6kV變電所及低壓配電系統(tǒng)的設計

1、6kV變電所及低壓配電系統(tǒng)的設計6kv substation and Low voltage power distribution system design目錄摘 要I緒 論21總體設計方案42 車間變電所負荷計算及無功補償52.1車間負荷計算（機加工一車間）63車間變電所主變壓器的選擇104 變電所主接線方案的設計115 短路電流和容量的計算136 變電所一次設備的選擇166.1 一次設備選擇的一般要求166.2 選擇各類電氣設備的特別的要求166.3 一次設備校驗應滿足的條件177 變電所高壓進線和低壓出線的選擇187.2 變配電所進出導線和電纜的選擇197.3 各類電力線路的導線截面的

2、選擇步驟197.4 電力線路選擇的具體公式207.5 設計進出線的選擇218 車間配電線路設計228.1 6KV高壓母線的選擇238.2 車間變電所低壓側母線的選擇：249繼電保護以及二次回路的設計249.1 繼電保護裝置的基本要求249.2 二次回路的接線安裝要求259.4 6KV主變壓器的保護裝置設計269.5 高壓斷路器的操動機構控制與信號回路289.6 防雷保護和接地裝置設計29鳴 謝31參考文獻32摘 要供配電CAD技術是計算機技術在電氣工程設計領域的另一應用。但是我國供配電CAD技術仍停留在繪圖和計算相分離的階段，還未形成一體化的CAD系統(tǒng)，而供配電系統(tǒng)的設計是一項復雜的工程，它包

3、括需求分析、各級負荷容量的確定、高低壓配電系統(tǒng)設計、變電所設計等，需要分析計算和繪制大量的圖紙，工作量龐大。本文針對上述情況，分析研究了6kV及以下低壓供配電系統(tǒng)的設計原則和設計內容，查找設計資料、設計規(guī)程規(guī)范、各種相關電氣設計手冊，了解設計需要的各種數(shù)據(jù)，并在研究了電氣圖形、供配電方案、數(shù)據(jù)間內在聯(lián)系機理及其關系的基礎上，對供配電系統(tǒng)進行拓撲描述和結構識別；建立了6kV及以下低壓供配電一次部分的變壓器、線路、斷路器、電壓電流互感器、熔斷器、開關等主要設備元件對象的描述方法和關聯(lián)知識規(guī)則；采用面向對象技術和圖示化技術，設計了表達電氣設備特征的基本圖元庫、支路圖元庫及模板圖形庫；創(chuàng)建了實現(xiàn)分析計

4、算、繪圖、數(shù)據(jù)處理一體化的供配電一次CAD系統(tǒng)的總體結構框架，完成了負荷計算與無功補償、變壓器選型、主結線確定、電氣設備選型等各功能模塊的設計；并能同時進行圖形輸出和各種文檔的打印輸出。關鍵詞：變壓器;負荷計算;變電所；低壓配電AbstractCAD technology is another application of computer technology in the field of electrical engineering design. But our country for distribution of CAD technology remains in calculat

5、ing and drawing phase separation stage, has not yet formed the integration of CAD system, and for the design of distribution system is a complex project. It includes demand analysis, at all levels of the load capacity, high and low voltage power distribution system design, electrical design, need an

6、alysis, calculation and drawing of a lot of and huge workload.Based on the above analysis, design principles and design elements of 6kV and below the low-voltage power supply system, find the design data and design specification, all kinds of electrical design manual, to understand the various data

7、needed for the design, and based on the electric power supply system, graphic relation mechanism between data, and the relationship between the scheme on the topological description and structure identification of power supply and distribution system; establish 6kV and low voltage element main equip

8、ment for the power distribution of a part of the transformer circuit breaker, current transformer, voltage fuse, switch description method and related knowledge rules; using object-oriented technology and graphic design technology. The expression of electrical equipment characteristics of the basic

9、graphics library, graphics library and template library branch; create analysis calculation, drawing, data Deal with the integration of the power supply and distribution of a CAD system of the overall structure of the framework, completed the design of each function module of the load calculation an

10、d reactive power compensation, determine the transformer selection, main wiring, electrical equipment selection; and print and output of graphics output and all kinds of documents.KEY WORDS: TRANSFORMER; LOAD CALCULATION; SUBSTATION; LOW VOLTAGE POWER DISTRIBUTION0 緒 論電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的重要物質

11、基礎。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應的質量和管理提出了越來越高的要求。作為電能傳輸與控制的中間樞紐，變電所必須改變傳統(tǒng)的設計和控制模式，才能適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。電能從區(qū)域變電站進入工廠后，首先要解決的就是如何對電能進行控制、變換、分配和傳輸?shù)葐栴}。而變電所就擔負著這一重任,一旦變電所出了事故而造成停電，則整個工廠的生產(chǎn)過程都將停止進行，甚至還會引起一些嚴重的安全事故.。因此,變電所的安全、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質，對于保障工廠生產(chǎn)安全、連續(xù)地進行，發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有舉足輕重的作用。近年來，隨著微電子技術、微機控制與應用技術、計算機通

12、信與網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展和應用，為變電所的自動化和自能化提供了強大的技術支持?，F(xiàn)今，只有加大變電所的科技含量，汲取國內外先進技術，向自動化、現(xiàn)代化、智能化發(fā)展，才能更好的為社會主義現(xiàn)代化建設服務。電能是社會主義建設和人民生活不可缺少的重要的能源，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位，電能是由發(fā)電廠供給，因為考慮經(jīng)濟原因，發(fā)電廠大多建在動力資源比較豐富的地方，而這些地方又常遠離大中性城市和工廠企業(yè)，這樣需要遠距離輸送，經(jīng)過升、降壓變電所進行轉接，在進一步的將電能分配到用戶和生產(chǎn)企業(yè)。由于電力電能的重要特點是不能儲存，因此電力電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用是同時進行的，于是電力電能從生產(chǎn)到使用就構成

13、一個整體，而由電力電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用的發(fā)電機、變壓器、電力線路及各種用電設備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就稱為電力系統(tǒng)2負荷性質本廠為三班工作制，年最大負荷利用小時數(shù)為5500小時，屬三級負荷。3供電電源條件1）本車間變電所從本廠35/6kV總降壓變電所用架空線路引進6kV電源，如圖1-3所示。架空線路長300m。2）工廠總降壓變電所6kV c廠總母線上的短路容量按200MVA變電計。3）工廠總降壓變電所6kV配電出線定時限過流保護裝置的整定時間Top=1.7s。4）要求車間變電所最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。5）要求在車間變電所6kV側計算。1總體設計方案<一> 查閱有

14、關資料<二> 變電所的設計步驟：1、 負荷統(tǒng)計和無功補償計算3、根據(jù)工廠的負荷性質及供電的可靠性,確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量和型式4、按安全、可靠 、靈活 、經(jīng)濟的總體要求選擇變電所主接線的最佳方案5、根據(jù)發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟條件、機械強度條件來確定電力線路的導線和電纜截面6、短路電流的計算7、變、配電所一次設備的選擇變8、電所建筑物結構型式的確定9、變電所電氣照明的設計：a、確定照明供電系統(tǒng)的主接線方案，并繪成圖紙。b、選擇照明線路的導線（包括導線的類型、型號和截面積）。c、選擇照明配電箱（箱內應有APD裝置）。d、選擇、整定和校驗照明供電系統(tǒng)的保護裝置。e、出照明供

15、電系統(tǒng)的電氣平面布線圖。10、變電所二次回路方案的確定：a、繼電保護電路的設計和確定b、短路器的控制回路、信號系統(tǒng)和自動裝置的確定c、變電所的電能計量回路：變電所35KV側安裝計量柜，裝設三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠損耗的有功功率和無功功率d、變電所的測量和絕緣監(jiān)測回路：變電所高壓側裝有電壓互感器-避雷器柜12、防雷和接地方案的設計a、 架空線的防雷措施:架設避雷線、提高線路的本身絕緣水平、裝設自動化和閘裝置、在線路個別薄弱環(huán)節(jié)裝設避雷器或保護間隙b、 變電所的防雷措施:裝設避雷器和避雷針<三> 設計低壓配電系統(tǒng)1、車間配電線路布線方案采用動力照明合一的380/220V

16、三相四線制TN-C，樹干式接線方式。2、選擇線路導線及其配電設備和保護設備。3、車間電氣照明設計：a、電光源、燈具及其布置的選擇b、照明設計計算（利用系數(shù)法）c、其余照明燈具的選擇d、電照明線截面的選擇<四> 用計算機繪制電氣圖<五> 撰寫畢業(yè)設計說明書2 車間變電所負荷計算及無功補償根據(jù)電力復核對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上造成的損失或影響程度，電力負荷一般分為三級：一級負荷：一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者，或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者，如重大設備損壞、重大產(chǎn)品報廢等等。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別

17、重要場所的不允許中斷供電的負荷，應看著特別重要的負荷。二級負荷：二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者，如大量產(chǎn)品報廢、中斷供電將影響重要用電部門正常工作等。三級負荷：三級負荷為一般電力負荷，所有不屬于上述的一、二級負荷者。計算負荷是供電設計的基本依據(jù)。計算負荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理，如計算負荷確定過大，將使電器和導線電纜選的過大，造成投資和有色金屬的浪費。如果選的過小，又使電器和導線電纜處在過負荷下運行，增加了電能的損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣過早老化甚至燒毀，同樣造成損失?？梢姡_的確定計算負荷意義重大，但由于負荷情況復雜，影響因素多，雖然負

18、荷的變化有點規(guī)律，但仍難準確的計算出來，實際上，它的不是一成不變的，它與設備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)者的技能及能源的供應的狀況等多種因素有關。因此負荷的計算只能接近實際。我國的確定負荷的方法，主要有需要系數(shù)法、二項式法，需要系數(shù)法是世界上普遍采用的計算負荷的基本方法，二項式法應用局限很大，但確定設備臺數(shù)教少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時，比較的合理，而且方便。2.1車間負荷計算（機加工一車間）根據(jù)表1-1，按車間用電設備工作性質，把用電設備分成冷加工機床、電阻爐和吊車三組。經(jīng)過初步分析計算及根據(jù)用電設備的平面布置情況將車間的用電設備分配到三條干線上（見圖 ）11號干線計算符合（16臺金屬

19、冷加工機床）查參考文獻 取二項式系數(shù) b=0.14,c=0.5,X=5,cos=0.5,tg=1.73. （1.1）則1號干線計算負荷為2.2號干線計算負荷（15臺金屬冷加工機床、1臺吊車）（1）金屬冷加工機床組計算負荷二項式系數(shù)及功率因數(shù)參考值查表得：二項式系數(shù) b=0.14,c=0.5,X=5,cos=0.5,tg=1.73.(2)吊車計算負荷因只有一臺設備，故就以其額定工作參數(shù)作為計算負荷。（3）干線計算負荷33號干線計算負荷（3臺電阻爐）查參考文獻 取，則4. 機加工一車間照明負荷（1） 車間照明的安裝容量右車間工藝平面圖可知車間照明總面積約為1080 ，查參考文獻 可知單位面積安裝功

20、率為（計算高度812m），則本車間均勻布置的一般照明負荷為（2）其他部分的照明負荷見表1-1表1-1 其他部分的照明負荷單獨使用一般照明強度（1x）面積（）安裝功率（W）工具庫30120工藝室30120低壓配電室30120變壓器室2075高壓室20100總計535（3）總照明負荷同樣可以計算其他車間負荷計算，計算結果見表1-2表1-2 車間變電所負荷計算表機加工一車間設備明細表（附3）設備代號設備名稱代號臺數(shù)單臺容量（KW）總容量（KW）1冷墩機GB-3155552冷墩機GB-3155553普通車床C620-114普通車床C620-115普通車床C620-116立式車床C512-1A17普通車

21、床C62018普通車床C62019普通車床C620110普通車床C620111普通車床C620112普通車床C616113螺絲套絲機S-8139114普通車床C630115管螺紋車床Q119116搖臂鉆床Z35117立式鉆床Z5040118立式鉆床Z50401195噸吊車120立式車床C512-1A121立式車床C512-1A122刨床B66513323萬能銑床X63WT1131324立式銑床X52K125滾齒機Y-36126插床B503214427弓鋸機G72 128立式鉆床Z512129電阻爐120（380V）2030電阻爐1242431電阻爐1454532車床CW6-1133立式車床C5

22、12-1A134臥式鏜床J681101035單臂刨床B101017070機加工二車間、鉚焊、電修車間的負荷計算（附3）序號車間名稱供電回路代號設備容量計算負荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1機加工二車間1551203610802鑄造車間160641405618072803鉚焊車間1504517051101704電修車間150457814644651080總計變電所的無功補償對于整個工廠的設計是極為重要的。按全國供用電規(guī)則規(guī)定:高壓供電的工業(yè)用戶,功率因素不得低于0.9;其他情況,功率因素不得底于0.85.如達不到上述要求,則需增設無功功率的人工補償裝置.工廠中功率因數(shù)

23、降低是由于有大量的感應電機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負荷.如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到工廠規(guī)定的功率因數(shù)要求時，則考慮人工補償。在變壓器低壓側裝設了無功補償裝置后，由于低壓側總的視在計算負荷減小，從而可使變電所主變壓器的容量選擇得小一些。這不僅降低了變電所的初投資，而且可減少工廠的電費開支。工廠中普遍采用并聯(lián)電容器來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。它一般分為三中：高壓集中補償、低壓集中補償、低壓分散補償。1補償容量補償前變壓器低壓側平均功率因數(shù)為（取）將由0.54提高到0.9以上所需補償容量（由表查得）為取則補償后視現(xiàn)在計算負荷為2補償裝置的選

24、擇在車間變電所內進行低壓集中補償。查參考文獻 選用PGJ1A型無功功率自動補償屏，采用2444組合方式，內裝BW0.4-14-4型電容器，電容個數(shù)：（1.2）故選用40個，安裝容量為： 3車間變電所主變壓器的選擇（一）臺數(shù)本車間負荷和轉供負荷均屬于三類負荷，且負荷容量不大，故選用一臺車間變壓器。變電所裝有一臺主變壓器時，其容量應滿足下列要求SNTS30式中：S30為該變電所承擔的全部計算負荷（無功補償后的計算負荷）。（二）容量、型號變壓器低壓側總負荷，考慮到車間的發(fā)展，故選用容量為的型變壓器4 變電所主接線方案的設計變電所的主接線,應根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位進出線回路設備特點及負荷性質等

25、條件來確定.其主結線方案的設計原則與一般要求為：安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。必須注意幾點：安全性1、 在高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關。2、 在低壓短路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝低壓刀開關。3、 在裝設高壓熔斷器和負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關。4、 6KV及以上的線路末端,應裝上與隔離開關聯(lián)鎖的接地鍘刀?？煽啃?變電所的主結線方案，必須與其負荷級別相適應。對一級負荷，應由兩個電源供電，對二級負荷，應由兩回路或者一回6kv及以上專用架空線或電纜供電。其中采用電纜供電時,應采用兩根電纜組成的線路,且每根電纜應承受100% 的二級負荷

26、。2變電所低壓側的總開關，宜采用低壓斷路器，當有繼電器保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和低壓側母線分段開關，均應采用低壓斷路器。3變電所的非專用電源進線側,應裝設帶短路保護的斷路器或負荷開關.當雙電源供多個變電所時,宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。4對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜工廠總變電采放射高壓配電，以1確保供電可靠，但輔助生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)的變電所，可采用樹干式。靈活性1、 變配電所的高低壓母線，一般采用母線或單母線分段結構。2、 6KV及以電源進線為雙母線時，宜采用橋型接線或線路變壓器組接線。3、 需帶負荷切換主變壓器的變電所，高壓側應裝設高壓斷路電器高壓負荷開關。4、 主接線方案應與變壓器經(jīng)濟運

27、行的要求適應。經(jīng)濟性1、 主結線方案應力求簡單，采用的一次設備特別是高壓斷路器應較少或不用斷路器的接線2、 變配電所的電器設備應選用技術先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品，不得選用國家明令淘汰的產(chǎn)品3、 中小工廠變電所一般采用高壓少油斷路器；在需要頻繁操做的場合，則采用真空斷路器或SF6斷路器4、 工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜，其中的電流、電壓互感器只供計費的電度表用5、 主接線方案應與變壓器經(jīng)濟運行的要求相適應，還要考慮到今后的發(fā)展。負荷切換主變壓器的變電所高壓側還應裝設高壓斷路器和高壓負荷開關。幾種常用的高壓電器有如下功能和特點：高壓隔離開關的功能主要是：隔離高壓電源，以保證其它設備和線路的安

28、全檢修。結構特點：即斷開有明顯可見的斷開間隙，而斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的。它能夠保證人身和設備的安全。因為隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負荷操作。高壓斷路器的功能是：不僅能通斷正常電流，而且能接同和承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。高壓熔斷器是：一種當所在電路的電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時間后，使其熔體熔化而分斷斷開電路的一種保護電器。熔斷器的功能主要是對電路及電路設備進行短路保護，但也具有過負荷保護的功能。本設計主變壓器的主進電源線引自電網(wǎng)的6KV高壓供電線路。供電系統(tǒng)在實際設計中一般都在總降壓變壓器的一次側和二次側設有隔離開關、斷路器、

29、電流互感器和電壓互感器。當總降壓變壓器的一次側附有電流互感器時，則可裝設三只電流表。通過電流表監(jiān)測負荷是否均勻，并可判斷某一相線是否缺相要求在6KV電源電源側進行電能測量，所以要裝設電度表、功率表和功率因數(shù)表，以便對其電能、功率因數(shù)進行測量和補償。這時必須在總降壓變壓器的一次側附設電壓互感器和電流互感器。在總降壓變電所供電引向各車間變電所時，在總降壓變電所或配電所的高壓開關柜內，僅裝設電流表和電度表即可，電流表可裝一只，電度表裝一只，如果有必要可裝設計量無功電能的儀表和有功電度表。5 短路電流和容量的計算所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導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

30、的主要原因，是電氣設備載流部分的絕緣損壞，誤操作、雷擊或過電壓擊穿等。由于誤操作產(chǎn)生的故障約占全部故障的70%。短路電流數(shù)值通常是工作電流值的十幾倍或幾十倍。它通過電氣設備時，設備溫度急劇上升，過熱會使絕緣自然老化或損害，同時產(chǎn)生大的電動力，使設備的載流部分變形損壞，同時短路電流會在線上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其他的設備的正常的運行。另外：由于設備本身不合格、絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿，或設備絕緣正常而被過電壓擊穿，或者是設備絕緣受外力損傷而造成短路；工作人員由于未遵守安全操作規(guī)則而發(fā)生誤操作，也可造成短路。供電系統(tǒng)要求正常的不斷的可靠

31、供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路而受到破壞，所以，我們一定要避免電力系統(tǒng)短路以免造成重大的損害。在選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定性。由此可見，短路的后果是非常嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路計算，目的就是為了正確的選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。為了切除短路故障的開關電器、整定短路保護的繼電器保護裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也需要計算短路電流。供電系統(tǒng)中短路的類型與其電源的中性點是否接地有關，可分為三相短路、兩相短路、單相短路和兩相

32、接地短路，為了選折和校驗電氣設備、載流導體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置，所以要計算三相短路電流。在校驗繼電保護裝置的靈敏度是要計算不對稱短路的短路電流值。校驗電氣設備及載流導體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量。但對瞬時動作的低壓自動空氣開關，則需要用沖擊電流有效值來進行起動穩(wěn)定性。供電系統(tǒng)的短路電流的大小與系統(tǒng)運行的方式有關，系統(tǒng)的運行方式可以分為最大和最小運行方式。最大運行方式下發(fā)電機組投入多、雙回輸電線路及并聯(lián)變壓器均全部運行。此時，整個系統(tǒng)短路阻抗最小，短路電流最大。如果在最小運行方式下，則短路阻抗最大，短路電流相應的減小。在工廠供電系統(tǒng)中用最小方式求IZ（3

33、），供校驗繼電保護用。對一般工廠來說，電源方向的電力系統(tǒng)可看作無限大容量的系統(tǒng)。無限大容統(tǒng)的特點是其母線電壓總維持不變短路電流計算：圖1-1 短路計算電路圖2.確定基準值：設Sd=100MVA，Ud=UC即高壓側Ud1=6.3KV，低壓側Ud2=0.4KV，則：Id1=Sd/3×Ud1×Id3=Sd/3×Ud3×1）電力系統(tǒng):X1M2)架空線路: 查表得LGJ-120的0/KM，而線路長0.3KM,故X2×0.3) ×100MVA/(6.3KV)23)電力變壓器：查表知4.5%，X3*×100MVA/800KVA4.繪制等效

34、電路圖，如下：圖1-2 等效電路圖5.計算k-1點(6.3kv側)的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值X(k-1)*=X1*+X2*1) 短路三相電流周期分量有效值IK-1(3)=Id1/X(K-1)*2) 其他短路電流I"(3)=I(3)=IK-1(3)ish×I"(3)×Ish（3）×I"(3)×3) 三相短路容量SK-1(3)=Sd/X*(k-1)6. 計算k-2點(0.4kv側)的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量最大運行方式：1) 總電抗標幺值X(k-2)*=X1*+X2*+X*2) 三相短路電

35、流周期分量有效值IK-2(3)=Id2/ X（k-2）*3) 其它短路電流I"(3)=I(3)=IK-2(3)ish(3)=1.84 I"(3)×Ish(3)=1.09I"(3)×4). 三相短路容量SK-2(3)=Sd/X(k-2)*=100MVA/6.39=16MVA總的短路計算結果如表所示：表1-3 短路計算結果計 算 點三相短路電流/kA短路容量IK(3)I"(3)I(3)ish (3)Ish(3)SK(3) MVAK-120K-2166 變電所一次設備的選擇6.1 一次設備選擇的一般要求各種電氣設備的功能盡管不同，但都在供電

36、系統(tǒng)中工作，所以在選擇時必然有相同的基本要求。在正常工作時，必須保證工作安全、運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。在短路的情況下，能滿足力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。按正常的工作條件，選擇時要根據(jù)以下的幾個方面：1、環(huán)境產(chǎn)品制造時分戶內和戶外型，戶外的設備工作條件較差，選擇時要注意。2、對電壓選擇設備時應使裝設時應使裝設地點的電路額定電壓小于或等于設備的額定電壓。3、電流電氣設備銘牌上給的額定電流是指周圍空氣溫度為某個值時電氣設備長期允許通過的電流。6.2 選擇各類電氣設備的特別的要求1、 斷路器 負荷開關，高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的開關電器，它不僅能安全的切合負荷電流，而且更重要的是它能可靠的和迅速的切

37、除短路電流，所以高壓斷路器的額定容量必須大于或者等于其安裝處的短路容量，其額定的斷流能力必須大于或者等于其安裝處的短路電流。2、 隔離開關 ：隔離開關在供電系統(tǒng)中只用于接通和開斷沒有負荷電流流過的電路，它的作用是為保證電氣設備檢修時，使要檢修的設備與處于電壓下的其余部分構成明顯的隔離。它沒有滅弧裝置，所以它的接通和切斷必須在斷路器分斷后才能進行。隔離開關因為無切斷故障電流的要求，所以它只根據(jù)一般條件進行選擇，并按照短路情況下作力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。3、電流互感器 ：在高壓電網(wǎng)中，計量儀表的電流線圈和繼電保護裝置中斷電器的電流線圈都是通過電流互感器供電的。這樣可以隔離高壓電，有利于運行人員的安全

38、，同時可以使儀表及繼電器等制造的標準化。它的準確度與它的二次側所接的負荷大小有關，即與它接入的阻抗大小有關。4、電壓互感器：電壓互感器是測量高壓用的，其一次繞組與高壓電路并聯(lián)，額定電壓與電路電壓同一等級，二次繞組額定電壓均為100v，它的二次側不能短路運行，所以它的兩側要裝熔斷器來切除內部故障。5、母線：常用的母線材料是銅、鋁和鋼。目前變電所的母線除因大電流用銅的以外，一般盡量用鋁母線，而電流不大的支干線或低壓系統(tǒng)的零線則有時用鋼母線。6.3 一次設備校驗應滿足的條件1、設備的額定電壓U應不小于所在線路的額定電壓UN:即： UUN（1.3）但需要注意：使用限流式高壓斷路器時，熔斷器的額定電壓應

39、與線路的額定電壓相等， 即： U=UN。1、 設備的額定電流I應不小于通過設備的計算電流IN： （1.4）即： I=IN。 （1.5）2、 設備的最大開斷電流IOC（或斷流容量SOC）應不小于它可能開斷的最大電流IK（或斷流容量SK）即： IocIk或： SocSk （1.6）3、 短路穩(wěn)定度校驗:熱穩(wěn)定度、動穩(wěn)定度按三相短路沖擊電流校驗，校驗公式詳見參考資料2表ZD6-24；表1-4 短路沖擊電流校驗公式序號設備名稱校驗項目校 驗 公 式符 號 含 義1高壓斷路器高壓負荷開關高壓隔離開關動穩(wěn)定性i maxish(3)i max-設備的極限通過電流峰值ish(3)三相短路電流It三設備ts熱穩(wěn)

40、定電流ke動穩(wěn)定倍數(shù)kt-動穩(wěn)定倍數(shù)Amin-倍導體滿足熱穩(wěn)定的最小截面al母線的最大允許應力c導體的短路穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定性I2tI(3) 2tima2電流互感器動穩(wěn)定性keI1Nish(3)熱穩(wěn)定性(ktI1n)2tI2tima3母線動穩(wěn)定性alc熱穩(wěn)定性AAmin(3)tima/c4電纜、絕緣導線熱穩(wěn)定性AAmin(3)tima/c按設備裝設地點、工作環(huán)境、使用要求選擇電氣設備的適當型號。本設計中變電所一次設備均選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的配套開關柜（屏）。根據(jù)主接線方案要求，要選擇高壓進線、計量和互感器柜。以選擇進線開關柜為例。根據(jù)主接線方案，選擇GG-1A（F）-11型作為進線開關柜，其設備型號、

41、規(guī)格的選擇及校驗見表校驗結果列表如下：表1-5 JYN1-35進線開關柜的校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝設地點條件參數(shù)UN KVI30（3）AIK（3）KAish(3) KAI(3) 2tima數(shù)據(jù)62×一次設備規(guī)格額定參數(shù)UNINIOCIMAXIt2tZN2-666301640(16KA)2×4GN8-10/63010630-40(14KA)2×4LA-1010500/5-160×21/2×1(90×0.1)2×12、低壓配電屏的選擇根據(jù)變電所低壓配電室的面積及配電的需要，選擇低壓配電屏7臺，其中一臺

42、低壓出線屏，四臺饋電屏，一臺照明屏和一臺備用屏。其型號與組要設備見表表1-6 低壓配電屏的選擇配電屏編號1234567配電屏型號PG1-2-3APGL1-30PGL1-23BPGL1-27PGL1-27PGL1-40PGL1-21刀開關HD13-1500/30HD13-400/31HD13-200/31HD13-1000/31HD13-100/31HD13-400/31HD13-600/31自動開關DW15-1500/3DZP-250/3DZ10-250/3DZ10-250/3DZX10-100/3熔斷器RN2-200RN2-600電流互感器-口/5-口/5-口/5-口/5-口/5-口/5-口

43、/5用途車變出線饋線饋線饋線饋線照明照明7 變電所高壓進線和低壓出線的選擇架空線 在供電可靠性要求不很高或投資較少的中小型工廠供電設計中優(yōu)先選用。電纜 在供電可靠性要求較高或投資較高的各類工廠供電設計中優(yōu)先選用。7.2 變配電所進出導線和電纜的選擇1、高壓架空線1）一般采用鋁絞線2）當檔距或交叉檔距較廠、電桿較高時，應采用鋁絞線3）沿海地區(qū)及有腐蝕性介質的場所，宜采用銅絞線或防腐鋁絞線2、高壓電纜線1） 一般環(huán)境可采用鋁心電纜；但在有特殊要求的場所，應采用銅心電纜2) 埋地敷設的電纜，應采用有外護層的鎧裝電纜；但在無機械損傷的場所，可采用塑料護套電纜或帶外護層的鉛包電纜3) 敷設在管內或排管內

44、的電纜，一般用塑料護套電纜，也可采用裸鎧裝電纜4) 交聯(lián)聚乙烯電纜具有優(yōu)良的性能，應優(yōu)先選用5） 電纜除按敷設方式和環(huán)境外，還應符合線路電壓要求4、 低壓電纜線1） 一般采用鋁心電纜，但特別重要的或特別要求的線路可采用銅心電纜2） 明敷設電纜一般采用裸鎧裝電纜。當明敷在無機械損傷的場所可用無鎧裝電纜。明敷在有腐蝕性的場所，應采用塑料護管電纜或 防腐電纜7.3 各類電力線路的導線截面的選擇步驟1）對于低壓電力線路 其負荷電流較大，導線發(fā)熱是個突出的問題。因此，應先按發(fā)熱條件選擇，再依次 校驗電壓損耗和機械強度。2）對于照明線路 因照明器對線路的電壓移非常敏感，線路的電壓損耗是個突出的問題。因此，

45、應先按電壓損耗條件選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。3）對于較長的6-10KV高壓線路 應先按經(jīng)濟電流密度選擇，再校驗其電壓損耗和發(fā)熱條件。但是對于廠區(qū)內很短的6-10KV高壓線路以及高壓母線，可以不按經(jīng)濟電流密度選擇。4）對于較長的大電流線路或35KV及以上的高壓線路，還應滿足經(jīng)濟電流密度的要求5）對于矩型母線 應先按發(fā)熱條件選擇，校驗其短路動、熱穩(wěn)定度。但可不必校驗其電壓損耗和機械強度。6）對于電纜線路 除應按低壓動力線路或照明線路、高壓線路的選擇步驟外，還應校驗其短路熱穩(wěn)定度，并使其額定電壓不低于線路的工作電壓。對于絕緣導線 也應按其短路熱穩(wěn)定度，并使其額定電壓不低于線路的工作電壓。對于

46、低壓電力線路 其負荷電流較大，導線發(fā)熱是個突出的問題。因此，應先按發(fā)熱條件選擇，再依次幾校驗電壓損耗和機械強度。7.4 電力線路選擇的具體公式1、 按發(fā)熱條件選擇導線截面 對于相線當導線的截面A及周圍的實際環(huán)境溫度一定時，其允許的載流Ial量也一定,必須滿足條件：IalI30； （1.7）對中性線其截面A0應按下列公式選擇：當配電變壓器為Yyn0聯(lián)結時：A0=（0.5-0.6）A。當配電變壓器為Dyn11聯(lián)結時：A0=（0.7-0.8）A。對于保護線其截面APE應按下列公式選擇：當A16mm2時，APEA。當16mm2A35 mm2時，APE16mm2當A35mm2時, APEN；對于零線其截

47、面APEN應同時滿足上述N線和PE線截面選擇條件，此外還要滿足下述公式：PNE干線采用單芯導線時銅芯線：APEN10mm2鋁芯線：APEN16mm2PNE干線采用多芯導線時APEN4mm22、 按電壓損耗條件選擇導線截面 可按公式：U%=u%PL （1.8）計算出電壓百分比。式中：u%電壓損耗近似值，可以通過查表得到；P一次的計算負荷；L高壓進線長度。工廠的高壓配電區(qū)和低壓動力區(qū)的允許電壓損耗一般為5%，照明線路一般為2.5%-5%3、按經(jīng)濟密度選擇導線截面線路的經(jīng)濟電流密度Jec的大小與線路類別、導線材料和工廠的年最大負荷利用小時數(shù)有關?？刹楸砬蟮谩榱耸咕€路的年運行費用最低，線路的截面Ae

48、c應按下式選擇 ：Aec= I30/Jec （1.9）式中：I30為流過線路的計算電流。5、按短路熱穩(wěn)定度校驗母線、絕緣導線和電纜的芯線截面AAKmin （1.10）7.5 設計進出線的選擇（一）高壓進線架空線長0.3km，變電所高壓側計算負荷P30=587KW。cos=0.9,I30=37.5A,Tmax=5500h,線路允許的電壓損耗為5%。1、 導線截面的選擇：按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面。由Tmax=5500h查參考資料一表8-31得經(jīng)濟電流密度Jec2，因此經(jīng)濟截面為：Aec= I30/Jec2選標準截面120mm2，即選用LGJ-50型鋁絞線。2、 校驗發(fā)熱條件：查參考資料二表ZL1

49、4-3得25時LGJ-120的允許載流量Ial=325A>I303、 校驗機械強度查參考資料二表ZD8-12得6KV架空裸導線的最小截面Amin=35mm2因此LGJ-50滿足機械強度要求4、 校驗電壓損失：利用LGJ-50和cos=0.9,UN=6KV,查參考資料二表ZD8-10得三相架空線路的電壓損耗u%近似值（×10-3因此線電壓損耗為×10-3）PL%×10-3×587×0.3%=4.32%<5%因此，滿足電壓損耗要求。（二）低壓動力干線由低壓配電屏引至各配電箱的配電干線共記19條，其中動力干線13條，照明干線5條。動力干線

50、截面按發(fā)熱條件選擇截面，再校驗機械強度。由于線路不長，故不需要校驗其電壓損失條件。以機加工一車間1號干線為例。1號干線計算電流按發(fā)熱條件查參考文獻選取BLV型導線截面的導線（）；零線按相線的一般選擇截面。因此，選取BLV-（）-VG-80型導線。按機械強度要求，最小截面，因此所選導線滿足機械強度條件。同樣，可選擇機加工一車間期于兩條動力干線的型號、規(guī)格。8 車間配電線路設計（一）車間配電線路結線方案本車間采用動力照明合一的380/220V三相四線制TN-C。車間用電設備較多，排列成器，且屬于第三類符合。經(jīng)過綜合考慮后采用樹干式結線方式。機加工一車間配電布置如圖（二）動力配電箱的選擇以機加工一車

51、間1號干線上的NO.1動力配電箱為例。1各用電設備的計算符合現(xiàn)以1號設備為例說明。1號設備的額定容量，則其計算電流為其起動電流取，則:；系數(shù)a的數(shù)值通過查參考文獻可得。2確定熔斷器的參數(shù)熔體的額定電流應滿足及， （1.11）故選擇熔體。3選擇導線截面型號（1）對于低壓電力線路 其負荷電流較大，導線發(fā)熱是個突出的問題。因此，應先按發(fā)熱條件選擇，再依次幾校驗電壓損耗和機械強度。（2） 對于照明線路 因照明器對線路的電壓移非常敏感，線路的電壓損耗是個突出的問題。因此，應先按電壓損耗條件選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。（3） 對于較長的6-10KV高壓線路 應先按經(jīng)濟電流密度選擇，再校驗其電壓損耗和

52、發(fā)熱條件。但是對于廠區(qū)內很短的6-10KV高壓線路以及高壓母線，可以不按經(jīng)濟電流密度選擇。（4） 對于矩型母線 應先按發(fā)熱條件選擇，校驗其短路動、熱穩(wěn)定度。但可不必校驗其電壓損耗和機械強度。（5） 對于電纜線路 除應按低壓動力線路或照明線路、高壓線路的選擇步驟外，還應校驗其短路熱穩(wěn)定度，并使其額定電壓不低于線路的工作電壓。對于絕緣導線 也應按其短路熱穩(wěn)定度，并使其額定電壓不低于線路的工作電壓。對于低壓電力線路 其負荷電流較大，導線發(fā)熱是個突出的問題。因此，應先按發(fā)熱條件選擇，再依次幾校驗電壓損耗和機械強度。根據(jù)允許溫升選擇截面，則應滿足。查參考文獻選取A=4，故選取的BLV型聚氯乙烯絕緣導線。

53、查參考文獻知的導線需要直徑為15mm的鐵管（即焊接鋼管）4選擇動力配電箱按1號設備計算參數(shù)的方法，將NO.1動力配電箱的相應參數(shù)都計算出來。查參考文獻選取XL（F）-14型動力配電箱，并由此配電箱回路方案表得出配電箱內個設備的主要技術參數(shù)。機加工一車間各動力配電箱、各支線和干線的選擇結果見圖（三）配電線路敷設方式各配電干線及支線均采用BLV型絕緣導線穿鋼管沿地暗敷設。動力配電箱安裝高度中心距地1.6m，鐵殼開關安裝高度1.5m。8.1 6KV高壓母線的選擇本設計所選車間變壓器容量均在1000KVA以下，所以其母線選擇可資料二表ZD6-26來選擇。查參考資料二表ZD6-26可選40×4的硬鋁母線作為相母線，即選LMY-3（40×5）+1（40×4）作為高壓母線，其35時允許載流量：Ial動穩(wěn)定度的校驗：鋁母線al=69Mpa>c滿足要求。熱穩(wěn)定度校驗 A=160mm2Amin=I(3)tima1/2××1000/872AAmin滿足要求8.2 車間變電所低壓側母線的選擇：對于車間變壓器容量均在1600KVA以下，均可查參考資料二表ZD6-26來確定其母線的選擇。根據(jù)本設計的車間變電所的要求，各個車間低壓母