工廠供電課程設(shè)計-(共23頁)

1、課 程 設(shè) 計 說 明 書課程名稱 工廠供電 題 目 工廠變電所供配電設(shè)計 學(xué) 院 信息工程學(xué)院 班 級 電氣1401 學(xué)生姓名 顏東 王俊朋 金久陽 指導(dǎo)教師 孔曉光 日 期 2017年6月15日 摘 要工業(yè)企業(yè)供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配問題。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，它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，又利于實(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。從而搞好工業(yè)企業(yè)供電工作對于整個工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。工廠供電設(shè)計是整個工

2、廠設(shè)計的重要組成部分，工廠供電設(shè)計的質(zhì)量影響到工廠的和生產(chǎn)及其發(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。 在工廠里，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一般很小（除電化工業(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。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展

3、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，

4、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。我們這次的課程設(shè)計的題目是：某冶金機(jī)械修造廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計；作為工廠隨著時代的進(jìn)步和推進(jìn)和未來今年的發(fā)展，工廠的設(shè)施建設(shè)，特別是電力設(shè)施將提出相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。因此，我們做供配電設(shè)計的工作，要做到未雨綢繆。為未來發(fā)展提供足夠的空間。這主要變現(xiàn)在電力電壓器及一些相當(dāng)重要的配電線路上，應(yīng)力求在滿足現(xiàn)在需求的基礎(chǔ)上從大選擇，以避免一臺變壓器或一組變壓器剛服役不到幾年就因為容量問題而出現(xiàn)“光榮下崗”的情況發(fā)生。關(guān)鍵字：變電所 供配電 負(fù)荷計算 無功補(bǔ)償目錄第一章 緒論5第二章 總體設(shè)計62.1

5、工廠的負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償62.1.1 全廠用電設(shè)備情況682.2工廠總降壓變電所的所址和型式的選擇82.2.1 車間變電所所址的選擇82 車間變電所的總體布置及要求8(1) 車間變電所的總體布置及要求82.3 工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇92.3.1 供電變壓器的選擇9故選用35KV級SZ9型有載調(diào)壓電力變壓器, SZ9-5000/35。其技術(shù)參數(shù)如下：102.3.2 車間變電器的選擇102.4 工廠總降壓變電所主接線方案的設(shè)計112.5 短路電流的計算132.5.1 計算方法132.5.2 計算過程132.6總降壓變電所一次設(shè)備的選擇與校驗152.6.1 高壓電氣設(shè)備

6、的選擇152.6.2 高壓電氣設(shè)備校驗161按工作電壓選擇162 按工作電流來選擇熔斷器熔體的額定電流163 短路動穩(wěn)定度的校驗條件164 短路熱穩(wěn)定度的校驗條件162.7 變電所進(jìn)線的選擇與校驗172.7.1 高壓進(jìn)線引入線的選擇172.8 工廠高壓配電線路的確定182.8.1 車間變電所的接線182.8.2 導(dǎo)線及其截面的選擇202.9 變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定222.9.1 二次回路方案選擇222.9.2 繼電器保護(hù)的整定222.10 總降壓變電所防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計232.10.1 變電所的防雷保護(hù)232.10.2 變電所采用單支避雷針保護(hù)232.10.3 雷電侵入

7、波的防護(hù)242.10.4 配電變壓器和電容器的保護(hù)24配電變壓器的保護(hù)一般310KV變壓器應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。6KV Y，YN0 接線變壓器防雷保護(hù)接線圖。如圖11-1所示。24電力電容器的保護(hù)：裝在配電線路上的電容器，既是較貴重的電氣設(shè)備，也是線路的絕緣弱點(diǎn)，宜裝設(shè)閥型避雷器或間隙保護(hù)。電容器的保護(hù)接線圖11-2所示。242.10.5 接地裝置的設(shè)計25第三章 結(jié) 論26參 考 文 獻(xiàn)27后記30第一章 緒論配電網(wǎng)絡(luò)與輸電系統(tǒng)相比有幾個明顯的特點(diǎn)：配電饋線中的斷路器沿線鏈狀布置，線路中沒有母線；線路中有任意數(shù)量的斷開點(diǎn)，斷開點(diǎn)隨運(yùn)行方式變化，電流方向不確定，因此保護(hù)必須是雙向的；配電網(wǎng)絡(luò)是有分

8、支的網(wǎng)絡(luò)，配電線路中節(jié)點(diǎn)的分支具有任意性，使保護(hù)配合關(guān)系復(fù)雜化；配電網(wǎng)絡(luò)中有分布負(fù)荷，線路兩端負(fù)荷不平衡；在雙端供電的配電系統(tǒng)中電源可能有不相等的相角。根據(jù)配電網(wǎng)的特點(diǎn)，以常開型聯(lián)絡(luò)開關(guān)為界可以將配電網(wǎng)劃分成兩種基本類型的網(wǎng)絡(luò)：一種是單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，例如輻射狀、樹狀網(wǎng)和處于開環(huán)運(yùn)行的環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)；另一種是雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)或處于閉環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)絡(luò)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)。我國配電網(wǎng)自動化的發(fā)展是電力市場和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然結(jié)果,長期以來配電網(wǎng)的建設(shè)未得到應(yīng)有的重視, 建設(shè)資金短缺, 設(shè)備技術(shù)性能落后, 事故頻繁發(fā)生, 嚴(yán)重影響了人民生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展, 隨著電力的發(fā)展和電力市場的建立, 配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)顯得越來越突

9、出, 形成電力需求與電網(wǎng)設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面。國家頒布設(shè)施的電力法的貫徹后, 電力作為一種商品進(jìn)入市場, 接受用戶的監(jiān)督和選擇, 甚至于對電力供應(yīng)中的停電影響追究電力經(jīng)營者的責(zé)任。另一方面, 高精密的技術(shù)和裝備對電能質(zhì)量要求, 配電網(wǎng)供電可靠性已是電力經(jīng)營者必須考慮的主要問題。隨著市場觀念的轉(zhuǎn)變和電力發(fā)展的需求, 配電網(wǎng)的自動化已經(jīng)作為供電企業(yè)十分緊迫的任務(wù)。城市電網(wǎng), 從八十年代就意識到配電網(wǎng)的潛在危險, 并竭力呼吁致力于城市電網(wǎng)的改造工程,并組織全國性的大型會議對配電網(wǎng)改造提出了具體實(shí)施計劃, 各種渠道湊集資金, 提出更改計劃，利用高技術(shù)、好性能的設(shè)備從事電網(wǎng)的改造。當(dāng)前我國配電網(wǎng)處于高速發(fā)展

10、的時期, 國家從政策上給予很大支持, 具有相應(yīng)的資金條件, 但我國配電網(wǎng)仍處于方案的探索時期, 特別是我國配電網(wǎng)的規(guī)模及覆蓋面, 市場之大是任何一個經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)或發(fā)展中國家無法比擬的, 而我國配電網(wǎng)的發(fā)展也是隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步進(jìn)行, 為了探索我國配電網(wǎng)自動化方案, 先后對國外配電網(wǎng)的模式進(jìn)行考察并在國內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗試點(diǎn)。第二章 總體設(shè)計2.1 工廠的負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償2.1.1 全廠用電設(shè)備情況1 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成 工廠的生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格：本廠主要承擔(dān)全國冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。年生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件10000t，鑄鐵件3000t，鍛件

11、1000t，鉚焊件2500t。 (2) 本廠車間組成鑄鋼車間；鑄鐵車間；鍛造車間；柳焊車間；木型車間及木型庫；機(jī)修車間；砂庫；制材場；空壓站；鍋爐房；綜合樓；水塔；水泵房；污水提升站等。2 全廠用電設(shè)備情況（1）負(fù)載大小用電設(shè)備總安裝容量：7469.9KW計算負(fù)荷 有功：4912.3KW 無功：4180.2KVar計算視在功率：6450.2KVA（2）負(fù)荷類型 本廠為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時數(shù)為6000小時，屬于二級負(fù)荷。（3）全廠各車間負(fù)荷計算見表2-1。表2-1各車間380V負(fù)荷序號車間或用電單位名稱設(shè)備容量(KW)KdCosTga計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量P30Q30S30I30

12、(1)No1變電所1鑄鋼車間20000.40.651.178009361230.818702*630(2)No2變電所1鑄鐵車間10000.40.71.02400408517.42786.12砂庫1100.70.61.2377102.41128.331953小計1110477510.41698.62*400(3)No3變電所1柳焊車間12000.30.451.98360712.88001215.521水泵房280.750.80.752115.7526.2539.93小計381728.55822.21*1000(4) No4變電所1高壓站3900.850.750.88331.5291.72442

13、671.52機(jī)修車間1500.250.651.1737.543.87557.6987.73鍛造車間2200.30.551.5266100.32120182.34木型車間1860.350.61.3365.186.514108.41164.75制材場200.280.61.335.67.4489.3314.26綜合樓200.91118181827.37小計523.6547.877757.81*800(5)No5變電所1鍋爐房3000.750.80.75225168.75281.25427.322水泵房280.750.80.752115.7526.2539.93倉庫880.30.651.1726.43

14、0.9340.6761.84污水提升站140.650.80.759.16.82511.37517.35小計281.5222.255358.71*400各車間6千伏高壓負(fù)荷1電弧爐2*12500.90.870.5722501282.52586.2248.92工頻爐2*2000.80.90.48320153.6355.634.23空壓機(jī)2*2500.850.850.62425263.550048.14小計29951699.63443.61*4000說明：NO1，NO2車間變電所設(shè)置兩臺變壓器外，其余設(shè)置一臺變壓器根據(jù)本廠實(shí)際情況，采用并聯(lián)電容器在總壓降變電所的低壓(10KV)側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償，將功率

15、因數(shù)提高到0.9。補(bǔ)償前的功率因數(shù)：COS=P30/S30=4912.3÷6450.2=0.76。將COS由0.76提高到0.9所需的補(bǔ)償容量（由無功功率補(bǔ)償率表查得無功功率補(bǔ)償qc=0.38）為：Qc=qc×P30=0.38×4912.3=1867KVar。采用BGF10.5-200-IW型苯甲基硅油紙、薄膜復(fù)合并聯(lián)電容器。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓：10.5KV；標(biāo)稱容量：200Kvar；標(biāo)稱電容：5.79uf；頻率：50Hz；相數(shù)：1。電容器的個數(shù)為：n= Qc/q0=1867÷200=9.4，由于是單相的，n應(yīng)為3的倍數(shù)，所以12是3的倍數(shù)，電

16、容器取12個。10KV側(cè)補(bǔ)償后：S30=5429.7KVA；P30=4912.3+0.015×5429.7=4993.7KW；Q30=4180.2-1867+0.06×5429.7=2639KVar；35KV側(cè)補(bǔ)償后：S30"=5534.5KVA；COS= P30/ S30"=0.903>0.9,滿足要求。工廠電源從電業(yè)部門某220/35KV變壓所，用35KV雙回架空線引入本廠，其中一個做為工作電源，一個做為備用電源，兩個電源不并列運(yùn)行，該變電所距廠東側(cè)8公里。供電電壓等級：由用戶選用35KV或10KV的一種電壓供電。 2.2工廠總降壓變電所的所址

17、和型式的選擇2.2.1 車間變電所所址的選擇一般在靠近負(fù)荷中心設(shè)變配電所，包括變壓器室，高壓配電室、低壓配電室、控制室、值班室、維修室。在負(fù)荷比較大而集中的車間設(shè)車間變電所。 變配電所應(yīng)盡量遠(yuǎn)離多塵、有腐蝕性氣體的場所，如無法遠(yuǎn)離，則不設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。變壓器室盡量避免西曬，配電室一般應(yīng)有個門，各房間的門均應(yīng)朝外開，當(dāng)高壓室與控制室、低壓室間有門相通時，門應(yīng)朝控制室或低壓室方向開。 1 車間變電所所址選擇的要求(1) 接近負(fù)荷中心這樣可以縮短低壓配電線路，降低了線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬的消耗量。 (2) 接近電源側(cè)。 (3) 設(shè)備運(yùn)輸方便應(yīng)考慮到電力變壓器和高低壓開關(guān)柜等大件設(shè)備的

18、運(yùn)輸通道。(4) 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動的場所振動場所不僅影響變配電所本身建筑及其中設(shè)備的安全，而且可導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備和繼電保護(hù)、自動裝置的誤動作。(5) 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室附近及地勢低洼和易積水的場所。(6) 不宜設(shè)在有爆炸危險和火災(zāi)危險環(huán)境的正下方或正上方。(7) 不應(yīng)妨礙企業(yè)單位的發(fā)展，并適當(dāng)考慮將來發(fā)展的可能。2 車間變電所的總體布置及要求(1) 車間變電所的總體布置及要求便于運(yùn)行維護(hù)；保證運(yùn)行安全；便于進(jìn)出線；節(jié)約土地和建筑費(fèi)；留有發(fā)展余地。N01變電所裝設(shè)在鑄鋼車間內(nèi)，N02變電所裝設(shè)采用外附式，N03變電所裝設(shè)采用外附式，N04變電所裝設(shè)采用獨(dú)立式。機(jī)械廠的總降壓變電所及車間變電所的指示

19、如圖3-1所示。1-鑄鋼車間；2-鑄鐵車間；3-鍛造車間；4-柳焊車間；5-木型車間及木型庫；6-機(jī)修車間；7-砂庫；8制材場；9-空壓場；10-鍋爐房；11綜合樓；12水塔；13水泵房1#2#；14污水提升站35kv高壓變電所；車間變電所；負(fù)荷圈；高壓配電線；低壓配電線圖3-12.3 工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇2.3.1 供電變壓器的選擇1 主變壓器臺數(shù)的選擇由于該廠的負(fù)荷屬于二級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。2 變電所主變壓器容量的選擇裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所

20、，每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時滿足以下兩個條件： （1）任一臺單獨(dú)運(yùn)行時，ST（0.60.7）S30（1）；（2）任一臺單獨(dú)運(yùn)行時，STS30（+）；由于S30（1）= 6450.2KVA，且該廠本廠三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)為6000h。屬二級負(fù)荷。選變壓器ST（0.60.7）×6450.2=（3870.124515.14）KVASTS30（+）因此選5000 KV·A的變壓器二臺故選用35KV級SZ9型有載調(diào)壓電力變壓器, SZ9-5000/35。其技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：5000KVA 一次側(cè)額定電壓：35KV二次側(cè)額定電壓：10KV 聯(lián)結(jié)組別：Yd11空載損耗：

21、Pk=5.20KW 短路損耗：Pe=36KW短路阻抗百分值：UZ%=7% 空載電流百分值：Ik%=0.7%當(dāng)電流通過變壓器時，就要引起有功功率和無功功率的損耗，這部分功率損耗也需要由電力系統(tǒng)供給。因此，在確定車間主結(jié)線母線時需要考慮到這部分功率損耗。2.3.2 車間變電器的選擇1 車間變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則：（1） 對于一般的生產(chǎn)車間盡量裝設(shè)一臺變壓器；（2） 如果車間的一、二級負(fù)荷所占比重較大，必須兩個電源供電時，則應(yīng)裝設(shè)兩臺變壓器。每臺變壓器均能承擔(dān)對全部一、二級負(fù)荷的供電任務(wù)。如果與相鄰車間有聯(lián)絡(luò)線時，當(dāng)車間變電站出現(xiàn)故障時，其一、二級負(fù)荷可通過聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電，則亦可以只選用一臺

22、變壓器。（3） 當(dāng)車間負(fù)荷晝夜變化較大時，或由獨(dú)立（公用）車間變電站向幾個負(fù)荷曲線相差懸殊的車間供電時，如選用一臺變壓器在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上顯然是不合理的，則亦裝設(shè)兩臺變壓器。變壓器容量的選擇：（1） 變壓器的容量ST（可近似地認(rèn)為是其額定容量SN·T）應(yīng)滿足車間內(nèi)所有用電設(shè)備計算負(fù)荷S30的需要，即 STS30 ；（2）低壓為0.4KV的主變壓器單臺容量一般不宜大于1000KV·A（JGJ/T1692規(guī)定）或1250 KV·A（GB5005394規(guī)定）。如果用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時，亦可選用較大容量的變壓器。這樣選擇的原因：一是由于一般車間的負(fù)荷密度，選用

23、1000-1250 KV·A的變壓器更接近于負(fù)荷中心，減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量；另一是限于變壓器低壓側(cè)總開關(guān)的斷流容量。2 車間變電所的變壓器選擇根據(jù)負(fù)荷的大小容量選擇變壓器的型號。變壓器需要考慮的技術(shù)參數(shù):額定容量；一次側(cè)額定電壓；二次側(cè)額定電壓；聯(lián)結(jié)組別空載損耗；短路損耗；短路阻抗百分值；空載電流百分值變壓器的有功損耗為：PT=0.015×S30變壓器的無功損耗為：QT=0.06×S30以上二式中S30為變壓器二次側(cè)的視在計算功率。車間變電所的設(shè)計變壓器選擇如表4-1。表4-1車間變電所變壓器型號負(fù)荷率有功損耗無功損耗聯(lián)結(jié)組標(biāo)號臺數(shù)

24、及容量No1S9-630/10（6）0.971256.16Yyn02×630No2S9-400/10（6）0.817.1630.62Yyn02×400No3S9-1000/10（6）0.835.7243.71Yyn01×1000No4S9-800/10（6）0.947.8532.71Yyn01×800No5S9-500/10（6）0.94.213.34Yyn01×500高壓設(shè)備端S9-4000/10（6）0.944.93101.98Yd111×40002.4 工廠總降壓變電所主接線方案的設(shè)計一般大中型企業(yè)采用35110KV電源進(jìn)線時都

25、設(shè)置總降壓變電所，將電壓降至610KV后分配給各車間變電所。總降壓變電所主接線一般有線路變壓器組、單母線、內(nèi)橋式、外橋式等幾種接線方式。經(jīng)過一系列的比較，機(jī)械修造廠選擇的總降壓變電所為內(nèi)橋式主接線方式。內(nèi)橋式主接線如圖5-1所示。線路1WL，2WL來自兩個獨(dú)立電源，經(jīng)過斷路器1QF，2QF分別接至變壓器1T，2T的高壓側(cè)，向變電所供電，變壓器回路僅裝隔離開關(guān)3QS，6QS。當(dāng)線路1WL發(fā)生故障或檢修時，斷路器1QF斷開，變壓器1T由線路2WL經(jīng)橋接斷路器3QF繼續(xù)供電。同理，當(dāng)2WL發(fā)生故障或檢修時，變壓器2T可由線路1WL繼續(xù)供電。因此，這種主接線大大提高了供電的可靠性和靈活性。但當(dāng)變壓器檢

26、修或發(fā)生故障時，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時間較長。當(dāng)變壓器1T發(fā)生故障時1QF和3QF因故障跳閘，此時，打開3QS后再合上1QF和3QF，即可恢復(fù)1WL線路的工作。這種接線適用于大中型企業(yè)的一、二級負(fù)荷供電。內(nèi)橋式接線適用于以下條件的總降壓變電所：（1）供電線路長，線路故障幾率大；（2）負(fù)荷比較平穩(wěn)，主變壓器不需要頻繁切換操作；（3）沒有穿越功率的終端總降壓變電所。所謂穿越功率，是指某一功率由一條線路流入并穿越橫跨橋又經(jīng)另一線路流出的功率。圖5-12.5 短路電流的計算2.5.1 計算方法工廠供電系統(tǒng)要求正常的不間斷的對用電負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行，但由于各種原因也難免出現(xiàn)

27、故障。因此，在工廠供電設(shè)計和運(yùn)行中不僅要考慮正常運(yùn)行的情況，而且還要考慮發(fā)生故障的情況，最嚴(yán)重的是發(fā)生短路故障。(1)短路的原因：短路的主要原因是由電器設(shè)備載流部分的絕緣損壞，此外，還有工人操作時違反規(guī)程發(fā)生失誤等。(2) 短路的形成在三相系統(tǒng)中,可能發(fā)生三相短路、單相短路和兩相接地短路。(3) 高壓電網(wǎng)中短路電流的計算方法。 對稱的短路電流計算對于無限容量系統(tǒng),有標(biāo)么電抗法、短路功率法。對于有限容量系統(tǒng),有實(shí)用運(yùn)算曲線法，有單位制計算發(fā)。 非對稱的短路電流計算應(yīng)用(電)網(wǎng)阻抗合成計算在本設(shè)計中，供電部門變電所0.1KV母線為無限大電源系統(tǒng)，計算三相短路電流方法，采用標(biāo)么電抗法。2.5.2 計

28、算過程(1) 繪制計算電路如圖6-1所示。圖6-1(2) 確定基準(zhǔn)值設(shè)Sd=100MVA, Ud1=Uc,即高壓側(cè)Ud1=37KV,另一側(cè)Ud2=10.5KV,則Id1= Sd/ Ud1=100MVA÷(1.32×37KV)=1.56KAId2= Sd/ Ud2=100MVA÷(1.32×10.5KV)=5.5KA(3) 計算短路中各元件的電抗標(biāo)幺值最大運(yùn)行下： 電力系統(tǒng)X1*=100MVA÷200MVA=0.5 架空線路查表6得LJ-120型鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度查得：R0=0.28/KM,X0=0.4/KM,故X2*=X4*=（0.4

29、5;8）×(100MVA÷37KV2)=0.24 電力變壓器 查5表得Uz%=7%,故X3*=X5*=0.07×100MVA÷5000KVA=1.4因此繪等效電路，如圖6-2所示。圖6-2(4) 計算K-1點(diǎn)（37KV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量。 總電抗標(biāo)幺值X=X1*+X2*/X4*=0.5+0.24÷2=0.62 三相短路電流周期分量效值I=Id1/X=1.56KA÷0.62=2.6KA 其它短路電流I" (3)=I=I=2.6KAi=2.55 I" (3) =2.55×2.6KA=

30、6.63KAI=1.51 I" (3) =1.51×2.6KA=3.9KA 三相短路容量 S=Sd/ X=100MVA÷0.62=161.3MVA(5) 計算K-2點(diǎn)（10.5KV）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值X=X1*+X2*/X4*+X3*/X5*=0.5+0.24÷2+1.4÷2=1.32 三相短路電流周期分量有效值I=Id1/X=5.5KA÷1.32=4.2KA 其它短路電流I"(3)=I=I=4.2KAi=1.84 I" (3) =2.55×4.2KA=10.7KAI=

31、1.09 I" (3) =1.51×5.07KA=6.3KA 三相短路容量 S=S/ X=100MVA÷1.32=76MVA最大運(yùn)行方式下得到的結(jié)果見表6-1所示。表6-1三相短路電流/KA三相短路容量/MVAIK（3）I（3）I（3）ish（3）Ish（3）SK（3）K-12.62.62.66.63.9161.3K-24.24.24.210.76.3762.6總降壓變電所一次設(shè)備的選擇與校驗2.6.1 高壓電氣設(shè)備的選擇35KV 側(cè)選擇SW2-35/600型高壓斷路器、GW5-35G/600-72 型高壓隔離開關(guān)、LCW-35 型電流互感器、JDJ-35 型電壓

32、互感器、ZS-35/4棒式和ZSX一35/4懸掛式棒式兩種類型的絕緣子，避雷器FZ-35，RN2-35型熔斷器。10KV側(cè)選擇SN10-10I/630型少油斷路器、GN6-10/600-52 型隔離開關(guān)、LFZJ1-10 型屋內(nèi)式電流互感器、JSJW-10型三相五柱油浸式電壓互感器, RN2-10型熔斷器, 避雷器FS-10。2.6.2 高壓電氣設(shè)備校驗1按工作電壓選擇電器額定電壓應(yīng)不低于所在電路額定電壓即。2 按工作電流來選擇熔斷器熔體的額定電流一般電器額定電流應(yīng)不低于所在電路的計算電流即。3 短路動穩(wěn)定度的校驗條件（1） 斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的動穩(wěn)定電流的峰值應(yīng)不小于可能的最

33、大的短路沖擊電流，或其動穩(wěn)定電流有效值應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流即 ；。（2）電流互感器大多數(shù)給出動穩(wěn)定倍數(shù)，其動穩(wěn)定度校驗條件為；式中，為電流互感器的額定一次電流。4 短路熱穩(wěn)定度的校驗條件斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗條件為 式中，為電器的熱穩(wěn)定電流；t為其熱穩(wěn)定時間；為通過電器的三相短路穩(wěn)態(tài)電流；為短路發(fā)熱假想時間。電流互感器大多給出熱穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定時間t，其熱穩(wěn)定度校驗條件為 式中，為電流互感器額定一次電流母線、電纜的短路熱穩(wěn)定度,可按其滿足熱穩(wěn)定度的最小截面來校驗，即 式中，A 為母線、電纜的導(dǎo)體截面積；C 為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)，35千伏高壓側(cè)的短路計算值

34、：Ik=2.6KA,Ish=3.9KA,ish=6.6KA。過程：SW2-35/630型高壓斷路器校驗：額定工作電壓35KV線路計算電壓35KV 額定工作電流630A線路計算電流92.75A 額定動穩(wěn)定電流峰值17KA ish(3)=6.6KA4S熱穩(wěn)定電流是6.62×422.62×1.12GW5-35G/630-72 型高壓隔離開關(guān)校驗：額定工作電壓35KV線路計算電壓35KV 額定工作電流630A線路計算電流92.75A 額定動穩(wěn)定電流峰值72KA ish(3)=6.6KALCW-35 型電流互感器校驗：額定工作電壓35KV線路計算電壓35KV 額定工作電流500A線路

35、計算電流92.75A 額定動穩(wěn)定電流峰值210KAish(3)=6.6KA熱穩(wěn)定合格JDJ-35 型電壓互感器校驗：額定工作電壓35KV線路計算電壓35KV1S熱穩(wěn)定電流是(65+0.1)×1=4238.01KA2.62×1.12經(jīng)計算以上設(shè)備都合格。 2.7 變電所進(jìn)線的選擇與校驗2.7.1 高壓進(jìn)線引入線的選擇負(fù)荷較大、線路較長時，特別是35KV 及以上的輸電線路，主要應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線截面。1 選鋁架空線的線路，由于最大有功負(fù)荷年利用小時數(shù)為6000小時，jl=0.9A/mm2,Al=90/0.9A/mm2=100mm2取最接近的標(biāo)準(zhǔn)截面120 mm2，選用L

36、J-120型鋁絞線，Ial=352A90A，滿足發(fā)熱條件，35KV架空線鋁絞線的最小允許截面Amin=35mm2, LJ-120型鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。查得：RO=0.28/KM,X0=0.4/KM。線路電壓損耗：故U=(P30×R0+Q30×X0)/UN=4912.3×(8×0.28)+ 4180.2×(8×0.4)/35=696.5V。線路電壓損耗百分值：U=U/ UN×100=1.99。線路功率損耗：Pwl=3I30×I30Rwl+3I30×I30Xwl =16.5KW。2 選鋼芯鋁絞線架空線的

37、線路由于最大有功負(fù)荷年利用小時數(shù)為6000小時，j2=1.75A/mm2，A2=90A/1.75 A/mm2=51.4mm2取最接近的標(biāo)準(zhǔn)截面70 mm2，選用LGJ-70型鋁絞線Ial=259A90A,滿足發(fā)熱條件，35KV架空線鋼芯鋁絞線的最小允許截面Amin=25mm2, LGJ-70型鋼芯鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。查得：RO=0.48/KM，X0=0.41/KM.故U=(P30×R0+Q30×X0)/UN=4912.3×(8×0.48)+ 4180.2×(8×0.41)/35=930.7V。線路電壓損耗百分值：U=U/ UN&

38、#215;100=2.65線路功率損耗；Pwl=3I30×I30Rwl+3I30×I30Xwl=21.6KW。兩種線路方案的經(jīng)濟(jì)比較如表8-1所示表8-1線路架空線功率損耗(kw)電壓損耗百分值是否滿足發(fā)熱是否滿足機(jī)械強(qiáng)度LJ16.51.99是是LGJ21.62.65是是從上述的技術(shù)比較來看.選擇LJ-120型鋁絞線比較經(jīng)濟(jì),故線路采用LJ-120型鋁絞線。2.8 工廠高壓配電線路的確定2.8.1 車間變電所的接線610kV配電所一般采用單母線或單母線分段的接線方式。1 單母線接線一般為一路電源進(jìn)線，而引出線可以有任意數(shù)目。只適用于對三級負(fù)荷供電。2 單母線分段接線兩回路電

39、源進(jìn)線、母線分段運(yùn)行的方式比較適用于大容量的二、三級負(fù)荷。所以10KV側(cè)采用單母線分段接線。車間變電所在系統(tǒng)中的作用:將610KV的電源電壓降至380/220V的使用電壓，并送至車間各個低壓用電設(shè)備。對一、二級負(fù)荷或用電量較大的車間變電所（或全廠性的變電所），應(yīng)采用兩回路進(jìn)線兩臺變壓器的接線，如圖9-1所示。圖9-1對供電可靠性要求較高、季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大、以及負(fù)荷比較集中的車間（或中、小企業(yè)），其變電所設(shè)有二臺以上變壓器，并考慮今后的發(fā)展需要（如增加高壓電動機(jī)回路），采用高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的接線方式，如圖9-2所示。圖9-2備注：在確定變配電所的主接線時，除了應(yīng)滿足對主

40、接線所提出的基本要求之外，還要注意以下幾個問題：（1）備用電源：對一級負(fù)荷，變配電所的進(jìn)線必須有備用電源，對二級負(fù),應(yīng)設(shè)法取得低壓備用電源。（2）電源進(jìn)線方式：有條件的都宜采用架空進(jìn)線加電纜引入段。（3）設(shè)備選擇原則：在滿足安全可靠供電的前提下，力求簡化線路，選用最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備。3 雙電源車間變電所的低壓母線分段方式對雙電源的車間變電所，其工作電源可引自本車間變電所低壓母線，也可引自鄰近車間變電所低壓母線。備用電源則引自鄰近車間 380/220V配電網(wǎng)。如要求帶負(fù)荷切換或自動切換時，在工作電源和備用電源的進(jìn)線上，均需裝設(shè)自動空氣開關(guān)。對于裝有兩臺變壓器的車間變電所，低壓 380/220V母線的分

41、段方式及分段開關(guān)設(shè)備，可根據(jù)車間負(fù)荷的重要性而有所不同。對于只用一臺變壓器的車間，就直接一條線引入就可，用單母線。2.8.2 導(dǎo)線及其截面的選擇1 高低壓母線的選擇根據(jù)電力變壓器室布置標(biāo)準(zhǔn)圖集的規(guī)定，35KV、10KV母線選擇LMY-3（40×4）即母線大小為40mm×40mm；380母線選NO1：LMY-3（80×8）+50×5即母線大小為80mm×8mm,中性母線大小為50mm×5mm；NO2： LMY-3（60×6）+40×4；NO3：LMY-3(120×10)+80×8；NO4：LMY-

42、3(100×8)+60×6。2 由主變到引入電纜的選擇校驗采用YJL22型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇。由I30=410.8A及土壤溫度，初選纜芯為500mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=441AI30，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗短路熱穩(wěn)定。按式Amin=170mm2500mm2，因此YJL22-3×500的電纜滿足要求。3 車間變電所進(jìn)線的選擇 （1）饋電給NO1的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇。由I30=34A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6AI30, 滿足發(fā)

43、熱條件。 校驗短路熱穩(wěn)定。按式Amin= 13.8mm225mm2因此YJL22 滿足要求，即選YJL22-3×25的電纜。（2）饋電給NO2的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇。由I30=17.8A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6AI30，滿足發(fā)熱條件。 校驗短路熱穩(wěn)定。 按式Amin=9mm225mm2因此YJL22 滿足要求,即選YJL22-3×25的電纜。(3) 饋電給NO3的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇。由I30=45A及土壤溫度，初選纜

44、芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6AI30，滿足發(fā)熱條件。 校驗短路熱穩(wěn)定。按式Amin=23mm225mm2因此YJL22 滿足要求，即選YJL22-3×25的電纜。(4) 饋電給NO4的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇。由I30=42A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6AI30，滿足發(fā)熱條件。 校驗短路熱穩(wěn)定。按式Amin=21mm225mm2因此YJL22 滿足要求，即選YJL22-3×25的電纜。(5) 饋電給NO5的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。

45、 按發(fā)熱條件選擇。由I30=20A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6AI30，滿足發(fā)熱條件。 校驗短路熱穩(wěn)定。 按式Amin=10mm225mm2因此YJL22 滿足要求，即選YJL22-3×25的電纜。4 車間6千伏變壓負(fù)荷端的變壓器線路的選擇采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇。 由I30=199A及土壤溫度，初選纜芯為120mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=205AI30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗短路熱穩(wěn)定。 按式Amin=6.4mm225mm2，因此YJL22 滿足要求,即選YJL22-3×120的電纜。綜合以上

46、所選變電所進(jìn)線的電纜型號規(guī)格如下表9-1所示。表9-1線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格結(jié)論由主變到引入電纜YJL22-3×500合格饋電給NO1的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO2的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO3的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO4的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO5的變電所的線路YJL22-3×25合格車間6千伏變壓負(fù)荷端的變壓器線路YJL22-3×120合格2.9 變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定2.9.1 二次回路方案選擇二次回路操作電源是

47、供高壓斷路器跳、合閘回路和繼電保護(hù)裝置、信號回路、監(jiān)視系統(tǒng)及其他二次回路所需的電源。二次回路是用來控制、指示、監(jiān)測和保護(hù)一次電路運(yùn)行的電路。設(shè)置自動重合閘APD以使短路器自動重新合閘，迅速恢復(fù)供電；準(zhǔn)備備用電源，自動投入裝置APD，提高供電的可靠性，而且還應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置和中央信號裝置。2.9.2 繼電器保護(hù)的整定對于線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時限的過電保護(hù)和瞬時機(jī)構(gòu)，使斷路器跳閘，切除短路故障部分。對于單相接地保護(hù)可才用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電所的高壓母線上，動作于信號。 原則：帶時限過電流保護(hù)的動作電流Iop，應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流；電流速斷保護(hù)的動作電流即速斷電流Iopi應(yīng)按躲

48、過它所保護(hù)線路的末端的最大短路電流Ik.max來整定。變壓器過電流保護(hù)和速斷保護(hù)；過電流保護(hù) IopKrelKwIL.max/KreKi1.3×1×2×82.5÷0.8×40=6.5A選擇DL15型電流繼電器，線圈并聯(lián)，動作電流整定為7A；則保護(hù)一次側(cè)的動作電流為： I=×I =(40/1.0) ×7 =280A 靈敏度校驗： K= =(1/2×Imin×10.5÷37)÷280 =1.98>1.5滿足要求。2.10 總降壓變電所防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計2.10.1 變電所的防雷

49、保護(hù)一般35KV及以下變、配電所的直擊雷需用獨(dú)立避雷針保護(hù)。獨(dú)立避雷針的設(shè)置要求：（1）獨(dú)立避雷針與被保護(hù)物之間應(yīng)保持一定的距離，以免避雷針上落雷時造成對保護(hù)物的反擊。避雷針對被保護(hù)物不發(fā)生反擊的最小距離Sa應(yīng)滿足下式的要求：式中，Rsh為獨(dú)立避雷針的沖擊接地電阻；h為獨(dú)立避雷針校驗高度。（2）獨(dú)立避雷針宜裝設(shè)獨(dú)立的接地電阻，工頻接地電阻不宜大于10。獨(dú)立避雷針的接地裝置與被保護(hù)物的接地間最小允許的距離式中，Se為地中距離，一般不應(yīng)小于3m。（3）獨(dú)立避雷針不宜設(shè)在人經(jīng)常通行的地方。2.10.2 變電所采用單支避雷針保護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。避雷針在地面上的保護(hù)半徑r=1.5h，如被保護(hù)物的高度為時，在水平面上的保護(hù)半徑按下列公式計算：當(dāng)h/2時，=（h-）p；當(dāng)h/2時，=（1.5h-2）pp-考慮到針太高時保護(hù)半徑不成比例而應(yīng)減小的系數(shù)。當(dāng)h30m時，p=1；當(dāng)30h120m時，。h-避雷針的高度；-避雷針在高度水平面上的保護(hù)半徑；-被保護(hù)物的高度。2.10.3 雷電侵入波的防護(hù)（1）在10KV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS-10型閥式避雷器。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端相連。（2）在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)與GG-1A（F）-54型開關(guān)柜，