35kv变电站设计毕业论文-- 李超

1、摘 要电力工业是生产、输送和分配电能的工业部门。电能的生产过程和消费过程是同时进行的，既不能中断，又不能储存，需要统一调度和分配。它为工业和国民经济其他部门提供基本动力，随后在条件具备的地区建设了一批大、中型水电站，是国民经济发展的先行部门。变电站是电力系统中的一个重要环节，它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。而一个变电站运行情况的优劣，在很大程度上取决于其二次设备的工作性能。本设计说明书主要对企业35KV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、变电所主结线方案的选择、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、继电保护的选

2、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它一些国内外比较经典的文献。关键字：电力工业；设计说明书；变电所AbstractPower industry is a industrial sector which includes production ,transmission and distribution. Electricity production and consumption process are at the same time, both can not be i

3、nterrupted and stored. They are required unified scheduling and allocation. Power industry can provide basic power for the industry and other sectors of the national economy, and then a number of large and medium-sized hydropower stations are built in the areas.It is the first sector of national eco

4、nomic development. Subtation is an important element in power system,its operation condition impacts the stabilization of power system derectly.The working condition of a substation largely depends on the secondary equipments of it. The design specification of the major enterprises is the 35 KV re-d

5、esign. Rules based on power supply, focus on resolving a load statistics, the mainline for selection, choice, the choice of the site by the substation, the main capacity and the number of Taiwans choice, short-circuit calculation and the choice of switching equipment , Relay and the choice of settin

6、g, lightning protection and grounding equipment design and other issues, combined with the power of the actual situation of rules and choose the most appropriate solutions and various models and equipment capacity. This design also made some references to the recommendation of teachers and other ref

7、erence books of home and abroad compared of classic literature.Keywords: Power Industry；Design Manual；Substation前 言本设计经过连续多个月的努力，顺利结束。在设计过程中，刘庆雪老师给了我很大的支持和帮助，通过查阅大量参考资料，并综合分析了他们的优缺点，再根据自己设计的实际出发，从而确定了更为合理的优化方案。通过这次设计，我对所学知识有了更为深刻的理解和掌握，由理论到实践的有机结合，使得所学的知识学有所用，并逐步掌握了世纪的有关的规范和设计程序，为以后更好把工作学习打下坚实的基础，也增

8、强了对将来工作和生活的信心。由于我对知识的运用还不很熟练以及实际动手能力和相关经验的不足，在设计过程中，难免存在一些不足之处，敬请指导老师批评斧正。最后，对在设计中辛勤指导我的刘庆雪老师和各位诚挚帮助我的同学表示忠心的感激，同时向为完成四年大学专业学习的任课老师、辅导员表示诚挚的感谢。 学生：张怡 目 录 TOC o 1-3 h z t 样式1,1,样式2,2,样式3,3 HYPERLINK l _Toc263694753 1 绪 论 PAGEREF _Toc263694753 h 1 HYPERLINK l _Toc263694754 1. 1 建厂部门提供的基础资料 PAGEREF _To

9、c263694754 h 1 HYPERLINK l _Toc263694755 1. 3 当地电业部门提供的技术资料 PAGEREF _Toc263694755 h 1 HYPERLINK l _Toc263694756 1. 4 工厂与电业部门达成的供用电协议主要内容 PAGEREF _Toc263694756 h 2 HYPERLINK l _Toc263694757 1. 5 设计的原则 PAGEREF _Toc263694757 h 2 HYPERLINK l _Toc263694758 2 负荷计算与功率补偿 PAGEREF _Toc263694758 h 4 HYPERLINK

10、l _Toc263694759 2. 1 负荷计算的内容和目的 PAGEREF _Toc263694759 h 4 HYPERLINK l _Toc263694760 2. 2 负荷计算的方法 PAGEREF _Toc263694760 h 4 HYPERLINK l _Toc263694761 2. 3 各用电车间负荷计算结果 PAGEREF _Toc263694761 h 5 HYPERLINK l _Toc263694762 2. 4 全厂负荷计算 PAGEREF _Toc263694762 h 7 HYPERLINK l _Toc263694763 2. 5 无功功率功率补偿 PAGE

11、REF _Toc263694763 h 7 HYPERLINK l _Toc263694764 2. 5. 1 概述 PAGEREF _Toc263694764 h 8 HYPERLINK l _Toc263694765 2. 5. 2 无功功率的补偿方法 PAGEREF _Toc263694765 h 8 HYPERLINK l _Toc263694766 2. 5. 3 无功补偿的计算 PAGEREF _Toc263694766 h 9 HYPERLINK l _Toc263694767 3 工厂总降压变电所的位置和主变压器的选择 PAGEREF _Toc263694767 h 11 HY

12、PERLINK l _Toc263694768 3. 1 工厂总降压变电所的位置的选择 PAGEREF _Toc263694768 h 11 HYPERLINK l _Toc263694769 3. 1. 1 车间变电所所址选择的要求 PAGEREF _Toc263694769 h 11 HYPERLINK l _Toc263694770 3. 1. 2 车间变电所的总体布置及要求 PAGEREF _Toc263694770 h 11 HYPERLINK l _Toc263694771 3. 2 主变压器的选择 PAGEREF _Toc263694771 h 12 HYPERLINK l _T

13、oc263694772 3. 2. 1 主变压器台数的选择 PAGEREF _Toc263694772 h 12 HYPERLINK l _Toc263694773 3. 2. 2 变电所主变压器容量及型号的选择 PAGEREF _Toc263694773 h 12 HYPERLINK l _Toc263694774 4 工厂总降压变电所主接线 PAGEREF _Toc263694774 h 14 HYPERLINK l _Toc263694775 4. 1 对主接线方案的技术要求 PAGEREF _Toc263694775 h 14 HYPERLINK l _Toc263694776 4.

14、1. 1 工作的可靠性及其措施 PAGEREF _Toc263694776 h 14 HYPERLINK l _Toc263694777 4. 1. 2 运行的安全性 PAGEREF _Toc263694777 h 15 HYPERLINK l _Toc263694778 4. 1. 3 使用的灵活性 PAGEREF _Toc263694778 h 15 HYPERLINK l _Toc263694779 4. 1. 4 投资的经济性 PAGEREF _Toc263694779 h 15 HYPERLINK l _Toc263694780 4. 2 变配电所主接线的设计原则 PAGEREF _

15、Toc263694780 h 16 HYPERLINK l _Toc263694781 4. 3 主接线方案选择 PAGEREF _Toc263694781 h 16 HYPERLINK l _Toc263694782 4. 4 变电所高压侧主接线的选择 PAGEREF _Toc263694782 h 19 HYPERLINK l _Toc263694783 4. 4. 1 35 KV侧采用单母线接线 PAGEREF _Toc263694783 h 19 HYPERLINK l _Toc263694784 4. 4. 2 进出线的选择 PAGEREF _Toc263694784 h 19 HY

16、PERLINK l _Toc263694785 4. 4. 3 首期工程电气主接线 PAGEREF _Toc263694785 h 19 HYPERLINK l _Toc263694786 4. 4. 4 二期工程电气主接线 PAGEREF _Toc263694786 h 20 HYPERLINK l _Toc263694787 4. 5变电所高压侧主接线选择 PAGEREF _Toc263694787 h 20 HYPERLINK l _Toc263694788 4. 6 变电所低压侧主接线选择 PAGEREF _Toc263694788 h 21 HYPERLINK l _Toc26369

17、4789 4. 7 变电站主接线中设备的容量 PAGEREF _Toc263694789 h 21 HYPERLINK l _Toc263694790 5 厂区高压供电系统设计 PAGEREF _Toc263694790 h 23 HYPERLINK l _Toc263694791 5. 1 厂区高压供电系统的要求 PAGEREF _Toc263694791 h 23 HYPERLINK l _Toc263694792 5. 2 供电系统的接线方式 PAGEREF _Toc263694792 h 24 HYPERLINK l _Toc263694793 5. 3 供电电压的选择 PAGEREF

18、 _Toc263694793 h 24 HYPERLINK l _Toc263694794 5. 4 厂区高压供电系统的投资简表： PAGEREF _Toc263694794 h 25 HYPERLINK l _Toc263694795 6 工厂供、配电系统短路电流的计算 PAGEREF _Toc263694795 h 26 HYPERLINK l _Toc263694796 6. 1 短路电流计算的目的 PAGEREF _Toc263694796 h 26 HYPERLINK l _Toc263694797 6. 2 短路的原因 PAGEREF _Toc263694797 h 26 HYPE

19、RLINK l _Toc263694798 6. 3 短路的种类 PAGEREF _Toc263694798 h 26 HYPERLINK l _Toc263694799 6. 4 短路的危害 PAGEREF _Toc263694799 h 27 HYPERLINK l _Toc263694800 6. 5 短路电流计算方法 PAGEREF _Toc263694800 h 27 HYPERLINK l _Toc263694801 6. 6 本设计采用标幺制法进行短路计算 PAGEREF _Toc263694801 h 28 HYPERLINK l _Toc263694802 6. 6. 1 在

20、最小运行方式下 PAGEREF _Toc263694802 h 28 HYPERLINK l _Toc263694803 6. 6. 2在最大运行方式下 PAGEREF _Toc263694803 h 30 HYPERLINK l _Toc263694804 7 变电所高、低压侧主设备选择 PAGEREF _Toc263694804 h 34 HYPERLINK l _Toc263694805 7. 1 电气设备选择的一般原则 PAGEREF _Toc263694805 h 34 HYPERLINK l _Toc263694806 7. 1. 1按正常工作条件选择 PAGEREF _Toc26

21、3694806 h 34 HYPERLINK l _Toc263694807 7. 1. 2 按故障情况进行校验 PAGEREF _Toc263694807 h 35 HYPERLINK l _Toc263694808 7. 2 高压设备的选择 PAGEREF _Toc263694808 h 36 HYPERLINK l _Toc263694809 7. 2. 1 高压断路器的选择 PAGEREF _Toc263694809 h 36 HYPERLINK l _Toc263694810 7. 2. 2 高压隔离开关的选择 PAGEREF _Toc263694810 h 37 HYPERLINK

22、 l _Toc263694811 7. 2. 3 负荷开关的选择 PAGEREF _Toc263694811 h 37 HYPERLINK l _Toc263694812 7. 2. 4 高压熔断器的选择 PAGEREF _Toc263694812 h 38 HYPERLINK l _Toc263694813 7. 2. 5 高压开关柜的选择 PAGEREF _Toc263694813 h 38 HYPERLINK l _Toc263694814 7. 3 高压设备的校验 PAGEREF _Toc263694814 h 39 HYPERLINK l _Toc263694815 7. 4 仪用互

23、感器选择 PAGEREF _Toc263694815 h 40 HYPERLINK l _Toc263694816 7. 4. 1 电流互感器选择 PAGEREF _Toc263694816 h 40 HYPERLINK l _Toc263694817 7. 4. 2 电压互感器选择 PAGEREF _Toc263694817 h 40 HYPERLINK l _Toc263694818 8 导线、电缆的选择 PAGEREF _Toc263694818 h 42 HYPERLINK l _Toc263694819 8. 1 选择的要求 PAGEREF _Toc263694819 h 42 HY

24、PERLINK l _Toc263694820 8. 2 架空进线的选择 PAGEREF _Toc263694820 h 43 HYPERLINK l _Toc263694821 8. 2. 1 架空线路的一般要求 PAGEREF _Toc263694821 h 43 HYPERLINK l _Toc263694822 8. 2. 2 架空线路的特点 PAGEREF _Toc263694822 h 44 HYPERLINK l _Toc263694823 8. 2. 3 架空线路的组成 PAGEREF _Toc263694823 h 45 HYPERLINK l _Toc263694824 8

25、. 2. 4 线路导线种类 PAGEREF _Toc263694824 h 45 HYPERLINK l _Toc263694825 8. 2. 5 架空引入线 PAGEREF _Toc263694825 h 45 HYPERLINK l _Toc263694826 8. 3 架空线路敷设 PAGEREF _Toc263694826 h 46 HYPERLINK l _Toc263694827 8. 4 架空线截面的选择 PAGEREF _Toc263694827 h 46 HYPERLINK l _Toc263694828 8. 5 电缆的选择 PAGEREF _Toc263694828 h

26、 47 HYPERLINK l _Toc263694829 8. 5. 1 电缆型号 PAGEREF _Toc263694829 h 47 HYPERLINK l _Toc263694830 8. 5. 2 电缆的分类 PAGEREF _Toc263694830 h 48 HYPERLINK l _Toc263694831 8. 6 选择导线截面的原则 PAGEREF _Toc263694831 h 48 HYPERLINK l _Toc263694832 8. 6. 1 电力电缆缆芯截面选择的基本要求 PAGEREF _Toc263694832 h 48 HYPERLINK l _Toc26

27、3694833 8. 6. 2 电缆载流量的测试 PAGEREF _Toc263694833 h 49 HYPERLINK l _Toc263694834 8. 6. 3 导线截面的选择 PAGEREF _Toc263694834 h 50 HYPERLINK l _Toc263694835 8. 7 母线的选择与校验 PAGEREF _Toc263694835 h 51 HYPERLINK l _Toc263694836 8. 7. 1 母线选择的要求 PAGEREF _Toc263694836 h 51 HYPERLINK l _Toc263694837 8. 7. 2 10KV母线的选择

28、与校验 PAGEREF _Toc263694837 h 51 HYPERLINK l _Toc263694838 8. 7. 3 变压器低压侧引出线的选择与校验 PAGEREF _Toc263694838 h 52 HYPERLINK l _Toc263694839 9 防雷接地设计 PAGEREF _Toc263694839 h 54 HYPERLINK l _Toc263694840 9. 1 防雷设计 PAGEREF _Toc263694840 h 54 HYPERLINK l _Toc263694841 9. 1. 1 防雷设备 PAGEREF _Toc263694841 h 54 H

29、YPERLINK l _Toc263694842 9. 1. 2 架空线路的防雷措施 PAGEREF _Toc263694842 h 54 HYPERLINK l _Toc263694843 9. 1. 3 变配电所的防雷措施 PAGEREF _Toc263694843 h 55 HYPERLINK l _Toc263694844 9. 2 接地 PAGEREF _Toc263694844 h 56 HYPERLINK l _Toc263694845 9. 2. 1 接地与接地装置 PAGEREF _Toc263694845 h 56 HYPERLINK l _Toc263694846 9.

30、2. 2 接地方案的选择 PAGEREF _Toc263694846 h 56 HYPERLINK l _Toc263694847 总 结 PAGEREF _Toc263694847 h 58 HYPERLINK l _Toc263694848 致 谢 PAGEREF _Toc263694848 h 59 HYPERLINK l _Toc263694849 参 考 文 献 PAGEREF _Toc263694849 h 60 HYPERLINK l _Toc263694850 附 图 PAGEREF _Toc263694850 h 61 HYPERLINK l _Toc263694851 1总

31、降压站电气主接线图 PAGEREF _Toc263694851 h 61 HYPERLINK l _Toc263694852 2总降压平面布置图 PAGEREF _Toc263694852 h 621 绪 论1. 1 建厂部门提供的基础资料（1）具有详细的坐标尺寸厂区平面图（2）各车间设备明细表，全厂生产规模及全年计划产量（3）工厂扩建计划,因受土地限制，本厂预定五年后另找厂址建立分厂，本地区无扩建任务（4）工厂负荷性质。本厂无大型式高压设备及高额整流装置。除锅炉房及电镀车间要求连续供电相当二级负荷外，其他车间接为三级负荷。（5）车间变电所数量及位置。根据全厂用电负荷分布情况，已初步拟定设置四

32、个车间变电所，位置及其进线部位已标注在厂区平面图上。1. 2 气象及地质资料（1）厂区为砂质粘土。土壤允许承载力为20吨/平方米。中等含水量时，实测土壤电阻率P为0.8。（2）地下水位为23.5米。1米处全面最热月最高温度为20.土壤热阻率为。（4）最热月环境平均最高温为30。（5）土壤解冻深度为。（6）全年最高温度+40，最低温度-25.最大风速30米/秒。一般在-5左右出现，最大覆冰厚度5毫米。（7）全年雷暴日为30天，夏季主要风向为南风。1. 3 当地电业部门提供的技术资料（1）国家电网有两处不同电压的变电所可对本厂供电。（2）正南方向30公里处有60KV电源，该处最大运行状态时，短路容

33、量为200MVA，最小运行状态时，短路容量为100MVA，出口处继电保护装置动作时限为2秒。（3）正北方向30公里处有35KV电源，该处最大运行状态时，短路容量为500MVA,最小运行状态时短路容量为200MVA出口处继电保护装置动作时限为1.5秒。1. 4 工厂与电业部门达成的供用电协议主要内容（1）在工厂变电所高压侧计量电能。（2）工厂功率（功率因数）要保持0.9以上。（3）到总降压变电所进线门型构以上的7处供电线路由厂厂投资电业部门设计施工。通电后归电业部门维护管理，总降变电所及配电系统由工厂自行设计施工、维护管理。（4）总降压变电所继电保护装置动作时限，应低于国家电网变电所（一次变电所

34、）一个时限阶段。（5）工厂按大宗工业用电阶段缴纳电费。双方同意按主变压器安装容量如额定基本电价每千伏安0.05元/千瓦小时。（6）协议书中未尽事宜按：“全国供电规则”有关条文处理。1. 5 设计的原则企业的供配电系统是是电力系统的终端网络，它的供电环节多少不是固定不变的，它是企业总负荷量的大小、各个车间的分布、企业与供电电源之间的距离以及地区电网的供电条件等综合因素决定的。因此本次设计主要考虑到以下问题：(1) 供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和规范，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)供电设计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

35、进和经济合理，设计中应采用负荷国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。接线应满足不同负荷的不中断供电要求。(3) 供电的灵活性。由于负荷的分散性以及企业扩建的可能性和利用最小的切换，能适应不同的运行方式。例如：负荷不均衡时，能自动的切除不许要的变压器，而在最大负荷时，有能方便的投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不至于断电。(4) 接线应满足不同负荷的不中断供电要求。在满足以上的情况下，保障设计投资少，但不要以投资最少为最佳方案，因为投资的限额可能会影响到灵活性和经济性，以至企业停电，造成企业的更大经济埙失。接线的方式还应考虑到满足现在和将来的发展需要。 由此，在总体规划中必须

36、从全局出发，统筹兼顾，按照复合性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。要实现经济、社会、和环境效益的综合优化，达到布局合理，功能齐全，投资经济，节能节地，既能分期实施，又能相对完整，同时考虑远期的发展，按照动态体系进行规划，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。2 负荷计算与功率补偿2. 1 负荷计算的内容和目的计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。负荷重要程度是决定系统接线方式的重要依据，负荷计算，其目的在于正确地选择电气设备和电工材料，同时也能合理地进行无功功率补偿提供依据。 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间

37、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分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。尖峰电流指单台或多台用电设备持续12s的短时最大负荷电流。它用来计算电压波动、选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置等。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 2. 2 负荷计算的方法

38、用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法。当用电设备台数较少而容量又相差悬殊时，则宜于采用二项式法计算。无论采用何种计算方法，首先要正确判别用电设备的类别和工作性质，准确地分组。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：2. 3 各用电车间负荷计算结果表2-1 序号车间名称设备容量参数计算负荷1组装车间电力250386575照明261232实验站电力120486581照明6153仓库电力照明413表2-2 NO.2 变电所序号车间名称设备容量参数

39、计算负荷1焊接车间电力850213421472照明261232焊接车间电力91022845232照明26123表2-3 NO.3 变电所序号车间名称设备容量参数计算负荷1金工车间电力500100152182照明8172仓库电力照明5153办公楼电力照明23121表2-4 NO.4 变电所序号车间名称设备容量参数计算负荷1锅炉房电力210137102171照明2122电镀车间电力200805094照明5153热处理车间电力500200234308照明131124维修车间电力300607092照明131122. 4 全厂负荷计算 取= 0.92; = 0.95根据上表可算出： = 6520kW;

40、= 5463kvar则 = 0.96520kW = 5999kW = = 0.955463kvar = 5190kvar7932KVA 2. 5 无功功率功率补偿 2. 5. 1 概述在供电系统中，由于采用大量的变压器，因此它除供给有功功率外，还需供给大量无功功率，以致发电、配电设备的容量不能充分利用。自然功率因数是否需要提高，要根据电力部门对功率因数值的要求而定，水电部供用电规则规定：“用户必须提高自然功率因数。高压供电的工作用户必须保证功率因数不得低于；其他情况，功率因数不得低于0.85。如达不到上述要求，则需增设无功功率的人工补偿装置”。提高功率因数对供电系统和电力系统有如下益处：（1）

41、减少供电线路的损失；（2）减少线路电压损失，提高电压质量；（3）提高发、供、用电设备的使用效率；（4）减少企业电费支出；由此可见，提高用户功率因数具有重大的经济意义。 2. 5. 2 无功功率的补偿方法人工补偿设备有并联电容器和同步补偿机两类。由于并联电容器无旋转部分，就近向负荷供给无功，提高用电功率因数、改善电压质量、降低线路损耗，具有运行简便、经济可靠等优点，因此工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。并联电容器的补偿方式有：（1）高压集中补偿 初投资较少，运行维护方便，但只能补偿高压母线以前的无功功率；适于大、中型工厂变配电所作高压无功功率的补偿，与高压母线相连，其电容器柜一

42、般装设在变配电所的高压电容器室内。（2）低压集中补偿 能补偿低压母线以前的无功功率，可使变压器的无功功率得到补偿，从而有可能减少变压器容量，且运行维护也较方便；适于中、小型工厂或车间变电所作低压侧基本无功功率的补偿；一般与变电所低压母线相连，其电容器装设在变电所的低压配电室或单独的低压电容器室内。（3）低压分散补偿电容器装设在低压配电箱胖或用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电，适于负荷相当平稳且长时间使用的大容量用电设备，及某些容量虽小但数量多而分散的用电设备（如荧光灯）。比较这三种补偿方法，高压集中补偿是该设计中进行无功功率的补偿时最佳的补偿方法。2. 5. 3 无功补偿的计算由于本

43、设计中要求，而由上面计算可知，因此需要进行无功补偿。提高功率因数的意义：降低电力系统的电能损耗和电压损耗，既节约了电能，同时也提高了电压质量，并且还可以选用较小的导线或电缆截面节约了有色金属的用量，因而提高功率因数对企业的整个电力系统有很大的益处。 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BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89F kvar =2724KVar 取Qc=2800 kvar 因此，其电容器的个数为： = 2800/100 =28，而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个满足设计要求。 无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： = 59992+(

44、5463-2800) 2 1/2 =6564KVA 变压器的功率损耗为：6564 = 393.8 kvar 6564= 98.5 KW 变电所高压侧计算负荷为：= 5999+98.5 = 6098 KW= (5463-2800 )+393.8= 3057 kvar = = 6821 KVA 无功率补偿后，工厂的功率因数为：= 则工厂的功率因数为：= = 0.90.9 因此，符合本设计的要求。3 主变台数和容量的选择3. 1主变压器的选择3. 1. 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

45、一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。3. 1. 2 变电所主变压器容量及型号的选择（1）变电所主变压器容量的选择正确选择变压器的容量十分重要，若变压器的容量选择的过小，会使变压器经常处于过载状态，这样易烧毁变压器；反之，若变压器的容量选择的太大，一方面增加自身设备的投资，另一方面变压器得不到充分利用，造成效率因数降低，线路损耗和变压器本身损耗变大。装设两台主变压器的变电所，每台容量SNT 不应小于总的计算负荷S30 的60%，最好为总计算负荷的70%左右，即SNT0.7）S30同时每台主变压器容量SNT不应小于全部一、二级负荷之和 S30（），即SNTS30（）由于S30（1）= 7932

46、KVA，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。ST（0.7）7932=（4759.25552.4）KVASTS30（+）因此选5700 KVA的变压器二台。（2）变电所主变压器型号的选择 变电所主变压器的型号选SJL-5700/35车间变电所的名称、位置、型号以及变压器的容量和台数如下表：表3-1 车间变电所变电所名称变电所的位置及型式变压器台数及容量变压器型号B1空气压缩车间内附2800SJL-800/10B2模具与熔制车间外附21250SJL-1250/10B3磨抛与封接车间外附21250SJL-1250/10B4配料车间及其他负荷外附2800SJL-800/10B5锅炉房及其他负

47、荷外附21000SJL-1000/104 厂区高压供电系统设计4. 1 厂区高压供电系统的要求根据本厂与电业部门所签定的供电协议的主要内容可知：工作电流采用35KV供电，用架空线路引入厂内总降压变电所中，装设一台主变压器，变压器高压侧装设断路器，备用电流是10KV，接在总降压变电所内的10KV母线的一个分段上。此供电方案，正常运行时，电压损失不大，能满足要求。35KV线路故障时，10KV备用线路在运行期间，电压降太大，但这种情况较少，且时间不长，从设备投资来看，此方案的投资较低，至于备用线路的电压损失问题，可采用适当提高线路导线截面的办法来降低电压损失。因此，该方案比较经济。(1) 变压器功率

48、损耗：(2) 35KV线路功率：=0.920.9故满足要求。按照条件选用导线LGJ-35，允许电流170A，满足要求。线路电压损耗： =线路电流=224A按发热条件选择导线截面为LJ-70则在25时允许电流为265224A。根据设计要求，到化工厂的10KV联络线为水泥电杆架空线路；各车间变电所采用电缆直埋配电，由于距离较短，按允许温升的运行载流量，选择导线截面再按允许电压损失校验；电缆在计算短路电流之后，还需做热稳定校验。4. 2 供电系统的接线方式供电系统的接线方式按网络接线布置方式可分为放射式、干线式、环式及两端供电式等接线系统；按其网络运行方式可分为开式和闭式网络接线系统；按对负荷供电可

49、靠性的要求可分为无备用和有备用接线系统。在有备用接线系统中，其中一回路发生故障时，其余回路能保证全部供电的称为完全备用系统；如果只能保证对重要用户供电的则称为不完全备用系统。备用系统的投入方式，可分为手动投入、自动投入和经常投入等几种。4. 3 供电电压的选择变配电电压的确定要根据当地的高压等级决定，在一般情况下常用6KV、10KV、35KV等。在建筑工程高压用户采用10KV居多。对于610KV这两种电压，从技术经济指标考虑这两种电压，在相同供电距离、输送同样的电功率时，电压越高电流就越小，所以可节约有色金属和线投资，其开关设备的投资相似，供电的可靠性也差不多，所以实用中常用10KV，供电的距

50、离和供电的容量都优于6KV。供电电压是指需经过变电所换电压等级后才能在建筑物(或厂区)内进行配电的电压。我国目前所用的供电电压是35110KV。4. 4 厂区高压供电系统的投资简表：表5-1 厂区高压供电系统投资简表项目说明单价（万元）数量费用（万元）线路综合投资LGJ-35+LJ-1205+7变压器综合投资SJL-5700/35235KV断路器SW2-35/10001电压互感器及避雷器JDJJ-35+F2-351功率损耗引起附加费3510+471000元/KW合计5 工厂供、配电系统短路电流的计算5. 1 短路电流计算的目的为了保证电力系统及工厂供配电系统的安全、可靠运行，再其设计中，不仅要

51、考虑系统的正常运行情况，而且要考虑故障状态下的运行情况，尤其是系统的短路故障情况。短路后果是严重的，但只要正确地选择和校验电气设备、选用限制短路电流的电器和整定继电保护的动作值，就可以消除或减轻短路的影响。为此，必须对短路电流进行分析和计算，作为采取对策的依据。5. 2 短路的原因所谓短路故障是指系统中不同相的导线或相对地发生金属性的联接或经较小阻抗的联接。短路产生的原因主要是系统中电气绝缘的破坏。引起这种破坏的原因有过电压、雷击、绝缘材料的陈旧、设备维护不周、运行人员误操作，还有鸟害、鼠害、施工机械的直接损害等都可能造成短路。5. 3 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单相短

52、路、两相短路、两相接地短路和三相短路等。当线路发生三相短路时，由于短路的三相阻抗相等，因此，三相电流和电压仍然是对称的，故三相短路又称为对称短路。其他类型的短路不仅相电流和相电压各相数值不等，而且各相之间的相角也不相等，这些类型的短路统称为不对称短路。5. 4 短路的危害由于短路的发生，使得电力系统中各工作点的电压降低，电流增大，而且距离段露点越近，电压越低。从而引起的不良后果有如下几个方面。（1）短路电流引起的热效应：虽然短路电流通过电路的时间很短，但它往往超过额定电流的几倍到几十倍，巨大的短路电流将使导体和电气设备产生过热，造成导体熔化或绝缘损坏。（2）短路电流引起的电动力效应：短路电流作

53、用于设备上，使其相见产生很大的电动力，导致设备变形或损坏。（3）短路使网路电压降低。（4）短路可能造成电力系统稳定性的破坏。（5）短路可能干扰附近通信线路和信号系统，使其不能正常工作或发生误动作。5. 5 短路电流计算方法当网路中某处发生短路时，其中一部分阻抗被短接，网路阻抗发生变化，故在进行短路电流计算时，应对各电气设备的参数先进行计算，才能求得短路电流的数值。再计算短路电流时，电气设备各元件的阻抗及电气参数用有名单位来计算，称为有名单位制；用相对值来计算，称标幺制。标幺值是指任意一个物理量对其基准值的比值，故标幺值没有单位。再计算高压网路短路电流时，采用标幺制的计算方法非常简便，无需考虑变

54、压器的变比和电气设备参数的归算问题。（一）欧姆法（有名单位制法） 1绘计算电路图，选短路计算点 计算电路图上应将短路计算中需计入的所有电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件一次编号。短路计算点应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。 2计算短路回路中各主要元件的阻抗：电力系统的电抗、电力线路的阻抗和电力变压器的阻抗。 3绘短路回路等效电路，并计算总阻抗 对选定的短路计算点，绘短路回路等效电路。等效电路图中标注的元件阻抗值必须换算到短路计算点。 4计算短路电流 分别对各短路计算点计算其三相短路电流周期分量、短路次暂态短路电流、短路稳态电流、短路冲击电流及短路后第一个周期

55、的短路全电流有效值。 5计算短路容量（二）标幺值法（相对单位制法） 1绘计算电路图，选短路计算点 与前面欧姆法相同 2设定基准容量和基准电压，计算短路点基准电流 3计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值：电力系统的电抗标幺值、电力线路的电抗标幺值和电力变压器的电抗标幺值 4绘短路回路等效电路，并计算总阻抗 采用标幺值法计算时，无论有几个短路计算点，其短路等效电路只有一个 5计算短路电流 分别对各短路计算点计算其各种短路电流 6计算短路容量5. 6 本设计采用标幺制法进行短路计算5. 6. 1 在最小运行方式下 （1） 确定基准值取 = 100MVA, = 60KV,= 10.5KV而= / =

56、100MVA/(60KV) = 0.96KA = / = 100MVA/(10.5KV) = 505KA （2） 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统（ = 310MVA）= 100/310= 0.32架空线路（XO = 0.4/km）= 0.44100/ 10.52= 1.52电力变压器（UK% = 7.5）绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。图6-1 等效电路图（3） 求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 = 1 * GB3 总电抗标幺值= 0.32+1.52= 1.84 = 2 * GB3 三相短路电流周期分量有效值：= Id

57、1/ = 0.96/1.84 =0.52 = 3 * GB3 其他三相短路电流= = = 0.52KA= 2.550.52KA = 1.33KA= 1.510.52 KA= 0.79KA = 4 * GB3 三相短路容量= Sd/ =100MVA/1.84=54.3 （4） 求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 = 1 * GB3 总电抗标幺值=()/ =()/2=2.5 = 2 * GB3 三相短路电流周期分量有效值= Id2/ = 505KA/2.5 = 202KA = 3 * GB3 其他三相短路电流= = Ik-23) = 202KA= 1.84202KA =372

58、KA=1.09202KA = 220KA = 4 * GB3 三相短路容量= Sd/ = 100MVA/2.5 = 40MVA最小运行方式数据如下表表6-1 最小运行方式数据表短路点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK-1点K-2点202202202372220405. 6. 2在最大运行方式下（1） 确定基准值取 MVA, KV, KV而 Id1 = Sd /UC1 = 1000MVA/(60KV) =9.6Id2 = Sd /UC2 = 1000MVA/(10.5KV) = 55KA（2） 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统（SOC = 1338MVA）= 1000/1338

59、= 0.75架空线路（XO = 0.4/km）= 0.441000/602 =0.45电力变压器（UK% = 4.5）= = UK%Sd/100SN绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。图6-2 等效电路图（3） 求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 = 1 * GB3 总电抗标幺值= 0.75+0.45= 1.2 = 2 * GB3 三相短路电流周期分量有效值：= Id1/ = 9.6KA/1.2 = 8KA = 3 * GB3 其他三相短路电流= = = 8KA= 2.558KA = 20.4KA= 1.51 = 4 * GB3 三相短路

60、容量= Sd/= 1000/1.2 = 833MVA （4） 求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 = 1 * GB3 总电抗标幺值= () =() = 2 * GB3 三相短路电流周期分量有效值= Id2/ = 55KA/7.8 = 7.05KA = 3 * GB3 其他三相短路电流= = 7.05KA= 2.557.05KA =17.98KA= 1.517.05KA = 10.65KA = 4 * GB3 三相短路容量= Sd/ = 1000/7.05= 141.8MVA短路电流计算结果最大运行方式表6-2 最大运行方式数据表短路点三相短路电流/KA三相短路容量/MVA