4)线路一变压器组单元接线当单回路单台变压器供电时，宜采用此进线，所有的电气设备少，配电装置简单，节约建设投资。6.3 本设计的主接线的基本方式本设计中，由于只有一条进线和多台变压器，且负荷除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。因此，在10kv侧采用单母线分段接线方式较合适。该种接线的主要特点如下:(l)总配电所不装主变压器，无变压器损耗，简化接线，减低了成本及运行费用。用10kV真空短路器保护。(2)总配电所进线装置短路保护控制，切换操作十分方便灵活，而且可配以继电器保护和自

41、动装置，使供电可靠性大大提高。(3)为了保证短路器检修人员的人身安全，短路器侧应装高压熔断器。(4)为了与供电部门经济费用明确，在电源进线总开关(高压短路器)柜台，装置一台CFC-15Z-19型高压计量柜，其中的电压互感器和电流互感器只用来连接计费电度表。(5)各车间的负载都由单母线供电，这样能够保证可靠供电。(6)为了便于测量、监视、保护和控制主电路设备，母线上接有电压互感器，进(出)线上均串有电流互感器。(7)为了防止雷电过电压侵入配电室击毁电气设备，母线上设有避雷器。(8)由于高压配电线路都是由高压母线来电，因此，其出线侧母线上加装真空断路器，以保证出线的安全检查。6.4 一次接线系统图

42、图3-1采用内桥式接线的总降压变电所主接线图由于该厂有一路电源进线和一路备用电源进线，选用了两台变压器，因此一次侧采用内桥式接线、二次侧单母线分段主接线，这样就提高了供电可靠性，保证部分二级负荷的连续供电。详图见附图中的一次主接线图。第7章 短路电流计算7.1 短路电流计算的意义和方法 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。 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

43、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，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法），工程上常用标幺制法。7.2 短路计算500MVAS92000/10 G欧姆/km 6kmk-1k-27.2.1 绘制短路电流计算示意图图4-1短路电流计算示意图7.2.2

44、 短路电流及容量的计算1）最大运行方式下确定基准值=100MVA, =10.5kv, =0.4kv 则A短路电路中各主要元件的电抗标幺值：（1）区域变电站电力系统电抗标幺值由=500MVA。得=100/5（2）电力线路的电抗标幺值根据计算电流，初选架空线进线为LGJ-185，欧/千米（3）总降压变电所变压器的电抗标幺值X4*=X5*=Uk%Sd100SN=4.5*100100*1.25=3.62）k-1点的短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他三相短路电流 （4）三相短路容量3）K-2点的短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值（2）三相短路电流周期分量有效

45、值（3）其他三相短路电流KAKA=KA（4）三相短路容量2）最小运行方式下确定基准值=100MVA, =10.5kv, =0.4kv 则A短路电路中各主要元件的电抗标幺值：（1）区域变电站电力系统电抗标幺值由=500MVA。得=100/5（2）电力线路的电抗标幺值根据计算电流，初选架空线进线为LGJ-185，欧/千米（3）总降压变电所变压器的电抗标幺值X4*=Uk%Sd100SN=4.5*100100*1.25=3.62）k-1点的短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他三相短路电流 （4）三相短路容量3）K-2点的短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值（2

46、）三相短路电流周期分量有效值（3）其他三相短路电流（4）三相短路容量7.2.3 短路计算表表4-1总变的短路计算电流及容量短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVA(KA)(KA)(KA)(KA)(KA)(MVA)最大运行方式K-13.9554K-2最小运行方式K-1K-2第8章 变电所一次设备的选择与校验关于电器设备选择，虽然发电厂、变电所及配电系统中采用的各种电器设备，其工作条件和运行要求不尽相同，然而在选择这些电器设备时，都应遵守以下几项共同原则:(1)按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。(2)按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。(3)考虑电器设备运行的环境条件

47、如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、放火、防爆等要求。(4)按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确等级等进行选择。8.1 按正常工作条件选择8.1.1 按工作电压选择设备的额定电压 ，不仅要求符合设备所在电网的额定电压，并应等于或大于正常工作时可能出现的最大工作电压 ，即。电气设备装设地点的海拔越高，空气密度和湿度相对越低，因此应选用额定电压较高的电气设备。根据实验结果，海拔在1000-4000M范围，其使用电压约降低 。8.1.2 按工作电流选择电气设备的额定电流应大于或等于所在电路中的计算电流 ，即 。8.1.3 按断流能力选择设备的额定 的开断电流或断流容

48、量应不小于设备分断瞬间的短路电流有效值 或短路容量，即 ， 。在此设计中以上校验手段均要用到，同时还要用到下面的按短路条件进行校验的方法，这些都是配电设备中必备的条件，因此，前面所有的计算结论在此都将得到应用或检验。8.2 按短路条件校验按短路条件校验，就是校验电气设备的热稳定和动稳定性。表5-1给出各类设备对热稳定和动稳定性的校验。表5-1各设备对热稳定性和动稳定性的校验设备名称计算项目计算公式说明断路器负荷开关隔离开关动稳性-设备的极限通过电流及其有效值（KA）-三相短路冲击电流峰值及全电流有效值（KV）热稳性-设备在t秒内允许通过的热稳定电流（KA）-短路稳态电流（KA）-假想时间（S）电流互感器动稳性-电流互感器动稳定倍数-电流互感器额定一次电流(A)热稳性电流互感器的一秒钟热稳定性倍数-短路稳态电流（KA）母线动稳性式中：-母线