冶金机械制造厂总降压变电所及配电系统设计

/目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract…………………………PAGEII第一章绪论 11.1工厂供电的意义和要求 11.2工厂供电设计的一般原则 1其次章设计任务及原始资料 42.1设计任务 42.2原始资料 4第三章负荷计算及无功功率补偿 63．1负荷计算 63.1.1负荷计算的意义 63.1.2按须要系数法确定计算负荷 63.2无功功率补偿 8第四章主变压器的选择和主接线方案的设计 114.1主变压器的选择 114.1.135kV/6kV变压器的选择 114.1.26kV/380V变压器的选择 114.2工厂主接线方案的比较 114.2.1工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较 114.2.2工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较 124.3总降压变电所电气主接线设计 124.4凹凸压配电柜选择 13第五章短路电流计算 145.1三相短路电流计算的目的 145.2短路电流计算 14第六章电气设备的选型及校验 166.1电气设备选择和校验的条件和项目 166.2设备选择 166.2.1断路器的选择 166.2.2隔离开关的选择 176.2.3高压熔断器选择 196.2.4电压互感器的选择 206.2.5电流互感器的选择 206.3母线和各电压等级出线选择 226.3.16kV母线的选择 226.3.2选择35kV线路导线 236.3.36kV出线的选择 24第七章继电爱惜选择 307.135kV侧电压互感器二次回路方案和继电爱惜的整定 307.1.135kV主变压器爱惜 307.1.26kV变压器爱惜 317.1.36kV母线爱惜 317.1.46kV出线爱惜 31第八章防雷爱惜和接地装置的设计 328.1防雷爱惜 328.1.1架空线路的防雷措施 328.1.2变配电所的防雷措施 328.2接地装置 328.2.1确定此配电所公共接地装置 32结论 33参考文献（References） 34致谢 35附录A 36附录B 46附录C 49某冶金机械制造厂总降压变电所及配电系统设计专业：电气工程及其自动化学号：7022808044姓名：祁成龙指导老师：许仙明摘要:厂总降压变电所是工厂供配电的重要组成部分，它干脆影响整个工厂供电的牢靠运行，同时它又是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换、接受和支配电能的作用。电气主接线是总降压变电所的主要环节，电气主接线的拟定干脆关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电爱惜和自动装置的确定，是确定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。本设计是35/6kV降压变电所及高压配电系统的设计。首先，进行车间负荷统计和无功功率补偿，确定主变压器及各车间变压器；从技术和经济等方面，通过了两种方案的比较，选择经济、牢靠、运行灵敏的主接线一次方案。其次，进行短路计算和设备的选择、校验；然后，确定工厂电源进线、母线和高压配电线路。最终，进行二次回路方案、整定继电爱惜、防雷爱惜和接地装置的设计。设计结果可以满足精益冶金机械修造厂供电的牢靠性，并保证各车间电气设备的稳定运行。关键词：负荷计算；变电所主接线；继电爱惜第一章绪论1.1工厂供电的意义和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和支配，亦称工厂配电。

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；电能的输送的支配既简洁经济，又便于限制、调整和测量，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，假如工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严峻的后果。

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，具有特殊重要的意义。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特殊重要的战略意义，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须要，并做好节能工作，就必需达到以下基本要求：

（1）平安在电能的供应、支配和运用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）牢靠应满足电能用户对供电牢靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和削减有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照看局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2工厂供电设计的一般原则

依据国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必需遵循以下原则：

（1）遵守规程、执行政策；

必需遵守国家的有关规定及标准，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）平安牢靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的平安，供电牢靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，接受效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3）近期为主、考虑发展；

应依据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局动身、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量干脆影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和驾驭工厂供电设计的有关学问，以便适应设计工作的须要。

1.3设计内容及步骤

全厂总降压变电所及配电系统设计，是依据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电状况。解决对各部门的平安牢靠，经济的支配电能问题。其基本内容有以下几方面：

1、负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

2、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择

参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的须要，确定变压器的台数和容量。

3、工厂总降压变电所主结线设计

依据变电所配电回路数，负荷要求的牢靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要平安牢靠有要灵敏经济，安装简洁修理便利。4、厂区高压配电系统设计

依据厂内负荷状况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的牢靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构和敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

5、工厂供、配电系统短路电流计算

工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

6、改善功率因数装置设计

按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以接受限制电机励磁电流方式供应无功功率，改善功率因数。

7、变电所高、低压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并依据须要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

8、继电爱惜及二次结线设计

为了监视，限制和保证平安牢靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆须要设置相应的限制、信号、检测和继电器爱惜装置。并对爱惜装置做出整定计算和检验其灵敏系数。

设计包括继电器爱惜装置、监视及测量仪表，限制和信号装置，操作电源和限制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路绽开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的爱惜屏和限制屏屏面布置图。

9、变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针爱惜范围计算，避开产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。专题设计

11、总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。其次章设计任务及原始资料2.1设计任务完成某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计2.2原始资料1.生产任务及车间组成本厂主要担当全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻造、铆焊、毛坯件为主体，生产规模为：铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨、铆焊件2千5百吨。本厂车间组成：(1)铸钢车间；（2）铸铁车间；（3）锻造车间；（4）铆焊车间；（5）木型间木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场；（9）空压站；（10）锅炉房；（11）综合楼；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提升站等2.供用电协议（1）工厂电源从电业部门某220/35千伏变压所，用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8公里。（2）供电系统短路技术数据区域变电所35KV母线短路数据表系统运行方式短路容量说明最大运行方式兆伏安35KV最小运行方式兆伏安35KV（3）电业部门对本厂提出的技术要求①区域变电所35千伏配出线路定时限过流爱惜装置的整定时间为2秒，工厂“总降不应大于1.5秒”②在总降变电所35千伏侧进行计量；③本厂的功率因数值应在0.9以上。供电系统3.本厂负荷的性质本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。4.厂的自然条件(1)气象条件①最热月平均最高温度为30℃；②土壤中0.7~1米深处一年中最热月平均温度为20℃；③年雷暴日为31天；④土壤冻结深度为1.10米；⑤夏季主导风向为南风。(2)地质及水文条件依据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，底层以砂质粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.8~5.3米。地耐压力为20吨/平方米。第三章负荷计算及无功功率补偿3．1负荷计算负荷计算的意义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。由于载流导体一般通电半小时后即可达到稳定的温升值，因此通常取“半小时最大负荷”作为发热条件选择电器元件的计算负荷。有功负荷表示为P30，无功计算负荷表示为Q30，计算电流表示为I30。用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有须要系数法和二项式法。须要系数法是世界各个普遍应用的确定计算负荷的基本方法，而二项式法应用的局限性较大，主要应用于机械加工企业。关于以概率论为理论基础而提出的用以取代二项式发达利用系数法，由于其计算比较繁复而未能得到普遍应用，所以只介绍须要系数法和二项式法。当用电设备台数多、各台设备容量相差不甚悬殊时，宜接受须要系数法来计算。当用电设备台数少而容量又相差悬殊时，则宜接受二项式法计算。依据原始资料，用电设备台数较多且各台容量相差不远，所以选择须要系数法来进行负荷计算[1]。按须要系数法确定计算负荷依据原始资料分析，本论文负荷是多组用电设备计算，所以，要依据多组用电设备计算负荷的计算公式来计算。有功计算负荷的计算公式[9]： (3.1)式中—全部设备组有功计算负荷P30之和；—有功符合同时系数，本文资料有供应为0.9无功计算符合（单位为kVar）的计算公式： (3.2)式中—对应于用电设备组功率因数的正切值，本设计资料有供应。视在计算负荷（单位为kVA）的计算公式： (3.3)计算电流（单位为A）的计算公式： (3.4)由以上公式可得6KV计算负荷及各车间380V计算负荷如表3.1及表3.2所示所示计算过程见附录A表3.1各车间380伏计算负荷序号车间或电单位名称设备容量(千瓦)计算负荷变压器台数及容量备注P30(千瓦)Q30(千乏)S30(千伏安)(1)No1变电所2X12501铸钢车间20000.40.651.178009361231.30.9(2)No2变电所2X5001铸铁车间10000.40.71.02400408571.42砂库1100.70.61.3377102.4128.13小计477510.4699.50.9(3)No3变电所2X8001铆焊车间12000.30.451.98360712.8798.621水泵房280.750.80.752115.7526.253小计381728.55739.90.9(4)No4变电所1X10001空压站3900.850.750.88331.5291.74422机修车间1500.250.651.1737.543.957.73锻造车间2200.30.551.5266100.31204术型车间185.850.350.61.3365.0386.5108.25制材场200.280.61.335.67.459.336综合楼200.91018025.57小计523.65529.85762.730.9(5)No5变电所1X4001锅炉房3000.750.80.75225168.75281.2522水泵房280.750.80.752115.7526.253仓库(1，2)88.120.30.651.1726.430.8840.64污水提升站140.650.80.759.16.82511.3755小计281.536222.255358.6920.9说明：No1,No2,No3车间变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器。表3.2各车间6KV高压负荷序号车间或电单位名称设备容量(千瓦)计算负荷说明P(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)1电弧炉2X12500.90.870.5720251282.52586.22工频炉2X3000.80.90.48480230.4533.333变压机2X2500.850.850.62425263.55004小计31551776.43620.73.2无功功率补偿工厂中由于有大量的电动机、电焊机及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、供应其自然功率因数的状况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿．要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，我们取cosφ’=0.92补偿前功率因数： (3.5) 补偿后功率因数：依据系统要求，变压器高压侧的功率因数应大于0.9。因此变电所低压侧补偿后的功率因数可取：cos=0.92则有=0.314故补偿容量：=2633.04kvar(3.6)取标准值=2700kvar依据上面的计算可以初步选出主变压器：可选变压器S9-6300/35 补偿后总降压变电所低压侧计算负荷：有功功率补偿前后不变： 无功功率变更为： 视在功率变更为： 其中Qc为无功补偿。损耗计算：变压器是一种能量转换装置，在转换能量过程中必定同时产生损耗。变压器的损耗可以分为铁损耗和铜损耗。变压器的基本铁损耗就是主磁通在铁心中引起的磁滞损耗和涡流损耗。变压器的基本铜损耗是指电流流过时所产生的直流电阻损耗。我们可以同过查询变压器得到空载损耗和短路损耗，也就是铁损耗和铜损耗。通过查阅文献[3，40—43]，可得功率损耗公式： (3.7) —铁损耗—铜损耗 —有功功率损耗β—负载系数负载系数可以通过系统最大工作电流和变压器最大工作电流的比计算得出，通过查阅变压器的数值可以得出：无功功率的计算：一台变压器的空载无功功率的损耗计算公式为： (3.8)—变压器空载电流。 (3.9)--变压器阻抗电压。依据上面2个公式相加便得出无功功率损耗如下： (3.10)补偿后的功率因素：总降压变电所高压母线计算负荷高压侧平均功率因数为：满足要求。一般此类系统接受并联电容器进行补偿。即在6kV母线上每相设计3个型号为BWF6.3-100-1(额定容量为100kVar)的并联电容补偿器。主变压器的选择和主接线方案的设计4.1主变压器的选择一般正常环境的变电所，可以选用油浸式变压器，且应优先选用S9、S11等系列变压器。在多尘或由腐蚀性气体严峻影响变压器平安运行的场所，应选用S9-M、S11-M。R等系列全密封式变压器。多层或高层建筑内的变电所，宜选用SC9等系列环氧树脂注干式变压器或SF6充气型变压器。依据本论文给出的条件我们可以选用油浸式变压器[2]。4.1.135kV/6kV变压器的选择主变压器台数应依据负荷特点和经济运行的要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台以上主变压器。有大量一级或二级负荷季节性符合变更较大，适于接受经济运行方式。集中符合较大，例如大于1250kVA时本冶金厂最大视在功率达到5325.2kVA，且属于2级负荷，应装设2台变压器。由于本厂有2回35kV进线，即有两个进线电源，依据前面所选择的主结线方案，假如接受2台变压器，则能满足供电牢靠性、灵敏性的要求。假如装设1台变压器，投资会节约一些，但一旦出现1台主变故障，将会造成全厂失压从而造成巨大的损失。为避开前述状况的出现，充分利用双电源的作用，所以选择安装2台主变。对于380kV的系统中，我们可以从资料的图中得出车间1里面有2个配电所，其他4个车间都只有1个配电所，因此我们可以依据每个车间的符合来选择变压器来进行降压[4]。考虑到经济运行、将来扩建、牢靠性等因素，所以本方案选择安装2台型号为S9-6300/35的主变压器，即使其中一台变压器检修另外一台主变也可供全厂负荷。4.1.26kV/380V变压器的选择通过上面负荷计算，我们可以得到380V那5个车间的最大视在功率：S30NO。1=1208.2kVA，可以选择2个S9-630/10(6)变压器，分别装进车间1的2个配电房；S30NO。2=628.8kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间2的配电房；S30NO。3=739.9kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间3的配电房；S30NO。4=670.9kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间4的配电房；S30NO。5=322.8kVA，可以选择1个S9-400/10(6)变压器装进车间5的配电房。4.2工厂主接线方案的比较工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较从原始资料可知工厂的高压侧仅有2回35kV进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有8km。因此将可供选择的方案有如下三种：1、单母线分段。该接线方式的特点是结线简洁清晰、运行操作便利、便于日后扩建、牢靠性相对较高，但配电装置占地面积大，断路器增多投资增大。依据本厂的实际状况进线仅有2回，其中一回为工作，另一回备用，扩建可能性不大。故此没有必要选择单母线分段这种投资相对较大的接线方式；2、内桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但牢靠性不太高；适用于输电线路较长，故障机率较高，而变压器又不需经常切换时接受。依据本厂特点输电线路仅8km，出现故障的机率相对较低，因此该接线方式不太合适。3、外桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但牢靠性不太高；适用于较短的输电线路，故障机率相对较低，而变压器又需经常切换，或系统有穿越功率流经就较为适宜。而输送本厂电能的输电线路长度仅8km，出现故障的机会较少，因此，该接线方式比较合适。通过上述接线方式比较，选择外桥的接线方式[4]。工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较考虑到本厂低压侧的负荷较大和出线较多，以及便于日后馈线的增扩，确定选择有汇流母线的接线方式，具体方案论证如下：A、单母线。具有接线简洁清晰、设备少、投资相对小、运行操作便利，易于扩建等优点，但牢靠性和灵敏性较差，故不接受；B、单母线隔离开关分段。具有单母线的全部优点，且牢靠性和灵敏性相对有所提高，用隔离开关分段虽然节约投资，但隔离开关不能带负荷拉闸，对日后的运行操作等带来相当多的不便，所以不接受；C、单母线用断路器分段。具有单母线隔离开关分段接线的全部优点，而且可带负荷切合开关，便于日后的运行操作，牢靠性和灵敏性较高。经综合比较，选择方案3作为工厂总降压变电所低压侧主接线方式[4]。工厂总降压变电所供配电电压的选择目前，此类降压变电所的低压侧常用电压等级一般为：10kV和6kV两个，但考虑到本厂低压侧有6kV的负荷，如接受10kV的电压等级，还需进行二次降压，这样会增加一套降压设备，投资增大，不符合经济原则。所以，在本设计中选择只用6kV的电压等级，将35kV的电压降为6kV等级的电压运用即可。选择这种变压的供配电方式既可以节约投资，又能够降低损耗。而对于380V的5个车间，分别依据容量来选择6kV的电压降为380kV的变压器。4.3总降压变电所电气主接线设计总降压变电所35kV侧（高压侧）接受外桥接线方式，2台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行）；6kV侧（低压侧）由运行的主变供电，接受单母（开关）分段的接线方式，经开关供9路出线负荷，其中6路通过变压器将6kV降到380V。依据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较探讨；变压器的选择，确定了总降压变电所的主接线图见附录C。4.4凹凸压配电柜选择本次设计的凹凸压配电柜分别选择为：35kV线路上的电压互感器可选择JYN-35,112。35kV线路上的电流互感器可选择JYN-35,43。35kV主变压器低压侧的6kV出线端电流互感器可选择JYN2-10。6kV变压器低压侧的380V出线端电流互感器可选择PGL2-05。6kV母线上的电压互感器可选择GG1A(F)-54。短路电流计算5.1三相短路电流计算的目的短路电流将引起下列严峻后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏四周设备和损害四周人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特殊是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。短路计算的目的主要有以下几点：1．用于变压器继电爱惜装置的整定。2．选择电气设备和载流导体。3．选择限制短路电流的方法。4．确定主接线方案和主要运行方式。5.2短路电流计算表5-1电力系统各元件电抗标幺值计算公式设备计算电抗公式无穷大电源变压器输电线注：为系统无限大电源处不同运行方式时的短路容量短路电流好用计算中，接受以下假设条件和原则[5]：正常工作时，三相系统对称运行。全部电源的电动势相位角相同。短路发生在短路电流为最大值的瞬间。不考录短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。元件的计算数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。输电线路的电容略去不计绘制计算电路如图5.1所示：图5.1系统等值电路依据原始资料，我们应当分别计算系统最大运行方式即和最小运行方式时的短路电流。而对于短路点d-3，由于系统中的变压器不相同，而变压器的阻抗分别为4.5和5，所以下面的计算中6kV变压器短路点会分两种状况d-3和d-3’。全部短路点的计算过程在附录A的设计计算书中。而我们可得得到的短路电流归纳在下面2个表中。表5-2200MVA短路计算表短路计算点三相短路电流/kAIk(3)I”(3)I∞(3)Ish(3)d—12.12.12.13.78d—26.946.946.9412.49d—310.4410.4410.4418.8d—3’12.7412.7412.7422.9表5-3175MVA短路计算表短路计算点三相短路电流/kAIk(3)I”(3)I∞(3)Ish(3)d—11.921.921.923.46d—26.586.586.5811.84d—310.3810.3810.3818.7d—3’11.411.411.420电气设备的选型及校验6.1电气设备选择和校验的条件和项目为了保证一次设备平安牢靠地运行，必需按下列条件选择和校验[2]：1)按正常工作条件包括电压、电流、频率及开断电流等选择。2)按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验。3)考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4)按各类设备的不同特点和要求如短路器的操作性能、互感器的二次负荷和精确度级等进行选择。6.2设备选择断路器的选择断路器形式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。依据当前我国生产制造状况，电压6～200kV的电网一般选用少油断路器；电压110～330kV的电网，当少油短路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器；大容量机组接受封闭母线时，假如须要装设断路器，宜选用发电机专用断路器[6]。断路器选择的具体技术要求如下：（1）电压： (6.1)（2）电流： (6.2)（3）开断电流： (6.3)—断路器实际开断时间t秒的短路电流周期重量。—断路器t秒的开断容量。—断路器的额定开断电流。—断路器额定开断容量。（4）动稳定： (6.4)—断路器极限通过电流峰值。—三相短路电流冲击值。（5）热稳定： (6.5)—稳态三相短路电流。—短路电流发热等值时间。—断路器t秒而稳定电流。各电压等级断路器的选择：35kV等级变压器高压侧选择少油断路器SW3-35[6]。电压： 电流： 断流实力： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求6kV等级变压器低压侧和出线选择少油短路器SN10—10Ⅱ[6]。电压： 电流： 断流实力： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求380V等级选择低压断路器DW15—1500/3D[4]。电压： 电流： 断流实力： 380V低压短路器不须要考虑动稳定和热稳定，所以满足。隔离开关的选择负荷开关型式的选择，其技术条件和断路器相同，但由于其主要是用来接通和断开正常工作电流，而不能断开短路电流，所以不校验短路开断实力。隔离开关型式的选择，应当依据配电装置的布置特点和运用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定[6]。（1）电压： (6.6)（2）电流： (6.7)（3）动稳定： (6.8)—断路器极限通过电流峰值。—三相短路电流冲击值。（4）热稳定： (6.9)—稳态三相短路电流。—短路电流发热等值时间。—断路器t秒而稳定电流。各电压等级隔离开关的选择：35kV等级：变压器高压侧选择隔离开关GW4—35T[6]。电压： 电流： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求。6kV等级：变压器低压侧选择隔离开关GN19—10/1000[1]。电压： 电流： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求。380V等级隔离开关选择为HD13—1500/30[6]。电压： 电流： 低压隔离开关不须要考虑动稳定和热稳定，所以满足要求。高压熔断器选择熔断器的形式可依据安装地点、运用要求选用。高压熔断器熔体在满足牢靠性和下一段爱惜选择性的前提下，当在本段爱惜范围内发生短路时，应能在最短时间内切断故障，以防止熔断时间过长而加剧被爱惜电器的损坏[4]。（1）电压： (6.10)限流式高压熔断器不宜运用在工作低于其额定电网中，以免因过电压使电网中的电器损坏，故应当。（2）电流： (6.11)—熔体的额定电流。—熔断器的额定电流。（3）断流容量： (6.12)—三相短路冲击电流的有效值。—熔断器的开断电流。各电压等级高压熔断器的选择：35kV等级：变压器高压侧选择高压熔断器RW10-35/0.5[4]。电压： 电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流特殊小，因此满足要求。断流容量： 满足要求。6kV等级：变压器低压侧选择高压熔断器RN1—6[4]。电压： 电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流特殊小，因此满足要求。断流容量： 满足要求。电压互感器的选择（1）电压互感器的选择和配置应按以下条件[6]：6—20kV屋内配电装置，一般接受油浸绝缘结构，也可接受树脂浇注绝缘接共的电压互感器。35—110kV配电装置，一般接受油浸绝缘结构的电压互感器。220kV及以上配电装置，当容量和精确度等级满足要求时，一般接受容式电压互感器。在须要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器组。（2）一次电压： (6.13)为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即为。（3）精确等级：电压互感器应在那一精确等级下工作，需依据接入的测量仪表和继电器和自动装置等设备对精确等级的要求确定。各电压等级电压互感器的选择：35kV等级：变压器高压侧选择油浸式电压互感器JDJ2—35[2]。依据环境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器电压：35kV满足要求精确等级：精确等级为0.5级。6kV等级：变压器低压侧选择JDZX8—6环氧树脂全封闭浇注电压互感器依据环境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器：电压：6kV满足要求。精确等级：精确等级为0.5级。电流互感器的选择（1）型式：电流互感器的型式应依据运用环境条件和产品状况选择。对于6—20kV屋内配电装置，可接受次绝缘技工或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以上配电装置，一般接受油浸瓷箱式绝缘接共的独立式电流互感器。一般尽量接受套管式电流互感器[6]。（2）一次回路电压： (6.14)为电流互感器安装处一次回路工作电压，为电流互感器额定电压。（3）一次回路电流： (6.15)为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流，为电流互感器原边额定电流。（4）精确等级：电流互感器精确等级的确定和电压互感器相同。（5）动稳定：内部动稳定 (6.16)式中电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值和一次绕组额定电流峰值之比。（6）热稳定： (6.17)为电流互感器的1秒钟热稳定倍数。各电压等级电流互感器的选择：35kV等级：变压器高压侧选择LZZB8—35（D）电流互感器[2]。电压： 电流： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求。6kV等级：变压器低压侧和出线选择LZZQB6—6/1000[2]。电压： 电流： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求。380等级：变压器选择LMZ1—0.5电流互感器[2]。电压： 电流： 380V低压电流互感器不须要动稳定和热稳定校验。6.3母线和各电压等级出线选择6.3.16kV母线的选择在35kV及以下、持续工作电流在4000及以下的屋内配电装置中，一般接受矩形母线。已知：6kV母线最大负荷电流可达608A，所以选择LMY-505的铝母线，相间距离，，，，热稳定校验：母线最小截面积[4]： (6.18)—短路电流通过电器时所产生的热效应。—校正系数。—热稳定系数。 (6.19)—母线通过持续工作电流Imax时的温度。—实际环境温度。—母线正常最高允许温度，一般为70度。—母线对应于θ允许电流。 取，查表得，。 (6.20) ，， 和的数值较接近所以用代替。 满足要求。共振校验： (6.21) (6.22) (6.23) 选取则。动稳定校验： (6.24) (6.25) 满足要求。结论：从上面的动稳定和热稳定分析，选用LMY-505（截面积为250mm）的铝母线是符合要求的。选择35kV线路导线裸导体应依据具体运用状况按下列条件选择和校验[1]:载流导体一般接受铝质材料。回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导体。依据计算负荷所得，降压变电所高压侧： S30=5325.2kVA，P30=4942.9Kw，Q30=1981.2kVar (6.26) 查资料并考虑到经济输送功率的要求，选择线径为50mm2的导线，因此选择LGJ-70（R为0.46/kM，X为0.315/kM）型号的导线。要求： 依据公式： (6.27)得： 依据公式： (6.28)得： 热稳定校验：依据选择好的导体界面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。 (6.29)—依据热稳定确定的导体最小允许截面。C—热稳定系数。—稳态短路电流。—短路电流等值时间。 满足要求。6.3.36kV出线的选择电缆应按下列条件选择[1]:明敷的电缆，一般接受裸钢带铠装或塑料外护层电缆。在易受腐蚀地区应选用塑料外护层电联。在须要运用钢带铠装电缆时，宜选择用二级外护层式。直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。其他地区可选用黄麻外护层。电力电缆除充油电缆外，一般接受三芯铝芯电缆。（1）对NO.1车间6kV进线进行电缆选择： 工作电流： 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面50mm2 R=0.76Ω/kmX=0.079Ω/km 满足要求。热稳定校验： 满足要求。所以50mm2的截面积不符合，要选择150mm2。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。（2）对NO.2车间6kV进线进行电缆选择： 工作电流： 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 满足要求。热稳定校验： 满足要求。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。（3）对NO.3车间6kV进线进行电缆选择：工作电流： 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 满足要求。热稳定校验： 满足要求。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。（4）对NO.4车间6kV进线进行电缆选择：工作电流： 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。 R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 满足要求。热稳定校验： 满足要求。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。（5）对NO.5车间6kV进线进行电缆选择：工作电流： 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 满足要求。热稳定校验： 满足要求。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。（6）对负荷最大的6KV铸钢车间进行电缆选择：选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 满足要求。热稳定校验： 满足要求。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。（7）对铸铁车间6kV进线进行电缆选择：工作电流： 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 满足要求。 满足要求。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。（8）对空压站车间6kV进线进行电缆选择：工作电流： 选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆母线距离厂房约150m，由及地下0。7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 满足要求。热稳定校验： 满足要求。所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，依据原始资料所供应的环境信息，可以选择干脆埋地敷设。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表6.4见附录B。

继电爱惜选择7.135kV侧电压互感器二次回路方案和继电爱惜的整定高压短路其的操作机构限制和信号回路，断路器接受弹簧储能操作机构，可实现一次重合闸。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，分别计量全厂小号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。备用电源的线路上应装设备用电源自动投入装置(APD)。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电能表，三相无功电能表和电流表，高压进线上，亦装有电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电能表。低压并联电容器线路上，装有无功电能表。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表[1]。7.1.135kV主变压器爱惜变压器的内部故障可分为油箱内和邮箱外故障两种。邮箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路，匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是特殊紧急的，因为邮箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的猛烈气化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应当尽快加尔切除。油箱为的故障，主要是套管和引用出现上发生相间短路和接地短路。变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及有余漏油等缘由引起的油面降低[9]。①瓦斯爱惜对变压器邮箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯爱惜，他反应和油箱内所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯爱惜动作于信号，重瓦斯爱惜动作和跳开变压器电源侧的短路器。应当设瓦斯爱惜的变压器容量界限是：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。同样对待负荷调压的油浸式变压器的调压器装置，也应装设瓦斯爱惜[9]。②装设电流速断爱惜工厂供电系统变压器的电流速断爱惜，一般接受两相式接线。和线路电流速断爱惜一样，变压器的电流速断爱惜也不能爱惜变压器的全部，而只能爱惜整个元件的一部分，一般在只能爱惜到变压器的一次侧[10]。利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。③差动爱惜对变压器绕组、套管及引出先上的故障，应当依据不同容量装设差动爱惜。差动爱惜适用于并列运行的变压器，容量为6300kVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000kVA以上时；发电厂厂工作变压器和工业企业种的重要变压器，容量为6300kVA以上时。④反时限过电流爱惜变压器过电流爱惜的爱惜范围可达变压器的全部，并可以延长到变压器二次母线上出线的一部分，所以是变压器必不行少的后备爱惜[10]。初步选择GL-15感应式电流继电器：满足规定的灵敏系数要求。7.1.26kV变压器爱惜在本设计中，6kV变压器分别有S9—400/10（6）、S9—630/10（6）、S9—800（6）。我们先对S9—400/10（6）进行爱惜设计。①瓦斯爱惜当变压器邮箱内故障产生略微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号;当因严峻故障产生大量瓦斯时，则动作并跳闸。②装设电流速断爱惜利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。我们再对S9—630/10（6）、S9—800/10（6）进行爱惜设计①瓦斯爱惜当变压器邮箱内故障产生略微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号;当因严峻故障产生大量瓦斯时，则动作并跳闸。②装设电流速断爱惜利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。7.1.36kV母线爱惜选择GL-15感应式电流继电器。①主变反时限过流爱惜。主变的定时限过电流爱惜可以对6KV母线起到爱惜作用。7.1.46kV出线爱惜相间短路爱惜3～10kV线路的相间短路爱惜装置应符合以下要求：由电流继电器构成的爱惜装置，应接于两相电流互感器上，且同一网络的全部线路的同类爱惜均应装在相同的两相上。对单侧电源的线路，可装设两段过电流爱惜：第一段为不带时限的电流数段爱惜，其次段为带时限的过电流爱惜。①反时限过流爱惜利用GL15型继电器来实现爱惜。②电流速断爱惜利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。

第八章防雷爱惜和接地装置的设计8.1防雷爱惜架空线路的防雷措施1.架设避雷线2.提高线路本身的绝缘水平3.利用三角形排列的顶线兼作防雷爱惜线4.装设自动重合闸装置5.别绝缘薄弱地点加装避雷器变配电所的防雷措施1.装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护干脆雷击。2.低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。8.2接地装置确定此配电所公共接地装置1.确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE≤250V/IERE≤10Ω式中IE的计算为IE=IC=60×(60＋35×4)A/350=34.3A故RE≤350V/34.3A=10.2Ω综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE≤10Ω3.计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的ρ=100Ω·m则单根钢管接地电阻RE(1)≈100Ω·m/2.5m=40Ω4.确定接地钢管数和最终的接地方案依据RE(1)/RE=40/4=10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n=15和a/l=2再查有关资料可得ηE≈0.66。因此可得n=RE(1)/(ηERE)=40Ω/(0.66×4)Ω≈15考虑到接地体的匀整对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。选择双针等高避雷结论本次毕业设计的题目是“某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计”。依据论文的要求首先进行了各车间的负荷计算，对系统进行容量补偿有利于削减电能的损失。接受的电气主接线具有供电牢靠、调度灵敏、运行检修便利且具有经济性和可扩建发展的可能性等特点。所选主