高盛塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计

高盛塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计高盛塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计第2章计算负荷2.1负荷计算概述2.1.1负荷的概念[1]电力系统要能够可靠安全的正常运行，就要让其元件包括变压器、电线、电器设备等满足负荷电流、负荷电荷要求。因此需要对供电网络的各个环节的电力负荷进行计算分析。电力负荷的含义指电力系统中的一切的用电电器设备工作时所需要的总功率，亦称之为用电负荷。用电负荷与所损耗的功率称之为供电负荷。供电负荷与发电厂所需的用电之和为发电负荷。2.1.2计算负荷的概念计算负荷是工厂供配电设计的基本根据。假如计算负荷过大，将造成设备和供电线路的相关性能参数值选择得偏大，造成资源和金钱的浪费；假如计算负荷确定过小，又将造成设备和供电线路的相关性能参数选择得偏小，造成设备工作时发热严重，增加了电能的损耗和电压变化，甚至可能导致设备和供电线路烧毁以及严重的事故。所以，正确的计算负荷具有重大的意义。2.1.3计算负荷方法在设计电力系统各个电气设备以及供电线路时，最重要的是满足负荷电流的要求。所以有必要对电力系统各个回路的电力负荷进行合理的计算与分析。计算负荷是通过负荷统计计算得出的，用来按照最大流过电流以及发热条件选择电力系统中各个元件额定电流、额定功率。但是，负荷在不同的情况下变化复杂，而且影响计算的外在因素很多，虽然各种变化有一定的规律，但是依旧没法很准确的计算负荷的大小，因此负荷计算只要求接近实际情况。而目前国际普遍采用需要系数法，因此本设计书也采用的是需要系数法计算方法如下：基本公式（1）单组用电设备负荷计算公式（单位为kW）P30=kdPe式中Pe—用电设备组的总容量（不含备用设备容量，单位为kW）。kd-用电设备组的需要系数。（2）无功计算负荷的计算公式（单位为kvar）Q30=P30tanφ式中tanΦ-对应于车间功率因数cosΦ的正切值。（3）视在计算负荷的计算公式（单位为kVA）S30=P30/cosφ（4）计算电流的计算公式（单位为A）同时系数由于各组的设备的最大负荷不会同时出现，所以确定多组设备的干线以及车间变电所母线上的计算负荷时应该考虑同时系数。计算总有功负荷以及总无功负荷时，分别乘同时系数k∑P和k∑Q:车间干线取：k∑P=0.85～0.95k∑Q=0.90～0.97车间母线：k∑P=0.90～0.95k∑Q=0.93～0.97由上得车间总的有功计算负荷和总的无功计算负荷：P30=k∑P∑p30Q30=k∑Q∑Q302.2各车间和工厂计算负荷2.2.1NO.1车间变电所负荷计算薄膜车间已知：Pe=1400kW，kd=0.6，tanφ=1.33所以：P30=kdPe=1400×0.6=840（kW)Q30=P30tanφ=840×1.33=1117.2(kvar)原料库已知：Pe=30kW，kd=0.25，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=30×0.25=7.5（kW)Q30=P30tanφ=7.5×1.73=12.98(kvar)生活间已知：Pe=10kW，kd=0.8，tanφ=0所以：P30=kdPe=10×0.8=8（kW)Q30=P30tanφ=8×0=0(kvar)成品库（一）已知：Pe=25kW，kd=0.3，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=25×0.3=7.5（kW)Q30=P30tanφ=7.5×1.73=12.98(kvar)成品库（二）已知：Pe=24kW，kd=0.3，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=24×0.3=7.2（kW)Q30=P30tanφ=7.2×1.73=12.46(kvar)6.包装材料库已知：Pe=20kW，kd=0.3，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=20×0.3=6（kW)Q30=P30tanφ=6×1.73=10.38(kvar)7.NO.1车间变电所计算负荷小计P总=∑p30=876.2（kW)Q总=∑Q30=1166(kvar)取k∑P=0.9，k∑Q=0.97P30=k∑PP总=876.2×0.9=788.58（kW)Q30=k∑QQ总=1166×0.97=1131.02(kvar)2.2.2NO.2车间变电所负荷计算单丝车间已知：Pe=1385kW，kd=0.6，tanφ=1.33所以：P30=kdPe=1385×0.6=831（kW)Q30=P30tanφ=831×1.33=1105.23(kvar)水泵房已知：Pe=20kW，kd=0.65，tanφ=0.75所以：P30=kdPe=20×0.65=13（kW)Q30=P30tanφ=13×0.75=9.75(kvar)3.NO.2车间变电所计算负荷小计P总=∑p30=844（kW)Q总=∑Q30=1114.98(kvar)取k∑P=0.95，k∑Q=0.97P30=k∑PP总=844×0.95=801.8（kW)Q30=k∑QQ总=1114.98×0.97=1081.53(kvar)2.2.3NO.3车间变电所负荷计算注塑车间已知：Pe=189kW，kd=0.4，tanφ=1.33所以：P30=kdPe=189×0.4=75.6（kW)Q30=P30tanφ=75.6×1.33=100.55(kvar)2.管材车间已知：Pe=880kW，kd=0.35，tanφ=1.33所以：P30=kdPe=880×0.35=308（kW)Q30=P30tanφ=308×1.33=409.64(kvar)3.NO.3车间变电所计算负荷小计P总=∑p30=383.6（kW)Q总=∑Q30=510.19(kvar)取k∑P=0.95，k∑Q=0.97P30=k∑PP总=383.6×0.95=364.42（kW)Q30=k∑QQ总=510.19×0.97=494.88(kvar)2.2.4NO.4车间变电所负荷计算1.备料车间已知：Pe=138kW，kd=0.6，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=138×0.6=82.8（kW)Q30=P30tanφ=82.8×1.73=143.24(kvar)2.生活间已知：Pe=10kW，kd=0.8，tanφ=0所以：P30=kdPe=10×0.8=8（kW)Q30=P30tanφ=8×0=0(kvar)3.浴室已知：Pe=5kW，kd=0.8，tanφ=0所以：P30=kdPe=5×0.8=4（kW)Q30=P30tanφ=4×0=0(kvar)4.锻工车间已知：Pe=30kW，kd=0.3，tanφ=0.86所以：P30=kdPe=30×0.3=9（kW)Q30=P30tanφ=9×0.86=7.74(kvar)5.原料间已知：Pe=15kW，kd=0.8，tanφ=0所以：P30=kdPe=15×0.8=12（kW)Q30=P30tanφ=12×0=0(kvar)6.仓库已知：Pe=15kW，kd=0.3，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=15×0.3=4.5（kW)Q30=P30tanφ=4.5×1.73=7.79(kvar)机修模具车间已知：Pe=100kW，kd=0.25，tanφ=0.86所以：P30=kdPe=100×0.25=25（kW)Q30=P30tanφ=25×0.86=21.5(kvar)8.热处理车间已知：Pe=150kW，kd=0.6，tanφ=1.02所以：P30=kdPe=150×0.6=90（kW)Q30=P30tanφ=90×1.02=91.8(kvar)铆焊车间已知：Pe=180kW，kd=0.3，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=180×0.3=54（kW)Q30=P30tanφ=54×1.73=93.42(kvar)10.NO.4车间变电所计算负荷小计P总=∑p30=289.3（kW)Q总=∑Q30=365.48(kvar)取k∑P=0.95，k∑Q=0.97P30=k∑PP总=289.3×0.95=274.84（kW)Q30=k∑QQ总=365.48×0.97=354.52(kvar)2.2.5NO.5车间变电所负荷计算锅炉房已知：Pe=200kW，kd=0.7，tanφ=0.67所以：P30=kdPe=200×0.7=140（kW)Q30=P30tanφ=140×0.67=93.8(kvar)试验室已知：Pe=125kW，kd=0.25，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=125×0.25=31.25（kW)Q30=P30tanφ=31.25×1.73=54.06(kvar)辅助材料库已知：Pe=110kW，kd=0.2，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=110×0.2=22（kW)Q30=P30tanφ=22×1.73=38.06(kvar)油泵房已知：Pe=15kW，kd=0.65，tanφ=1.33所以：P30=kdPe=15×0.65=9.75（kW)Q30=P30tanφ=9.75×1.33=12.97(kvar)加油房已知：Pe=12kW，kd=0.65，tanφ=1.73所以：P30=kdPe=12×0.65=7.8（kW)Q30=P30tanφ=7.8×1.73=13.492(kvar)办公楼、食堂招待所已知：Pe=50kW，kd=0.6，tanφ=1.33所以：P30=kdPe=50×0.6=30（kW)Q30=P30tanφ=30×1.33=30.99(kvar)NO.5车间变电所计算负荷小计P总=∑p30=240.8（kW)Q总=∑Q30=252.28(kvar)取k∑P=0.9，k∑Q=0.97P30=k∑PP总=240.8×0.9=216.72（kW)Q30=k∑QQ总=252.28×0.97=244.71(kvar)2.3各车间计算负荷表NO.1和NO.2车间变电所计算负荷数据，如表2-1所示。车间（单位）名称设备容量kWkdcosΦtanΦ计算负荷车间变电所代号P30(kw)Q30(kvar)S30(kva)（补偿后）I30(A)（补偿后）1薄膜车间14000.60.601.338401117.2No.1车变原料库300.250.501.737.512.98生活间100.81.0080成品库一250.30.501.737.512.98成品库二240.30.501.737.212.46包装材料库200.30.501.73610.38小计k∑=0.91509876.21166取,k∑P=0.9,k∑Q=0.97788.581130.02854.8549.422单丝车间13850.60.61.338311105.23No.2车间水泵房200.650.800.75139.75小计k∑=0.9514058441114.98取，k∑P=0.95，k∑Q=0.97801.81081.53887.9551.27表2-1NO.1和NO.2车间变电所负荷计算表NO.3和NO.4车间变电所计算负荷数据，如表1-2所示。表1-2NO.3和NO.4车间变电所负荷计算表3注塑车间1890.40.601.3375.6100.55No.3车间管材车间8800.350.601.33308409.64小计k∑=0.9510690.60383.6510.19取k∑P=0.95，k∑Q=0.97364.42494.88392.222.74备料车间1380.60.501.7382.8143.24No.4车变生活间100.81.0080浴室50.81.040锻工车间300.30.650.8697.74原料间150.81.00120仓库150.30.501.734.57.79机修模具车间1000.250.650.862521.5热处理车间1500.60.701.029091.8铆焊车间1800.30.501.735493.42小计k∑=0.956430.72289.3365.48取k∑P=0.95，k∑Q=0.97274.84354.5230617.7NO.5车间变电所计算负荷数据，如表1-3所示。5锅炉房2000.70.750.6714093.8No.5车变实验室1250.250.501.7331.2554.06辅助材料库1100.20.501.732238.06油泵房150.650.601.339.7512.97加油站120.650.501.737.813.49办公楼、食堂500.60.601.333039.9小计k∑=0.95120.58240.8252.28取取k∑P=0.9，k∑Q=0.92216.72232.10236.5113.7表1-3NO.5车间变电所负荷计算表

第3章变配电所及变压器的选择3.1变配电所所址的选择3.1.1变配电所所址选择的一般原则[2]选择工厂的变配电所的所址，应按照下面的要求并依据技术、经济的对比之后择优确定：接近负荷中心，便于线路的引入和引出。这样也可以缩短配电线路的长度，对于电能、有色金属的节约与提高电能质量都有重要意义。靠近电源侧与交通运输方便的位置，可以避免高压输电线路，特别是架空线路跨越其他建筑或设施。交通方便有利于电压器、工厂各种大型设备与货物的运输、配送。3.1.2负荷中心的确定方法利用负荷功率矩法确定负荷中心:在工厂平面图的左下角为原点，做一个直角坐标的x轴和y轴，测出各车间以及生活区的负荷点的坐标位置，但实际中取的坐标系按照实际情况调整，本次设计的坐标如下图3-1图3-1工厂总平面坐标图再利用《力学》中计算重心的力矩方程，可以得出负荷中心的坐标：x1=27mm,y1=68mm;x2=30mm,y2=100mm;x3=38mm,y3=92mm;x4=40mm,y4=74mm;x5=27mm,y5=26mmX≈33.28mmY≈79.7mm所以配电所初定位置在工厂总平面布置图上的原料库与管材车间的中间。但因工厂前期没有进行配电所的合理规划，经过考虑最终选择在工厂的西北方向的成品库左侧建立室内总配电所。3.2各车间无功补偿以及变电所、变压器选择3.2.1无功补偿概述无功平衡是保证电力系统电压质量的基础，合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压质量，而且能够提高电力系统的经济性、安全性、稳定性。3.2.2车间变电所无功补偿以及变压器台数、容量的选择补偿前功率因数：cosφ1=P30/S30按照要求规定功率因数φ2进行比较，不够再进行功率因数补偿,补偿容量公式为：经观察，各车间负荷都需要进行无功补偿。NO.1车间变电所变压器台数以及容量的选择（1）车间变电所供电负荷统计。同时系数取：取,k∑P=0.9,k∑Q=0.97（2）变压所的无功补偿（提高无功补偿功率因数到0.92以上）无功补偿取：补偿以后：由原始资料得只需一台变压器，查找变压器主要运行参数表得到选择S9-1000/10(6）型变压器，并查并联电容器的主要技术数据表得需要BKMJ0.4-25-3型号电容器32个。NO.2车间变电所变压器台数以及容量的选择（1）车间变电所供电负荷统计。同时系数取：取,k∑P=0.95，k∑Q=0.97（2）变压所的无功补偿（提高无功补偿功率因数到0.92以上）无功补偿取：补偿以后：由原始资料得只需一台变压器，查找变压器主要运行参数表得到选择S9-1000/10(6）型变压器，并查并联电容器的主要技术数据表得需要BKMJ0.4-25-3型号电容器28个。NO.3车间变电所变压器台数以及容量的选择（1）车间变电所供电负荷统计。同时系数取：取,k∑P=0.95，k∑Q=0.97（2）变压所的无功补偿（提高无功补偿功率因数到0.92以上）无功补偿取：补偿以后：（3）由原始资料得需要两台变压器确保车间稳定供电，由ST=0.7S30=0.7×392.2=274.54kVA可知查找变压器主要运行参数表得到选择S9-315/10(6）型变压器，并查并联电容器的主要技术数据表得需要BKMJ0.4-25-3型号电容器14个。NO.4车间变电所变压器台数以及容量的选择（1）车间变电所供电负荷统计。同时系数取：取,k∑P=0.95，k∑Q=0.97（2）变压所的无功补偿（提高无功补偿功率因数到0.92以上）无功补偿取：补偿以后：由原始资料得只需一台变压器，查找变压器主要运行参数表得到选择S9-315/10(6）型变压器，并查并联电容器的主要技术数据表得需要BKMJ0.4-25-3型号电容器10个。NO.5车间变电所变压器台数以及容量的选择（1）车间变电所供电负荷统计。同时系数取：取,k∑P=0.9，k∑Q=0.92（2）变压所的无功补偿（提高无功补偿功率因数到0.92以上）无功补偿取：补偿以后：由原始资料得需要两台变压器确保车间稳定供电，由ST=0.7S30=0.7×236.51=165.56kVA可知查找变压器主要运行参数表得到选择S9-200/10(6）型变压器，并查并联电容器的主要技术数据表得需要BKMJ0.4-25-3型号电容器6个。工厂总配电所计算负荷综上各车间的变电所的负荷总和：∑P30=788.58+801.8+364.42+274.84+216.72=2446.36kW∑Q30=330.02+381.53+144.88+104.52+102.28=1063.23kvar可得当取同时系数kP=0.9，kQ=0.95后得到工厂总配电所的10kV高压侧的计算负荷如下：P30=kP∑P30=0.9×2446.36=2201.72kWQ30=kQ∑Q30=0.95×1063.23=1010.07kvar可得总视在功率为可得功率因素：cosφ=2201.72/2422.36=0.91>0.9工厂总配电侧符合国家相关规定，无需在高压侧再进行无功补偿。综上，可得各车间变压器选择表如下：表3-1各车间变压器选择车间变电所S30/kVAST/kVA实际选用变压器的型号及数据型号额定容量kvA额定电压/kV联结组标号损耗/W空载电流(%)阻抗电压(%)一次二次空载负载1号854.85854.85S9-1000/10(6）1000100.4Dyn11170092001.752号887.95887.95S9-1000/10(6）1000100.4Dyn11170092001.753号392.2274.54S9-315/10(6）315100.4Dyn1172034503.044号306306S9-315/10(6）315100.4Dyn1172034503.045号236.51165.56S9-200/10(6）200100.4Dyn1150025003.543.2.2变电所型式的选择变电所分为屋内式和屋外式两种型式。屋内式变电所维护与运行方便，变电所体积小、占地少。在选择工厂配变电所的型式型式，需要按照具体的地理环境，选择合适的方案；当经济、技术合理时，一般情况优先选用屋内式。负荷较大的车间，适合选择附设式或半露天式变电所。负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，比较适合选择室内变电所或组合式成套变电站。负荷小并且分散的工厂车间或者生活区，适合选择独立变电所。工厂的生活区，当变压器容量在315kVA及以下时，适合选择杆上式变电台或高台式变电所。本设计经过参考各种文件以及标准总配电所选择使用屋内式，NO.1车间变电所选用附设式，NO.2车间变电所选用附设式，NO.3车间变电所选用独立式，NO.4车间变电所选用独立式，NO.5车间变电所选用独立式。3.2.3变压器实际容量校验室内变压器实际容量公式：其中ST为变压器的实际容量，SNgT为变压器的额定容量，θo。Av为当地月平均气温，kθ为修正系数。本设计年最热月平均最高气温为33℃，所以：

所以NO.1车间的实际容量为790kVA<854.85kVA，不满足设计，变压器容量改选择为为1250kVA变压器，可得变压器实际容量为：ST=kθSNgT=0.79×1250=987.5kWA＞854.85kVA满足设计要求。同理可得NO.2车间的变压器的实际容量为：790kVA<887.95kVA，不符合设计的容量要求，所以改选为1250kVA变压器，可得变压器实际容量为：ST=kθSNgT=0.79×1250=987.5kWA＞887.95kVA满足设计要求。NO.3车间的变压器的实际容量为：248.82kVA<274.54kVA，不符合设计的容量要求，所以改选为400kVA变压器，可得变压器实际容量为：ST=kθSNgT=0.79×400=316kWA＞274.54kVA满足设计要求。NO.4车间的变压器的实际容量为：248.85kVA<306kVA，不符合设计的容量要求，所以改选为400kVA变压器，可得变压器实际容量为：ST=kθSNgT=0.79×400=316kWA＞306kVA满足设计要求。NO.5车间的变压器的实际容量为：158kVA<165.56kVA，不符合设计的容量要求，所以改选为250kVA变压器，可得变压器实际容量为：ST=kθSNgT=0.79×250=197.5kWA＞165.56kVA满足设计要求。经过检验与改选后的变压器选择如下：年最热月平均最高气温33℃各个车间变压器选择如下表3-2表3-2各车间校验后变压器选择车间变电所S30/kVAST/kVA实际选用变压器的型号及数据型号额定容量kvA额定电压/kV联结组标号损耗/W空载电流(%)阻抗电压(%)一次二次空载负载1号854.85854.85S9-1250/10（6）1250100.4Dyn112000110002.552号887.95887.95S9-1250/10（6）1250100.4Dyn112000110002.553号392.2274.54S9-400/10（6）400100.4Dyn1187042003.044号306306S9-400/10（6）400100.4Dyn1187042003.045号236.51165.56S9-250/10(6）250100.4Dyn1172034503.04从本章的分析结果可以得到，5个车间变电所的变压器的容量分别为：1250kVA一台、1250kVA一台、400kVA两台、400kVA一台、250kVA两台。第4章电气线路选择及其设计4.1变配电所主接线方案的设计[3]变配电所的主接线，需要分析变配电所在供电系统中的地位、进出变配电所的回路数、选择的电气装置的特性与负荷的大小、性质等条件确定，而且需要满足安全性、可靠性、灵活性和经济性等要求。4.1.1主接线的设计原则与要求1.可靠性能够长期、连续、正常地向用户供电的能力是供电可靠性的必然要求，现在通过各种检测技术可以进行定量的评价。电气主接线的设计与计算不单单要保证在正常运行时，而且要在事故以及检修时，都要确保第一类负荷的供电正常，也要尽量减少一般负荷的停电时间。为此，应考虑选择备用方案，并有留有适当的裕度，除此之外，提高可靠性可以考虑选用高质量的设备。明显，这些方案都会增加费用，与经济型的要求发生矛盾。因此，应根据实际的各种情况进行最优化的选择，即保证必要的可靠性，又能做到高可靠性。灵活性满足调度时的灵活性要求。能够灵活地投入和切入和切除变压器、发电机和线路，灵活地调度负荷和电源满足安全、优质、经济的目标。满足系统正常运行的需要。而发生事故时。则能迅速准确的切除负荷或恢复供电。满足检修时的灵活性要求。当需要检修某一设备时，应能将其方便地退出运行，并让需要检修的设备与需要运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员的方便和安全。满足扩建时的灵活性要求。大的电力工程通常需要分期建设。从初期的主接线过度到最终的主接线，每次扩建都应比较方便，对已建成的部分影响小，改建的工程量尽量小。4.1.2变电所主接线的经济经济指标设计变电所主接线，应按实际的情况选择主变压器的台数和容量以及负荷符合对供电可靠性的要求。主接线方案的技术指标供电的安全性：主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。供电的可靠性：主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。供电的电能质量：主要是指电压质量，包括电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。运行的灵活性：指运行操作的灵便程度。扩展的适应性：指适应今后增容扩展的程度。4.1.3高压变电所主接线方案主接线方案拟定由本设计原始资料知：电力系统某66/10kV变电站用一条10kV架空线路向工厂供电，一次进线长1km，年最大有功负荷利用小时数为5000h，且工厂属于三级负荷。所以只进行总配电再进行车间10/0.4kV变电。母线联络线采用单母线不分段接线方式。主接线方案图主接线方案图如下:4-1主接线方案图4.2供配电线路的设计4.2.1变电所进出线的选择变配电所进出线的选择范围高压进线如为专用线路，应选专用线路的全长。如从公共干线引至变配电所，则仅选从公共干线到配电所的一段引入线。对于靠墙安装的高压开关柜，柜下进线时一般需经电缆引入，因此架空线至配电所高压侧，往往需选一段引入电缆。高压出线对于全线一致的架空出线或电缆出线，应选线路的全长。如经一段电缆从高压开关柜引出再架空配电的线路，则变配电所高压出线的选择只选这一段引出电缆，而架空配电线路在厂区配电线路的设计中考虑。变配电所进出线方式的选择架空线在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂供电设计中优先选用。电缆在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。变配电所进出线导线和电缆型式的选择[4]高压架空线一般采用铝绞线。当档距或交叉档距较长、电杆较高时，宜采用钢心铝绞线。沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐铝绞线。高压电缆线一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆。埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆。在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆。敷设在管内或排管内的电缆，一般采用护套电缆，也可采用裸铠装电缆。4.2.2总配电所架空进线的选择导线截面选择查《工厂供电》P-214表5-3知，年最大负荷在5000小时以上的架空线路且材料为铝的经济电流密度是0.90，按经济电流密度jec计算导线经济截面Aec的公式可得，选择最近的标准截面150mm2,即选择LJ-150型钢芯铝绞线。发热条件的校验本设计最热月平均最高气温为，查《工厂供电》P-450附录表20可知导线截面为150和温度为时的允许载流量为466A>139A，因此满足发热条件。电压损耗的校验按照规定，高压配电线路的损耗，一般不得超过线路额定电压的5%；由于总降压架空进线属于较短线路，且为地区性供电，所以允许电压损耗，因此计算的电压损耗满足。因为10kV级的电压等级的几何均距为0.6m，查《工厂供电》P-436附录表3知,,且进线线路长为1km。线路的计算电压损耗值为：计算电压损耗百分值为：经过计算电压损耗值小于允许电压损耗值，因此所选的LJ-150满足允许电压损耗要求。机械强度的校验查《工厂供电》P-449附录表18知10kV架空线路铝绞线的最小截面。因此所选LJ-150也是满足机械强度的。故选用LJ-150型钢芯铝绞线作为10kV的架空进线。4.2.3车间高压侧引进线的选择NO.1车间变配电所引进线的选择NO.1车间到NO.5车间馈出线都选用ZLQ2型三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带铠装防腐电缆两回线供电，每回线要求完成对其车间70%以上全部负荷的供电任务。（电缆为直埋敷设）选择原则：按经济电流密度选择电缆截面，按发热条件、允许电压损失校验及热稳定度校验。（1）按经济电缆密度选择电缆截面：查《工厂供电》P-214表5-3知，年最大负荷利用小时在5000小时以上的架空线路且材料为铝芯电缆的经济电流密度是1.54A/mm2。NO.1车间的回路电流是按经济电流密度计算导线经济截面的公式 所以:按，选择2根10kV的的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带铠装防腐电缆。查《实用供配点技术手册》P-316表6-46可知在温度为,允许的截流量，正常允许的最高温度为[5]。发热条件的校验：考虑到有一条回路发生故障时，另一条回路应该可以供得起整个车间的荷，即要满足长期发热的条件，安装处的载流量应该满足：其中，为修正系数，与敷设方式和环境温度有关；为环境温度不同于敷设温度时的校正系数；为直埋敷设电缆因土壤热阻不同的校正系数；为多根并列直埋敷设时的校正系数。这里的土壤在0.7至1米深处年最热月平均最高温度为。查《供配电设计手册》P-394表9-3-12可知电缆在流量温度修正系数为1.06；按普通土壤取查《供配电设计手册》P-359表9-3-14可知；这里取；当电缆间距取200mm时，二根并排修正系数为0.9；所以二根直埋电缆安装处的允许载流量为：满足要求.电压损耗的校验：查《工厂供电》P-436附录表3可知，，线路长。所以电压损耗值为：电压损耗满足要求，电压损耗校验合格。热稳定的校验：在温度为，电缆允许的载流量75A，正常允许的最高温度为。电缆通过最大电流时的正常温度为：查《供配电设计手册》P-120表4-7-1，可知，则满足热稳定的电缆最小面积应该为：式子中：C为导体热稳定系数（）为最大运行方式中NO.1车间的三相短路稳定电流，且为6.5kA。为短路发热假象时间。本设计中，为一次进线末端的主保护动作时间。因为进线电源端保护动作时限，且，为高压断路器的短路时间，一般为0.2s，所以因此： 满足热稳定校验，因此选择电缆截面为所以选择2根10kV的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带铠装防腐电缆作为NO.1车间馈出线。其他车间变配电所引进线电缆的选择由于NO.2、NO.3、NO.4、NO.5车间馈出线的型式与NO.1车间相同，并均采用型电缆直埋敷设，所以NO.2、NO.3、NO.4、NO.5车间电缆的选择与无论是步骤过程还是取用参数均相同。故在本设计在将这部分略去，只将其选择的结果列于下表4-1。表4-1变配电所引进线电缆的选择回路名称架空线、电力电缆（每回路）型号根数10kV架空进线12788.9LGJ-1501503387NO.1车间10kV电缆引进线49.3534.5550182NO.2车间10kV电缆引进线51.2635.8950182NO.3车间10kV电缆引进线22.6415.8525143NO.4车间10kV电缆引进线17.6712.3716129NO.5车间10kV电缆引进线13.659.5616129第5章短路计算及设备选择5.1短路电流的计算对一般工厂来说，电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量的系统。无限大容量系统的基本特点是其母线电压总维持不变。这里只计算无限大容量系统中的短路计算。短路计算的方法一般有两种：欧姆法、标幺值法。这里采用标幺值法。1.绘制计算电路图图5-1供电系统图图5-2短路电流计算等效图2.确定短路计算基准值设Sd=100MVA，Ud=Uc=1.05UN，即高压侧Ud1=10.5kV，低压侧Ud2=0.4kV，则计算短路电路中各元件的电抗标幺值[6]（1）电力系统已知SOC=500MVA，故架空线路查表得LGJ-150的x0=0.35Ώ，线长1km，则由于各个车间与10kV母线之间的距离很短所以电抗忽略为0各个车间变压器标幺值：NO.1车间S9-1250变压器一台，查表得UZ%=5，所以：NO.2车间S9-1250变压器一台，查表得UZ%=5，所以：NO.3车间S9-400变压器两台，查表得UZ%=4，所以：NO.4车间S9-400变压器一台，查表得UZ%=4，所以：NO.5车间S9-250变压器两台台，查表得UZ%=4，所以：4.求k1点(10.5kV侧）的三相短路电流和短路容量⑴总电抗标幺值⑵计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值：三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：三相短路冲击电流及其有效值：三相短路容量：NO.1车间即求k2点（0.4kV侧）的三相短路电流和短路容量⑴总电抗标幺值⑵计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值：三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：三相短路冲击电流及其有效值：三相短路容量：由于其他车间变电所与NO.1车间变电所计算方法相同计算过程省略结果填入下表：短路电流计算结果如下表5-1：表5-1短路电流计算短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk—1点6．76．76．717．110．1122k—2点29.929.929.976.245.120.7k—3点29.929.929.976.245.120.7k—4点24.724.724.76337.319.2k—5点13.313.313.333.920.19.2k—6点16.316.316.341.624.611.35.2一次设备的的选择和校验[7]5.2.1按照正常工作选择按工作电压选择设备的额定电压不应小于所在线路的额定电压即但须注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压应与线路额定电压相同，即而不能2.按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，3、按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分段瞬间的短路电流有效值或短路容量，即或5.2.2按短路条件校验隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验⑴动稳定校验条件或式中、为开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为kA）；、为开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA）⑵热稳定校验条件式中为开关的热稳定电流有效值（单位为kA）；为开关的热稳定试验时间（单位为S）;为开关所在处的三相短路稳态电流（单位为kA）；为短路发热假想时间（单位为S）。短路发热假想时间一般按下式计算：在无限大容量系统中，式中为短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当时，。低速断路器（如油短路器），其全分闸时间取0.2s；高速断路器（如真空断路器），其全分闸时间取0.1s。⒉电流互感器的短路稳定度校验⑴动稳定度校验条件或式中为电流互感器的动稳定电流（单位为kA）；为电流互感器的动稳定倍数（对）；为电流互感器的额定一次电流（单位为A）。⑵热稳定校验条件或式中为电流互感器的动稳定电流（单位为kA）；为电流互感器的热稳定试验时间，一般取1s；为电流互感器的热稳定倍数（对）⒊母线的短路稳定度校验⑴动稳定校验条件式中为母线材料的最大允许应力，硬铜a，硬铝；为母线通过时所受到的最大计算应力（单位为MPa）。上述最大计算应力按下式计算：式中M为母线通过时所受到的弯曲力矩（单位为N.m），当母线的挡数为12时，，当挡数多于2时，，这里单位为N，其中为挡距（单位为m），a为两母线轴线间距离（单位为m），为通过母线的三相短路冲击电流（单位为A）;W为母线的截面系数（单位为），当母线水平放置时，这里的b为母线截面的水平宽度（单位为m），H为母线截面的垂直高度（单位为m）。（2）热稳定校验条件式中A为母线截面积（单位为）；为满足短路热稳定条件的最小截面积（单位为）；C为母线材料的热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流（单位为A）。⒋电缆的短路热稳定度校验电缆不校验短路动稳定度。电缆短路热稳定度校验的条件采用⒌支柱绝缘子的短路动稳定度校验式中为通过绝缘子所支持导体产生的最大作用力（单位为N）；为绝缘子的最大允许载荷（单位为N），为绝缘子抗弯破坏载荷的60%。⒍穿墙套管的短路稳定度校验⑴动稳定校验条件，亦采用式⑵热稳定校验条件，采用前式5.2.3熔断器和熔体的选择计算⒈保护线路的熔体电流规格的选择⑴熔体额定电流不得小于线路的计算电流，即⑵熔体额定电流应躲过线路的计算电流，即式中k为小于1的计算系数：对单台电动机电路来说，3s以下（轻载起动），；起动时间在，；起动时间在8s以上（重载起动）或频繁起动、反接起动，。对一般线路来说，按线路计算电流与尖峰电流比值情况，取。⑶熔体额定电流还应与被保护线路的允许载流量相配合，满足的条件为式中为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数。保护电力变压器的熔体额定电流的选择可按下式选择：式中k为系数，一般取为。⒊保护并联电容器的熔体额定电流的选择可按下式选择:式中k为系数,对高压限流式熔断器,保护一台电容器时取,保护一组电容器时取;对高压跌落式熔断器,取.⒋保护电压互感器的熔体额定电流的选择一般取为0.5A,不必校验.⒌熔断器电压、电流规格的选择与校验⑴熔断器额定电压应与所在线路的额定电压相适应，即⑵熔断器额定电流应不小于它所装设的熔体额定电流，即⑶熔断器断流能力的校验条件：对限流式熔断器对非限流式熔断器对跌落式熔断器 ⑷断流上限⑸断流下限5.2.4高压断路器的选择计算⒈高压断路器过电流脱扣器的选择⑴脱扣器额定电流应不小于所在线路的计算电流，即⑵瞬时和短延时过电流脱扣器动作电流（脱扣电流）应躲过线路的尖峰电流，即式中为可靠系数。⑶长延时过电流脱扣器动作电流（脱扣电流）应躲过线路的最大负荷即计算电流，即式中为可靠系数。⑷高压断路器过电流脱扣器的动作电流（脱扣电流）还应与被保护线路的允许载流量相配合，满足的条件为式中绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数。对瞬时和短延时过电流脱扣器，一般取4.5；对长延时过电流脱口器，作短路保护时，取1.1，只作过负荷保护时，取1。⒉高压断路器电压、电流规格的选择与校验⑴断路器的额定电压应不低于所在所在电路的额定电压，即⑵断路器的额定电流应不小于它所装设的脱扣器额定电流，即⑶断路器断流能力的校验条件：对动作时间在0.02s及以下的断路器（DZ型）为或对动作时间在0.02s以上的断路器（DZ型）为或5.2.5电流互感器的选择计算⒈电流互感器应按装设地点条件及额定电压、一次电流、二次电流（一般为5A）、准确级等进行选择，并应校验其短路动稳定和热稳定。电流互感器满足准确级要求的条件决定于二次负荷，即式中为电流互感器对应于某准确级的二次负荷（单位为VA）；为电流互感器的二次负荷（单位为VA）。⒉电流互感器的二次负荷按下式计算：式中为互感器二次侧所接仪表、继电器电流线圈功率损耗之和；为互感器二次侧回路导线的电阻（单位为）为互感器二次侧回路接头的接触电阻，可近似的取为0.1；为互感器的额定二次电流，一般为5A。⒊互感器二次回路导线电阻可按下式计算：式中1对应于二次回路导线电阻的导线计算长度（单位为m）：互感器二次接线为Y联结时，（为从互感器到仪表、继电器的单向长度），二次为V联结时，，二次为一相式接线时，；A为二次回路导线的截面积（单位为）；为二次回路导线的电导率，铝线，铜线。5.2.6电压互感器的选择计算电压互感器按装设地点条件及一次电压、二次电压（一般为100V）、准确级等进行选择。电压互感器满足准确级要求的条件也决定于二次负荷，即前面的式。其二次负荷按下式计算：式中为互感器二次侧所接仪表、继电器电压线圈总有功功率损耗之和；为互感器二次侧所接仪表、继电器电压线圈总无功功率损耗之和。5.2.7电气设备选择与校验表10kV侧的设备选择与校验表如下表：表5-210kV侧设备选择与校验表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数量程10kv139.86A6.7kA10.1kA99.94设备型号规格参数隔离开关GN-1010kV400A25．5kA500电流互感器LQJ-1010kV200/5A60/5A30/5A20/5A90.5kA900断路器ZN2-10/63010kV630A11.6kA30kA538熔断器RN1-6/1010kV150A200MVA电压互感JDZ-1010/0.1kV200A400A避雷器FS-6/1010kV380V侧的设备选择与校验表如下表：表4-3380V侧设备选择与校验表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数量程380v1299A29.9kA45.149kA625.8设备型号规格参数低压刀开关HD13-1500/30380V1500A低压电流互感器LMZJ1—0.5380V1500/5600/5500/5400/5低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA经过对比选用GG-1A（F）型高压开关柜。5.2.8各车间变电所10kV侧进线回路断路器的选择由于个车间变进线回路最大计算负荷是一号车间，即以一号车间的计算电流为断路器的工作电流，即工作电流为135A。且SN10-10Ⅰ/630型户内少油断路器最小额定电流为630A，所以所有的进线回路都选SN10-10Ⅰ/630型户内少油断路器如下表4-3表4-310kV侧进线回路断路器的选择计算数据SN10-10Ⅰ/630校验工作电压(kA)10额定电压(kV)10合格工作电流(A)135额定电流(A)630合格短路电流(kA)6.5额定断开电流(kA)16合格短路容量(MVA)118.2额定断路容量(MVA)300合格冲击短路电流(kA)16.58动稳定电流峰值(kA)40合格热稳定电流(kA)5.72s内热稳定电流(kA)16合格经校验合格，所以断路器选用SN10-10Ⅰ/630型户内少油断路器。5.2.9电流互感器和电压互感器的选择1.电流互感器和电压互感器的选择车间变电所10kV高压侧电压互感器的选择按GG-1A（F）高压开关柜配用选择：选三台JDZJ-10型电压互感器做成接线。JDZJ-10型电压互感器单台0.5级容量为50V.A，三台共计150V.A,最大容量为400V.A。接用负荷每回线路的电流表、电压表和有功电度表各一块，其中最大容量不超过10V.A，每段母线配出回路的二次侧总容量为90V.A，所以校验合格。电流互感器按照计算负荷表，选择如下表4-4.表4-4车间变电所10kV高压侧电流互感器的选择回路名称电流互感器型号变比一号车间LQJ-1060/5二号车间LQJ-1060/5三号车间LQJ-1030/5四号车间LQJ-1030/5五号车间LQJ-1020/5选自《工厂供电设计指导》P-56表4-15。支柱绝缘子及穿墙套管的选择：⑴绝缘子的选择：按额定电压选择，动稳定度校验。工作电压为10kV，查《供用电实用手册》P-105表2-109可以选ZN-10/4型户内支柱瓷绝缘子。满足动稳定的校验条件为：式中，为绝缘子的最大允许负荷，为三相短路时作用于绝缘子的计算力。因为母线在绝缘子上平放，所以即因为所以满足校验要求。⑵穿墙套管的选择计算数据：工作电压为10kV，工作电流为138A。查《供用电实用手册》P-108表2-114可选用CWWL-10/1600-2型穿墙套管，其额定电压为10kV，额定电流为1600A，弯曲破坏负荷为4000N。校验：按工作电压的选择：10kV10kV合格按工作电流的选择：138A1600A合格按动稳定的校验：3224N4000N合格故选用CWWL-10/1600-2型穿墙套管。5.2.1010kV母线的选择总配电只对GG-1A(F)型手车式高压开关柜进行选择。GG-1A(F)型高压开关柜采用铝母线，为三相垂直布置且母线平放。根据本设计的要求，保证对企业70%以上的负荷供电，其计算电流为：1.选择原则按经济电流密度选择母线的截面，再按发热条件、热稳定度和动稳定度进行校验。2.按经济电流密度选择母线截面由公式可选择母线的截面，其中是经济电流密度。查《工厂供电》P-214表5-3知，年最大负荷利用小时在5000小时以上的架空线路且材料为铝的经济电流密度是0.9，即=0.9（A/mm2）。所以选择的母线截面为：查《工厂供电》P-451附录表21可选择LMY型矩形硬铝母线的截面为：404mm2,该母线在环境温度为，平放时，其允许载流量为480A。3.发热条件的校验要满足长期发热的条件，安装出的实际载流量应该满足：式子中，为环境温度不同于额定敷设温度（）时的校正温度系数；查《工厂供电》P-451附录表21可知道温度为时，为0.88,所以安装出的实际载流量为：满足发热条件的要求。故选择截面为的LMY型矩形硬铝母线合格。4、短路热稳定度的校验[8]：母线通过最大电流时的正常温度为：查《供配电设计手册》P-211表5-7-6，可知C=99，则满足热稳定的电缆最小面积要求应该为：式子中：C为导体热稳定系数为短路电流计算5个车间中最大的三相短路电流为29.9kA。为短路发热假想时间。本设计中，为一次进线末端的主保护动作时间。因为进线电源保护动作时限，且为高压断路器的短路时间，一般为0.2s,所以因此：满足热稳定的要求，短路热稳定度校验合格。5、短路动稳定度的校验：母线满足动稳定度的校验条件为：式子中，为母线材料的最大允许应力，这里硬铝母线（LMY），；为母线通过时所受到的最大计算应力，这里的为短路电流计算5个车间中最大的三相短路稳态电流，且为29.9kA。上述最大应力按下式计算：式中，M为母线通过时所受到的弯曲力矩；l为母线的档距；W为母线对垂直于作用力方向轴的截面系数，为母线截面的水平宽度，为母线截面的垂直高度。式中为形状系数，且，为母线受到的最大电动力，a为相棱两相的轴线距离，所以：母线在作用时的弯曲力矩为：母线对垂直于作用力方向轴的截面系数为：因此母线在三相短路时所受到的计算应力为：然而铝母线（LMY）的最大应许力，由此可知，该母线满足短路动稳定度的要求。第6章二次回路与继电保护整定6.110kV侧二次回路方案由于本设计选用外接1km外的电力系统66kV/10kV变电所供电，且在工厂总降压变电所10kV侧进行电能计量。故本设计选用弹簧储能操作操作机构合闸和去分流的全交流操作，实现事故、故障的一次重合闸动作。变电所的电能计量回路：变电所高压侧装设专用计算柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量厂内5个车间高压侧的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。6.2继电保护整定[9]在本设计中分别有五个车间用10kV变压器，分别是NO.1车间与NO.2车间S9-1250/10（6）型号变压器1台，NO.3车间与NO.4车间的S9-400/10（6）型号变压器分别为2台和一台，NO.5车间S9-250/10(6）型号变压器2台。1.NO.1车间与NO.2车间保护设计瓦斯保护800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，均需要装设瓦斯保护，故这两个车间赢采用瓦斯保护。当变压器邮箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号;当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作并跳闸。②装设过电流保护与电流速断保护工厂供电系统变压器的电流速断保护，一般采用两相式接线，且一般利用GL型或者DL型继电器的电流速断装置兼做过电流保护与电流速断保护。按照NO.1车间进行计算：整定电流计算：—变压器的最大负荷电流，可取为（1.5～3）I1N为变压器的额定一次电流—可靠系数，对反时限取1.3。—接线系数，对相电流接线去取1。—继电器返回系数，一般为0.8。—电流互感器的电流比。经整定为20A选用DL-20C型继电器。灵敏度的校验：—在电力系统最小运行方式下，低压母线两项短路电流折算到变压器高压侧的值。—继电保护动作电流折算到一次侧,即变压器高压侧的值。校验合格。2.NO.3车间与NO.4车间保护设计瓦斯保护800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，均需要装设瓦斯保护，故这两个车间应采用瓦斯保护。当变压器邮箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号;当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作并跳闸。②装设过电流保护与电流速断保护工厂供电系统变压器的电流速断保护，一般采用两相式接线，且一般利用GL型或者DL型继电器的电流速断装置兼做过电流保护与电流速断保护。按照短路电流小的NO.4车间进行计算：整定电流计算：经整定为19A选用DL-20C型继电器。灵敏度的校验：校验合格。NO.5车间保护设计瓦斯保护因小于瓦斯保护最低变压器容量无需选择保护②装设过电流保护与电流速断保护工厂供电系统变压器的电流速断保护，一般采用两相式接线，且一般利用GL型或者DL型