南方冶金機(jī)械修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計論文

1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）南方冶金機(jī)械修造廠總降壓變電所t73及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計電氣工程及其自動化學(xué) 院 專 業(yè) 年級班別 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師摘要一間冶金機(jī)械修造廠如果對輸配電系統(tǒng)進(jìn)行一個完善的規(guī)劃，能很好地節(jié)約 資金、合理規(guī)劃用地、降低電能損耗、提高電壓質(zhì)量、保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本 論文對輸配電進(jìn)行全面的設(shè)計，內(nèi)容分四大部分。第一部分先從論文的背景和U的進(jìn)行闡述，然后對原始資料來進(jìn)行初步的分 析，再確定好本論文的設(shè)計步驟。第二部分確定好冶金廠各部分的負(fù)荷，進(jìn)行精 確的計算，通過無功補(bǔ)償來提高系統(tǒng)的功率因數(shù)減少電能的損耗。根據(jù)負(fù)荷的重 要性和負(fù)荷的大小進(jìn)行初步的變壓器選擇和合理的主接線、供電

2、線路的設(shè)計。第 三部分主要是確保系統(tǒng)的安全，首先對系統(tǒng)進(jìn)行精確的短路訃算，然后根據(jù)所得 到的短路電流和沖擊電流進(jìn)行一系列的高低壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，保證系統(tǒng)的正 常運(yùn)行。笫四部分根據(jù)設(shè)訃的要求，最后進(jìn)行防雷保護(hù)措施的選擇和接地裝置的 設(shè)計，增加系統(tǒng)的安全性。在論文的最后還附上設(shè)計的圖紙和訃算過程。關(guān)鍵詞：負(fù)荷汁算，主接線設(shè)計，短路計算，配電裝置AbstractA Metallurgical Machineiy factory if the transmission and distribution system have a sound planning, savings can be good

3、, reasonable land use planning, reducing power loss, upgrade quality and ensure the normal operation of systems. In this paper, transmission and distribution of a comprehensive design, content is divided into four parts.The first part discussed the background and purpose, then the raw data to conduc

4、t a preliminary analysis, to determine a good step in the design of this thesis. The second part of the metallurgical have plant to identify good part of the load, an accurate calculation, through the reactive power compensation system to improve the power factor to reduce the power loss. According

5、to load the importance and the size of a reasonable load the main cables, power supply lines and preliminary design of the transformer choice The third part is to ensure that the safety system, first of all, the system accurate short-circuit, and then be the basis of the current short-circuit curren

6、t and impact of a series of high and low voltage equipment selection and validation to ensure the normal operation of systems. The fourth part of the design in accordance with the requirements of lightning protection measures for the final selection and ground equipment design, increased system secu

7、rityIn the final papers also include the design drawings and calculation processKey words: Load calculation, Main wiring design, Short-circuit calculation,Distribution Device1緒論11.1論文背景及目的11.2 論文研究方法11.3供電設(shè)計的主要內(nèi)容12負(fù)荷計算與無功功率補(bǔ)償22.1負(fù)荷計算22.1.1負(fù)荷計算的意義22.1.2按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷22.1.3 6kV負(fù)荷計算32.1.4 NO.1NO.5變電所380V

8、負(fù)荷計算32.2無功補(bǔ)償計算42.2.1 確定補(bǔ)償容量42.2.2補(bǔ)償后的功率因素73變壓器選擇與主接線方案的設(shè)計83.1選擇降壓變壓器83.1.1 35kV/6kV變壓器的選擇83.1.2 6kV/380V變壓器的選擇93.2工廠主接線方案的比較103.2.1工廠總降壓變電所高壓側(cè)主接線方式比較103.2.2工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式比較103.2.3工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇113.3總降壓變電所電氣主接線設(shè)計113.4高低壓配電柜選擇114短路電流計算134.1短路計算的意義134.2短路計算135電氣設(shè)備選擇155.1電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項目155.2設(shè)備選擇155.

9、2.1 斷路器的選擇155.2.2隔離開關(guān)的選擇175.2.3高壓熔斷器選擇185.2.4電壓互感器的選擇195.2.5 電流互感器的選擇205.3母線與各電壓等級出線選擇235.3.1 6kV母線的選擇235.3.2 選擇35kV線路導(dǎo)線255.3.3 6kV出線的選擇266繼電保護(hù)選擇與整定336.1 35kV側(cè)電壓互感器二次回路方案與繼電保護(hù)的整定336.1.1 35kV主變壓器保護(hù)336.1.2 6kV變壓器保護(hù)366.1.3 6kV母線保護(hù)376.1.4 6kV出線保護(hù)377防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計407.1防雷保護(hù)設(shè)計407.2接地裝置設(shè)計40結(jié)論42參考文獻(xiàn)43致謝錯誤!未定義書

10、簽。附錄A設(shè)計計算書44附錄B主接線圖錯誤!未定義書簽。1.1論文背景及目的電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能 源，而且便于控制、管理和調(diào)度，易于實(shí)現(xiàn)自動化。在H前各種形式的能源中，電能具有 如下特點(diǎn)：易于去其它形式的能源相互轉(zhuǎn)化；輸配電簡單經(jīng)濟(jì)；可以精確控制、調(diào)節(jié)和 測量。因此，電能在工業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活中得到廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)和輸配電能的電力 工業(yè)相應(yīng)得到極大發(fā)展。本論文主要對冶金機(jī)械修造廠進(jìn)行全面的配電系統(tǒng)設(shè)計。12論文研究方法對與冶金機(jī)械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計這個題U,要結(jié)合基本理論 的系統(tǒng)性與實(shí)用性，圍繞供電技術(shù)的基本知識來確認(rèn)工程設(shè)

11、計的方法。對論文每一步都 一定要遵循國家的線性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)汁規(guī)范來設(shè)計。1.3供電設(shè)計的主要內(nèi)容供電系統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)電力用戶所處地理環(huán)境、地區(qū)供電條件、丄程設(shè)計所提的用 電負(fù)荷資料進(jìn)行的。供電設(shè)計一般分兩個階段，初步設(shè)訃階段和施工圖設(shè)訃階段。初步 設(shè)計主要落實(shí)供電電源及供電方式，確定供電系統(tǒng)的方案；施工圖設(shè)訃階段一句初步設(shè) 計的方案具體繪制主接線圖。本篇設(shè)計論文的內(nèi)容有：先完成一篇外文論文的閱讀和翻譯工作；按照設(shè)計所提供 的用電設(shè)備資料來計算負(fù)荷；通過進(jìn)行無功補(bǔ)償來提高系統(tǒng)的功率因素；根據(jù)負(fù)荷等級 和計算負(fù)荷，選定供電電源、電壓等級和供電方式；根據(jù)環(huán)境和計算負(fù)荷來選擇變電所 位置、變壓器數(shù)量和

12、容量；確定變配電所的最佳主接線的方案；選擇并校驗(yàn)電氣設(shè)備及 配電網(wǎng)絡(luò)載流導(dǎo)體截面；繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計和參數(shù)整定計算；對系統(tǒng)進(jìn)行防雷設(shè)訃和接 地設(shè)計；歸納設(shè)計的計算部分編成計算書；繪制供電系統(tǒng)主接線圖。2負(fù)荷計算與無功功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計算2.1.1負(fù)荷計算的意義計算負(fù)荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。山于載流導(dǎo)體一般通電半小時后即可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值，因此通常取“半小時最大負(fù)荷”作為發(fā)熱條件選擇電器元件的計算負(fù)荷。有功負(fù)荷表示為Pso,無功計算負(fù)荷表示為Qso,計算電流表示為珈。用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù) 法是世界各個普遍應(yīng)用的確定計算負(fù)

13、荷的基本方法，而二項式法應(yīng)用的局限性較大，主 要應(yīng)用于機(jī)械加工企業(yè)。關(guān)于以概率輪為理論基礎(chǔ)而提出的用以取代二項式發(fā)達(dá)利用系 數(shù)法，山于其汁算比較繁復(fù)而未能得到普遍應(yīng)用，所以只介紹需要系數(shù)法與二項式法。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)多、各臺設(shè)備容量相差不其懸殊時，宜采用需要系數(shù)法來計算。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少而容量乂相差懸殊時，則宜采用二項式法計算。根據(jù)原始資料，用電設(shè)備臺數(shù)較多且各臺容量相差不遠(yuǎn)，所以選擇需要系數(shù)法來進(jìn) 行負(fù)荷計算山。2.1.2按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷根據(jù)原始資料分析，本論文負(fù)荷是多組用電設(shè)備汁算，所以，要根據(jù)多組用電設(shè) 備計算負(fù)荷的計算公式來計算。有功計算負(fù)荷的計算公式冏：= （2.1）式中工隘一

14、所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷P30之和；K一有功符合同時系數(shù)，本文資料有提供為0.9無功計算符合（單位為kVar）的計算公式：（2.2）式中儀&對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)cos&的正切值，本設(shè)汁資料有提供。視在計算負(fù)荷（單位為kVA）的計算公式:(2.3)計算電流（單位為A）的計算公式:(2.4)2.1.3 6kV負(fù)荷計算6kV車間包括鑄鋼車間、鑄鐵車間、空壓站，我們可以根據(jù)需要系數(shù)法計算各車間 的有功功率、無功功率、容量與工作電流。計算過程在附錄A設(shè)計計算書中。把所有結(jié) 果歸納得出下面的表2. Io2.1.4 NO.1NO.5變電所380V負(fù)荷計算38OV變電所包括：1號車間：鑄鋼車

15、間。2號車間：鑄鐵車間、砂庫。3號車間：釧焊車間、1#水泵房。4號車間：空壓站、機(jī)修車間、鍛造車間、木型車間、制材場、綜合樓。5號車間：鍋爐房、2#水泵房、倉庫（1、2）、污水提升機(jī)。根據(jù)以上的公式，我們可以算出各車間變電所的負(fù)荷，計算過程在附錄A設(shè)訃計算書中。結(jié)果所得工廠各車間負(fù)荷情況及車間變電所的容量見表2.2。表2.1各車間6kV負(fù)荷結(jié)果表號車間（單位）名稱高壓設(shè)備名稱設(shè)備容量（kW）Kdcos<ptg<P計算負(fù)荷P30(kW)Q.u>(kVar)Sao(kVA)Im(A)1鑄鋼車間電弧爐2x12500.90.870.5720251154.32330.9224.32鑄鐵

16、車間工頻爐2x2000.80.90.48288138.2319.4630.73空壓站空壓機(jī)2x2500.850.850.62382.5237.2450.0543.3小計2695.51529.63099.3298.2表2.2各車間380V負(fù)荷結(jié)果表號車間（單位）名稱設(shè)備容量（kW）KjCOS(ptg<P計算負(fù)荷車間變電 所代號變壓器臺數(shù)及容雖（kVA）P?o(kW)Q30(kVar)S30(kVA)130(A)1鑄鋼車間20000.40.651.17720842.4110&21684No.l2x2鑄鐵車間10000.40.71.02360367.2514.2781No.2lx砂庫1

17、100.70.61.3369392.2115.3175小計(Kv=0.9)4293459.462&89553釧焊車間1200030.451.98324641.5718.41091No.3lx1#水泵房280.750.80.751&914.223.635.9小計（©=0.9）342.9655.7739.911244空壓站3900.850.750.88298.4263397.7604No.4機(jī)修車間1500.250.651.1733.7539.4851.97&9鍛造車間220030.551.5259.4903108104.2木型車間1860350.61335&am

18、p;677.997.5148.1No.4lx制材場200.280.61.335.046.78.3812.7綜合樓200.91016.2016.224.6小計（©=0.9）4713477.5670.910195鍋爐房3000.750.80.75202.5151.9253384.5No.5lx2#水泵房28280.80.751&914.223.635.9倉庫（1、2）88030.651.1723.7627.836.655.5污水提升機(jī)140.650.80.758.196410.2415.6小計（臨=09）253.4200322.8490.42.2無功補(bǔ)償計算2.2.1確定補(bǔ)償容量

19、根據(jù)本資料所給的條件：工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)值在0.9以上，所以必需采用并聯(lián)電容器來采取無功補(bǔ)償。供電系統(tǒng)中裝設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置以后，對前面線路和變壓器的無功功率進(jìn)行了 補(bǔ)償,從而使前面線路和變壓器的無功計算負(fù)荷、視在計算負(fù)荷和計算電流得以減小, 功率因素得以提高12】。補(bǔ)償前功率因數(shù)：(2.5)Pcos(Pi=-P 4912.4 門*cos(p= = 0.76S 6440.1陰=0.85補(bǔ)償后功率因數(shù)：根據(jù)系統(tǒng)要求，變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)應(yīng)大于0.9o因此變電所低壓側(cè)補(bǔ)償后的 功率因數(shù)可?。篶os 02=0.95 tg(p2 = 0.329補(bǔ)償容量：Q =心(陰-必2)(26)Q = “(

20、fg® -/g©)= 4912.39x(0.85 0.392) = 2630R var取標(biāo)準(zhǔn)值Qc=2700kvar。S = J4912.軍 + (4164.6 - 2700)2 = 5 j 26,2kVA根據(jù)上面的計算可以初步選出主變壓器：可選變壓器S9-6300/35 o片=6300冊/% = 0.7“=7.9 匕=34.5補(bǔ)償后總降壓變電所低壓側(cè)汁算負(fù)荷：有功功率補(bǔ)償前后不變：30 = 0=4912.4無功功率變化為：=4164.6-2700 = 1464.6k var視在功率變化為：= a/4912.42+1464.62 = 5126.2kVA其中Qc為無功補(bǔ)償。4

21、912.45126.2= 0.958損耗計算：變壓器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在轉(zhuǎn)換能量過程中必然同時產(chǎn)生損耗。變壓器的損耗 可以分為鐵損耗和銅損耗。變壓器的基本鐵損耗就是主磁通在鐵心中引起的磁滯損耗和 渦流損耗。變壓器的基本銅損耗是指電流流過時所產(chǎn)生的直流電阻損耗。我們可以同過 查詢變壓器得到空載損耗和短路損耗，也就是鐵損耗和銅損耗。通過查閱文獻(xiàn)3, 40-43,可得功率損耗公式：(2.7)鐵損耗巴,一銅損耗掘一有功功率損耗p負(fù)載系數(shù)負(fù)載系數(shù)可以通過系統(tǒng)最大工作電流與變壓器最大工作電流的比汁算得出，通過查閱變壓器的數(shù)值可以得出：5126.2=0-81Ph = 7.9+081 x 34.5 = 30

22、.5R W無功功率的計算：一臺變壓器的空載無功功率的損耗計算公式為：Q =/ %_!(2.8)1 0 100/()%變壓器空載電流。2=4(%)需(2-9)S(%)-變壓器阻抗電壓。根據(jù)上面2個公式相加便得出無功功率損耗如下：Sn(2.10)Aft =/0% +100100SnSn63006300/= /()%f U a (%)= 0.7 x7.5x= 516.5kVar1001001001002.2.2補(bǔ)償后的功率因素總降壓變電所高壓母線計算負(fù)荷心=P L + Ao= 4912.4 + 30.5 = 4942.9HV030 = 0 '+ A230 = 1464.6 + 516.6 =

23、 1981.1 SkVar幾=丁氏+念=53252秋4高壓側(cè)平均功率因數(shù)為:7,厶四= 0.93 >0.9"S 5325.2滿足要求。一般此類系統(tǒng)采用并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償。即在6kV母線上每相設(shè)計3個型號為BWF6.3-100-1（額定容量為lOOkVar）的并聯(lián)電容補(bǔ)償器。3變壓器選擇與主接線方案的設(shè)計3.1選擇降壓變壓器一般正常環(huán)境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選用S9、S11等系列變 壓器。在多塵或山腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場所，應(yīng)選用S9-M. Sll-Mo R等系列全密封式變壓器。多層或高層建筑內(nèi)的變電所，宜選用SC9等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或SF

24、6充 氣型變壓器。根據(jù)本論文給出的條件我們可以選用油浸式變壓器【2】。3.1.1 35kV/6kV變壓器的選擇主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一 時，宜裝設(shè)兩臺以上主變壓器。有大量一級或二級負(fù)荷季節(jié)性符合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。 集中符合較大，例如大于1250kVA時本冶金廠最大視在功率達(dá)到5325.2RVA,且屬于2級負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)2臺變壓器。由于本廠有2回35kV進(jìn)線，即有兩個進(jìn)線電源，根據(jù)前面所選擇的主結(jié)線方案， 如果采用2臺變壓器，則能滿足供電可靠性、靈活性的要求。如果裝設(shè)1臺變壓器，投 資會節(jié)省一些，但一旦出現(xiàn)1臺主變故障，將會造成全廠失壓從

25、而造成巨大的損失。為 避免前述情況的出現(xiàn)，充分利用雙電源的作用，所以選擇安裝2臺主變。對于380kV的系統(tǒng)中，我們可以從資料的圖中得出車間1里面有2個配電所，其他 4個車間都只有1個配電所，因此我們可以根據(jù)每個車間的符合來選擇變壓器來進(jìn)行降 壓 141 o本廠的最大視在功率：S.瘋二區(qū)H5325.3M考慮到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、將來擴(kuò)建、可靠性等因素，所以本方案選擇安裝2臺型號為 S9-6300/35的主變壓器，即使其中一臺變壓器檢修另外一臺主變也可供全廠負(fù)荷。參數(shù) 見下表3.1相應(yīng)部分：表3.1 35kV 200012500RVA S9系列雙繞組壓變壓器技術(shù)參數(shù)項目電壓組合聯(lián)結(jié)組標(biāo)號短路負(fù)載容量(kVA

26、)高壓(kV)高壓分接范圍()低壓(kV)電流(%)阻抗(%)損耗(kW)損耗(kW)2000350.86.53.2016.8025006.310.50.83.8019.503150Ydll0.84.5022.5040000.87.05.4027.005000±2x2.50.76.5031.006300356.30.77.9034.5080003&56.60.87.511.5045.001000010.5YNdll0.813.6053.0012500110.78.016.0063.00表3.2 S9系列銅線配電變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)項目 容量 (kVA)電壓組合聯(lián)結(jié)組標(biāo)號空載電

27、流(%)短路阻抗(%)空載損耗(W)負(fù)載損耗(W)高壓(kV)低壓(kV)40010.5106.360.4Dynll34870420050031030495063035130049508002.51400750010001.7170092003.1.2 6kV/380V變壓器的選擇通過上面負(fù)荷計算，我們可以得到380V那5個車間的最大視在功率：S30NO. i=1108.2kVA,可以選擇2個S9-630/10變壓器，分別裝進(jìn)車間1的2個配電房;Ssono. 2=628.8kVA,可以選擇1個S9-800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間2的配電房;Sg 3=739.9kVA,可以選擇1個S9-800

28、/10(6)變壓器裝進(jìn)車間3的配電房；S3ono.4=670.9kVA, 可以選擇1個S9-800/10變壓器裝進(jìn)車間4的配電房；Ssono. 5=322.8kVA,可以選擇1 個S9-400/10變壓器裝進(jìn)車間5的配電房。參數(shù)見上面圖表3.2山：3.2工廠主接線方案的比較3.2.1工廠總降壓變電所高壓側(cè)主接線方式比較從原始資料可知工廠的高壓側(cè)僅有2回35kV進(jìn)線，其中一回架空線路作為工作電 源，另一回線路作為備用電源，兩個電源不并列運(yùn)行，且線路長度較短，只有8km。因 此將可供選擇的方案有如下三種：1、單母線分段。該接線方式的特點(diǎn)是結(jié)線簡單清晰、運(yùn)行操作方便、便于日后擴(kuò) 建、可黑性相對較高，

29、但配電裝置占地面積大，斷路器增多投資增大。根據(jù)本廠的實(shí)際 情況進(jìn)線僅有2回，其中一回為工作，另一回備用，擴(kuò)建可能性不大。故此沒有必要選 擇單母線分段這種投資相對較大的接線方式；2、內(nèi)橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相 對較少，但可靠性不太高；適用于輸電線路較長，故障機(jī)率較高，而變壓器乂不需經(jīng)常 切換時采用。根據(jù)本廠特點(diǎn)輸電線路僅8km,出現(xiàn)故障的機(jī)率相對較低，因此該接線方 式不太合適。3、外橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相 對較少，但可靠性不太高；適用于較短的輸電線路，故障機(jī)率相對較低，而變壓器乂需 經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率流

30、經(jīng)就較為適宜。而輸送本廠電能的輸電線路長度僅8km, 出現(xiàn)故障的機(jī)會較少，因此，該接線方式比較合適。通過上述接線方式比較，選擇C即外橋的接線方式KI。3.2.2工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式比較考慮到本廠低壓側(cè)的負(fù)荷較大和出線較多，以及便于日后饋線的增擴(kuò)，決定選擇有 匯流母線的接線方式，具體方案論證如下：A、單母線。具有接線簡單清晰、設(shè)備少、投資相對小、運(yùn)行操作方便，易于擴(kuò)建 等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性和靈活性較差，故不采用；B、單母線隔離開關(guān)分段。具有單母線的所有優(yōu)點(diǎn)，且可靠性和靈活性相對有所提 高，用隔離開關(guān)分段雖然節(jié)約投資，但隔離開關(guān)不能帶負(fù)荷拉閘，對日后的運(yùn)行操作等 帶來相當(dāng)多的不便，所以不采

31、用；C、單母線用斷路器分段。具有單母線隔離開關(guān)分段接線的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可帶負(fù) 荷切合開關(guān)，便于日后的運(yùn)行操作，可靠性和靈活性較高。經(jīng)綜合比較，選擇方案C作為工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式I叭3.2.3工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇目前，此類降壓變電所的低壓側(cè)常用電壓等級一般為：10kV和6kV兩個，但考慮 到本廠低壓側(cè)有6kV的負(fù)荷，如采用10kV的電壓等級，還需進(jìn)行二次降壓，這樣會增 加一套降壓設(shè)備，投資增大，不符合經(jīng)濟(jì)原則。所以，在本設(shè)計中選擇只用6kV的電壓 等級，將35kV的電壓降為6kV等級的電壓使用即可。選擇這種變壓的供配電方式既可 以節(jié)省投資，乂能夠降低損耗。而對于380V的

32、5個車間，分別根據(jù)容量來選擇6kV的電壓降為38ORV的變壓器。3.3總降壓變電所電氣主接線設(shè)計總降壓變電所35kV側(cè)（高壓側(cè)）采用外橋接線方式，2臺主變，一臺運(yùn)行另一臺 熱備用（定期切換，互為備用，不并列運(yùn)行）；6kV側(cè)（低壓側(cè)）由運(yùn)行的主變供電， 采用單母（開關(guān)）分段的接線方式，經(jīng)開關(guān)供9路出線負(fù)荷，其中6路通過變壓器將6kV 降到380Vo根據(jù)上述對于變電所高壓側(cè)、低壓側(cè)主結(jié)線方式的比較討論；變壓器的選擇，確定 了總降壓變電所的主接線圖3主接線圖。3.4高低壓配電柜選擇本次設(shè)計的高低壓配電柜分別選擇為：35kV線路上的電壓互感器可選擇JYX-35, U2o35kV線路上的電流互感器可選擇

33、JYN-35, 43o35kV主變壓器低壓側(cè)的6kV出線端電流互感器可選擇JYN2-10o6kV變壓器低圧側(cè)的380V出線端電流互感器可選擇PGL2-O5。6kV母線上的電壓互感器可選擇GGlA（F）-54o通過以上各步驟的設(shè)計，我們可以得出比較完整的變配電所主接線圖，我們可以通 過AUTOCAD2OO5繪制得出，圖在附錄B中。#2PT789653421圖3. 1主接線圖4短路電流計算4.1短路計算的意義短路時電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對 于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備設(shè)計和運(yùn)行中，短路計 算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本

34、計算，這些問題主要是：選擇有足夠動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、母線、電 纜等，必須以短路計算作為依據(jù)。這里包括計算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的電動力 穩(wěn)定度；計算若干時刻的短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定度；計算制定 時刻的短路電流有效值以校驗(yàn)斷路器的斷流能力等。 為了合理配置各種繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)，必須對電力網(wǎng)中發(fā) 生的各種短路進(jìn)行計算與分析。在這些計算中不但要知道故障支路中的電流 值，還必須知道電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況。有時還要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點(diǎn)的電 壓值。在設(shè)計和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時，為了比較各種不同方案的接線 圖，確定是否需要采取限制短路電流的措

35、施等，都要進(jìn)行必要的短路電流計算。進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響等，也包含有一部分 短路計算的內(nèi)容。要對系統(tǒng)進(jìn)行短路汁算，必須先要求出變壓器和輸電線路的電抗值，所以先要選擇 線路的材料。4.2短路計算短路電流實(shí)用計算中，采用以下假設(shè)條件和原則：正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。 所有電源的電動勢相位角相同。短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。不考錄短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。元件的計算數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。輸電線路的電容略去不計。繪制計算電路如圖4所示:KIK2K3S9-6300S9-800圖4.1系統(tǒng)等值電路根據(jù)原始資料，我們應(yīng)該分別訃算系統(tǒng)最大運(yùn)

36、行方式即S“x =200MK4和最小運(yùn)行 方式亠麗=175Ml<4時的短路電流。而對于短路點(diǎn)d-3,由于系統(tǒng)中的變壓器不相同，而 變壓器的阻抗分別為4.5和5,所以下面的訃算中6kV變壓器短路點(diǎn)會分兩種情況d-3 和 d-3，。所有短路點(diǎn)的計算過程在附錄A的設(shè)計訃算書中。而我們可得得到的短路電流歸納 在下面2個表中。表4.1 200MVA短路計算表短路訃算點(diǎn)三相短路電流/kAI®FpoLhd12.1223.78d26.946.946.9412.49d310.4410.4410.441&8d3'12.7412.7412.7422.9表4.2 175MVA短路計算表

37、短路訃算點(diǎn)三相短路電流/kAIk<3>po心d11.921.921.923.46d26.586.586.5811.84d3103810.3810.381&7d3'11.411.411.4205電氣設(shè)備選擇5.1電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項目為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn)I?】：1）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開斷電流等選擇。2）按短路條件包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。3）考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防 火、防爆等要求。4）按各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求如短路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確度 級

38、等進(jìn)行選擇。5.2設(shè)備選擇5.2.1斷路器的選擇斷路器形式的選擇，除需滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試 和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。根據(jù)當(dāng)前我國生產(chǎn)制造情況，電壓6 200kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器；電壓110330kV的電網(wǎng)，當(dāng)少油短路器技術(shù)條件 不能滿足要求時，可選用六氟化硫或空氣斷路器：大容量機(jī)組采用封閉母線時，如果需 要裝設(shè)斷路器，宜選用發(fā)電機(jī)專用斷路器。斷路器選擇的具體技術(shù)要求如下：（1）電壓：匕,（系統(tǒng)工作電壓）UN(5.1)（2）電流：1“ （最大持續(xù)工作電流） In(5.2)（3）開斷電流：hj - 5 （或?yàn)?S陽）(5.3)打一斷路器實(shí)際開斷

39、時間t秒的短路電流周期分量。5右一斷路器t秒的開斷容量。 一斷路器的額定開斷電流。Sm斷路器額定開斷容量。(4) 動穩(wěn)定：恥爲(wèi)(5-4)一斷路器極限通過電流峰值。i“一三相短路電流沖擊值。(5) 熱穩(wěn)定：Itdz < I,2t(5.5)心一穩(wěn)態(tài)三相短路電流。tdz 短路電流發(fā)熱等值時間O厶一斷路器t秒而穩(wěn)定電流。各電圧等級斷路器的選擇:35kV等級變壓器高壓側(cè)選擇少油斷路器SW3-35。電壓:35kV < 35kV電流:88A < 603A斷流能力:2AkA < 6.6M動穩(wěn)定度:3.78M<17M熱穩(wěn)定度:Itdz=2A2x2 = S.S2kV/r = 6.62

40、x4 = 174M/6kV等級變圧器低圧側(cè)與出線選擇少油短路器SN1010 1【叭電壓:6kV<kV電流:512A<1000A斷流能力:6.94M<31.5M動穩(wěn)定度:12.94M<80M熱穩(wěn)定度:Itdz = 6.942 x 1.5 = 12.25kV/z2r = 31.52x2 = 1984.5V滿足要求380V等級選擇低壓斷路器DW151500/3DI4,o電壓：380V < 380X:V電流：1124A<1500A斷流能力：10.44M<40M38OV低壓短路器不需要考慮動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，所以滿足。5.2.2隔離開關(guān)的選擇負(fù)荷開關(guān)型式的選擇，其技

41、術(shù)條件與斷路器相同，但山于其主要是用來接通和斷開 正常工作電流，而不能斷開短路電流，所以不校驗(yàn)短路開斷能力。隔離開關(guān)型式的選擇，應(yīng)該根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定。（1）電壓：匕係統(tǒng)工作電壓）<UN(5.6)（2）電流：人叭（最大持續(xù)工作電流）5厶(5.7)（3）動穩(wěn)定：b - Zmax(5.8)Lx 斷路器極限通過電流峰值。b三相短路電流沖擊值。（4）熱穩(wěn)定：I2xtdz < /,7（5.9）人一穩(wěn)態(tài)三相短路電流。Q 短路電流發(fā)熱等值時間。厶一斷路器t秒而穩(wěn)定電流。各電壓等級隔離開關(guān)的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇隔離開關(guān)GW435

42、T。電壓：35V < 35V電流：88A < 630A動穩(wěn)定度：3.78M<50M熱穩(wěn)定度：I2Jdz = 2.卩 x2 = 8.82WZf2r = 15.8VUS滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側(cè)選擇隔離開關(guān)GN1910/1000。電壓：6kV < 6kV電流：512A<1000A動穩(wěn)定度：12.49M<80M熱穩(wěn)定度：Itdz = 6.942 x 1 5 = 72.2520 = 31.52x4 = 15.82滿足要求。38OV等級隔離開關(guān)選擇為HD131500/30。電壓：380V < 380V電流：1124A<1500A低圧隔離開關(guān)不需要考

43、慮動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，所以滿足要求。5.2.3高壓熔斷器選擇熔斷器的形式可根據(jù)安裝地點(diǎn)、使用要求選用。高壓熔斷器熔體在滿足可幕性和下 一段保護(hù)選擇性的前提下，當(dāng)在本段保護(hù)范用內(nèi)發(fā)生短路時，應(yīng)能在最短時間內(nèi)切斷故 障，以防止熔斷時間過長而加劇被保護(hù)電器的損壞。(1) 電壓：系統(tǒng)工作電壓)<UN(5.10)限流式高壓熔斷器不宜使用在工作低于其額定電網(wǎng)中，以免因過電壓使電網(wǎng)中的電器損壞，故應(yīng)該U產(chǎn)(2) 電流：/?.max < IflN < IfN(5.H)I熔體的額定電流。/側(cè)一熔斷器的額定電流。(3) 斷流容量：Ichar')<Ikd(5.12)仃一三相短路沖擊電流的

44、有效值。熔斷器的開斷電流。各電壓等級高壓熔斷器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇高圧熔斷器RW10-35/0.5'4'o電壓:35kV = 35kV因此滿足要求。電流：山于高壓熔斷器是接在電壓互感器上，最大工作電流非常小,斷流容量:200035?3= 66MIch < Ikd滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側(cè)選擇高壓熔斷器RN16。電壓：6kV = 6kV電流：山于高壓熔斷器是接在電壓互感器上，最大工作電流非常小，因此滿足要求。斷流容量：Ich = 6.94M=192.5M2000.6 x 5/3滿足要求。5.2.4電壓互感器的選擇(1) 電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按以

45、下條件： 6-20kV屋內(nèi)配電裝置，一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣接共的電 壓互感器。 35-110kV配電裝置，一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器。 220kV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時，一般采用容式電壓互感 器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三 繞組的單相電壓互感器組。(2)次電壓i:11以 >4 > 0.9/v（53）E、,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范圍，即為 ±10% 匕。(3)準(zhǔn)確等級：電壓互感器應(yīng)在那一準(zhǔn)確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表和繼電 器和自動裝

46、置等設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求確定。各電壓等級電壓互感器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇油浸式電壓互感器JDJ235【2】。根據(jù)環(huán)境要求和上述條件應(yīng)選擇油浸式電壓互感器電壓：35kV滿足要求準(zhǔn)確等級：準(zhǔn)確等級為0.5級。6kV等級：變壓器低壓側(cè)選擇JDZX8-6環(huán)氧樹脂全封閉澆注電壓互感器根據(jù)環(huán)境要求和上述條件應(yīng)選擇油浸式電壓互感器：電壓：6kV滿足要求。準(zhǔn)確等級：準(zhǔn)確等級為0.5級。5.2.5電流互感器的選擇(1) 型式：電流互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品悄況選擇。對于6-20kV屋 內(nèi)配電裝置，可采用次絕緣技工或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35kV及以上 配電裝置，一般采用油浸

47、瓷箱式絕緣接共的獨(dú)立式電流互感器。一般盡量采用套管式電 流互感器。(2) 次回路電壓：< UN(5.14)匕為電流互感器安裝處一次回路工作電壓，7“為電流互感器額定電壓。(3) 次回路電流：/?max < /1V(5.15)/“法為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流，人為電流互感器原邊額定電 流。(4) 準(zhǔn)確等級：電流互感器準(zhǔn)確等級的確定與電壓互感器相同。(5) 動穩(wěn)定：內(nèi)部動穩(wěn)定ich<42IlN-Kdw(5.16)式中K“h電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，它等于電流互感器極限通過電流峰值瓜與一次繞組額定電流人丫峰值之比。(5.17)(6) 熱穩(wěn)定：«為電流互感器的1秒

48、鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)。各電壓等級電流互感器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇LZZB835 (D)電流互感器【現(xiàn)電壓：35V < 35V電流：88A < 200A動穩(wěn)定度：3.78M < 79M熱穩(wěn)定度：廠為=2.12x2 = 8.82W/：/ = 31.5? xl=992.25RV6kV等級：變壓器低壓側(cè)與岀線選擇LZZQB66/1000I2,o電壓：6kV < 6kV電流：512A<1000A動穩(wěn)定度：12.49M<110M熱穩(wěn)定度：/I。=6.94冬2 = 96.33£"滿足要求。滿足要求。0 = 612x1 = 372121% SI,

49、380等級：變圧器選擇LMZ10.5電流互感器【2】。電壓：電流：380V < 38OV1124A<1500A380V低圧電流互感器不需要動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。經(jīng)過以上的一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，我們可以歸納出以下表：表5.1、表5.2、表5.3。所選設(shè)備均滿足要求。表5.1 35kV設(shè)備選型表選擇校驗(yàn)項目電爪電流斷流能力動穩(wěn)泄度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件Un (kV)130 (A)I円(kA)ish伽(kA)I/Ofjm/kA)358823.788.82額定參數(shù)Un (kV)In (A)MkA)imax(kA)Irt(kA)少油斷路器SW3-35356306.617174.24隔離開關(guān)GW4

50、-35T356005015.8電壓互感器JDJ2-3535電流互感器LZZB8-35(D)35200/522.3k40髙壓熔斷器RW 10-35/0.5350.566k避雷器Y5CZH2/11735表5.2 380V設(shè)備選擇選擇校驗(yàn)項目電爪電流斷流能力動穩(wěn)泄度熱穩(wěn)定度裝宜地點(diǎn)條件Un (kV)ho (A)Ik(kA)ish(kA)Ioiima(kA)380V1124 A10.48k A18.8kA163kA額定參數(shù)Un (kV)In (A)Lx(kA)imax(kA)Irt(kA)變壓器低側(cè)斷路器 DW15-15OO/3D380150040低壓刀開關(guān)HD 13-1500/30380150025

51、主變低壓電流互感器 LMZJ 10.53801500/5表5.3 6kV設(shè)備選型表選擇校驗(yàn)項目電斥電流斷流能力動穩(wěn)泄度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件Un (kV)I30 (A)Ik(kA)ish(kA)I(Hima(kA)6kV512A6.94kA12.49kA72.25kA額定參數(shù)Un (kV)In <A)k(kA)inm(kA)Irt(kA)變壓器斷路器SN10-10II10100031.5801984出線斷路器SN10-10II10100031.5801984隔離開關(guān)GN19-10/1000101000803969髙壓熔斷器RN1-660.5192.5電壓互感器JDZB-66主變低壓電流互 感器LZZQB-6/100061000/51563721出線電流互感器LZZQB6-6/100061000/51563721避雷器HY5W47.6/3105.3母線與各電壓等級出線選擇 5.3.1 6kV母線的選擇在35kV及以下、持續(xù)工作電流在4000及以下的屋內(nèi)配電裝置中，一般采用矩形母 線。已知：6kV母線最大負(fù)荷電流可達(dá)608A,所以選擇LMY-50x5的鋁母線