化纖廠降壓變電所電氣設計2

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前言

國家經(jīng)濟發(fā)展每時每刻都離不開統(tǒng)計信息，電力行業(yè)作為基礎產(chǎn)業(yè)，國家經(jīng)濟建設電力能源供應的保障，面對電力可以適度超前發(fā)展的機遇和國家大力倡導節(jié)能減排的局面，政府相關部門及電力行業(yè)相關領導隨時把握電力行業(yè)統(tǒng)計信息，依據(jù)數(shù)字分析和判斷，制定行業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃、發(fā)展計劃，對于行業(yè)更好更快的發(fā)展起著至關重要的作用。新時期下，電力行業(yè)統(tǒng)計工作的重要性也逐漸從幕后走到了臺前。

電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，它的發(fā)展直接關系到國家經(jīng)濟建設的興衰成敗，它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學技術(shù)和國防提供必不可少的動力。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(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設計和建造一個安全、經(jīng)濟的變電所，是極為重要的。

電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，做好工廠供電設計對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)、實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。工廠供電系統(tǒng)首先要能滿足工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，其次要確保安全，供電可靠，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，并做好節(jié)能。本設計根據(jù)化纖廠所能取得的供電電源和該廠用電負荷的實際狀況，并適當考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按工廠供電的基本要求，對各車間進行負荷計算和無功補償；確定出了各變電所的位置及各變電所變壓器臺數(shù)、數(shù)量和型式；計算了短路電流；選擇及校驗各線路導線截面和變電所高低壓設備；繪出設計圖樣，完成了化纖廠的供配電系統(tǒng)設計。

關鍵詞:變壓器；變電所設計；負荷統(tǒng)計；短路電流計算；設備選型

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1．設計任務書

1.1設計要求：

根據(jù)本廠用電負荷，并適當考慮生產(chǎn)發(fā)展，依照安全可靠，技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定工廠變電所的位置和形式，通過負荷計算，確定主變壓器臺數(shù)及容量，進行短路電流計算，選擇變電所的主接線及高低壓電氣設備，最終按要求編寫設計說明書、短路計算書，繪制變電所主接線圖紙。

1.2原始材料

1.2.1工廠總平面圖（1:10000）其它車間酸站鍋爐房排毒機房辦公樓紡煉車間食堂宿舍原液車間宿舍圖1

1.2.2工廠負荷數(shù)據(jù)：

本工廠多數(shù)車間為3班制，年最大負荷利用小時數(shù)6400小時。

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本廠負荷統(tǒng)計資料見下表：

表1

序號車間設備名稱紡煉車間紡絲機筒絞機烘干機脫水機通風機淋洗機變頻機傳送機小計原液車間照明小計酸站照明小計鍋爐房照明小計排毒車間照明小計其它車間照明小計安裝容量150557015220580038940260320120240Kdtan?10.800.750.80.650.750.750.800.800.80.650.70.750.750.750.751.020.900.7510.700.700.750.700.850.650.8234561.2.3電力系統(tǒng)與本變電所的連接狀況：

（1）依照與供電局協(xié)議，本化纖廠可由東南方19公里處的某變電所（110/38.5/11kv，50MVA）供電，供電電壓可任選。另外，備用電源由與本廠相距5公里處的其他工廠引入10kV線路送入，但其容量只能滿足本廠負荷的30%重要負荷，平日不投入，只在本廠主要電源故障或檢修時投入。

（2）供電電源的短路容量（某變電所）：35kV母線的出線斷路器斷流容量為1500MVA；10KV母線的出線斷路器斷流容量為350MVA。

（3）供電局要求的功率因數(shù)：當35KV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)

cos?≥0.9；當以10kV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)為cos?≥0.95。（4）電費制度：變壓器安裝容量每1kVA為15元/月，動力電費為0.3

元/（kw.h），照明電費為0.55元/（kw·h）。

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（7）氣象資料：海拔高度60m，最熱月平均最高溫度29℃，年最高氣溫為38℃，年最低氣溫-18℃，最熱月地下0.8m處土壤平均溫度為22℃，雷暴日為20日/年。

1.3設計任務

（1）各車間負荷計算和無功補償；（2）各車間變電所的設計選擇；

（3）工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設；（4）電氣主接線選擇；（5）短路電流計算。

（6）變電所高、低壓電氣設備選擇與校驗。

2.各車間計算負荷和無功補償

2.1計算負荷方法

目前負荷計算常用需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法,前二種方法在國內(nèi)設計單位的使用最為普遍。常采用需用系數(shù)法計算用電設備組的負荷時，應將性質(zhì)一致的用電設備劃作一組，并根據(jù)該組用電設備的類別，查出相應的需用系數(shù)Kd，然后依照表1給出的公式求出該組用電設備的計算負荷。此設計采用的是需用系數(shù)法來對電力負荷計算的。

由于，需用系數(shù)是用設備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法簡便，應用廣泛，特別適用于配、變電所的負荷計算。采用利用系數(shù)法求出最大負荷的平均負荷，再考慮設備臺數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關的最大系數(shù)得出計算負荷，計算過程十分繁瑣。

需要系數(shù)法，是把用電設備的總設備容量乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷的一種簡便方法。需要系數(shù)法主要用于工程初步設計及施工圖設計階段，對變電所母線、干線進行負荷計算。當用電設備臺數(shù)較多，各種設備容量相差不懸殊時，其供電線路的負荷計算也采用需要系數(shù)法。

一般工業(yè)與民用建筑中的用電負荷主要有單位負荷（如照明負荷）以及三相負荷（如動力負荷），其供電系統(tǒng)一般分為照明支路及動力支路進行供電。照明支路主要供照明燈具、一般單相插座以及其他額定電壓為220V的電氣設備。其特點為用電負荷的額定電壓均為單相220V分布在A、B、C

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三相。這類負荷也叫做相負荷。

動力支路主要供電梯、水泵、服務行業(yè)的廚房飲食設備、電熱開水器、工業(yè)生產(chǎn)中的各種加工設備以及其他額定電壓為380V的三相用電器等用電。特點為用電負荷的額定電壓均為380V且都是三相對稱負荷。

在工業(yè)生產(chǎn)中還有一些額定電壓為380V的單項負荷，接在兩條相線之間，我們稱之為線間負荷，線間負荷可用照明支路供電，也可用動力支路供電。

從供電形式的角度來講：負荷計算可以分為單相和三相用電設備的負荷計算兩種形式。從供電系統(tǒng)中所在的位置角度來講：負荷計算可分為一組用電設備、多組用電設備的負荷計算。但無論是那種形式，用需要系數(shù)法確定計算負荷都有如表1的通用公式：

表1

名稱用電設備組的容量用電設備組有功計算負荷公式備注nP??Pe量PLn—設備的額定容P30?dKKp?K?－設備組的同時??e30eewl系數(shù)PdelKP需要系數(shù)KL－設備組的負荷系數(shù)ewlKd?K?KL??????效率e－設備組的平均?P30?KdPe無功計算負荷視在計算負荷QSI30?P30tan??P30cos??wl－配電線路的平均效率30tan?－對應用電設備組cos?的正切值計算電流S30?30?p?3?UN?cos?－用電設備組的平均功率因數(shù)有功負荷的同時系數(shù)K?0.80~0.90UN－用電設備組

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無功負荷的同時系數(shù)總的有功計算負荷總的無功計算負荷總的視在計算負荷K?q?0.85~0.95的額定電壓P'30?K?p?P30,i以上參數(shù)由用電設備組計算負荷直接相加來計?K?q?Q2Q'3030,i算時取。S30?P'?Q'30302

2.2設備容量的確定

由于各用電設備的額定工作制不同，在確定計算負荷時，不可以將其額定功率直接相加，應將額定功率換算為統(tǒng)一的設備功率。對于一般長期連續(xù)運行工作制和短時工作制的用電設備，包括一般電動機組和電熱設備等，其銘牌上的額定功率（額定容量）就等于設備功率即：Pe?PN(kw)

式中Pe——設備功率，kw；

PN——用電設備銘牌上的額定功率，kw。

對于斷續(xù)或反復短時工作的用電設備，如吊車用電動機，電焊用變壓器等，它們的設備功率是將其銘牌上標稱下某一分與合持續(xù)率時的額定功率統(tǒng)一換算到一個新規(guī)定負荷持續(xù)率下的額定功率。

負荷持續(xù)率???優(yōu)勢也稱負載持續(xù)率或暫載率，是用電設備在一個工作周期內(nèi)工作時間和工作周期的百分比值，用?表示：

??t/T?100%?t/(t?t0)?100%

式中T——工作周期；

t——工作周期內(nèi)的工作時間；t0——工作周期內(nèi)的停即刻間。

對于電焊機及各類電焊裝置的設備功率，是指將額定功率換算到負荷持續(xù)率為100%時的有功功率。當?不等100%時，用下式換算：

Pe??N/?100Sn?cos?n

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式中Pe——換算到??100%時的設備功率，kw；

?N——換算前銘牌上的負荷持續(xù)率，應和PN、Sn、cos?N相

對應（計算中用小數(shù)值）；

PN、Sn、cos?N——分別為換算前與?N對應的銘牌上的額定

有功功率?kw?、額定視在功率?kw?，額定功率因數(shù)；

?100——其值為100%的負荷持續(xù)率（計算用1.00）。

對于斷續(xù)或短時工作制電動機的設備功率，是指將額定功率換算到負載持續(xù)率為25%時的有功功率。當?不等于25%時，用如下公式換算：

Pe??N/?25?2?PN??N?kW?

式中Pe——換算到??25%時的設備功率，kw；

PN、?N——分別為對應換算前電動機銘牌標稱的額定功率，

；kw；額定負荷持續(xù)率（計算時用小數(shù)值）

?25——換算到??25%時的負荷持續(xù)率（計算時用小數(shù)值）。

2.3動力支路負荷計算

每個組內(nèi)的負荷計算可以采用通用計算公式進行，動力支路的負荷計算采用下式進行：

Pc?K?p??Kd?Pe

Qc?K?q??KdPetan?

Sc?Pc2?Qc2Ic?Sc/(3?UN)

式中Pc——支路上有功計算負荷，kw；

Qc——支路上無功計算負荷，kvar；

Sc——支路上視在計算負荷，kVA；

K?p、K?q——分別為支路上有功同時系數(shù)，無功同時系數(shù)；

Ic——支路上計算電流；

UN——支路的額定電壓。

紡練車間單臺機械負荷統(tǒng)計見表2計算負荷

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表2

序車間設備號名稱紡煉車間紡絲機筒絞機烘干機脫水機1通風機淋洗機變頻機傳送機小計安裝容量1505570152205800381353Kdtan?0.800.750.80.650.750.750.800.800.750.751.020.900.751計算負荷P（kW）Q（kvar）S（kVA）1209015041.2530.9451.565657.12809.758.7813.12165123.75206.253.753.755.344821.28783.62781.2237.111324.560.706400.7030.41066.15

2.4全廠計算負荷計算

各車間計算負荷依照表一公式計算，結(jié)果統(tǒng)計見表3

表3

序車間設備名稱安裝容量號1紡煉車間2原液車間照明3酸站照明4鍋爐房照明5排毒車間照明6其它車間照明7小計135310123042801863803726Kdtan?0.80.650.70.750.75

0.700.700.850.650.8計算負荷P（kW）Q（kvar）1066.15783.62809.6566.72197.6138.32196166.6139.590.682852282693.851973.94S（kVA）1324.56998.24241.2257.24166.38364.983352.6由于在一定的狀況下是不可能發(fā)生所有的用電設備同時工作的狀況,假使依照全部用電設備的用電負荷之和來計算全廠計算負荷的話，勢必會造成經(jīng)濟不合理和浪費等狀況,也就是我們常說的大馬拉小車。

取全部用電負荷之和的90%，這樣在一定程度上就避免了大馬拉小車狀況的發(fā)生,提高了運行效率,符合了經(jīng)濟生產(chǎn)、生活的需要。

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因此，本次課程設計中的全廠計算負荷就為各個設備計算負荷之和的90%即：

全廠計算負荷=0.90?(紡練車間計算負荷+原液車間照明計算負荷+酸站照明計算負荷+鍋爐房照明計算負荷+排毒車間照明計算負荷+其他車間照明計算負荷)

P?K?p??pP?0.9?2693.85?2424.47(KW)

Q?K??Q?0.9?1973.94?1776.55(Kvar)

S?P2?Q2?2424.472?1776.552?3005.7(KVA)

總的計算電流：

I?S3?U?3005.73?10?173.54(A)

考慮5年的發(fā)展，年增長率按2%計算，全廠計算負荷

5P?2424.47?(1?2%)?2424.47?1.104?2676.61(KW)SQS?1776.55?(1?2%)5?1776.55?1.104?1961.31(Kvar)

S?P2?Q2?2676.612?1961.312?3318.28(KVA)

2.5電壓等級的確定

電網(wǎng)電壓等級的確定，是與供電方式、供電負荷、供電距離等因素有關的。有關資料提供了供電電壓與輸送容量的關系：

表4我國電壓等級及輸電范圍

電壓等級36103560110220

輸送容量(MW)0.1-10.1-1.20.2-22-153.5-3010-50100-5009

輸送距離(km)1-34-156-2020-5030-10050-150100-300

330500750

200-8001000-15002000-2500200-600150-850500以上但近年來，隨著電氣設備的進步及電力技術(shù)的發(fā)展，輸送容量及距離有了很大進步。

2.5.1本廠電壓等級的確定

設計任務書提供了三個電壓等級：110/38.5/11KV在要考慮工廠5年發(fā)展規(guī)劃負荷（工廠負荷年增長率按2%），五年以后的最大功率為2676.61KW并且輸送距離為19公里，因此我選用負荷為2000-10000KW，供電電壓選10KV，輸送距離在6-20公里。

2.6無功功率補償

工廠中由于有大量的異步電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備的運行性能、提高其自然功率因數(shù)的狀況下，尚達不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時，則需增設無功功率補償裝置。1.通過適當措施提高自然功率因數(shù)。2.并聯(lián)同步調(diào)相機。3.并聯(lián)適當?shù)撵o電電容器。

供電局要求的功率因數(shù)：當為10KV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos?0.9。所以5本設計采用并聯(lián)電容器來進行無功補償。無功補償使用專用的電力電容器，其規(guī)格品種好多，按安裝方式分為戶內(nèi)式和戶外式，按相數(shù)分為單相和三相，按額定電壓分為高壓和低壓電容器等等。a.電容器的選擇

電容器無功容量的計算

其中?qc?tan?1?tan?2；稱為無功補償率。

Qc?P30?tan?1?tan?2?

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cos?1?P302693.85??0.8S303352.6根據(jù)《工廠供電》附錄表3可以根據(jù)補償前功率因數(shù)和補償后的功率因數(shù)查表求得?qc

表5cos?1=0.8，cos?2對應的?qc

補償前的功率因數(shù)cos?10.80b.電容器（柜）臺數(shù)的確定需電容器臺數(shù)：n?QCqC補償后的功率因數(shù)cos?20.850.130.860.160.880.210.900.920.940.960.461.000.750.270．320.39Qc?P30?tan?1?tan?2??P30??qc?2693.85?0.46?1239.2kvarqC為單臺電容器補償容量根據(jù)并聯(lián)電容器的技術(shù)數(shù)據(jù)

表6

型號BWF10.5-100-1BWF10.5-40-1額定容量（kvar）額定電容（uf）100402.891.155選擇臺數(shù)121總補償容量為QC?12?100,?40?1240kva補償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負荷基本不變。

'低壓側(cè)無功功率計算負荷Q30?Q30?QC?1973.94?1240?733.94kvar。

'2'2?P30?Q30?2792.04kV?A。低壓側(cè)視在功率計算負荷S30低壓側(cè)計算電流I?'30'S303UN?2792.04kW?4230.37A。

0.66低壓側(cè)功率因數(shù)提高為cos???變壓器功率損耗為

P302693.85kW??0.965。?S302792.04kV?A??0.01?2792.04kV?A?26.94kW?PT?0.01S30

??0.05?2792.04kV?A?134.7kvar?QT?0.05S30變電所高壓側(cè)的計算負荷為

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???P30??PT?2693.85?26.94?2720.79kWP30'???Q30Q30??QT?733.94?134.7?868.64kvar???P30??2?Q30??2kV?A?2856.09kV?AS30???I30??S30?164.9A3UN

補償后工廠的功率因數(shù)為:cos???因此，這一功率因數(shù)滿足要求。

??P30?0.953?0.95??S30變電所的設計與選擇

3.1變電所位置的選擇

變電所位置和數(shù)量的選擇，實際上就是在整個企業(yè)內(nèi)選擇布置供電點。為了使供電系統(tǒng)合理布局及提高電能質(zhì)量，必需根據(jù)企業(yè)負荷類型，負荷大小和分布特點，以及企業(yè)內(nèi)部環(huán)境條件及生產(chǎn)工藝上的要求進行全面考慮。

3.1.1配變電所位置選擇，應根據(jù)以下要求綜合考慮確定

1.接近負荷中心。

2.進出線便利。3.接近電源側(cè)。

4.設備吊裝，運輸便利。

5.不應設在有猛烈震動的場所。

6.不宜設在多塵，水霧（如大型冷卻塔）或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠離時，不應設在污源的下風側(cè)。

7.不應設在廁所，浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方或貼鄰。

8.配變電所為獨立建筑物時，不宜設在地勢低洼和可能積水的場所。

9.高層建筑地下層配變電所的位置宜選擇在通風，散熱條件較好的場所。10.殊防火要求的多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設備的配變電所，可設置在底層靠外墻部位，但不應設在人員密集場所的上方，下方，貼鄰或疏散出口的兩旁。

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3.1.2變電所位置的選擇原則

1.變電所的位置盡量靠近負荷中心，特別是車間變電所更應當如此；2.進出線便利，特別是采用架空線金瘡線時更應當考慮這一點；3.盡量靠近電源側(cè)，對工廠總降壓變電所要特別考慮這一點；4交通運輸便利，以便于變壓器和控制柜等設備的運輸；

5選定變電所的位置，不應阻礙工廠或車間的發(fā)展，應留有擴建的余地，適當考慮變電所本身擴建的可能。

3.2車間變電所位置的確定

根據(jù)地理位置及各車間計算負荷大小，決定設立3個車間變電所，各自供電范圍如下：根據(jù)表3可知各車間的計算負荷，仿照力學中求重心的力矩方程可得：

x?Pi?P1x1?P2x2?P3x3x?Pi??(Pixi)

y?Pi??(Piyi)i?P1y1?P2y2?P3y3y?P由此可推得負荷中心的坐標為：

(Px)?x??3.59?3.6

P?iiiy??(Py)?2.715?2.7?Piii即復合中心位置坐標為（3.6,2.7）3.2.2車間變電所位置的確定

根據(jù)化纖廠平面位置圖來看，整個廠區(qū)宜設置兩處車間變電所，第一處車間變電所應負責酸站（D）、鍋爐房（E）、原液車間（B）和其他車間（C）的工作任務及照明任務。其次處車間變電所應負責紡練車間（A）、排毒車間（F）及生活區(qū)的用電任務。

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1#車間變負責B、C、D、E車間的任務，根據(jù)表3可這各車間的計算負荷，應用力學中求重心的力矩方程可得：

x?Pi?P1x1?P2x2?P3x3x?Pi??(Pixi)

y?Pi??(Piyi)i?P1y1?P2y2?P3y3y?P由此可推得負荷中心的坐標為：

x??(Px)?809.6?3.3?197.6?0.9?196?0.9?285?0.9?2.2

809.6?197.6?196?285?Piiiy??(Py)?809.6?2.1?197.6?2.1?196?0.6?285?3.7?2.2809.6?197.6?196?285?Piii1#車間變的位置可確定在（2.2,2.2）。

同理2#車間變負責A、F車間以及生活區(qū)的供電任務，應用力學中求

重心的力矩方程可得2#車間變的坐標為（5.3,3.3）。

根據(jù)化纖廠平面圖來看兩個點都過于靠近工作車間，因此綜合各種因素將車間變適選中取如圖2。

圖2所址設計圖

圖2中每個車間的圓是負荷圓，圓的半徑與車間負荷比例為

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（1:100KW）。

計算復合指示圖相關數(shù)據(jù)如表7

車間紡煉車間A原液車間B酸站D鍋爐房E排毒車間F其它車間C計算負荷（KW）1066.15809.6197.6196139.5285表7

X坐標Y坐標5.33.30.90.95.30.93.72.12.10.60.63.7Pxii5650.602671.68177.84176.4739.35256.5Piyi3944.761700.16414.96117.683.71054.5

3.3變電所型式

車間變電所和小型工廠變電所，都是將電壓10KV降為一般用電設備

所需要低壓220V/380V的降壓變電所。其變壓器容量一般不超過1000KV·A，主接線方案一般較為簡單。3.3.1變電所得主接線圖

根據(jù)化纖廠引進電壓為10KV，總計算負荷比較大，所以考慮裝有兩臺變壓器的小型變電所。

（一）、高壓無母線、低壓單母分段的變電所主接線圖（如圖3）這種主接線的供電可靠性較高，當任一主變壓器或任一電源進線停電檢修或發(fā)生故障時，改變電站通過閉合低壓母線分段開關，即可迅速恢復對整個變電所的供電。

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圖3高壓無母線、低壓單母分段的變電所主接線圖

（二）、高低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線圖（圖4）這種主接線的兩端高壓母線，在正常時可以接通運行，也可以分段運行。任一臺主變壓器或任一路電源進線停電檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，均可迅速恢復整個變電所得供電，供電可靠性較高。

16

圖4高低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線圖

4.廠變電所變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇

4.1變電所變壓器臺數(shù)的確定

4.1.1確定原則

1.對于大城市郊區(qū)的一次變電所在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的狀況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。

2.對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。

4.1.2選擇變壓器臺數(shù)時,應考慮以下因素

1.應滿足用電負荷對供電的可靠性的要求，對供有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺能對一、二級負荷繼續(xù)供電。

17

2.對于一級負荷的場所，鄰近又無備用電源聯(lián)絡線可接,或季節(jié)性負荷變化較大時,宜采用兩臺變壓器。

3.是否裝設變壓器，應視其負荷的大小和鄰近變電所的距離而定。當負荷超過320KVA時，任何距離都應裝設變壓器。4.2變壓器容量的確定

4.2.1變壓器容量選擇時應遵循的原則

1.只裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應滿足全部用電設備計算負荷的需要。

2.裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量應同時滿足以下兩個條件：

a.任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要；b.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部用電容量設備70%的需要。3.變壓器正常運行時的負荷率應控制在額定容量的60%~70%為宜，以提高運行率。

4.3各個廠用變壓器臺數(shù)及容量選擇

1.的變壓器臺數(shù)及容量選擇a.1#廠用變供電負荷統(tǒng)計。

P?1488.2KW

Q?1099.64Kvar

b.變電所I的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）。無功補償試?。篞C?600Kvar補償以后：

Q?1137.74?600?537.74Kvar

cos??PSⅠ?

2?P???Q?Q?cc2?1249.81249.8??1137.74?600?22?0.92?0.9

?P???Q?Q?22?1360.58?KVA?

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c.變電所I的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供電車間總負荷的70%）：

SNT1?0.7S??0.7?1360.58?952.41?KVA?

查《工廠供電》第五版附錄表5：S9、SC9和S11-M.R系列，額定容量為1000KVA，兩臺。型號：S9-1000/10（6）。

查表得出變壓器的各項參數(shù)：

W；空載損耗?Po?1.7K負載損耗?Pk?9.2KW；阻抗電壓Uk%?5；空載電流Io%?1.7。

d.計算每臺變壓器的功率損耗

S?11S???1360.58KVA?680.29?KVA?22用簡化經(jīng)驗公式：

?PT?0.015S?0.015?680.29KW?10.2?KW??QT?0.06S?0.06?680.29?40.8?Kvar?2.變電所Ⅱ變壓器臺數(shù)及容量選擇

a.變電所Ⅱ的供電負荷統(tǒng)計。取同時系數(shù)：K?P?0.9，K?Q?0.95

?P?K?P(P原?P其）=0.9?（870+168）KW=934.2(KW)(Q原?Q其）=0.95?（609+126）KW=698.25(Kvar)

?Q?K?Qb.變電所Ⅱ的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）。無功補償試取：QC?25（0Kvar）（Kva）r補償以后：Q?698.25?250?448.25cos??P2S???2?P???Q?Q?c2?934.2934.22??698.25?250?2?0.92?0.9

?P???Q?Qc??1036.2?KVA?

2c.變電所Ⅱ的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每

19

臺可供電車間總負荷的70%）：

SNg???0.7?S???0.7?1036.2KVA?725.34?KVA?

查《工廠供電》第五版附錄表5：S9、SC9和S11-M.R系列，額定容量為800KVA，兩臺。型號：S9-800/10（6）。

查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗?Po?1.4KW；負載損耗?Pk?7.5KW；阻抗電壓Uk%?5；空載電流Io%?2.5。

d.計算每臺變壓器的功率損耗

S?11S????1036.2?518.1?KVA?22用簡化經(jīng)驗公式：

?PT?0.015S?0.015?518.1?7.77?KW?

?QT?0.06S?0.06?518.1?31.09?Kvar?3.變電所Ⅲ變壓器臺數(shù)及容量選擇a.變電所Ⅲ的供電負荷統(tǒng)計。

?P?P酸?P鍋?P排?201.5+202.5+98=502?KW??Q?Q酸+Q鍋+Q排=141.05+151.8+58.5=351.35?Kvar?

b.變電所Ⅲ的供電負荷統(tǒng)計。取同時系數(shù)：K?P?0.9，K?Q?0.95

?PⅢ?K?P?P?0.9?502?451.8?KW??K?Q?Q?0.95?351.35=333.78?Kvar?

?QⅢc.變壓所Ⅲ的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）。無功補償試取：QC?150Kvar

?150?187.78K補償以后：Q?333.78vacos??P

2?P???Q?Q?c2?451.8451.8??333.78?150?22?0.92?0.9

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S?????P???Q?Q?2c2?489.27?KVA?

變電所Ⅲ的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供電車間總負荷的70%）：

SNgⅢ?0.7SⅢ?0.7?489.27?342.49?KVA?

查《工廠供電》第五版附錄表5：S9、SC9和S11-M.R系列，額定容量為400KVA，兩臺。型號：S9-400/10（6）。查表得出變壓器的各項參數(shù)：

W；空載損耗?Po?0.87K負載損耗?Pk?4.2KW；阻抗電壓Uk%?4；空載電流Io%?3。

d.計算每臺變壓器的功率損耗。

S?11SⅢ??489.27?244.64?KVA?22用簡化經(jīng)驗公式：

?PT?0.015?S?0.015?244.64?3.67?KW??QT?0.06S?0.06?244.64?14.68?Kvar?

5.4工廠總降壓變電所主變壓器臺數(shù)、容量選擇及無功補償

?P?2??P'+P'+P'??2??1249.8+1137.74+502??5779.08?KW?

ⅠⅡⅢ?Q?2??Q'+Q'+Q'??2??537.74?448.25?201.35??2374.68?Kvar?

ⅠⅡⅢP?K?P?P?0.9?5779.08?5201.17?KW?Q?K?Q?Q?0.95?2374.68?2255.95?Kvar?

Kvar總降壓變10KV側(cè)無功補償試?。篞C?500

cos??PP??Q?QC?22?5779.085779.08??2374.68?500?22?0.95合格。

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S?P2??Q?QC??5779.082??2374.68?500??6075.5?KVA?22總降壓變電所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供電車間總負荷的70%）：

SNT?0.7S?0.7?6075.5?4252.88?KVA?

查《電力工程電氣設備手冊電氣一次部分（上下）》，額定容量為5000KVA，兩臺。型號：SL7-5000/35。

查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗?Po?6.75KW負載損耗?Pk?36.7KW阻抗電壓Uk%?7空載電流Io%?1.1。

4.工廠總降壓變電所的接入系統(tǒng)設計

4.1接入線形式的選擇

根據(jù)設計任務書要求，工廠總降壓變電所由其東南方19km處的某變電所110/38.5/11kV,120MVA變壓器供電。由工廠負荷得知，選擇110/38.5kV級變壓。為保證供電可靠性，選擇雙回線路供電，線路選型為鋼芯鋁絞線（LGJ）架空形式。

22

4.2接入線截面的選擇

用簡化公式求變壓器損耗：?P.15KW?41.58KWT?0.015?2772?QT?0.06?2210.39Kvar?132.62Kvar每回線路總的計算負荷

P.15KW?41.58KW?1427.66KW30總?0.5?2772Q30總?0.5?2210.39Kvar?132.62Kvar?1237.82Kvar

S30總?1427.662?1237.822?1889.55KVA

I30總?S30總3?UN.55?18893?35KV?31.17A

經(jīng)查閱有關資料，35KV架空裸導線（LGJ）的允許最小截面積為35mm2。其線路參數(shù)r0=0.91Ω/kmx0=0.433Ω/km

按35℃環(huán)境溫度查資料知其允許的載流量為149A>31.17A由此可知，LGJ-35型鋼芯鋁絞線滿足發(fā)熱條件。校驗所選線路上的電壓損耗。線路上的功率損耗為：

?PL?3?I30?ro?l3?3?31.172?0.91?10KW?26.52KW?QL?3?I30?xo?l3?3?31.172?0.433?10Kvar?12.62Kvar式中：

l3某變電所到總降壓變電所間的線路長度為10km。

22線路首端功率為：

P?P.66KW?26.52KW?1454.18KWL?1427總??PQ?Q總??QL?1237.82Kvar?12.62Kvar?1250.44Kvar因此，35kV架空線路上的電壓損耗為

（rP?xoQ）?l3?U?oUN?(0.91?1454.18?0.433?1250.44)?1035?0.53KV

?U%??UUN?100%?0.53KV35KV?1.5%?5%

有以上結(jié)果可知，LGJ-35型鋼芯鋁絞線滿足允許電壓損耗條件。

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6.變電所主接線方案的設計6.1主接線的設計原則和要求

主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它說明白變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。

主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它說明白變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性的問題。必需在滿足國家有關技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。6.1.1電氣主接線的設計原則

電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際狀況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護便利，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。

接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側(cè)應盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線。若能滿足繼電保護要求時也可采用線路分支接線。在110-220kV配電裝置中,當出線為2回時，一般

24

采用橋形接線；當出線不超過4回時,一般采用單母線分段接線。在樞紐變電站中，當110-220kV出線在4回及以上時，一般采用雙母接線。在大容量變電站中，為了限制6-10KV出線上的短路電流，一般可采用以下措施：

a.變壓器分列運行；

b.在變壓器回路中裝分裂電抗器或電抗器；c.采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。d.出線上裝設電抗器。6.1.2設計主接線的基本要求

對工廠變電所主接線有以下基本要求：

1.安全應符合有關國家標準和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全。

2.可靠應滿足電力負荷特別是一、二級負荷對供電可靠性的要求。3.靈活應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發(fā)展。

4.經(jīng)濟在滿足上述要求的前提下，盡量使直接線簡單，投資少，運行費用低，并儉約電能和有色金屬消耗量。6.2主接線的設計步驟

電氣主接線的具體設計步驟如下：1.分析原始資料

a.本工程狀況變電站類型,設計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數(shù)及容量等。

b.電力系統(tǒng)狀況電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（5-10年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。

c.負荷狀況負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。

d.環(huán)境條件當?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素。

e.設備制造狀況為使所設計的主接線具有可行性，必需對各主要電器的性能、制造能力和供貨狀況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的

25

先進性、經(jīng)濟性和可行性。

2.擬定主接線方案

根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案。

3.短路電流計算

對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。4.主要電器選擇

包括高壓斷路器、隔離開關、母線等電器的選擇。5.繪制電氣主接線圖

將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。6.3確定接線型式

6.3.1各類接線方式介紹

1.單母線接線

1）.優(yōu)點：接線簡單明了、設備少、操作便利、便于擴建和采用成套配電裝置。

2）.缺點：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。

3）.適用范圍:6-10kV配電裝置出線回路數(shù)不超過5回；35-63kV配電裝置出線回路數(shù)不超過3回；110-220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。

2.單母線分段接線

1）.優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段短路器自動將故障段切除，保證正常段母線不休止供電和不使重要用戶停電。

2）.缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交織跨越；擴建時需兩個方向均衡擴建。

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3）.適用范圍：6-10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時；35-63kV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時；110-220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3-4回時。3.雙母線接線

雙母線的兩組母線同時工作，并通過母線聯(lián)絡斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分派在兩組母線上。

1）.優(yōu)點：（1）供電可靠。（2）調(diào)度靈活。（3）擴建便利。（4）便于試驗。4.雙母線分段接線

當220kV進出線回路數(shù)甚多時，雙母線需要分段。1）.分段原則：

（1）當進出線回路數(shù)為10-14回時，在一組母線上用斷路器分段；（2）當進出線回路數(shù)為15回及以上時，兩組母線均用斷路器分段；（3）在雙母線分段接線中，均裝設兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器；（4）為了限制220kV母線短路電流或系統(tǒng)解裂運行的要求，可根據(jù)需要將母線分段；變壓器-線路單元接線：

2）.優(yōu)點：接線最簡單，設備最少，不需要高壓配電裝置。3）.缺點：線路故障或檢修時，變壓器停運；變壓器故障或檢修時線路停運;

4）.適用范圍：只有一臺變壓器和一回線路時；當發(fā)電廠內(nèi)不設高壓配電裝置，直接將電能輸送至樞紐變電所時。5.橋形接線

兩回變壓器-線路單元接線相連，接成橋形接線。分為內(nèi)橋和外橋兩種接線，是長期開環(huán)運行的四角形接線

27

1）.內(nèi)橋形接線

（1）優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器；（2）缺點：變壓器的切除和投入較繁雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運；橋聯(lián)斷路器檢修時，兩個回路須解裂運行；出線斷路器檢修時，線路需長時期停運，為避免此缺點，可加裝正常斷開運行的跨條，為了輪番停電檢修任何一組隔離開關，在跨條上需加裝兩組隔離開關，橋聯(lián)斷路器檢修時，也可利用此跨條；

（3）適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的狀況。

2）.外橋形接線

（1）優(yōu)點：同內(nèi)橋形接線；

（2）缺點:線路的切除和投入較繁雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運；橋聯(lián)斷路器檢修時，兩個回路須解裂運行；變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。為避免此缺點，可加裝正常斷開運行的跨條。橋聯(lián)斷路器檢修時，也可利用此跨條；

（3）適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠或變電所，并且變壓器的切換較為繁或線路較短，故障率較少的狀況。此外，線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線；6.3.2確定主接線

1.總降壓變電所主接線的確定：

因總降壓變電所裝有兩臺主變壓器，考慮供電可靠性、經(jīng)濟性所以一次側(cè)采用外橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段。如下圖：

28

2.車間變電所主接線的確定：

裝有兩臺主變壓器的車間變電所主接線圖有三種：（1）高壓無母線、低壓單母線分段

（2）高壓采用單母線、低壓單母線分段（3）高低壓側(cè)均采用單母線分段

本設計采用其次種主接線。如下圖：

29

30

6.4主接線設計方案

10KV35kV10KV鄰廠來備用電源10KV35kV供電局城北變電所110KV#4#5P=537.8Q=260.1LJ-350km△P=0△Q=0P=395.85Q=198.91LJ-250.32km△P=0.8△Q=0.2P=205.5Q=86.17LJ-250.64km△P=0.42△Q=0.1△Pb=5.7△Qb=26.14#1SL7-1000△Pb=5.05△Qb=25.71#2SL7-630△Pb=2.99△Qb=13.11#3SL7-315P30=532.10Q30=233.960.4KV0.4KVP30=390Q30=1730.4KVP30=202.05Q30=72.96P=942.44Q=733.59P=240Q=180P=780Q=546辦公生活P=112Q=67.2P=168Q=126P=169Q=118.3

31

7.短路電流的計算

7.1短路計算公式參數(shù)名稱功率有名值S標幺值S??SSd說明一般取Sd?100MVA一般取Ud?UevId?Sd3Ud電壓電流UIU??I??UUdIId電抗XX??XXSd=2XdUdX?是以S幺值d為基準容量的標變壓器電抗UK%U2NXT?100SNXT?U%Sd?k100SN線路電抗XL?X1LXL?INXR??XLS?12dUdX1為線路每公里電抗值XR%為電抗電抗器電抗系統(tǒng)等值電抗XR?XR%UN1003XR%UNSd21003INUd器銘牌上數(shù)值U2XS?NSKXS?SSd?d?SK3IKUNSK為某點短路容量，Ik為該點的三相短路電流KST為啟動SK（MVA）IK（KA）電動機電抗

X''MUK%U2N?100SN'X'M?SdKSTSN電流倍數(shù)32

表6.1

按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流。短路計算電路圖見圖6.2。

圖6.2

1.工廠總降壓變35KV母線短路電流（短路點①)a.確定標幺值基準：Sd?100MVA，Uav?37kV

Id?Sd?3?Uav100?1.56?kA?3?37b.計算各主要元件的電抗標幺值：系統(tǒng)電抗（取短路器Soc?1500MVA）

X1?Sd100??0.1Soc100035kV線路電抗?LGJ?35?x?0.4??/km?

X2?0.4?10?100?0.29237c.求三相短路電流和短路容量：①總電抗標幺值：

X??X1?11X2=0.1??0.29?0.6822

33

②三相短路電流周期分量有效值：

Ik?3??Id1.56??2.3?KA??X0.68③其他三相短路電流電流值：

I\?3??I??3??Ik?3??2.3?KA?

??ish?2.55I\?2.55?2.3?2.85?KA?

3?3???Ish?1.1I\?1.1?2.3?2.53?KA?

3?3?④三相短路容量：

Sk?3??Sd100??147?MVA?X?0.682.10KV母線短路電流（短路點②)

a.確定標幺值基準：Sd?100MVA，Uav?10.5kV

Id2?Sd100??5.5?kA?3?Ud23?10.5b.計算各主要元件的電抗標幺值：①系統(tǒng)電抗（取短路器Soc?1500MVA）

X1?Sd100??0.1Soc1500②35kV線路電抗

?LGJ?35?，

x?0.4??/km?

X2?0.4?10?100?0.29237③35KV/10KV電力變壓器電抗?Uk%?7?

Uk%?Sd7?100?103X3?X4???1.4100SN100?5000④備用系統(tǒng)電抗(取斷路器Soc?350MVA)

X5?Sd100??0.29Soc350c.求三相短路電流和短路容量：①總電抗標幺值：

34

X??X1?X2?X3?X41.4?1.4?X5?0.1?0.29??0.29?1.3821.4?1.4②求三相短路電流周期分量有效值：

Ik?3??Id5.5??4?KA??X1.38③其他三相短路電流電流值：

I\?3??I??3??Ik?3??4?KA?

??ish?2.55I\?2.55??10.2?KA?

3?3???Ish?1.1I\?1.1?4?4.4?KA?

3?3?④三相短路容量：

Sk?3??Sd100??72.5?MVA??X1.383.0.4kV母線短路電流（短路點③)

a.確定標幺值基準：Sd?100MVA，Uav?0.4kV

Id2?Sd100??144.34?KA?3?Ud33?0.4b.計算各主要元件的電抗標幺值：①系統(tǒng)電抗（取短路器Soc?1500MVA）

X1?Sd100??0.1Soc1500②35kV線路電抗

?LGJ?35?，

x?0.4??/km?

X2?0.4?10?100?0.29372③35KV/10KV電力變壓器電抗?Uk%?5?

Uk%?Sd7?100?103X3?X4???1.4100SN100?5000④備用系統(tǒng)電抗(取斷路器Soc?350MVA)

35

X5?Sd100??0.29Soc350

⑤10kV廠內(nèi)架空線路電抗（給變電所?、??、???供電）：因這段10kV架空線路很短，l?0，電抗可不計。

X6?0

⑥10/0.4KV電力變壓器

1000KVA變壓器Uk%?5：

Uk%?Sd5?100?103X7=X8???5100SN100?1000800KVA變壓器Uk%?5

Uk%?Sd5?100?103X9=X10???6.25100SN100?800400KVA變壓器Uk%?4

Uk%?Sd4?100?103X11=X12???10100SN100?400c.求三相短路電流和短路容量：①總電抗標幺值：

X??(X1?X2?X3||X4)||X5?(X7||X8)||(X9||X10)||(X11||X12)1.4)?0.292??1.40.1?0.29??0.292(0.1?0.29?56.2510??2202?3.956.2510??2202②求三相短路電流周期分量有效值：

Ik?3??Id144.34??13.21?kA?X?10.93③其他三相短路電流電流值：

I\?3??I??3??Ik?3??13.21?kA?3?3?

??ish?2.55I\?2.55?13.21?33.69?kA???Ish?1.1I\?1.52?13.21?20.08?kA?3?3?

④三相短路容量：

Sk?3??Sd100??7.57?MVA?X?13.2136

三相短路電流和短路容量計算結(jié)果列表匯總?cè)绫?.3所示。短路點計算①點2.84三相短路電流Ik?3??3?Ik?3?I??3?ish三相短路容量?3?Sk?3?Ish2.842.847.424.32181.8235kV②點0.630.630.631.610.96158.710kV③點13.2113.2113.2133.6920.087.570.4kV表6.3

七.變電所一次設備的選擇與校驗

7.1各種電氣設備的選擇7.1.1斷路器型式的選擇

除需滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。

斷路器的選擇及校驗條件如下：1.Uzd?U?；2.Ie?I?；3.熱穩(wěn)定校驗

Ie2.t.t?I?2.t；

4.動穩(wěn)定校驗ich?idf。

7.1.2隔離開關的選擇

1.隔離開關的主要用途：

a.隔離電壓，在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。

b.倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關協(xié)同斷路器，協(xié)同操作來完成。

c.分、合小電流。

2.隔離開關選擇和校驗原則是：

37

a.Uzdb.C.

?U?；

Ie?I?；

2Ie.t.t?I?2.t；

d.ich?idf。

7.1.3低壓斷路器的選擇、整定與校驗

1.低壓斷路器過電流脫扣器的選擇過電流脫扣器的額定電流IN.OR應大于等于線路的計算電流，即IN.OR?I30

2.低壓斷路器過電流脫扣器的整定

a.瞬間過電流脫扣器支作電流的整定，瞬時過電流脫扣器的動作電流應躲過線路的尖峰電流Ipk，即

Iop(0)?KcoIpk

式中Kco可靠系數(shù)。對動作時間在0.02s以上的DW系列斷路器可取1.35；對動作時間在0.02s及以下的DZ系列斷路順宜取2～2.5。

b.短延時過電流脫扣器動作電流和時間的整定，短延時過電流脫扣器的動作電流Iop(s)應躲過線路的尖峰電流Ipk即

Iop(s)?KcoIpk式中Kco——可靠系數(shù)，取1.2。

短延時過電流脫扣器的動作時間分0.2s、0.4s及0.6s三級，尋常要求前一級保護的動作時間比后一級保護的動作時間長一個時間級差（0.2s）。

c.長延時過電流脫扣器動作電流和時間的整定，長延時過電流脫扣器一般用于作過負荷保護，動作電流僅需躲過線路的計算電流，即

Iop(1)?KcoI30

38

式中Kco——可靠系數(shù)，取1.1。

動作時間應躲過線路允許過負荷的持續(xù)時間，其動特性尋常為反時限，即過負荷電流越大，動作時間越短。

d.過電流脫扣器與被保護線路的協(xié)同，當線路過負荷或短路時，為保證絕緣導線或電纜不致因過熱燒毀而低壓斷路器的過電流脫扣器拒動的事故發(fā)生，要求

Iop?KOLIal式中Ial為絕緣導線或電纜的允許載流量；

KOL為絕緣導線或電纜的允許短時過負荷系數(shù)。對瞬時和短延時過電流脫扣器取4.5；對長延時過電流脫扣器取1；對保護有爆炸性氣體區(qū)域內(nèi)的線路，取0.8。

假使按式所選擇的過電流脫扣器不滿足上式的協(xié)同要求，可依據(jù)具體狀況改選過電流脫扣器的動作電流，或適當加大絕緣導線或電纜的截面。

3.低壓斷路器熱保護脫扣器的選擇熱脫扣器的額定電流IN.HR應大于等于線路的計算電流，即：

IN.HR?I30

4.低壓斷路器熱保護脫扣器的整定期熱保護脫扣器用于作過負荷保護，其動作電流Iop.HR需躲過線路的計算電流，即

Iop.HR?KCOI30

式中KCO可靠系數(shù)，尋常取1.1，但一般應通過實際測度進行調(diào)整。5.低壓斷路器型號規(guī)格的選擇與校驗

a.斷路器的額定電壓應大于或等于安裝的額定電壓。

b.數(shù)路器的額定電流應大于或等于它所安裝過電流脫扣器與熱脫扣器的額定電流。

c.斷路器應滿足安裝處對斷流能力的要求。對動作時間在0.02s以上的DW系列斷路器，要求Ioc?IK

(3)39

式中Ioc——斷路器的最大分斷電流；

(3)IK——斷路器安裝處三相短路電流穩(wěn)態(tài)值。

對動作時間在0.02s及以下的DZ系列斷路器，要求

3)(3)Ioc?I(sh或ioc?ish

6.低壓斷路器還應滿足保護對靈敏度的要求以保證在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時能可靠動作，切除故障。保護靈敏度可按此式進行校驗：ISP?k.min?K

Iop式中

Iop——低壓斷路器瞬時或短延時電流脫扣器的動作電流；

K——保護最小靈敏度，一般取1.3；

Ik.min被保護線路末端在單相接地電流；對IT系統(tǒng)取下兩相短路

電流

7.1.4電流互感器的選擇與校驗

1.電流互感器應按以下條件選擇。

a.電流互感器的額定電壓應大于或等于所接電網(wǎng)的額定電壓。b.電流互感器的額定電流應大于或等于所接線路的額定電流。c.電流互感器的類型和結(jié)構(gòu)應與實際安裝地點的安裝條件、環(huán)境條件相適應。

d.電流互感器應滿足確鑿度等級的要求。

為滿足電流互感器確鑿度等級的要求，其二次側(cè)所接負荷容量S2不得大于規(guī)定確鑿度等級所對應的額定二次容量S2N，即：S2N?S2

電流互感器的二次負荷S2按此式計算：

S2?I22NZ2?I22N(?Zi?RWL?RXC)

式中I2N——電流互感器二次側(cè)額定電流，一般為5AZ2——電流互感器二次側(cè)總陰抗；

?Z

i——二次回路中所有串聯(lián)的儀表、繼電器電流線圈阻抗之和，可

由相關的產(chǎn)品樣本查得；

40

RWL——電流互感器二次側(cè)連接導線的電阻；

RXC——電流互感器二次回路中的接觸電阻，一般取0.1?.2.電流互感器應按以下條件校驗動、熱穩(wěn)定度

多數(shù)電流器給出了相對于額定一次電流的動穩(wěn)定倍數(shù)（Kes）和1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)（Kt）,因此其動穩(wěn)定度可按此式校驗：

(3)其熱穩(wěn)定度可按此式校驗：(KtI1N)2t?I?tima

2Kes?2I1N?ish

如電流互感器不滿足式上面式子的要求，則應改選較大變流比或具有較大的S2N或|Z2.al|的互感器，或者加大二次側(cè)導線的截面。

7.2本變電所高低壓電氣設備的選擇

根據(jù)上述短路電流計算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路狀況進行校驗，總降壓變電所主要高低壓電氣設備確定如下。

7.2.1高壓110kV側(cè)設備選擇

計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW2?35/600隔離開關電壓互感器電流互感器避雷器GW2?35GJDJJ2?35LB?35FZ?35U?35kW35kWI?18.6A35kW600A35kW35kW35kW600A6.6kA2?20/5Ik?2.84kASk?181.82MVA400MVA17kA?3?ish?7.42kA42kA3.3?202

41

26.6?4i?4?2.84?42?2220?4?1.3?20?27.2.2中壓38.5kV側(cè)設備選擇

計算數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關電流互備注GN6?10T/200感器SN10?10ILA?10U?10kW10kW200A采用10kW10kW40/5GG?10?54高壓開關柜I?34.49A630A16kAIk?0.63kASk?158.7MVA300MVA40kA162?4?3?ish?1.61kA25.5kA102?4160?402i?4?0.61?42?27.2.3低壓11kV側(cè)設備選擇

計算數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關電流互感器備注DZ20?1250HD11?1000LM?0.5U?0.4kWI?839A0.4kW1250A50kA0.4kW1250A0.4kW1000/5Ik?13.21kASk?20.08MVA采用

42

?3?ish?33.69kA2i??4?13.212?4BFC?0.5G?08抵押開關柜7.3變電所進出線的選擇與校驗110kV供電線路截面選擇

為保證供電的可靠性，選用兩回110KV供電線路。

P'?11P??2443.46?1221.73?kw?2211Q'?Q???1131.5?300??415.75?kvar?22S'?11S??2581.06?1290.53?kVA?22用簡化公式求變壓器損耗：

?P?0.015S'?0.015?1290.53?19.36?kw?

?Q?0.06S'?0.06?1290.53?77.43?kvar?每回110kV供電線路的計算負荷：

P\?P'??P?1221.73?19.36?1241.09?kw?

Q\?Q'??Q?415.75?77.43?493.18?kvar?S\?P\?Q\?1241.092?493.182?1335.49?kVA?S\1335.49I???22.03?A?3?U3?35線路的功率損耗：

?PL?3I2RL?3?22.032?0.91?16?21.2?kw?

?QL?3I2XL?3?22.032?0.43?16?10.02?kvar?線路首端功率：

P?P\??P?1241.09?21.2?1262.29?kw?

43

Q?Q\??Q?493.18?10.02?503.2?kvar?

110kV線路電壓降計算：

?U?Pro?QxoUl?1262.29?0.91?503.2?0.43?19?0.62N35?kV??U%??UU?100%?0.6235?100%?1.7%?10%N合格7.4廠內(nèi)10kV線路截面選擇7.4.1供電給變電所Ⅰ的10kV線路

為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計算負荷：P?12?1100.16?550.08?kW?Q?12?506.34?253.17?kvar?計及變壓器的損耗：

P'?P??Pb?550.08?6.05?556.13?kW?Q'?Q??Qb?253.17?27.5?280.67?kvar?

S'?P'2?Q'2?556.132?280.672?622.94?kVA?I?S'3?10?622.943?10?35.97?A?由于任務書中給出的最大負荷利用小時數(shù)為4600小時，查表可得：架

空線的經(jīng)濟電流密度jec?0.9A/mm2。

Aec?I所以可得經(jīng)濟截面：j?35.97?39.97mmec0.9?2?可選用導線型號LGJ?50，其允許載流量為Ia1?234A。

相應參數(shù)為ro?0.63?/km，xo?0.38?/km。在按發(fā)熱條件檢驗：

??30oCKt?70??70?30已知

，溫度修正系數(shù)為：70?25?70?25?0.94I'al?KItal?0.94?234?219.96?A??I?35.97?A?

44

由上式可知，所選導線符合長期發(fā)熱條件。

kW主變壓器，10kV線路很短，其功率損耗可由于變電所Ⅰ緊鄰35/11忽略不計。

線路首端功率：

P?P'?556.13?kW?Q?Q'?280.67?kvar?

7.4.2供電給變電所Ⅱ的10kV線路

為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計算負荷：P?12?780?390?kw?Q?12?346?173?kvar?計及變壓器的損耗：

P'?P??Pb?390?5.05?395.05?kw?Q'?Q??Qb?173?25.71?198.71?kvar?

S'?P'2?Q'2?395.052?198.712?442.21?kVA?I?S'3?10?442.213?10?25.53?A?根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長度為l?0.32km。10kV線路很短功率損耗

?PL?3I2RL?3?25.532?1.33?0.32?0.8?kW??QL?3I2XL?3?25.532?0.35?0.32?0.2?kvar?

線路首端功率：

P?P'??P?395.05?0.8?395.85?kW?Q?Q'??Q?198.7