某工厂供配电系统设计说明书

...XinjiangInstituteofEngineering毕业设计设计题目某工厂供配电系统设计系〔部电气与信息工程系学科专业电气自动化班级姓名学号指导教师二〇一四年四月二十日新疆工程学院毕业设计任务书学生姓名专业班级设计题目某工厂供配电系统设计接受任务日期完成任务日期指导教师指导教师单位新疆工程学院设计目标通过毕业设计,培养学生综合运用所学的知识和技能解决问题的本领,巩固和加深对所学知识的理解；培养学生调查研究的习惯和工作能力；培养学生建立正确的设计和科学研究的思想,树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。设计要求〔1计算电力负荷和无功功率补偿；〔2选择本变电所主变的台数、容量和类型；〔3设计本变电所的电气主接线；〔4进行必要的短路电流计算；〔5主要电气设备的选择；〔6电力线路接线及敷设教师指导过程记录3.5教学楼A325分配任务和设计要求与计划3.13A325检查设计资料查询、设计思路、讲负荷计算、功率因素的补偿3.20A325检查计算情况、讲短路电流计算、主变压器、主接线方案选取3.29天津路校区检查计算情况、计算指导4.9教学楼A325检查计算情况、讲解设备导线选择4.19天津路校区检查设计进度、介绍答辩流程、注意事项4.21教学楼B208检查设计说明书参考资料1、江文、许慧中主编.《供配电技术》.北京：机械工业出版社,2005.12、翁双安主编.《供配电工程设计技术指导》.北京：机械工业出版社,2008.3新疆工程学院毕业设计成绩表学生姓名专业班级设计题目某工厂供配电系统设计考核项目考核内容满分评分一、指导教师评分1、工作态度与纪律102、基本理论、基本知识、基本技能和外文水平103、独立工作能力、分析和解决问题能力104、完成任务的情况与水平〔论文与实物硬件质量10指导教师签字：年月日二、评阅教师评分1、论文质量〔正确性、条理性、创造性和实用性152、成果技术水平〔理论分析、计算、实验和实物性能15评阅教师签字：年月日三、答辩小组评分1、完成任务书所规定的内容和要求52、论文与实物的质量53、课题设计内容的讲述104、回答问题的正确性10答辩组长签字：年月日四、答辩小组成绩评定：负责人签字：年月日五、答辩委员会意见：答辩委员会主任签字：年月日目录TOC\t"1号标题,1,标题2号,2,3号标题,3"\h\u22435摘要 112574Abstract 13480第一章绪论 2326641.1工厂供电的意义232571.2设计概述 240031.2.1工厂情况 2196961.2.2设计思路 413339第二章负荷计算及功率因数补偿计算 535452.1负荷计算 5198582.1.1负荷计算的意义 5305872.1.2负荷计算的方法 537582.1.3各车间负荷计算 6229742.1.4全厂总负荷 762122.2功率因数补偿计算 8185612.2.1功率因数对供电系统的影响 8213912.2.2功率因数的补偿 8386第三章变电所位置与型式的选择 11253423.1变配电所的类型和所址的选择 11129243.2变配电所总体布置的一般要求 1216283.3变配电所的总体设计选择 1210525第四章主变压器及主接线方案的选择14300594.1变电所主变压器台数的选择149634.2变电所主变压器容量选择1431114.3主接线方案的选择14289694.3.1主接线的总体分类：14159454.3.210kV侧单母线和双母线接线的比较16159734.4低压侧接线方案的选择16132564.4.1一般要求 16117524.4.2低压配电系统常见接线方式及适合场 1615970第五章短路电流的计算 19100725.1短路的基本概念 1962635.2短路的原因 1939755.3短路的后果 1981265.4短路的形成 19206915.5三相短路电流计算的目的 2047625.6短路电流的计算 208100短路电流计算的公式2019735具体计算过程219208第六章一次设备的选择24109716.1电气设备选择及校验的一般原则 24143516.2设备选择 2575656.2.1断路器25117026.2.2隔离开关25172786.2.3电压互感器26222216.2.4熔断器26267796.2.5避雷器2613038第七章变压所进出线的选择 28276337.1电力线路的截面选择 28295397.2按发热条件选择导线和电缆的截面 2957067.310KV高压进线选择校验 29204367.4380低压出线的选择 3047737.5作为备用电源的高压联络线的选择校验 31146737.5.1按发热条件选择 31326767.5.2校验电压损耗 3198817.5.3短路热稳定校验 312333第八章二次回路方案选择及继电保护33194208.1二次回路方案选择33131648.1.1二次回路电源选择33249038.1.2高压断路器的控制和信号回路3336538.1.3电测量仪表与绝缘监视装置33304808.2继电保护的整定33294528.2.1变压器继电保护332796总结 3521252致谢 3629190参考文献 37摘要工厂供电,是指工厂所需的电能的供应与分配,也称工厂配电。众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既能易于由其他形式的能量以供应用,又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化,而且现代社会的信息技术和其他高新技术无疑不是建立在电能应用的基础之上的。因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。本论文设计首先计算电力负荷和变压器的台数、容量:利用所学的知识确定变电所的位置,计算出短路电流的大小,选出不同型号的变压器,进而确定变压器的连接组别,画出必要的变电所主接线图。关键词：主接线图、短路电流、电力负荷、变压器AbstractThefactorypowersupply,itistopointtothepowersupplyanddistribution,alsocalledplantdistribution.Asisknowntoall,theelectricityisofmodernindustrialproduction,themainformofenergyandpower.Electricenergycaneasilybyotherformsofenergyconversion,andeasytoconverttootherformsofenergytosupplytheuse.Electricpowertransmissionanddistributionofeconomicissimple,andeasytocontrol,adjustandmeasurement,whichishelpfultorealizetheproductionprocessautomation,and,themodernsocialinformationtechnologyandotherhigh-techundoubtedlyisnotbasedonelectricpoweronthebasisofapplicationofthe.Sothepowerinthemodernindustryproductionandthewholenationaleconomiclifearewidely.Thisthesisdesignfirstcalculatedpowerloadandtransformersets,capacity;Useknowledgetodeterminethepositionofthesubstation.Tocalculatetheshotcircuitcurrentsizechoosedifferenttypesoftransformerconnectioncategories,drawthenecessarysubstationmainwiringdiagram.Keywords:mainwiringdiagram,shottcircuitcurrent,powerload,transformer第一章绪论1.1工厂供电的意义以第二次工业革命的爆发,从此人类社会进入电气时代,电能的发展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、调节和计量,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中应用极为广泛。在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,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,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。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,因此做好工厂供配电的工作,对于节约能源、减少能源的浪费,也具有重大的作用。1.2设计概述现有一工厂,需要根据其所能取得的电源及用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,为本厂设计一个变电所。1.2.1工厂情况1、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为4600h,日最大负荷持续时间为6h。该厂除锅炉房、水泵房和制冷站属二级负荷外,其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。2、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-35,导线为等边三角形排列,线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护,定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为10km,电缆线路总长度为25km。3、本地气象、地壤等资料：〔1最热月平均温度28.4℃〔2最热月平均最高温度33℃

〔3极端最高温度38.5℃

〔4极端最低温度-15.5℃

〔5最热月地下0.8米的平均温度25度表1.1负荷统计资料序号车间名称计算负荷〔KW>〔kvar<KV.A>1空调机房〔一98.672.3122.22厂务公用站房136.895.6166.83TG车间163.7137.5213.84锅炉房10780.2133.85水泵房108.690.5141.36污水处理厂53.647.268.77TA车间151120.21938空压站134.2100.1167.49空调机房〔二95.677.2122.910冷冻机〔1192.7145.6241.511冷冻机〔2,3185.4151.1239.212制冷站10582.2133.413照明用电107.590.6140.5〔4工厂平面图图1.1工厂平面图1.2.2设计思路1、计算电力负荷和无功功率补偿；2、选择本变电所主变的台数、容量和类型；3、设计本变电所的电气主接线；4、进行必要的短路电流计算；5、主要电气设备的选择；6、电力线路接线及敷设方式；7、继电保护。第二章负荷计算及功率因数补偿计算2.1负荷计算2.1.1负荷计算的意义负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据,所以非常重要。如估算过高,将增加供电设备的容量,使工厂电网复杂,浪费有色金属,增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户,以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设,将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低,又会使工厂投入生产后,供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热,加速其绝缘老化的速度,降低使用寿命,增大电能损耗,影响供电系统的正常可靠运行。2.1.2负荷计算的方法常用负荷计算的方法有：1、需要系数法2、二项式系数法3、形状系数法。在此次选择的设计中,设备台数较多,各台设备容量相差不太悬殊,所以考虑采用需要系数法。需要系数法的主要步骤：1、将用电设备分组,求出各组用电设备的总额定容量。2、查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。3、用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时,需要在各级配电点乘以同时系数K。需要系数法的计算过程：先从用电端起逐级往电源方向计算,即：首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷,加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗,即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压则负荷相加同时加上厂区配电线路的功率损耗,再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗,其总和就是全厂计算负荷。表2.1需要系数法的计算公式计算负荷计算公式适用条件有功已知三相用电设备组或用电单位〔工厂、车间的设备容量及功率因数,求其计算负荷。无功视在电流2.1.3各车间负荷计算1、空调机房〔一>：P=98.6kw；Q=72.3kvar;S=122.2kVA;I=122.2÷<×0.38>=185.7A2、厂务公用站房:P=136.8kw；Q=95.6kvar;S=166.8kVA；I=166.8÷〔×0.38=253.4A3、TG车间：P=163.7kW；Q=137.5kvar;S=213.8kVA；I=213.8÷<×0.38=324.8A4、锅炉房：P=107kW；Q=80.2kvar;S=133.8kVA；I=133.8÷<×0.38=203.3A5、水泵房：P=108.6kW；Q=90.5kvar;S=141.3kVA；I=141.3÷<×0.38=214.7A6、污水处理厂：P=53.6kW；Q=47.2kvar;S=68.7kVA；I=68.7÷<×0.38=104.4A7、TA车间：P=151kW；Q=120.2kvar;S=193kVA；I=193÷<×0.38=288.7A8、空压站：P=134.2kW；Q=100.1kvar;S=167.4kVA；I=167.4÷<×0.38=254.3A9、空调机房〔二：P=95.6kW；Q=77.2kvar；S=122.9kVA；I=122.9÷〔×0.38=186.7A10、冷冻机〔1：P=192.7kW；Q=145.6kvar；S=241.5kVA；I=241.5÷<×0.38=366.9A11、冷冻机〔2,3：P=185.4kW；Q=151.1kvar;S=239.2kVA；I=239.2÷<×0.38=363.4A12、制冷站：P=105kW；Q=82.2kvar；S=133.4kVA；I=133.4÷〔×0.38=202.7A13、照明用电：P=107.5kW；Q=90.6kvar；S=140.5kVA；I=140.5÷<×0.38=213.5A2.1.4全厂总负荷取全厂的同时系数为：K∑p=K∑q=0.9,则全厂的计算负荷为：=0.9×1639.7=1475.73KW=0.9×1290.3=1161.27kvar===1877.8kVA变压器损耗：有功损耗：无功损耗：〔注：由于线路不很长,因此高压配电线的功率损耗可忽略则变电所高压侧的计算负荷为：2.2功率因数补偿计算2.2.1功率因数对供电系统的影响在工厂供电系统中,绝大多数用电设备都具有电感的特性。这些设备仅需要从电力系统吸收有功功率,还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下,无功功率增大,就会降低供电系统的功率因数。因此,功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电器设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。功率因数的降低产生的不良影响：1、系统中输送的总电流增加,使得供电系统中的电气元件,如变压器、电器设备、导线等容量增大,从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大,因而增大了初投资费用；2、由于无功功率的增大而引起的总电流的增加,使得设备及供电线路的有功功率损耗相应地增大；3、由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流,因此总电流增大,就使的供电系统中的电压损失增加,使得调压困难；4、对电力系统的发电设备来说,无功电流的增大,使发电机转子的去磁效应增加,电压降低,过度增大激磁电流,从而使转子绕组的温升超过允许范围,为了保证转子绕组的正常工作,发电机就不能达到预定的出力。无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良的影响。因此,供电单位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求,无功功率的减少就相应地提高了功率因数。2.2.2功率因数的补偿供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数都要提出一定的要求,它是根据工厂电源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的。根据《全国供用电规则》的规定,本设计要求用户的功率因数cos0.92。供电单位对工厂功率因数这样高的要求,仅仅依靠提高自然功率因数的办法,一般不能满足要求。因此,工厂便需要装设无功补偿装置,对功率因数进行人工补偿。补偿容量可按下式子计算：——补偿前自然平均功率因数对应的正切值；——补偿后自然平均功率因数对应的正切值；最大负荷时的功率因数：=1503.9/2009.3=0.74所需的无功补偿装置容量为：〔其中取0.92<n为所需电容个数则：补偿后重新选变压器容量：低压侧的视在计算负荷：补偿后变压器的功率损耗为：变压所高压侧的计算负荷为：补偿后工厂的功率因数为：因为0.94>0.92,所以满足相关规定。 表2.2负荷计算总表序号车间名称计算负荷<KW><kvar><KV.A>〔A1空调机房〔一98.672.3122.2185.72厂务公用站房136.895.6166.8253.43TG车间163.7137.5213.8324.84锅炉房10780.2133.8203.35水泵房108.690.5141.3214.76污水处理厂53.647.268.7104.47TA车间151120.2193288.78空压站134.2100.1167.4254.39空调机房〔二95.677.2122.9186.710冷冻机〔1192.7145.6241.5366.911冷冻机〔2,3185.4151.1239.2363.412制冷站10582.2133.4202.713照明用电107.590.6140.5213.5合计1639.71290.32086.53170.1计入K∑p=K∑q=0.91475.71161.31877.82853.0380V侧无功补偿前1475.71161.31877.82853.0无功补偿后1475.7467.71548.02352.010kv侧无功补偿前1503.91332.52009.3116.0无功补偿后1498.9560.61600.392.4第三章变电所位置与型式的选择无论是工矿企业或是高层建筑,变配电所的选址、设计、布置及结构将直接影响到工程造价、运行管理的安全、可靠及维护的方便问题。3.1变配电所的类型和所址的选择变配电所的设计要求供电可靠,技术先进,保障人员人身安全,经济合理,维修方便。根据工程特点,规模和发展规划,以近期为主,适当考虑发展,正确处理近期建设和远期发展的关系,进行远近结合。结合负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因数,并征求建设单位的意见,综合考虑,合理确定方案。变配电所采用的设备和元件,应符合国家或行业的产品技术标准,并优先选用技术先进、经济适用和节能的成套设备及定型产品。〔5地震基本强度为7度及以上的地区,变配电所的设计和电气设备的安装应采取必要的抗震措施。2、变配电所的类型变配电所的类型应根据用电负荷情况和周围环境情况等综合确定。工厂变配电所与高层建筑变电所的型式及所址虽有所区别,但根据安装位置、方式、结构的不同,它们大致有以下几种类型：工厂总降价变电所。用于电源电压为35KV及以上的大中型工厂。它是从电力系统接受35KV或以上电压的电能后,由主变压器把电压降为10KV,经10KV母线分别配电到各车间变电所。这种变电所一般都是独立式的。高压配电所。用于高压电能〔10KV或6KV及以上的接受和分配。无总降压变电所的高压配电所一般为独立式。车间变电所。车间变电所主要用于低压电能的接受和分配。按其安装位置的不同可分为车间附设变电所、车间内变电所、独立变电所、杆上变电所、露天或半露天变电所、地下变电所、楼层变电所、箱式变电所。变配电所的所址选择变配电所所址的选择,应根据下列要求综合考虑确定：尽量接近或深入负荷中心,这样可缩短配电线路的长度,对于节约电能,节约有色金属盒提高电能质量都有重要意义。其具体位置由各种因素综合确定。进出线方便,使变配电所尽可能靠近电源进线侧,其目的是为了避免高压电源线路,尤其是架空线路跨越其他建筑或设施。设备运输、吊装方便,特别要考虑电力变压器和高低压开关柜等大型设备的运输方便。不应设在邻近下列场所的地方：①有剧烈震动或高压的场所；②有爆炸或火灾危险的场所正下方或正上方；③多尘、多水雾或有腐蚀性气体的场所,如无法避免时,要避免污染源的下风口；④厕所、浴室、洗衣房、厨房、泵房的正下方及邻近地区和其他经常积水场所和低洼地区。高压配电所宜于和邻近的车间变电所合建,以降低建设费用,减少系统的运行维护费用。高层建筑地下配电所的位置,宜选择在通风、散热条件较好的场所,且不宜设在最底层。当地下仅有一层时,应采取适当抬高变电所地面防水措施,并应避免有洪水或积水从其他渠道淹没变电所的可能性。应考虑企业的发展,使变配电所有扩建的可能,尤其是独立式的变电所。3.2变配电所总体布置的一般要求1、便于运行维护和检修。如有人值班的变电所应设单独的值班室,且值班室应和高压配电室相邻,有门直通；变压器室应靠近运输方便的马路侧。2、保证运行的安全。如值班室内不应有高压设备,且值班室的门应该朝外开,而高低压配电室和电容器室的门朝值班室开或朝外开；油量在1000kg及以上的户内三相变压器应装设在单独的变压器室内,在双层布置的变电所内,变压器室要设在底层；所有带电部分离墙和离地的尺寸及各室的操作维护通道的宽度,须符合有关规程的要求。3、便于进出线。如高压配电室一般位于高压接线侧；低压配电室应靠近变压器室,且便于低压架空出线；高压电容器室宜靠近高压配电室,低压电容器室宜靠近低压配电室。4、节约土地和建筑费用。在保证安全运行的前提下,尽量采用节约土地和建筑费用布置方案。如值班室和低压配电室合用；条件许可下,优先选用露天或半露天变电所；当高压开关不多于台时,可与低压配电屏设置在同一间房内；低压电容器数量不多时。可与低压配电装置设在一间房内。5、留有发展余地。如变压器室应考虑扩建时更换大的变压器的可能性；高低压配电室均需留有一定数量开关柜〔屏的备用位置。3.3变配电所的总体设计选择1、变配电所的类型选择：因为本工厂引入的是10kv高线电缆,所以根据相关要求,拟采用独立式的高压配电所。2、变配电所所址选址：根据相关要求拟把变电所建在靠10KV电缆侧,5号车间与11号车间之间,具体位置见图3.1.图3.1变电所位置图3、变配电所的总体布置的选择：根据相关要求进行了设计,具体设计图见附录四。第四章主变压器及主接线方案的选择4.1变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时,宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况,考虑到二级重要负荷的供电安全可靠,故选择两台主变压器。4.2变电所主变压器容量选择每台变压器的容量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：2、任一台变压器单独运行时,应满足：,即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：。又考虑到本厂5~10年的负荷发展,初步取。考虑到安全性和可靠性的问题,确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1600/10,其主要技术指标如下表所示：表4.1变压器型号参数表变压器型号额定容量额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流阻抗电压〔%高压低压空载负载SC3-1600/10160010.50.4Dyn112.4142.564.3主接线方案的选择4.3.1主接线的总体分类：1、单母线接线〔1接线方法及工作要求,见图4.1。〔2特点①接线简单〔设备少、清晰、明了；②布置、安装简单,配电装置建造费用低；③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,操作安全、方便,母线故障的几率低；④易扩建和采用成套式配电装置。⑤主母线、母线故障或检修,全厂停电；⑥任一回路断路器检修,该回路停电。图4.1单母线接线图2、双母线接线〔1接线方法及运行方式见图4.2。〔2特点：①可轮流检修母线而不影响正常供电②检修任一母线侧隔离开关时,只影响该回路供电③工作母线发生故障后,所有回路短时停电并能迅速恢复供电④可利用母联断路器代替引出线断路器工作⑤便于扩建⑥由于双母线接线的设备较多,配电装置复杂,运行中需要用隔离开关切换电路,容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。图4.2双母线接线图4.3.210kV侧单母线和双母线接线的比较6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时,可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可靠性和灵活性较高的场合。110kV终端变电站的10kV部分一般采用单母线分段,互为备用。由课题所给条件进行综合分析：对图4.1和图4.2所示的方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表4.1表4.1主接线方案比较方案项目方案Ⅰ单母线方案Ⅱ双母线技术①不会造成全所停电②调度灵活③保证对重要用户的供电④任一断路器检修,该回路必须停止工作①供电可靠②调度灵活③扩建方便④便于试验⑤易误操作经济①占地少①设备少①设备多、配电装置复杂②投资和占地面大经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好,且调度和灵活性也可以保证供电的可靠性。所以选用方案Ⅰ。具体接线图见附录二。4.4低压侧接线方案的选择4.4.1一般要求1、低压配电系统的设计应根据工程性质、规模、负荷容量等因素综合考虑,可采用放射式、树干式、链式、环式等组合形式。应满足用电设备对供电可靠性和电能性质的要求,同时应注意接线简单,操作方便安全,具有一定的灵活性,能适应生产和使用上的变化及设备检修的需要。2、变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过3级。3、在用电单位内部的邻近变电所之间宜设置低压联络线,既可以提高供电可靠性,还可以在出现较长时间轻负荷时,通过运行方式切换,减少变压器的空载损耗。4.4.2低压配电系统常见接线方式及适合场1、单回路放射式：适用场合：一般用于配电给容量较大的集中负荷或重要负荷。2、双回路放射式：适用场合：用于配电给一级、二级负荷。3、单回路树干式：适用场合：一般用于用电设备布置比较均匀,容量不大,又无特殊要求的场合。4、双回路树干式：适用场合：一般用于配电给二级负荷。当供电电源可靠时,可配电给一级负荷。5、环式：适用场合：配电给二级、三级负荷。一般用于开环运行。6、链式：适用场合：适用于从配电箱对彼此相距很近,容量很小的次要用电设备的配电,如生产线上的一组小容量电动机、一组照明灯具、一组电源插座。<注：STS为车间变电所、AC为控制箱、AP为电力配电箱、AT为双电源切换箱、AL为照明配电箱选择：考虑到本厂用电设备大部分为中小容量,且无其他特殊要求,综合权衡之下,低压侧接线拟采用双回路树干式接法。具体接线图见附录。第五章短路电流的计算5.1短路的基本概念短路是指电源通向用电设备的导线不经过负载而相互直接连接的状态,也称为短路状态。5.2短路的原因造成短路主要原因有：1、电气设备绝缘损坏这种损害可能是由于设备长期运行、绝缘老化造成的；也可能是设备本身质量低劣、绝缘强度不够而被正常电压击穿；或者设备质量合格、绝缘合乎要求而被过电压击穿；或者由于设备绝缘受到了外力损伤而造成的。2、有关人员误操作这种情况大多数是由于操作人员违反安全操作规程而发生的,例如带负荷拉闸,或者误将电压设备接入较高压的电路中而造成的击穿短路。3、鸟兽为害事故鸟兽跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间,或者咬坏设备和导线电缆的绝缘,从而导致短路。5.3短路的后果短路后,系统中出现的短路电流比正常负荷电流大的多。在大电力系统中,短路电流可达几万安甚至几十万安,如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：1、短路时要产生很大的点动力和很高的温度,而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏,甚至引起火灾事故。2、短路时电路的电压骤降,严重影响电气设备的正常运行。3、短路时保护装置动作,将故障电路切除,从而造成停电,而且短路点越靠近电源停电范围越大,造成的损失也越大。4、严重的短路要影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步造成系统解列。5、不对称短路包括单相和两相短路,其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场,对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰,影响其正常运行,甚至使之发生误动作。由此可见,为了选择切除短路故障的开关电器、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等,也必须计算短路电流。5.4短路的形成在三相系统中,短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等,其中两相接地短路,实质是两相短路。按短路的对称性来分,三相短路属对称性短路,其他形式短路均为不对称短路。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。但是一般情况下,特别是原理电源〔发电机的工厂供电系统中,三相短路电流最大,因此他造成的危害也最为严重。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,因此作为选择和校验电器设备用的短路计算中,以三相短路计算为主。实际上不对称短路也可以按对称分量法将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序和零序分量,然后对称量来分析和计算,所以对称的三相的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。5.5三相短路电流计算的目的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为了保证电力系统安全运行,选择电气设备时,要用流过该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验,以保证设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和点动力的巨大冲击。5.6短路电流的计算计算短路电流的方法有欧姆法和标幺值法,这里用的是标幺值法。5.6.1短路电流计算的公式1、标幺制法概念任意一个有名值得物理量与同单位的基准值之比,称为标幺值。它是个相对值,无单位的纯数,可用小数或百分数表示。基准值是可以任意选择的,选择以运算方便、简单为目的。通常标幺值用表示,参考值用,实际值用A表示,因此按标幺制法进行短路计算时,一般先选定基准容量和基准电压。在工程计算中,为计算方便,基准容量一般取或；基准电压通常取元件所在处的短路计算电压,即。选定了基准容量和基准电压后,基准电流按下式计算：基准电抗按下式计算：2、电力系统中各主要元件电抗标幺制的计算方式〔注：〔1电力系统的电抗标幺值式中,为电力系统的电抗值；为电力系统的容量。〔2电力变压器的电抗标幺值式中,%为变压器短路电压百分比；为变压器的电抗；为电力变压器的额定容量。〔3电力线路的电抗标幺值式中,为线路的电抗；为导线单位长度的电抗；l为导线的长度。〔4无限大容量电力系统三相短路电流周期分量有效值得标幺值：由此可得三相短路流量周期分量有效值：然后,即可用前面的公式分别求出、、和等。三相短路容量的计算公式为：5.6.2具体计算过程1、画出相应的等效电路图,如图。根据电气主接线图,绘制出短路电流计算图。高压侧10kv进线末端确定K1为短路点,电源进线长度为10km,变压器T1低压侧380v母线确定K2为短路点,变压器T2低压侧380v母线确定K3为短路点。绘制等值电路如图5.1所示。图5.1等值电路2、选取基准容量,一般3、计算各元件的电抗标幺值：〔1电力系统的电抗标幺值〔2电力线路的电抗标幺值〔3电力变压器的电抗标幺值〔4求K-1点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量①总电抗标幺值②各三相短路电流周期分量有效值③各三相短路电流④三相短路容量〔5求k-2点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量①总电抗标幺值②各三相短路电流周期分量有效值③各三相短路电流④三相短路容量〔6将计算结果列成表格形式。表.5.1短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK-1点1.621.621.622.454.1329.41K-2点25.4925.4925.4927.7848.9017.70第六章一次设备的选择6.1电气设备选择及校验的一般原则1、环境条件和电气要求：环境要求就是指电气设备所处位置〔户内或户外、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆要求；电气要求主要是对电压、电流、频率等供配电系统中的电气设备按正常工作条件进行选择,就是要考虑电气设备装置的方面的要求；对开关电器及保护用设备,如开关、熔断器应考虑其断流能力。电气设备按短路故障情况进行检验,就是要按最大可能的短路故障〔通常为三相短路障时的动、热稳定度进行校验。但熔断器和有熔断器保护的电器和导体〔如电压互感器等,以及架空线路,一般不必考虑稳定度、热稳定度的校验,对电缆,也不必进行动稳定度的校验。在供配电系统中尽管各种电气设备的作用不一样,但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠地运行,各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择,并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。工作环境要求有：户内、户外、海拔、环境温度、矿山〔井、防尘、防爆等。2、按工作电压选择电气设备的额定电压一般电气设备和导线的额定电压应不低于设备安装地点电网电压〔额定电压,即：3、按最大负荷电流选择电气设备的额定流量导体和电气设备的额定流量是指在额定环境温度下长期允许通过的电流,以表示该电流应不小于通过设备的最大负荷电流〔计算电路,即4、对开关类电气设备还应考虑其断流能力设备的最大开端电流<或容量>应不小于安装地点的最大三相短路电流即5、按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度电气设备在短路故障条件下必须具有足够的动稳定度和热稳定度,以保证电气设备在短路故障时不致损坏。〔1热稳定度校验。通过短路电流时,导体和电器各部件的发热温度不应超过短时发热最高允许温度值,即其中当时,式中,设备安装地点的三相短路稳态电流,单位为KA；为短路发热假象时间,单位为S；为实际短路时间；为t秒〔S>内允许通过的短路电路值或称t秒〔S>热稳定电路,单位为KA、t为设备生产厂家给出的设备热稳定计算时间,一般为4S、5S、1S等。和t可查相关的产品手册或产品样书。〔2动稳定度校验。动稳定是指导体和电器承受短路电路机械效应的能力。满足稳定度校验条件是：或。式中,为设备安装地点的三相短路冲击电流峰值,单位为KA；为安装地点的三相短路冲击电流有效值,单位为KA；为设备的极限通过电流〔动稳定电流有效值,单位为KA。和均可由相关产品的手册或样本中查到。6.2设备选择6.2.1断路器断路器〔英文名称：circuit-breaker,circuitbreaker是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流,并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件〔包括短路条件下的电流的开关装置。在这里由于10KV测92.4A,且户外布置。选择断路器为户内少油断路器,型号是：SN10-10I,其主要技术数据如表所示：表6.1SN3-10I断路器技术参数额定工作电压〔KV额定工作电流〔A开断电流<KA>动稳定电流峰值<KA>热稳定流<KA>固有分闸时间<S>合闸时间〔S>配用操作机构型号10630164016〔4S>CT86.2.2隔离开关隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备,主要用来断开无负荷电流的电路,隔离电源,在分闸状态时有明显的断开点,以保证其他电气设备的安全检修。在这里由于10KV处的最高正常工作电流为,且户内布置。选择的隔离开关型号为：,其主要技术数据如表所示：表6.2断路器技术参数额定工作电压〔KV额定工作电流〔A极限通过电流/KA5S热稳定电流〔KA操作机构型号峰值有效值1020025.514.720S6-1T<CS6-1>6.2.3电压互感器电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时,在铁心中就产生一个磁通φ,根据电磁感应定律,则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数,可以产生不同的一次电压与二次电压比,这就可组成不同比的电压互感器。在这里由于互感器用于运行监视,选择准确度为1级,根据电压和工作环境,我们选择的型号为：JD6-10,其技术参数如下：表6.3JD6-10电压互感器技术参数额定工作电压〔v额定频率〔HZ二次线圈的额定容量〔va二次线圈极限容量〔va线圈连接组标号一次线圈二次线圈100001005025010001/1-126.2.4熔断器熔断器也被称为保险丝,IEC127标准将它定义为"熔断体〔fuse-link>"。它是一种安装在电路中,保证电路安全运行的电器元件。这里熔断器是用于保护电压互感器的,由于10KV处的最高电厂工作电流为92.4A。因此选择高压限流熔断器的型号是：RN1-10,其主要技术参数如下表：表6.4RN1-10熔断器技术参数额定工作电压〔KV额定工作电流〔A额定断流容量〔MVA最大开断电流有效值/KA过电压倍数〔额定电压倍数1010020011.62.56.2.5避雷器避雷器又称：surgearrester,能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量,保护电工设备免受瞬时过电压危害,又能截断续流,不致引起系统接地短路的电器装置。这里根据电压等级和工作环境确定选择磁吹阀式避雷器,型号为：FCZ3-10,其主要技术参数如下：表6.5FCZ3-10避雷器技术参数额定电压〔KV灭弧电压〔KV工频放电电压〔有效值〔KV冲击放电电压峰值不大于〔KV 电导电流有效值峰值直流试验〔KV电流〔A1041708511250250-400第七章变压所进出线的选择7.1电力线路的截面选择电力线路的正确、合理的选择直接关系到供配电系统的安全、可靠、优质、经济的运行。电力线路包括电力电缆、架空导线、室内绝缘导线和硬母线等类型。因此,电力线路的选择包括类型的选择和截面的选择两部分,其中因为类型已经在前面确定,故此章节只行进截面的选择。为了保证供配电系统的安全、可靠、优质、经济的运行,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〔对工厂内较短的高压线路,可不进行电压损耗检验。3、经济电流密度。35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但长距离、大电流的线路,其导电和电缆截面宜按经济电路密度选择,以使线路的年度费用支出最少。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。5、短路时的动稳定度、热稳定度校验。和一般电气设备一样导线也必须具备有足够的动稳定度和热稳定度,以保证在短路故障时不损坏。6、与保护装置的配合。导线和安装在其线路上的保护装置〔如熔断器、低压断路器等必须互相配合,才能有效地避免短路电流对线路造成的危害。对于电缆,不必检验其机械强度和短路动稳定度,但需要校验短路热稳定度。对于母线,短路动稳定度、热稳定度都要考虑。对于绝缘导线和电缆,还应满足工作电压的要求,即绝缘导线和电缆的额定电压应不低于使用地点的额定电压。在工程设计中,根据经验,一般对6-10KV以下的高压配电线路和低压动力线路,先按发热条件选择导线截面,再校验其电压损耗和机械强度；对35KV及以上的高压输电线路和6-10 KV长距离,大电流线路,则先按经济电流密度选择导线截面,再校验发热条件、电压损耗和机械强度；对低压照明线路,先按电压损耗选择导线截面,再校验发热条件和机械强度。通常按以上顺序进行截面选择,比较容易满足要求,较少返工,从而减少计算的工作量。因为本设计属于6-10KV以下的高压配电线路和低压动力线路,所以选择按发热条件选择导线截面。7.2按发热条件选择导线和电缆的截面电流通过导线<包括电缆、母线等,由于线路的电阻而会使其发热。当发热超过其允许温度时,会使导线接头处氧化加剧,增大接触电阻而导致进一步的氧化,如此恶性循环会发展到触头烧坏而断线。而且绝缘导线和电缆的温度过高时,可使绝缘加速老化甚至损坏,或引起火灾。因此,导线的正常发热温度不得超过教科书〔《供配电技术》附表17所列的各类线路在额定负荷时的最高允许温度。当在实际工程设计中,通常用导线和电缆的允许载流量不小于通过相线的计算电流来校验其发热条件,即:导线的允许载流量,是指在规定的环境温度条件下,导线或电缆能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值得最大电流。这里所说的"环境温度",时按发热条件选择导线和电缆所采用的特定温度。在室外,环境温度一般取当地最热月平均最高气温。在室内,则取当地最热月平均最高气温加5C。对土中直埋的电缆,取当地最热月地下0.8~1m的土壤平均温度,亦可近似地采用当地最热月平均气于相线截面的50%,即由三相线路引出的两相三线线路的三相四线线路和单相线路,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应与相线截面相同,即7.310KV高压进线选择校验1、采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设,接往10kV公用干线。〔1按发热条件选择：由==92.4A及室外环境温度33°,查表《供配电技术》P327附表12-1得,初选LGJ-35,其35°C时的=149A>,满足发热条件。〔2校验机械强度：查《供配电技术》P333附表12得,最小允许截面积=25,而LGJ-35满足要求,故选它。由于此线路很短,故不需要校验电压损耗。2、采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。〔1按发热条件选择：由==92.4A及土壤环境25°,查表得,初选缆线芯截面为25的交联电缆,其=149A>,满足发热条件。〔2校验热路稳定：按式,A为母线截面积,单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积,单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流,单位为A；短路发热假想时间,单位为s。本电缆线中=1620,=0.5+0.15+0.05=0.7s,终端变电所保护动作时间为0.5s,断路器断路时间为0.15s,C=77,把这些数据代入公式中得<A=25。因此JL22-10000-325电缆满足要求。7.4380低压出线的选择1.空调机房〔一馈电给1号厂房〔空调机房〔一的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。按发热条件需选择：由=185.7A及地下0.8m土壤温度为25℃,查表,初选缆芯截面240,其=212A>,满足发热条件。校验电压损耗：由图1.1所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为400m,而查表得到120的铝芯电缆的=0.31〔按缆芯工作温度75°计,=0.07,又1号厂房的=98.6kW,=72.3kvar,故线路电压损耗为：>=5%。不满足短热稳定要求,故改选缆芯截面为240的电缆,即选VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆,中性线芯按不小于相线芯一半选择。同理其他车间低压出线均选择VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。7.5作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL22—10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆,直接埋地敖设,与相距约2Km的临近单位变配电所的10KY母线相连。7.5.1按发热条件选择工厂二级负荷容量共408.5KVA,,最热月土壤平均温度为25℃。查表《工厂供电设计指导》8-43,初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆,其满足要求。7.5.2校验电压损耗由表《工厂供电设计指导》8-41可查得缆芯为25的铝〔缆芯温度按80℃计,,而二级负荷的,,线路长度按2km计,因此由此可见满足要求电压损耗5%的要求。7.5.3短路热稳定校验按本变电所高压侧短路电流校验,由前述引入电缆的短路热稳定校验,可知缆芯25的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单