供配電工程課程設計報告－某時裝有限公司供配電系統(tǒng)電氣部分設計

供配電工程課程設計報告設計題目：某時裝有限公司供配電系統(tǒng)電氣部分設計起止時間：指導教師：供配電工程課程設計任務書（11）班級：2008級電氣工程及其自動化③班（2010專升本）學生：201020210101～201020210108指導教師：徐濾非、湯立剛一、設計題目某時裝有限公司供配電系統(tǒng)電氣部分設計二、設計目的及要求通過本課程設計：熟悉供配電系統(tǒng)初步設計必須遵循的原則、基本內容、設計程序、設計規(guī)范等，鍛煉工程設計、技術經(jīng)濟分析比較、工程計算、工具書使用等能力，并了解供電配電系統(tǒng)前沿技術及先進設備。要求根據(jù)用戶所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，選擇配變電所主結線方案、高壓配電線路接線方式、高低壓設備和進出線，確定車間變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型。最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。三、設計依據(jù)1、負荷情況該時裝有限公司主要生產和銷售各類高中檔針織品服裝、部分梭織服裝，公司占地面積135畝，建筑面積15000平方米。主要由綜合辦公樓、裁剪車間、縫制車間、整燙車間、檢品車間、印繡花車間等部門組成。該公司大部分車間為三班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為5100h。車間負荷情況見附表。按二級負荷設計。2、供電電源情況按照公司與當?shù)仉姌I(yè)部門簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，可從某35／10kV地區(qū)變電站取得工作電源。該35／10kV地區(qū)變距離本廠約為5km，10kV母線短路數(shù)據(jù)：S3ax=200MVA、S3in=110MVA。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡線由鄰近的單位取得備用要求：①過電流保護整定時間不大于1.0s；②在工廠10kV電源側進行電能計量；③功率因數(shù)應不低于0.9。3．自然條件年最高氣溫39℃,年平均氣溫23℃,年最低氣溫-5℃,年最熱月平均最高氣溫33℃,年最熱月平均氣溫26℃,年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃.主導風向為南風，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m，地層以砂粘土為主。4．電費制度按兩部電價制交納電費,基本電價20元/千伏·安/月，電度電價0.5元/度。四、設計任務設計內容包括：選擇高壓配電所位置、配變電所的負荷計算及無功功率的補償計算，車間變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定，變配電所主接線方案的選擇，高壓配電線路接線方式的選擇，高低壓配電線路及導線截面選擇，短路計算和開關設備的選擇，繼電保護的整定計算，防雷保護與接地裝置設計等。附表：編號廠房名稱設備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1裁剪車間2402縫制車間3303整燙車間4檢品車間5印繡花車間906機修車間1807倉庫408食堂409鍋爐房150水泵房120綜合辦公樓生活區(qū)眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。負荷計算是設計的基礎,它決定設備容量的選用,管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總造價等,這是技術人員熟知的事實。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷（calculatedload）。在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無功功率。無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。關鍵詞：負荷計算無功補償短路電流計算電氣主接線電氣設備選擇ABSTRACTAseveryoneknows,thepowerofmodernindustrialproductionisthemajorsourceofenergyandpower.Powernotonlyeasyfromotherformsofenergyconversionfrom,butalsoeasytoconverttootherformsofenergyusedtosupply;thedistributionofpowertransmissionissimpleandeconomic,andeasytocontrol,regulationandmeasurement,andconducivetotherealizationoftheproductionprocessautomation.Therefore,thepowerinthemodernindustrialproductionandeconomiclifeofthewholewiderangeofapplications.Loadcalculationisthebasisofdesign,whichdeterminesthechoiceofequipment,capacity,sizeofnetworksystems,aswellasthetotalcostofsuchworks,thisisthefactthatwell-knownandtechnicalpersonnel.Intheexchangeofcircuits,powersupplyfromtheelectricpowerload,therearetwo;oneistheactivepower,reactivepoweris.Reactivepowerquiteabstract,itisusedforcircuitswiththeexchangeofelectricandmagneticfieldsandelectricalequipmentusedintheestablishmentandmaintenanceoftheelectricpowerfield.Short-circuitcurrentcalculationisdesignedtocheckthecorrectchoiceandelectricalequipment,aswellasrelayprotectionsettingcalculationdevice.PowerSupplySystemfortheplant,becausethepowersystemasthecapacityofinfinitepower,andshort-circuitisalsorelativelysimple,sogenerallyonlytheuseofimpedanceseriesandparallelcircuitscanbethemethodofJane,toderiveitsequivalenttotalimpedance.Calculatedshort-circuitcurrentandshort-circuitcapacity.Keywords:Loadreactivepowercompensationofelectricalshort-circuitcurrentcalculationofthemainelectricalequipmentwiringoptions 61.1工廠供電的意義和要求 61.2選題的背景和意義 62負荷計算的意義及相關參數(shù)的計算 72.1負荷計算的意義 72.2參數(shù)的計算 72.3車間負荷計算結果 93無功補償?shù)挠嬎?4變壓器的臺數(shù)、容量和類型的選擇 4.1車間變壓器的選擇原則 4.2選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量和類型 5電氣主接線方案選擇 5.1電氣主接線的意義及重要性 5.2電氣主接線的設計 6短路電流的計算 6.1產生短路電流的原因、危害及計算方法 6.2短路電流點的計算 7高、低壓電氣一次設備的選擇 227.1電氣設備的選擇對工廠企業(yè)的意義 227.2電氣設備的選擇及其效驗理論 227.3主要設備的選擇校驗 7.4電線電纜選擇與校驗 8.1防雷接地的理論基礎 8.2防雷接地的保護措施 參考文獻 1.1工廠供電的意義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。（2）可靠應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求（4）經(jīng)濟供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。1.2選題的背景和意義本課題應用供配電設計的基本原則和方法進行塑料五金廠供配電系統(tǒng)電氣部分設計。通過本課程設計,培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識、基本技能和專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力,使學生初步掌握科學研究的基本方法和思路,學生能夠理解“安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟”的設計要求,掌握工廠供電系統(tǒng)設計計算和運行維護所必須的基本理論和基本技能。2負荷計算的意義及相關參數(shù)的計算2.1負荷計算的意義負荷計算是設計的基礎,它決定設備容量的選用,管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總造價等,這是技術人員熟知的事實。但是近幾年來用估算的方法替代了負荷計算,給制定方案、工程審核造成一定的困難。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷（calculatedload）2.2參數(shù)的計算目前，對工礦企業(yè)的電力負荷計算主要采用三種方法：單位容量法、需要系數(shù)法、用系數(shù)法。在本設計中采用的是需要系法來進行負荷計算。（一）一組用電設備的計算負荷主要計算公式有：有功計算負荷：Pc=Kd(2-1)無功計算負荷：Qc=Pctan(2-2)視在計算負荷：Sc=Pc/cos(2-3)計算電流：Ic=Sc/3UN(2-4)式中Kd為用電設備組的需要系數(shù)值；cos為用電設備組的平均功率因數(shù)；tan為功率因數(shù)cos的正切值；UN為用電設備組的額定電壓。（二）多組用電設備的計算負荷在確定低壓干線上或低壓母線上的計算負荷時，可結合具體情況對其有功和無功計算負荷計入一個同時系數(shù)K∑。Sc,Ic圖2-1多組用電設備的計算負荷對于干線，可取K=0.85-0.95;K=0.90-0.97對于低壓母線，由用電設備計算負ΣpΣq荷直接相加來計算時，可取K=0.8-0.9,K=0.85-0.95。由干線負荷直接相加來計ΣpΣqK算時，可取K=0.95,KΣqΣΣq其計算公式如下：=KΣpΣ.iQc=KΣqΣQc.iScIc=N N(2-5)(2-6)由此確定五金廠各車間變電所總的電力負荷。2.3車間負荷計算結果由該工廠車間負荷表可確定五金廠各車間變電所電力負荷計算表，分別如下表：表2-1工廠的負荷情況編號廠房名稱設備容量/Kw需要系數(shù)/Ku功率因數(shù)車間變電所代號1裁剪車間240STS13整燙車間3802縫制車間330STS24檢品車間STS35印繡花車間6機修車間7倉庫40STS48食堂409鍋爐房水泵房綜合辦公樓生活區(qū)280STS5表2-2：各車間變電所負荷計算情況某時裝有限公司供配電STS1車間變電所電力負荷計算表編號廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)1裁剪車間2403整燙車間380總計K∑P=0.95K∑Q=0.97////某時裝有限公司供配電STS2車間變電所電力負荷計算表編號廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)2縫制車間330231330總計////231330某時裝有限公司供配電STS3車間變電所電力負荷計算表編號廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)4檢品車間495印繡花車間6機修車間總計K∑P=0.95K∑Q=0.97////某時裝有限公司供配電STS4車間變電所電力負荷計算表編號廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)7倉庫408食堂409鍋爐房水泵房綜合辦公樓總計K∑P=0.95K∑Q=0.97////某時裝有限公司供配電STS5車間變電所電力負荷計算表編號廠房名稱Pe(kW)KdCosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kVA)生活區(qū)280總計////3無功補償?shù)挠嬎阍诮涣麟娐分?由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無功功率。無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉變?yōu)槠渌问降哪芰?。由于它不對外做?才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率,遠遠滿足不了負荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設無功補償裝置的道理。根據(jù)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設位置，有高壓集中補償，低壓成組補償和低壓補償三種方式。由于本設計中上級要求工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.92,而由上面計算可知COSφ=0.6<0.9，因此需要進行無功補償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行低壓集中補償。以NO1(STS1)車間變電所為例,計算它的功率補償Q=296×[tan（arccos0.76tan（arccos0.92）]kvar=114.71kvar根據(jù)補償柜的規(guī)格要求,初選WZ0.4-30/2-J,每組容量qN.C=30kvar,則需要安裝的電容組數(shù)為n=QN.C/qN.C=114.71kvar/30kvar=3.82~4無功補償后，變電所低壓側的視在計算負荷為：Sc2+QPc=281.2KwQc=(234.65-120)kvar=114.65kvar又考慮到變壓器的功率損耗為：cu.N222TNN.TcT簡化公式有：(3-1)2]|(3-3)即：ΔPT=0.01Sc=3.05kWΔQT=0.05Sc=15.28kvar變電所高壓側計算負荷為：'.1=PC+ΔPT=284.25kWQ.1=QC-QN.C+ΔQT=129.93kvar補償后的功率因數(shù)為：各個車間的補償結果如下表3-1表3-1功率補償結果計算（低壓側）車間變電所代號無功功率補償前無功功率補償后Qc(kvar)Sc功率因素變壓器容量補償容量(kvar)Qc(kvar)Sc功率因素計算電流(A)STS15004STS23305005STS33154STS45003STS53151由計算,可以算出在變壓器的高壓側無功補償后的結果,見下表3-2表3-2功率補償后結果（高壓側）車間變電所代號△Pt(kW)△Qt(kvar)Pc(kW)Qc(kvar)(A)CosaSTS1STS2STS3STS4STS5考慮到低壓母線的同時系數(shù)：由式（2-5）(2-6)式及表3-2可確定：補償后總的有功計算負荷：Pc=KΣpΣ=1c9i7.45Kw總的無功計算負荷：Q=KΣ=81.23kv總的視在計算負荷：Sc=2+Q=1198.32Ic=Sc/3UN=69.18由表和計算可得各變電所折算到高壓側的功率因數(shù)均大于0.92,整個工廠的功率因數(shù)為0.92即功率補償?shù)碾娙葸x擇合理,符合本設計的要求。按兩部電價制交納電費,基本電價20元/千伏·安/月，電度電價0.5元/度,該工廠采取補償可節(jié)約能量為△S1+△S2+△S3+△S4+△S5=（100+185+65+100）*20=9000元。采取無功補償后該工廠每月可節(jié)約9000元。我國《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶,最大負荷使得功率因數(shù)不得低于0.9，如果達不到要求，則必須進行無功補償。因此，在設計時，可用此功率因數(shù)來確定需要采用無功補償?shù)米畲笕萘俊Ｓ蓛刹侩娰M制度可知采用無功補償為工廠節(jié)約了資金。4變壓器的臺數(shù)、容量和類型的選擇4.1車間變壓器的選擇原則（1）變電所主變壓器臺數(shù)的選擇選擇主變壓器臺數(shù)時應考慮下列原則：1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。2）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所。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，應當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。（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應滿足全部用電設備總計算負荷S30的需要，即N.T≥S302）裝有兩臺主變壓器的變電所每臺變壓器的容量SN.T應同時滿足以下兩個條件：①任一臺單獨運行時，SN.T≥（0.6～0.7）S30②任一臺單獨運行時，SN.T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)4.2選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量和類型1、根據(jù)表4-1選擇變壓器的臺數(shù)、容量和類型。對于三個車間變電站STS1、STS2、STS3、STS4、STS5的容量分別為：306.25kVA、245.56kVA、172.80kVA、293.55kVA、206.45kVA，本工廠屬于二級負荷但是考慮到相應得精進基礎和技術參數(shù)，節(jié)能和留有余量方面負荷率為70%-80%，選定三臺SC(B)10630kVA和兩臺SC(B)10250變壓器，保證工廠得負荷正常得運行。2、該工廠得自然條件為;年最高氣溫39℃,年平均氣溫23℃,年最低氣溫-5℃,年最熱月平均最高氣溫33℃,年最熱月平均氣溫26℃,年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃.主導風向為南風，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m，地層以砂粘土為主?？紤]到土壤電阻率較高，和防雷要求得提高選用此型別為SC(B)10型變壓器。初步選定變壓器得容量型號如下表：表4-1車間變電所變壓器的臺數(shù)、容量和型號編號廠房名稱Sc/kV·A變壓器臺數(shù)及容量（kV·A）變壓器型號車間變電所代號1裁剪車間STS13整燙車間2縫制車間STS24檢品車間STS35印繡花車間6機修車間7倉庫STS48食堂9鍋爐房水泵房綜合辦公樓生活區(qū)STS55電氣主接線方案選擇5.1電氣主接線的意義及重要性電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設備包括發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經(jīng)濟合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運行方式時,為了清晰和方便,通常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全圖時,將互感器、避雷器、電容器、中性點設備以及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來。對一個電廠而言,電氣主接線在電廠設計時就根據(jù)機組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等,從供電的可靠性、運行的靈活性和方便性、經(jīng)濟性、發(fā)展和擴建的可能性等方面,經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。電氣主接線應滿足以下幾點要求：1）運行的可靠性：主接線系統(tǒng)應保證對用戶供電的可靠性,特別是保證對重要負荷的供電。2）運行的靈活性：主接線系統(tǒng)應能靈活地適應各種工作情況,特別是當一部分設備檢修或工作情況發(fā)生變化時,能夠通過倒換開關的運行方式,做到調度靈活,不中斷向用戶的供電。在擴建時應能很方便的從初期建設到最終接線。3）主接線系統(tǒng)還應保證運行操作的方便以及在保證滿足技術條件的要求下,做到經(jīng)濟合理,盡量減少占地面積,節(jié)省投資。5.2電氣主接線的設計變配電所的電氣主接線是一電源進線和引出線為基本環(huán)節(jié)，以母線為中間環(huán)節(jié)的電能輸配電路。1、主接線方式其基本形式按有母線接線和無母線接線。母線又稱匯流排，起著匯集電能的作用。在擁護的變配電所中，有母線的主接線按母線的設置不同，又有單母線接線，單母線分段接線，雙母線接線。2、主接線方案的選擇該機械廠本廠可由附近35/10kV地區(qū)變電站取得工作電源，所以直接經(jīng)車間變電所，降為一般低壓用電設備所需的電壓如380V、220V。該工廠屬于二級負荷，直接引入10kV的高壓電，選擇二路電源進線的接線。采用冷備用的工作方式。（1）單母線接線又稱典型單母線接線，所有電源和引出線回路都連接在同一母線上，優(yōu)點是簡單，清晰，設備少，運行操作方便且有利于擴建。（2）各車間變點站相互獨立由于該工廠為二級負荷，對供電的可靠性要求不是很高，采用如圖所示的接線方式具有接線簡單，操作方便，設備少，投資小等優(yōu)點。通過綜合考慮,本方案一次側選擇單母線分段接線,二次側各變電站相互獨立接線方式。6短路電流的計算6.1產生短路電流的原因、危害及計算方法短路電流產生的原因：（1）設備絕緣損壞。老化、污閃、霧閃、鹽堿擊穿。（2）外力破壞。雷擊、鳥害、動物接觸、人員或植物距離太近。（3）設備機械損傷。疲勞嚴重、斷線、倒塔、倒桿、電動力太大拉斷導線。（4）運行人員誤操作、帶地線合隔離開關、帶負荷拉隔離開關。（5）其他原因。短路電流產生的主要危害：（1）短路電流的弧光高溫直接燒壞電氣設備。（2）短路電流造成的大電動力破壞其它設備，造成連續(xù)的短路發(fā)生。（3）電壓太低影響用戶的正常供電。短路電流計算的方法：常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺制法（又稱相對單位制法）。繪制短路電路圖6-1如圖圖6-1短路計算電路6.2短路電流點的計算本設計采用標幺制法進行短路計算1.在最大運行方式下:以STS1變電所為例Sk.max=200MV.A(1)確定基準值取Sd=100MV.AVc1=10.5kVVc2=0.4kV而Id1=Sd/3Uc1=100MV.A/(3*10.5kV)=5.5kAId2=Sd/3Uc2=100MV.A/(3*0.4kV)=144.34kA（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值xxd/Sk=100MV.A/200MV.A=0.5②架空線路：x=x0LSd/③電力變壓器（由附錄表Uk%6）X=Uk%Sd/100SNT=4×100×1000kV.A/100×400kV.A=10繪制等效電路如圖6-2，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點。圖6-2等效電路(3)求k-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流1）總電抗標幺值X*Σ(k一2）三相短路電流周期分量有效值I1=Id1/x*Σ(k1)=5.5kA/2.09=2.63kA3)其他三相短路電流I'()=I)1=I3=2.63kAi)I)=1.51*2.63kA=3.97kA4)三相短路容量S=Sd/x(k一1)=100MV.A/2.09=47.84MV.A（4）求k-2點的短路總電抗標幺值及短路電流1）總電抗標幺值x(k一2)=x+x+x=0.5+1.59+10=12.092）三相短路電流周期分量有效值I)2=Id2/x(k一2)=144.34kA/12.09=11.93kA3)其他三相短路電流I(3=I)一2=I3一)2=11.93kAi)11.93kA=15.62kA4)三相短路容量S)2=Sd/x(k一2)=100/11.93=8.38MV.A短路計算結果表見表6-1其它車間K-1點即變壓器高壓側短路時的短路電流和短路容量是相同的,只需計算K-2點變壓器低壓側短路時的短路電流和短路容量;根據(jù)相同的方法可計算其它車間K-2點短路電流和短路容量。表6-1STS1短路計算短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/kA三相短路容量MV.AxΣ*((3)K((3)UI(3)偽i)I)k-1k-22最小方式運行情況下:以STS1為例計算Sk.min=100MV.A(1)確定基準值取Sd=100MV.AUc1=10.5kVUc2=0.4kV而Id1=Sd/3Uc1=100MV.A/（3*10.5kV）=5.50kAId2=Sd/3Uc2=100MV.A/(3*0.4kV)=144.34kA(2)計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1）電力系統(tǒng)x=Sd/Sk=100MV.A/100MV.A=12）架空線路x=x0LSd/U=0.35λ/km×1km×100MV.A/(10.5kV)2=0.3323)電力變壓器X=Uk%Sd/100SNT=4×100×1000kV.A/100×4kV.A=10(3)求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標幺值x(k一1)=x+x=1+1.59=2.592）三相短路電流周期分量有效值I=Id1/x(k一1)=5.5kA/2.59=2.12kAi)4)三相短路容量S=Sd/x(k一1)=100MV.A/2.59=38.61MV.A(4)求k-2點的短路電路總電抗標幺值三相短路電流的短路容量1）總電抗標幺值x(k一2)=x+x+x=1+1.59+10=12.592）三相短路電流周期分量有效值I)2=Id2/x(k一2)=144.34kA/12.59=11.46kA3)其他三相短路電流I'3)2)一3一=11.46kAi)11.46kA=15.01kA4)三相短路容量S)2=Sd/x(k一2)=100MV.A/12.59=7.94MV.A其短路計算表如下：表6-2STS1短路計算短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/kA三相短路容量MV.AxΣ*(3)I(3)K((3)UI(3)偽i)I)k-1k-27高、低壓電氣一次設備的選擇7.1電氣設備的選擇對工廠企業(yè)的意義電器是指能夠根據(jù)外界施加的信號和要求，自動或手動地接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電路或非電量對象的變換、檢測、控制、保護、調節(jié)和傳遞信息用的電氣器具。工廠供電系統(tǒng)的安全運行對工業(yè)企業(yè)來說至關重要，特別是對于大型企業(yè)，企業(yè)供電的可靠性、連續(xù)性和安全性要求很高。7.2電氣設備的選擇及其效驗理論供電系統(tǒng)的電氣設備主要有斷路器、負荷開關、隔離開關、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設備等。電氣設備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設備應工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。對于高壓設備器件的校驗項目見表7-1：表7-1高壓設備器件的校驗項目電器設備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA短路電流校驗短流能力熱穩(wěn)定度真空斷路器√√√√√旋轉式隔離開關√√-√√高壓熔斷器√√√--電流互感器√√-√√電壓互感器√----選擇校驗的條件設備的額定電壓應不小于裝置地點的額定電壓設備的額定電流應不小于通過設備的計算電流設備的最大開斷（或功率）應不小于它可能開斷的最大電流按三相短路沖擊電電流和流校驗按三相短路穩(wěn)態(tài)短路發(fā)熱假象時間校驗電氣設備按在正常條件下工作進行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內或室外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。電氣要求是指電氣裝置對設備的電壓、電流、頻率（一般為50Hz）等的要求；對一些斷流電器如開關、熔斷器等，應考慮其斷流能力。7.3主要設備的選擇校驗在本設計中所用到的10kV的高壓成套設備為HXGN10-12系列箱式固定型交流金屬封閉環(huán)網(wǎng)開關設備，該設備是三相交流50Hz單母線及單母線帶旁路系統(tǒng)的戶內成套設備，具有安全連鎖、防誤性能、運行安全可靠、真空滅弧室等特點。（1）電流互感器LZZB-12的選擇和校驗電流互感器應按裝設地點條件及額定電壓，一次電流，二次電流（一般為5A），準確級等進行選擇，并應校驗其短路動穩(wěn)態(tài)和和熱穩(wěn)態(tài)。校驗結果見表7-2表7-2LZZB-12校驗序號安裝地點的電氣條件LZZB-12結論項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)1UN10kVUN12kV合格2C69.18AN100A合格3KK11.46kAK合格429.40kA44kA合格5tIMAI2t446.25kA2合格（2）RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗，見下表7-3表7-3XRNT-10高壓熔斷器的選擇校驗表安裝地點的電氣條件RN2-12高壓熔斷器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)1UN10kVUN12kV2IcIc3I(3)K11.46KAK31.5kA（3）高壓側其他設備的選擇校驗表表7-4高壓側設備校驗表選擇校驗項目斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度tIMA安裝地點的電氣條件參數(shù)UNCK(3)數(shù)據(jù)10kV69.18A11.46KA29.40kA=設備型號規(guī)格參數(shù)UNNKI2t真空斷路器VEC-12A(B)12kV630A25kA63kA(25kA)2×4S=電壓互感器HY5W-17/4512kV----隔離開關GN38-12D10kV630A80kA（4）低壓側電氣設備的選擇校驗低壓側進線柜主要采用GCL系列，主要校驗電流互感器LMK-0.66和斷路器ME630-ME3205，其校驗結果如下表：i=1表7-5低壓側部分電器設備校驗表選擇校驗項目斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度tIMA安裝地點的電氣條件參數(shù)UNCK(3)數(shù)據(jù)0.38kV21.61A101.94kA(16．92kA)2設備型號規(guī)格參數(shù)UNNKI2t電流互感器0.38kV50A 160KA-斷路器ME630-ME320.4kV630A50kA150kA(50kA)2×4S=10000kA27.4電線電纜選擇與校驗1、電線電纜選擇的條件（1）發(fā)熱條件（2）電壓損失條件（3）經(jīng)濟電流密度條件（4）機械強度條件(5)短路熱穩(wěn)定條件用戶的對電力電纜不必校驗機械強度。其具體校驗條件如下：按發(fā)熱條件選擇導線和電纜截面按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時，應使其允許載流量Ial大于通過相線的計算電流Ic，即Ial＞Ic所謂導線和電纜的允許載流量，就是在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導線能夠連續(xù)承受而不致使其穩(wěn)定溫度超過允許值的最大影響導線和電纜的允許載流量的主要因素：導線和電纜的導體材料與絕緣材料、導線和電纜的環(huán)境溫度、導線和電纜的敷設方式、導線和電纜的并列根數(shù)。按發(fā)熱條件選擇導體截面后，再校驗電壓損失、機械強度、短路熱穩(wěn)定等條件。b按電壓損失條件選擇導線和電纜截面。當先按電壓損失條件選擇導線(或電纜，下同)截面時，由于截面未知，故有兩個未知數(shù)，即導線的電阻和電抗?？上燃俣ㄒ粋€單位長度的電抗值x0,然后再進行選擇計算。10piLiN2N(2n)|(2n)|10UNΔUal%-x0ΣqiLi|i=1)(7-1)(7-2)A r0(7-3)式中是導線材料電阻率的計算值，銅取18.8，單位Ω·m×10－9。c經(jīng)濟電流密度35kV以上高壓線路考慮經(jīng)濟截面，用戶的10kV及以下線路通常不按此條件選擇。d校驗機械強度導線截面應不小于其最小允許截面e短路熱穩(wěn)定對絕緣導線電纜和母線應校驗其短路熱穩(wěn)定性校驗公式如下：Atima(7-4)2、對該工廠我們只選擇架空線、母線及高壓側進出線的導線1）10kV架空進線選擇初定線路為LJ型鋁絞線,取x=0.35Ω/km,則據(jù)ΔUAC%=(r0p1L1+x0q1L1)/(10UN2)（7-5）=(r0×979.08kW*5+0.35Ω/km×426.52kvar*5)/(10×(10kV)2)=4.98r0+0.746≤5≤0.867Ω/kmA>=ρ/r0=36.56mm2選取LJ-50型導線,并查得其r0=0.66Ω/km,x0=0.355Ω/km,算得ΔUAC%=4.809≤5。可見LJ-50導線滿足電壓損失要求。再對該導線做發(fā)熱條件校驗，因為導線最大負荷電流為74.22A,而查附錄表29，得LJ-50導線在40℃下載流量為174A,滿足發(fā)熱條件要求,接著做機械強度校驗根據(jù)相關規(guī)定,10kV架空線路鋁絞線的最小截面為35mm2，因此所選LJ-50型是滿足機械強度要求的。2）母線的選擇：對于10kV母線初選TMY-3X(40X4)允許載流量為625A>69.18A符合條件，而據(jù)(7-4)得Amin=15.38㎜2A=160㎜2>Amin符合熱穩(wěn)定的條件其他條件不做考慮。對線路中低壓母線也初步選定該母線。3）進出線電纜的選擇：考慮高壓側進線的電纜選定YJV8.7/10kV-3型電纜允許載流量為235A>69.18A（而出線相對電流要小一些也可選擇考慮到經(jīng)濟效益從略，也選擇此電纜）據(jù)(7-4)也可求得A=95㎜2>Amin=88.6㎜2均符合條件。8.1防雷接地的理論基礎1、雷擊電磁脈沖（代號LEMP）是一種電磁干擾源，它是在建筑物防雷裝置和附近遭受直擊雷擊的情況下，由雷電的強大閃電流引起的靜電場、電磁場和電磁輻射等所產生的效應。為了保障信息系統(tǒng)的防雷安全，必須對雷擊電磁脈沖采取必要的防護措施，以便在建筑物內實現(xiàn)良好的電磁兼容性（代號EMC）。對于建筑物內的信息系統(tǒng)來說，屏蔽、接地和等電位連接可以控制不同防雷區(qū)雷擊電磁環(huán)境，達到人為控制雷擊電磁脈沖干擾程度的作用。2、過電壓的概念雷電過電壓。由大氣中的雷云對地面放電而引起的。雷電過電壓的持續(xù)時間約為幾十微秒，具有脈沖的特性，故常稱為雷電沖擊波。雷閃擊中