10KV變電所供配電Doc.doc

摘要變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設備和線路按一定的接線方式所構成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設備的轉設場所。變電所供配電設計需要考慮很多方面，分析變電所擔負的任務及用戶負荷等情況.利用用戶數(shù)據(jù)進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電所的主接線方式，再進行短路電流計算，選擇導線，選擇變電所高低壓電氣一次設備等。本變電所的設計包括了：（1）總體方案的確定（2）負荷分析（3）短路電流的計算（4）主接線方案的選擇（5）繼電保護的選擇與整定（6）防雷設計。關鍵詞：變電所;負荷;短路電流;防雷設計第1章 緒論1.1工廠變配電所的設計1.1.1電力用戶供電系統(tǒng)的分類電力用戶供配電系統(tǒng)由外部電源進線、用戶變配電所、高低壓配電線路和用電設備組成。按供電容量的不同，電力用戶可分為大型（10000kVA以上）、中型（1000-10000kVA）、小型（1000kVA及以下）1.大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶的用戶供電系統(tǒng)，采用的外部電源進線供電電壓等級為35kV及以上，一般需要經(jīng)用戶總降壓變電所和車間變電所兩級變壓?？偨祲鹤冸娝鶎⑦M線電壓降為6-10kV的內部高壓配電電壓，然后經(jīng)高壓配電線路引至各個車間變電所，車間變電所再將電壓變?yōu)?20/380V的低電壓供用電設備使用。某些廠區(qū)環(huán)境和設備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負荷中心”的供電方式，即35kV的進線電壓直接一次降為220/380V的低壓配電電壓。2.中型電力用戶一般采用10kV的外部電源進線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成220/380V的低電壓供用電設備使用。3.小型電力用戶供電系統(tǒng)對于小型電力用戶供電系統(tǒng)，由于所需容量較小，通常只設有一個相當于車間變電所的降壓變電所，將6-10KV電壓降為低壓用電設備所需電壓。1.1.2工廠變配電所的設計原則1.必須遵守國家的有關規(guī)程和標準，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(jīng)濟政策。2.應做到保障人身和設備安全、供電可靠、電能質量合格、技術先進和經(jīng)濟合理，應采用效率高、能耗低、性能較先進的電氣產(chǎn)品。3.應根據(jù)工程特點、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、近期結合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性。4.必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質、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。1.2原始資料1.2.1課題來源本課題是某機械化安裝公司的變電所新建項目。1.2.2設計背景本公司現(xiàn)要新建一個10/0.4kV的變配電所，向公司生產(chǎn)區(qū)、辦公樓、職工住宅區(qū)及其生活水泵組供電。原先變電所只能滿足兩個車間、辦公樓和生活區(qū)的用電負荷。隨著近年來，隨著企業(yè)內部的調整，下屬子公司之間的相互合并等原因，公司擴充了規(guī)模，兼并了原來其他單位的一些用電設備，因此，原先的變電所已經(jīng)不能滿足需要，要在原址旁邊新建一座10/0.4kV變配電所，以滿足單位改革后用電負荷的要求。鑒于公司用電的特殊性，新建變電所的電源取自3km某公司一專用35kV變電站和3km外市供電公司另一相同容量的35kV變電站。新變電所建成后，能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)、生活用電，有效地提高負荷轉移能力，進一步提高供電可靠性。 第2章 變電所負荷計算和無功補償?shù)挠嬎?.1 計算負荷的方法及負荷計算法的確定由于用電設備組并不一定同時運行，即使同時運行，也并不一定都能達到額定容量。另外，各用電設備的工作制也不一樣，有連續(xù)、短時、斷續(xù)周期之分。在設計時，如果簡單地把各用電設備的額定容量加起來，作為選擇導線截面和電氣設備容量的依據(jù)，選擇過大會使設備欠載，造成投資和有色金屬的浪費；選擇過小則會使設備過載運行，出現(xiàn)過熱，導致絕緣老化甚至損壞，影響導線或電氣設備的安全運行，嚴重時會造成火災事故。為避免這種情況的發(fā)生，設計時，應用計算負荷選擇導線和電氣設備。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)負荷，其熱效應與某一段時間內實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相等。在供電設計中，通常采用半小時的最大平均值作為按發(fā)熱條件選擇電氣設備和導體的依據(jù)。用半小時最大負荷來表示其有功計算負荷，而無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流則分別表示為、和。我國目前普遍采用的確定計算負荷的方法有需要系數(shù)法和二項式法。由于需要系數(shù)法的優(yōu)點是簡便，適用于全產(chǎn)和車間變電所負荷的計算，因此本設計變電所的負荷的計算采用需要系數(shù)法。2.2 需要系數(shù)法的基本知識(1). 需要系數(shù) 需要系數(shù)是用電設備組在最大負荷時需要的有功功率與其設備容量的比值，即 = / =/ (2-1)用電設備組的設備容量，是指用電設備組所有設備（不含備用設備）的額定容量之和，即=。而設備的額定容量，是設備在額定條件下的最大輸出功率。但是用電設備組的設備實際上不一定都同時運行，運行的設備也不一定都滿負荷，同時設備本身和配電線路都有功率損耗，因此用電設備組的需要系數(shù)為=/ (2-2)式中代表設備組的同時系數(shù)，即設備組在最大負荷時運行的設備容量與全部設備容量之比;代表設備組的負荷系數(shù)，即設備組在最大負荷時的輸出功率與運行的設備容量之比；代表設備組的平均效率；代表配電線路的平均效率，即配電線路在最大負荷時的末端功率與首段功率之比。(2).計算用電設備組的計算負荷在求出有功計算負荷后，可按下列各公式分別求出其余的計算負荷：= = (2-3) =/（） 式中 代表用電設備組的平均功率因數(shù)，代表對應于用電設備組的正切值。(3 ).計算多組用電設備的計算負荷在車間變電所低壓母線上或配電干線上，常有多種用電設備，應考慮各種用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因數(shù)，因此在確定多組用電設備的計算負荷時，應引入有功計算負荷和無功計算負荷的同時系數(shù)和。對有N組用電設備的計算負荷如下：= = (2-4) = =/（） 同時系數(shù)和的取值為：對車間干線:取0.85-0.95，取0.90-0.97對低壓母線:由用電設備組計算負荷直接相加計算，取0.80-0.90，取0.85-0.95.由車間干線計算負荷直接相加計算，取0.90-0.95，取0.93-0.972.3 變電所的負荷計算 2.3.1負荷統(tǒng)計對某機械化安裝公司全廠用電設備的統(tǒng)計如下表2.1表2.1 用電負荷統(tǒng)計用電設備負荷統(tǒng)計（kW）負荷類別機床設備組433.45三級電焊機設備組129.35三級起重機組113.2三級辦公樓30三級住宅區(qū)水泵組176二級住宅用電768三級廠區(qū)照明29三級2.3.2 負荷計算按需要系數(shù)法計算各組負荷由式子(2-1)和式子(2-3)可知：有功功率 = 無功功率 = 視在功率 = 上述三個公式中：每組設備容量之和，單位為kW；：需要系數(shù)；:用電設備組的平均功率因數(shù)；：對應于用電設備組的正切值 小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機：查附錄A，=0.16-0.2（取0.2）=0.5 =1.73有功負荷 = 0.2*433.45=86.69 （ kW ） 無功負荷 = 86.69*1.73=149.97 （kvar ） 視在功率 = = 174.74 （kVA） 電焊機組的計算負荷：查附錄A， =0.35 =0.35 =2.68有功負荷 =0.35*129.35=45.27(kW)無功負荷 =45.27*2.68=121.33(kvar)視在功率 =129.5(kVA ) 起重機的計算負荷：查附錄A，=0.1-0.15（取0.15） =0.5 =1.73有功負荷 =0.15*113.2=16.98(kW)無功負荷 =16.98*1.73=29.38(kvar)視在功率 =33.93(kVA ) 住宅區(qū)水泵組：查附錄A，=0.8 =0.8 =0.75有功負荷 =4=0.8*176=140.8(kW)無功負荷 =0.75*140.8=105.6(kvar)視在功率 =176(kVA ) 辦公樓： 查附錄A，=0.8 =1 =0有功負荷 =0.8*30=24(kW)無功負荷 =0(kvar)視在功率 =24(kVA ) 住宅區(qū)：查附錄A，=0.45 =1 =0有功負荷 = =0.45*768=345.6(kW)無功負荷 =0(kvar)視在功率 =345.6(kVA ) 廠區(qū)照明：查附錄A，=1 =1 =0有功負荷 = =1*29=29(kW)無功負荷 =0(kvar)視在功率 =29(kVA) 因此對于干線的總負荷的計算：（取=0.95，=0.97）1.有功功率 =0.95*688.34=653.92 (KW)2.無功功率 =0.97*406.28=394.09( kvar)3.視在功率 =763.49 (kVA)對于低壓母線的總負荷的計算：（取=0.90，=0.95） 1.有功功率 =0.90*688.34=619.506 (KW)2.無功功率 =0.95*406.28=385.966 ( kvar)3.視在功率 =729.9 (kVA)由上面計算得出如下表2.2所示表2.2計算負荷表設備組計算負荷/kW/kvar/kVA機床組0.20.51.7386.69149.97174.74電焊機組0.350.352.6845.27121.33129.5起重機0.150.51.7316.9829.3833.93水泵組0.80.80.75140.8105.6176辦公樓0.81024024住宅區(qū)0.4510345.60345.6廠區(qū)照明11029029總計688.34406.28對干線 取=0.95, =0.97653.92394.09763.49對低壓母線 取=0.90, =0.95619.506385.966729.92.4無功補償?shù)哪康暮头桨赣捎谟脩舻拇罅控摵扇绺袘妱訖C、電焊機、氣體放電燈等，都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9，按照實際情況本次設計要求功率因數(shù)為0.92以上，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設無功自動補償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，擬定采用低壓集中補償方式進行無功補償。2.5 無功補償?shù)挠嬎慵半娙萜鞯倪x擇我國供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，如達不到上述要求，則必須進行無功功率補償。一般情況下，由于用戶的大量如：感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，達不到上述要求，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。當功率因數(shù)提高時，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功率分別減小，從而使負荷電流相應減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關設備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對整個供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提高，通常需裝設人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量應為：=（-） (2-5)按此公式計算出的無功補償容量為最大負荷時所需的容量，當負荷減小時，補償容量也應相應減小，以免造成過補償。因此，無功補償裝置通常裝設無功功率自動補償控制器，針對預先設定的功率因數(shù)目標值，根據(jù)負荷的變化相應投切電容器組數(shù)，使瞬時功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備和動態(tài)無功功率補償設備。前者主要有同步補償機和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補償設備用于急劇變動的沖擊負荷。低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負荷變化相應循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補償容量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量來確定電容器組數(shù)： (2-6)在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置位置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補償 補償效果不如后兩種補償方式，但初投資較少，便于集中運行維護，而且能對企業(yè)高壓側的無功功率進行有效補償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應用。(2)低壓集中補償 補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實際工程中應用相當普遍。(3)低壓分散補償 補償效果最好，應優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償?shù)脑O備停止運用時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。由上面的分析并綜合考慮本次設計采用低壓集中補償方式。 取自低壓母線側的計算負荷，提高至0.92=0.85=619.506*tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)=120（kvar）選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，=20kvar 由式子(2-6)可知電容器組數(shù): =120kvar/20kvar=6 取6補償后的視在功率計算負荷=674.19kVA = = =0.92 補償后的計算電流=1024.33A 第3章 變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇3.1變壓器的選擇原則電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關鍵設備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性與經(jīng)濟性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺數(shù)和容量，是對接下來主接線設計的一個主要前題。選擇時必須遵照有關國家規(guī)范標準，因地制宜，結合實際情況，合理選擇，并應優(yōu)先選用技術先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品，并優(yōu)先選用技術先進的產(chǎn)品。3.2變壓器類型的選擇電力變壓器類型的選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結組別等。，變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。變壓器按調壓方式分，有無載調壓和有載調壓兩種。10kV配電變壓器一般采用無載調壓方式。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯(lián)結組。由于Dyn11聯(lián)結組變壓器具有低壓側單相接地短路電流大，具有利于故障切除、承受單相不平衡負荷的負載能力強和高壓側三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應用。由上面分析得出選擇變壓器的類型為油浸式、無載調壓、雙繞組、Dyn11聯(lián)結組。3.3變壓器臺數(shù)的選擇變壓器的臺數(shù)一般根據(jù)負荷等級、用電容量和經(jīng)濟運行等條件綜合考慮確定。10kV及以下變電所設計規(guī)范GB5005394中規(guī)定，當符合以下條件之一時，宜裝設兩臺及兩臺以上的變壓器： 有大量一級或二級負荷； 季節(jié)性負荷變化較大； 集中負荷容量較大。結合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。3.4變壓器容量的選擇變壓器的容量首先應保證在計算負荷S30下變壓器能長期可靠運行。對有兩臺變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺容量應同時滿足以下兩個條件：滿足總計算負荷70%的需要，即0.7 ； （3-1）滿足全部一、二級負荷的需要，即 （3-2）條件是考慮到兩臺變壓器運行時，每臺變壓器各承受總計算負荷的50%，負載率約為0.7，此時變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺變壓器承受總計算負荷時，只過載40%，可繼續(xù)運行一段時間。在此時間內，完全有可能調整生產(chǎn)，可切除三級負荷。條件是考慮在事故情況下，一臺變壓器仍能保證一、二級負荷的供電。根據(jù)無功補償后的計算負荷：=674.19kVA，代入數(shù)據(jù)可得0.7*674.19=471.933kVA ，同時又考慮到未來5-10年得負荷發(fā)展，初步取 = 500kVA ?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為S9系列油浸式變壓器。型號：S9-500/10，其主要技術指標見表3表3 主變壓器的技術指標主變型號額定容量/kVA聯(lián)結組別空載損耗/kW短路損耗/kW空載電流%阻抗電壓%S9-500/10500Dyn111.034.9534第4章電氣主接線方案的設計4.1主接線的基本要求主接線是指由各種開關電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運行人員進行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。概括地說，對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經(jīng)濟四個方面。（1）安全性安全包括設備安全及人身安全。一次接線應符合國家標準有關技術規(guī)范的要求，正確選擇電氣設備及其監(jiān)視、保護系統(tǒng)，考慮各種安全技術措施。（2）可靠性不僅和一次接線的形式有關，還和電氣設備的技術性能、運行管理的自動化程度因素有關。（3）靈活性用最少的切換來適應各種不同的運行方式，適應負荷發(fā)展。（4）經(jīng)濟性在滿足上述技術要求的前提下，主接線方案應力求接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。采用的設備少，且應選用技術先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品?？傊冸娝ㄟ^合理的接線、緊湊的布置、簡化所內附屬設備，從而達到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運行，避免不必要的定期檢修，達到降低投資的目的。4.2主接線的基本形式與分析主接線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。（1）單母線接線這種接線的優(yōu)點是接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置；缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障檢修，均需要使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。適用范圍：適應于容量較小、對供電可靠性要求不高的場合，出線回路少的小型變配電所，一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。如圖4-1所示圖4-1 單母線不分段主接線（2）單母線分段主接線當出線回路數(shù)增多且有兩路電源進線時，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時，分段斷路器可接通也可斷開運行。兩路電源進線一用一備時，分段斷路器接同運行，此時，任一段母線出現(xiàn)故障，分段斷路器與故障段進線斷路器都會在繼電保護裝置作用下自動斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運行，此時若任一電源出現(xiàn)故障，電源進線斷路器自動斷開，分段斷路器可自動投入，保證給全部出線或重要負荷繼續(xù)供電。如圖4-2所示圖4-2 單母線分段主接線單母線分段接線保留了單母線接線的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對一級負荷的供電等。4.3 變電所主接線方案的選擇方案：高低壓側均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電：當一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常斷母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關檢修時該母線各出現(xiàn)須停電。 方案：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷用戶供電。缺點：投資高。 方案：高壓采用單母線、低壓采用單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用第三個方案時雖然經(jīng)濟性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數(shù)量多，接線復雜，他們的經(jīng)濟性能較差；采用方案一既滿足負荷供電要求又較經(jīng)濟，故本次設計選用方案。第5章短路電流的計算5.1產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計算方法供電系統(tǒng)應該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電氣設備時，設備的載流部分變形或損壞，選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其它設備的正常運行。計算方法采用標幺值法計算。進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是：某量的標幺值= 所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。5.2高壓電網(wǎng)三相短路計算電源取自距本變電所3km外的35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本變電所供電，出口處的短路容量為250MVA。圖5.1 高壓電網(wǎng)短路電流計算圖求10kV母線上K-1點短路和380V低壓母線上K-2點短路電流和短路容量。電源側短路容量定為Sk=250MVA確定基準值：取=100MVA =10.5kV =0.4KV 而 = =100MVA/（*10.5kV）=5.50kA= =100MVA/（*0.4kV）=144.34kA計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值：電力系統(tǒng)由于電源側短路容量定為Sk=250MVA,因此 = =100MVA/250MVA=0.4架空線路查附錄B得X0 =(0.35/km),因此 =0.35/km*3km*=0.95電力變壓器查表3得 Uk%=4,而 =500KVA,因此 = =8然后繪出短路電路的等效電路如圖5-1圖5-1等效電路求K-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值 =+=0.4+0.95=1.35三相短路電流周期分量有效值= =5.50kA/1.35=4.07kA其他三相短路電流 = =4.07kA =2.55*4.07kA=10.38kA=1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量 = =100MVA/1.35=74.1 MVA求K-2點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：兩臺變壓器并列運行：總電抗標幺值 =0.4+0.95+=5.35三相短路電流周期分量有效值= =144.34kA/5.35=26.98kA其他三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側低壓母線發(fā)生三相短路時，由于，可取=1.6，因此：=26.98kA =2.26*26.98kA=60.97kA=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量 = =100MVA/5.35=18.69 MVA兩臺變壓器分列運行： 總電抗標幺值 =0.4+0.95+8=9.35 三相短路電流周期分量有效值 =144.34kA/9.35=15.44kA 其他三相短路電流=15.44kA =2.26*15.44kA=34.89kA =1.31*15.44kA=20.23kA 三相短路容量 = =100MVA/9.35=10.7MVA由上面計算結果得出如下表5.1 表5.1 高壓短路計算結果短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/ kA三相短路容量/MVAk-11.354.074.074.0710.386.1574.1k-2變壓器并列運行5.3526.9826.9826.9860.9735.3418.69變壓器分列運行9.3515.4415.4415.4434.8920.2310.7 第6章 變電所高壓進線、一次設備和低壓線路的選擇與效驗6.1高壓側的負荷計算6.1.1.變壓器的功率損耗計算變壓器的有功功率損耗：+ （查表3得=1.03 kW ，=4.95 kW，=500kW ）又由=674.19 kW 因此 1.03+4.95*=10.03kW變壓器的無功率損耗： + （查表3得 =3 ，=4，=500kW ）又由=674.19 kW因此 =500*+=51.36kvar6.1.2 .高壓側的負荷計算對于本單位而言，變電所高壓側的計算負荷即是全廠及家屬住宅區(qū)的總計算負荷，因此，不需要采用需要系數(shù)逐級計算法和全廠需要系數(shù)法進行計算。于是 高壓側的有功功率：P= +=619.506+10.03=629.91kW高壓側的無功功率： =385.966-120+51.36=317.33kvar高壓側的視在功率 ：=705.33kVA 于是高壓側最大長期工作電流:=40.72A 6.2變電所高壓進線的選擇與校驗對于高壓開關柜，從柜下進線時一般需通過電纜引入，因此，采用架空線長距離傳輸，再由電纜線引入的接線方式。對給高壓開關柜引入的電纜線，因短路容量較大而負荷電流較小，一般先按短路熱穩(wěn)定條件選擇導體截面，然后再校驗發(fā)熱條件。6.2.1架空線的選擇 按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：長度為3km查表，C=87Amm2，取1.2（取值為繼電器動作時間）AAmin=*103/C=4.07*103*/87=51.25 mm2初選70 mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線。按發(fā)熱條件進行校驗：變壓器高壓側最大長期工作電流為： =40.72A查表，70 mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線在25、30時的載流量為275A、259A，大于40.72A，故滿足條件。6.2.2電纜進線的選擇 按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：查表，C=143Amm2，取1.2AAmin=*103/C=4.07*103*/143=31.18mm2初選35mm2的YJY型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜按發(fā)熱條件進行校驗：變壓器高壓側最大長期工作電流： =40.72A查表，35 mm2的YJY型三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜在25的空氣中敷設時的載流量為172A，在20直埋敷設時的載流量為166A，大于計算電流，故選擇35mm2的YJY型三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。6.3高壓一次設備的選擇根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側采用天津市長城電器有限公司生產(chǎn)的KYN12型戶內移高壓中置式開關設備。此開關柜的型號：KYN28A12。其內部的高壓一次設備根據(jù)本廠需要選取。初選設備：高壓斷路器：VS112/630 接地開關：JN3-10高壓熔斷器：RN210/200 電壓互感器：JDZJ10 電流互感器：LZZJ10200/5 隔離開關：GN1910C/400高壓母線型號： TMY-3*（50*4）；TMY-3*(80*10)+1*(60*6) 絕緣子型號：ZA-10Y 抗彎強度：3.75(戶內支柱絕緣子) 6.3.1高壓斷路器的選擇與效驗高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設備的安全運行。1.選擇時，除按一般原則選擇外，由于斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗短路容量，熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項指標。按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即： ；按額定電流選擇：應該等于或大于變壓器高壓側最大長期工作電流，即： ；校驗高壓斷路器的開斷電流：即： ； 校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性： ；校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性： 2.高壓斷路器的選擇（1）額定電壓：=12KV（2）額定電流：變壓器高壓側最大長期工作電流，=40.72A（3）根據(jù)有關資料初選VS112/630型斷路器如表型號技術參數(shù)額定電流（A）額定開斷電流（KA）極限通過電流 (kA)4秒熱穩(wěn)定電流(kA)VS112/630630404016(4)校驗：a. =12KVb. =630A=40.72Ac. 額定開斷電流校驗:10KV母線三相穩(wěn)態(tài)短路電流 =4.07KAVS112/630斷路器的額定開斷電流=40KA符合要求。d.動穩(wěn)定校驗：10KV母線三相短路沖擊電流：= 10.38（KV）VS112/630型斷路器的極限通過電流 =40 （KA） 符合動穩(wěn)定要求 e.熱穩(wěn)定效驗：根據(jù)資料繼電器的動作時間取1.2 秒 ,即1.2秒高壓母線短路容量: Qdt =(6.15kA)2*(1.2)S=45.4 (kA2S)ZN310/63040型斷路器的4秒熱穩(wěn)定電流: =16(kA)=(16kA)2*4S=1024 (kA2S)變壓器高壓側最大長期工作電流=40.72A（3）根據(jù)有關資料初選GN1910C/400型隔離開關型號技術參數(shù)額定電流（A）極限通過電流 (kA)4秒熱穩(wěn)定電流(kA)GN1910C/4004005012.5(4)校驗：a. =10KV= b. =400A=40.72Ac.動穩(wěn)定校驗：10KV母線三相短路沖擊電流： = 10.38（KV）GN1910C/400隔離開關的極限通過電流 =50（KA） 符合動穩(wěn)定要求 d.熱穩(wěn)定效驗： 由于繼電器的動作時間取1.2 秒 ,即1.2秒10KV母線短路容量: =(6.15kA)2*(1.2)S=45.4 (kA2S)GN1910C/400隔離開關的4秒熱穩(wěn)定電流: It=12.5(kA) =(12.5kA)2*4S=625 (kA2S) 符合熱穩(wěn)定要求過以上效驗可知, 10KV隔離開關選GN1910C/400型隔離開關符合要求.6.3.3高壓熔斷器的選擇與效驗 高壓熔斷器是一種過流保護元件,由熔件與熔管組成。當過載或短路時，熔件熔斷，達到切斷故障保護設備的目的。電流越大，熔斷時間越短。在選擇熔件時，除保證在正常工作條件下（包括設備的起動）熔件不熔斷外，還應該符合保護選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：按額定電壓選擇：熔斷器的電壓應該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即： ；按額定電流選擇：熔斷器的電流應該等于或大于它本身所安裝的熔體額定電流，即： ；校驗高壓熔斷器的開斷電流：即： 。10kV熔斷器的選擇（1）額定電壓：=10KV（2）額定電流：變壓器高壓側最大長期工作電流，=40.72A（3）根據(jù)有關資料初選RN210/200型熔斷器型號技術參數(shù)額定電流（A）額定開斷電流（KA）RN210/20020050(4)校驗：a. =10KV= b. =200A=40.72Ac. 額定開斷電流校驗:10KV母線三相穩(wěn)態(tài)短路電流 =4.07KARN210/200型熔斷器的額定開斷電流=50KA符合要求。通過以上效驗可知, 10KV熔斷器選RN210/200型熔斷器符合要求.6.3.4電流互感器的選擇與效驗電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結構特點是：一次繞組匝數(shù)少，導體相當粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個閉合回路，由于二次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。電流互感器的選擇條件：（1）一次側額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓： （2）一次側額定電流大于或等于長時最大工作電流: （3）校驗：按熱穩(wěn)定校驗: 按動穩(wěn)定校驗：: 電流互感器額定一次電流；：動穩(wěn)定倍數(shù)電流互感器的選擇：（1）= =10KV（2） 1.5I=1.540.7=61.08（A）（3）初選：LZZJ10200/5 ，其技術參數(shù)如下表型號技術參數(shù)電流比額定電壓（KV）KtLZZJ10200/5200/51013575/1s（4）校驗： 熱穩(wěn)定校驗： =45.4 (kA2S)，=100A；Kt =75；t=1s=(0.175)21=5625 (kA2S)符合要求動穩(wěn)定校驗：=135 ；=100A ；=10.38（KA）=*0.1*135=19.1(KA)通過以上校驗可知，選擇LZZJ10200/5 型電流互感器符合要求。6.3.5電壓互感器的選擇電壓互感器一次側是并接在主接線高壓側，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈串聯(lián)，一次側匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)少，阻抗小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運行時，電壓互感器接近于空載運行。二次繞組的額定電壓一般為100V。電壓互感器的類型及接線按相數(shù)分單相、三相三芯和三相五芯柱式；按線圈數(shù)來分有雙線圈和三線圈；實際中廣泛應用三相三線五柱式（YY）。結合上面內容并查相關資料電壓互感器初選JDZJ10型電壓互感器。6.3.6接地開關的選擇與效驗（1）初選接地開關為JN3-10型，經(jīng)查資料可知JN3-10型的接地開關的技術參數(shù)如下型號技術參數(shù)額定電壓（KV）極限通過電流 (kA)JN3-101050（2）動穩(wěn)定效驗：10KV母線三相短路沖擊電流： = 10.38（KV）JN3-10型接地開關的極限通過電流 =50（KA）因為 所以接地開關選JN3-10型符合要求。6.3.7高壓側母線的效驗1）按發(fā)熱條件選擇高壓母線截面的效驗選擇高壓母線截面時必須使其載流量大于計算電流。高壓母線無功補償后的電流計算由上面計算可知=40.72A，根據(jù)計算電流，查表選擇截面為200mm2 的TMY型銅排 在平放時的載流量為425A，在豎放時的載流量為422A，；選擇截面為800 mm2 的TMY型銅排在平放時為1295A,在豎放時為1666A，它們均大于40.7A.于是選擇高壓母線型號為TMY-3*(50*4)和TMY-3*(80*10)+1*(60*6)都符合。2）按動穩(wěn)定效驗 效驗條件： TMY母線材料的最大允許應力=140.由于10KV母線的短路電流=6.15KA; =10.38KA 三相短路時所受的最大點動力：（其中a=200mm; =900mm）代入數(shù)據(jù)得=83.91N母線的彎曲力矩：=7.6母線的截面系數(shù)：=1.67母線在三相短路時的計算應力：=4.56可得，=140=4.56,滿足動穩(wěn)定性要求。3）按熱穩(wěn)定性效驗效驗條件：AAmin= /C 查產(chǎn)品資料，得銅母線的C=171A ，取0.75S. 母線的截面：A=50*4=200允許的最小截面：=20.7從而，,該母線滿足熱穩(wěn)定性要求。6.3.8 絕緣子的效驗1）按動穩(wěn)定效驗效驗條件： 母線采用平放在絕緣子上的方式，則：（其中a=200mm; =900mm）所以：=83.91N3.75KN滿足要求。6.4 變電所低壓一次設備的選擇（一） 低壓側采用的也是天津長城電器有限公司生產(chǎn)的GGD2型低壓開關柜，所選擇的主要低壓一次設備參見附圖一，低壓部分設備初選：低壓斷路器：DW15-1500 低壓刀開關：KD13-1500/30低壓熔斷器：RTO-1200 電容器：BSMJ0.4-20-3 電流互感器：LMZJ10.38200/5 低壓母線型號： TMY-3*(80*10)+1*(60*6) 另外，無功補償柜選用2各GCJ1-01型柜子，采用自動補償，滿足補償要求。（二）變電所低壓一次設備的效驗由于根據(jù)低壓一次設備的選擇效驗項目和條件進行的低壓一次側設備選擇，不需要對低壓熔斷器、低壓刀開關、低壓斷路器進行效驗，所以低壓電流互感器和低壓母線的效驗如下：1.電流互感器的效驗1）.按動穩(wěn)定度效驗 效驗條件：由以上短路電流計算得=60.97KA；=35.34KA.并查找設備的數(shù)據(jù)資料比較得：電流互感器：LMZJ10.5200/5 =400KA60.97KA2）按熱穩(wěn)定性效驗效驗條件：,查閱產(chǎn)品資料：電流互感器：= 50KA , = 0.02S 。取=0.7+0.02=0.72S，=26.98KA，將數(shù)據(jù)代入上式 ，即 =84.5,=19.43因為，所以選擇LMZJ10.5200/5型電流互感器滿足穩(wěn)定性要求。2380V側母線的效驗1）按發(fā)熱條件選擇低壓母線截面的效驗選擇低壓母線截面時必須使其載流量大于計