35KV_6KV供电线路供配电课程设计

1、前言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，又便于控制中应用极为广泛。、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在工厂里，电能虽然是工业生产的主要 v 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，

2、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：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

3、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。138935KV 6KV16252第一章设计原始资料及任务书该厂为大型国有企业。下属企九个车间，两个车站，各车间站用设备安装容量见表1.1 ，其中水压机钢车间，煤气氧气站为一级负荷，其他为二三级负荷。供电电源取自12 KM 处一 110/35 KV 变电所35 KV 两段母线，母线最大运行方式, 最小运行方式短路容量分别为SK min =215MVA,和 SK min =150MVA ,35 KV 架空线进线继电保护动作时间为1.5s.5 KV 电气设备及主变压器采用户外布置，6 KV 为成套高压开关柜，户内布置，长变电所35

4、KV 采用内桥接线， 6kv 采用单母线分段接线，一级负荷分别从6 KV 两端目线配出两条回线路，其余为单回路供电。该地区年最高气温38 度。设计任务 ：1. 全厂负荷统计，选择主变压器2. 拟制全厂供电系统草图3. 计算短路电流4. 选择 35KV ，6KV供电线路5. 选择电气设备6. 绘制供电系统图3表 1.1站用电容量安装表负荷名称安装K dcostg供 电容量距 离（ KW）（KM）1金工车间11430.790.820.700.82铸钢车间57750.710.810.720.63铸铁车间4820.830.830.670.424水压机车间18860.700.850.620.755冷作车

5、间5850.650.790.780.936附件车间1640.550.800.750.87热处理车间4760.630.750.880.988铸件清理车间4750.590.820.700.529机修车间1540.520.770.831.1510煤气站12880.800.840.651.2211氧气站10830.840.860.590.954第二章全厂负荷统计及主变压器的选择一全厂负荷统计计算负荷计算负荷也称需要负荷或最大负荷。 计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工导体的依据。计算

6、负荷概念的引出：负荷不是恒定值， 是随时间而变化的变动值。 因为用电设备并不同时运行，即使用时，也并不是都能达到额定容量。另外，各用电设备的工作制也不一样，有长期、短时、重复短时之分。在设计时，如果简单地把各用电设备的容量加起来作为选择导线、电缆截面和电气设备容量的依据， 那么，过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费； 过小则又会出现过载运行。 其结果不是不经济，就是出现过热绝缘损坏、线损增加，影响导线、电缆或电气设备的安全运行， 严重时，会造成火灾事故。 因此负荷计算也只能力求接近实际。5为避免这种情况的发生， 设计时，用的总负荷应是一个假定负荷，即计算负荷。计算负荷，是通过统计计算求出

7、的、 用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值。 由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约为 (3 4)t ，t 为发热时间常数，而截面在 16mm以上的导体的 t 均在 l0min 以上，也就是载流导体大约经 30min 后可达到稳定的温升值， 因此通常取半小时平均最大负荷作为 “计算负荷”。工业企业电力负荷计算的主要目的是：1.全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。2.在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。负荷计算方法：我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有

8、需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是简便， 适用于全厂和车间变电所负荷的计算，二项式法适用于机加工车间，有较大容量设备影响的干线和分支干线6的负荷计算。但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便根据所学的课本知识，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：PcaK dPeQcaPca t a nScaP 2Qca2caScaI ca3U N式中： K d 该用电设备组的需要系数t a n 功率因数角的正切值U N 该用电设备组的额定电压，KV所以本厂的负荷统计如

9、下： （计算结果保留小数点后2 位）金工车间： Kd=0.79。有功功率：无功功率：视在功率：Pca1K dPe10.79 1143902.97KWQca1ca1 tan902.97 0.7630.28632.079PKVARSca12Qca122630.2821101.18KVAP902.97ca17计算电流：铸钢车间有功功率：无功功率：Sca11101.18AI ca1105.963U N3 6Pca 2K dPe20.71 5775 4100.25KWQca2Pca2tan4100.25 0.72 2968.53K V A R 2952.18视在功率：Sca 2222968.532506

10、2.04KVAPQca 24100.25 2ca2计算电流：Sca15062,04A487.10I ca136487.113U N其他车间的负荷计算和以上的一样，见表2.1 ：表 2.1车间负荷计算表计算容量计算序负荷名称有功无功视在电流号（KW ）（ KVAR ）（KVA ）（A ）1金工车间902.97630.281101.18105.962铸钢车间4100.252968.535062.04487.113铸铁车间400.06268.84482.0046.38268.044水压机车间1320.20818.191553.18149.465冷作车间380.25295.11481.3346.326

11、附件车间90.2067.65112.7510.857热处理车间299.88264.47399.8438.488铸件清理车间280.25195.62341.7732.899机修车间80.0866.36104.0010.0110煤气站1030.40665.571226.67118.0411氧气站909.72539.801057.81101.79812合计9794.266780.40二无功补偿由负荷统计表可知道，全厂总的有功功率PcaPcai9794.26KW ，无功功率 Qca6780.4KVAR ，由于 5000KWPca10000KW ，取同时使用系数K0.9 .则全厂总的计算负荷如下:有功功

12、率：无功功率：PcaKPcai0.99794.268814.83KWQcaKQcai0.96780.46102.K3V6AR视在功率：Sca2Qca226102.36210721.01KV AP8814.83ca则此时的功率因数为 :Pca8814.83cos0.822Sca10721.01取补偿后的功率因数为0.93，则补偿电容为 :QcPca tan(arccos0.822)tan(arccos0.93)8814.830.29762623.29KVAR补偿电容采用的并联电容器选择BWF 6.31001W ,其工作电压为6.3KV,额定容量为 100KVAR,额定电容为 8.0uF.补偿电容

13、个数 : nQc / Qc12623.29 / 10026.23（个）取 27 个,每相装设 9 个,此时实际补偿电容 27 1002700KVAR9三 . 选主变压器无功补偿后的全厂总视在功率 :ScaP22(Qca Qc )ca8814.832(6102.362700)29448.67KVA由于本设计接线采用内桥接线方式,选两台主变压器 ,并且厂中一级负荷所占比重较大，考虑本厂以后的发展状况，采用全负载备用工作方式，即单台变压器工作就能给全厂负载供电。根据变压器的工作环境， 电压等级，容量选择主变压器的型号是：Sz9-10000/35.其主要数据参数见表1.2表 1.2 变压器数据参数表额

14、定高压高压分接范低压连接组损耗 KW空载阻抗容量KV围（）KV标号电流电压KV A空载负载（）（）1000035±4*2.5 6.3YnD1111.6050.580.87.5该变压器的计算损耗如下：PTP0Pk ( Sca) 211.650.58(9448.67)256.756KWSNT10000QTSNT I 0 %U k % ( Sca ) 2 100100SNT10000 0.0080.075(9448.67) 2 749.58 KVAR10000则变压器高压侧的计算负荷为：10有功功率：Pca高PcapT8814.8356.7568871.586KW无功功率：Qca高QcaQ

15、TQc6102.36749.5827004151.94视在功率：Sca高Pca高2Qca高28871.58624151.9429746.2KVA第三章全厂供电系统草图根据设计要求， 35KV 采用内桥接线， 6KV 采用单母线分段接线 ,见图 3.1.图 3.1.11采用内桥接线的特点是： 线路的投切比较方便， 变压器的投切比较复杂。单母线分段接线的特点是：母线分段后，对于重要用户可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电，当任一组母线故障或检修时，重要用户仍可通过正常母线段继续供电，而两段母线同时故障检修的概率很小，大大提高了对重要用户的供电可靠性。第四章计算短路电流短路电流计算的目的是为了正

16、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。对于工厂供电系统来说，常将电力系统当作无限大容量电源。常用的计算方法有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。在本设计中取三个短路点，分别是：主变压器高压侧，变压器低压侧以及6KV线路末端。计算方法采用标幺制法，取Sd100MVA,U dU av ,电缆 X 00.08/ km ,架空线 X 00.4/ km.一、最大运行方式。最大运行方式就是两台变压器同时工作，母联断开时的工作方式。其阻抗图 4.1 示：12图 4.1电路中各主要元件的电抗标幺值如下

17、:电源内阻 S:Sd1000.465X * S215Sk线路 L1,L2:Sd121000.351X * L 1 X * L 2 X 0l0.4U av2372变压器 T1,T2: X *T1X*T2U k % Sd7.5 1000.75100 SNT100 10金工车间 :铸钢车间 :XXSd0.081000.161*1X 0 l120.82U av6.3Sd0.081000.121* 2X 0 l 20.6U av26.32其余车间的算法一样 ,见表 4.1。13表 4.1车间电抗标值统计表序号负荷名称供电距离 (KM)电抗标值1金工车间0.80.1612铸钢车间0.60.1213铸铁车间

18、0.420.0854水压机车间0.750.1515冷作车间0.930.1876附件车间0.80.1617热处理车间0.980.1988铸件清理车间0.520.1059机修车间1.150.23210煤气站1.220.24611氧气站0.950.1911. K1 点发生短路时的短路电流基准电流： I d1Sd100KA3U av3371.56总电抗： X*K1 X*SX*L10.4650.3510.64122短路电流次暂态值： I "I d11.562.434KAX*K10.641短路冲击电流值： I sh2K sh I "2.552.4346.207KA暂态短路功率：UIMV

19、AS"3 372.434k13av155.985142 K2 点发生短路时的短路电流Sd1009.165KA基准电流： I d 23 6.33U av总电抗： X*K 2 X*K1X *T10.751.01620.6412短路电流次暂态值： I "I d 29.165KA1.0169.021X*K2短路冲击电流值： I sh2K sh I "2.559.02123.004KA暂态短路功率： Sk13U av I "3 6.39.02198.436MVA3 K3 点发生短路时的短路电流基准电流：金工车间：Sd100KAI d 33 6.39.1653U a

20、v总电抗： X*K3 X *K 2X *1 1.016 0.161 1.177短路电流次暂态值：I d 39.165KAI "1.1777.787X * 3短路冲击电流值： I sh2K sh I "2.557.78719.857KA暂态短路功率： Sk13U av I "3 6.37.78784.971MVA其他车间的计算方法一样，见表4.2.15表 4.2最大运行方式各车间短路电流统计表序号I k ( 3)i shSk负荷名称(KA)(MVA)( KA)1金工车间7.78719.85784.9712铸钢车间8.51021.70092.8553铸铁车间8.327

21、21.23390.8594水压机车间8.39721.41291.6215冷作车间7.61619.42083.0986附件车间7.78519.85284.9487热处理车间7.55219.25882.4088铸件清理车间8.17720.85289.2259机修车间7.34518.73080.14510煤气站8.04720.51987.80111氧气站8.24621.02689.973二、最小运行方式最小运行方式就是一台变压器工作，另一台备用，母联闭合，且一级负荷一路供电时的工作方式。其阻抗图如图 4.2 所示：图 4.216电路中各主要元件的电抗标幺值除电源内阻不一样外，其余的同最大运行方式时一

22、样，这里不再计算电源内阻 S: X*SSd100Sk0.6671501 K1 点发生短路时的短路电流Sd1001.56KA基准电流： I d13 373U av总电抗： X*K1 X *SX *L10.6670.3511.018短路电流次暂态值：I "I d11.56KAX*K11.5321.018两相短路电流： I k ( 2)0.866 I "0.461KA2 K2 点发生短路时的短路电流Sd1009.165KA基准电流： I d 26.33U av3总电抗： X*K 2 X *K1X*T11.018 0.751.768短路电流次暂态值：I d 29.165KAI &q

23、uot;1.7685.184X*K2两相短路电流： I k ( 2)0.866I "4.489KA3 K3 点发生短路时的短路电流Sd100基准电流： I d 39.165KA3U av3 6.317金工车间：总电抗： X*K3 X *K 2X *1 1.768 0.1611.929短路电流次暂态值：I d 39.165KAI "4.751X * 31.929两相短路电流： I k ( 2)0.866 I "4.114KA其他车间的计算方法一样，见表4.3表 4.3 最小运行方式各车间短路电流统计表序号负荷名称1金工车间2铸钢车间3铸铁车间4水压机车间5冷作车间6

24、附件车间7热处理车间8 铸件清理车间9机修车间10煤气站11氧气站(3 )(2)I kI k(KA)(KA)4.7514.1145.0944.4125.1944.4985.0144.3424.9214.2624.9884.3204.8964.2405.1384.4504.8124.1674.7784.1384.9114.25318第五章 35KV ，6KV 供电线路的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，对导线和电缆截面进行选择时其选择方法如下： :在本设计中， 为了保证导线和电流选择的可靠安全和经济， 我们分别对架空线按允许载流量、允许电压损失、经济电流密度、机械强度进行计算，选

25、出截面积最大值为架空线的截面积。对电缆按允许载流量、允许电压损失、经济电流密度、热稳定性进行计算，选出截面积最大值为电缆的截面积。从经济和技术方面考虑，由于 35KV 电压等级较高，输电距离较长，选择架空线， 6KV 电压等级低，输电距离较短，选择电缆且地中直埋。一、 35KV 架空线选择1、按允许载流量选择35KV 架空线上流过的计算电流为：Sca高9746.2I ca160.771A3U N3 35选择 LGJ-50 型钢芯铝绞线， 25时，其允许载流量为220A，当环境温度为 38时，其允许载流量19I al220 7038185.52 A7025所以 I alI ca ，满足要求。2、

26、按允许电压损失选择35KV架空线的允许电压损失5%，供电距离12km ，初设X 0 0.4 / km,且铝线的电导率0.032/ km 。则：U x %X 02 ql0.42 4151.94121.62710U N10 35U R %U al %U x %5 1.6273.373Spl8871.586 1280.516mm210 UN2 UR%10 0.032 3523.373选择 LGJ-95 型钢芯铝绞线，若架空线的几何均距为2500mm，则其单位长度阻抗分别为：X 00.39/ km, R00.35/ km实际的电压损失为：X0R02 plU x %2ql10U N10U N0.3924

27、151.94120.3528871.586124.61510351035所以满足要求。3、按经济电流密度选择2035KV 架空线上流过的计算电流为：I caSca高9746.2160.771A3U N3 35由于为大型国有企业，其年最大负荷利用小时数在5000 以上，且选用裸铝导线，则其经济电流密度J ec 0.9A / mm2 。所以SecI ca160.771178.63 mm2Jec0.9选择 LGJ-185 型钢芯铝绞线。4、按机械强度选择由于 35KV 架空线采用钢芯铝绞线，所以在满足机械强度的条件其最小截面积为：Smin35mm2所以在同时满足以上四个要求的条件下，选择 35KV

28、架空线的型号为：LGJ-185。架空线的几何均距为2500mm，其单位长度阻抗分别为：X 00.37/ km, R00.18/ km则 35KV 架空线的线路损耗为：PL3 I ca2R0L10 33160.77120.181210 3167.49KWQL3 I ca2 X0L10 33160.77120.371210 3334.29KW 二、6KV 电缆的选择216KV 电缆的铺设方式选择地中直埋,于该地区年最高温度为38，则其地中的温度大约为15.金工车间的电缆选择 ：1、按允许载流量选择金工车间电缆上流过的计算电流为：I ca105.96A2此选择截面积为35mm的聚氯乙烯绝缘及护套电力

29、电缆。其 15地中直埋时的允许载流量为：I al116AI ca ,满足要求。2、按允许电压损失选择6KV电缆的允许电压损失为5% ，供电距离0.8km，初设X 0 0.08/ km,且铝线的电导率0.032/ km 。则：U x %X 00.082630.280.8 0.1122 ql10U N106U R %U al %U x %5 0.1124.888Spl902.97 0.812.83mm210 UN2 UR%100.032 624.888选择截面积为216mm的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆， 其单位长度阻抗分别为：X 00.124/ km, R02.25/ km22实际的电压损失为：X

30、0R0plU x %2ql210U N10U N0.1242630.280.82.252902.970.84.695106106所以满足要求。3、按经济电流密度选择该车间电缆上流过的计算电流为： I ca 105.96A由于为大型国有企业，其年最大负荷利用小时数在5000 以上，且铝电缆，则其经济电流密度 J ec 1.54A / mm2 。所以Sec I ca105.9668.81mm2Jec1.542选择截面积为 16mm的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆.4、按热稳定性选择聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆铝线的热稳定系数C=100，短路电流的假想时间 t ima=1.0+0.2=1.2s ，短路电流

31、的稳态值 I I " 7.787KA 则导线的最小允许截面：SminI7.787 103101.53mm2tima1001.2C2选择截面积为 120mm的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆.所以在同时满足以上四个要求的条件下，选择金工车间 6KV 电缆232线是截面积为 120mm的聚氯乙烯绝缘及护套铝芯电力电缆.铸钢车间的电缆选择：按允许载流量选择铸钢车间电缆上流过的计算电流为：I ca487.11A2选择截面积为180mm的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。其 15地中直埋时的允许载流量为：I al490AI ca满足要求。1、校验电压损失6KV 电缆的允许电压损失为5%，供电距离

32、 0.6km，2截面积为180mm的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆，其单位长度阻抗分别为：X 00.082/ km, R00.12/ km实际的电压损失为：X0R02 plU x %2ql10U N10U N0.0822968.530.60.124100.250.61.2351062106 2所以满足要求。2、校验经济电流密度该车间电缆上流过的计算电流为：I ca478.11A24由于为大型国有企业，其年最大负荷利用小时数在5000 以上，且铝电缆，则其经济电流密度 J ec2.0 A / mm2 。所以Sec I ca478.11239.06mm2Jec2所以经济截面积和所选截面积

33、相差不大，满足经济电流密度要求。3、校验热稳定性铝线的热稳定系数C=100，短路电流的假想时间t =1.0+0.2=1.2s ，短路电流的稳态值II " 8.51KAima则导线的最小允许截面：SminI8.5110 393.22mm2180mm2tima1.2C100所以满足热稳定性的要求，其余车间电缆的选择同金工车间的选择一样，其余各车间的电缆选择见表5.1 （除铸钢车间使用交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆外，其余都使用聚氯乙烯绝缘及护套铝芯电力电缆）。表 5.1各车间电缆选择统计表序号负荷名称截面积（ mm2 ）1金工车间1202铸钢车间2403铸铁车间1204水压机车

34、间1205冷作车间120256附件车间1207热处理车间1208铸件清理车间1209机修车间12010煤气站12011氧气站1202120mm的聚氯乙烯绝缘及护套铝芯电力电缆的单位长度阻抗分别为：X 00.087/ km, R00.3/ km2180mm的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆的单位长度阻抗分别为：X 00.082/ km, R00.12/ km由于其线路损耗损耗的计算方法和35KV 的计算方法一样，这里不再叙述，见表5.2：表 5.2各车间线路损耗统计表序号负荷名称供电距PLQ L离 (KM)(KW )( KVAR)1金工车间0.82.348.082铸钢车间0.635.02

35、51.253铸铁车间0.420.240.814水压机车间0.754.3715.085冷作车间0.930.521.80266附件车间7 热处理车间8 铸件清理车间9机修车间10煤气站11氧气站12总计0.80.080.020.981.310.380.520.510.151.150.100.031.2215.304.440.958.862.57103.1850.0827第六章选择电气设备电气设备的选择时供配电系统设计的重要内容之一。安全、经济、合理是选择电气设备的基本要求，应根据实际工程情况保证安全、可靠的前提下，选择合适的电气设备，尽量采用新技术，节约投资。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条

36、件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。一、 35KV 架空线上设备1、断路器由于 35KV 处的最高正常工作电流为I ca160.771A ，且户外布置。选择断路器为户外高压SF6 断路器，型号是： LW-35/1600-25，其主要技术数据如下：额定工作额定工作额定开端额定动稳额定热稳额定热稳电压电流电流定电流定电流定时间(KV)（ A ）(KA)（KA ）（KA ）（S）3516002563254短路热稳定校验：短路电流的稳定值 I2.434KA ，短路电流的假想时间t ima=1.5+0.2=1.7s ，则：I 2 tima2.43421.

37、710.0728I t2t25242500所以 I2 timaI t2t ，满足热稳定要求。短路动稳定校验：由于短路电流的冲击值ish=6.207KA<63KA, 所以满足动稳定要求.开关设备断流能力校验：由于该处三相短路电流的最大值是：I k max(3)2.434KA 25KA所以满足开关设备断流能力要求。2、隔离开关由于 35KV 处的最高正常工作电流为I ca160.771A ，且户外布置。选择的隔离开关型号为：GW2-35G，其主要技术数据如下：额定工作额定工作极限通过热稳定电热稳定时配用操动电压电流电流峰值流间机构型号（KV ）（ A ）（KA ）（KA ）（ S）3560042204CS11-G短路热稳定校验：短路电流的稳定值 I2.