冶金企業(yè)總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、冶金企業(yè)總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書項(xiàng)目編號(hào)項(xiàng)目完成人 冶金企業(yè)總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要該設(shè)計(jì)是關(guān)于工程機(jī)械制造廠供電系統(tǒng)及變電所的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的思路是依據(jù)國(guó)家規(guī)范要求以及該廠二類負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求，制定設(shè)計(jì)方案及供電措施。在該設(shè)計(jì)中，依據(jù)給定的設(shè)計(jì)范圍和基礎(chǔ)資料，建立起適合自身生產(chǎn)和發(fā)展需要的供電系統(tǒng)。該企業(yè)的供電系統(tǒng)由一條35KV高壓進(jìn)線和一條10KV高壓進(jìn)線電源提供，為確保負(fù)荷供電的可靠性，在高壓側(cè)又設(shè)有“單母線分段制”的電源供電方式，另外在兩個(gè)車間變電所的低壓側(cè)設(shè)有聯(lián)絡(luò)線，從而使整個(gè)供電系統(tǒng)更具有其可靠性和靈活性。為適應(yīng)機(jī)械類企業(yè)，用電負(fù)荷變化大、自然功率因數(shù)低

2、的特點(diǎn)，該設(shè)計(jì)中采用并聯(lián)電容器的方法來(lái)補(bǔ)償無(wú)功功率，以減少供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失，同時(shí)提高了供電電壓的質(zhì)量。設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的原則。確定高壓變配電所的位置、形式、數(shù)量及主變臺(tái)數(shù)與容量等；確定二次繼電保護(hù)方案，選用先進(jìn)的自動(dòng)保護(hù)裝置；確定變電所防雷過(guò)壓保護(hù)與接地保護(hù)方案；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，繪制全廠供配電系統(tǒng)圖、二次繼電保護(hù)電路圖及高壓變配電所平、剖圖等關(guān)鍵字： 供電系統(tǒng) 安全可靠 主接線 Abstract: in the design, based on the scope and basis for the design of information, and set up

3、 a production and development suited to their own needs electricity system. The enterprise distribution system by a 35KV high voltage line and into the high pressure into a 10KV power line to provide, in order to ensure the reliability of electricity load in a high-pressure side and the "single

4、-bus bar above system" power supply, another workshop in two adjacent low voltage transformer substation with the line of contact, so that the entire power supply system more reliability and flexibility. To meet the mechanical type enterprises, large electricity load change, natural features lo

5、w power factor, the design of a parallel connection capacitor approach to compensation without merit power, the electricity supply system to reduce wear and voltage loss, while enhancing the quality of power supply voltage. Design reflects a safe, reliable, flexible and economic principles. Determin

6、e the location-change distribution, form, quantity and the change in the number and capacity of Taiwan;Identify two relay programmes choice advanced automatic protection devices;Identify substations mine Guoyabaohu and grounded protection programme;According to the design requirements for the distri

7、bution chart mapping the entire plant, and two relay circuit diagram-change distribution as fair, and post maps.Internet : power supply systems secure the main wiring目錄第一章 前言-31 畢業(yè)設(shè)計(jì)背景-32 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義-33 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容-3第二章 設(shè)計(jì)原始資料-3第三章 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)-53.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容和目的-53.2 負(fù)荷計(jì)算方法-5第四章 總降壓變電所主變壓器的選擇及其原理-64.1主變壓器的臺(tái)數(shù)及其原理-64.2

8、 主變壓器的容量和型號(hào)選擇-6第五章 確定供電系統(tǒng)-75.1 確定電源進(jìn)線電壓和電力來(lái)源-75.2 擬定全廠供電系統(tǒng)圖-75.3 方案選擇-8第六章 短路電流計(jì)算-116.1 計(jì)算短路電流的目的-116.2 短路電流的計(jì)算-11第七章 高壓設(shè)備選擇-157.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則-157.2 35KV側(cè)電氣設(shè)備選擇-237.3 10KV進(jìn)線柜選擇-25第八章 高壓線路選擇-268.1線路選擇與校驗(yàn)的項(xiàng)目及條件-268.2 35KV高壓進(jìn)線線路選擇與校驗(yàn)-268.3 10KV高壓進(jìn)線線路選擇與校驗(yàn)-27第九章 繼電保護(hù)設(shè)置-289.1 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求-289.2 系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)置-29

9、第十章 防雷與接地設(shè)計(jì)-3110.1 變電所的防雷保護(hù)-3110.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)-33第十一章 總結(jié)-34參考文獻(xiàn)-35致謝-36第一章 前 言1、畢業(yè)設(shè)計(jì)背景隨著工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)一步地深入，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的要求，合理、經(jīng)濟(jì)和運(yùn)行可靠的供配電設(shè)計(jì)已成為工業(yè)生產(chǎn)和電力系統(tǒng)的一個(gè)重要課題。在工廠里，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

10、動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。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。其中包括嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)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(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。3、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要從大致的35kV變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)出發(fā)，對(duì)35kV變電所各個(gè)車間進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和計(jì)算。首先，對(duì)已知的設(shè)計(jì)原始資料進(jìn)行分析和舍取，可以大概地了解變電所的設(shè)計(jì)要求。接著，對(duì)變電所各個(gè)車間

11、變電所以及各組設(shè)備的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，統(tǒng)計(jì)總負(fù)荷和功率因數(shù)以及電力系統(tǒng)的損耗。同時(shí)，根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇總降壓變電所的主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。根據(jù)設(shè)計(jì)資料確定電源進(jìn)線和電力來(lái)源，進(jìn)一步可以大致擬定供電系統(tǒng)圖。再對(duì)其進(jìn)行短路計(jì)算，選擇高壓開(kāi)關(guān)柜及相應(yīng)的校驗(yàn)。選擇高壓進(jìn)、出線路以及設(shè)置需要的繼電保護(hù)。 本說(shuō)明書在編寫過(guò)程中，參考了許多相關(guān)的教材和專著，在此向所有作者表示誠(chéng)摯的謝意！由于說(shuō)明書編寫時(shí)間和資料范圍有限，說(shuō)明書中難免有錯(cuò)漏之處，敬請(qǐng)老師指正。 第二章 設(shè)計(jì)原始資料1 工廠概況本廠是為冶金系統(tǒng)的礦山、冶煉和軋鋼行業(yè)生產(chǎn)各種機(jī)電設(shè)備和配件的企業(yè)。工廠共有高爐煉鐵車間、轉(zhuǎn)爐煉鋼車間、初軋車間、中板車間、

12、大型車間、管材車間、機(jī)修車間等生產(chǎn)車間。工廠擬設(shè)立總降壓變電所一座，從總降壓變電所進(jìn)線處轉(zhuǎn)出兩回線給采礦和選礦分廠供電，車間變電所七個(gè)。1.1 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料1）工廠的總平面圖略：2）全廠各車間的負(fù)荷情況見(jiàn)表-1 表1：工廠各車間負(fù)荷情況序號(hào)車間名稱電壓（KV）Pc(KW)Qc(KVAR)Sc(KV.A)Ic(A)負(fù)荷分級(jí)1采礦351468625159526.3一級(jí)2選礦3584235991515.13煉鐵102268166228121624煉鋼102432205831861845初軋102606203233671946中板102758150131401817大型102442160229211

13、698管材101433130419381129機(jī)修1012151156167797二級(jí)3） 工廠負(fù)荷類型屬于一級(jí)，并且每個(gè)車間均有50的負(fù)荷要求有備用電源，各車間都還有10KV高壓負(fù)荷。工廠為三班制連續(xù)生產(chǎn)。年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6500h.4） 供用電協(xié)議和當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議內(nèi)容如下：1）工廠電源從距離工廠6KM處在工廠南面的220/35KV地區(qū)變電所架空線引入本廠，另一路備用電源從距離工廠6KM處在工廠西南面的熱電廠再引出一回35KV架空線路。給工廠供電的兩回電源平時(shí)不允許并列運(yùn)行。2）地區(qū)變電所和發(fā)電廠35KV母線上短路容量，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間如表所示：序號(hào)電源來(lái)源距離（KM）系

14、統(tǒng)最大短路容量(MV.A)系統(tǒng)最小短路容量(MV.A)繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間（S）1地區(qū)變電所960040022熱電廠626620323）電業(yè)局要求工廠在高壓側(cè)進(jìn)行用電計(jì)量，并要求工廠在進(jìn)線側(cè)的功率因數(shù)不得低于0.9，電業(yè)局對(duì)工廠實(shí)行二部電價(jià)制，電費(fèi)單價(jià)為0.3元/kW·h，基本電價(jià)為每月每千伏安4元。其它有關(guān)電力建設(shè)的附加費(fèi)用按有關(guān)的國(guó)家政策執(zhí)行。5） 氣象、水文、地質(zhì)資料和工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的氣象、水文、地質(zhì)資料為： 1）工廠所在處的年最熱月的平均最高溫度為27.9，土壤中0.71m深處的年最熱月的平均溫度為20。 2）年平均雷暴日數(shù)為36d。 3）土壤的凍結(jié)深度為0.8m。 4）年

15、主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠巷L(fēng)。 5）廠區(qū)地勢(shì)平坦，土壤為粘土，平均海拔100m。工廠常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠黠L(fēng)。第三章 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)3.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容和目的3.1.1 負(fù)荷計(jì)算的概念 3.1.2 尖峰電流3.1.3 平均負(fù)荷平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來(lái)計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。3.2 負(fù)荷計(jì)算的方法計(jì)算電流：I= S/U  第四章 總降壓變電所主變壓器的選擇4.1 主變壓器的臺(tái)數(shù)選擇及其原理4.1.1 變壓器臺(tái)數(shù)選擇的原理（1）（2）（3）2）在一般情況下，動(dòng)力與照明

16、宜共用變壓器，以降低投資。但屬下列情況之一時(shí)，可設(shè)專用變壓器：（1）當(dāng)照明負(fù)荷容量較大，或動(dòng)力和照明采用共用變壓器變壓器。（2）單臺(tái)單相負(fù)荷容量較大時(shí)，宜設(shè)單相變壓器。（3）沖擊性負(fù)荷（如短路試驗(yàn)設(shè)備、大型電焊設(shè)備等）較大，嚴(yán)重影響供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，可設(shè)沖擊負(fù)荷變壓器。4.1.2 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇由第2章的設(shè)計(jì)原始資料可以知道，該廠整個(gè)工廠都屬于二級(jí)負(fù)荷。因此，可以初選兩臺(tái)變壓器。一臺(tái)變壓器作為工作電源，另一臺(tái)作為備用電源。4.2 主變壓器的容量和型號(hào)選擇4.2.1 變壓器容量的選擇原理1）變壓器的容量SNT首先應(yīng)保證在計(jì)算負(fù)荷Sc下變壓器能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。對(duì)僅有一臺(tái)變壓器運(yùn)行的變電所，變壓器

17、容量應(yīng)滿足下列條件： SNT>Sc 考慮到節(jié)能和留有余量，變壓器的負(fù)荷率一般取70%85%。對(duì)有兩臺(tái)變壓器運(yùn)行的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺(tái)容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：（1）滿足總計(jì)算負(fù)荷70%的需要，即SNT0.7Sc；（2）滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷Sc（I+II）的需要，即SNT Sc（I+II）。當(dāng)選用不同容量的兩臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)容量可按下列條件選擇： SNT1+ SNT2>Sc SNT1Sc（I+II）；SNT2Sc（I+II）2）變壓器的容量應(yīng)滿足大型電動(dòng)機(jī)及其他沖擊負(fù)荷的起動(dòng)要求。大型電動(dòng)機(jī)及其他沖擊負(fù)荷的起動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變壓器母線電壓下降，而下降幅度則與變壓器的

18、容量及設(shè)備起動(dòng)方式有關(guān)。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)非頻繁起動(dòng)時(shí)母線電壓不宜低于額定電壓的85%，這就要求變壓器容量應(yīng)與起動(dòng)設(shè)備容量及其起動(dòng)方式相配合。4.2.2 變壓器型號(hào)和容量的選擇1）選擇變壓器型式考慮到變壓器在廠房建筑物內(nèi)，故選用低損耗的SZ7型35/10kV三相干式雙繞組電力變壓器。變壓器采用有載調(diào)壓方式，分接頭5%，聯(lián)接組別Ydn11,帶風(fēng)機(jī)冷卻并配置溫控儀自動(dòng)控制。2）選擇變壓器的容量根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷以及上面容量選擇的原則可以確定變壓器容量為SNT0.7 Sc=0.7×7381.64SNTSc（I+II）=3506.54SZ76300/35第五章 確定供電系統(tǒng)5.1 確定電源

19、進(jìn)線電壓及電力來(lái)源由第2章中的設(shè)計(jì)原始資料可知，電業(yè)局從本地區(qū)某電力系統(tǒng)變電所的35KV母線上，引出兩回線，采用雙回架空線路向工廠供電，其中一回作為工作電源，另一回作為備用電源，未經(jīng)電力系統(tǒng)調(diào)度同意，兩回電源不能并列影響，該變電所在工廠的東北方向，距工廠8km。5.2 擬定全廠供電系統(tǒng)圖通過(guò)以上的負(fù)荷計(jì)算和各種電器設(shè)備的選擇以及變壓器的型號(hào)和進(jìn)線電壓的確定，整個(gè)工廠的供電系統(tǒng)已初步形成。可以大致畫出全廠供電系統(tǒng)圖如圖5-1所示。示意圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明：由東北方向8km處引入35kV的電源。通過(guò)總降壓變電所的變壓器SZ7-6300/35kV降為10kV，再通過(guò)電纜進(jìn)線到各個(gè)車間變電所供電。還有10%-

20、15%的備用線路，出現(xiàn)故障時(shí)可以很快的恢復(fù)供電，可以防止工廠內(nèi)大面積的停電。同時(shí)設(shè)置了各種避雷等保護(hù)裝置。5.3 方案選擇方案一：?jiǎn)文妇€接線單母接線的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任意元件故障或檢修，均須使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部母線仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后才能恢復(fù)非故障段的供電。 適用范圍：一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)和一臺(tái)主變壓器以下三種況： 1）、6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回； 2）、35-63KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)3回； 3）、110-220

21、KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)2回。方案二：?jiǎn)文妇€分段接線單母分段接線的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 1）、用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同斷引出兩個(gè)回路由兩個(gè)電源供電。 2）、當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分開(kāi)母聯(lián)斷路器，自動(dòng)將故障隔離，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點(diǎn)： 1）、當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。 2）、當(dāng)出現(xiàn)為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 3）、擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 適用范圍： 1）6-10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)。 2）35-63KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時(shí)。 3）110-220KV配電裝置

22、出線回路數(shù)為4-8回時(shí)。方案三：雙母線接線雙母線接線優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 1）、供電可靠。通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)得到換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開(kāi)關(guān)，只停該回路。 2）、調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 3）擴(kuò)建方便。向雙母線的任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。當(dāng)有雙架空線路時(shí)，可以順序布置，以致連接不同的母線段時(shí)，不會(huì)如單母分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。 4）便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路斷開(kāi)，

23、單獨(dú)接至一組母線上。 缺點(diǎn)： 1）、增加一組母線時(shí)每回路就需要增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)。 2）、當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開(kāi)關(guān)誤操作，需在隔離開(kāi)關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 適用范圍：當(dāng)出線回路數(shù)和母線上的電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復(fù)供電、母線或母線設(shè)備檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶的供電、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的靈活性有一定要求時(shí)采用，各級(jí)電壓采用的具體條件如下： 1）610KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時(shí)。 2）3563 KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過(guò)8回時(shí)；或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)。 3）110220 KV配電裝置出

24、線回路數(shù)為5回及以上時(shí)；或當(dāng)110220 KV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)。 綜合上述主接線方式的有缺點(diǎn)，根據(jù)企業(yè)變電所的選擇要求，我們可以看出方案足夠我們?cè)O(shè)計(jì)要求，所以選擇方案二，即單母線分段接線。第六章 短路電流計(jì)算6.1 計(jì)算短路電流的目的 短路的原因及其危害造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤操作、鳥獸危害等。電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞可能是由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行絕緣自然老化，或由于設(shè)備本身絕緣缺陷而被工頻電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過(guò)電壓擊穿（包括雷擊過(guò)電壓）擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。在供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，短路電流往往要

25、比正常負(fù)荷電流大許多倍，有時(shí)可高達(dá)幾十萬(wàn)安培。當(dāng)它通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，溫度急劇上升，會(huì)使絕緣老化或損壞；同時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞。短路會(huì)使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行；嚴(yán)重的短路會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；短路還會(huì)造成停電；不對(duì)稱的短路電流會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。 計(jì)算短路電流的目的進(jìn)行短路計(jì)算的目的是正確選擇校驗(yàn)電氣設(shè)備及保護(hù)裝置。三相短路是危害最嚴(yán)重的短路形式，因此，三相短路電流是選擇和校驗(yàn)電氣和導(dǎo)體的基本依據(jù)。在校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度時(shí)，還需計(jì)算不對(duì)稱短路的短路電流值。當(dāng)然在校驗(yàn)電器和導(dǎo)體的動(dòng)、熱穩(wěn)定時(shí)，還要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)

26、短路電流等。6.2 短路電流計(jì)算 計(jì)算方法進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇的使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來(lái)，并標(biāo)明其序號(hào)和阻抗值，然后將等效電路化簡(jiǎn)。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源，而且短路電路也比較簡(jiǎn)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(jiǎn)，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電

27、流和短路容量。短路電流計(jì)算的方法一般有兩種，一種是標(biāo)幺值法，另一種是有名值法。 計(jì)算步驟（注：本設(shè)計(jì)采用圖6-1 圖6-2 3）短路電流計(jì)算結(jié)果：（1）最小運(yùn)行方式見(jiàn)表6-1：表6-1 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表（最小運(yùn)行方式）短路計(jì)算點(diǎn)總的電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA()三相短路容量/k-1點(diǎn)k-2點(diǎn)表6-2 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表（最大運(yùn)行方式）短路計(jì)算點(diǎn)總的電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量/k-1點(diǎn)k-2點(diǎn)第七章 高壓設(shè)備選擇7.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則 由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路

28、時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。 一、電氣設(shè)備選擇的一般原則為： 1.應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 2.應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 3.應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。 4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 5.與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下保持正常運(yùn)行。 1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug,即，Umax>Ug 2.電

29、流 選用的電器額定電流Ie不得低于 所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig ，即Ie>Ig 校驗(yàn)的一般原則： 1.電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。 2.用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 3.短路的熱穩(wěn)定條件 Qdt在計(jì)算時(shí)間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S） Itt秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S） T設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s） 校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間Ts按下式計(jì)算 t=td+tkd式中td 繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間內(nèi)（S）tkd斷路的全分閘時(shí)間（s） 4.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電

30、器承受短時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是： 上式中短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過(guò)動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值 5.絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。 由于變壓器短時(shí)過(guò)載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。 高壓電器沒(méi)有明確的過(guò)載能力，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。 二、按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器 1.按工作電壓選擇: 選用的電器允許最高工作電壓不能低于該回路的最高運(yùn)行電壓,即: Umax

31、 Ug 式中：Umax 電器允許最高工作電壓； Ug 回路的最高運(yùn)行工作電壓； 一般電器允許的最高工作電壓:當(dāng)額定電壓在220KV及以下時(shí)為1.15UN； 額定電壓在330500KV時(shí)為1.1UN。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Un一般不超過(guò)1.1 UNS,故選擇電器時(shí),一般可按照電器的額定電壓UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇。 即:UN UNS 2.按工作電流選擇: 選用導(dǎo)體的長(zhǎng)期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流。由于高壓電器沒(méi)有連續(xù)過(guò)載能力，在選擇其額定電流IN時(shí),應(yīng)不小于在各種合理運(yùn)行方式下該回路的最大持續(xù)工作電流Imax 即:Imax Ig 三、電氣設(shè)備的選擇原則1.高壓斷

32、路器的選擇 高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。 型式選擇： 本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號(hào)斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。 選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求： 1）.在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長(zhǎng)期通過(guò)負(fù)荷電流，即使通過(guò)短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 2）.在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。 3）.應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時(shí)間。 4）.應(yīng)有盡可能長(zhǎng)的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體小、重量輕、安裝維護(hù)方便。 斷路器選擇的具體技術(shù)條件： 1）、電壓：Ug（電網(wǎng)工作電壓） Un；

33、2）、電流：Ig·max（最大持續(xù)工作電流） In； 由于高壓開(kāi)斷器沒(méi)有連續(xù)過(guò)載的能力，在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，及取最大持續(xù)工作電流Ig·max.。 3）、開(kāi)斷電流（開(kāi)斷容量）： Id·t Ibr(或Sd·t Sbr) 式中：Id·t 斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間t秒的短路電流周期分量； Ibr 斷路器t秒的開(kāi)斷容量； Sd·t 斷路器的額定開(kāi)斷電流； Sbr 斷路器額定開(kāi)斷容量。 4）、動(dòng)穩(wěn)定 ich imax 式中：ich 三相短路電流沖擊值 imax 斷路器極限通過(guò)電流峰值。 5）、熱穩(wěn)定 I&

34、#178;tdz It²t 式中：I 穩(wěn)態(tài)三相短路電流； tdz 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間（又稱假想時(shí)間）； It 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流。 2.隔離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來(lái)隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。 選擇隔離開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求： 1）.隔離開(kāi)關(guān)分開(kāi)后應(yīng)具有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開(kāi)。 2）.隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過(guò)電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。 3）.隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。 4）.隔離開(kāi)關(guān)在跳、合閘時(shí)的同期性要好，要有最佳的跳、

35、合閘速度，以盡可能降低操作時(shí)的過(guò)電壓。 5）.隔離開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作要可靠。 6）.帶有接地刀閘的隔離開(kāi)關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開(kāi)關(guān)的正確操作。 隔離開(kāi)關(guān)選擇的具體技術(shù)條件 1）、電壓：Ug（電網(wǎng)工作電壓） Un 2）、電流：Ig·max（最大持續(xù)工作電流） In 由于高壓開(kāi)斷器沒(méi)有連續(xù)過(guò)載的能力，在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，及取最大持續(xù)工作電流Ig·max. 3）、動(dòng)穩(wěn)定 ich imax 式中：ich 三相短路電流沖擊值 imax 斷路器極限通過(guò)電流峰值 4）、熱穩(wěn)定 I²tdz It²t 式中：I

36、穩(wěn)態(tài)三相短路電流； tdz 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間（又稱假想時(shí)間）； It 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流 3.各級(jí)電壓母線的選擇 選擇配電裝置中各級(jí)電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容： 1）、選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式； 2）、選擇母線截面的大?。?3）、檢驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定； 4）、對(duì)35kV以上母線，應(yīng)檢驗(yàn)它在當(dāng)?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈； 5）、對(duì)于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動(dòng)，為避免共振，應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率。 裸導(dǎo)體選擇的具體技術(shù)條件： 1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料。對(duì)于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出線端部，或采用硬鋁導(dǎo)體穿墻套管有困難時(shí)，以及對(duì)鋁有

37、較嚴(yán)重的腐蝕場(chǎng)所，可選用銅質(zhì)材料的硬導(dǎo)體。 回路正常工作電流在40008000A時(shí)，一般選用槽型導(dǎo)體。110KV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。 2）按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面S Ig·max KIy 式中：Iy 相應(yīng)于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為+25時(shí)的導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量； K 溫度修正系數(shù)； 3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為：S Smin（Itdz）/ C  （mm²） 式中：Smin 根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小允許載截面（mm²） C 熱穩(wěn)定系數(shù) I 穩(wěn)態(tài)短路電流（KA） tdz 短路電流等值時(shí)間（S） 4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ma

38、x y 式中：y 母線材料的允許應(yīng)力（硬鋁y為69×106 Pa, 硬銅y為137×106 Pa，鋼y為157×106 Pa）； max 作用在母線上的最大計(jì)算應(yīng)力。 4. 絕緣子和穿墻套管的選擇 在發(fā)電廠變電站的各級(jí)電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、耐潮濕。 選擇戶外式絕緣子可以增長(zhǎng)沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。 穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過(guò)墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時(shí)使用，635KV為瓷絕緣，60220KV為油浸紙絕緣

39、電容式。 5.電流互感器的配置和選擇 1）、正常工作條件一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側(cè)負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)， 2）、短路穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù) 3）、承受過(guò)電壓能力絕緣水平，泄露比 4）、環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對(duì)濕度。 電流互感器選擇的具體技術(shù)條件： 1）型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。 620KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器； 35及以上配電裝置，一般采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立電流互感器； 有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。 2）一次回路電壓：    

40、0;  Ug   Un Un為電流互感器額定電壓；Ug為電流互感器安裝處一次回路工作電壓； 3）一次回路電流： Ig·max I1n； Ig·max為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流； I1n為電流互感器原邊額定電流。 4）準(zhǔn)確等級(jí)：電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)與電壓互感器相同，需先知電流互感器二次回路接入的測(cè)量?jī)x表的類型及對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求，并按準(zhǔn)確等級(jí)要求最高的表記來(lái)選擇； 5）二次負(fù)荷S2：S2 Sn 由于電流互感器二次額定電流I2n以標(biāo)準(zhǔn)化（5A或1A），電流互感器額定容量Sn，制造廠也常用額定負(fù)荷阻抗Zn的形式給出，所以電流互感器二次負(fù)荷

41、也主要決定于外接阻抗Z2。 6）動(dòng)穩(wěn)定 ich 2I1n Kdw 式中：Kdw 電流互感器的動(dòng)定倍數(shù)，它等于電流互感器極限通過(guò)電流峰值idw與一次繞組額定電流I1n峰值之比即： Kdw = idw/2I1n imax 斷路器極限通過(guò)電流峰值 7）熱穩(wěn)定 I²tdz （I1n Kt）² 式中：Kt 電流互感器的1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)。 6.電壓互感器的配置和選擇 1）、正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，機(jī)械負(fù)荷 2）、承受過(guò)電壓能力絕緣水平，泄露比距。 3）、環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對(duì)濕度，海拔高度，地震烈度。 4）、電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)248頁(yè)，35-11

42、0KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電式互感器，接在110KV及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合。 35KV及以上的戶外裝置，電壓互感器都是單相的出線側(cè)PT是當(dāng)首端有電源時(shí)，為監(jiān)視線路有無(wú)電壓進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘。 5）、準(zhǔn)確度為: 電壓互感器按一次回路電壓、二次電壓、安裝地點(diǎn)二次負(fù)荷及準(zhǔn)確等級(jí)要求進(jìn)行選擇。所以選用 YDR-110 型電容式電壓互感器。 準(zhǔn)確度測(cè)量計(jì)算與保護(hù)用的電壓互感器，其二次側(cè)負(fù)荷較小，一般滿足準(zhǔn)確度要求，只有二次側(cè)用作控制電源時(shí)才校驗(yàn)準(zhǔn)確度，此處因有電度表故選編0.5級(jí)。 PT與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，PT本身不遭受短路電流作

43、用，因此不校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 電壓互感器選擇的具體技術(shù)條件： 1）型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇。 620KV配電裝置，一般采用油侵絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器； 35110KV配電裝置，一般采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器； 220KV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器； 在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或有第三繞組的單相電壓互感器。 2）一次電壓U1： 1.1 Un U1 0.9 Un Un為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓的波動(dòng)范圍，即±10% Un； 3）二

44、次電壓：電壓互感器二次線電壓，應(yīng)根據(jù)使用情況選用所需的二次額定電壓U2n； 4）準(zhǔn)確等級(jí)：電壓互感器應(yīng)在那一準(zhǔn)確等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表、繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求確定； 5）二次負(fù)荷S2： S2 Sn Sn是對(duì)應(yīng)于在測(cè)量?jī)x表所要求的最高準(zhǔn)確級(jí)次下，電壓互感器額定容量 S2是二次負(fù)荷，它與測(cè)量?jī)x表的類型、數(shù)量和接入電壓互感器的接線方式有關(guān)。 7.高壓熔斷器選擇的具體技術(shù)條件 1）電壓：Ug Un； 2）電流：Ig.max If2n If1n 式中：If1n 熔斷器的額定電流 If2n 熔體的額定電流 3)斷流容量： Ich (I") Ikd 式中：Ich 三相短路

45、沖擊電流的有效值； Ikd 熔斷器的開(kāi)斷電流。 高壓熔斷器熔體在滿足可靠性和下一段保護(hù)選擇性的前提下，當(dāng)在本段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，應(yīng)能最短時(shí)間內(nèi)切斷故障，以防熔斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而加劇被保護(hù)電器的損壞。保護(hù)電壓互感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇。 4）根據(jù)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求校驗(yàn)熔體的額定電流，應(yīng)保證前后兩級(jí)熔斷器之間，或熔斷器與電源側(cè)繼電保護(hù)之間，以及熔斷器與負(fù)荷側(cè)繼電保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性。 7.2 35KV側(cè)電氣設(shè)備選擇:7.2.1 35KV持續(xù)工作電流:Ig max = 1.05Sn/3 Un = 1.05×5000÷(3×38.5) = 78.73AU

46、N = 35KV 斷路器 LW835 Ue = 35KV ；Ie = 1600A；額定開(kāi)斷電流IeKD = 25KA；額定動(dòng)穩(wěn)定電流為63KA； 額定熱穩(wěn)定電流25KA； 隔離開(kāi)關(guān) GW435 D Ue = 35KV；Ie=1000A；動(dòng)穩(wěn)定電流峰值為80KA； 熱穩(wěn)定電流4秒時(shí)的電流峰值為25KA 電流互感器 LR-35 LRD-35 額定電流比1000/5； 電壓互感器 JDX-35 （35/3）/（0.1/3）/（0.1/3） /0.1/3   ；0.2級(jí) 高壓熔斷器 RW935/0.5 Ue = 35KV；Ie=0.5A； Skd.max = 2000MVA 避雷器 Y5W-41/126 避雷器額定電壓有效值41KV； 系統(tǒng)額定電壓有效值35KV； 匯流母線 母線型號(hào)：LGJQ700 型號(hào) LGJQ700 最高允許溫度+70+80 載流電流(A) 1220 1159 校驗(yàn)：(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：在最高允許溫度80以下取C = 87 S Smin = I/C×tdz (mm2) Smin = I/C×tdz (mm2) = （4845/87）×3.5= 104.2mm2 700(mm2) > 149(mm2) (滿足要求) 斷路器選擇 斷路器的型號(hào)及參數(shù) 性能指標(biāo)位置 型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（A）額