某機械廠變電所一次系統(tǒng)設計論文1.doc

畢業(yè)設計專 業(yè)： 電氣自動化專業(yè) 設計題目： 某機械廠變電所一次系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計題目：某機械廠變電所一次系統(tǒng)設計畢業(yè)設計專題題目： 畢業(yè)設計主要內容和要求：1. 熟悉變電所設計的相關理論；2. 設計變電所的一次系統(tǒng)；3. 繪制變電所一次系統(tǒng)圖；4. 編寫畢業(yè)設計說明書；摘 要電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源和動力。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步，社會生產和生活對電能供應的質量和管理提出了越來越高的要求。機械廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。變電所主接線設計是否合理，關系到整個電力系統(tǒng)的安全、靈活和經濟運行。本設計在機械廠具體資料的基礎上，依據變電所設計的一般原則和步驟，完成了變電所一次系統(tǒng)設計。為適應機械類企業(yè)，用電負荷變化大、自然功率因數低的特點，該設計中采用并聯(lián)電容器的方法來補償無功功率，以減少供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失，同時提高了供電電壓的質量。此機械廠變電所一次系統(tǒng)設計包括：負荷的計算及無功功率的補償；變電所主變壓器臺數和容量、型式的確定；變電所主接線方案的選擇；進出線的選擇；短路計算和開關設備的選擇；根據設計要求，繪制變電所一次系統(tǒng)圖。關鍵詞：電能；變電所；一次系統(tǒng)。目 錄 1 前言11.1 引言1.2 設計原則11.3 本文所做的主要工作22 負荷計算及電容補償42.1 負荷計算的定義42.2 負荷計算42.2.1 負荷計算的方法42.2.2 負荷統(tǒng)計計算52.3 電容補償73 負荷計算及電容補償93.1 主變壓器臺數選擇93.2 主變壓器容量選擇93.3 主接線方案確定103.3.1 變電所主接線方案的設計原則與要求103.3.2 變電所主接線方案的技術經濟指標103.3.3 工廠變電所常見的主接線方案113.3.4 確定主接線方案113.4 無功功率補償修定134 高低壓開關設備選擇和變電所選址及布置概述154.1 短路電流的計算154.1.1 短路的定義154.1.2 短路計算的目的154.1.3 短路計算的方法154.1.4 本設計采用標幺制法進行短路計算154.2 變電站一次設備的選擇與校驗214.2.1 一次設備選擇與校驗的條件214.2.2 按正常工作條件選擇224.2.3 按短路條件校驗224.2.4 10kv側一次設備的選擇校驗234.2.5 380v側一次設備的選擇校驗254.3 高低壓母線的選擇264.4 變電所選址概述274.5 變電所總體布置概述275 變電所進出線和低壓電纜選擇295.1 變電所進出線的選擇范圍295.2 變電所進出線方式的選擇295.3 變電所進出導線和電纜形式的選擇295.4 導線和電纜截面的選擇計算305.5 高壓進線和低壓出線的選擇305.5.1 10kv高壓進線的選擇校驗305.5.2 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗315.5.3 380v低壓出線的選擇316 總結與展望377 參考文獻38附 錄39致謝41 第 40頁1 前言1.1引言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。在工程機械制造廠里，電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小。電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。電能從區(qū)域變電站進入機械廠后，首先要解決的就是如何對電能進行控制、變換、分配和傳輸等問題。在機械廠，擔負這一任務的是供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。一旦變電所出了事故而造成停電，則整個機械廠的生產過程都將停止進行，甚至還會引起一些嚴重的安全事故。機械廠變電所要很好地為生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：(1)安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。(2)可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3)優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求(4)經濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。1.2設計原則按照國家標準gb50052-95供配電系統(tǒng)設計規(guī)范、gb50053-94 10kv及以下設計規(guī)范、gb50054-95 低壓配電設計規(guī)范、jgj16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范等的規(guī)定，進行變電所設計必須遵循以下原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經濟政策。2、安全可靠、先進合理應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。3、近期為主、考慮發(fā)展應根據工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關知識，以便適應設計工作的需要。1.3本文所做的主要工作目前世界上機械生產能源和動力主要來源于電能。電網的正常運行是保證機械生產安全前提。根據設計任務書的要求，結合實際情況和市場上現(xiàn)有的電力產品及其技術，本文主要做了以下工作：1、負荷計算 機械廠變電所的負荷計算，是根據所提供的負荷情況進行的，本文列出了負荷計算表，得出總負荷。2、一次系統(tǒng)圖跟據負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經濟，安裝容易維修方便。3、電容補償按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數，通過查表或計算求出達到供電部門要求數值所需補償的無功率。由手冊或產品樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數量。4、變壓器選擇根據電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器型號。5、短路電流計算工廠用電，通常為國家電網的末端負荷，其容量運行小于電網容量，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算。求出各短路點的三相短路電流及相應有關參數。6、高、低壓設備選擇及校驗參照短路電流計算數據和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇高、低壓配電設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。并根據需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗，并列表表示。7、電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經濟地運行，進行電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件：電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。2負荷計算及電容補償2.1負荷計算的定義1計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據。2平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。2.2負荷計算2.2.1負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法及二項式等幾種。由于本機械廠用電部門較多，用電設備臺數較多，設計采用需要系數法予以確定。1單臺組用電設備計算負荷的計算公式(1).有功計算負荷(單位為kw)： (2-1)式中 設備有功計算負荷(單位為kw)；用電設備組總的設備容量(不含備用設備容量，單位為kw)；用電設備組的需要系數。(2).無功計算負荷(單位為kvar) (2-2)式中 設備無功計算負荷(單位為kvar)；對應于用電設備組功率因數的正切值。(3).視在計算負荷(單位為kva) (2-3)式中 視在計算負荷(單位為kva)；用電設備組的功率因數。(4).計算電流(單位為a) (2-4)式中 計算電流(單位為a)；用電設備組的視在功率(單位為kva)；用電設備組的額定電壓(單位為kv)。2多組用電設備計算負荷的計算公式(1).有功計算負荷(單位為kw) (2-5)式中 多組用電設備有功計算負荷(單位為kw)； 所有設備組有功計算負荷之和； 有功負荷同時系數，可取0.70.95。(2).無功計算負荷(單位為kvar) (2-6)式中 多組用電設備無功計算負荷(單位為kvar)；所有設備組無功計算負荷之和； 無功負荷同時系數，可取0.80.95。(3).視在計算負荷(單位為kva) (2-7)(4).計算電流(單位為a) (2-8)(5).功率因數 (2-9)2.2.2負荷統(tǒng)計計算 根據提供的資料，列出負荷計算表。因設計的需要，計算了各負荷的有功功率、無功功率、視在功率、計算電流等。表中生活區(qū)的照明負荷中已經包括生活區(qū)各用戶的家庭動力負荷。具體負荷的統(tǒng)計計算見表2-1。表2-1 某機械廠負荷計算表序號名稱類別設備容量需要系數cos計算負荷1鑄造車間動力3000.40.71.02120122.4照明100.80.90.4883.8小計310128126.2179.82732鍛壓車間動力2800.30.61.3384111.7照明100.70.90.4873.4小計29091115.1146.72233倉庫動力300.40.850.62127.4照明50.80.90.4841.9小計12169.318.5284電鍍車間動力2000.50.850.6210062照明80.80.90.486.43.1小計208106.465.1124.71895工具車間動力2500.30.651.177587.8照明100.90.90.4894.3小計2608492.1124.71896組裝車間動力2000.40.71.028081.6照明260.80.90.4820.810小計226100.891.6136.22077維修車間動力3000.20.61.336079.8照明130.80.90.4810.45小計31370.484.8110.21678金工車間動力3500.20.651.177081.9照明80.80.90.486.43.1小計35876.485.0114.31749焊接車間動力8500.30.451.98255504.9照明260.80.90.4820.810小計876275.8514.9584.188710鍋爐房動力2000.70.80.75140105照明40.80.90.483.21.5小計204143.2106.5178.527111熱處理車間動力5000.60.71.02300306照明100.80.90.4883.8小計510308309.8436.866412生活區(qū)照明2000.70.90.4814067.2155.3236總計（380v側）動力346015401667.6照明330取12321334.1181627592.3電容補償1.意義感性負載是需要電網提供的有功及無功電流運行的，即變壓器及線路都要輸送有功及無功電流，這樣，變壓器效率降低，線路載流變大，增加了損耗。電力電容器并聯(lián)于線路中是產生無功電流的，即自主提供了無功電流，減少電網的輸送，變壓器及線路盡可能少地輸送無功電流，變壓器效率得以提高，線路減少了不必要的載流量，線損減低。一般在工廠線路進行集中補償或者分散補償。在變電所低壓側裝設無功補償后，由于低壓側總的視在計算負荷減小，從而可使變電所主變壓器容量選的小一些，這不僅可以降低變電所的初投資，而且可減少工廠的電費開支，因為我國供電企業(yè)對工業(yè)用戶是實行的“兩部電費制”；一部分叫基本電費，按所裝用的主變壓器容量來計算，規(guī)定每月按kva容量大小繳納電費，容量越大，繳納的基本電費越多，容量越小，繳納的基本電費就越少。另一部分叫電能電費，按每月實際耗用的電能kwh來計算電費，并且要根據月平均功率因數的高低乘上一個調整系數。凡月平均功率因數高于規(guī)定的，可減收一定百分率的電費；凡低于規(guī)定的，則加收一定百分率的電費。由此可見，提高工廠功率因數不僅對整個電力系統(tǒng)大有好處，而且對工廠本身也有一定的經濟實惠。2. 無功功率補償初設由表2-1知：，因此該廠380v側最大負荷時的功率因數為。供電部門要求該廠10kv進線側最大負荷時的功率因數不應低于0.9。考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380v側最大負荷時功率因數應稍大于0.9，本文取0.93來計算380v側所需無功功率補償容量： (2-10) 選pgj1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為bw0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺與方案4（輔屏）7臺相組合，總共容量112kvar8=896kvar。無功補償后工廠380v側的負荷計算：；補償后低壓側的功率因素：3變壓器選擇及主接線方案確定3.1主變壓器臺數選擇選擇主變壓器臺數時應考慮下列原則：1應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須有備用電源。2對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大，適于采用經濟運行方式的變電所，可采用兩臺變壓器。3當負荷集中且容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。4在確定變電所臺數時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地。3.2主變壓器容量選擇1只裝一臺主變壓器的變電所 主變壓器容量s應滿足全部用電設備總計算負荷s3的需要，即 (3-1)2裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺變壓器的容量sz應同時滿足以下兩個條件：(1)任一臺變壓器單獨運行時，應滿足總計算負荷s3的大約60%80%的需要，即 (3-2)(2)任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要，即 (3-3)根據工廠的負荷性質和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：方案1 裝設一臺主變壓器根據式(3-1)，主變選用一臺接線方式為d.yn11的s11-1600/10型變壓器，根據民用建筑規(guī)范要求變壓器的負載率不宜大于85%，而 (3-4)顯然滿足要求。至于機械廠的二級負荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。因此裝設一臺主變壓器時選一臺接線方式為d.yn11的s11-1600/10型低損耗配電變壓器。方案2 裝設兩臺主變壓器根據式(3-2)和(3-3)，可知 因此選兩臺接線方式為d.yn11的s11-1000/10型低損耗配電變壓器。兩臺變壓器并列運行，互為備用。3.3主接線方案確定3.3.1變電所主接線方案的設計原則與要求變電所的主接線，應根據變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活和經濟等要求。(1)安全 應符合有關國家標準和技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全。(2)可靠 應滿足電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可靠性的要求。(3)靈活 應能必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發(fā)展。(4)經濟 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。3.3.2變電所主接線方案的技術經濟指標1.主接線方案的技術指標(1)供電的安全性。主接線方案在確保運行維護和檢修的安全方面的情況。(2)供電的可靠性。主接線方案在與用電負荷對可靠性要求的適應性方面的情況。(3)供電的電能質量主要是指電壓質量，包括電壓偏差、電壓波動及高次諧波等方面的情況。(4)運行的靈活性和運行維護的方便性。(5)對變電所今后增容擴建的適應性。2.主接線方案的經濟指標(1)線路和設備的綜合投資額 包括線路和設備本身的價格、運輸費、管理費、基建安裝費等，可按當地電氣安裝部門的規(guī)定計算。(2)變配電系統(tǒng)的年運行費 包括線路和設備的折舊費。維修管理費和電能損耗費等。(3)供電貼費（系統(tǒng)增容費） 有關部門還規(guī)定申請用電，用戶必須向供電部門一次性地交納供電貼費。(4)線路的有色金屬消耗費 指導線和有色金屬（銅、鋁）耗用的重量。3.3.3工廠變電所常見的主接線方案1.只裝有一臺主變壓器的變電所主接線方案只裝有一臺主變壓器的變電所，其高壓側一般采用無母線的接線，根據高壓側采用的開關電器不同，有三種比較典型的主接線方案：(1)高壓側采用隔離開關-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；(2)高壓側采用負荷開關-熔斷器或負荷型跌開式熔斷器的主接線方案；(3)高壓側采用隔離開關-斷路器的主接線方案。2.裝有兩臺主變壓器的變電所主接線方案裝有兩臺主變壓器的變電所的典型主接線方案有：(1)高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；(2)高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；(3)高低壓側均為單母線分段的主接線方案。3.3.4確定主接線方案1.10kv側主接線方案的擬定由原始資料可知，高壓側進線有一條10kv的公用電源干線，為滿足工廠二級負荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡線的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側有兩條電源進線，一條工作，一條備用，同時為保證供電的可靠性和對擴建的適應性所以10kv側可采用單母線或單母線分段的方案。2.380v側主接線方案的擬定由原始資料可知，工廠用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性可采用單母線或單母線分段接線的方案，對電能進行匯集，使每一個用電部門都可以方便地獲得電能。3.方案確定根據前面章節(jié)的計算，若主變采用一臺s11型變壓器時，總進線為兩路。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側采用單母線分段形式，低壓側采用單母線形式，其系統(tǒng)圖見：圖3-1 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖。若主變采用兩臺s11型變壓器時，總進線為兩路，為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側采用單母線分段形式，兩臺變壓器在正常情況下分裂運行，當其中任意一臺出現(xiàn)故障時另一臺作為備用，當總進線中的任一回路出現(xiàn)故障時兩臺變壓器并列運行。低壓側采用也單母線分段形式，其系統(tǒng)圖見：圖3-2 采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖。圖3-1 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖圖3-2 采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖表3-3 兩種主接線方案的比較比較項目裝設一臺主變的方案裝設兩臺主變的方案技術指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質量由于一臺主變，電壓損耗略大由于兩臺主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只有一臺主變，靈活性不好由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應性差一些更好經濟指標電力變壓器的綜合投資額按單臺22.598萬元計，綜合投資為222.598=45.196萬元按單臺15.217萬元計，綜合投資為415.217=60.868萬元高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額按每臺4.2萬元計,綜合投資約為51.54.2=31.5萬元6臺gg-1a（f）型柜綜合投資約為61.54.2=37.8萬元電力變壓器和高壓開關柜的年運行費主變和高壓開關柜的折舊和維修管理費約7萬元主變和高壓開關柜的折舊和維修管理費約10萬元交供電部門的一次性供電貼費按800元/kva計，貼費為16000.08萬元=128萬元貼費為210000.08=160萬元從上表可以看出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案優(yōu)于裝設一臺主變的方案。從經濟指標來看，裝設一臺主變的方案優(yōu)于裝設兩臺主變的方案。由于集中負荷較大，已經大于1250kva,低壓側出線回路數較多，且有一定量的二級負荷，考慮今后增容擴建的適應性，從技術指標考慮，采用于裝設兩臺主變的方案。3.4無功功率補償修定低壓采取單母線分段接線方式，考慮鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房為二級負荷，采用雙回路供電，但在正常狀態(tài)下只由一回路供電，另回路作為備用。計算負荷時則，只考慮其中一回路。為使兩段母線的負荷基本平衡，段母線負荷設計為：鑄造車間、倉庫、電鍍車間、工具車間、金工車間、焊接車間；段母線負荷設計為：鍛壓車間、組裝車間、維修車間、鍋爐房、熱處理車間、生活區(qū)。段母線的負荷情況：，同時系數取為，；段母線的負荷情況：，同時系數取為，；對無功功率補償進行修定：計算段母線所需無功功率補償容量，?。哼xpgj1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為bw 0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1臺與方案4（輔屏）4臺相組合，總共容量112kvar5=560kvar。補償后的功率因素。計算段母線所需無功功率補償容量，?。哼xpgj1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為bw 0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺與方案4（輔屏）3臺相組合，總共容量112kvar3+80=416kvar。補償后的功率因素。4高低壓開關設備選擇和變電所選址及布置概述4.1短路電流的計算4.1.1 短路的定義 產生短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設備過電壓、直流遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路倒桿也可能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相或多相接地。4.1.2 短路計算的目的在電力系統(tǒng)和電氣設備的設計和運行中，短路計算是解決一系列技術問題所不可缺少的基本計算。在本設計中，短路計算主要為了解決以下問題。(1)選擇足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設備，例如斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等，必須以短路計算為依據。這里包括計算沖擊電流以校驗設備的電動力穩(wěn)定度，計算若干時刻的短路電流周期分量以校驗設備的熱穩(wěn)定度；計算指定時刻的短路電流有效值以校驗斷路器的斷流能力等。(2)在設計和選擇電氣主接線時，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進行必要的短路電流計算。4.1.3 短路計算的方法進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算出電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（又稱有名單位制法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標幺制法（又稱相對單位制法，因其短路計算中的有關物理量采用標幺值即相對單位而得名）。4.1.4本設計采用標幺制法進行短路計算1標幺制法計算步驟和方法 (1)繪計算電路圖，選擇短路計算點。計算電路圖上應將短路計算中需計入的所以電路元件的額定參數都表示出來，并將各個元件依次編號。 (2)設定基準容量和基準電壓，計算短路點基準電流。一般設=100mva，設=（短路計算電壓）。短路基準電流按下式計算： (4-1) (3)計算短路回路中各主要元件的阻抗標幺值。一般只計算電抗。電力系統(tǒng)的電抗標幺值 (4-2)式中 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量（單位為mva）。電力線路的電抗標幺值 (4-3)式中 線路所在電網的短路計算電壓（單位為kv）。電力變壓器的電抗標幺值 (4-4)式中 變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值； 變壓器的額定容量（單位為kva,計算時化為與同單位）。(4)繪短路回路等效電路，并計算總阻抗。用標幺制法進行短路計算時，無論有幾個短路計算點，其短路等效電路只有一個。(5)計算短路電流。分別對短路計算點計算其各種短路電流：三相短路電流周期分量、短路次暫態(tài)短路電流、短路穩(wěn)態(tài)電流、短路沖擊電流及短路后第一個周期的短路全電流有效值（又稱短路沖擊電流有效值）。 (4-5)在無限大容量系統(tǒng)中，存在下列關系：= (4-6)高壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=2.55 (4-7)=1.51 (4-8)低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=1.84 (4-9)=1.09 (4-10)(6)計算短路容量 (4-11)圖4-1 并列運行時短路計算電路2.兩臺變壓器并列運行時(1)根據原始資料及所設計方案，繪制計算電路，選擇短路計算點，如圖4-1所示。(2)設定基準容量和基準電壓，計算短路點基準電流,設=100mva，=，即高壓側=10.5kv,低壓側=0.4kv,則 (4-12) (4-13)(3)計算短路電路中各元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值 (4-14)式中 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量架空線路的電抗標幺值，查得lgj-150的單位電抗，而線路長8km,故 (4-15)電力變壓器的電抗標幺值，查得s9-1000的短路電壓=4.5，故 (4-16) (4-17)(4)繪制等效電路圖，如圖4-2所示：圖4-2 并列運行時短路等效電路圖(5)求k1點（10.5kv側）的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標幺值 (4-18)三相短路電流周期分量有效值 (4-19)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=1.96ka (4-20)三相短路沖擊電流=2.55=2.551.96ka=5.0ka (4-21)第一個周期短路全電流有效值=1.51=1.511.96ka=2.96ka (4-22)三相短路容量 (4-23)（6）求k2點（0.4kv側）的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標幺值 (4-24)三相短路電流周期分量有效值 (4-25)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=28.5ka (4-26)三相短路沖擊電流=1.84=1.8428.5ka=52.5ka (4-27)第一個周期短路全電流有效值=1.09=1.0928.5ka=31.1ka (4-28)三相短路容量 (4-29)3.兩臺變壓器分裂運行時(1)繪制計算電路，選擇短路計算點，如圖4-3 所示。圖4-3 分裂運行時短路計算電路(2)基準值和短抗標幺值同并列運行時所算各值。(3)繪制等效電路圖，如圖4-4所示：圖4-4 分裂運行時短路等效電路圖(4)k1點的短路計算值同并列運行時k1點的計算值。(5)k2點（0.4kv側）的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標幺值 (4-30)三相短路電流周期分量有效值 (4-31)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流=19.7ka (4-32)三相短路沖擊電流=1.84=1.8419.7ka=36.25ka (4-33)第一個周期短路全電流有效值=1.09=1.0919.7ka=21.47ka (4-34)三相短路容量 (4-35)(6)k3點的短路計算值同k2點的計算值。4.短路電流計算結果短路電流計算結果見表4-1、表4-2：表4-1 并列運行時短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/ka三相短路容量/k11.961.961.965.02.9635.7k225.825.825.852.531.119.8表4-2 并列運行時短路電流計算結果短路計算點三相短路電流/ka三相短路容量/k11.961.961.965.02.9635.7k219.719.719.736.2521.4713.7k319.719.719.736.2521.4713.7比較變壓器并列和分裂運行兩種情況下的短路計算，可得出分裂運行時的低壓側短路電流較并列運行時有明顯減小，因此，為降低短路電流水平，所設計變電站通常情況下應分裂運行。4.2變電站一次設備的選擇與校驗正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟的重要條件。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。電氣設備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和適當的留有發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經濟運行的需要。4.2.1 一次設備選擇與校驗的條件為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗：(1) 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。(2) 按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗。(3) 考慮電氣設備運行的環(huán)境條件和溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4.2.2 按正常工作條件選擇1.按工作電壓選擇 設備的額定電壓不應小于所在線路的額定電壓，即 (4-36)2.按工作電流選擇設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即 (4-37)3.按斷流能力選擇設備的額定開斷電流或斷流容量不應小于設備分斷瞬間的短路電流有效值或短路容量，即 (4-38)或 (4-39) 4.2.3 按短路條件校驗短路條件校驗，就是校驗電器和導體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。1.隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(1)動穩(wěn)定校驗條件 (4-40) 或 (4-41) 式中 、開關的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為ka）；、開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為ka）。(2)熱穩(wěn)定校驗條件 (4-42) 式中 開關的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為ka）； 開關的熱穩(wěn)定試驗時間（單位為s）；開關所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為ka）；短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。2.電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(1)動穩(wěn)定校驗條件 (4-43) 或 (4-44) 式中 電流互感器的動穩(wěn)定電流（單位為ka）；電流互感器的動穩(wěn)定倍數（對）；電流互感器的額定一次電流（單位為a）。熱穩(wěn)定校驗條件 (4-45)或 (4-46)式中 電流互感器的熱穩(wěn)定電流（單位為ka）；電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間，一般取1s；電流互感器的熱穩(wěn)定倍數（對）。4.2.4 10kv側一次設備的選擇校驗方案號004用途受電、饋電額定電流（a）6304000主回路元器件真空斷路器vs1型真空斷路器電流互感器lzzbj1212避雷器hy5w接地開關jn1510圖4-5 10kv側kyn28b12開關柜接線圖表4-3 vs1真空斷路器的校驗：項目單位參 數校 驗電壓10kv電流147a斷流能力1.42ka動穩(wěn)imaxish(3)熱穩(wěn)it2t i(3)2tima額定電壓kv12合格1min工頻耐壓（有效值）kv42雷電沖擊耐壓（峰值）kv75額定頻率hz50額定電流a6304000合格4s熱穩(wěn)定電流電流（有效值）ka2040合格額定動穩(wěn)定電流（峰值）ka63100633.62合格額定短路開斷電流ka2540合格額定短路關合電流ka63100額定操作順序00.3sc0180sc0開斷時間ms50額定短路開斷電流開斷次數次50額定操作電壓v110/110,220/220機械壽命次20000 本供電系統(tǒng)10kv側配電柜選用kyn28b-12型開關柜，因采用雙回路進線單母線分段形式所以進線柜需要2臺方案號為006，饋電回路2路需開關柜2臺，方案號為003，母聯(lián)加計量柜為2臺，方案號為012和055，為保證供電質量各段母線上分別加1個消弧消協(xié)柜。因饋電柜和母聯(lián)加計量柜已經包含了開關柜中所有