某冶金機械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設計剖析

1、電氣工程設計與綜合實驗報告題目名稱：某冶金機械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設計學 院: 專 業(yè): 班 級: 學 號: 學生姓名： 指導老師：2015年01月20日關鍵詞：供電系統(tǒng)；供電容量；企業(yè)電能是現代工業(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；電能的輸送的分配既簡單經濟， 又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業(yè) 生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，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?。ǔ娀I(yè)外）。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

2、額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現電氣化以后可 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，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說， 如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產，實現工業(yè)現代化，具有十分重 要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義， 因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支 援國家經濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)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

3、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，在供配電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既 要照顧局部的當前利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展目錄一、概述 11設計背景 12設計要求 1二、設計原始資料 2三、系統(tǒng)負荷計算 43- 1三相用電設備組負荷計算的方法 43- 2計算負荷 43- 3全廠負荷功率 63-4年耗電量的估算 73- 5

4、負荷中心估算 7四、主變壓器臺數、容量和類型的選擇 84- 1主變壓器臺數的選擇 84- 2主變壓器容量的選擇 84- 3主變壓器類型的選擇 9五、高、低壓電力網的導線選擇 95- 1導線截面選擇原則 95- 2高壓線路導線的選擇 105- 3低壓線路導線的選擇 115-4低壓出線導線選擇 11六、改善功率因數裝置設計 13七、變電所主結線方案的設計 147- 1變配電所主結線的選擇原則 147- 2主結線方案選擇及比較 15八、短路電流的計算 188- 1短路電流計算的目的及方法 188- 2本設計采用標幺制法進行短路計算 18九、變電所一次設備的選擇與校驗 209- 1變電所高壓一次設備的

5、選擇 209- 2變電所高壓一次設備的校驗 21921 設備的動穩(wěn)定校驗 21922 高壓設備的熱穩(wěn)定性校驗 229- 3變電所低壓一次設備的選擇 239- 4變電所低壓一次設備的校驗 24十、繼電保護裝置的設計 2510- 1 繼電保護的整定 2510- 2 變壓器繼電保護 2510- 3 10KV 側繼電保護 2610- 4 0.38KV 側低壓斷路器保護 27十一、變電所防雷裝置設計 2811- 1防雷設備 2811- 2防雷措施 2811- 3 接地裝置的設計 3011- 4 確定接地電阻 30十二、心得體會 32參考文獻 33附錄一次接線圖飛概述1、設計背景隨著我國經濟的快速增長，用

6、電已成為制約我國經濟發(fā)展的重要因素。 為保 證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。 工廠的飛速發(fā)展給國 家?guī)砹司叽蟮氖找嫱瑫r用電負荷也越來越大，特點是負荷容量大、用電設備多， 在這選用10kV。所以本文針對變電所的特點，闡述了 10kV變電所的設計思路、 設計步驟，并進行了相關設備的計算和校驗。并關鍵介紹了主接線是變電所的最 重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設投資、運行質量、維護條件和供電 可靠性。所以在此熟悉變電所的設計要求和設計過程，對從事電力工程設計，故障分析和判斷是非常有益的。設計的意義：通過設計，系統(tǒng)地復習、鞏固工廠供電的基本知識，提高設計 計算能力和綜合分析能

7、力，為今后的工作奠定基礎。2、設計要求要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況， 并適當考慮到工廠生產 的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的位置與型式， 確定變電所主變壓器的臺數與容量，選擇變電所主接線方案及高低壓設備與進出 線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按 要求提交設計計算書及說明書，繪出設計圖紙。設計原始資料1設計總平面布置圖如下圖所示宿舍區(qū) 的負街廠1pnZX荷中心/ .芯1J XI (Jk/;后廠門j r k : 1V工廠宿舍區(qū)/jM-I /-橋河廠區(qū)強L_1流北K/廠7rL1Lnr-_-世口e7V V廠門_一 _Y 二

8、一大-r 一XX機械廠總平面圖鄰廠公共電源進線街1_一-工比例1： 20002全廠各車間負荷計算如下表所示廠房 編號用電單位 名稱負荷性 質設備容量/kW需要系數功率因數1倉庫動力720.250.60照明40.751.02鑄造車間動力320:0.40.65照明100.751.03鍛壓車間動力2500.250.65照明100.751.04金工車間動力2400.250.65照明80.751.05工具車間動力3500.250.60照明100.751.06電鍍車間動力2200.50.75照明100.751.07熱處理車 間動力2000.50.75照明80.751.08裝配車間動力2000.40.70照

9、明10 :0.751.09機修車間動力1500.250.65照明60.751.010鍋爐房動力160 :0.50.65照明30.751.0宿舍區(qū)照明2500.81.03供用電協(xié)議按照工廠與當地供電部門簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10Kv的公用電源線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌 號為LGJ 185,導線為等邊三角形排列，線距為1.2米；電力系統(tǒng)饋電變電站距 本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為 500MVA此斷路器配備有定 時限過電流保護和電流速斷保護，其定時限過電流保護整定的動作時間為1.5秒。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓或低壓聯絡線

10、由鄰近的單位取得備 用電源。4負荷情況本廠多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4800h，日最大負荷持續(xù)時間8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。5自然條件氣象條件（1）最熱月平均最高氣溫為31.5 C ；（2）年最高氣溫為40 C ；（3）土壤中0.8米深處一年中最熱月平均溫度為 28.7 C ；（4）年雷暴日為31.3天；（5）土壤凍結深度為1.1米；（6）夏季主導風向為東風。地質及水文條件本廠所在地區(qū)平均海拔130m地層以沙粘土為主，地下水位為 3m6設計內容及步驟1

11、負荷計算；2 電力變壓器的臺數、容量及類型；3 選擇高、低壓電力網的導線型號及截面;4 改善功率因數裝置設計（高壓側最大負荷時功率因數不應低于0.9，低壓側不應低于0.85）；5 變電所主結線方案的設計；6 短路電流的計算；7 變電所一次設備的選擇與校驗；8 繼電保護裝置的設計；9 變電所防雷裝置設計（選做）。三、系統(tǒng)負荷計算3-1三相用電設備組負荷計算的方法有功計算負荷（kW）巳二 Pc無功計算負荷（kvar）Qc = PC tanQPcSc視在負荷計算（kV A）c o S計算電流（A）lc_Sc3n3-2計算負荷確定負荷計算的方法有多種，包括估算法、需要系數法、二項式法和單相復 合的計算

12、，在這里我們采用需要系數法。對于單組用電設備的計算負荷公式如下：有功功率：巳二Kd 7 Fe無功功率：Qc 二 Pc tan視在功率：Sc = Pc 2 Qc2計算電流：I = Scc -3Un式中：Kd -該用電設備組的需要系數tan-功率因數角的正切值Un該用電設備組的額定電壓，單位是kV以鑄造車間的計算過程為例:動力部分R30)=320kwX 0.4=128kwS (30)=128kw/0.65=196.9kvAQ (30)=128kwX 1.17=149.76kvar照明部分P (30)=10kwX 0.75=7.5kwS(30)=7.5kw/ 仁 7.5kvAQ(30)=0由上式方法

13、可算出個廠房的計算負荷，整理成表格如下:廠 房 編 號用 電 單 位 名 稱負 荷 性 質設備容量/kW走誦亥 需要系數功率因數計算負荷按廠房計算P30P30/kwQ30/karS30/kA1倉庫動 力720.250.6018243021照八、明40.751.03032鑄 造 車 間動 力3200.40.65128149.6196.9135.5照八、明100.751.07.507.53鍛 壓 車 間動 力2500.250.6562.573.196.270照八、明100.751.07.507.54金 工 車 間動 力2400.250.656070.192.366照八、明80.751.06065工

14、 具/、 車 間動力3500.250.6087.5116.7145.895照八、明100.751.07.507.56電 鍍 車 間動 力2200.50.7511096.8146.7117.5昭八、明100.751.07.507.57熱 處 理 車 間動 力2000.50.7510088.2133.3106昭八、明80.751.06068裝 配 車 間動 力2000.40.708081.6114.387.5昭八、明100.751.07.507.59機 修 車 間動 力1500.250.6537.543.857.742昭八、明60.751.04.504.510鍋爐房動 力1600.50.65809

15、3.5123.182.25昭八、明30.751.02.2502.25宿舍區(qū)昭八、明2500.81.02000200200總計1022.75886.13-3全廠功率負荷：取全場的同時系數為：KEp=0.95 , K刀q=0.97,則全場負荷為：P(30)=0.95X 1022.75=971.61kwQ(30) =0.97x 886.1=859.52kvarS(30)=971.61A2 + 859.52A2 =1297.23kv.AI( 30)=1297.23kv.A/( 、3 X 0.38kv)=1970.94A此時功率因數為：P(30)/ S (30)= 971.61kw/1297.23kv.

16、A=0.753-4年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到:年有功電能消耗量：WP :二-P年無功電能耗電量：八Q3結合本廠的情況，年負荷利用小時數為4800h，多數車間為兩班制，取年平均有功負荷系數=0.6，年平均無功負荷系數=0.65。由此可得本廠：W = a P T年有功耗電量： - -廠3| ：. =0*971.61KW*4800h=2798.2k kw.hW = B Q T年無功 耗電量： q 30 - =0.65*859.52KW*4800h=2681.7k kw.h3-5負荷中心估算變電所的位置和形式選擇：變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心.廠的負荷中心

17、按負荷功率矩法來確定。在工廠平面圖的下邊和左側，任作一直角坐標的X軸和丫軸,然后測出各車間(建筑)和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置，例如 Pi(xi,yi)、2(X2,y2)、R(X3,y3)等，R、p?、P3 R 分別代表廠房 1、2、 3.10號的功率，工廠的負荷中心假設在 P(x, y ),其中P=P + P2 + P3+ Pi = AR。因此仿照力學中計算中心的力矩方程，可得負荷 中心的坐標：43P2X2P3X3 Ri xiiR +P2 +P3 + PiR yi + P2 y2 * P3y3 +Pii yii 無(Piyi)y 二R +P2 +P3 + Pi送 Pi按比例K在工廠平面圖中測出各

18、車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置表3.i所示以電源縱向電源干線為丫軸，橫向電源干線為X軸，測出具體坐標。表3.i各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置坐標 軸i23456789i0宿 舍 區(qū)X( cm)i.ii.2i.53.i3.23.33.47.57.69.90.5Y( cm)2.03.34.72.73.24.04.82.73.24.75.0X=(i.i*2i)+(i.2*i35.5)+(i.5*70)+(3.i*66)+(3.2*95)+(3.3*ii7.5)+(3.4*i06)+(7.5*87.5)+(7.6*42)+(9.9*82.25)+( 0.5*200)/i022.75=3.36cmY=(2

19、.0*2i)+(3.3*i35.5)+(4.7*70)+(2.7*66)+(3.2*95)+(4.0*ii7.5)+(4.8*106)+(2.7*87.5)+(3.2*42)+(4.7*82.25)+(5.0*200 ) /1022.75=3.95cm由計算結果可知，x=3.36 , y=3.95,工廠的負荷中心在6號廠房的東北面。 考慮的方便進出線及周圍環(huán)境情況，決定在6號廠房的東北側緊靠廠房修建工廠 變電所。結合本廠的實際情況，這里變電所采用單獨設立方式。四、主變壓器臺數、容量和類型的選擇4-1主變壓器臺數的選擇由于該廠的負荷中鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷，對電源的供 電可靠性要

20、求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時， 另一臺變壓器能對二、三級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。4-2主變壓器容量的選擇裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應同時滿足以下兩個條件：(1) 任一臺單獨運行時，ST=( 0.6-0.7)*S30(2) 任一臺單獨運行時，STS30 (I +H)，即滿足全部二、三級負荷需 求。代入數據可得：ST= (0.6-0.7 ) *1297.23= (778.33 908.06) KV*A同時又考慮到未來的幾年的發(fā)展，所以取ST=1000 KV*A第二個變壓器容量計算：ST(2)=S(鑄造車間)+S (電鍍車間)+S (鍋爐房)=

21、196.9KW+7.5KW+146.7KW+7.5KW+123.1KW+2.25KW=483.95KV.A可取變壓器容量500KV.A。4-3、主變壓器類型的選擇考慮到安全和可靠性的問題，確定變壓器為SC9系列箱型干式變壓器。型號和主要技術要求指標如下表所示：變壓器型號額定容量/KV*A額定電壓KV聯結組型號損耗/KV空載電流I。%短路阻抗Uk%高壓低壓空載負載SC9-1000/10100010.50.4Dyn111.407.510.86SC-500/1050010.50.4Dyn110.94.51.04五、高、低壓電力網的導線選擇為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質、經濟，選擇導線和電纜時應滿足下

22、列條 件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經濟電流密度；機械強度。根據設計經驗：一般10K V及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā) 熱條件選擇導線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路, 因對電壓水平要求較高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和 機械強度。5-1導線截面選擇原則導線電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠和經濟的條件，其選擇原則為:1. 發(fā)熱條件滿足短路穩(wěn)定度的條件架空線路因其散熱性較好，可不作穩(wěn) 定性校驗，絕緣導線和電纜應進行熱穩(wěn)定校驗，母線也要校驗其熱穩(wěn)定。2. 電壓損耗 按允許電壓損失選擇導線和截面在導線和電纜（包括母線） 通過正常最大負荷電流（

23、即計算電流）時，線路上產生的電壓損失不應超過正常 運行時允許的電壓損失。3. 經濟電流密度 按經濟電流密度選擇導線和電纜截面經濟電流密度是指 使線路的年運行費用支出最小的電流密度。 按這種原則選擇的導線和電纜截面稱 為經濟截面。4. 機械強度 按機械強度選擇導線和電纜截面這是對架空線路而言的。要 求所選的截面不小于其最小允許截面。對電纜不必校驗其機械強度。根據設計經驗：一般10K V及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā) 熱條件選擇導線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路, 因對電壓水平要求較高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和 機械強度。5-2高壓線路

24、導線的選擇母線都用支柱絕緣子固定在開關柜上，有矩形母線和管型母線，母線的材料有銅、鋁。目前變電所的母線除大電流采用銅母線以外，一般盡量采用鋁母線。變電所高壓開關柜上的高壓母線，通常選用硬鋁矩形母線（LMY o年平均負荷、傳輸容量較大時，母線截面宜按經濟電流密度選擇。1）選擇經濟截面對于鋁母線，按年最大負荷利用小時數為4800小時，根據工廠供電教材（第4版，劉介才著）180頁表5-3導線和電纜的經濟密度得jec=1.15 oI30= Ss0 =1297.23kv.A/(,3 X 10kv)=74.9A-3UnI2A =3 =74.9/1.15=65.1 mmj ec選擇標準截面為160mm2的單

25、排矩形鋁母線寬*厚=40X 4,即LMY-（40X 4）2）校驗發(fā)熱條件Smin=l ；tj/c =3.07 X 1000X 0.55/87 =124 mm0.57MPa5-3低壓線路導線的選擇相母線：低壓側母線仍按經濟電流密度選擇硬鋁矩形母線，計算電流l30 = S30/、3Un =1970.9A乓。二蟲=1970.9/1.15=1713.9 mm2J ec選擇時，應選比Aec偏小的截面，因為電能損耗費和年運行費在電流較大時 變化較小，考慮負荷計算值偏大，以及其變化規(guī)律，理論計算的電能損耗亦將稍 大于實際值，截面選擇比計算稍小，節(jié)省初投資和有色金屬消耗量。 所以選標準 截面為2000mm2的

26、單排矩形鋁母線寬*厚=200*10。中性母線：一般三相四線制線路中的中性線截面應不小于相線截面的一半，即Aq _0.5A =1000mm2，所以選擇單排矩形鋁母線寬*厚=100*10。5-4低壓出線導線選擇戶外架空線380V電壓等級一般采用絕緣導線，絕緣導線的線芯材料有鋁心 和銅心兩種。絕緣導線外皮的絕緣材料有塑料絕緣和橡膠絕緣。塑料絕緣的絕緣性能良好，價格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內敷設可取代橡膠絕緣線。橡膠絕 緣線現已不使用，塑料絕緣線不宜在戶外使用，以免高溫時軟化，低溫時變硬變 脆。因低壓出線為戶外架空線，所以我們選擇常用的BLX型橡皮絕緣導線。由于車間的用電設備均為低壓用電，其中導線和

27、電纜的截面選擇滿足條件：1）相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即,I al _ I 30 ；2）中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足Ao_O.5A：:;3）保護線（PE線）的截面選擇2一、A：；，35mm 時，Ape _ 0.5A ；二、A ：叮 6mm2 時，Are _ A222三、16mm : A .：乞 35mm 時，APE - 16mm4）保護中性線（PEN的選擇，取（N線）與（PE的最大截面。對每個車間分別選擇變電所低壓出線。其中動力負荷導線按允許載流量選擇，標準載流量為導線在環(huán)境溫度為 25 C時的載流量lai，實際載流量是廠區(qū)實 際環(huán)境溫度下的載流量I al。滿足I

28、al JI = 60 一 35|引=0.845 I al 。YS-%V60-25按照發(fā)熱條件選擇導線，采用BLX-500型鋁芯橡皮導線明敷。可以用三條導線作為相線，再選中性線（N線）和保護線（PE線）。所選線路的導線型號規(guī)格：BLX -500 -（3相線截面+ 1 N線截面 PE截面）表 BLX-500型導線截面/ mm2廠房編號廠房名稱/A2相線/mm2PE線/ mm2N 線 /mm1鑄造車間312.515095702鍛壓車間238.59550503金工車間241.99550504工具車間274.212070705電鍍車間330.515095956熱處理車219.37035357裝配車間13

29、8.93525258機修車間98.22516169鍋爐房128.935252510倉庫38.064411生活486.22401201202另外，送至各車間的照明線路其均小于 13.7A,因此采用：芯線截面為2.5 mm六、改善功率因數裝置設計由系統(tǒng)負荷計算所得數據可以得知該廠的功率因數低于國家標準值，所以要進行功率補償。方案一：高壓集中補償該補償只能補償總降壓變電所 610KV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率 產生的影響，而對無功功率在企業(yè)內部的供配電系統(tǒng)引起的損耗無法補償，所以補償范圍最小，經濟效果最差。方案二：低壓集中補償該補償方式補償范圍介于前兩者之間， 比高壓集中補償要大，而且該補償方

30、 式能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經濟， 方案三：個別補償該補償方式范圍最大，效果最大但是投資較大，而且如果被補償的設備停止 運行的話，電容器組也被切除，電容的利用率就很低。同時存在小容量容器的單 位價格、電容器已收到機械振動及其他環(huán)境條件的影響等缺點。所以這種補償方 式適用于長期穩(wěn)定運行，無功功率需要較大或距離電源較遠且不便實現其他補償 裝置的場合。無功補償裝置的選擇：無功補償裝置主要有三種： 并聯電容器組是一種靜態(tài)的無功補償裝置。用它進行的補償稱為并聯電容補 償。 同步調相機。 靜止無功補償器。后兩者屬于動態(tài)的無功補償裝置本題中直接采用并聯電容器的方法提高

31、功率因數。為使高壓側的功率因數_0.90,則低壓側補償后的功率因數應高于 0.90，取: cos=0.95。要使低壓側的功率因數由0.75提高到0.95，則低壓側需裝設的 并聯電容器容量為：QC =971.61 (ta narccos0.75-ta narccos0.95)k var = 537.30k var?。篞c =540kvar則補償后變電所低壓側的視在計算負荷為：&(2)= 一971.612(859.52 -540)2 =1022.80kV A1022.80kV A計算電流 130(2)1553.98 A丁3工0.38kV變壓器的功率損耗為：PT : 0.015S30(2) =0.0

32、15 1022.80kV A=15.34kWQt ： 0.06S；o(2)=0.06 1022.80kV61.37k var變電所高壓側的計算負荷為：Po(1)=971.61kW+15.34kW = 986.95kWQ30(1) = (859.52-540)k var 61.37kvar = 380.89k varSo二 986.952 380.892kV A =1057.90kV A 130(1) = 1057.90kV_A = 61.08A .3 10kV丄986 95補償后的功率因數為：cos986出0.93滿足(不低于0.90 )的要求1057.90故選取的電容的容量 537.30Kv

33、ar型號BWF10.5-100-1(容量為100Kvar)并聯6個即可滿足。七、變電所主結線方案的設計7- 1變配電所主結線的選擇原則(1) 當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。(2) 當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段的單母線接(3) 當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器 組結線。(4) 為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用 變壓器分列運行。(5) 接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；但接在母線上的避雷器，可與 電壓互感器合用一組隔離開關。(6) 610KV固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反

34、饋可能的電纜出線 回路中，應裝設線路隔離開關。(7) 采用610 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側裝設隔離 開關。(8) 由地區(qū)電網供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電 流互感器(一般都安裝計量柜)。(9) 變壓器低壓側為0.4KV的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電 保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路 器。(10) 當低壓母線為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路 器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，宜裝設刀開關或隔離觸頭。7- 2主結線方案選擇及比較根據工廠情況，該工廠附近有一條 10K V的

35、公用電源干線。電壓降落應不大，電 能損失少。由于該工廠中有二級負荷，可采用高壓聯絡線由附近的單位取得備用 電源。工廠總配電有多種方案，現對其中兩種方案作技術及經濟分析， 以確定最 優(yōu)的結線方案。根據上面的設計原則和要求有兩種方案可進行選擇比較，其設計比較如下：方案一：高壓側無母線、低壓側單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線方式。nslipT、嚴 L QFF1”4VWJr10KY電穩(wěn)遊賤圖2高壓側無母線、低壓側單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線圖 優(yōu)點：供電可靠性高，當任意一臺變壓器或任一電源進線停電檢修或發(fā)生故障時， 該變壓器通過閉合低壓母線分段開關， 即可迅速恢復對整個變電所的供電，如果 兩臺

36、主變壓器低壓側主開關（采用電磁或電動機合閘操作的萬能式低壓斷路器） 都裝設互為備用電源自動投入裝置（APD，則任一主變壓器低壓主開關因電源 斷電（失壓）而跳閘時，另一主變壓器低壓側的主開關和低壓母線分段開關將在 APD乍用下自動合閘，恢復整個變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級負 荷。方案二：高壓采用無母線、低壓雙母線的主接線，其接線圖如圖3所示。ItvsIITAI 圖3 高壓側無母線，低壓雙母線接線圖優(yōu)點：這種方案可靠性好、運行靈活，通過兩組母線隔離開關的倒換操作可輪流檢 修一組母線不致使供電中斷，一組母線檢修時所有回路均不中斷供電，檢修任一回路的母線側隔離開關時，只中斷該回路的供電。檢

37、修任一回路斷路器時，可 用母聯斷路器代替工作；擴建方便，這種方案廣泛用于進出線回路較多， 容量大 的場合。缺點：(1) 運行方式改變時，需要用母線隔離開關進行倒閘操作，操作步驟較為復雜，容 易出現誤操作，導致人身或設備事故。(2) 任一回路斷路器檢修時，該回路仍需停電或短時停電。(3) 增加了大量的母線側隔離開關及母線的長度，配電裝置結構較為復雜，占地 面積與投資都有所增加。兩種方案的比較從安全性看這兩種主接線方式都滿足國家的標準的技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全，滿足供電要求。從可靠性來看，方案一的可靠性比方案二的差一些。 但方案二任一回路斷路 器檢修時,該回路仍需停電或短時停電。

38、從靈活性看，方案一操作比方案二更簡單，方案二雙母線機構復雜維修和維 護程度大。從經濟上看，方案二由于采用大量的斷路器和母線的長度比方案一大幅度增 加，所以初投資成本高，且線路維護工作量大，所以運行成本高，方案一低壓單 母線的主接線方案一次側的接法同方案二一樣。但是低壓雙母線的接法使低壓斷 路器的個數明顯多于低壓單母線，使得投資增大。根據該工廠工作環(huán)境和條件，本廠屬二級負荷。因此主接線方案選擇方案一， 工廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)主接線如 附錄一 所示。八、短路電流的計算8- 1短路電流計算的目的及方法:本廠的供電系統(tǒng)簡圖如下圖所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠6km的饋電變電站經LGJ-18

39、5架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路 器的斷流容量為500MV.A 路為鄰廠高壓聯絡線。下面計算本廠變電所高壓 10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容 量。SC9-1000/108- 2本設計采用標幺制法進行短路計算d2（1）確定基準值取:Sd =100MV A,Uc1 =10.5KV, Uc2 = 04KVSC9-500/10所以：,Sd100MV A CCA咕：一d5.500kA,V3Uc1 U3I0.5kVISd3Uc2100MV A3 0.4kV= 144.000kA（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值：（忽略架空線至變電所的

40、電纜 電抗）1 ）電力系統(tǒng)的電抗標幺值lOOMV A =0.2861350MV A2） 架空線路（X0= 0.32 Q /km）0.320.7km ） 6km 100MV A=1.7412（10.5kV）2（查表12-2供配電技術 P378）3） 電力變壓器（UK% = 6X3 =X46 100MV A 6.000100x1000kV A可繪得等效電路如圖如下圖所示：1/0. .2862/1. 7413/6（3）求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1） 總電抗標幺值：X（k）二 XX2 = 0.286 1.742.0272）三相短路電流周期分量有效值：k-1I d1X （

41、k-1）5=2.71kA2.0273）其他三相短路電流:I”（ 3） =（）= I k31 = 2.71kAiSJ 工2.55 2.71kA=6.9105kA驚 二 1.51 2.71kA =4.0921kASd4）三相短路容量：丈；X 、（ k-1）MV=49.334MV A 2.027（4）求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標幺值:X（k二X； X2（X3/X4） = 0.286 1.7416/2=5.0272）三相短路電流周期分量有效值：(3)k-2X (k-2)Id2 144kA =28.645kA5.0273）其他三相短路電流:|“(3) = |(3)

42、 = I k32 = 28.645kAi S3)= 1.84 28.645kA =52.7068kA二 1.51 28.645kA =43.25kA4）三相短路容量：e罟穿.8926MV A九、變電所一次設備的選擇與校驗9- 1變電所高壓一次設備的選擇由上面計算出高壓側短路電流數據分別為三相短路電流周期分量有效值：3)1 k-1d1X（k-1）5.50kA2.027= 2.71kA其他三相短路電流:I” =| ； = | ；3； = 2.71kAish =2.55 2.71kA=6.9105kAI Sh = 1.51 2.71kA =4.0921kA高壓斷路器的選擇條件必須是：i _ i I

43、_ I 1 maxsh maxsh查供配電技術第三版P364（部分高壓斷路器主要技術數據表可得）初步選擇高壓斷路器 ZN24-10/1250/20。高壓熔斷器需在短路電流達到沖擊電流之前熔斷，即：i max - ish可從網上獲得數據選取高壓熔斷器：RN2-10/0.5 -50 ；選取電流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5 ;選取電壓互感器：JDZJ-10;iA i | I （3）接地開關： 比擬_ max _ I sh選取JN-3-10/25電源進線的選擇：10kv以下的架空線一般采用鋁絞線。母線的選擇：母線型號：TMY-3 （ 50 4）； TMY-3 （ 80 10）+1 （

44、 60 6）絕緣子型號：ZA-10Y抗彎強度：Fai-3.75kN （戶內支柱絕緣子）從高壓配電柜引出的10kV三芯電纜采用交聯聚乙烯絕緣電力電纜，型號:AYJV-3 50,無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度90 C。9- 2 變電所高壓一次設備的校驗在據電壓、電流、斷流能力選擇設備的基礎上，對所選的高壓側設備進行必 需的動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定度校驗。9.2.1 .設備的動穩(wěn)定校驗1）高壓電器動穩(wěn)定度校驗i啟i （3） |校驗條件：imax 一 ish ; I max - I Sh即需選取高壓斷路器由以上短路電流計算得ish=4.0921kA; Ish= 43.25KA。并查找所選設備的數據資料比較得：

45、高壓斷路器 ZN24-10/1250/20imax =50kA-4.0921kA，滿足條件；電流互感器 LZZQB6-10-0.5-200/5imax=79kA- 4.0921kA，滿足條件；JN-3-10/25接地開關im 學3 kA-4.0921kA，滿足條件。2）絕緣子動穩(wěn)定度校驗 一校驗條件：卩引- Fc 母線采用平放在絕緣子上的方式，貝,F卄（3） 轟3）2 丄 10JN/A2a（其中 a=200mm 丨=900mm。所以：(3)20 9M72Fc( = .3(6.404)10 N/A = 34.63N : 3.75KN0.2M滿足要求。3）母線的動穩(wěn)定校驗a cr校驗條件：al c

46、 TMY母線材料的最大允許應力 al =140MPa,10kV母線的短路電流Ish =43.25KA，ish =4.0921KA，三相短路時所受的最大電動力：FC*。9212 鬻伏/宀13.環(huán)母線的彎曲力矩：- Fl 130.52N*0.9mM11.75N.m10 10b2h (0.05m)2 漢 0.004m上 3W1.67 10 m3母線的截面系數：6 6M 1L75JV母線在三相短路時的計算應力:=7t04 MPa可得，二al=140MPaTc=7.04MPa，滿足動穩(wěn)定性要求。9.2.2高壓設備的熱穩(wěn)定性校驗1）高壓電器熱穩(wěn)定性校驗12+ a I 21|校驗條件：Itl - tima查

47、閱產品資料：高壓斷路器：Il=31.5kA,t=4s ；電流互感器：It =44.5kA ,t=1s ； 接地開關：It =25kA,t=4s 。 取 ti m a t Opt $c70 . 0I號=2.511KA,將數據代入上式，經計算以上電器均滿足熱穩(wěn)定性要求。2）高壓母線熱穩(wěn)定性校驗、廠校驗條件：A 一 Amm = 1繆亠查產品資料，得銅母線的Cx S卄C=171A 2，取mm母線的截面：2 2A=50 4 mm =200mmtima=0.75s o允許的最小截面:Amin = 2 .511 kA ： 0.75： =13.24171 As2mm2mm從而，A tin，該母線滿足熱穩(wěn)定性要

48、求3) 高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗校驗條件：A _ A J土C允許的最小截面:Amin kA “:二3.24mm 2mm 2所選電纜YJV-3 50的截面A=50mm2從而，A -，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求9-3變電所低壓一次設備的選擇由上面短路電流計算得三相短路電流周期分量有效值：.（3）I k-2d2144kAX （ k-2）5.027-28.645kA其他三相短路電流：| “(3)= |g = Ik32 = 28.645kAish =1.84 28.645kA =52.7068kAIsh =1.51 28.645kA =43.25kAi i(3) ; I I (3)1 maxsh maxsh查

49、供配電技術第三版附表3部分萬能式低壓斷路器的主要技術數據選取低壓斷路器：DW15-1000低壓熔斷器：NT系列電壓互感器：JDZ1系列電流互感器：LMZJ1、LMZ1系列母線型號：TMY-3 (80 10) +1(60 6)絕緣子型號：ZA-6Y抗彎強度：Fai 3.75kN (戶內支柱絕緣子)另外，無功補償柜選用2個GCJ1-01型柜子，采用自動補償，滿足補償要求。9-4變電所低壓一次設備的校驗由于根據低壓一次設備的選擇校驗項目和條件 進行的低壓一次側設備選 擇，不需再對熔斷器、刀開關、斷路器進行校驗。關于低壓電流互感器、電壓互 感器、電容器及母線、電纜、絕緣子等校驗項目與高壓側相應電器相同

50、，這里僅 列出低壓母線的校驗：380k V側母線上母線動穩(wěn)定性校驗：校驗條件：TMY母線材料的最大允許應力 cai=140MPa380V母線的短電流i；h)=1.84 28.645kA =52.7068kA三相短路時所受的最大電動力為：，F =3 (52.7068kA)210 N / A2 = 2165.24N0.2MW2J(0.08m)2 .01m“07 10嘟母線的截面系數：6 6母線的彎曲力矩:MFl 2165.24N * 0.9m10 一 10= 194.87N.m= 121MPaM _194.87?/母線在三相短路時的計算應力:歷一 1+07*10=/可得，匚al=140MPa-；c=