《工廠供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)》

1、工廠供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目:高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)：班級：學(xué)生姓名：-張學(xué)號:指導(dǎo)教師:_1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11.1 用戶供電系統(tǒng)11.2 工廠變配電所的設(shè)計(jì)原則2設(shè)計(jì)背景22變電所負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算32.1.1 變電站的負(fù)荷計(jì)算3負(fù)荷統(tǒng)計(jì)全廠的用電設(shè)備統(tǒng)計(jì)3負(fù)荷計(jì)算31.2 無功補(bǔ)償?shù)哪康暮头桨?3 2.3無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇6短路電流計(jì)算83.1 短路電流及其計(jì)算94 三相短路電流計(jì)算9系統(tǒng)主接線方案144.1 主接線的基本要求144.2 主接線的方案與分析145 電氣主接線的確定16變壓器選擇175.1 變壓器的選擇原則175.2 變壓器類型的選擇175.3 變壓器臺數(shù)的選擇18

2、6 變壓器容量的選擇18高壓設(shè)備選擇206.1 用電單位總計(jì)算負(fù)荷206.1.1 高壓進(jìn)線的選擇與校驗(yàn)20架空線的選擇20電纜進(jìn)線的選擇216.1.2 變電所一次設(shè)備的選擇21高壓斷路器的選擇22高壓隔離開關(guān)的選擇23高壓熔斷器的選擇24電流互感器的選擇247 結(jié)論261 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1 用戶供電系統(tǒng)電力用戶供電系統(tǒng)由外部電源進(jìn)線、用戶變配電所、高低壓配電線路和用電設(shè)備組成。按供電容量的不同，電力用戶可分為大型（10000kVA以上）、中型（1000-10000kVA）、小型（1000kVA及以下）變電所是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備和線路按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取

3、得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。1. 大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶的用戶供電系統(tǒng)，采用的外部電源進(jìn)線供電電壓等級為35kV及以上，一般需要經(jīng)用戶總降壓變電所和車間變電所兩級變壓?？偨祲鹤冸娝鶎⑦M(jìn)線電壓降為6-10kV的內(nèi)部高壓配電電壓，然后經(jīng)高壓配電線路引至各個(gè)車間變電所，車間變電所再將電壓變?yōu)?20/380V的低電壓供用電設(shè)備使用。某些廠區(qū)環(huán)境和設(shè)備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負(fù)荷中心”的供電方式，即35kV的進(jìn)線電壓直接一次降為220/380V的低壓配電電壓。2中型電力用戶供電系統(tǒng)一般采用10kV的

4、外部電源進(jìn)線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成220/380V的低電壓供用電設(shè)備使用。高壓配電所通常與某個(gè)車間變電所合建。3.小型電力用戶供電系統(tǒng)一般小型電力用戶也用10kV外部電源進(jìn)線電壓，通常只設(shè)有一個(gè)相當(dāng)于車間變電所的降壓變電所，容量特別小的小型電力用戶可不設(shè)變電所，采用低壓220/380V直接進(jìn)線。1.2 工廠變配電所的設(shè)計(jì)原則1. 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屆等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2. 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)采用效率高、能耗低、

5、性能較先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3. 應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。4. 必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。1.3 設(shè)計(jì)背景現(xiàn)要新建一個(gè)10/0.4kV的變配電所，向公司生產(chǎn)區(qū)、辦公樓、職工住宅區(qū)及其生活水泵組供電。原先變電所只能滿足兩個(gè)車間、辦公樓和生活區(qū)的用電負(fù)荷。隨著近年來，聯(lián)合能源公司的企業(yè)內(nèi)部的調(diào)整，下屆子公司之間的相互合并等原因，安裝公司擴(kuò)充了規(guī)模，兼并了原來其他單位的一些用電設(shè)備，因此，原先的變電所已經(jīng)不能滿足需要，要在原址旁邊新建一座10/0

6、.4kV變配電所，以滿足單位改革后用電負(fù)荷的要求。鑒于聯(lián)合能源公司用電的特殊性，新建變電所的電源取自3km外聯(lián)合能源公司一專用35kV變電站和3km外市供電公司另一相同容量的35kV變電站。新變電所建成后，能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)、生活用電，有效地提高負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力，進(jìn)一步提高供電可靠性。2 變電所負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算2.1 變電站的負(fù)荷計(jì)算2.1.1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)全廠的用電設(shè)備統(tǒng)計(jì)表2-1用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)kW)機(jī)床設(shè)備組433.45三級電焊機(jī)設(shè)備組129.35三級起重機(jī)組113.2三級辦公樓30三級住宅區(qū)水泵組176二級住宅用電768三級廠區(qū)照明29三級2.1.2 負(fù)荷計(jì)算按需要系數(shù)法計(jì)算各組負(fù)荷：

7、有功功率P=KdX2pei(2.1)無功功率Q=PXtan平(2.2)視在功率S=、ip2+Q2(2.3)上述三個(gè)公式中：ZPei:每組設(shè)備容量之和，單位為kW;Kd：需要用系數(shù);cos:功率因數(shù)。1小批量生產(chǎn)的金屆冷加工機(jī)床電動機(jī)：Kd=0.16-0.2（取0.2）cos甲=0.5tan中=1.73有功負(fù)荷PC1=KdPS1=0.2*433.45=86.69kW無功負(fù)荷Qci=Pcitan=86.69*1.73=149.97kvar視在功率Sci=2P；i+QCi=174.74kVA2電焊機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷：Kd=0.35cos=0.35tan=2.68有功負(fù)荷Pc2=KdPs2=0.35*12

8、9.35=45.27kW無功負(fù)荷QC2=PC2tan=45.27*2.68=121.33kvar視在功率SC2=（P；2+QC2=129.5kVA3起重機(jī)的計(jì)算負(fù)荷：Kd=0.1-0.15（取0.15）co=0.5tan中=1.73有功負(fù)荷PC3=KdPS3=0.15*113.2=16.98kW無功負(fù)荷Qc3=Pc3tan'=16.98*1.73=29.38kvar視在功率Sc3=JpM十Q；3=33.93kVA4住宅區(qū)水泵組：Kd=0.8cos'=0.8tan=0.75有功負(fù)荷PC4=KdPS4=0.8*176=140.8kW無功負(fù)荷Qc4=Pc4tan:=0.75*140.

9、8=105.6kvar視在功率Sc4=j'pC4+Q：4=176kVA5辦公樓：Kd=0.8cos'=1tan=0有功負(fù)荷Pc5=KdPS5=0.8*30=24kW無功負(fù)荷Qc5=PC5tan=0kvar視在功率Sc5=Jp；5+Q；5=24kVA6住宅區(qū)：Kd=0.45cos=1tan=0有功負(fù)荷Pc6=KdPS6=0.45*768=345.6kW無功負(fù)荷Qc6=pC6tan=0kvar視在功率Sc6=JP*+Q：6=345.6kVA7廠區(qū)照明:Kd=1cos'=1tan=0有功負(fù)荷Pc7=KdPs7=1*29=29kW無功負(fù)荷Qc7=Pc7tan:=0kvar視在功

10、率SC7=再+Q：7=29kVA總負(fù)荷的計(jì)算：有功功率Qc=Kx2Qc.i(2.6)(2.4)無功功率(2.5)視在功率Sc=.pCqC式中：對丁干線，可取K工p=0.85-0.95,K習(xí)=0.90-0.97。對丁低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取Kep=0.8-0.9,K另=0.85-0.95。由干線負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取Kep=0.9-0.95,K"0.93-0.97。表2-2計(jì)算負(fù)荷表計(jì)算負(fù)荷Kd設(shè)備組需要系數(shù)costan"Pc/kWQc/kvarSc/kVA機(jī)床組386.69149.97174.74電焊機(jī)組0.350.352.6

11、845.27121.33129.5起重機(jī)316.9829.3833.93水泵組5140.8105.6176辦公樓0.81024024住宅區(qū)0.4510345.60345.6廠區(qū)照明11029029一688.34406.28一對干線取K40.95,653.92394.09763.49總計(jì)KXq=0.97對低壓母線取K4=0.90,619.56385.96729.9KXq=0.952.2 無功補(bǔ)償?shù)哪康暮头桨赣啥∮脩舻拇罅控?fù)荷如感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、氣體放電燈等，都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補(bǔ)償措施來提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不

12、低丁0.9，按照實(shí)際情況本次設(shè)計(jì)要求功率因數(shù)為0.92以上,因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設(shè)無功自動補(bǔ)償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，擬定采用低壓集中補(bǔ)償方式進(jìn)行無功補(bǔ)償。2.3 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇我國供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶，最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低丁0.9,如達(dá)不到上述要求，則必須進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。一般情況下，由丁用戶的大量如：感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負(fù)荷，使得功率因數(shù)偏低，達(dá)不到上述要求，因此需要采用無功補(bǔ)償措施來提高功率因數(shù)。當(dāng)功率因數(shù)提高時(shí)，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在

13、功率分別減小，從而使負(fù)荷電流相應(yīng)減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屆。因此，提高功率因數(shù)對整個(gè)供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提高，通常需裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置。最大負(fù)荷時(shí)的無功補(bǔ)償容量Qnc應(yīng)為：Qnc=QcQc=Pc(tan8-tan)(2.7)按此公式計(jì)算出的無功補(bǔ)償容量為最大負(fù)荷時(shí)所需的容量，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，補(bǔ)償容量也應(yīng)相應(yīng)減小，以免造成過補(bǔ)償。因此，無功補(bǔ)償裝置通常裝設(shè)無功功率自動補(bǔ)償控制器，針對預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)目標(biāo)值，根據(jù)負(fù)荷的變化相應(yīng)投切電容器組數(shù)，使瞬時(shí)功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)的補(bǔ)償裝置

14、有穩(wěn)態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備和動態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備。前者主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補(bǔ)償設(shè)備用丁急劇變動的沖擊負(fù)荷低壓無功自動補(bǔ)償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負(fù)荷變化相應(yīng)循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補(bǔ)償容量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量qNC來確定電容器組數(shù):(2.8)QN.Cn=qN.c在用戶供電系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償裝置位置一般有三種安裝方式:高壓集中補(bǔ)償補(bǔ)償效果不如后兩種補(bǔ)償方式，但初投資較少，便丁集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對企業(yè)高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效補(bǔ)償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用。低壓集中補(bǔ)償補(bǔ)償效果

15、較高壓集中補(bǔ)償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實(shí)際工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。低壓分散補(bǔ)償補(bǔ)償效果最好，應(yīng)優(yōu)先采用。但這種補(bǔ)償方式總的投資較大，且電容器組在被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)用時(shí)，它也將一并被切除，因此其利用率較低本次設(shè)計(jì)米用低壓集中補(bǔ)償方式。PCQcSC取自低壓母線側(cè)的計(jì)算負(fù)荷,cos中提高至0.92海：=全=業(yè)迎=0.85SC729.9Qnc=Pc(tan-tan華=619.506*tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)=120kvar選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，qNC=20kvarQn.cqN.C(2.9)

16、=120kvar/20kvar=6取6補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷Sc=(pC+(Qc-Qnc)2=674.19kVAPccos=0.92Sc3 短路電流計(jì)算3.1 短路電流及其計(jì)算供電系統(tǒng)應(yīng)該正常的不問斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行常常因?yàn)榘l(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當(dāng)它通過電氣設(shè)備時(shí)，設(shè)備的載流部分變形或損壞，選用設(shè)備時(shí)要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上

17、產(chǎn)生很大的壓降，離短路點(diǎn)越近的母線，電壓下降越厲害,從而影響與母線連接的電動機(jī)或其它設(shè)備的正常運(yùn)行。計(jì)算方法采用標(biāo)幺值法計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計(jì)算方法叫做標(biāo)幺值法。標(biāo)幺值的概念是:某量的標(biāo)幺值=.該量的實(shí)際值（任意單位）該量的標(biāo)準(zhǔn)值（與實(shí)際值同單位）.所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度，用標(biāo)幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點(diǎn)電抗標(biāo)幺值,需要逐一地求出這些元件的電抗標(biāo)幺值。3.2 三相短路電流計(jì)算電源取自距本變電所3km外的35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本

18、變電所供電，出口處的短路容量為250MVA。10kV架空線3km圖3.1短路電流計(jì)算圖求10kV母線上K-1點(diǎn)短路和380V低壓母線上K-2點(diǎn)短路電流和短路容量電源側(cè)短路容量定為Sk=250MVA1確定基準(zhǔn)值：取Sd=100MVAUci=10.5kVSId1=100MVA/(®3*10.5kV)=5.50kA.3Uc1Zd=H-=(10.5kV)2/100MVA=1.10?Sd2計(jì)算：電力系統(tǒng)X1=Sd/Sk=100MVA/250MVA=0.4架空線路X2*=X0LSd/Uc2=0.35Q/km*3km*100MVA=0.95(10.5kV)電力變壓器X3*=Uk%Sd/100SNT

19、=4*100*10kVA=8100*500kVA3求K-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標(biāo)幺值X*z(k-1)=X1*+X2*=0.4+0.95=1.35三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3)=Id1/X*Hk-1)=5.50kA/1.35=4.07kA其他三相短路電流Ik-1”=In-1(3)=Ik-1(3)=4.07kAish(3)=2.55*4.07kA=10.38kAIsh(3)=1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量Sk-1=Sd/X*以k-1)=100MVA/1.35=74.1MVA-4求K-2點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：

20、兩臺變壓器并列運(yùn)行：總電抗標(biāo)幺值X*工(k-2)=X1*+X2*+X3*/X4*=0.4+0.95+-=5.352三相短路電流周期分量有效值|k-2(3)=|d2/X0k-2)=144.34kA/5.35=26.98kA其他三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時(shí)，RE<-<X弓可取3ksh=1.6,因此：Ik-2(3)=IE-2(3)=Ik-2(3)=26.98kAish=2.26*26.98kA=60.97kAIsh(3)=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*E(k-2)=100MVA/5.35=18.69MVA

21、兩臺變壓器分列運(yùn)行：總電抗標(biāo)幺值X*nk-2)=X1*+X2*+X3*=0.4+0.95+8=9.35三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X0k-2)=144.34kA/9.35=15.44kA其他三相短路電流Ik-2(3)=I*2(3)=Ik-2(3)=15.44kAish=2.26*15.44kA=34.89kAIsh(3)=1.31*15.44kA=20.23kA三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*E(k-2)=100MVA/9.35=10.7MVA表3.1三相短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA路容量/MV-AX*EIk（3）|"(3)|3

22、)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-1變壓器并列1.354.074.074.0710.386.1574.1運(yùn)行k-2變壓器分列5.3526.9826.9826.9860.9735.3418.69運(yùn)行9.3515.4415.4415.4434.8920.2310.74 系統(tǒng)主接線方案4.1 主接線的基本要求主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設(shè)備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設(shè)備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運(yùn)行人員進(jìn)行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。概括地說，對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面。安全性：

23、安全包括設(shè)備安全及人身安全。一次接線應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，正確選擇電氣設(shè)備及其監(jiān)視、保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種安全技術(shù)措施?？煽啃裕翰粌H和一次接線的形式有關(guān)，還和電氣設(shè)備的技術(shù)性能、運(yùn)行管理的自動化程度因素有關(guān)。靈活性：用最少的切換來適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展。經(jīng)濟(jì)性：在滿足上述技術(shù)要求的前提下，主接線方案應(yīng)力求接線簡化、投資省、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低。采用的設(shè)備少，且應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品?？傊?，變電所通過合理的接線、緊湊的布置、簡化所內(nèi)附屆設(shè)備，從而達(dá)到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計(jì)，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運(yùn)行，避免不必要的定期檢修，達(dá)到降低

24、投資的目的。4.2 主接線的方案與分析主接線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。1單母線接線這種接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡單活晰、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，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障檢修，均需要使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：適應(yīng)丁容量較小、對供電可靠性要求不高的場合，出線回路少的小型變配電所，一般供三級負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線的單母線可供二級負(fù)荷。圖4.1單母線不分段主接線2單母線分段主接線當(dāng)出線回路數(shù)增多且有兩路電源進(jìn)線

25、時(shí)，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時(shí)，分段斷路器可接通也可斷開運(yùn)行。兩路電源進(jìn)線一用一備時(shí)，分段斷路器接同運(yùn)行，此時(shí)，任一段母線出現(xiàn)故障，分段斷路器與故障段進(jìn)線斷路器都會在繼電保護(hù)裝置作用下自動斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當(dāng)兩路電源同時(shí)工作互為備用時(shí)，分段斷路器則斷開運(yùn)行，此時(shí)若任一電源出現(xiàn)故障,電源進(jìn)線斷路器自動斷開，分段斷路器可自動投入，保證給全部出線或重要負(fù)荷繼續(xù)供電。圖4.2單母線分段主接線單母線分段接線保留了單母線接線的優(yōu)點(diǎn)，乂在一定程度上克服了它的缺點(diǎn),如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線

26、上引出兩路出線可保證對一級負(fù)荷的供電等。4.3 電氣主接線的確定電源進(jìn)線為兩路，變壓器臺數(shù)為兩臺。二次側(cè)采用單母線分段接線。兩路外供電源容量相同且可供全部負(fù)荷，采用一用一備運(yùn)行方式，故變壓器一次側(cè)采用單母線接線，而二次側(cè)采用單母線分段接線。該方案中，兩路電源均設(shè)置電能計(jì)量柜，且設(shè)置在電源進(jìn)線主開關(guān)之后。變電所采用直流操作電源，為監(jiān)視工作電源和備用電源的電壓，在母線上和備用進(jìn)線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當(dāng)工作電源停電且備用電源電壓正常時(shí)，先斷開工作電源進(jìn)線斷路器，然后接通備用電源進(jìn)線斷路器，由備用電源供所有負(fù)荷。備用電源的投入方式采用備用電源自動投入裝置APD。5 變壓器選擇5.1 變壓器的

27、選擇原則電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性與經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺數(shù)和容量，是對接下來主接線設(shè)計(jì)的一個(gè)主要前題。選擇時(shí)必須遵照有關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、高效節(jié)能、免維護(hù)的新產(chǎn)品，并優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品。5.2 變壓器類型的選擇電力變壓器類型的選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等。，變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。變壓器按調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。1

28、0kV配電變壓器一般采用無載調(diào)壓方式。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、十式和充氣式（SF6）等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯(lián)結(jié)組。由于Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器具有低壓側(cè)單相接地短路電流大，具有利于故障切除、承受單相不平衡負(fù)荷的負(fù)載能力強(qiáng)和高壓側(cè)三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。5.3 變壓器臺數(shù)的選擇變壓器的臺數(shù)一般根據(jù)負(fù)荷等級、用電容量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等條件綜合考慮確定。10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB

29、5005394中規(guī)定，當(dāng)符合以下條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺及兩臺以上的變壓器：(1) 有大量一級或二級負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷容量較大。變電所中單臺變壓器(低壓為0.4kV)的容量不宜大于1250kVAo當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用較大容量的變壓器。在一般情況下，動力和照明宜共用變壓器。當(dāng)屆下列情況之一時(shí)，可設(shè)專用變壓器：(2) (1當(dāng)照明負(fù)荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時(shí)，可設(shè)照明專用變壓器；單臺單相負(fù)荷較大時(shí)，宜設(shè)單相變壓器；沖擊性負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí)，可設(shè)沖擊負(fù)荷專用變壓器。(3) 在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導(dǎo)

30、電體就地接地系統(tǒng)(IT系統(tǒng))的低壓電網(wǎng)中，照明負(fù)荷應(yīng)設(shè)專用變壓器。由于本單位的用電設(shè)備負(fù)荷有二級負(fù)荷和三級負(fù)荷。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50053-94的要求，宜裝設(shè)兩臺變壓器，選擇臺數(shù)為兩臺。5.4 變壓器容量的選擇變壓器的容量SnT首先應(yīng)保證在計(jì)算負(fù)荷Sc下變壓器能長期可靠運(yùn)行。對有兩臺變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：滿足總計(jì)算負(fù)荷70%的需要，即SntF.7Sc;(5.1)滿足全部一、二級負(fù)荷SN的需要,即SNT冶C(I+II)(5.2)條件是考慮到兩臺變壓器運(yùn)行時(shí)，每臺變壓器各承受總計(jì)算負(fù)荷的50%,負(fù)載率約為0.7,此時(shí)變壓器效率較高。而在事故情況下，

31、一臺變壓器承受總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只過載40%,可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。在此時(shí)間內(nèi)，完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，可切除三級負(fù)荷。條件是考慮在事故情況下，一臺變壓器仍能保證一、二級負(fù)荷的供電。根據(jù)無功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷，Sc=674.19kVA即Snt：s0.7*674.19=471.933kVA取變壓器容量為500kV-A因此，選擇S9-500/10Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無載調(diào)壓、雙繞組變壓器。表5-1主變壓器的選擇額定容量聯(lián)結(jié)組別空載損耗短路損耗空載電流阻抗電壓S折kTAP。/kWAP,/kWIc%500DynllL034.95346 高壓設(shè)備選擇6.1 用電單位總計(jì)算負(fù)荷對丁本單位而言，變電所變壓

32、器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷即是全廠及家屆住宅區(qū)的總計(jì)算負(fù)荷，不需要采用需要系數(shù)逐級計(jì)算法和全廠需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。P=Pc+PT=619.506+10.03=629.91kWQ=Qc+Qt=285.966+51.36=317.33kvarS=705.33kVAI=40.72A6.2 高壓進(jìn)線的選擇與校驗(yàn)高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結(jié)構(gòu)是架空線和電纜。架空線的主要優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡單，造價(jià)低；有故障易丁檢修和維護(hù)；利用空氣絕緣，建造比較容易。電力電纜的建設(shè)費(fèi)用高丁架空線路，具有美觀、占地少，傳輸性能穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)。對丁高壓開關(guān)柜，從柜下進(jìn)線時(shí)一般需通過電纜引入，因此，采用架空線長距離傳輸，再由電纜線

33、引入的接線方式。對給變壓器供電的高壓進(jìn)線以及變電所用電電源線路，因短路容量較大而負(fù)荷電流較小，一般先按短路熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)體截面，然后再校驗(yàn)發(fā)熱條件。6.2.1 架空線的選擇按熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)體截面：長度為3km查表，C=87Avsmm2,、'臨取1.2(取值為繼電器動作時(shí)間)AMmin=Io<*103/i/C=4.07*103*JE/87=51.25mm2初選70mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線。(1) 按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn):全廠總計(jì)算電流為：Ic=40.72A查表，70mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線在25C、30C時(shí)的載流量為275A、259A，大丁40.72A,故滿足條件。(1) 電纜

34、進(jìn)線的選擇按熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)體截面：查表，C=143AVsmm2,頊福取1.2AMmin=I“*10377代=4.07*103*佬/143=31.18mm2初選35mm2的YJY型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜(2) 按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)：全廠總計(jì)算電流為：Ic=32.45A查表，35mm2的YJY型三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜在25C的空氣中敷設(shè)時(shí)的載流量為172A,在20C直埋敷設(shè)時(shí)的載流量為166A,大丁計(jì)算電流，故選擇35mm2的YJY型三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。變電所一次設(shè)備的選擇設(shè)備名稱型號和規(guī)格2隔離開關(guān)GN19-10C/400型隔離開關(guān)LZZJ-10Q200/50.5/10P

35、203電流互感器LZZJ10Q200/50.2/0.2LZZJ-10Q100/50.5/10P20JDZ1010B10/0.10.2/0.24電壓互感器JDZ10-10B10/0.11.0/90V-A110kV真空斷路器VS112/63016型斷路器熔斷器XRNP310型熔斷器HY5WZ-12.7/45KYN28A12型高壓固定式開關(guān)10kV開關(guān)柜6-1主要電氣設(shè)備6.3.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時(shí)，自動而快速的將故障切除，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。(1)高壓斷路器的主要參數(shù)：額定電壓：是指斷路器

36、正常工作時(shí)的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在40C時(shí)，斷路器允許長期通過的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標(biāo)志，其大小與滅弧室的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)有關(guān)；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示，SN.br=血NlN.br；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能隨短路電流熱效應(yīng)的能力；動穩(wěn)定電流或極限通過電流：表示能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力的能力；斷路器的分、合閘時(shí)間：表示斷路器的動作速度。(2)選擇時(shí)，除按一般原則選擇外，由丁斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗(yàn)短路容量，熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)。按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內(nèi)，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應(yīng)該

37、大丁或等丁所在電網(wǎng)的額定電壓，即：Un占U;按額定電流選擇：應(yīng)該等丁或大丁負(fù)載的長時(shí)最大工作電流，即：In芝lar.m；校驗(yàn)高壓斷路器的熱穩(wěn)定性：lt2t涓s2tima；校驗(yàn)高壓斷路器的動穩(wěn)定性：扁冰'命;校驗(yàn)高壓斷路器的斷流容量(或開斷電流)：熔斷斷流容量按Sn.oc芝S0.2校驗(yàn)；根據(jù)上述分析并查資料：10KV高壓斷路器選擇VS112/63016型斷路器；6.2.2 高壓隔離開關(guān)的選擇(1) 高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕

38、緣子、導(dǎo)電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機(jī)構(gòu)等組成。一般配有獨(dú)立的電動或手動操動機(jī)構(gòu)，單相或三相操動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘問一般都設(shè)有機(jī)械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C,戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C;戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+250C時(shí)其日平均值不大于95%,月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%）;戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶

39、內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃?xì)怏w、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，用于I級污穢區(qū)，防污型用于皿級（中污型）、用級（重污型）污穢區(qū)。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，選擇戶內(nèi)型高壓隔離開關(guān)，根據(jù)上述條件和要求并查表有：10KV的高壓隔離開關(guān)選擇GN1910C/400型6.2.3 高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護(hù)元件，由熔件與熔管組成。當(dāng)過載或短路時(shí)，熔件熔斷，達(dá)到切斷故障保護(hù)設(shè)備的目的。電流越大，熔斷時(shí)間越短。在選擇熔件時(shí)，除保證在正常工作條件下（包括設(shè)備的起動）熔件不熔斷外，還應(yīng)該符合保護(hù)選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：按環(huán)境、電網(wǎng)電壓、電源選擇型號。10kV的高壓熔斷器選擇XRNP310型熔斷器。6.2.4 電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的