某機(jī)械廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)講解

1、西安科技大學(xué)高新學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課 程 電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì) 題 目 某機(jī)械廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì) 院 系 機(jī)電信息學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化1001 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 1001120117 指導(dǎo)教師 薛弘曄 2013年 07月 17日 目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2緒論31.負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算41.1負(fù)荷計(jì)算41.2 功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算92.變電所位置與型式的選擇103.變電所主變壓器及主接線方案的選擇113.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇113.2 變電所主變壓器容量選擇。113.3主接線方案的選擇114 短路電流的計(jì)算144.1 短路的基本概念144.2 短路的原因144.3 短路

2、的后果154.4 短路的形成154.5 三相短路電流計(jì)算的目的154.6 短路電流的計(jì)算165. 一次設(shè)備的選擇195.1斷路器195.2隔離開關(guān)205.3電壓互感器205.4熔斷器215.5、避雷器215.6校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性215.7校驗(yàn)熱穩(wěn)定性216.變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇226.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇226.2 380低壓出線的選擇226.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗(yàn)257.變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定267.1二次回路方案選擇267.2繼電保護(hù)的整定27結(jié)束語(yǔ)29參考文獻(xiàn)30課程設(shè)計(jì)任務(wù)書主要內(nèi)容 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際

3、情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1) 工廠負(fù)荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1.1所示。2) 供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向

4、參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度為80km，電纜線路總長(zhǎng)度為25km。參考設(shè)計(jì)內(nèi)容目錄 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 變電所位置與型式的選擇 變電所主變壓器及主接線方案的選擇 短路電流的計(jì)算 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 變電所二次回路方案的選擇與繼電

5、保護(hù)的整定緒論眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在機(jī)械廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)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(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)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(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化

6、。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。具體過(guò)程和步驟:根據(jù)工廠總平面圖,工廠負(fù)荷情況,供電電源情況,氣象資料,地區(qū)水文資料和電費(fèi)制度等,先計(jì)算電力負(fù)荷,判斷是否要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償,接著進(jìn)行變電所位置和型式選擇,并確定變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量, 主接線方案選擇,最后進(jìn)行短路電流的計(jì)算,并對(duì)變電所一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)和高低壓線路的選擇。本論文設(shè)計(jì)首先計(jì)算電力負(fù)荷和變壓器的臺(tái)數(shù)、容量；利用所學(xué)的知識(shí)確定變電所的位置。計(jì)算出短路電流的大小，選出不同型號(hào)的變壓器，進(jìn)而確定變壓器的連接組別，畫出必要的變電所主接線圖。關(guān)鍵詞：主接線圖;短路電流;電力負(fù)荷;變壓器1.負(fù)荷計(jì)

7、算及功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算 1.1負(fù)荷計(jì)算 1.1.1負(fù)荷計(jì)算的意義 負(fù)荷計(jì)算是根據(jù)已知工廠的用電設(shè)備安裝容量來(lái)確定預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。它是按發(fā)熱條件選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)，所以非常重要。如估算過(guò)高，將增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國(guó)家電力的主要用戶，以不合理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國(guó)家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)很大的危害。但是如果估算過(guò)低，又會(huì)使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電器設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流而過(guò)熱，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命，

8、增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常可靠運(yùn)行。 1.1.2 負(fù)荷計(jì)算的方法 常用負(fù)荷計(jì)算的方法有(1)需要系數(shù)法(2)二項(xiàng)式系數(shù)法(3)形狀系數(shù)法。 在此次選擇的設(shè)計(jì)中，設(shè)備臺(tái)數(shù)較多， 各臺(tái)設(shè)備容量相差不太懸殊，所以考慮采用需要系數(shù)法。 需要系數(shù)法的主要步驟： （1）將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總額定容量。 (2) 查出各組用電設(shè)備相應(yīng)需要系數(shù)及對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)。 (3) 用需要系數(shù)法求車間或全廠的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，需要在各級(jí)配電點(diǎn)乘以同期系數(shù)K。 需要系數(shù)法的計(jì)算過(guò)程：先從用電端起逐級(jí)往電源方向計(jì)算，即：首先按需要系數(shù)法求得各車間低壓側(cè)有功及無(wú)功計(jì)算負(fù)荷，加上本車間變電所的變壓器有功及無(wú)功功率損耗

9、，即得車間變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷；其次是將全廠各車間高壓則負(fù)荷相加同時(shí)加上廠區(qū)配電線路的功率損耗，再乘以同時(shí)系數(shù)。便得出工廠總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷；然后再考慮無(wú)功功率的影響和總降壓變電所主變壓器的功率損耗，其總和就是全廠計(jì)算負(fù)荷 需要系數(shù)法的計(jì)算公式： 計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算公式 適用條件 有功 P30=Kd Pe已知三相用電設(shè)備組或用電單位（工廠、車間）的設(shè)備容量及功率因數(shù)，求其計(jì)算負(fù)荷。 無(wú)功 Q30=P30tan 視在 S30=P30/cos 電流 I30=S30/3UN1.1.3 各車間負(fù)荷計(jì)算如下：1)鑄造車間：動(dòng)力部分：P=3000.3=90kw； Q=901.02=91.8kvar;

10、S=900.7=128.6kVA; I=128.6(30.38)=195.4A照明部分：P=60.8=4.8kw; Q=0kvar; S=4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22)=12.60A2)鍛壓車間：動(dòng)力部分： P=3500.3=105kw； Q=1051.17=122.8kvar ; S=1050.65=161.5kVA； I=161.5（30.38）=245.44A 照明部分：P=80.7=5.6kW； Q=0kvar ; S= 5.61=5.6kVA； I=5.6(30.22）=14.7A 3)金工車間：動(dòng)力部分： P=4000.2=80kW； Q=801.17=93.6

11、kvar; S=800.65=123.1kVA； I=123.1(30.38）=187.08A 照明部分：P=100.8=8kW； Q=0kvar; S= 81=8kVA； I=8(30.22）=21.0A 4)工具車間：動(dòng)力部分：P=3600.3=108kW； Q=1081.33=144.0kvar; S=1080.6=180kVA； I=180(30.38）=273.6A 照明部分：P=70.9=6.3kW； Q=0kvar ; S= 6.31=6.3kVA； I=6.3(30.22）=16.5A5)電鍍車間：動(dòng)力部分： P=2500.5=125kW； Q=1250.75=93.75kva

12、r; S=1250.8=156.25kVA； I=156.25(30.38）=237.5A 照明部分：P=50.8=4.8kW； Q=0kvar; S= 4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22）=12.6A 6)熱處理車間：動(dòng)力部分： P=1500.6=90kW； Q=900.75=67.5kvar; S= 900.8=112.5kVA； I=112.5(30.38）=171A 照明部分：P=50.8=4.8kW； Q=0kvar; S= 4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22）=12.6A 7)裝配車間：動(dòng)力部分：P=1800.3=54kW； Q=541.02=55.08

13、kvar; S=540.7=77.14kVA； I=77.14(30.38）=117.2A照明部分：P=60.8=4.8kW； Q=0kvar; S= 4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22）=12.6A 8)機(jī)修車間：動(dòng)力部分：P=1600.2=32kW； Q=321.17=37.44kvar; S=320.65=49.2kVA； I=49.2(30.38）=74.77A 照明部分：P=40.8=3.2kW； Q=0kvar; S=3.21=3.2kVA； I=3.2(30.22）=8.4A9)鍋爐房：動(dòng)力部分：P=500.7=3.5kW； Q=3.50.75=2.625kvar；

14、 S=2.6250.8=3.28kVA； I=3.28（30.38）=4.99A 照明部分：P=10.8=0.8kW； Q=0kvar; S=0.81=0.8kVA； I=0.8(30.22）=2.10A925.610)倉(cāng)庫(kù)和生活區(qū)： 動(dòng)力部分：P=200.4=8kW； Q=80.75=6kvar； S=60.8=7.5kVA；I=7.5(30.38）=11.4A 照明部分：P1=10.8=0.8kW； Q1=0kvar; S1=0.81=0.8kVA； I1=0.8(30.22）=2.10AP2=3500.7=245kW； Q2=2450.48=118.7kvar; S2=2450.9=27

15、2.2kVA； I2=272.2(30.22）=714.4A1.1.4 所有車間的照明負(fù)荷： P=281KW1.1.5 取全廠的同時(shí)系數(shù)為：Kp= Kq=0.8，則全廠的計(jì)算負(fù)荷為：P=0.8（281925.6）=965.28KW Q=0.8739.7=591.76kvar S=1132.23kVA I=（30.38）=1720.7A編號(hào)名稱類別設(shè)備容量需要系數(shù) costan計(jì)算負(fù)荷P/KWQ/KvarS/KVAI/A照明60.81.004.804.812.6小計(jì)30694.891.8133.4208.02鍛壓車間動(dòng)力3500.30.651.17105122.8161.5245.4照明80.7

16、1.005.605.614.7小計(jì)358110.6122.8167.1260.1 3熱處理車間動(dòng)力1500.60.80.759067.5112.5171照明50.81.004.804.812.6小計(jì)15594.867.5117.3183.64電鍍車間動(dòng)力2500.50.80.7512593.75156.25237.5照明50.81.004.804.812.6小計(jì)255129.893.75161.05250.16工具車間動(dòng)力3600.30.61.33108144.0180273.6照明70.91.006.306.316.5小計(jì)367114.3144.0186.3300.17金工車間動(dòng)力4000.

17、20.651.178093.6123.1187.08照明100.81.0080821.0小計(jì)4108893.6131.1208.088鍋爐車間動(dòng)力500.70.80.753.52.6253.284.99照明10.81.000.800.82.1小計(jì)514.32.6254.087.099裝配車間動(dòng)力1800.30.71.025455.0877.14117.2照明60.81.004.804.812.6小計(jì)18659.855.0881.94129.810機(jī)修車間動(dòng)力1600.20.651.173237.4449.274.77照明40.81.003.203.28.4小計(jì)16435.237.4452.48

18、3.175倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力200.40.80.75867.511.4照明10.81.000.800.82.1小計(jì)218.868.313.511生活區(qū)照明3500.70.90.48245118.7272.2714.4總計(jì) （380v側(cè)）動(dòng)力2220925.6739.71315.172357.94照明403計(jì)入Kp= Kq=0.80.85965.28591.761132.231720.71.2 功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算 1.2.1 功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響 在工廠供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感的特性。這些設(shè)備僅需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要吸收無(wú)功功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必需的交變磁場(chǎng)。然而在輸送有

19、功功率一定的情況下，無(wú)功功率增大，就會(huì)降低供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。因此，功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用程度及電器設(shè)備使用狀況的一個(gè)具有代表性的重要指標(biāo)。 功率因數(shù)的降低產(chǎn)生的不良影響：(1)系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等容量增大，從而使工廠內(nèi)部的啟動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費(fèi)用；(2)由于無(wú)功功率的增大而引起的總電流的增加，使得設(shè)備及供電線路的有功功率損耗相應(yīng)地增大；(3)由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過(guò)的電流，因此總電流增大，就使的供電系統(tǒng)中的電壓損失增加，使得調(diào)壓困難；(4)對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)功電流的

20、增大，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，過(guò)度增大激磁電流，從而使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過(guò)允許范圍，為了保證轉(zhuǎn)子繞組的正常工作，發(fā)電機(jī)就不能達(dá)到預(yù)定的出力。 無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。因此，供電單 位和工廠內(nèi)部都有降低無(wú)功功率需要量的要求，無(wú)功功率的減少就相應(yīng)地提高了功率因數(shù)。 1.2.2 功率因數(shù)的補(bǔ)償 供電單位在工廠進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)功率因數(shù)都要提出一定的要求，它是根據(jù)工廠電源進(jìn)線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠的相對(duì)位置以及工廠負(fù)荷的容量決定的。根據(jù)全國(guó)供用電規(guī)則的規(guī)定，本設(shè)計(jì)要求用戶的功率因數(shù)cos0.9。 供電單位對(duì)工廠功率因數(shù)這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法，一般

21、不能滿足要求。因此，工廠便需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行人工補(bǔ)償。補(bǔ)償容量可按下式子計(jì)算：Qc=P30(tan1-tan2)=DqcP30n=Qc/qctan1補(bǔ)償前自然平均功率因數(shù)cos1對(duì)應(yīng)的正切值;tan2補(bǔ)償后自然平均功率因數(shù)cos2對(duì)應(yīng)的正切值； 由以上計(jì)算可得變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：S=965.282+591.762=1132.23 kVA 這時(shí)低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos=965.28/1132.23=0.85而根據(jù)設(shè)計(jì)要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9?？紤]到主變電器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來(lái)計(jì)算3

22、80V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量：Qc=P(tan1-tan2)=965.28tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)=183.4 kvar ，償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為： S2）=1048.1 kVA， 計(jì)算電流： I2）=1048.1/（30.38）=689.65A變壓器的功率損耗：Pr0.015 S（2）=0.0151048.1=15.7KWQr0.06 S（2）=0.061048.1=62.9kvar變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： P1）=965.28+15.7=980.98KWQ1）=(591.76183.4)+62.9=471.26kvarS1）=1088.3K

23、VAI1）=1088.3/（310）=62.8A補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：cos=980.98/1088.3=0.901滿足（大于0.90）的要求2.變電所位置與型式的選擇 用戶變配電所分：35110/10kV總降壓變電所、10kV配電所、10/0.38kV變電所及35/0.38kV直降變電所。10/0.38kV變電所在工業(yè)企業(yè)內(nèi)又稱車間變電所 ，用戶10kV配電所通常和某個(gè)10/0.38kV變電所合建又稱為變配電所。 變配電所的位置應(yīng)接近負(fù)荷中心以減小低壓供電半徑、降低電纜投資、節(jié)約電能損耗、提高供電質(zhì)量，同時(shí)還要考慮進(jìn)出線方便、設(shè)備運(yùn)輸方便、接近電源側(cè)，并注意防塵、防腐、防水、防火、防爆等。影響

24、變配電所位置選擇的因素很多，應(yīng)根據(jù)上述要求經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。用戶10/0.38kV變電所大多為室內(nèi)變電所或組合式成套變電站。室內(nèi)變電所又分獨(dú)立變電所、附設(shè)變電所、車間內(nèi)變電所、地下變電所等幾種類型。3.變電所主變壓器及主接線方案的選擇3.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器：有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級(jí)重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺(tái)主變壓器。3.2 變電所主變壓器容量選擇。每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：a. 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足：b.

25、 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）1169.03=（701.42818.32）。又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實(shí)際容量：也滿足使用要求，同時(shí)又考慮到未來(lái)510年的負(fù)荷發(fā)展，初步取=1000 ?？紤]到安全性和可靠性的問(wèn)題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號(hào)：SC3-1000/10 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示：變壓器型號(hào)額定容量/額定電壓/kV聯(lián) 結(jié) 組型 號(hào)損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負(fù)載SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：參考尺寸（mm）：長(zhǎng)

26、：1760寬：1025高：1655 重量（kg）：3410） 3.3主接線方案的選擇3.3.1主接線的總體分類：a. 單母線接線 母線起匯集和分配電能的作用。每一條進(jìn)出線回路都組成一個(gè)接線單元，每個(gè)接線單元都與母線相連，可分為： 1)接線方法及工作要求，見(jiàn)圖3.1。 主母線的作用 開關(guān)電器的配置 線路有反饋電可能或?yàn)榧芸张潆娋€應(yīng)裝設(shè) 操作程序“先通后斷”原則 合：；分：。2)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。 接線簡(jiǎn)單（設(shè)備少）、清晰、明了； 布置、安裝簡(jiǎn)單，配電裝置建造費(fèi)用低； 斷路器與隔離開關(guān)間易實(shí)現(xiàn)可靠的防誤閉鎖，操作安全、方便，母線故障的幾率低； 易擴(kuò)建和采用成套式配電裝置。 缺點(diǎn)：不夠靈活可

27、靠。 主母線、母隔故障或檢修，全廠停電； 任一回路斷路器檢修，該回路停電。 圖3.1單母線接線圖 b. 雙母線接線1）接線方法及運(yùn)行方式 見(jiàn)圖3.2。2)特點(diǎn)：可輪流檢修母線而不影響正常供電檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時(shí)，只影響該回路供電工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電可利用母聯(lián)斷路器代替引出線斷路器工作便于擴(kuò)建由于雙母線接線的設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，運(yùn)行中需要用隔離開關(guān)切換電路，容易引起誤操作；同時(shí)投資和占地面積也較大。圖3.2雙母線接線圖3.3.2 10kV側(cè)單母線和雙母線接線的比較610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線

28、和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。110kV終端變電站的10 kV部分一般采用單母線分段，互為備用。 由課題所給條件進(jìn)行綜合分析：對(duì)圖3.1和圖3.1所示的方案、綜合比較，見(jiàn)表3.1表3.1主接線方案比較方 案項(xiàng) 目方案單母線方案雙母線技 術(shù)不會(huì)造成全所停電調(diào)度靈活保證對(duì)重要用戶的供電任一斷路器檢修，該回路必須停止工作供電可靠調(diào)度靈活擴(kuò)建方便便于試驗(yàn)易誤操作經(jīng) 濟(jì)占地少設(shè)備少設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面大經(jīng)過(guò)綜合比較方案在經(jīng)濟(jì)性上比方案好，且調(diào)度和靈活性也可以保證供電的可靠性。所以選用方案。4 短路電流的計(jì)算4.1 短路的基本概念短路是指電源通向用電設(shè)備的導(dǎo)線不

29、經(jīng)過(guò)負(fù)載而相互直接連接的狀態(tài)，也稱為短路狀態(tài)。4.2 短路的原因造成短路主要原因有：a)電氣設(shè)備絕緣損壞 這種損害可能是由于設(shè)備長(zhǎng)氣運(yùn)行、絕緣老化造成的；也肯能是設(shè)備本身質(zhì)量低劣、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿；或者設(shè)備質(zhì)量合格、絕緣合乎要求而被過(guò)電壓擊穿；或者由于設(shè)備絕緣守到了外力損傷而造成的。b)有關(guān)人員誤操作 這種情況大多數(shù)是由于操作人員違反安全操作規(guī)程而發(fā)生的，例如帶負(fù)荷拉閘，或者誤將電壓設(shè)備接入較高壓的電路中而造成的擊穿短路。c)鳥獸為害事故 鳥獸跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣，從而導(dǎo)致短路。4.3 短路的后果短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常

30、負(fù)荷電流大的多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安，如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害：a) 短路時(shí)要產(chǎn)生很大的點(diǎn)動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引起火災(zāi)事故。b) 短路時(shí)電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。c) 短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源停電范圍越大，造成的損失也越大。d) 嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步造成系統(tǒng)解列。e) 不對(duì)稱短路包括單相和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變電磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常

31、運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。由此可見(jiàn)，為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計(jì)算短路電流。4.4 短路的形成在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路，實(shí)質(zhì)是兩相短路。 按短路的對(duì)稱性來(lái)分，三相短路屬對(duì)稱性短路，其他形式短路均為不對(duì)稱短路。 電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但是一般情況下，特別是原理電源（發(fā)電機(jī)）的工廠供電系統(tǒng)中，三相短路電流最大，因此他造成的危害也最為嚴(yán)重。為了是電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備用

32、的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。實(shí)際上不對(duì)稱短路也可以按對(duì)稱分量法將不對(duì)稱的短路電流分解為對(duì)稱的正序、負(fù)序和零序分量，然后對(duì)稱量來(lái)分析和計(jì)算，所以對(duì)稱的三相的三相短路分析計(jì)算也是不對(duì)稱短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)。4.5 三相短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，選擇電氣設(shè)備時(shí)，要用流過(guò)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和點(diǎn)動(dòng)力的巨大沖擊。4.6 短路電流的計(jì)算計(jì)算短路電流的方法有歐姆法和標(biāo)幺值法，這里用的是標(biāo)幺值法。4.6.1短路電流計(jì)算的公式 1)基準(zhǔn)容量

33、，工程設(shè)計(jì)中通常取 2)供配電系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值a. 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 Sk為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量。b.電力線路的電抗標(biāo)幺值式中， L為線路長(zhǎng)度，x0為線路單位長(zhǎng)度的電抗，可查手冊(cè)。查手冊(cè)的 5。c.電力變壓器的電抗標(biāo)幺值短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可利用其等效電路圖進(jìn)行電路化簡(jiǎn)求總電抗標(biāo)么值。d.三相短路電流的計(jì)算無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標(biāo)么值按下式計(jì)算:由此可得三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：（對(duì)高壓系統(tǒng)）（對(duì)低壓系統(tǒng)）三相短路容量：4.6.2確定基準(zhǔn)值、計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值 1)確定基準(zhǔn)值 =1.8 2)計(jì)算短路電路中各主

34、要元件的電抗標(biāo)幺值 a. 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 =0.25b. 電力線路的電抗標(biāo)幺值 =0.73c. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 =8 =5.6254.6.3短路電流計(jì)算圖根據(jù)電氣主接線圖，繪制出短路電流計(jì)算圖。高壓側(cè)10kv進(jìn)線末端確定K1為短路點(diǎn)，電源進(jìn)線長(zhǎng)度為10km，變壓器T1低壓側(cè)380v母線確定K2為短路點(diǎn)，變壓器T2低壓側(cè)380v母線確定K3為短路點(diǎn)。繪制等值電路如圖4-1所示。圖4-1 等值電路4.6.4短路電流的計(jì)算1）K1點(diǎn)短路時(shí)總電抗標(biāo)幺值為 =0.98 三相短路電流周期分量有效值為 =5.6KA 其它三相短路電流 =14.28KA =8.46 KA =5.6 KA 三相短路

35、容量 =102.04 MVA2)k2點(diǎn)短路時(shí)總電抗標(biāo)幺值為 =8.98三相短路電流周期分量有效值為 =16.07 KA其他三相短路電流為 =29.57 KA =17.51 KA =16.07 KA三相短路容量為 =11.14 MVA3）K3點(diǎn)短路時(shí)總電抗標(biāo)幺值為 =6.6三相短路電流周期分量有效值 =21.87 KA其他三相短路電流 =40.24 KA =23.84 KA =21.87 KA三相短路容量 =15.15 MVA 將以上短路電流計(jì)算結(jié)果繪制成表如表4-1所示。表4-1 三相短路電流及短路容量計(jì)算結(jié)果短路電流及容量KAKAKAMVA K15.614.288.46102.04K2 16

36、.0729.5717.5111.14K321.8740.2423.8415.15 5. 一次設(shè)備的選擇5.1斷路器斷路器（英文名稱：circuit-breaker，circuit breaker）是指能夠關(guān)合、承載和開斷正常回路條件下的電流，并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。在這里由于10KV除的最高正常工作電流Ig=59.95A，且戶外布置。選擇斷路器為戶內(nèi)少油斷路器，型號(hào)是：SN3-10I，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表所示：表5.1SN3-10I斷路器技術(shù)參數(shù)額定工作電壓（kv）額定工作電流（A）額定開端電流(KA)動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)熱穩(wěn)定電流(KA)

37、額定熱穩(wěn)定時(shí)間(S)1063016401645.2隔離開關(guān) 隔離開關(guān)是一種沒(méi)有滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備，主要用來(lái)斷開無(wú)負(fù)荷電流的電路，隔離電源，在分閘狀態(tài)時(shí)有明顯的斷開點(diǎn)，以保證其他電氣設(shè)備的安全檢修。在這里由于10KV處的最高正常工作電流為Ig=59.95A，且戶內(nèi)布置。選擇的隔離開關(guān)型號(hào)為：GW2-10G，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表所示：表5.2GW2-10G斷路器技術(shù)參數(shù)額定工作電流（KV）額定工作電流（A）極限通過(guò)電流峰值（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）熱穩(wěn)定時(shí)間（S）10600602045.3電壓互感器電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)

38、，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。在這里由于互感器用于運(yùn)行監(jiān)視，選擇準(zhǔn)確度為1級(jí)，根據(jù)電壓和工作環(huán)境，我們選擇的型號(hào)為：JD6-10，其技術(shù)參數(shù)如下：表5.3JD6-10電壓互感器技術(shù)參數(shù)額定工作電壓（v）額定頻率（HZ）二次線圈的額定容量（va）二次線圈極限容量（va）線圈連接組標(biāo)號(hào)一次線圈二次線圈100001005025010001/1-125.4熔斷器 熔斷器也被稱為保險(xiǎn)絲，IEC127標(biāo)準(zhǔn)將它定義為熔斷體（fuse-link)。它是一種安裝在電路中

39、，保證電路安全運(yùn)行的電器元件。這里熔斷器是用于保護(hù)電壓互感器的，由于10KV處的最高電廠工作電流為Ig=59.95A。因此選擇高壓限流熔斷器的型號(hào)是：RXW0-10/0.5，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：表5.4RXW0-10/0.5熔斷器技術(shù)參數(shù)額定工作電壓（KV）額定工作電流（A）額定斷流容量（MVA）重量（KG）101051000235.5、避雷器避雷器 又稱：surge arrester，能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓能量，保護(hù)電工設(shè)備免受瞬時(shí)過(guò)電壓危害，又能截?cái)嗬m(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。這里根據(jù)電壓等級(jí)和工作環(huán)境確定選擇磁吹閥式避雷器，型號(hào)為：FCZ3-10，其主要技術(shù)參

40、數(shù)如下：表5.5FCZ3-10避雷器技術(shù)參數(shù)額定電壓（KV）滅弧電壓（KV）工頻放電電壓（有效值）（KV）沖擊放電電壓峰值不大于（KV）電導(dǎo)電流直流試驗(yàn)（KV）電流（A）1041708511250250-4005.6校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性 斷路器的額定峰值耐受電流ip不小于通過(guò)斷路器的最大三相短路沖擊電流 Ip=i 5.7校驗(yàn)熱穩(wěn)定性 斷路器允許的最大短路熱效應(yīng)I*I*t不小于短路熱效應(yīng)QI*I*t=Q6.變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇6.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇6.1.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。a) 按發(fā)熱條件選擇由=57.7A

41、及室外環(huán)境溫度33，查表得，初選LGJ-35,其35C時(shí)的=149A,滿足發(fā)熱條件。b) 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，最小允許截面積=25，而LGJ-35滿足要求，故選它。由于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。6.1.2由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜之間埋地敷設(shè)。a)按發(fā)熱條件選擇由=57.7A及土壤環(huán)境25，查表得，初選纜線芯截面為25的交聯(lián)電纜，其=149A,滿足發(fā)熱條件。b)校驗(yàn)熱路穩(wěn)定按式，A為母線截面積，單位為；為滿足熱路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；為母線通過(guò)的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；短路發(fā)熱假想時(shí)間

42、，單位為s。本電纜線中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，斷路器斷路時(shí)間為0.2s，C=77，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得，滿足發(fā)熱條件。 b）校驗(yàn)電壓損耗由圖1.1所示的工廠平面圖量得變電所至1號(hào)廠房距離約為288m，而查表得到120的鋁芯電纜的=0.31 （按纜芯工作溫度75計(jì)），=0.07，又1號(hào)廠房的=94kW, =91.8 kvar，故線路電壓損耗為=5%。c）斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)不滿足短熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為240的電纜，即選VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。6.

43、2.2 鍛壓車間饋電給2號(hào)廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。6.2.3 熱處理車間饋電給3號(hào)廠房（熱處理車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。6.2.4 電鍍車間饋電給4號(hào)廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。6.2.5 倉(cāng)庫(kù)饋電給5號(hào)廠房（倉(cāng)庫(kù)）的線路，由于倉(cāng)庫(kù)就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導(dǎo)線BLV-1000型

44、5根（包括3根相線、1根N線、1根PE線）穿硬塑料管埋地敷設(shè)。a）按發(fā)熱條件需選擇由=16.2A及環(huán)境溫度26，初選截面積4，其=19A，滿足發(fā)熱條件。 b）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，=2.5，因此上面所選的4的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。c) 所選穿管線估計(jì)長(zhǎng)50m，而查表得=0.85，=0.119，又倉(cāng)庫(kù)的=8.8kW, =6 kvar，因此I30,滿足發(fā)熱條件。2）效驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表可得，最小允許截面積Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3）校驗(yàn)電壓損耗 查工廠平面圖可得變電所至生活區(qū)的負(fù)荷中心距離600m左右，而查表得其阻抗值與BLX-1000-1240近似等值的

45、LJ-240的阻抗=0.14，=0.30（按線間幾何均距0.8m），又生活區(qū)的=245KW，=117.6kvar，因此=5%滿足允許電壓損耗要求。因此決定采用四回BLX-1000-1120的三相架空線路對(duì)生活區(qū)供電。PEN線均采用BLX-1000-175橡皮絕緣線。重新校驗(yàn)電壓損耗，完全合格。6.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗(yàn)采用YJL2210000型交聯(lián)聚氯乙烯絕緣的鋁心電纜，直接埋地敖設(shè)，與相距約2Km的臨近單位變配電所的10KY母線相連。6.3.1按發(fā)熱條件選擇 工廠二級(jí)負(fù)荷容量共335.1KVA，最熱月土壤平均溫度為25。查表工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)8-43，初選纜心截面為25的交聯(lián)聚

46、乙烯絕緣的鋁心電纜，其滿足要求。6.3.2校驗(yàn)電壓損耗 由表工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)8-41可查得纜芯為25的鋁（纜芯溫度按80計(jì)），而二級(jí)負(fù)荷的,，線路長(zhǎng)度按2km計(jì)，因此 由此可見(jiàn)滿足要求電壓損耗5%的要求。6.3.3短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗(yàn)，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，可知纜芯25的交聯(lián)電纜是滿足熱穩(wěn)定要求的。而臨近單位10KV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)路線的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算無(wú)法進(jìn)行，只有暫缺。 以上所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格如表6.1所示。表6.1 進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格線 路 名 稱導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格10KV電源進(jìn)線LGJ-35鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜YJL2210000325交聯(lián)電纜（直埋）380V低壓出線