某小型轧钢车间供电系统设计课程设计【完整版】

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某小型轧钢车间供电系统设计课程设计【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）工厂供电课程设计题目：某小型轧钢车间供电系统设计学院：信息科学与工程学院姓名：章家义班级：自动化0801班学号：0909080127指导老师：杨明安完成日期：2021/7/20摘要本文按照小型轧钢车间供电系统对供电可靠性、经济性的要求，根据轧钢车间的负荷性质、负荷大小和负荷的分布情况对本厂供电系统做了全面综合的分析，详细阐述了地区变电所及工厂总降压变电所实现的理论依据。通过对整个供电系统的分析和对轧钢车间的电力负荷,功率补偿,短路电流的计算，合理的选择电力变压器、断路器等各种电气设备；对工厂总降压变电所不同的主接线方案进行比拟,选择可靠性高,经济性好的主接线方案,实现了工厂供电系统平安、可靠、优质、经济地运行。关键词：供电系统；电力负荷；功率补偿；短路电流；电气设备；主接线目录HYPERLINK第一章绪论 错误！未找到引用源。=1738.10.343=596.2Kvar补偿后的无功功率：补偿后的视在容量：Sc2=1793KVA变压器损耗：假设变压器容量等于低压侧视在容量Sc2，=1793KVA=26.9KW=107.6Kvar高压侧补偿后的有功功率：=1738.1+26.9=1765KW补偿后的无功功率：=440.4+107.6=548Kvar补偿后的视在容量：QUOTE错误！未找到引用源。补偿后的计算电流：=106.7A补偿后的功率因数：=1765/1848=0.955满足要求。取=600Kvar，补偿电容器的个数为=600/30=20。即无功功率补偿需要20个BWF0.4-30-3的电容器。第四章变电所主变压器的台数及容量4.1变电所主变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑以下原那么：〔1〕应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其它变电所相联的联络线作为备用电源。〔2〕对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。〔3〕除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中而容量相当大的变电所，随为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。〔4〕在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的开展，留有一定的余地。根据上述原那么及工厂的实际情况，厂总变电所主变压器的台数选择2台。4.2电力变压器的并列运行条件两台或多台变压器并列运行时，必须满足三个根本条件：〔1〕所有并列变压器的额定一次电压及二次电压必须对应相等这也就是所有并列变压器的电压比必须相同，允许差值不得超过±5%。如果并列变压器的电压比不同，那么并列变压器二次绕组的回路内将出现环流，即二次电压较高的绕组向二次电压较低的绕组供给电流，引起电能损耗，导致绕组过热或烧毁。〔2〕所有并列变压器的阻抗电压〔即短路电压〕必须相等由于并列运行变压器的负荷是按其阻抗电压值成反比分配的，所以其阻抗电压必须相等，允许差值不得超过±10%。如果阻抗电压值过大，可能导致阻抗电压值较小的变压器发生过负荷现象。〔3〕所有并列变压器的联结组别必须相同这也就是所有并列变压器的一次电压和而次电压的相序和相位都应分别对应地相同，否那么不能并列运行。此外，并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，其最大容量与最小容量之比，一般不能超过3:1。如果容量相差悬殊，不仅运行和不方便，而且在变压器特性稍有差异时，变压器间的环流往往相当显著，特别是很容易造成容量小的变压器过负荷。4.3变电所主变压器容量的选择〔1〕只装一台主变压器的变电所主变压器容量ST〔设计中，一般可概略地当作其额定容量SN.T〕应满足全部用电设备总计算负荷S30需要，即ST≥S30〔2〕装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量ST〔一般可概略地当作SN.T〕应同时满足以下两个条件：1〕任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的大约60%～70%的需要，即ST=(0.6～0.7)S302〕当1台主变退出运行时，其余变压器应能保证全部一级负荷及大局部二级负荷用电，此时允许变压器过负荷40％运行。〔3〕车间变电所主变压器的单台容量上限车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000kV·A〔或1250kV·A〕。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制；另一方面也是考虑到可以使变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。现在我国已能生产一些断流能力更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器如DW15、ME等型低压断路器及其它电器，因此如车间负荷容量较大、负荷集中且运行合理时，也可以选用单台容量为1250～2000kV·A的配电变压器，这样能减少主变压器台数及高压开关电器和电缆等。对装设在二层以上的电力变压器，应考虑垂直与水平运输对通道及楼板荷载的影响。如采用干式变压器时，其容量不宜大于630kV·A。对居住小区变电所内的油浸式变压器单台容量，不宜大于630kV·A。这是因为油浸式变压器容量大于630kV·A时，按规定应装设瓦斯保护，而该变压器电源侧的断路器往往不在变压器附近，因此瓦斯保护很难实施，而且如果变压器容量增大，供电半径相应增大，势必造成供电末端的电压偏低，给居民生活带来不便，例如日光灯启动困难、电冰箱不能启动等。〔4〕适当考虑符合的开展应适当考虑今后5～10年电力负荷的增长，留有一定的余地，同时要考虑变压器的正常过负荷能力。根据上述原那么及工厂的实际情况，厂总降压变电所主变压器的台数选择2台。2台变压器并列运行，单台变压器的容量为4000kV·A，型号为S9-4000/35。第五章变电所位置选择与总体布置5.1变电所所址选择的一般原那么变配电所所址的选择，应根据以下要求并经技术经济分析比拟后确定1、尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗电压损耗和有色金属消耗量。2、进出线方便，特别是要便于架空进出线。3、接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。4、设备运输方便，特别要考虑电力变压器和上下压成套配电装置的运输。5、不应设在有剧烈振动或高温的场所；无法避开时，应有防振和隔热的措施。6、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7、不应设在厕所浴室和其他经常积水的场所的正下方，且不宜设与上述场所相邻。8、不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的连时，应符合现行国家标准GB50058—1992?爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准?的规定。9、不应设在地势低洼和可能积水的场所。关于工厂或车间的负荷中心，可用负荷指示图或负荷功率矩法来近似地确定。不过确定变配电所所址，负荷中心不是惟一的因素，确定所址应全面考虑，择优确定。5.2确定负荷中心在直角坐标系中，设负荷Pi在该坐标系中对应的坐标为〔xi，yi〕，设负荷中心坐标为(x，y)，那么负荷中心坐标为：因总降压变电所靠近负荷中心，故可得到变电所的大体位置。5.3变电所的总体布置变电所的总体布置应满足以下要求：1、便于运行维护和检修。有人值班的变配电所，一般应设值班室。值班室应尽量靠近上下压配电室，且有门直通。如果值班室靠近上下压配电室有困难时，那么值班室可经走廊与配电室相通。值班室也可以与低压配电室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端，低压配电室装置到墙的距离不应小于3M。主变压器尽量靠近交通运输方便的马路侧。条件许可时，可但设工具材料室或维修间。昼夜值班的变配电所，宜设休息室。有人值班的独立变配电所，宜设有厕所和给排水设施。2、保证运行平安。值班室内不得有高压设备。值班室的门应朝外开。上下压配电室和电容器室的门应朝值班室开，或朝外开。油量为100KG及以上的变压器应装设在单独的变压器室内。变压器室的大门应朝马路开，但应防止朝向仓库。在炎热地区，应防止朝西开门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。高压电容器组一般应装设在单独的房间内，但数量较少时，可装设在高压配电室内；低压电容器组可装设在低压配电室内，但数量较多时，宜装设在单独的房间内。所有带电部门离墙和离地的距离以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有关规程的规定，以确保运行平安。3、便于进出线。如果是架空进线，那么高压配电室宜位于进线侧。考虑到变压器低压出线通常是采用矩形裸母线，因此变压器的安装位置宜靠近低压配电室。低压配电室位于低压架空出线侧。4、节约土地和建筑费用。值班室可与低压配电室合并，但这时低压配电室的面积应适当扩大，以便安置值班桌或控制台，满足运行值班的要求。高压开关柜不多于6台时，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压开关柜与低压配电屏的间距不得小于2M。5、适应开展要求。变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能。上下压配电室内均应留有适当数量开关柜屏的备用位置。总之，既要考虑到配电所留有扩展的余地，又要不阻碍工厂或车间的开展。变配电所总体布置的方案，应因地制宜，合理设计。布置方案的最后确定，应通过几个方案的技术经济比拟。考虑到周围环境及进出线方便，决定在厂房的南侧紧靠厂房仓库建设工厂变电所，其位置如平面图如示。工厂总平面图如下：生活区负荷中心10KV车间变电所(4)(5)生活区负荷中心10KV车间变电所(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)工厂总降压变电所35KV电源进线380V街道轧钢厂平面图轧钢车间第六章变电所主接线方案的设计6.1电气主接线概述主接线又称一次接线或主电路。电气主接线是由各种主要电气设备〔如发电机、变压器、开关电气、互感器、电抗器及连接线路等设备〕，按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。由于交流供电系统通常是三相对称的，故在主接线图中，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备不对称或需进一步说明的地方，局部地用三条线表示，这样就将三相电路图绘成了单线图。为使看图容易起见，图上只绘出系统的主要元件及相互间的连接。电气主接线单线图应按行业标准规定的图形符号与文字符号绘制，通常还在图上标明主要电气设备的型号和技术参数，以方便阅读。主接线代表了发电厂和变电站电气局部主体结构，是电力系统网络结构的重要组成局部。6.2对主接线的根本要求概括地说，对主接线的根本要求包括平安、可靠、灵活、经济四个方面。平安包括人身平安和设备平安。要满足这一点，必须按照国家标准和标准的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身平安的技术措施。可靠就是主接线应能满足对不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常运行是不误动、发生事故时不拒动，能尽可能地缩小停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。电器是电力系统中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免引起事故。灵活是用最少的切换，能适应不同的运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围最小。因此，电气主接线必须满足调度灵活、操作方便的根本要求。经济是在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必须要选用高质量的现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资省、占地面积少、电能损耗小、运行费用低和节约有色金属等几个方面综合考虑。6.3主接线的根本接线形式主接线的根本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括为有母线的接线形式和无母线的接线形式两大类。6.3.1具有母线的电气主接线〔这里只介绍两种〕〔1〕单母线接线单母线接线是一种最原始、最简单的接线，如图6.1所示，所有电源及出线均接在同一母线上。其优点是简单明显，采用设备少，操作简便，便于扩建，造价低。缺点是供电可靠性低。母线及母线隔离开关等任一元件发生故障或检修时，均需使整个配电装置停电。因此，单母线接线方式一般只在发电厂或变电所建设初期无重要用户或出线回路数不多的单电源小容量的厂〔所〕中采用。在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电源，以保证其它设备和线路的平安检修。〔2〕单母线分段接线单母线分段接线是采用断路器〔或隔离开关〕将母线分段，通常是分成两段，如图6.2所示。母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器QF1在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线段不间断供电和不致使重要用户停电。两段母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。在供电可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段〔QS1〕，任一段母线发生故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，拉开分段隔离开关QS1，完好段即可恢复供电。图6.2图6.1单母线分段接线即具有单母线接线简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。但它的缺点是当一段母线隔离开关发生故障检修时该段母线上的所有回路都要长时间停电。单母线分段接线连接的回路数一般可比单母线增加一倍。图6.2图6.16.3.2无母线的电气主接线没有母线的接线，其最大特点是使用断路器数量较少，一般采用断路器数都等于或小于出线回路数，从而结构简单，投资较少。一般在6～220kV电压级电气主接线中广泛采用。桥形接线图6.3当具有两台变压器和两条线路时，在变压器-线路接线的根底上，在其中间架一连接桥，那么成为桥形接线。如图6.3所示。按照连接桥断路器的位置，可分为内桥〔图6.3(a)〕和外桥〔图6.3〔b〕〕两种接线。前者桥连断路器设置在变压器侧；而后者，桥连断路器那么设置在线路侧。桥形接线中，四个回路只有三台断路器，是需要断路器最少也是最节省的一种接线。但其可靠性和灵活性较差，只能应用于小型变电所、发电厂。图6.3内桥式适宜输电线路较长，故障几率较多，而变压器又不需要经常切换时；外桥式那么在出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换时，就更为适宜。有时为了检修出线和在变压器回路中的断路器时不中断线路和变压器正常运行，再在桥形接线中附加一个正常工作时断开的带隔离开关的跨条。在跨条上装设两台隔离开关的目的是可以轮换停电检修任何一组隔离开关。6.4主接线的绘制变电所主接线图应说明：〔1〕电源电压、电源进线回路数和线路结构；〔2〕变电所的接线方式和运行方式；〔3〕高压开关柜和低压配电屏的类型和电路方案；〔4〕上下压电器设备的型号及规格；〔5〕各条馈出线的回路编号、名称及容量。6.5工厂总降压变电所的主接线方案选择工厂电源进线电压为35KV及以上的工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6~10KV的高压配电电压，然后经过车间变电所，降为一般低压用电设备所需的电压如220/380V。方案1一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图〔如图6.4〕所示。这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨在两路电源进线之间，犹如一座桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷的工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，那么断开QF11，投入QF10〔其两侧QS先合〕，即可由WL2恢复对变压器T1的供电。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电的时机较多、并且变电所的变压器不需经常切换的总降压变电所。图6.5图6.4方案2一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图〔如图6.5〕所示。这种主接线，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，因此称为外桥式接线。这种主接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。但与内桥式接线的适用场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，那么断开QF11，投入QF10〔其两侧QS先合〕，使用两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式接线适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适于经济运行需经常切换的总降压变电所。图6.5图6.4方案3一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图〔如图6.6〕这种主接线兼有上述两种桥式接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、二侧进出线较多的总降压变电所。根据本厂的实际情况，工厂总降压变电所距该城镇220/35KV变电所〔地区变电所〕5公里，距离较远；而变电所负荷变动不大，故采用方案1〔一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线〕。方案2更适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大,适于经济运行需经常切换的总降压变电所；而方案3所用的高压设备较多，增加了初期投资，故不采用方案2和方案3。采用桥式接线，最大的特点就是使用断路器数量较少，使用断路器数量较少，一般采用断路器数都等于或少于出线回路数，从而结构简单，投资较少。图6.66.6高压线路的接线方式图6.6工厂的高压线路有放射式、树干式和环形等根本接线方式。〔1〕高压放射式接线图6.7图6.7为放射式结构，放射式线路之间互相不影响，因此供电可靠性较高，而且便于装设自动装置，但是高压设备用的较多，且每台高压断路器须装设一个高压柜，从而使投资增加，而这种放射式线路发生故障或检修时，该线路所有供电的负荷都要停电，要提高其供电可靠性，可在低压变电所高压侧之间或低压侧之间敷设联络线，要近一步提高其供电可靠性，还可采用来自两个电源的两路高压进线，然后经分段母线，由两段母线用双回路对用户交叉供电。图6.7〔2〕高压树干式接线图6.8是高压树干式线路的电路图。树干式结线与放射式结线相比，具有以下优点：多数情况下，能减少线路的有色金属消耗量；采用高压开关数量少，投资较省。但有以下缺点：供电可靠性较低，当高压配电干线发生故障或检修时，接于干线的所有变电所都要停电，且在实现自动化方面，适应性较差。实际上，工厂的高压配电系统往往是几种接线方案相结合，依据具体情况而定，不过一般来说，高压配电系统宜先优先考虑采用放射式，因为放射式的供电可靠性高，且便于运行管理。本厂由于车间一、二级负荷较多，需要较高的供电可靠性故采用放射式接线。图6.8图6.8第七章低压电力网导线型号及截面的选择7.1电力网导线型号选择架空线路裸导线型号由于架空与电缆线路相比有较多的优点，如本钱低、投资少，安装容易，维护和检修方便易于发现和排除故障等，所以架空线路在一般工厂中应用相当广泛。工厂户外架空线路一般采用裸导线，其常用型号适用范围如下：1.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较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在10kV及以下线路上，其杆距不超过100～125m。2.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。由于交流电的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面面积是指铝线局部的面积。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采用。3.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。4.防腐钢芯铝绞线〔LGJF〕：具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上电缆线路与架空线路相比，具有本钱高，投资大，维修不便等缺点，但是它具有运行可靠、不易受外界影响、不需架设电杆、不占地面、不碍观瞻等优点，特别是在有腐蚀性气体和易燃、易爆场所，不宜架设架空线路时，只有敷设电缆线路。工厂供电系统中常用电力电缆型号及适用范围如下：浸纸绝缘铝包或铅包电力电缆〔如铝包铝芯ZLL型，铝包铅芯ZL型〕。它具有耐压强度高，耐热能力好，使用年限长等优点，使用最普遍。这种电缆在工作时，其内部浸渍的油会流动，因此不宜用在有较大高度差的场所。如6～10kV电缆水平高度差不应大于15m，以免低端电缆头胀裂漏油。浸纸滴干绝缘铅包电力电缆。可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。料绝缘电力电缆。这种电缆重量轻、耐腐蚀，可以敷设在有较大高度差，甚至是垂直、倾斜的环境中，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向。目前生产的有两种：一种是聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的全塑电力电缆〔VLV和VV型〕，已生产至10kV电压等级。另一种是交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆〔YJLV和YJV型〕，已生产至110kV电压等级。7.2导线截面选择7.2.1导线截面选择的条件为了保证供电系统平安、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足以下条件：〔1〕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。〔2〕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。〔3〕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〞。此种选择原那么，称为“年费用支出最小〞原那么。工厂内的10kV及以下线路，通常不按此原那么选择。〔4〕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。表7.1架空导线最小截面积架空线路电压等级钢芯铝线〔mm2〕铝及铝合金〔mm2〕铜〔mm2〕35kV2535－――6~10kV2535〔居民区〕25〔非居民区〕16≤1kV16正式68导线〔或电缆，下同〕的截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比拟合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。各国根据其具体国情特别是有色金属资源的情况，规定了导线和电缆的经济电流密度。我国现行的经济电流密度规定如表7.2所示。表7.2导线和电缆的经济电流密度〔A/mm2〕线路类别导线材质年最大负荷利用小时3000h以下3000～5000h5000h以上架空线路铝1.651.150.90铜3.002.251.75电缆线路铝1.921.731.54铜2.502.252.00按经济电流密度jec计算经济截面Aec的公式为式中，I30为线路的计算电流。按上式计算出Aec后，应选最接近的标准截面〔可取较小的标准截面〕，然后校验其它条件。7.3本次设计导线型号及截面选择〔1〕轧钢车间变电所高压侧导线〔10kV〕,按经济电流密度选择1〕选择经济截面按条件，查表得T=6500h,jec=0.90/mm2,因此Aec=I30/jec=106.7/(0.90A/mm2)=118.6mm2选择标准截面150mm2，即选LGJ-150型钢芯铝绞线。2〕校验发热条件查表得LGJ-150的允许载流量〔室外18℃时〕Ial=445A>I30=106.7A，因此满足发热条件。3〕校验机械强度查表得10kV架空钢芯铝绞线的最小截面Amin=16mm2<A=118.6mm2,因此所选LGJ-150型钢芯铝绞线满足机械强度要求。4〕线路电压损耗几何均距为1.5km,A=150mm2，查表得R0=0.2Ω/km，X0=0.36Ω/km。故线路的电压损耗为线路的电压损耗百分值为它小于，因此所选LGJ-150型钢芯铝绞线满足电压损耗要求。〔2〕总降压变电所高压侧导线(35kV架空线)选择原那么及校验同10kv架空线的选择类似。第八章短路电流的计算8.1短路概述在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择检验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k(3)表示。工厂供电系统要求正常地不简短地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。所谓短路，就是指一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。产生短路的原因很多，主要有以下几个方面：〔1〕元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良带来的设备缺陷开展成短路等；〔2〕气象条件恶化，例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等；〔3〕人为事故，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后为撤除接地线就加上电压等；〔4〕其它，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流局部等。短路后，短路电流比正常电流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即:〔1〕短路是要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏；〔2〕短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行；〔3〕短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大；〔4〕严重的短路要影响电流系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列；〔5〕单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障懂得开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件〔如电抗器〕等，也必须计算短路电流。8.2三相短路电流的计算标幺制法，即相对单位制算法，因其短路计算中的有关物理量是采用标幺值〔相对单位〕而得名。按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud。基准容量，工程设计中通常取Sd=100MV·A。基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即取Ud=Uc。选定了基准容量Sd和基准电压Ud以后，基准电流Id按下式计算基准电抗Xd那么按下式计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值的计算〔取Sd=100MV·A,Ud=Uc〕。〔1〕电力系统的电抗标幺值〔2〕电力变压器的电抗标幺值〔3〕电力线路的电抗标幺值短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算其总电抗标幺值X∑*。由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点的电压无关，因此无须进行电压换算，这也是标幺值法较之欧姆法优越之处。三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流8.3标幺值法计算电路短路电流 去轧钢车间去轧钢车间=400MVAl=5km=0.4Ω/kmS9-4000/35K-1S9-1250/35K-1K-2380V35KV10KVLGJ-150，l=1.5km取取那么==5.50KA取那么==144.3KA 电力系统: 电力系统出口断路器的遮断容量=400MVA，故=100MVA/400MVA=0.25架空线路: 又LGJ-150的线路电抗，而线路长1.5km，电力变压器 查表得：S9-4000变压器的短路电压百分值=4.5S9-1350变压器的短路电压百分值=5.5，故=1.38 =3.6 式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图8.1所示。去轧钢车间K-1去轧钢车间K-1K-2=400MVA图8.1短路计算等效电路k-1点〔10.5kV侧〕的相关计算总电抗标幺值 =0.25+0.16+1.38/2+0.5=1.6 三相短路电流周期分量有效值 其他短路电流 三相短路容量 k-2点〔0.4kV侧〕的相关计算总电抗标幺值=1.6+3.6=5.2〔5-12〕三相短路电流周期分量有效值 〔5-13〕其他短路电流 〔5-14〕 〔5-15〕 〔5-16〕三相短路容量 〔5-17〕以上短路计算结果综合图表8.1所示。表8.1 短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-13.443.443.448.765.1962.5k-227.7527.7527.7570.841.919.23第九章上下压供电系统一次元件的选择与校验工厂供配电系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路，称为“主电路〞，也叫“一次电路〞。一次电路中的所有电气设备，称为“一次设备〞或“一次元件〞9.1电气设备选择的一般条件9.1.1按正常运行条件选择电气设备按正常工作条件选择，就是要考虑装置地点的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置特征；电气要求是指对设备的电压、电流、频率〔一般为50HZ〕等方面的要求；对一些断路电器如开关、熔断器等，还应考虑其断流能力。〔1〕考虑所选设备的工作环境。如户内、户外、防腐蚀、防暴、防尘、防火等要求，以及沿海或是湿热地域的特点。〔2〕所选设备的额定电压UN,et应不低于安装地点电网的额定电压UN，即UN,et≥UN一般设备的电压设计值满足1.1UN,et，因而可在1.1UN,et下平安工作。〔3〕设备的额定电流IN是指在额定周围环境温度下，设备的长期允许电流。IN应不小于通过设备的计算电流I30，即IN≥I30〔4〕设备的最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流，即9.1.2按短路条件校验〔1〕动稳定校验动稳定校验〔电动力稳定〕是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。满足稳定的条件是或式中，、——设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值；、——设备允许通过的电流峰值及其有效值。对于以下情况可不校验动稳定或热稳定。1〕用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验热稳定。2〕电压互感器及其所在回路的裸倒替和电器可不校验动、热稳定，因短路电流很小。3〕电缆一般均有足够的机械强度，可不校验动稳定。〔2〕热稳定校验短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短路时发热最高允许值，即式中，——设备安装地点稳态三相短路电流；——短路电流假想时间；——电器的热稳定电流；——电器的热稳定时间。9.2高压一次设备的选择高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作平安可靠，运行维护方便，投资经济合理。设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。故高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即 设备的额定开断电流或遮断容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，那么为，为最大负荷电流。a)动稳定校验条件 或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件对于上面的分析，如表9.1所示，由它可知所选高压一次设备均满足要求表9.110kV高压侧一次侧设备的选择校验选择校验工程电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV50.3A()3.44kA8.76kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10/100010kV1000A31.5kA80kA高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5kA-高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA--电压互感器JDJ-1010/0.1kV电压互感器JDZJ-10电流互感器LQJ-1010kV100/5A-30.8kA-避雷针FS4-1010kV户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA-9.3变电所低压一次设备的选择同样根据上面的原那么，做出380V低压侧一次设备的选择校验，如表6-2所示，所选数据均满足要求表9.2380V低压侧一次设备的选择校验选择校验工程电压电流断流能力动态定度热稳定度装置地点条件参数数据380V3074.7A27.75kA41.9kA一次设备型号规格额定参数低压断路器DW15-3000/3D380V3000A40kA--低压断路器DW20-630380V630A〔大于〕--低压断路器DW20-200380V200A〔大于〕--低压断路HD13-1500/30380V1500A电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A第十章防雷和接地装置确实定10.1防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击〔雷闪〕的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。10.2防雷措施架空线路的防雷措施〔1〕架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。〔2〕提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的根本措施。〔3〕利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。〔4〕装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。〔5〕个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉