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工廠供電畢業(yè)論文
本文按照鋼鐵廠供電系統(tǒng)對供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求，根據(jù)鋼鐵廠的負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷大小和負(fù)荷的分
布情況對本廠供電系統(tǒng)做了全面綜合的分析，詳細(xì)闡述了工廠總降壓變電所實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)。通過對整個供電系統(tǒng)的分析和對鋼鐵廠的電力負(fù)荷,功率補(bǔ)償,短路電流的計算，合理的選擇電力變壓器、斷路器等各種電氣設(shè)備；對工廠總降壓變電所不同的主接線方案進(jìn)行比較,選擇可靠性高,經(jīng)濟(jì)性好的主接線方案, 實(shí)現(xiàn)了工廠供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
關(guān)鍵詞 供電系統(tǒng)；電力負(fù)荷；功率補(bǔ)償；電氣設(shè)備；主接線；繼電保護(hù)
目 錄
第1章 前 言 ....................................................... 4
1.1概述 .......................................................... 4
1.2 工廠供電設(shè)計的一般原則 ....................................... 5
1.3 設(shè)計內(nèi)容及步驟 ............................................... 5
第2章 變配電所的主接線圖 .................................................................................................... 7
2.1概述 .......................................................... 7
2.1.1工廠供電必須達(dá)到以下基本要求 ............................ 7
2.2主接線方式的介紹 .............................................. 8
2.2.1 母線連接方式 ............................................ 8
2.2.2 供電系統(tǒng)主接線圖的確定 ................................. 8
2.3 車間變電所主變壓器的選擇 .................................... 10
2.3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇的原則 ......................... 10
2.3.2 變電所主變壓器容量的選擇 ............................... 10
2.4 車間變電所總的負(fù)荷計算 ...................................... 11
2.5爐管公司的負(fù)荷計算 ........................................... 12
2.5.1各車間的負(fù)荷計算 ....................................... 12
第3章 短路電流的計算 .............................................. 21
3.1 概 述 ...................................................... 21
3.1.1短路電流計算的目的 ..................................... 21
3.1.2產(chǎn)生短路的原因 ......................................... 21
3.1.3短路點(diǎn)位置的選擇 ....................................... 21
３.2短路電流的計算 .............................................. 22
3.3在最大運(yùn)行方式下短路電流的計算 ............................... 23
3.4最大運(yùn)行方式下短路計算結(jié)果如下表3-2： ....................... 26
3.5最小運(yùn)行方式下短路計算結(jié)果如下表3-3： ....................... 27
第4章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) ........................................ 28
4.1概述 ......................................................... 28
4.2母線的選擇 ................................................... 28
4.3 35kV高壓開關(guān)柜的選擇 ........................................ 31
4.3.1 高壓開關(guān)柜KYN10-40.5型 ................................ 31
4.3.2 LDJ5-35型電流互感器的選擇 ............................. 32
4.3.3 XRNP-35型高壓限流熔斷器 ............................... 32
4.3.4 HY5W型避雷器 .......................................... 33
4.3.5 JDZ9-35型電壓互感器 ................................... 33
4.3.6 JN12-35型接地開關(guān) ..................................... 33
4.3.7 GN27-40.5型隔離開關(guān) ................................... 34
4.4 10kV開關(guān)柜的選擇 ............................................ 34
4.4.1 高壓開關(guān)柜KYN28-12型 .................................. 34
4.4.2、LZZJ-10Q型電流互感器： ................................... 36
4.4.3、RZL10型電壓互感器 .................................... 36
4.4.4、XRNP3-10型高壓熔斷器 ................................. 36
4.4.5、HY5W型避雷器 ......................................... 37
4.4.6、GN22-10型隔離開關(guān) .................................... 37
4.5 0.38kV開關(guān)柜的選擇 .......................................... 38
第5章 繼電保護(hù)設(shè)計 ................................................ 40
5.1 概 述 ....................................................... 40
5.2 本變配電站的繼電保護(hù)裝置 .................................... 41
第6章 變電站防雷保護(hù) ............................................ 42
6.1 概述 ........................................................ 42
6.1.1 變、配電所的防雷保護(hù) ................................... 42
6.2 本設(shè)計采用的防雷保護(hù)措施 .................................... 43
6.2.1電纜進(jìn)線的保護(hù) ......................................... 43
6.2.2母線上的防雷保護(hù) ....................................... 43
致 謝 .............................................................. 44
◆參考文獻(xiàn) .......................................................... 44
1 前 言
1.1概述
工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。
眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。
在一般工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重很小。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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人生事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。
因此，做好工廠供電工作對于發(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重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(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，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。
工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：
（1）安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。
（2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。
（3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。
（4）經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。
此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。
1.2 工廠供電設(shè)計原則
按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：
（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(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)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。
（2）安全可靠、先進(jìn)合理。應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。
（3）近期為主、考慮發(fā)展。應(yīng)根據(jù)工作特點(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)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。
（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(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)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。
1.3 本課題設(shè)計內(nèi)容
本供電系統(tǒng)設(shè)計主要包括總降壓變電所一次、二次部分及高壓配電線路設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況，解決對各部門的電能分配問題，設(shè)計內(nèi)容有以下幾方面：
（1）負(fù)荷計算。全廠總降壓變電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。不考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。
（2）改善功率因數(shù)裝置設(shè)計。按負(fù)荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過計算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率，并選用合適的電容器。
（3）變壓器的臺數(shù)及容量選擇。參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。
（4）廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，擇優(yōu)選用。
（5）工廠總降壓變電所主接線設(shè)計。根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可
靠性級別和計算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。
（6）工廠供電系統(tǒng)短路電流計算。工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相短路電流。
（7）變電所高壓設(shè)備的選擇。參照短路電流計算數(shù)據(jù)和計算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所各種高壓設(shè)備，并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗(yàn)。
（8）繼電裝置及二次保護(hù)設(shè)計。為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器需要設(shè)置相應(yīng)的控制、檢測和繼電保護(hù)裝置。
（9）防雷接地裝置設(shè)計。參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計總降壓變電所的防雷接地裝置。
（10）總降壓變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計。綜合前述設(shè)計計算結(jié)果，參照國家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置設(shè)計。
2 供配電系統(tǒng)主接線方案論證
2.1概述
主接線圖即主電路圖,是表示系統(tǒng)中電能輸送和分配線路的電路圖,亦稱一次電路圖.而用來控制指示檢測和保護(hù)的一次電路及其設(shè)備運(yùn)行的電路圖,則稱為二次電路圖,或二次接線圖,通稱二次回路圖.二次回路是通過電流互感器和電壓互感器與主電路相聯(lián)系的.
我國《變電所設(shè)計的技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：變電所的主要接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，回路數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠，簡單靈活，操作方便和節(jié)省投資等要求。
2.1.1工廠供電必須達(dá)到以下基本要求
（1）安全性 應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身安全和設(shè)備的安全．
（2）可靠性 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級負(fù)荷對供電可靠性的要求，其中在檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電，斷路器或引線檢修及引線故障時，盡量減少長時間停電和大范圍停電，并保證對大部分一級負(fù)荷及全部及大部分二級負(fù)荷的供電。
（3）靈活性 應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展，檢修時，可以方便地停運(yùn)，對母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)和對用戶的供電。
（4）經(jīng)濟(jì)性 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金消耗量主接線設(shè)計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少， 電能損失小，經(jīng)濟(jì)合理地選擇各種電氣，減少電能損失。
2.2主接線方式的介紹
2.2.1 母線連接方式
根據(jù)論文資料和電力系統(tǒng)的發(fā)展，用戶的需求等幾方面考慮，從近期及遠(yuǎn)景的發(fā)展規(guī)劃所以確定某輪轂制造廠供配電系統(tǒng)初步設(shè)計：單母線分段。
單母線分段接線具有簡單清晰，設(shè)備較少，投資較小，運(yùn)行操作方便，且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，并可提高供電可靠性和靈活性。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路。由兩個電源供電。當(dāng)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，不致使重要用戶停電，其高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線方式，低壓側(cè)也采用雙回線路-變壓器組單元接線，因此在車間變電所的低壓側(cè)，設(shè)有低壓聯(lián)絡(luò)線互相連接，以提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和靈活性。
2.2.2 供電系統(tǒng)主接線圖的確定
工廠電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6~10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)過車間變電所，降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓如220/380V。
方案1 一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖（如圖7）所示。這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨在兩路電源進(jìn)線之間，猶如一座橋梁，而且處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11，投入QF10（其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對變壓器T1的供電。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電的機(jī)會較多，并且變電所的變壓器不需經(jīng)常切換的總降壓變電所。
方案2 一次側(cè)采用外橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖（如圖8）所示。這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。這種主接線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二
級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式接線的適用場合有所不同。如果某臺變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11，投入QF10（其兩側(cè)QS先合），使用兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。這種外橋式接線適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。
方案3 一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖（如圖9）
這種主接線兼有上述兩種橋式接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負(fù)荷，適用于一、二側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。
根據(jù)本廠的實(shí)際情況，工廠總降壓變電所距該城鎮(zhèn)220/35KV變電所（地區(qū)變電所）5公里，距離較遠(yuǎn)；而變電所負(fù)荷變動不大，故采用方案1（一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線）。方案2更適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大,適于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電所；而方案3所用的高壓設(shè)備較多，增加了初期投資，故不采用方案2和方案3。
采用橋式接線，最大的特點(diǎn)就是使用斷路
器數(shù)量較少，使用斷路器數(shù)量較少，一般采用
斷路器數(shù)都等于或少于出線回路數(shù)，從而結(jié)構(gòu)
簡單，投資較少。
2.3 車間變電所主變壓器的選擇
2.3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇
的原則
（1) 滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。
（2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而
宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所。也可考慮采
用兩臺變壓器。
（3) 除上述兩種情況外，一般車間變電所
宜采用一臺變壓器。
（4) 在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)當(dāng)
考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余量。
2.3.2 變電所主變壓器容量的選擇
（1）只裝一臺主變壓器的變電所，主變壓器的容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總
計算負(fù)荷S30的需要，即SN.T≥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﹪。
（2）裝有兩臺主變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：
①任一臺單獨(dú)運(yùn)行時，SN.T≈0.7SC （2-1）
②任一臺單獨(dú)運(yùn)行時，SN.T≥SC(I+II) （2-2）
條件①是考慮到兩臺變壓器運(yùn)行時，每臺變壓器各承受總計算負(fù)荷的60％，負(fù)載率約為0.7
，此時變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺變壓器承受總計算
負(fù)荷時，只過載40％，可繼續(xù)運(yùn)行一段時間。在此時間內(nèi)，完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，可切除三級負(fù)荷。條件②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。
2.4 車間變電所總的負(fù)荷計算
全廠總降壓變電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的�？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、表達(dá)計算成果. 供電示意圖2—1如下：
負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。
主要計算公式有：
有功功率： Pc=K∑P∑PC.I
無功功率: Qc=K∑Q∑QC.I
2
視在功率: SC=PC2?QC
計算電流: IC=Sc3
UN
2.5爐管公司的負(fù)荷計算
2.5.1各車間的負(fù)荷計算
根據(jù)圖1—1系統(tǒng)中各點(diǎn)的計算負(fù)荷 確定變壓器T1的計算負(fù)荷
1.確定D1點(diǎn)的計算負(fù)荷（見下表）：
確定D1點(diǎn)的計算負(fù)荷，確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓母線及其開關(guān)電器、無功補(bǔ)償容量QN.D1和變壓器T1。這一級是一個車間的負(fù)荷計算。同時在低壓母線上設(shè)置無功自動補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓測得功率因數(shù)達(dá)到0.9。計算結(jié)果見下表2-2：
2.確定C1點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。C1點(diǎn)的計算負(fù)荷等于D1點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T1的功率損耗，即PD.C1=PD?D1+△PT1；QD?C1=QD.D1+△QT1。根據(jù)D1點(diǎn)補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷SC=1030kV·A，選擇SCB10-1250/10型變壓器，
變壓器額定容量SN?T=1250KvA，(可查附錄表13)。計算結(jié)果見下表2-3：
確定變壓器T2的各點(diǎn)負(fù)荷確定
1.確定D2點(diǎn)的計算負(fù)荷（見下表）：
確定D2點(diǎn)的計算負(fù)荷，確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓母線及其開關(guān)電器、無功補(bǔ)償容量QN.D1和變壓器T2。這一級為一個車間用電設(shè)備的計算。
同時在低壓母線上設(shè)置無功自動補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓測得功率因數(shù)達(dá)到0.9，計算結(jié)果見表2-4：
2.確定C2點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。C2點(diǎn)的計算負(fù)荷等于D2點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T2的功率損耗，即PD.C2=PD?D2+△PT2；QD?C2=QD.D2+△QT2。根據(jù)D2點(diǎn)補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷SC=918 kV·A
，選擇SCB10-1000/10型變壓器，變壓器額定容量SN?T=1000 kV·A (可查附錄表13)。計算結(jié)果見下表2-5：
確定變壓器T3的各點(diǎn)負(fù)荷確定
1.確定D3點(diǎn)的計算負(fù)荷（見下表）：
確定D3點(diǎn)的計算負(fù)荷，確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓母線及其開關(guān)電器、無功補(bǔ)償容量QN.D3和變壓器T3。這一級為一個車間用電設(shè)備的計算。同時在低壓母線上設(shè)置無功自動補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓測得功率因數(shù)達(dá)到0.9，計算結(jié)果見表2-6：
2.確定C3點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。C3點(diǎn)的計算負(fù)荷等于D3點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T3的功率損耗，即PD.C3=PD?D3+△PT3；QD?C3=QD.D3+△QT3。根據(jù)D3點(diǎn)補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷SC=712.4 kV·A，選擇
SCB10-800/10型變壓器，變壓器額定容量SN?T=800kV·A (可查附錄表13)。計算結(jié)果見下表2-7：
確定變壓器T4的各點(diǎn)負(fù)荷確定 1.確定D4點(diǎn)的計算負(fù)荷（見下表）：
確定D4點(diǎn)的計算負(fù)荷，確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓母線及其開關(guān)電器、無功補(bǔ)償容量QN.D4和變壓器T4。這一級為一個車間用電設(shè)備的計算。同時在低壓母線上設(shè)置無功自動補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓測得功率因數(shù)達(dá)到0.9，計算結(jié)果見表2-8：
2.確定C4點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。C4點(diǎn)的計算負(fù)荷等于D4點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T4的功率損耗，即PD.C4=PD?D4+△PT4；QD?C4=QD.D4+△QT4。根據(jù)D4點(diǎn)補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷SC=742kV·A，選擇
SCB10-800/10型變壓器，變壓器額定容量SN?T=800kV·A (可查附錄表13)。計算結(jié)果見下表2-9：
確定變壓器T5的各點(diǎn)負(fù)荷確定 1.確定D5點(diǎn)的計算負(fù)荷（見下表）：
確定D5點(diǎn)的計算負(fù)荷，確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓母線及其開關(guān)電器、無功補(bǔ)償容量QN.D5和變壓器T5。這一級為一個車間用電設(shè)備的計算。同時在低壓母線上設(shè)置無功自動補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓測得功率因數(shù)達(dá)到0.9，計算結(jié)果見表2-10：
2.確定C5點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。C5點(diǎn)的計算負(fù)荷等于D5點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T5的功率損耗，即PD.C5=PD?D5+△PT5；QD?C5=QD.D5+△QT5。根據(jù)D5點(diǎn)補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷SC=732.5kV·A，選擇
SCB10-800/10型變壓器，變壓器額定容量SN?T=800kV·A (可查附錄表13)。計算結(jié)果見下表2-11：
確定變壓器T6的各點(diǎn)負(fù)荷確定 1.確定D6點(diǎn)的計算負(fù)荷（見下表）：
確定D6點(diǎn)的計算負(fù)荷，確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇低壓母線及其開關(guān)電器、無功補(bǔ)償容量QN.D6和變壓器T6。這一級為一個車間用電設(shè)備的計算。同時在低壓母線上設(shè)置無功自動補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓測得功率因數(shù)達(dá)到0.9，計算結(jié)果見表2-12：
2.確定C6點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。C6點(diǎn)的計算負(fù)荷等于D6點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T6的功率損耗，即PD.C6=PD?D6+△PT6；QD?C6=QD.D6+△QT6。根據(jù)D6點(diǎn)補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷SC=595.9kV·A，選擇
SCB10-630/10型變壓器，變壓器額定容量SN?T=630kV·A (可查附錄表13)。計算結(jié)果見下表2-13：
確定B1點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇高壓母線及其開關(guān)電器和高壓進(jìn)線電力電纜。因此B1點(diǎn)的計算負(fù)荷由C1、C3、C6點(diǎn)的計算負(fù)荷確定，計算負(fù)荷見下表2-14：
確定A1點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。A1點(diǎn)的計算負(fù)荷等于A1點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T的功率損耗，即PC.B1=PC?C1+△PT；QC?B1=QC?C1+△QT。根據(jù)A1點(diǎn)視在計算負(fù)荷SC =2261.1kV·A，選擇SZ9系列雙繞組有載變壓器，每臺變壓器額定容量SN?T＞SC =2261.1kV·A 因此，取每臺變壓器額定容量SN?T=2500kV·A，計算結(jié)果見下表2-15：
確定B2點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇高壓母線及其開關(guān)電器和高壓進(jìn)線電力電纜。因此B2點(diǎn)的計算負(fù)荷由C2、C4、C5點(diǎn)的計算負(fù)荷確定，計算負(fù)荷見下表2-16：
確定A2點(diǎn)的計算負(fù)荷
確定這一級計算負(fù)荷的目的是為了選擇變壓器配電電纜及其開關(guān)電器，確定高壓進(jìn)線的計算負(fù)荷。A2點(diǎn)的計算負(fù)荷等于A2點(diǎn)計算負(fù)荷加上變壓器T的功率損耗，即PC.B2=PC?C+△PT；QC?B2=QC?C1+△QT。根據(jù)A2點(diǎn)視在計算負(fù)荷SC =2261.1kV·A，選擇SZ9系列雙繞組有載變壓器，每臺變壓器額定容量SN?T＞SC =2261.1kV·A 因此，取每臺變壓器額定容量SN?T=2500kV·A，計算結(jié)果見下表2-17：
第3章 短路電流的計算
3.1 概 述
3.1.1短路電流計算的目的
（1）校驗(yàn)電氣接線的合理性，選擇限制短路電流的方式。 （2）進(jìn)行電氣設(shè)備和校驗(yàn)。
（3）主變壓器繼電保護(hù)的整定計算，需以各種短路時的短路電流為依據(jù) 3.1.2產(chǎn)生短路的原因
所謂短路是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的某處相與相式相與地之間的“短接”，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，除中性點(diǎn)外，相與相或相與地之間是絕緣的，如果由于某種原因使其絕緣破壞而構(gòu)成了通路，我們就稱電力系統(tǒng)發(fā)生了“短路”故障，如過電壓、設(shè)備直接遭受雷擊，絕緣材料陳舊和機(jī)械損傷等原因，就常使絕緣損壞。
電力系統(tǒng)其它某些故障也可能導(dǎo)致短路，如輸電線路斷線和倒桿事故等，此外運(yùn)行人員不遵守操作技術(shù)規(guī)程和安全規(guī)程，造成誤操作式小動物跨接裸導(dǎo)體時，都可能造成短路。 3.1.3短路點(diǎn)位置的選擇
（1）選擇原則
短路電流的計算，是為了選擇電氣設(shè)備提供依據(jù)，使所選的電氣設(shè)備能在各種情況下正常運(yùn)行，因此短路點(diǎn)的選擇應(yīng)考慮到電器可能通過的最大短路電流。
（2）短路點(diǎn)的選擇分析如圖3.1。
圖3.1短路計算電路圖
３.2短路電流的計算
由于電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部發(fā)生短路時，由于工業(yè)企業(yè)內(nèi)所裝置的元件，其容量要小，而阻抗則較系統(tǒng)阻抗大得多，當(dāng)這些元件遇到短路時，系統(tǒng)母線上的電壓變動很小，可以為電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無限大。所以我們在這里進(jìn)行短路電流計算方法，以無限大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計算的， 其方法常用的有歐姆法和標(biāo)幺制法．
1、計算的基本情況
1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下進(jìn)行。 2）短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間。
3）應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電流。 2、計算容量
應(yīng)按本工程設(shè)計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，為選10KV配電裝置的電器和導(dǎo)線需計算在最大運(yùn)行方式下通過電氣設(shè)備的短路電流，選擇一個短路點(diǎn)K-1。其電抗值的選擇如表3-1。
3.3在最大運(yùn)行方式下短路電流的計算
（1）確定基準(zhǔn)值
設(shè)S d =100MV·A，Ud=Uc，即Ud1=38.5kV，Ud2=10.5kV，Ud3=0.4kV 則 I d1=S d/U d1=100MV·A/（3×38.5kV）=1.49kA I d2 =S d/U d2=100MV·A/（×10.5kV）=5.5kA I d2 =S d/3U d2=100MV·A/（×0.4kV）=144.34 kA
（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值
1）電力系統(tǒng)（Soc= 500MV·A） X1*= 100/500=0.2
2）電纜線路
X2*=（0.1×5）Ω×100MV·A/（38.5kV）2=1.29 3）電力變壓器
查表13得SZ9-2500/35變壓器Uk%=6.5
SCB10—1250/10變壓器Uk%=6 SCB10—1000/10變壓器Uk%=6 SCB10—800/10變壓器Uk%=6 SCB10—630/10變壓器Uk%=4
X3*= Uk%×S d／100SN?.T=6.5×100×1000／100×2500=2.6 X4= Uk%×S d／100SN?.T=6×100×1000／100×1250=4.8 X5*= Uk%×S d／100SN?.T=6×100×1000／100×1000=6 X6*= Uk%×S d／100SN?.T=6×100×1000／100×800=7.5 X7*= Uk%×S d／100SN?.T=4×100×1000／100×630=6.3
繪制等效電路如圖，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計算點(diǎn)。
*
圖3-3 等效電路
（3）求k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量
1）總電抗標(biāo)幺值
X*Σ(K-1) = X1*+X2*=0.2+1.29=1.49 2）三相短路電流周期分量有效值 I（3）k-1=Id1/X*∑（k-1）=1.49/1.49=1kA
3）其他三相短路電流 I"(3)=I(3)∞= I(3) k-1=1kA
i(3)sh=2.55 I"(3)=2.55×1kA= 2.55kA I(3) sh =1.51 I"(3)=1.51×1kA=1.51kA 4）三相短路容量
S(3) k-1=S d/ X*∑（k-1）=100MVA/1.49=67.1MV·A
（4）求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量
1）總電抗標(biāo)幺值
X*Σ(K-2) = X1*+X2*+X3*=0.2+1.29+2.6=4.09
2）三相短路電流周期分量有效值 I（3）k-2=Id2/X*∑（k-2）=5.5kA/4.09=1.34kA
3）其他三相短路電流 I"=I
(3)
(3)∞
=I
(3) k-2=1.34kA
i(3)sh=2.26 I"(3)=2.26×1.34kA=3.04kA I(3) sh =1.51I"(3)=1.51×1.34kA=2.03kA 4）三相短路容量
S(3) k-2=S d/ X*∑（k-2）=100MVA/4.09=24.4MV·A
（5）求k-3點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量（變壓器T1運(yùn)行下）
1）總電抗標(biāo)幺值
X*∑（k-3）=X*1+X*2+X3*+X*4=0.2+1.29+2.6+4.8=8.89 2）三相短路電流周期分量有效值
I（3）k-3=Id2/X*∑（k-3）=144.34kA/8.89=16.2kA 3）其他三相短路電流 I"(3)=I(3)∞=I(3) k-3=16.2kA
i(3)sh=2.26 I"(3)=2.26×16.2kA=36.6kA I
(3) sh
=1.51I"=1.51×16.2kA=24.5kA
(3)
4）三相短路容量
S(3) k-2=S d/ X*∑（k-3）=100MVA/8.89=11.24MV·A
（6）求k-4點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量（變壓器T2運(yùn)行下）
1）總電抗標(biāo)幺值
X*∑（k-4）=X*1+X*2+X3*+X*5=0.2+1.29+2.6+6=10.09
2）三相短路電流周期分量有效值 I
（3）
k-4
=Id2/X∑（k-4）=144.34kA/10.09=14.3kA
*
3）其他三相短路電流 I"(3)=I(3)∞=I(3) k-4=14.3kA
i(3)sh=2.26 I"(3)=2.26×14.3kA=32.3kA I(3) sh =1.51I"(3)=1.51×14.3kA=21.6kA 4）三相短路容量
S(3) k-2=S d/ X*∑（k-4）=100MVA/10.09=9.9MV·A
（7）求k-5點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量（變壓器T2運(yùn)行下）
1）總電抗標(biāo)幺值
X*∑（k-4）=X*1+X*2+X3*+X*6=0.2+1.29+2.6+7.5=11.59
2）三相短路電流周期分量有效值
I（3）k-4=Id2/X*∑（k-4）=144.34kA/11.59=12.45kA 3）其他三相短路電流
I"(3)=I(3)∞=I(3) k-4=12.45kA
i(3)sh=2.26 I"(3)=2.26×12.45kA=28.13kA I(3) sh =1.51I"(3)=1.51×12.45kA=18.8kA 4）三相短路容量
S(3) k-2=S d/ X*∑（k-4）=100MVA/11.59=8.6MV·A
（8）求k-6點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量（變壓器T2運(yùn)行下）
1）總電抗標(biāo)幺值
X*∑（k-4）=X*1+X*2+X3*+X*7=0.2+1.29+2.6+6.3=10.39
2）三相短路電流周期分量有效值
I（3）k-4=Id2/X*∑（k-4）=144.34kA/10.39=13.9kA 3）其他三相短路電流 I"(3)=I(3)∞=I(3) k-4=13.9kA
i(3)sh=2.26 I"(3)=2.26×13.9kA=31.4kA I(3) sh =1.51I"(3)=1.51×13.9kA=21kA 4）三相短路容量
S(3) k-2=S d/ X*∑（k-4）=100MVA/10.39=9.6MV·A
3.4最大運(yùn)行方式下短路計算結(jié)果如下表3-2：
表3-2 最大運(yùn)行方式下短路計算結(jié)果
3.5最小運(yùn)行方式下短路計算結(jié)果如下表3-3：
表3-3最小運(yùn)行方式下短路計算結(jié)果
第4章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)
4.1概述
電氣設(shè)備的選擇是變電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備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)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，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)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備，電氣設(shè)備要可靠地工作必須按正常條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 電氣設(shè)備選擇的一般要求:
1）滿足正常情況下短路、過電壓、檢修。 2）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 3）力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。 4）與整個工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 5）同類設(shè)備盡量減少品種。
6）選用新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。
4.2母線的選擇
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，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時必須滿足下列條件:
（1）發(fā)熱條件：導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時的最高允許溫度。
（2）電壓損耗條件：導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。
（3）經(jīng)濟(jì)電流密度:35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。此種選擇原則，稱為“年費(fèi)用支出最小”原則。工
廠內(nèi)的10kV及以下線路，通常不按此原則選擇。
（4）機(jī)械強(qiáng)度：導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。
（5）短路熱穩(wěn)定條件：對絕緣導(dǎo)線、電纜和母線，應(yīng)校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定性，檢驗(yàn)公式Amin= I∞(3) tmin/C。
根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)：①對于一般負(fù)荷電流較大的低壓配電線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。②對負(fù)荷電流不大而配電距離較長的線路，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。③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)載電流較小，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。根據(jù)課題要求和負(fù)荷計算，我選擇電纜線作為母線。 對電纜線的校驗(yàn)
對給變壓器供電的高壓進(jìn)線以及變電所所用電電源進(jìn)線，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；對長距離大電流線路及35kV以上高壓進(jìn)線，可先按經(jīng)濟(jì)電流密度條件選擇導(dǎo)體截面，然后再校驗(yàn)其他條件。
10KV變電所側(cè)采用屋內(nèi)配電裝置中，所以配電線路母線選用硬母線，為了經(jīng)濟(jì)選用鋁硬母線即矩形母線，矩形導(dǎo)體散熱條件較好，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大。為了避免集膚效應(yīng)系數(shù)過大，單條矩形截面最大不超過1250mm?。 （一）35kV及以上高壓線路及電壓35kV以下但距離長、電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面按經(jīng)濟(jì)電流密度j計算經(jīng)濟(jì)截面Aec而選擇電纜截面
35kV高壓線路進(jìn)線計算電流為Ic=39.4A。Aec= Ic／jec=39.4／1.54=25.58mm2，因此選擇LMY40×4型電纜。
1、采用母線電纜的發(fā)熱條件選電纜截面:
查附錄表17，得160mm2截面的LMY型電纜在20℃的載流量Ial=480A＞I30=39.4A，因此滿足發(fā)熱條件。
2、對母線電纜的熱穩(wěn)定度校驗(yàn):
可利用式Amin= I∞min×103/C =0.96×2.05×103/87mm=15.79 mm2 由于母線實(shí)際截面為:A=40×4mm2=160mm2>Amin.，故該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求.
因此校驗(yàn)結(jié)果滿足要求。
（二）對負(fù)荷電流不大而配電距離較長的線路，因此通常先按按發(fā)熱條件選擇電纜截面，再校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定的度。 A3點(diǎn)母線的選擇和校驗(yàn)
1、先按發(fā)熱條件選擇電纜截面 10kV線路計算電流Ic=130.6A
查附錄表29，得160mm2截面的LMY型電纜在20℃的載流量Ial=480A＞I30=130.6A，因此滿足發(fā)熱條件。
2、按短路熱穩(wěn)定的校驗(yàn)
可利用式Amin= I∞min×103/C =1.93×2.05×103/87mm=31.7mm2 由于母線實(shí)際截面為:A=40×4mm2=160mm2>Amin.，故該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此校驗(yàn)結(jié)果滿足要求。 A4點(diǎn)母線的選擇和校驗(yàn)
1、先按發(fā)熱條件選擇電纜截面 10kV線路計算電流Ic=134.4A
查附錄表29，得160mm2截面的LMY型電纜在20℃的載流量Ial=480A＞I30=134.4A，因此滿足發(fā)熱條件。
2、按短路熱穩(wěn)定的校驗(yàn)
可利用式Amin= I∞min×103/C =1.93×2.05×103/87mm=31.7mm2 由于母線實(shí)際截面為:A=40×4mm2=160mm2>Amin.，故該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求. 因此校驗(yàn)結(jié)果滿足要求。
因此，10kV母線選擇LMY40×4型電纜。
（三） 對于一般負(fù)荷電流較大的低壓配電線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。
1、先按發(fā)熱條件選擇電纜截面 0.38kV線路計算電流Ic=1565.5A
查附錄表17，得504mm2截面的LMY型電纜在20℃是載流量為1038A，大于1003A，因此，選擇LMY63×8型電纜。
2、按短路熱穩(wěn)定的校驗(yàn)
可利用式Amin= I∞min×103/C =16.2×2.05×103/87mm=265.9mm2
由于母線實(shí)際截面為:A=63×8mm2=504mm2>Amin.，故該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此校驗(yàn)結(jié)果滿足要求。
4.3 35kV高壓開關(guān)柜的選擇
由電氣設(shè)備手冊可查得:本方案的開關(guān)柜選擇為:KYN61-40.5型。 4.3.1 高壓開關(guān)柜KYN61-40.5型 （1）概念
KYN61-40.5型高壓開關(guān)柜是三相交流頻率為50Hz，額定工作電壓為35kV、最大額定電流為1000A及以下的供電系統(tǒng)中的變電所中，額定開斷電流20kA的高壓成套配電裝置。
表4-1高壓電器設(shè)備的選擇與校驗(yàn)
（2）各開關(guān)器件的選擇和校驗(yàn)
1、ZN85-40.5型真空斷路器的選擇
ZN85-40.5型戶內(nèi)高壓真空斷路器，適用于三相交流50Hz，額定電壓40.5kV電力系統(tǒng)中，可供工礦企業(yè)、發(fā)電廠及變電站作為分合負(fù)荷電流、過載電流、故障電流之用。
4.3.2 LZZBJ9-35型電流互感器的選擇
LZZBJ9-35型電流互感器為環(huán)氧樹脂真空澆注式全封閉式結(jié)構(gòu)，供額定頻率50-60HZ，額定電壓35kV及以下系統(tǒng)中做電流，電能測量的繼電保護(hù)。
4.3.3 XRNP-35型高壓限流熔斷器
本產(chǎn)品適用于交流50HZ，額定電壓3.6-40.5kV，本設(shè)計中采用XRNP-35型高壓熔斷器，用作高壓電壓互感器過載短路保護(hù)，熔斷器在規(guī)定條件下，能可靠的分?jǐn)�，使其熔體熔化電流之間任何故障。
4.3.4 HY5W型避雷器
HY5W型避雷器就是金屬氧化物避雷器的一種，在工頻電壓下，他呈現(xiàn)極大的電阻，能迅速有效的阻斷工頻續(xù)流，因此無需火花間隙來熄滅由工頻續(xù)流引起的電弧。而在雷電過電壓作用下，其電阻又變得很小，能很好的泄放雷電流。由于這種間隙的金屬氧化物避雷器具有比普通的普通閥式避雷器更有優(yōu)異的保護(hù)性能，且運(yùn)行更安全可靠。
4.3.5 JDZ9-35型電壓互感器
本型電壓互感器與JDZ9-35型在結(jié)構(gòu)和性能上有相同之處，都適用于交流50HZ
、10KV及以下線路中,供測量電壓、電能和功率以及繼電保護(hù)、自動裝置和信號裝置。為環(huán)氧樹脂澆注成型的產(chǎn)品。
4.3.6 JN22-40.5型接地開關(guān)
本型接地開關(guān)適用于40.5 kV及以下交流50HZ的電力系統(tǒng)中，可與各種型號高壓開關(guān)柜配套使用，亦可作為高壓電器設(shè)備檢修時接地保護(hù)用。
4.3.7 GN27-40.5型隔離開關(guān)
高壓隔離開關(guān)主要是隔離高壓電能,以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修.因此其機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是斷開后有明顯可見的斷開間隙,而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣是足夠可靠的,能充分保障人身和設(shè)備的安全.但是隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置,因此它不允許帶負(fù)荷操作.然后可用來通斷一定的小電流。
4.4 10kV開關(guān)柜的選擇
由電氣設(shè)備手冊可查得:本方案的開關(guān)柜選擇為:KYN28-12型 4.4.1 高壓開關(guān)柜KYN28-12型 （1）概述:
KYN28-12/20型金屬鎧裝移開式開關(guān)柜是根據(jù)國內(nèi)特點(diǎn)自行設(shè)計研究的新一代開關(guān)設(shè)備，KYN28-12型高壓開關(guān)柜用于交流50HZ、電壓3～10KV、額定電流3000A及以下單母線以及母線分段系統(tǒng)中作為接受電能、分配電能的電氣設(shè)備和輸送電能計量戶內(nèi)配電裝置.并對電路實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)、監(jiān)測。該柜有完善的“五防”功能，即防誤分、誤合斷路器；防帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)；防帶電掛地線；防帶地線合閘；防誤入帶電間隔。配置ABB公司VD4型高性能真空斷路器，和真空接觸器、負(fù)荷開關(guān)，是一種理想的配電裝置。
（2）各開關(guān)器件的選擇和校驗(yàn) 1
、VD4型真空斷路器的選擇與校驗(yàn)
高壓真空斷路器，是利用“真空”滅弧的一種斷路器，其觸頭裝在真空滅弧室里，由于真空中不存在氣體游離的問題，所以該斷路器的觸頭斷開時很難發(fā)生電弧，但是在感性電路中，滅弧速度過快，瞬間切斷電流極大，從而使電路中的電壓過大，這對系統(tǒng)很不利，因此，這真空不能是絕對的真空，而能在觸頭斷開時因高電場和熱電場發(fā)射而產(chǎn)生電弧，這個電弧稱為真空電弧，它能在電流在第一次過零時熄滅。這樣，燃弧時間既短，又不至產(chǎn)生很大的過電壓。高壓真空斷路器具有體積小，動作快，壽命長，安全可靠和便于維護(hù)檢修等優(yōu)點(diǎn)，主要用在頻繁操作的場所。根據(jù)負(fù)荷計算,可知:U=10KV
4.4.2、LZZBJ9-12型電流互感器：
LZZJ-10Q型系列電流互感器是替代德國MWB公司的LZZBJ9型的產(chǎn)品，適用額定頻率為50 HZ、額定電壓為10KV以及下戶內(nèi)裝置的電力系統(tǒng)中，作電氣測量和繼電保護(hù)用。根據(jù)負(fù)荷計算,可知:U=10KV≤10KV ,I=134A
4.4.3、JDZ10型電壓互感器
JDZ10型電壓互感器，適用于交流50HZ、10KV及以下線路中,供測量電壓、電能和功率以及繼電保護(hù)、自動裝置和信號裝置。它們都為單相雙線圈澆注式戶內(nèi)型產(chǎn)品。
4.4.4、XRNP3-10型高壓熔斷器
熔斷器是一種在電路電流超出規(guī)定值并經(jīng)一定時間后,使其熔體熔化而分段電流、斷開電路的一種保護(hù)電器.熔斷器的功能是對電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù),有的熔斷器還具有過負(fù)荷保護(hù)的功能。本設(shè)計中采用XRNP3-10型高壓熔斷器，用作高壓電壓互感器短路保護(hù)，其熔體額定電流為0.5A。
4.4.5、HY5W型避雷器
HY5W型避雷器就是金屬氧化物避雷器的一種，金屬氧化物避雷器有兩種類型，最常見的是一種無火花間隙只有壓敏電阻片的避雷器，在工頻電壓下，他呈現(xiàn)極大的電阻，能迅速有效的阻斷工頻續(xù)流，因此無需火花間隙來熄滅由工頻續(xù)流引起的電弧。而在雷電過電壓作用下，其電阻又變得很小，能很好的泄放雷電流。由于這種間隙的金屬氧化物避雷器具有比普通的普通閥式避雷器更有優(yōu)異的保護(hù)性能，且運(yùn)行更安全可靠。
4.4.6、GN22-10型隔離開關(guān)
高壓隔離開關(guān)主要是隔離高壓電能,以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修.因此其機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是斷開后有明顯可見的斷開間隙,而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣是足夠可靠的,能充分保障人身和設(shè)備的安全.但是隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置,因此它不允許帶負(fù)荷操作.然后可用來通斷一定的小電流。
4.5 0.38kV開關(guān)柜的選擇
由電氣設(shè)備手冊可查得:本方案的開關(guān)柜選擇為:GCS型 4.5.1 低壓開關(guān)柜GCS型 （1）概念
GCS低壓抽出工開關(guān)柜是三相交流頻率為50（60）Hz，額定工作電壓為380（660）V、額定電流為4000A及以下的供電系統(tǒng)中的配電、電動機(jī)集中控制、電抗器限流、無功功率補(bǔ)償使用的低壓成套配電裝置。
表4-15 低壓電器設(shè)備的選擇與校驗(yàn)
（2）各開關(guān)器件的選擇和校驗(yàn) 1、DW15型低壓斷路器的選擇
DW15型系列1000～4000A斷路器適用于交流50HZ，額定電壓0.69 kV的配電網(wǎng)中作為接受，分配電能和線路及電源設(shè)備過載，短路，欠壓保護(hù)和正常情況下作為不頻繁轉(zhuǎn)換的控制保護(hù)開關(guān)之用。根據(jù)負(fù)荷計算,可故可選擇DW15型低壓斷路器。
2、LAJ-0.66型電流互感器的選擇
LAJ-0.66型電流互感器為半封閉式澆注絕緣與全封閉澆注絕緣戶內(nèi)型產(chǎn)品。適用于交流50HZ，額定電壓0.69 kV的線路中，供電能，電流，功率測量和繼電保護(hù)用。根據(jù)負(fù)荷計算,可知:U=0.38KV
3、NT00型低壓熔斷器
熔斷器是一種在電路電流超出規(guī)定值并經(jīng)一定時間后,使其熔體熔化而分段電流、斷開電路的一種保護(hù)電器.熔斷器的功能是對電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)；適用于交流50HZ，額定絕緣電壓690V，額定工作電流2150A，主要用于配電線路中的短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。
第5章 繼電保護(hù)設(shè)計
5.1 概 述
電力系統(tǒng)必須保證安全可靠的運(yùn)行，在此前提下才能談到運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、合理性。為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠，必須設(shè)置繼電保護(hù)裝置。 （1）繼電保護(hù)
適用于要求供電可靠性較高、操作靈活方便特別是自動化程度較高的高壓供配電系統(tǒng)中.繼電保護(hù)裝置在過負(fù)荷時動作,一般只發(fā)出報警信號,引起運(yùn)行值班人員的注意,以便及時處理,只不過負(fù)荷危機(jī)人身或設(shè)備安全時,才動作于跳閘;而在發(fā)生短路故障時,則要求有選擇性地動作于跳閘,將故障部分切除. （2）對保護(hù)裝置的基本要求 ① 選擇性
當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時,只遠(yuǎn)離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置動作,切除故障,而供電系統(tǒng)的其他部分仍然正常工作.保護(hù)裝置滿足這一要求的動作,稱為“選擇性動作”.如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時,靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置不動作,而遠(yuǎn)離故障點(diǎn)的前一級保護(hù)裝置動作,就稱之為“失去選擇性”
② 速動性
為了防止故障擴(kuò)大,減輕其危害程度,并提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,因此在系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護(hù)裝置應(yīng)盡快地動作,切除故障.
③ 可靠性
保護(hù)裝置在應(yīng)該動作時,就應(yīng)該動作,不應(yīng)該拒絕動作;而不應(yīng)該動作時,就不應(yīng)該誤動.保護(hù)裝置的可靠程度,與保護(hù)裝置的元件質(zhì)量、接線方案以及安裝、整定和運(yùn)行維護(hù)等多種因素有關(guān).
④ 靈敏度
靈敏度或靈敏系數(shù)是表征保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個參數(shù).如果保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時地反應(yīng)動作,就說明保護(hù)裝置的靈敏度.
5.2 本變配電站的繼電保護(hù)裝置
（1）概述
通過我們的分析本變電站的設(shè)計應(yīng)該設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù).
作為線路的相間短路保護(hù),主要采用帶時限的過電流保護(hù)和瞬間動作的電流速斷保護(hù).如果過電流保護(hù)動作時限不大于0.5—0.7S時,可不裝設(shè)電流速斷保護(hù).相間短路保護(hù)應(yīng)動作于斷路器的跳閘機(jī)構(gòu),使斷路器跳閘,切除短路故障部分.作為線路的單相接地保護(hù),有兩種方式:
① 絕緣監(jiān)視裝置,裝設(shè)在變配電所的高壓母線上,動作于信號.
② 有選擇性的單相接地保護(hù),也動作于信號,但是當(dāng)單相接地鼓掌危及人身和設(shè)備安全時,則動作于跳閘.
（2） 反時限過電流保護(hù)裝置的組成和原理
我們采用反時限過電流保護(hù)裝置，GL型感應(yīng)式電流繼電器組成及其原理電路圖，如附錄2
當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時,電流繼電器KA動作,經(jīng)過一定延時后,其常開觸點(diǎn)閉合,緊接著其閉合觸點(diǎn)斷開,這時斷路器QF因其跳閘線圈YR被“去分流”而跳閘,切除短路故障.在繼電器KA去分流跳閘的同時,其信號牌掉下,指示保護(hù)裝置已經(jīng)動作.在短路故障卻除后, 繼點(diǎn)器自動返回,其信號牌可利用外殼上的旋扭手動復(fù)位.
（3）過電流保護(hù)動作電流的整定
帶時限過電流保護(hù)的動作電流IOP,應(yīng)躲多線路的最大負(fù)荷電流IL..MAX,以免在
IL..MAX通過時保護(hù)裝置誤動作;而且其返回電流IRE也應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷IL..MAX,否則保護(hù)裝置還可能發(fā)生誤動作.
所以過電流保護(hù)裝置不僅動作電流應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流,而且其返回電流也應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流。
第6章 變電站防雷保護(hù)
6.1 概述
電力系統(tǒng)受雷擊時,系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備會受到雷擊損害. 雷電流在變、配電所母線上所引起的短路，將造成電力系統(tǒng)嚴(yán)重事故，為此,必須采取相應(yīng)的防雷措施以保證安全運(yùn)行. 變配電所為防護(hù)直擊雷，一般采用避雷針保護(hù)。避雷針的作用是通過接閃器主動引導(dǎo)雷電流按預(yù)定的通道安全瀉入大地，以保護(hù)變配電所免遭雷擊。
6.1.1 變、配電所的防雷保護(hù)
3～10KA變電所為防止侵入雷電波,應(yīng)在每一路進(jìn)(出)線及每段母線上HY5W型避雷器,具體接線要求如下:
（1） 具有電纜進(jìn)(出)線段的架空線路,應(yīng)架空線路與電纜終端盒接續(xù)處,裝設(shè)HY5W型避雷器并集中接地裝置. 避雷器的接地線還應(yīng)和電纜頭金屬外皮相連,電纜另一端的終端盒與變電所的接地網(wǎng)相連,這種連接法的目的是,一旦線路落雷時,避雷器放電,雷電流經(jīng)集中接地體流入大地的同時,有一部分雷電流沿電纜金屬外皮流入變電所內(nèi)接地網(wǎng),這樣在電纜外皮產(chǎn)生螺旋磁場,相當(dāng)于增加電纜的電感使波阻抗加大,因此,經(jīng)電纜芯線侵入變電所的截斷雷電波很快衰減,使波幅和陡度都有所減少,有利于保護(hù)變壓器的安全.
（2） 母線上的HY5W型避雷器,應(yīng)盡量靠近主變壓器,如母線上的閥型避雷器離主變壓器電氣距離超過規(guī)定時,應(yīng)考慮在變壓器附近再加一組HY5W型避雷器. HY5W型避雷器與主變壓器的電氣距離應(yīng)符合規(guī)定要求.
（3） 由于電纜進(jìn)(出)線端與架空線路相連接處波阻抗變化較大,從架空線路侵入電纜的進(jìn)行波,由于從高阻抗到底阻抗的變換,使進(jìn)行波發(fā)生折射,有可能使電纜終端盒處的避雷器不動作,結(jié)果使較大幅值的雷電波直接侵入變電所,導(dǎo)致母線上避雷器流過的沖擊電流過大,而引起爆炸的危險,因此,在木桿線路的情況下.應(yīng)考慮在距電纜終端盒200M處,裝設(shè)一組沖擊放電電壓為200～300KV的放電間隙.
（4） 對于在出線上裝有限流電抗器的線路,又是與電纜線連接,考慮到電抗器的波阻抗大,防止雷電進(jìn)行波在電抗器處發(fā)生反射,而引起電壓升高損壞設(shè)備,因此,在電抗器和電纜之間還應(yīng)加裝一組HY5W型避雷器.
6.2 本設(shè)計采用的防雷保護(hù)措施
6.2.1電纜進(jìn)線的保護(hù)
由于本站全部進(jìn)出線均為地下電纜，則變電所可以不安裝防雷電過電壓的避雷器。
6.2.2母線上的防雷保護(hù)
為了防止雷電過電壓侵入配電所是擊毀其中的電氣設(shè)備，其母線上裝設(shè)了避雷器，避雷器與電壓互感器同在一個高壓柜內(nèi)，如附錄1所示。
致 謝
在這段時間里，我學(xué)到了不少的知識，這次的設(shè)計，是對我這這個學(xué)期學(xué)的專業(yè)知識的檢驗(yàn)，也讓我在這段時間中所學(xué)知識進(jìn)行了綜合。也讓我溫習(xí)了一些已經(jīng)快要淡忘的專業(yè)知識，讓我們能夠更加牢固的記住自己所學(xué)的專業(yè)知識。
對某爐管工業(yè)公司供配電系統(tǒng)初步設(shè)計的初步理解，在徐老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我基本上完成了本次設(shè)計的要求，從主接線路的設(shè)計、短路電流的計算、負(fù)荷計算、電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)到繼電保護(hù)等整個設(shè)計過程有了全面的認(rèn)識和掌握。本次設(shè)計培養(yǎng)了工程設(shè)計、手冊運(yùn)用、資料查找、計算機(jī)繪圖以及資料分析與處理等實(shí)際動手能力，提高了自學(xué)能力、組織能力和自身綜合素質(zhì)。同時，我還認(rèn)識到在設(shè)計時應(yīng)保持冷靜、有條理，遇到疑難問題要聯(lián)系書本積極思考。
我深深的體會到了老師為我們成材所付出的艱辛勞動，為我們提出了許多建設(shè)性的意見；在設(shè)計中，與我們一同討論課題，對我們設(shè)計中遇到的難題一一進(jìn)行認(rèn)真的解答；在設(shè)計基本完成時，徐老師又對我們的初稿仔細(xì)審閱，并提出了寶貴的修改意見，在此向徐老師表示由衷的感謝
同時，我要通過自己的不懈努力，不斷鞏固自己所學(xué)的專業(yè)知識，加強(qiáng)自己的實(shí)際操作能力的訓(xùn)練把理論知識與實(shí)際相結(jié)合，做一名合格的大學(xué)生。
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