某塑料廠10kv變電站設計.

1、河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書摘 要電能和人類的生產、生活息息相關，而且發(fā)揮著不可替代的重要作用。對于工廠用電來說，電能直接影響著工廠的生產和運行，而變電所對工廠用電可靠性、經濟性、靈活性和可開發(fā)性起著積極的作用。本設計說明書主要對某塑料廠10千伏的變電所進行重新設計。依據供電規(guī)則，著重解決了負荷統(tǒng)計、變電所主接線方案的選擇、進出線的選擇、變電所所址的選擇、主變壓器的臺數和容量的選擇、短路計算及開關設備的選擇、二次回路方案及繼電保護的選擇與整定、防雷保護與接地裝置的設計等問題，并結合地區(qū)的供電規(guī)則和工程實際情況選擇出最合適的方案及參數、各種設備型號及容量。本設計還參考了老師推薦的參考書和其

2、它一些國內外比較經典的文典。關鍵詞：變電所；負荷計算；短路計算；變壓器AbstractElectric energy is playing more and more important role, Can be said that is changing the whole world. To the electric consumers：Transformer substation is the core of power-consuming load.Design manual major for me school new school district change the desi

3、gn carried out by electricity. According to the rule of power supply, have solved emphatically the load option that makes statistics of and changes the electrical option of place main knot line scheme and the line of receipts and payment, change electrical place the option of option, the calculation

4、 of short circuit and switchgear of option, the number of main transformer and capacity , the twice loop option of scheme and protection with decide and guard against thunder the problems such as the design of protective and earthing installation, and the regular and project actual condition option

5、of power supply of combination self region makes the most suitable scheme and parameter, various equipment models and capacity. Further more books recommended by my tutor and other internal classic resources are consulted in this design. Keywords: substation；load calculation；shortcut calculation；tra

6、nsformer目 錄前 言11 緒 論22 設計任務書42.1 基礎資料42.1.1 某塑料制品廠生產任務及車間組成42.1.2 設計依據42.1.3. 本廠的負荷性質72.1.4. 本廠自然條件72.2 設計大綱82.2.1 高壓供電系統(tǒng)設計82.2.2. 配變電所設計83 負荷計算及無功功率的補償計算93.1 車間變電所負荷計算93.1.1 補償前變電所功率因數計算93.1.2 無功補償容量103.1.3 補償后的功率因數113.2 全廠負荷計算123.3 全廠全年電能需要量估算124 主變壓器臺數和容量的選擇135 總配變電所主接線的設計145.1 電氣主接線設計的基本要求145.2

7、變電站主接線方式的形式145.3 高壓配電所的主接線設計165.4 車間變電所主接線設計175.5 總配變電所所址的選定186 短路電流計算206.1 短路電流的基本概念206.1.1 產生短路電流的原因206.1.2 短路的種類206.1.3 短路的危害206.1.4 計算短路電流的目的216.2 工廠供電系統(tǒng)短路電流計算217 高壓電氣設備的選擇257.1 電氣設備選擇的原則257.2 開關設備的選擇267.2.1 高壓斷路器的選擇267.2.2 低壓斷路器的選擇277.2.3 高壓負荷開關的選擇277.2.4 隔離開關的選擇287.2.5 高壓熔斷器的選擇297.2.6 儀用互感器的選擇

8、297.2.7 高低壓開關柜的選擇307.3 母線的選擇317.3.1 材料及形狀的選擇317.3.2 母線截面積的選擇317.4 高壓電纜的選擇和校驗327.5 支柱絕緣子的選擇和校驗337.6 穿墻瓷套管的選擇和校驗348 總配電所的平面布置和結構368.1 配變電所總體布置的要求368.2 配變電所總體布置的方案368.3 變配電所的結構379 主要設備的繼電保護設計399.1 繼電保護裝置的任務399.2 繼電保護裝置的組成399.3對繼電保護裝置的基本要求4010 防雷和接地設計4210.1 概述4210.2 變配電所的防雷設計4210.2.1 變配電所的防雷措施4210.2.2 架

9、空線路的防雷措施4510.3 接地裝置的設計及計算46致 謝50參 考 文 獻51VI前 言此次設計，我選的題目是某塑料制品廠10KV總配變電所初步設計。在實習期間，曾在指導老師的帶領下參觀了于村變電站，對變電所有了初步接觸；然后，結合所學書本知識又查閱了許多參考書，收集到不少有用的資料，對變電站有了深層了解。這都為設計的順利進行打下了基礎。塑料制品廠企業(yè)內采用何種供配電方式，既能滿足生產需要，又能使供配電系統(tǒng)安全、可靠、經濟、合理地運行是擺在我們面前急需解決的新問題。本文根據10kV進線塑料制品廠企業(yè)供配電特點，介紹了10kV進線塑料制品廠企業(yè)內主要的供配電方式，并通過負荷的計算、變壓器的臺

10、數、容量和類型的選擇、電氣主接線、短路電流的計算、高、低壓電氣一次設備的選擇、繼電保護選擇及整定、防雷設計等幾個方面其進行了較詳細的分析。本次設計，在學院老師的辛勤培育和易曉鄭老師的精心指導下順利按期完成。在此，對所有幫助和指導過我的老師表示由衷的感謝。由于學生經驗不足才疏學淺，希望各位老師能對我的錯誤批評指正，非常感謝老師們。喬貝貝 2015年5月1 緒 論工廠是工業(yè)生產的主要動力能源。工廠供電設計的任務是從電力系統(tǒng)取得電源，經過合理的傳輸，變換，分配到工廠車間中的每一個用電設備上。隨著工業(yè)電氣自動化技術的發(fā)展，工廠用電量的迅速增長，對電能的質量，供電的可靠性以及技術經濟指標等的要求也日益提

11、高。供電設計是否完善，不僅影響工廠的基本建設投資，運行費用和有色金屬的消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產上，它與企業(yè)的經濟效益，設備和人身安全等是密切相關的。供電設計的任務是從廠區(qū)以外的電網取得電源，并通過廠內的變配電中心分配到下廠的各個供電點。它是工程建設實施下的依托，也是日后進行驗收及運行維修的依據。供電設計首先要確定供電系統(tǒng)并進行用電負荷計算，然后將設計的供電系統(tǒng)圖及用電容量向供電部門申請。申請用電容量的大小應滿足生產需要，也要考慮到節(jié)省投資和節(jié)約能源，這就要求設計者對對工藝專業(yè)和公用專業(yè)用電負荷系數有足夠的把握。在設計計算中除了查找資料外，還必須借助于設計者在實踐中長

12、期積累的經驗數據。由于工廠車間組成類型多，產品、工藝日新月異，對供電要求各不相同，非專業(yè)設計院或個體設計者一不了解機械生產工藝和生產規(guī)律，要作出好的設計，相對來說要困難些。比如機加工車間，從設備明細表中看出用電電量頗大，大小設備用電量相差較大，用電特點是短時制下的設備多，機加工設備輔助傳動電機一般僅工作幾秒鐘，而停歇時間卻達幾分鐘、甚至幾小時。在作負荷計算時對設備下作時間要了解,并把不同的用電設備按組劃分確定其計算功率。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，就必須達到下列基本要求： 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 可

13、靠 應滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求 優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 經濟 供電系統(tǒng)的投資要省，運行費用要低，并盡可能節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理的處理局部和全局，當前和長遠等關系，既要照顧全局和當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適當發(fā)展。工廠供電設計是工程設計的重要組成部分，它的設計質量已引起有關部門的關注。對設計單位的選擇應參照國際慣例，采取招、投標的方式。對設計單位的專業(yè)技術水平以及聲譽和資歷等都應成為能否承擔設計任務的重要條件。設計部門的專業(yè)技術水平以及設計的標準化、規(guī)范化和發(fā)展規(guī)劃都與機械項目的成功、合理、安全、經濟密切相關

14、。工廠供電系統(tǒng)是由工廠總降壓變電所（高壓變電所），高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用電設備組成。一般中型工廠的電源是610kV。電能先經高壓配電所，由高壓配電線路將電能分送至各個車間變電所。車間變電所內裝設有電力變壓器，將610kV的高壓降為一般低壓用電設備所需的電壓，通常降為220/380V（220V為三相電路相電壓，380V為其線電壓）。如果工廠有610kV的高壓用電設備，則由高壓配電所直接對其配電。2 設計任務書2.1 基礎資料2.1.1 某塑料制品廠生產任務及車間組成 （1）本廠生產規(guī)模及產品規(guī)格年產量為萬噸聚乙烯及烴塑料制品。產品品種有薄膜、單絲、管材和注射等制品。其原料來源

15、于某石油化纖總廠。 （2）車間組成及布置本廠設有薄板、單絲、管材、注射等四個車間，設備選型全部采用我國最新定型設備。此外還有輔助車間及其他設施，詳見全場總平面布置圖。2.1.2 設計依據 （1）工廠總平面布置圖。圖2-1 塑料廠總平面布置圖1 薄膜車間 2 原料庫 3成品庫 4 包裝材料庫 5 單絲車間6 注塑車間 7 管材車間 8 備料復制車間 9 鍛工車間 10 倉庫11 機修模具車間 12 鍋爐房 13 水泵房 14 油泵房 15 辦公樓 （2）全廠各車間電器設備及車間變電所負荷計算表。（380V側）表2-1序號用電部門設 備容 量需要系數低壓計算負荷）變電所1薄膜車間14000.60.

16、61.338401117.22原料庫300.250.51.737.5133生活間100.811.33810.644成品庫（1）250.30.51.737.5135成品庫（2）240.30.51.737.212.56包裝材料庫200.30.51.73610.4變電所7單絲車間13850.60.61.308311080.38水泵房及附屬設備200.650.80.75139.75變電所9注塑車間1890.40.61.3375.6100.510管材車間8800.350.61.33308409.6變電所11備料復制車間1380.60.51.7382.8143.212生活間100.81813浴室30.81

17、2.414鍛工車間300.30.651.17910.5315原料、生活間150.811216倉庫150.30.51.174.55.317機修模具車間1000.250.651.732543.318熱處理車間1500.80.71.029091.819鍛焊車間1800.30.51.735493.4變電所20鍋爐房2000.70.750.88140123.221試驗室1250.250.51.7331.354.122輔助材料庫1100.20.51.732238.123油泵房150.650.80.759.757.324加油站100.650.80.756.54.925辦公樓150.60.61.35912表2

18、-2序號無功補償容量補償后的變壓器損耗高壓側計算負荷變電所795955.719.192.5895.3477.21014.5變電所735915.618.391.6862.3446.7971變電所348416.48.341.6391.9203.7442變電所270310.86.231.08293.9148.6329變電所150236.24.7223.6223.3113.2255考慮同期系數后的全廠10KV側總計算負荷（?。?4001250.62706總配變電所二次側投入的無功補償容量420總配變電所主變壓器功率損耗（估算）54.1270.6補償后全廠高壓側總計算負荷2454.11101.22689

19、.8說明：上表是根據各車間供電設計所提供的資料。其中、變電所設置一臺變壓器，其余皆設置兩臺變壓器。 （3）供用電協(xié)議 從電業(yè)部門某60/10千伏變電所用10千伏架空線路向本廠供電，該所在廠南側1公里。 電業(yè)部門變電所配出線路定時限過電流保護裝置的整定時間為2秒，工廠配電所應大于1.3秒。 在總配變電所10千伏側計量。 要求本廠的功率因數值在0.9以上。 供電系統(tǒng)技術數據：電業(yè)部門變電所10千伏母線，為無限大電源系統(tǒng)，其短路容量為200MVA，供電系統(tǒng)如圖2-2。圖2-2 供電系統(tǒng)2.1.3 本廠的負荷性質生產車間為三班制，部門車間為單班制或兩班制，全年最大負荷利用時數5000小時。屬三級負荷。

20、2.1.4 本廠自然條件 （1）氣象條件 最熱月平均溫度為30； 土壤中0.71米深處一年中最熱日平均溫度為20； 年雷暴日為30天； 土壤凍結深度為1.1米； 主導風向夏季為南風。 （2）地質及水文條件根據勘測部門對本廠工程地質提供的資料，本廠地質構造為： 地表面比較平坦，土壤主要成分為積土及砂質粘土，層厚為1.61.7米不等； 地下水位一般為0.7米； 地耐壓力為20噸/平方米。2.2 設計大綱2.2.1 高壓供電系統(tǒng)設計由1.1基礎資料供用電協(xié)議可知，向本廠供電的是從電業(yè)部門某60/10千伏變電所發(fā)出的10千伏架空線路，故供電電壓不需要再選擇。2.2.2 配變電所設計（1）負荷計算及無功

21、功率補償；（>0.9）（2）配變電所所址的選定；（3）主變壓器臺數和容量的選擇（兩臺、一臺運行時）；（4）總配電所主接線設計；（5）短路電流計算；（6）高壓電氣設備的選擇；（7）主要設備的繼電保護設計（母線和變壓器等）；（8）總配變電所平面布置設計；（9）防雷和接地設計（）。 3 負荷計算及無功功率的補償計算負荷計算是供電設計的基本依據。負荷計算確定的是否正確合理，直接影響到電器和導線的選擇是否經濟合理。負荷計算過小，則依次選用的設備和載流部分有過熱危險，輕者使線路和設備壽命降低，重則影響系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設備的浪費和投資的增大。因此，在供電設計中，應根據不同的情況選擇

22、正確方便的計算方法來計算負荷。常用的計算負荷的方法有需要系數法、二項式法、利用系數法和面積功率法等。在實際工程配電設計中，廣泛采用需要系數法，因其計算方便，多采用方案估算，初步設計和全廠大型車間變電所的設計。需要系數法是用設備功率乘以需要系數和同時系數，直接求出計算負荷。需要系數標志著用電設備組在投入電網運行時，需從電網實際取用的有功功率所必考慮的一個綜合系數。這個系數不僅與用電設備組的工作性質、設備臺數、設備效率和線路損耗等因素有關，而且與操作人員的技能和生產組織等多種因素都有關。需要系數值小于1。3.1 車間變電所負荷計算采用需要系數法計算各車間變電所的計算負荷，其結果列入表2-1、2-2

23、中。下面以變電所為例加以說明。以薄膜車間為例：低壓側計算負荷：=0.61400=840 =8401.33=1117.2同理，可求得原料庫：=7.5 =12.9 生活間：=8 =10.64 成品庫（1）：=7.5 =13 成品庫（2）：=7.2 =12.5 包裝材料庫：=6 =10.43.1.1 補償前變電所功率因數計算變電所低壓側的計算負荷：=+ =840+7.5+8+7.5+7.2+6 =876.2 =+ =1117.2+12.9+10.64+13+12.5+10.4 =1176.64 =1467 =876.2/1467=0.60 主變壓器的功率損耗： =0.021467=29.34 =0.

24、11467=146.7變電所高壓側計算負荷： = 876.2+29.34=905.5 =1176.64+146.7=1323.3 =1603.5相應的功率因數為： =905.5/1603.5=0.563.1.2 無功補償容量由于要求工廠（變電所高壓側）的功率因數不得低于0.9，而目前只有0.56，因此需要進行無功補償的人工補償。無功補償可以提供感性負載所消耗的無功功率，減少了電網電源向感性負荷提供由線路輸送的無功功率。由于減少了無功功率在電網中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗?？紤]到本廠的變壓器數量多，所以采用低壓側分散補償的方法。低壓分散補償低壓分散補償是將并聯(lián)電

25、容器分散地裝設在各個用電設備的附近，這種補償方式能夠補償安裝部位前邊的所有高低壓線路和變電所變壓器的無功功率，因此它的補償范圍大，效果好。但是這種補償方式總的設備投資大，且不便維護。對于補償容量較大的建筑，多采用高壓集中補償和低壓分散補償相結合的方式。若在低壓側裝設并聯(lián)電容器，考慮到變壓器的無功功率損耗遠大于有功功率損耗，一般取=（45）,因此在低壓側補償時，其補償后的功率因數應略高于0.9，取=0.92，而補償前低壓側的功率因數只有0.60，因此可得低壓側并聯(lián)電容器的容量： =876.2 =7953.1.3 補償后的功率因數 變電所低壓側的視在計算負荷： =955.7 主變壓器的功率損耗：

26、=0.02955.7=19.1 0.1955.7=95.6變電所高壓側的計算負荷： =876.2+19.1=895.3 =1176.64+95.6795=477.2 =1014.5變電所高壓側的功率因數為： =0.88可見，這一功率因數還未滿足要求。同理，無功補償后，其它變電所高壓側的計算負荷為：變電所:=862.3 =446.7 =971變電所： =203.7 =442 變電所：=293.9 =148.6 =329變電所：=223.3 =113.2 =255全廠變電所： =+=2666.7 =+=1389.5 =3007 3.2 全廠負荷計算為使總配變電所高壓側（計量電能之處）功率因數滿足要

27、求，必須在高壓配電所二次側（10 KV側）再進行一次無功補償。若投入=420高壓電容器進行補償，又由負荷計算表知道全廠10 KV側總視在計算負荷=2706，則可估算總配變電所有功及無功損耗分別為：=0.02=0.02×2706=54.1=0.1=0.1×2706=270.6計入變壓器損耗，即可求出全廠總計算負荷為： =0.9×2666.7+54.1=2454.1 =0.9×1389.5-420+270.6 =1101.2 =2689.8 則總配變電所高壓側功率因數為： =2454.1/2689.8=0.91滿足要求。3.3 全廠全年電能需要量估算根據提供

28、的基礎資料，可知全年最大負荷利用時數為5000小時，以此估算本廠全年需要電能為：5000×2454.1=122705004 主變壓器臺數和容量的選擇根據設計任務書中所提供的基礎資料，可知、變電所將設置一臺變壓器，其余變電所皆設置兩臺變壓器。查工廠供電簡明設計手冊可知：(1)主變壓器臺數為一臺時，主變壓器容量選擇條件時：;(2)主變壓器臺數為兩臺時，主變壓器容量選擇條件時： 式中:為任意一臺變壓器容量； 為配變電所總的計算負荷； 為變電所的一、二級負荷的計算負荷。因從任務書中知本廠無一、二級負荷，所以對設置兩臺主變壓器的變電所，主變壓器容量選擇只考慮滿足第一個條件，即：即可。 對于變電

29、所：已知要設置兩臺變壓器，則單臺變壓器容量: =0.7×1015=710.5所以變電所可選兩臺S9-800/10型的電力變壓器。 對于變電所：已知要設置兩臺變壓器，=971 則單臺變壓器容量： =0.7×971=679.7 所以變電所可選兩臺S9-800/10型的電力變壓器。 對于變電所: 已知要設置一臺變壓器，=442 則主變壓器容量滿足 =442所以變電所可選一臺S9-500/10型的電力變壓器。 對于變電所：已知要設置一臺變壓器，=329 則主變壓器容量滿足 =329 所以變電所可選一臺S9-400/10型的電力變壓器。 對于變電所：已知要設置兩臺變壓器，=255 則

30、主變壓器容量滿足 =0.7×255=178.5 所以變電所可選兩臺S9-200/10型的電力變壓器。5 總配變電所主接線的設計配變電所主接線（一次接線）表示配變電所接受、分配和變換電能的路徑。它由各種電力設備（隔離開關、避雷器、斷路器、互感器、變壓器等）及其連接線組成，通常用單線圖表示。5.1 電氣主接線設計的基本要求(1)可靠性 斷路器檢修時，不以影響對系統(tǒng)供電;線路、斷路器或母線故障時，以及母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運出線回路數和停電時間：盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組突然停運時，不應危機電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。(2)靈活性 包括操作的方便性，調度的方便性和

31、擴建的方便性。(3)經濟性 在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經濟性之間。通常設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。經濟性主要要考慮節(jié)省一次資源，占地面積少和電能損耗少。5.2 變電站主接線方式的形式 （1） 線路-變壓器接線當變電所只有一條進線，并且只裝設單臺變壓器時，適合采用線路變壓器組接線。 線路-變壓器組接線方式是一種最簡單的接線方式。它的優(yōu)點是使用的斷路器少，接線簡單，造價?。蝗秉c是供電靈活性和可靠性低。當主接線中任一設備發(fā)生故障或檢修時，全部負荷都將停電。所以這種接線方式多用于僅有二、三級負荷的變電所，比如大型企業(yè)的車間變電所和小型用電單位的10KV變電所等。 （

32、2） 橋形接線當只有兩臺變壓器和兩條線路時，宜采用橋形接線。橋形接線分為內橋接線和外橋接線兩種。內橋接線在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單；而在變壓器故障或切除、投入時，要使相應線路短路時停電且操作復雜。因而該接線一般適用于線路較長和變壓器不需要經常切換的情況，例如火電廠。外橋接線在運行中的特點與內橋接線相反，適用于線路較短和變壓器需要經常切換的情況。（3） 單母線接線其供電電源在發(fā)電廠是發(fā)電機或變壓器，在變電站是變壓器或高壓進線回線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一電源獲得電能。各出線回路輸送功率不一定相等，應盡可能使負荷均衡地分配于母線上，以減少功

33、率在母線上的傳輸。單母線接線的優(yōu)點是：接線簡單，操作方便，設備少、經濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。而缺點是：可靠性差。調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行。這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。單母線接線不能作為唯一電源承擔I類負荷；只適用于容量小、出線少的發(fā)電廠和變電所中。（4） 單母線分段接線單母線用分段斷路器進行分隔，可以提高可靠性和靈活性，對重要客戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要客戶停電；而兩段母線同時故障幾率甚小。但是分段越多，用的分段

34、斷路器也越多，且配電裝置和運行也越復雜；當一段母線或母線隔離開關檢修時該母線各出線須停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。（5） 單母線分段帶旁路母線的接線 單母線分段帶旁路母線的接線方式擁有單母線接線的全部特點，而且使得在檢修斷路器的時候，不致中斷該回路供電，旁路母線系統(tǒng)增加許多設備，造價昂貴，運行復雜，只在不允許停電檢修出線斷路器的情況下使用。（6） 雙母線接線雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。每一電源和出線的回路都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關，可分別與母線連接。與單母線相比，投資有所增加，但使運行的可靠性和靈活性大為提高。有下面的優(yōu)點：

35、 供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復供電，檢修任一組的母線隔離開關時只停該回路； 調度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要； 擴建方便可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平均分配，不會引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會如單母線分段那樣導致交叉跨越； 便于試驗，當個別回路需要時單獨進行試驗時可將該架路分開，單獨接至一組母線上。缺點： 增加一組母線和每回路需增加一組母線隔離開關； 當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電

36、器容易誤操作，為了避免隔離開關誤操作需在隔離開關和斷路之間裝設連鎖裝置。5.3 高壓配電所的主接線設計高壓配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電并向各車間變電所及某些高壓用電設備配電的任務。1.電源進線 （1）此配電所采用一路10KV電源架空進線； （2）為便于控制和維護，10KV進線設置高壓隔離開關和高壓斷路器。由于斷路器的控制，使得切換操作十分靈活方便，而且可配以繼電保護和自動裝置，大大提高了供電的可靠性； （3）按電業(yè)部門在10KV側計量電能的要求，在工廠的電源進線上裝有專用的計量柜，其中的電壓互感器和電源互感器只用來連接計費的電度表。2.母線又稱匯流排，是配電裝置中用來匯集和分配電能的導體。 （1

37、）高壓配電所的母線，采用單母線制； （2）高壓配電所的母線上，接有高壓電容器，以便對整個配電所的無功功率進行補償； （3）為了測量、監(jiān)視、保護和控制主電路設備的需要，母線上接有電壓互感器，進線上和出線上均串接有電流互感器； （4）為了防止雷電波侵入配電所時擊毀其中的電氣設備，母線上裝有避雷器。避雷器和電壓互感器可裝在同一個高壓柜內，并公用一組高壓隔離開關。3.高壓配電出線采用高壓電纜以10KV作放射式接線配電。此種配點的供電可靠性較高，而且便于裝設自動裝置，但是高壓開關設備用的較多，且每臺斷路器必須裝設一個高壓開關柜，從而使投資增加，而且這種放射式線路發(fā)生故障或檢修時，該線路所供電的負荷都要停

38、電。為提高其供電可靠性，可在各車間變電所高壓側之間或低壓側之間鋪設聯(lián)絡線。此高壓配電所共有十一路高壓出線。有兩路經隔離開關-斷路器配電給變電所，有兩路經隔離開關-斷路器配電給變電所，分別有一路經隔離開關-斷路器配電給變電所、變電所、無功補償用的高壓電容器組，避雷器及互感器和備用高壓開關柜，還有兩路配電給變電所。由于配電出線為母線側來電，因此只需在斷路器的母線側裝設隔離開關，就可以保證斷路器和出線的安全檢修。5.4 車間變電所主接線設計車間變電所是工廠供電系統(tǒng)中將高壓（610KV）降為一般用電設備所需要的低壓（如220/380V）的終端變電所。它的主電路相當簡單。車間變電所又分為高壓系統(tǒng)主接線和

39、低壓系統(tǒng)主接線。車間變電所高壓側是指由車間變電所高壓進線到變壓器間的接線，車間變電所高壓側接線和它的結構形式有關。簡單的車間變電所可以不設置變壓器室，由高壓配電所引出的610KV干線上直接接入變壓器室。低壓系統(tǒng)，是指配電系統(tǒng)變壓器副方出線接成單母線或單母線分段電路，然后以放射式或樹干式接線引向各用電負荷。對于分散的小容量負荷也可以采用鏈式接線。由上一節(jié)設計的內容可知，本廠總配變所附設的變電所為有兩臺主變壓器的車間變電所。所以下面要設計的車間變電所主接線就是由兩臺主變壓器的車間變電所主接線。主接線圖見5-1所示。此種方案供電可靠性較高，任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，仍能很快恢復整個

40、變電所的供電。但在高壓母線或電源進線檢修或發(fā)生故障時，整個變電所都要停電。如有與其它變電所相聯(lián)的低壓或高壓聯(lián)絡線時，則供電可靠可大大提高。5.5 總配變電所所址的選定1.變配電所所址選擇的一般原則 選擇工廠變配電所的所址應考慮以下原則： 所址要盡量接近負荷中心，特別是對車間變電所所址靠近負荷中心，可以 降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量； 電源進出線方便，電源進出線方便，遠離工廠中心區(qū)，不影響工廠廠區(qū)面積的利用； 盡量不設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠離時，應設在污染源的上風側； 盡量不設在有劇烈震動的場所； 盡量不設在低洼積水場所及其下方； 遠離有易燃易爆危險的場所； 靠

41、近鐵路專線，便于變，配電設備運輸； 遠離人員集中區(qū)，有利于安全便于保衛(wèi)； 高壓配電所應盡量與鄰近的車間變電所或有大量高壓用電設備的廠房合建在一起，以節(jié)約建筑費用。2.變電所所址的選定根據廠區(qū)平面圖和表2-1、2-2負荷計算表，考慮本廠自然條件，根據上述變配電所址原則，現(xiàn)確定總配變電所所址在車間變電所合建。詳見全廠總平面布置圖2-1中所示。6 短路電流計算6.1 短路電流的基本概念所謂短路，是指供電系統(tǒng)中不等電位的導體在電氣上被短接，如相與相之間、相與地之間的短接等。其特征就是短接前后兩點的電位差會發(fā)生顯著的變化。6.1.1 產生短路電流的原因短路是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接

42、地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 供電系統(tǒng)發(fā)生短路的原因主要是由于電氣設備的絕緣因陳舊老化而損壞，或電氣設備受機械損傷而使絕緣損壞，或因過電壓而使電氣設備的絕緣擊穿等所造成；另外由于誤操作（如帶負荷斷開隔離開關、檢修后未拆出接地線而送電等造成短路）、鳥獸在裸露的導體上跨越以及風雪等自然現(xiàn)象亦能引起短路。6.1.2 短路的種類在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路及單相接地短路。三相短路稱為對稱短路，其余均稱為不對稱短路。在供電系統(tǒng)實際運行中，發(fā)生單相接地短路的幾率最大，發(fā)生三相短路的幾率最小，但是三相短路情況較為嚴重。況且，從短路計算方法來看，一切不對稱短路的計算，

43、在采用對稱分量法后，都歸為對稱短路的計算。因此，對三相短路計算的研究是有其重要意義的。6.1.3 短路的危害（1）短路故障使短路點附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動力效應，導體間將產生很大的機械效應，可能使導體和他們的支架遭到迫壞。（2）短路電流使設備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時間較長時，設備可能過熱以致?lián)p壞。（3）短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，電動機肯能停止運轉，造成產品報廢，設備損壞等嚴重后果。（4）當短路發(fā)生地點離電源不遠而持續(xù)時間又較長時，并列運行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障的最嚴重后果。（5）發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流能產生足夠的磁

44、通在鄰近的電流內感應出很大的電動勢，這對于架設在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊號系統(tǒng)等會產生嚴重的影響。6.1.4 計算短路電流的目的計算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。在變電所和供電系統(tǒng)的設計和運行中，基于如下用途必須進行短路電流計算： （1）選擇電氣設備和載流導體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 （2）選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。 （3）確定合理的主接線方案、運行方式及限流措施。6.2 工廠供電系統(tǒng)短路電流計算短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算

45、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，常用的有有名值計算法和標幺值計算法（又稱相對單位制法）

46、。本廠電力系統(tǒng)為無限大容量供電系統(tǒng)。采用標幺值計算法進行短路電流的計算。 在全廠總平面布置圖上量得從電源進線進廠開始到總配變電所這一段架空線路長度為113mm，再根據繪圖比例14000，可算的這一段架空線路實際長度為0.46km。則從電業(yè)部門到廠總配變電所架空線路長。短路計算電路圖如圖6-1所示。下面就采用標幺值計算法對各短路點進行短路計算。 （1）計算各元件參數標幺值取基準值： 電源電抗： 架空線路電抗： 電纜電抗： 電力變壓器： 等值電路如圖所示，圖中元件所標的分數，分子表示元件編號，分母表示元件標幺電抗值。 （2）點短路 點短路時的短路參數為： （3）點短路 點短路時的短路參數為： （4

47、）點短路 點短路時的短路參數為： 把、點的短路計算結果填入短路計算表6-1中。表6-1短路計算點短路電流三相短路容量周期分量標幺值周期分量有效值沖擊值有效值0.975.3413.628.12970.784.2910.946.52780.2434.6488.3352.65247 高壓電氣設備的選擇變點所的電氣設備種類很多，目的是使所采用的電氣設備無論在正常情況或故障情況下均能安全、可靠地工作和經濟合理地運行。7.1 電氣設備選擇的原則選擇電氣設備應遵守以下幾項共同的原則：1、按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流。（1）電氣設備的額定電壓應符合電氣裝設點的電網額定電壓，并大于或等于正常時最大工作電

48、壓Ug，即Ug（2） 電氣設備的額定電流應大于或等于正常時最大的工作電流Ig，即Ig2、按短路情況來校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。（1）.熱穩(wěn)定校驗：對于一般電器，當短路電流通過所選的電氣設備時，其熱穩(wěn)定校驗條件為：t式中：電器的熱穩(wěn)定試驗電流； t電器的熱穩(wěn)定試驗時間； 短路電流的穩(wěn)態(tài)值； 短路電流的假象時間。（2）.動穩(wěn)定校驗：對母線及絕緣導線和電纜導線等導體，所選電氣設備通過最大短路電流值時，不應因短路電流的電動力效應而造成變形或損壞，其條件為：或3、按裝置地點的三相短路容量來校驗開關電氣的斷流能力。4、按裝置地點、工作環(huán)境、使用要求及供貨條件來選擇電氣設備的適當形式。7.2 開關設備的

49、選擇7.2.1 高壓斷路器的選擇在供電系統(tǒng)中應用的國產高壓斷路器，按滅弧介質的不同而可分為：少油斷路器；多油斷路器；真空斷路器；磁吹斷路器；六氟化硫斷路器；壓縮空氣斷路器。選擇高壓斷路器時，除按電氣設備一般原則選擇外，由于斷路器還要切斷斷路器短路電流因此校驗斷流容量（或開流電流）、熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定等各項指標。在正常情況下斷路器只負擔全廠負荷的一半，但當一臺變壓器發(fā)生故障時，長時最大負荷即等于變壓器的額定容量。1、10kV斷路器的選擇(1)額定電壓： =10kV(2)額定電流：>待設變電所最大長期工作電流=/ =2689.8/×10 A =155.3A因此，考慮選用SN10-10/

50、630戶內少油斷路器，其技術指標如下表所示：型號電壓電流動穩(wěn)熱穩(wěn)短流容量SN10-10/630 10KV 630A40KA16KA（4S）300MVA2、 校驗：(1)=10kV=(2)I=630A>=155.3A(3)動穩(wěn)定校驗 ：10kV母線短路三相沖擊電流： = 5.34KA SN10-10/630 斷路器的極限通過關合電流等于40kA 符合動穩(wěn)定要求(4)熱穩(wěn)定校驗：變電所10kv配出線路過電流保護裝置的整定時間為2秒，所以短路電流的假象時間=2.2秒由t，可得： 162×4=1024kA2S5.342×2.2=62.73kA2S符合熱穩(wěn)定要求通過以上校驗可知，進線及母線斷路器的選擇符合要求。從上面的討論得出，選SN10-10/630型室內少油斷路器是合適的。按照同樣的步驟，高壓側其他斷路器均為SN10-10/630型室內少油斷路器。7.2.2 低壓斷路器的選擇1、斷路器的額定電壓應大于或等于安裝的額定電壓。2、斷路器的額定電流應大于或等于它所安裝過電流脫扣器與熱脫扣器的額定電流。3、斷路器應滿足安裝處對斷流能力的要求。對動作時間在0.