畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：某鋼鐵廠車間供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 前 言 我國的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距，我們?nèi)司娏克竭€很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。電力市場(chǎng)還未完善，管理水平、技術(shù)水平都有待提高。 為了使我國電力工業(yè)趕上世界電力技術(shù)的發(fā)展水平，叢21世紀(jì)一開始，我國就進(jìn)一步加強(qiáng)在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)度與管理、電力通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、繼電保護(hù)等領(lǐng)域開展研究，尤其注意完善電力市場(chǎng)，研究電力市場(chǎng)的技術(shù)支持系統(tǒng)，促進(jìn)我們的電力工業(yè)不斷前進(jìn)。工廠供電就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。我們知道,電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用電能和實(shí)現(xiàn)電氣化以后,能大大增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品

2、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),改善工人的勞動(dòng)條件,有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。但是,工廠的電能供應(yīng)如果突然中斷,則將對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果,甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞事故或人身傷亡事故；由此可見,搞好工廠供電工作對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重大的意義。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需電能，一般是由外部電力系統(tǒng)供給，經(jīng)企業(yè)各級(jí)變電所變電壓后，分配到各用電設(shè)備。工業(yè)企業(yè)變電所是企業(yè)電力供應(yīng)的紐約，所處地位十分重要，所以正確計(jì)算選擇各級(jí)變電站的變壓器容量及其他設(shè)備是實(shí)現(xiàn)安全可靠供電的前提。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的目的就是為正確選擇企業(yè)各級(jí)變電站的變壓器容量，各種電氣設(shè)備的型

3、號(hào)，規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線型號(hào)等提供科學(xué)的依據(jù)。摘 要根據(jù)某鋼鐵廠取得的供電電源和該廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況及機(jī)電修車間的負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷大小和負(fù)荷的分布情況，設(shè)計(jì)出變配電所的主接線設(shè)計(jì)方案，提出了采用低壓聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)一臺(tái)變壓器的方案，解決了該車間負(fù)荷小但負(fù)荷可靠性要求高的問題。再通過短路電流的計(jì)算、選擇合適的導(dǎo)線電纜、按正常條件選擇低壓設(shè)備。實(shí)現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的供電系統(tǒng)為設(shè)計(jì)目的，完成對(duì)某鋼鐵車間供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞負(fù)荷性質(zhì)；主接線；短路計(jì)算；低壓聯(lián)絡(luò)線(2)基本原則 1)變配電所電氣主接線，應(yīng)按照電源情況、生產(chǎn)要求、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件確定，并應(yīng)滿足運(yùn)行安全可靠、簡(jiǎn)單靈

4、活和經(jīng)濟(jì)等要求。 2)在滿足上述要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器少的或不用斷路器的接線，如線路-變壓器組或橋形接線等。當(dāng)能滿足電力系統(tǒng)繼電保護(hù)時(shí)，也可采用線路分支接線。 5)在110220kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋形接線；當(dāng)出線不超過4回時(shí)，一般采用單母分段接線；當(dāng)樞紐變電所的出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線。 在610 kv配電裝置中，一般采用單母線或單母分段接線。2.2 選擇確定主接線根據(jù)本車間的情況，負(fù)荷量不大，但屬于二級(jí)負(fù)荷，可靠性要求較高；根據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則和要求我設(shè)計(jì)了兩種方案比較，其設(shè)計(jì)比較如下：（1）第一種方案本主接線采用了一臺(tái)變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)

5、一般采用無母線的結(jié)構(gòu)。如圖2所示：這種主接線采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，同時(shí)高壓斷路器都配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過負(fù)荷時(shí)均能自動(dòng)跳閘，而且在短路故障和過負(fù)荷情況消除后，又可直接迅速合閘，從而使恢復(fù)供電的時(shí)間大大縮短。如果配電自動(dòng)重合閘裝置，則供電可靠性更進(jìn)一步提高。但是一般用于三級(jí)負(fù)荷，但在變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其它變電所相連時(shí)，則可用于二級(jí)負(fù)荷；因此在考慮該種方案時(shí)，選擇了一個(gè)低壓聯(lián)絡(luò)線的方式，該車間的低壓聯(lián)絡(luò)線和軋鋼車間距離比較近，可以考慮和它互為備用，但是備用容量因受線路的容量的限制而不能太大，低壓聯(lián)絡(luò)線開關(guān)可采用自動(dòng)投入或電動(dòng)操作。圖 2 一臺(tái)變

6、壓器主接線方案（2）第二種方案這種方案是采用裝有兩臺(tái)主變壓器的小型變電所。如圖3所示這種主接線的供電可靠性較高。當(dāng)任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。如果兩臺(tái)主變壓器低壓側(cè)主開關(guān)（采用電磁或電動(dòng)機(jī)合閘操作的萬能式低壓斷路器）都裝設(shè)互為備用電源自動(dòng)投入裝置（APD），則任一主變壓器低壓主開關(guān)因電源斷電（失壓）而跳閘時(shí)，另一主變壓器低壓側(cè)的主開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)將在APD作用下自動(dòng)合閘，恢復(fù)整個(gè)變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級(jí)負(fù)荷。 圖 3 兩臺(tái)變壓器主接線方案（3）這兩種方案的比較1）從安全性看這兩種主接線方式

7、都滿足國家的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。2) 從可靠性看這兩種電力負(fù)荷滿足該車間的二級(jí)負(fù)荷要求。對(duì)于第一種主接線的工作方式是當(dāng)機(jī)電修車間或軋鋼車間任意一個(gè)故障停電檢修時(shí),通過聯(lián)絡(luò)線由另一個(gè)車間提供電源.在低壓聯(lián)絡(luò)線上,軋鋼低壓聯(lián)絡(luò)線側(cè)的配電瓶將它始終處于打開狀態(tài),當(dāng)機(jī)電修車間變壓器要檢修時(shí),先打開機(jī)電修車間側(cè)配電瓶的開關(guān),使其與軋鋼車間通電,然后斷開其本車間母線上的開關(guān),這樣保證了不影響生產(chǎn)斷電;當(dāng)處于故障時(shí),母線和高壓的斷路器自動(dòng)斷開,聯(lián)絡(luò)線上的開關(guān)開啟,也保證了供電的需要而不間斷.對(duì)于第二中方案,同樣當(dāng)一個(gè)變壓器故障,也由另一個(gè)變壓器供電,它是通過母線分段,通過聯(lián)絡(luò)線上

8、的斷路器來實(shí)現(xiàn)雙電源的自動(dòng)互投.3) 從靈活性看能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。4）從經(jīng)濟(jì)上看，第一種方案比第二種方案少一套高壓線路、變壓器、高壓熔斷器、和開關(guān)設(shè)備，減少了土建面積，因此能節(jié)約大量投資。從第一種來看它由負(fù)荷不大的軋鋼車間提供低壓聯(lián)絡(luò)備用電源。聯(lián)絡(luò)線大約60米，因此線路比較短，出現(xiàn)問題的可能性比較小，在加上本機(jī)電修車間與軋鋼車間的共同負(fù)荷也比較小。根據(jù)性能比較可知道，第一種方案利用率更高。有在綜合投資上，有Z11/2Z2；運(yùn)行年費(fèi)上F1F2，從而可知第一種方案更為理想。（4）主變壓器的選擇 變電所中主變壓器的容量應(yīng)按照變電所的負(fù)荷總?cè)萘考爸髯儔浩鞯?/p>

9、臺(tái)數(shù)和運(yùn)行方式確定，還應(yīng)考慮5年10年的發(fā)展規(guī)劃。主變壓器應(yīng)選擇低壓損耗變壓器，同一變電所中的幾臺(tái)主變壓器的型號(hào)和容量應(yīng)該相同。 工礦企業(yè)變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的重要程度確定。對(duì)于有一、二類負(fù)荷的工礦企業(yè)的一、二類負(fù)荷用電，并不得少于變電所總計(jì)算負(fù)荷的80%或70%。即每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)為 （9）式中 變電所總的有功率計(jì)算負(fù)荷，kW；變壓器的額定容量，kV·A；變電所人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)，一般應(yīng)在0.95以上；變電所人工補(bǔ)償后的視在容量，kV·A；故障保證系數(shù)，根據(jù)全企業(yè)一、二類負(fù)荷所占比例確定。當(dāng)變電所只選一臺(tái)變壓器時(shí)，變壓器容量的容量應(yīng)滿足全部用電負(fù)荷的需要。

10、此外。一般還應(yīng)考慮15% 25%的富裕容量，即（1.151.25） （10）當(dāng)兩臺(tái)變壓器采用一臺(tái)工作，一臺(tái)備用時(shí)，則變壓器的容量應(yīng)按下式計(jì)算： （11） 當(dāng)兩臺(tái)變壓器采用并列運(yùn)行時(shí)，則每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)按下式計(jì)算（0.60.7） （12）根據(jù)上面的計(jì)算和比較選擇一臺(tái)變壓器的方案，可知道當(dāng)一臺(tái)承受機(jī)電修車間和軋鋼車間的總負(fù)荷時(shí)，將兩車間的總?cè)萘拷Y(jié)合一起來算，由現(xiàn)場(chǎng)查勘得知軋鋼車間的容量為493.8kVA，可得：=125.7 +493.8 =619.5 kV·A通過查變壓器的型號(hào)表可選 可知 =8001.25=774.4 kV·A2.3供配電線路的接線及其結(jié)構(gòu)2.3.1低壓配電

11、線路的接線方式（1）放射式接線：如圖4MMM 220/380V圖4 放射式接線1）配電線路互不影響，供電可靠性較高，但配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較多，且運(yùn)行不夠靈活。2）主要用于容量大、負(fù)荷集中或重要的用電設(shè)備，或者需要集中聯(lián)鎖啟動(dòng)。（2）樹干式接線：如圖5圖5 樹干式接線1）配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較少，運(yùn)行靈活性好，特別是采用封閉式母線槽時(shí)；但干線故障時(shí)影響圍大，供電可靠性較低。2）一般用于用電設(shè)備容量不很大、布置較均勻的場(chǎng)合，例如對(duì)機(jī)械加工車間的中小機(jī)床設(shè)備供電以及對(duì)照明燈具供電等，均采用樹干式接線。（3）鏈?zhǔn)浇泳€：如圖6所示 220/380V 圖6 鏈?zhǔn)浇泳€它實(shí)質(zhì)上是一種樹干式接線，適用圍與

12、樹干式相似，但鏈?zhǔn)较噙B的用電設(shè)備一般不宜多于5臺(tái)，鏈?zhǔn)较噙B的配電箱不宜多于3臺(tái)，且總?cè)萘坎灰顺^10kW。以上介紹了低壓配電系統(tǒng)的三種基本接線方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)；總的來說，樹干式系統(tǒng)投資較省，但負(fù)荷支接點(diǎn)多，檢修和事故時(shí)停電面大，一般適用于對(duì)三級(jí)負(fù)荷供電。放射式系統(tǒng)投資大，但線路沒有分支接點(diǎn)。因此，應(yīng)根據(jù)情況具體對(duì)待，但對(duì)于本機(jī)電修車間而言，按可靠性第一的原則，所以采用放射式供電。如圖7形式圖7 放射式供電接線圖第3章 導(dǎo)線、電纜及其選擇3.1 導(dǎo)線和電纜選擇的一般規(guī)定3.1.1架空線路導(dǎo)線的選擇在建筑工程中，導(dǎo)線和電纜用量最大、分布最廣。導(dǎo)線和電纜是傳遞電能的通路，因此，它們的選擇將對(duì)整個(gè)建筑

13、工程的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。 導(dǎo)線和電纜選擇的一般原則： (1)要保證一定的機(jī)械強(qiáng)度，在正常工作條件下不能斷線： (2)發(fā)熱必須在允許的圍，不因過熱而引起導(dǎo)線絕緣損壞或加速老化； (3)電壓損失應(yīng)在允許的圍，以保證供電質(zhì)量。選擇的容為： (1)型號(hào) 它反映導(dǎo)線和電纜的材料以及絕緣方式。如BV型導(dǎo)線表示聚氯乙烯絕緣銅芯導(dǎo)線。 (2)截面 它是導(dǎo)線和電纜選擇的主要容，直接影響工程的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，截面的節(jié)位是mm2。如BV3×25，則表示有3根25mm2聚氯乙烯絕緣銅芯導(dǎo)線。 (3)電壓 導(dǎo)線和電纜的絕緣電壓值必須大于或等于線路的額定電壓值。（1）架空線路導(dǎo)線宜采用鋁導(dǎo)線，但不得

14、采用單股的鋁導(dǎo)線，一般是采用鋁合金如鋼芯鋁導(dǎo)線。（2）在對(duì)導(dǎo)線有腐蝕使用的地段，宜采用防腐型導(dǎo)線。（3）越過樹林以及通道擁擠場(chǎng)所的1kV及以下線路，宜采用架空絕緣線。按規(guī)定，市區(qū)10kV及以下架空電力線路，遇下列情況可采用絕緣鋁絞線：A：線路走廊狹窄，與建筑物之間的距離不能滿足安全要求的地段；B：高層建筑鄰近地段；C：繁華街道或人口密集地區(qū)；D：游覽區(qū)和綠化區(qū)；E：空氣嚴(yán)重污穢地段；F：建筑施工現(xiàn)場(chǎng)。（4）架空導(dǎo)線連續(xù)允許的載流量，應(yīng)按周圍空氣溫度進(jìn)行效正。周圍空氣溫度應(yīng)采用當(dāng)?shù)?0年或10年以上的最熱月的每日最高溫度的月平均值。（5）從供電變電所二次側(cè)出口至線路末端變壓器一次側(cè)入口的610k

15、V架空線路電壓損失，不宜超過供電變電所二次側(cè)額定電壓的5%。（6）架空線路導(dǎo)線的截面不應(yīng)小于所規(guī)定的最小截面。3.1.2電纜的選擇（1）電纜型號(hào)應(yīng)根據(jù)線路的額定電壓、環(huán)境條件、敷設(shè)方式和用電設(shè)備的特殊要求等條件選擇。（2）電纜連續(xù)允許的載流量，應(yīng)按敷設(shè)處的周圍介質(zhì)溫度進(jìn)行效正。A：當(dāng)周圍介質(zhì)為空氣時(shí)，空氣溫度應(yīng)取敷設(shè)處10年或10年以上的最熱月的每日最高溫度的月平均值；B：在生產(chǎn)房、電纜隧道及電纜溝，所采用的周圍空氣溫度尚應(yīng)記入電纜發(fā)熱、散熱和通風(fēng)等因素的影響。當(dāng)缺乏計(jì)算資料時(shí)，可按上述空氣溫度另加C；C：當(dāng)周圍介質(zhì)為土壤時(shí)，土壤溫度應(yīng)取敷設(shè)處歷年最熱月的平均溫度。（3）電纜連續(xù)允許的載流量，

16、尚應(yīng)按敷設(shè)方式和土壤熱阻率等因數(shù)進(jìn)行效正。（4）沿不同冷卻條件路徑敷設(shè)電纜時(shí)，當(dāng)冷卻條件最差段的長(zhǎng)度超過10m時(shí)，應(yīng)按該段冷卻條件選擇電截面，或?qū)υ摱尾捎么蠼孛娴碾娎|。（5）電纜應(yīng)按短路條件驗(yàn)算其熱穩(wěn)定度。電纜在短路時(shí)的最高允許溫度應(yīng)滿足電纜規(guī)定的數(shù)值。3.1.3低壓配電線路導(dǎo)線的選擇（1）絕緣導(dǎo)線的型號(hào)應(yīng)按工作電壓、敷設(shè)方式及使用環(huán)境等要求選擇；裸導(dǎo)線的型號(hào)應(yīng)按敷設(shè)方式及使用環(huán)境條件等要求選擇。 （2）導(dǎo)線截面的選擇，應(yīng)符合下列要求： 1）按敷設(shè)方式及使用環(huán)境確定的導(dǎo)線允許載流量，不應(yīng)小于回路負(fù)荷的計(jì)算流。 2）線路電壓損失應(yīng)滿足用電設(shè)備正常工作及啟動(dòng)時(shí)端電壓的要求。 3）根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度的要求

17、，導(dǎo)線線芯截面許應(yīng)小于所規(guī)定的值。 4）導(dǎo)線應(yīng)滿足短路條件下動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。（3）三相四線制配電系統(tǒng)中，中性線的允許載流量不應(yīng)小于線路中最大的不平衡負(fù)荷電流，且應(yīng)計(jì)入諧波電流的影響。（4）以氣體放電燈為主要負(fù)荷的回路中，中性截面不應(yīng)小于相線截面。（5）導(dǎo)線的允許載流量，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)處的環(huán)境溫度進(jìn)行效正。溫度效正系數(shù)應(yīng)按下式確定：式中：為導(dǎo)線最高允許工作溫度（）；：為導(dǎo)線載流量標(biāo)準(zhǔn)中采用的環(huán)境溫度（）；：為導(dǎo)線敷設(shè)處的實(shí)際環(huán)境溫度（）；（6）確定配電線路的導(dǎo)線截面時(shí)，宜計(jì)入工藝設(shè)計(jì)中已經(jīng)明確需要發(fā)展的用電設(shè)備負(fù)荷。3.2車間線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)車間線路，包括室配電線路和室外配電線路。室配電線路大

18、多采用絕緣導(dǎo)線，室外配電線路指沿車間外墻或屋檐敷設(shè)的低壓配電線路、都采用絕緣導(dǎo)線。3.2.1絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)（1）絕緣導(dǎo)線按芯線材質(zhì)分，有銅芯和鋁芯兩種。除重要回路及振動(dòng)場(chǎng)所或?qū)︿X有腐蝕的場(chǎng)所應(yīng)采用銅芯絕緣導(dǎo)線外，一般應(yīng)優(yōu)先選用鋁芯絕緣導(dǎo)線。（2）絕緣導(dǎo)線按絕緣材料分，有橡皮絕緣和塑料絕緣兩種。塑料絕緣導(dǎo)線的絕緣性能好，耐油和抗酸堿腐蝕，價(jià)格底，但高溫易軟化，低溫要變硬和發(fā)脆。橡皮絕緣導(dǎo)線克服以上的缺點(diǎn)，但絕緣性能不及塑料好，價(jià)格較高。（3）絕緣導(dǎo)線的敷設(shè)方式，分明敷和暗敷。明敷是導(dǎo)線直接或在管子、線槽等保護(hù)體，敷設(shè)于墻壁、頂棚的表面及支架等處。暗敷是導(dǎo)線在管子、線槽等保護(hù)體，敷設(shè)于墻壁、

19、頂棚、地坪及樓板等部，或者在混凝土板孔敷線等。3.3 導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)滿足下列條件。（1）發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜在最大負(fù)荷產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過起正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。電壓損耗條件（2）電壓損耗導(dǎo)線和電纜通過最大負(fù)荷是產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗，據(jù)設(shè)計(jì)的要求一般規(guī)定取=5%。損耗公式為：= （13）式中為導(dǎo)線電阻； 為導(dǎo)線長(zhǎng)度；為導(dǎo)線電抗； 為線路額定電壓；%=/×100 （14）其損耗條件%=5% （15）（3）經(jīng)濟(jì)電流密度35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長(zhǎng)電流大

20、的線路，其可按此選擇。（4）機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。（5）根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10kV及以下高壓及低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再效驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因其對(duì)電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再效驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)長(zhǎng)距離大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再效驗(yàn)其它條件。按以上經(jīng)驗(yàn)，比較容易滿足要求，較少返工。（5）選出導(dǎo)線、電纜如表4所示表4 導(dǎo)線選擇型號(hào)線序號(hào)電流電流選擇的導(dǎo)線、電纜型號(hào)電壓效驗(yàn)值1支線67A74ABLV-500-（3×35+1×25）-G40-DA0.39%

21、2支線16.4A20ABLV-500-（3×4+1×2.5）-G15-DA1.01%3支線22.5A26ABLV-500-（3×6+1×4）-G20-DA1.01%4支線22.5A26ABLV-500-（3×6+1×4）-G20-DA1.01%5支線178.7A380AJGH-85/F0.63%A干線91.2A102ABLV-500-（3×25+1×16）-QM0.93%B干線25.1A32ABLV-500-（3×4+1×4）-QM4.6%C干線22.6A32ABLV-500-（3×4

22、+1×4）-QM4.6%D干線178.7A42ABLV-500-（3×6+1×4）-QM3.4%母線750A818ALMY-3（60×6）車間進(jìn)線62.5A220ALGJ-500.03%低壓聯(lián)絡(luò)線750A819A-1000-1×630第4章 短路電流及其計(jì)算4.1 短路的原因4.1.1短路的基本慨念所謂短路，就是由電源通向用電設(shè)備（也稱負(fù)載）的導(dǎo)線不經(jīng)過負(fù)載（或負(fù)載為零）而相互直接連接的狀態(tài)，也稱為短路狀態(tài)。4.1.2短路的原因工廠供配電系統(tǒng)要求安全、可靠、不間斷地供電，以保證生產(chǎn)和生活的需要。但是由于各種原因，難免出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中最嚴(yán)重的故障

23、就是短路。所謂短路，是指供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行之外的相與相或相與地之間的“短接”。短路發(fā)生的原因是多種多樣的，主要有： 1)電氣設(shè)備存在隱患。如設(shè)備的絕緣材料自然老化、絕緣機(jī)械損傷、設(shè)備缺陷未發(fā)現(xiàn)和消除、設(shè)計(jì)安裝有誤等。2)運(yùn)行、維護(hù)不當(dāng)。如不遵守操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，技術(shù)水平低，管理不善等。3)自然災(zāi)害。如雷電過電壓擊穿設(shè)備絕緣，特大的洪水、大風(fēng)、冰雪、地震等引起的線路倒桿、斷線，鳥、老鼠及蛇等小動(dòng)物跨越在裸露的導(dǎo)體之間等。4.2 短路的后果由于短路后，電路的阻抗比正常運(yùn)行時(shí)電路的阻抗小得多，因此短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍。在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安培甚至幾十萬安培。在

24、電流急劇增加的同時(shí)，系統(tǒng)中的電壓將大幅度下降。所以短路后果往往都是破壞性的，其主要危害大致有如下幾方面：1)短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(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損壞；2)短路時(shí)電壓要驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；3)短路時(shí)要造成停電事故，而且越靠近電源，短路引起停電的圍越大，給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大；4)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；5)單相對(duì)地短路，其電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、信號(hào)系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。由此可見，短路的后果是非常嚴(yán)重的。為保證電氣設(shè)備和電

25、網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行，首先應(yīng)設(shè)法消除可能引起短路的一切原因。其次在發(fā)生短路后應(yīng)盡快切除故障部分和快速恢復(fù)電網(wǎng)電壓。為此，可采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)裝置，以及選用限制短路電流的電氣設(shè)備(如電抗器)等。第5章 低壓電器設(shè)備的選型電器選擇是工廠和企業(yè)配電所電器設(shè)計(jì)的主要容之一。正確地選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。5.1按正常運(yùn)行條件選擇電器設(shè)備按正常工作條件，就是要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電器裝置所處的位置特征（戶外或戶）

26、、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求；電氣要指電器裝置對(duì)設(shè)備的電壓、電流、頻率等方面的要求；對(duì)一些電器還應(yīng)考慮其斷流能力。 電器設(shè)備按短路故障條件下工作選擇，就是要效驗(yàn)其短路時(shí)是否滿足電動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。(1) 低壓電器的選擇和效驗(yàn)項(xiàng)目和條件：如表5 表5 低壓電器的選擇條件電器名稱電壓（V）電流（A）斷流能力（KA）短路電流效驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓斷路器OO低壓負(fù)荷開關(guān)OO低壓刀開關(guān)OO電流互感器電壓互感器熔斷器 注：表中“”表示必須效驗(yàn)；“”表示不要效驗(yàn)；“O”表示一般可不效驗(yàn)；電流互感器還必須按準(zhǔn)確度要求進(jìn)行效驗(yàn)；根據(jù)設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)35千伏及以下的供電系統(tǒng)，通

27、常下列設(shè)備可以不進(jìn)行動(dòng)熱穩(wěn)定效驗(yàn)： 斷路器：當(dāng)斷流容量符合要求時(shí)。 負(fù)荷開關(guān)：當(dāng)供電變壓器容量10000千伏安及以下時(shí)。 隔離開關(guān)：35千伏的戶及戶外式隔離開關(guān)；10千伏的戶外式隔離開關(guān)在短路容量不大于100兆伏安時(shí)；6千伏的戶外式隔離開關(guān)在短路容量不大于60兆伏安時(shí)。 電流互感器：當(dāng)變比較大時(shí)（如在75/5以上）。(2) 選擇效驗(yàn)應(yīng)滿足的條件 電器的額定電壓應(yīng)不低于所在電路的額定電壓； 即 (17) 電器的額定電流應(yīng)不小于所在電路的計(jì)算電流； 即 (18) 電器的最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流； 即 (19) 動(dòng)穩(wěn)定是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力。滿足穩(wěn)定的條件是 (20

28、)或 式中 、設(shè)備安裝地點(diǎn)短路沖擊電流的峰值及其有效值（）；、設(shè)備允許通過的電流峰值及其有效值（）。 熱穩(wěn)定效驗(yàn)短路電流通過時(shí)，電器各部件溫度不應(yīng)超過短路時(shí)發(fā)熱最高允許值，即 （21）式中 設(shè)備安裝地點(diǎn)穩(wěn)態(tài)三相短路電流（）；短路電流假想時(shí)間（S）。t秒允許通過的短路電流值或稱t秒熱穩(wěn)定（）； t廠家給出的熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間，一般為4s、5s、1s等。5.2電器設(shè)備的選擇5.2.1 該車間電器設(shè)備的確定 在該車間中根據(jù)線路方案，母線、干線及其聯(lián)絡(luò)線均采用低壓配電屏，它主要為動(dòng)力配電之用；母線設(shè)計(jì)方案采用了型；在干線上我采用了2套配電屏，以供配電箱的供電需要，其中保留了一根出線為將來添加設(shè)備以備用，其

29、該2套設(shè)備型號(hào)為；低壓聯(lián)絡(luò)線上也采用了2套，和軋鋼車間分別各一套，型號(hào)相同，也為型；對(duì)于配電箱，根據(jù)設(shè)備的分組原則來選擇配電箱出線和型號(hào)。5.2.2 變壓器低壓側(cè)配電瓶 型的選擇該配電瓶位于變壓器低壓側(cè)母線上，一回路出線，向干線的配電瓶和聯(lián)絡(luò)線配電，同時(shí)它可以在檢修和變壓器故障時(shí)，斷開電源該回路電源，以便保護(hù)機(jī)電修車間的檢修和由軋鋼車間供電。（1）系列的低壓刀開關(guān)選擇：1） 按額定電壓選擇有：= 滿足要求2） 按額定電流選擇有：=400A 滿足要求3） 按斷流能力效驗(yàn)有:=20=16.84） 動(dòng)穩(wěn)度效驗(yàn)：=40=18.35） 熱穩(wěn)定度效驗(yàn)：短路發(fā)熱假想時(shí)間取=0.2s=20*20*1=400=

30、*0.2=56.4滿足條件（2）系列的低壓斷路器選擇1） 低壓斷路器脫口器的選擇 過流脫扣器的選擇 即 :低壓斷路器過流脫扣器的額定電流. 取 =600A所以=600AA 瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定 瞬時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流，即式中為可靠系數(shù)，對(duì)動(dòng)作時(shí)間大于0.02s的萬能斷路器，取=1.35；對(duì)小于0.02s的塑料外殼式斷路器，取=22.5尖峰電流：尖峰電流是指持續(xù)時(shí)間只有12s的短時(shí)最大負(fù)荷電流。主要用于選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電器保護(hù)裝置及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)條件等。 尖峰電流單臺(tái)計(jì)算有： =為設(shè)備啟動(dòng)倍數(shù)；所以有： =79*4=316A 尖峰電流多臺(tái)計(jì)算有：按

31、全部n臺(tái)設(shè)備正常運(yùn)行的計(jì)算電流與其中一臺(tái)起動(dòng)電流與額定電流之差值為最大設(shè)備之和來計(jì)算： =所以有： =191+（316-79）=428A所以瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定有：=12000A 短延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流整定:短延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流;=6000A 長(zhǎng)延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流整定:長(zhǎng)延時(shí)時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流=600A =1.1*191=210.1A 2）低壓斷路器的選擇與效驗(yàn)：按額定電壓選擇有:= 滿足要求：按額定電流選擇有：=600A 滿足要求：按斷流能力效驗(yàn)有:=30=16.8： 動(dòng)穩(wěn)度效驗(yàn)：=30=18.3： 短路發(fā)熱假想時(shí)間取(s) 式中為短路裝置最長(zhǎng)的動(dòng)作時(shí)間與

32、斷路器的斷路時(shí)間之和。為斷路器的固有分閘時(shí)間與燃弧時(shí)間之和。對(duì)于一般高壓斷路器可取=0.2s；對(duì)于高速斷路器可取=0.10.15s。對(duì)于低速斷路器可取=0.010.02s，在加上其固有分閘時(shí)間即得0.2s。根據(jù)條件可取得=0.75=30*30*1=900=*0.75=211.7滿足條件 (3) 型電流互感器的選擇 按電壓選擇>= 滿足要求 按電流選擇=200 滿足要求 按準(zhǔn)確級(jí)要求選擇 電流互感器滿足準(zhǔn)確級(jí)要求的條件，是其二次負(fù)荷不得大于額定準(zhǔn)確級(jí)所要求的額定二次負(fù)荷。=200*200*8.594 =0.34 滿足要求 動(dòng)、熱效驗(yàn)因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯淖儽葹椋?00/5），大于（75/5）的可

33、不必效驗(yàn)的條件，所以可以不必效驗(yàn)。(4) 按上面計(jì)算方式一次設(shè)備選擇效驗(yàn)表6表6 選擇效驗(yàn)表選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器-0.5-200/5電 壓380V380V380V500V電 流191A600A400A300A斷流能力16.8kA30kA20kA動(dòng)穩(wěn)定18.3kA30kA40kA熱穩(wěn)定*0.75=211.7kA*1=900kA*1=400kA結(jié) 論合 格合 格合 格5.2.3干線上配電瓶的選擇該干線上共兩個(gè)這樣的配電瓶，選擇兩個(gè)這樣的配電瓶是為了提高供電的可靠性，當(dāng)任一一個(gè)配電瓶出問題時(shí)均不影響另一個(gè)的正常工作；選擇該配電瓶是根據(jù)設(shè)備的

34、分組要求，選擇了此3回出線的配電瓶，一個(gè)分別向配電箱、和吊車的滑觸線供電，另一個(gè)向配電箱和吊車的滑觸線供電，留一回出線以備用，該配電瓶同樣用上面方法計(jì)算可得：如表7注：在選擇該設(shè)備時(shí)，由于有3根出線，而每根所連接的配電負(fù)荷電流不同，因此根據(jù)型號(hào)要求，把最大的一根出線的電流作為選擇標(biāo)準(zhǔn)。表7 選擇效驗(yàn)表選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器 -200/5電 流178.7A200A400A200A電 壓380V380V380V500V選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器 -200/5斷流能力16.8kA40kA2

35、0kA動(dòng)穩(wěn)定18.3kA40kA40kA熱穩(wěn)定*0.75=211.7kA*1=1600kA*1=400kA結(jié) 論合 格合 格合 格5.2.4干線上配電箱的選擇 該配電箱向四臺(tái)1號(hào)設(shè)備供電，它由1套刀熔刀開關(guān)和四套低壓斷路器組成，選擇如表8所示表8 的選擇選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀熔刀開關(guān)電 壓380V380V380V電 流67A100A100A斷流能力16.8kA18kA50kA動(dòng)穩(wěn)定18.3kA35kA50kA熱穩(wěn)定*0.75=211.7kA*1=324kA*1=2500kA結(jié) 論合 格合 格5.2.5干線上配電箱的選擇（1） 該配電箱向6臺(tái)2號(hào)設(shè)備組

36、供電，共6回出線，選擇效驗(yàn)表如表9（2） 同樣另外一臺(tái)配電箱的選擇如上表9，它也向兩臺(tái)2號(hào)、兩臺(tái)3號(hào)兩臺(tái)4號(hào)共六臺(tái)設(shè)備供電，因電流沒超過所選設(shè)備的電流，所以可以按上面選擇。5.2.6低壓聯(lián)絡(luò)線的選擇表9 的選擇選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀熔開關(guān)電 壓380V380V380電 流16.4A100A100A斷流能力16.8kA18kA50kA動(dòng)穩(wěn)定18.3kA35kA50kA熱穩(wěn)定*0.75=211.7kA*1=324kA*1=2500kA結(jié) 論合 格合 格選擇該聯(lián)絡(luò)線按照通過最大電流的條件選擇，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研計(jì)算的軋鋼車間負(fù)荷電流最大，所以按照他的電流來選擇，以此來確定配電瓶的型號(hào)。表10 選擇效驗(yàn)選擇效驗(yàn)項(xiàng)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)低壓斷路器低壓刀開關(guān)電流互感器-0.5-800/5電壓380V380V380V500V電流750A1000A1000A800A斷流能力16.8kA40kA25kA動(dòng)穩(wěn)定18.3kA40kA50kA熱穩(wěn)定211.7kA*1=1600kA*1=625kA結(jié) 論合 格合 格合 格5.2.7吊車的開關(guān)箱選擇該開關(guān)箱設(shè)備主要用來控制吊車的啟動(dòng)和關(guān)