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工廠供電畢業(yè)設(shè)計
陽泉學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計說明書
畢業(yè)生姓名 ： 專業(yè) ： 電氣自動化技術(shù) 學(xué)號 ： 指導(dǎo)教師 ： 所屬系（部） ： 信息工程與自動化系
二〇一二年五月
陽泉學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計評閱書
題目：某機械廠供電一次系統(tǒng)的設(shè)計
電氣自動化技術(shù) 專業(yè) 姓名
設(shè)計時間：2012 年 3 月 5 日~2012年 5 月 4 日 評閱意見：
成績：
指導(dǎo)教師： （簽字）
職 務(wù)：
2011 年 月 日
陽泉學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計答辯記錄卡
信息 系 電氣自動化技術(shù) 專業(yè) 姓名
答 辯 內(nèi) 容
成 績 評 定
注：評定成績?yōu)?00分制，指導(dǎo)教師為30%，答辯組為70%。
專業(yè)答辯組組長： （簽名）
201 年 月 日
前 言
設(shè)計過程中既要考慮到技術(shù)因素，又要考慮到工廠的實際情況，在嚴格按照供電設(shè)計規(guī)程及在國家方針政策的引導(dǎo)下，最終確定好一個經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定、可靠的方案。
本次設(shè)計從工廠供電的技術(shù)要求出發(fā)并結(jié)合工廠眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)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以供使用。電能的輸送和分配既經(jīng)濟又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于生產(chǎn)的自動化，因此電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。而工廠供電主要是指電能的供應(yīng)和分配。
工廠供電設(shè)計的主要任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過合理的傳輸、變換，分配到工廠車間的每一個用電設(shè)備上。隨著工業(yè)電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，工廠的用電量也迅速增長，對電能質(zhì)量、供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟指標等的要求也日益提高。供電設(shè)計是否完善，不僅影響到工廠的基本建設(shè)投資、運行費用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備和人生安全等密切相關(guān)的。工廠工業(yè)負荷是電力系統(tǒng)的主要用戶，工廠供電系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)的一個組成部分，保證企業(yè)安全供電和經(jīng)濟運行，不僅關(guān)系到企業(yè)的利益，也關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行以及能源的合理利用。
搞好工廠供電對于企業(yè)的發(fā)展、工業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)以及節(jié)能減排有重要意義，因此切實保證工廠的正常用電，必須使供電系統(tǒng)在電能的供應(yīng)、分配和使用中能夠安全、可靠、經(jīng)濟、穩(wěn)定的運行。為此在供電的的實際情況，在各種技術(shù)規(guī)程及供電協(xié)議的要求下設(shè)計了一個機械廠供電一次系統(tǒng)，本設(shè)計從多個方面介紹了工廠供電一次系統(tǒng)的設(shè)計及主要設(shè)備的選擇、校驗等。
摘 要
工廠供電是將從電力系統(tǒng)中獲得的電能經(jīng)過合理的傳輸變換，分配到工廠的車間里的用電設(shè)備上。伴隨著社會的發(fā)展，工廠對電能的質(zhì)量，供電可靠性以及經(jīng)濟性等要求也越來越高。工廠供電設(shè)計是否完善不僅影響工廠的生產(chǎn)，而且也反映到工廠供電的可靠性與安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟效益，設(shè)備安全運行以及工人的人身安全密切相關(guān)，因此，搞好工廠供電工作對于整個工廠的生產(chǎn)發(fā)展有十分重要的意義。
本設(shè)計是對工廠供電一次部分的設(shè)計，對工廠的負荷計算，短路電流計算，變電所變壓器的選擇，校驗，無功補償?shù)冗M行了設(shè)計說明，該設(shè)計從全局出發(fā)，按照負荷性質(zhì)，用電容量等做出了合理的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：配電線路 變壓器 負荷 短路電流 電氣設(shè)備
ABSTRACT
Power supply in factory is mean to electricity energy which is obtained from the power system is transferred reasonable, and it is distributed to the electric device of the factory floor. With the development of the society, the quality, reliability and economy demands of the electricity energy were increasing to the factory. Whether the design of the factory electricity supply is perfect not only affect the plant's production, but also reflects the reliability of power supply to the factory and safety, it is closely related to the economic benefit of enterprises, equipment, safe operation and safety of workers, it is important for the development of production for doing a good job of the factory power supply work.
This design is a part of power plant design, including of the plant load calculation, short circuit current calculation, and the choice of transformer substations, verification, reactive power compensation for the design specification, it make a reasonable designfollowed the load nature and electricity capacity ,standing on the overall situation.
KEY WORDS: distribution list，supply transformer，power load，short?circuit contact，electric apparatus
目 錄
前 言 ............................................................... i 摘 要 ............................................................... ii ABSTRACT ........................................................... iii
第1章 負荷計算 ...................................................... 1
1.1 負荷概述 ..................................................... 1
1.1.1 負荷的概念 ............................................. 1
1.1.2 電力負荷的等級 ......................................... 1
1.2 用電設(shè)備組計算負荷的確定 ..................................... 1
1.2.1 按需要系數(shù)法確定計算負荷 ............................... 2
1.2.2 車間負荷計算 ........................................... 6
第2章 變壓器選擇 .................................................... 8
2.1 變配電所選址 ................................................. 8
2.2 車間變電所變壓器選擇 ......................................... 9
2.2.1 變壓器臺數(shù)及容量選擇 ................................... 9
2.2.2 計算電流 .............................................. 13
2.3 無功補償及工廠總降壓變電所設(shè)計 .............................. 15
2.3.1 無功功率平衡及無功補償 ................................ 15
2.3.2 并聯(lián)電容器的選擇計算 .................................. 16
2.3.3 工廠總降壓變電所設(shè)計 .................................. 17
第3章 變電所主接線設(shè)計 ............................................. 19
3.1 電氣主接線選擇及運行方式 .................................... 19
3.1.1 主接線設(shè)計原則與要求 .................................. 19
3.1.2 電氣主接線確定 ........................................ 20
3.2 短路電流計算 ................................................ 21
3.2.1 繪制計算電路 .......................................... 22
3.2.2 最大短路電流計算 ...................................... 22
3.2.3 最小短路電流計算 ...................................... 24
第4章 高壓電網(wǎng)一次設(shè)備選擇 ......................................... 26
4.1 35kV架空線選擇 ............................................. 26
4.2 10kV電纜選擇 ............................................... 27
4.2.1 假想時間tima的確定 ..................................... 27
4.2.2 高壓配電室至各車間電纜的選擇校驗 ...................... 27
4.3 母線選擇 .................................................... 30
4.3.1 35kV母線選擇 ......................................... 30
4.3.2 10kV母線選擇 ......................................... 31
4.4 電氣設(shè)備選擇校驗 ............................................ 32
4.4.1 選擇原則 .............................................. 32
4.4.2 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件 ...................... 32
4.4.3 35kV側(cè)斷路器選擇 ..................................... 33
4.4.4 電流互感器的選擇 ...................................... 34
4.4.5 電壓互感器的選擇 ...................................... 35
4.4.6 熔斷器選擇 ............................................ 36
4.5 高壓開關(guān)柜選擇 .............................................. 36
4.5.1 35KV側(cè)高壓開關(guān)柜選擇 ................................. 36
4.5.2 10KV 高壓開關(guān)柜選擇 ................... 錯誤！未定義書簽。
第五章 防雷及過電壓保護 ............................................. 38
5.1 避雷器 ...................................................... 38
5.2 避雷器的選擇計算 ............................................ 38
5.2.1 按額定電壓選擇 ........................................ 38
5.2.2 按持續(xù)運行電壓選擇 .................................... 38
5.2.3 按雷電沖擊殘壓選擇 .................................... 38
5.2.4 按標稱放電電流選擇 .................................... 39
5.2.5 校核陡波沖擊電流下的殘波 .............................. 39
5.2.6 按操作沖擊殘壓選擇 .................................... 39
5.3 變電所的防雷保護 ............................................ 40
結(jié)束語 .............................................................. 42
謝 辭 .............................................................. 43
參考文獻 ............................................................ 44
附 錄 .............................................................. 45
第1章 負荷計算
1.1 負荷概述 1.1.1 負荷的概念
負荷在電力系統(tǒng)中有以下幾種含義：
(1)電力負荷是指電力系統(tǒng)中一切用電設(shè)備所消耗的總功率，這稱為電力系統(tǒng)的用電負荷。用電負荷加上電網(wǎng)的損耗功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負荷。供電負荷加上發(fā)電廠的廠用電，就是各發(fā)電廠應(yīng)發(fā)的總功率，稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷。
(2)電力負荷有時又指用用電設(shè)備，包括異步電動機，同步電動機，整流設(shè)備，電熱爐和照明設(shè)備等。如分為動力負荷，照明負荷，三相負荷，單相負荷等。
(3)電力負荷有時也指用電設(shè)備或用電單位所消耗的電流。如輕負荷，重負荷，空負荷，滿負荷等。 1.1.2 電力負荷的等級
工廠的電力負荷，按GB50052-95規(guī)定，根據(jù)其對供電可靠性要求及中斷供電造成的損失或影響程度，電力負荷分為三級。
(1)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(shè)備損害、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)等。
在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應(yīng)視為特別重要的負荷。
(2)二級負荷
二級負荷若中斷供電會造成較大的經(jīng)濟損失，如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報廢，重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。二級負荷也應(yīng)由兩回路供電，也不應(yīng)中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)。
(3)三級負荷
三級負荷為一般電力負荷，對供電回路無特殊要求。 1.2 用電設(shè)備組計算負荷的確定
計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。
用電設(shè)備組計算負荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項式法，而前者應(yīng)用最為普遍[1]。
當用電設(shè)備臺數(shù)較多、各臺設(shè)備容量相差不甚懸殊時、通常都采用需要系數(shù)法計算。
當用電設(shè)備臺數(shù)較少而容量又相差懸殊時，則宜于采用二項式法計算。 本設(shè)計宜于采用需要系數(shù)法。 1.2.1 按需要系數(shù)法確定計算負荷
NO.1 變電所
(1) 動力部分負荷計算：
已知： Pe?2000kW,kd?0.4,cos??0.65,tan??1.17 所以：
PS
NO.2 變電所 (1)鑄鋼車間
30
?pekd?2000?0.4?800?kW?
Q30=P30tan??800?1.17?936?kVar?
30
?p30/cos??800/0.65?1230.8?kVA?
kd,?已知： Pe?1000kW
0.4?,?cos?0.?7,t an
所以：
pQS
(2) 砂庫
303030
?Pekd?1000?0.4?400?kW??p30?tan??400?1.02?408?kVar? ?p30/cos??400/0.7?571.4?kVA?
kd,?已知： Pe?110kW
0.7?,?cos?0.?6,t an
所以：
pQS
NO.3 變電所 (1)鉚焊車間
303030
?Pekd?110?0.7?77?kW??P30?tan??77?1.33?102.4?kVar? ?p30/cos??77/0.6?128.3?kVA?
kd,?已知： pe?1200kW
0.?3,?cos?0.?45,t a
所以：
pQS
(2) 1* 水泵房
303030
?Pekd?1200?0.3?360?kW??p30tan??360?1.98?712.8?kVar? ?p30/cos??360/0.45?800?kVA?
k,d?已知： Pe?28kW
0.75?,?cos?0.?8,ta n
所以：
pQS
NO.4 變電所 (1)空壓站
303030
?Pekd?28?0.75?21?kW??p30tan??21?0.75?15.75?kVar? ?p30/cos??21/0.8?26.25?kVA?
kd,?已知： Pe?390kW
0.8?5,?cos?0.?75, ta
所以：
pQS
(2) 機修車間
303030
?Pekd?390?0.85?331.5?kW??p30tan??331.5?0.8?265.2?kVar? ?p30/cos??331.5/0.75?442?kVA?
kd,?已知： Pe?150kW
0.2?5,?cos?0.?65,t a
所以：
pQS
(3) 鍛造車間
303030
?Pekd?150?0.25?37.5?kW??p30tan??37.5?1.17?43.9?kVar? ?p30/cos??37.5/0.65?57.7?kVA?
kd,?已知： Pe?220kW
0.3?,?cos0.??55,t an
所以：
pQS
(4) 木型車間
303030
?Pekd?220?0.3?66?kW??p30tan??66?1.52?100.3?kVar? ?p30/cos??66/0.55?120?kVA?
,已知： Pe?185.85kkWd?
0.?35?,cos??0.6, ta
所以：
pQS
(5) 制材場
303030
?Pekd?185.85?0.35?65.05?kW??p30tan??65.05?1.33?86.52?kVar? ?p30/cos??65.05/0.6?108.42?kVA?
k,d?已知： Pe?20kW
0.28?,?cos?0.?6,ta n
所以：
pQS
(6)終合樓
303030
?Pekd?20?0.28?5.6?kW??p30tan??5.6?1.33?7.45?kVar? ?p30/cos??5.6/0.6?9.33?kVA?
k,d?已知： Pe?20kW
0.9?,c?os0.?7?1 ,t
所以：
pQS
NO.5 變電所 (1) 鍋爐房
303030
?Pekd?20?0.9?18?kW??p30tan??18?1?18?kVar?
?p30/cos??18/0.71?25.35?kVA?
kd,? 已知： Pe?300kW
0.7?5,?cos?0.?8,t an
所以：
pQS
(2) 2* 水泵房
303030
?Pekd?300?0.75?225?kW??p30tan??225?0.75?168.75?kVar? ?p30/cos??225/0.8?281.25?kVA?
k,d?已知： Pe?28kW
1.75?,?cos?0.?8,ta n
所以：
pQS
(3) 倉庫（1、2）
303030
?Pekd?28?1.75?49?kW??p30tan??49?0.75?36.75?kVar? ?p30/cos??49/0.8?61.25?kVA?
W,已知： Pe?88.12kkd?
0.?3?,cos?0.?65, ta
所以：
pQS
(4) 污水提升站
303030
?Pekd?88.12?0.3?26.44?kW??p30tan??26.44?1.17?30.93?kVar? ?p30/cos??26.44/0.65?40.68?kVA?
k,d?已知： Pe?14kW
0.65?,?cos?0.?8,ta n
所以：
pQS
303030
?Pekd?14?0.65?9.1?kW??p30tan??9.1?0.75?6.825?kVar? ?p30/cos??9.1/0.8?11.38?kVA?
各車間10kV高壓負荷： (1) 電弧爐
W,已知： Pe?2?1250kkd?
0.?9?,cos
?0.?87, ta
所以：
pQS
(2) 工頻爐
303030
?Pekd?2?1250?0.9?2250?kW??p30tan??2250?0.57?1282.5?kVar? ?p30/cos??2250/0.87?2586.2?kVA?
kd,?已知 Pe?2?300kW
0.?8,?cos?0.?9,t an
所以
pQS
303030
?Pekd?2?300?0.8?480?kW??p30tan??480?0.48?230.4?kVar?
?p30/cos??480/0.9?533.3?kVA?
(3) 空壓機
kd,?已知 Pe?2?250kW
0.8?5?,cos
?0.?85, ta
所以
pQS
備注：K
?
p
303030
?Pekd?2?250?0.85?425?kW??p30tan??425?0.62?263.5?kVar? ?p30/cos??425/0.85?500?kVA?
?0.95
?0.9K
?
q
1.2.2 車間負荷計算
確定全廠計算負荷采用需要系數(shù)法。用這種方法計算時，先從用電端起逐級往電源方向計算，即首先按需要系數(shù)法求得各車間低壓側(cè)有功及無功計算負荷，加上本車間變電所的變壓器有功及無功功率損耗，即得車間變電所高壓側(cè)計算負荷；其次是將全廠各車間高壓側(cè)負荷相加（如有高壓用電設(shè)備，也加上高壓用電計算負荷），再乘以同時系數(shù)。便得出工廠總降壓變電所低壓側(cè)計算負荷；然后再考慮無功功率的影響和總降壓變電所主變壓器的功率損耗，其總和就是全廠計算負荷。
1.NO.1變電所
,q?0. 9 Kp?0.9K
??
P30.1?KP?P30?0.9?800?720?kW??
Q30.1?KS30.1?
?
q
?q
30
?0.95?936?889.2?
kVar?
??1144.1?kVA?
2 .NO.2變電所
,q?0. 9 Kp?0.9K
??
P30.2?KP?P30?0.9?477?429.3?kW??
Q30.2?KS30.2?
?
q
?q
30
?0.95?510.4?484.88?
kVar?
??647.62?kVA?
3 .NO.3變電所
Kp?0.9,Kq?0.95 ??
P30.3?K
??
P
Q30.3?KS30.3?
q
?P?q
30
?0.9?381?342.9?kW??0.95?728.55?692.1?
kVar?
30
??772.39?kVA?
4 .NO.4變電所
Kp?0.9,Kq?0.95 ??
P30.4?KP?P30?0.9?523.65?471.29?kW??
Q30.4?KS30.4?
?
q
?q
30
?0.95?521.37?495.30?
kVar?
??683.69?kVA?
5. NO.5變電所
Kp?0.9,Kq?0.95 ??
P30.5?KP?P30?0.9?309.54?278.59?kW??
Q30.5?KS30.5?
?
q
?q
30
?0.95?243.255?231.09?
kVar?
??361.96?kVA?
6.車間10KV高壓負荷
Kp?0.9,Kq?0.95 ??
P30.6?KP?P30?0.9?3155?2839.5?kW??
Q30.6?KS30.6?
?
q
?q
30
?0.95?1776.4?1687.58?
kVar?
??3303.1?kVA?
表1-1各車
第2章 變壓器選擇
2.1 變配電所選址
變配電所的所址選擇原則
選擇工廠變配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)與經(jīng)濟比較后確定： (1)接近負荷中心。 (2)進出線方便。 (3)接近電源側(cè)。 (4)設(shè)備運輸方便。
(5)不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所。
(6)不宜設(shè)在多塵或有腐蝕氣體的場所，當無法遠離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。
(7)不應(yīng)設(shè)在廁所浴池或其它經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。
(8)不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的正上方或正下方，且不易設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方，當與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準GB50058-92《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。
(9)不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。
(10)高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓用電設(shè)備的廠房合建在一起。
GB50053-94《10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》還規(guī)定：
(1)裝有可燃性電力變壓器的車間內(nèi)變電所，不應(yīng)設(shè)在三四級耐火等級的建筑物內(nèi)；當設(shè)在二級耐火等級的建筑物內(nèi)時，建筑物應(yīng)采取局部防火措施。
(2)多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設(shè)備的變配電所應(yīng)設(shè)在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場所的正上方，正下方，貼鄰和疏散出口的兩旁。
(3)高層主體建筑物內(nèi)不宜設(shè)裝有可燃性油的電氣設(shè)備的變配電所。當受條件限制必須設(shè)置時，應(yīng)在底層靠外墻部位，且不應(yīng)設(shè)在人員密集的場所的正上方，正下方，貼鄰和疏散出口的兩旁，并采取相應(yīng)的防火措施。
(4)露天或半露天的變電所，不應(yīng)設(shè)在下列場所：有腐蝕氣體的場所；挑檐為
燃燒體或難燃燒和耐火等級為四級的建筑物旁；附近有棉糧及其它易燃易爆物品 集中的露天堆放場；容易沉積粉塵，可燃纖維和灰塵，或?qū)щ妷m埃且嚴重影響變壓器安全運行的場所[2]。
2.2 車間變電所變壓器選擇
主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：
1.有大量一級或二級負荷。
2.季節(jié)性負荷變化較大，適于采用經(jīng)濟運行方式。 3.集中負荷較大，例如大于1250kVA 其它情況下宜裝設(shè)一臺變壓器。
2.2.1 變壓器臺數(shù)及容量選擇
NO.1變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇 (1) NO.1變電所的供電負荷統(tǒng)計
K
?p
?0.9,K
?q
?0.95
?720?0.9?648?kW??P
'Q30?Q30.1Kq?889.2?0.95?844.74?
kVar??
'P30?P30.1K'S30?
??1064.65?kVA?
(2) NO.1變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負荷的70%）。
'
?0.7?1064.65?745.26?kVA? SNT?0.7S30
選擇變壓器型號為SL7?800/10，額定容量為800kVA，兩臺 查表得變壓器項參數(shù)： 空載損耗 : ?P0?1.54kW； 負載損耗 : ?PK?9.9kW; 阻抗電壓 : UK%?4.5; 空載電流 : I0%?2.5；
(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1）
S30?
1'1
S30??1064.65?532.325?kVA? 22
簡化公式得:
?pT?0.015S30?0.015?532.325?7.98?kW??QT?0.06S30?0.06?532.325?31.94?kVar?
NO.2變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇 (1) NO.2變電所的供電負荷統(tǒng)計
K
?p
?0.9,K
?q
?0.95
?429.3?0.9?386.37?kW??P
'Q30?Q30.2Kq?484.88?0.95?460.64?
kVar??
'P30?P30.2K'S30?
??601.22?kVA?
(2) NO.2變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負荷的70%）。
'
?0.7?601.22?420.854?kVA? SNT?0.7S30
選擇變壓器型號為 SL7?500/10，額定容量為500kVA，兩臺 查表得變壓器項參數(shù)： 空載損耗 : ?P0?1.08kW； 負載損耗 : ?PK?6.9kW; 阻抗電壓 : UK%?4; 空載電流 : I0%?3.2；
(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1）
S30?
1'1
S30??601.22?300.61?kVA? 22
簡化公式得:
?pT?0.015S30?0.015?300.61?4.51?kW??QT?0.06S30?0.06?300.61?18.04?kVar?
NO.3變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇 (1) NO.3變電所的供電負荷統(tǒng)計
K
?p
?0.9,K
?q
?0.95
?342.9?0.9?308.61?kW??P
'Q30?Q30.3Kq?692.1?0.95?657.5?
kVar??
'P30?P30.3K'S30?
??726.32?kVA?
(2) NO.3變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，并降低成本，選用一臺變壓器。
'
?726.32?kVA? SNT?S30
選擇變壓器型號為SL7?800/10，額定容量為800kVA，一臺 查表得變壓器項參數(shù)： 空載損耗 : ?P0?1.54kW； 負載損耗 : ?PK?9.9kW; 阻抗電壓 : UK%?4.5; 空載電流 : I0%?2.5；
(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1）
'
?726.32?kVA? S30?S30
簡化公式得:
?pT?0.015S30?0.015?726.32?10.89?kW??QT?0.06S30?0.06?726.32?43.58?kVar?
NO.4變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇 （1）NO.4變電所的供電負荷統(tǒng)計
K
?p
?0.9,K
?q
?0.95
?471.29?0.9?424.16?kW??P
'Q30?Q30.4Kq?495.30?0.95?470.54?
kVar??
'P30?P30.4K'S30?
??633.5?kVA?
(2) NO.4變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，并降低成本，選用一臺變壓器。
'
?633.5?kVA? SNT?S30
選擇變壓器型號為SL7?800/10，額定容量為800kVA，一臺 查表得變壓器項參數(shù)： 空載損耗 : ?P0?1.54kW； 負載損耗 : ?PK?9.9kW; 阻抗電壓 : UK%?4.5; 空載電流 : I0%?2.5；
(3) 計算每臺變壓器的損耗（n=1）
'
?633.5?kVA? S30?S30
簡化公式得:
?pT?0.015S30?0.015?633.5?9.50?kW??QT?0.06S30?0.06?633.5?38.01?kVar?
NO.5變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇 (1) NO.5變電所的供電負荷統(tǒng)計
K
?p
?0.9,K
?q
?0.95
?278.59?0.9?250.73?kW??P
'Q30?Q30.5Kq?231.09?0.95?219.54?
kVar??
'P30?P30.5K'S30?
??333.26?kVA?
(2) NO.5變電所變壓器選擇。為保證供電可靠性，并降低成本，選用一臺變壓器。
'
?333.26?kVA? SNT?S30
選擇變壓器型號為SL7?400/10，額定容量為400kVA，一臺 查表得變壓器項參數(shù)： 空載損耗 : ?P0?0.92kW； 負載損耗 : ?PK?5.8kW; 阻抗電壓 : UK%?4; 空載電流 : I0%?3.2；
(3)計算每臺變壓器的損耗（n=1）
'
?333.26?kVA? S30?S30
簡化公式得:
?pT?0.015S30?0.015?333.26?5?kW??QT?0.06S30?0.06?333.26?20?kVar?
表2-1 各變電所變壓器臺數(shù)及容量
2.2.2 計算電流
1.NO.1變電所
11P??800?400?kW??30
22 11
Q30??Q
30??936?468?kVar
?
22
P30?
計其變壓器的損耗：
'
P1?P30??pT?400?7.98?407.98?kW?
Q1'?Q30??QT?468?31.94?499.94?kVar?
S1'???645.28?kVA?
所以：計算電流 I30?
'?
?37.26?A?
2.NO.2變電所
11
P??477?238.5?kW??30
22 11
Q30??Q30??510.4?255.2?kVar?
22
P30?
計其變壓器的損耗：
P2'?P30??PT?238.5?4.51?243.01?kW?Q2'?Q30??QT?255.2?18.04?273.24?
kVar?S2'???365.67?kVA?
所以：計算電流
I30?3.NO.3變電所
P30??P30?381?kW?Q30??Q30?728.55?kVar?
'?
?21.11?A?
計其變壓器的損耗：
P3'?P30??PT?381?10.89?391.89?kW?Q3'?Q30??QT?728.55?43.58?772.13?
kVar?S3'???865.89?kVA?
所以：計算電流
I30?4.NO.4變電所
P30??P30?523.65?kW?Q30??Q30?521.37?kVar?
'?
?49.99?A?
計其變壓器的損耗：
P4'?P30??PT?523.65?9.5?533.15?kW?Q4'?Q30??QT?521.37?38.01?559.38?
kVar?S4'?
??772.76?kVA?
所以：計算電流
I30?5.NO.5變電所
P30??P30?309.54?kW?Q30??Q30?243.225?kVar?
'?
?44.62?A?
計其變壓器的損耗：
P5'?P30??PT?309.54?5?314.54?kW?Q5'?Q30??QT?243.225?20?263.225?
kVar?S5'???410.15?kVA?
所以：計算電流
I30?
表2-2 變電所計算電流
'?
?23.68?A?
2.3 無功補償及工廠總降壓變電所設(shè)計 2.3.1 無功功率平衡及無功補償
無功平衡是保證電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)。合理的無功補償和有效的電壓控制，不僅可保證電壓質(zhì)量，而且能提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、安全性和穩(wěn)定性。
無功負荷包括：電力用戶的無功負荷（主要是大量的感應(yīng)電動機），送電線路及各級變壓器的無功損耗，以及發(fā)電廠自用無功負荷等。
無功電源包括：發(fā)電機實際可調(diào)無功容量，線路充電功率，以及無功補償設(shè)備中的容性無功容量等。
無功補償設(shè)備包括：并聯(lián)電容器，串聯(lián)電容器，并聯(lián)電抗器，同步調(diào)相機以及靜止無功補償裝置等。
電力系統(tǒng)中發(fā)電機所發(fā)的無功功率和輸電線的充電功率不足以滿足負荷的無功需求和系統(tǒng)中無功的損耗，并且為了減少有功損失和電壓降落，不希望大量的無功功率在網(wǎng)絡(luò)中流動，所以在負荷中心需要加裝無功功率電源，以實現(xiàn)無功功率的就地供應(yīng)、分區(qū)平衡的原則。
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。 并聯(lián)電容器的補償方式，有以下三種：
(1) 高壓集中補償：電容器裝設(shè)在變配電所的高壓電容器室內(nèi)，與高壓母線相聯(lián)。按GB50227-95《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：高壓電容器組宜采用單星形接線或雙星形接線。在中性點非直接接地電網(wǎng)中，星形接線電容器組的中性
點不應(yīng)接地。
(2) 低壓集中補償:電容器裝在變電所的低壓配電室或單獨的低壓電容器室內(nèi)，與低壓母線相聯(lián)。按GB50227-95規(guī)定：低壓電容器組可采用三角形接線或中性點不接地的星形接線方式。
(3) 低壓分散補償：電容器裝設(shè)在低壓配電箱旁或與用電設(shè)備并聯(lián)。它利用用電設(shè)備本身的繞組放電，電容器組多采用三角形接線。 由于本設(shè)計在10kV側(cè)補償，所以選高壓集中補償。
2.3.2 并聯(lián)電容器的選擇計算
(1)無功功率補償容量（單位為kVar）的計算 QC?P30?tan?1?tan?2???qcP30 式中 P30——工廠的有功計算負荷；
tan?1——對應(yīng)于原來功率因數(shù)cos?1的正切； tan?2——對應(yīng)于需補償?shù)降墓β室驍?shù)cos?2的正切； ?qc——無功補償率；
(2)并聯(lián)電容器個數(shù)的計算
n?
QC
qc
式中 qc——單個電容器的容量
2.3.3 工廠總降壓變電所設(shè)計
1.工廠總降壓變電所主變壓器臺數(shù)及容量的選擇
'''''
P?2?p?2?p?p?p?p?12345?3155
?2?407.98?2?243.01?391.89?533.15?314.54?3155?5696.56
?Q?2?Q?2?Q
'
1
'2
?Q?Q?Q?1776.4
?0.95
'3'4'5
?2?499.94?2?273.24?772.13?559.38?263.225?1776.4?4917.5 K
?p
?0.9,K
?q
P?0.9?5696.56?5126.9?kW??P?
Q?Kq?Q?0.95?4917.5?4671.63?kVar??P?K
S??6936.08?kVA?
P5126.9
??0.739 S6936.08
功率因數(shù) cos??
總降壓變壓器10kV側(cè)無功補償后功率因數(shù)不低于0.9，取cos?1?0.92。 無功功率補償容量為：
QC?P(tan??tan?1)?5126.9?(0.912?0.426)?2492?kVar?
無功補償后的容量為
'
?Q?QC?4671.63?2492?
2179.63?kVar? QC
S???5570.99?kVA?
為保證供電的可靠性，選用兩臺主變壓器（每臺可供總負荷的70%） SNT?0.7S?0.7?5570.99?3899.7?kVA?
所以選擇變壓器型號為SL7?4000/35 ,額定容量4000kVA,兩臺 ,查表得： 空載損耗 ： ?P0?5.65kW;
負載損耗 : ?PK?32.5kW; 阻抗電壓 : UK%?7; 空載電流 : I0%?2.2； 2.計算每臺變壓器的損耗(n?1)
11
S30??S??5570.99?2785.5?kVA?
22
簡化公式得：
?PT?0.015S30?0.015?2785.5?41.78?kW??QT?0.06S30?0.06?2785.5?167.13?kVar?
3.變壓器高壓側(cè)的負荷為
'
P30?P??PT?5126.9?41.78?5168.68?kW?
Q?Q??QT?2179.63?167.13?2346.76?kVar?
'30
'
??5676.49?kVA? S30
'
P305168.68
?0.911?0.9, cos?2?'?
Q305676.49
所以選主變壓器SL7?4000/35符合要求。
第3章 變電所主接線設(shè)計
3.1 電氣主接線選擇及運行方式 3.1.1 主接線設(shè)計原則與要求
變配電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。
1.安全性
(1) 在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。
(2) 在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。 (3) 在裝設(shè)高壓熔斷器負荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。 (4) 35kV及以上的線路末端，應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)關(guān)聯(lián)鎖的接地刀閘。 (5) 變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)。接于變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。
2.可靠性
(1) 變電所的主接線方案，必須與其負荷級別相適應(yīng)。對一級負荷，應(yīng)由兩個電源供電。對二級負荷，應(yīng)由兩回路或者一回6kV及以上專用架空線路或電纜供電；其中采用電纜供電時，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路，且每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負荷。
(2) 變電所的非專用電源進線側(cè)，應(yīng)裝設(shè)帶短路保護的斷路器或負荷開關(guān)（串熔斷器）。當雙電源供多個變電所時，宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。
(3) 對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變電所采用放射性高壓配電，以確保供電可靠性，但對輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。
(4) 變電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)，均應(yīng)采用低壓斷路器。
3.靈活性
(1) 變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線。 (2) 35kV及以上電源進線為雙回路時，宜采用橋形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(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負荷開關(guān)。
(4) 主接線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟運行的要求相適應(yīng)。 (5) 主接線方案應(yīng)考慮到今后可能的擴展。 4.經(jīng)濟性
(1) 主接線方案在滿足運行要求的前提下，應(yīng)力求簡單，變電所高壓側(cè)宜采用且斷路器較少或不用斷路器的接線。
(2) 變配電所的電氣設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)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) 中小型工廠變電所一般采用高壓少油斷路器；在需頻繁操作的場合，則應(yīng)采用真空斷路器或SF6斷路器。
(4) 工廠的電源進線上應(yīng)裝設(shè)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) 應(yīng)考慮無功功率的人工補償，是最大負荷時功率因數(shù)達到規(guī)定的要求。
3.1.2 電氣主接線確定
變配電所的主接線常見的形式有：單母線不分段、分段、內(nèi)橋、外橋、單母線加旁路母線、雙母線等。
所謂母線又稱匯流排，原理上相當與電氣上的一個節(jié)點，當用電回路較多時，饋電線路和電源之間的聯(lián)系常采用母線制。母線有銅排、鋁排，它起著接收電源電能和向用戶分配電能的作用。
裝設(shè)兩臺主變的變電所主接線采用橋形接線，因橋形接線適應(yīng)性強，對線路變壓器的操作方便，運行靈活，且易擴展成單母線分段接線的變電所�？紤]到本廠線路較短，且兩臺變壓器要經(jīng)常切換，檢修的情況，采用外橋接線。
10kV側(cè)采用單母線分段式接線，變壓器兩側(cè)都裝有電流互感器，均用成套配電裝置配電。二次側(cè)各重要負荷均采用雙回路供電，以保證可靠性。
主變壓器二次的配電母線，采用單母線分段，當某線路或變壓器因故障及檢修停止運行時，可能通過母線分段斷路器的聯(lián)絡(luò)，保證對負荷的不間斷供電。 35kV側(cè)電源進線采用雙回架空線從而保證供電可靠，根據(jù)與供電部門所簽訂 的供電協(xié)議，35kV側(cè)進線不同時運行，正常情況下一趟運行，一趟備用，變壓器
的正常運行方式是兩臺都運行。10kV分段斷路器閉合。 運行方式的確定：
當220/35kV區(qū)域變電所為最大運行方式時，本變電所為正常運行時，是本廠供電系統(tǒng)的最大運行方式。
當220/35kV區(qū)域變電所為最小運行方式時，本變電所一臺變壓器工作或10kV分段斷路器斷開時，是本廠供電系統(tǒng)的最小運行方式。
3.2 短路電流計算
在無限大容量系統(tǒng)中或遠離發(fā)電機處短路時，兩相短路電流和單相短路電流均較三相短路電流小，因此用于選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定校驗的短路電流，應(yīng)采用三相短路電流。
短路電流的計算主要是三相短路電流計算，短路電流計算的方法中常用的有歐姆法和標幺值法。
進行短路電流計算，首先要繪出計算電路圖，如圖3—1所示。在計算電路圖上，將短路計算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元器件一次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇需要進行短路校驗的元器件有可能通過的最大的電流。通過等效電路化簡。最后計算短路電流和短路容量。
本設(shè)計采用標么值法計算短路電流。標么值是選定一個基準值，用此基準值去除與其單位相同的實際值。
計算中取 Sd?100MVA
按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流。短路計算電路圖見圖3—1。為簡單起見，標幺值版本號*全去掉.
3.2.1 繪制計算電路
(1)GS系統(tǒng)
200MVA175MVA
(2)
K-1(3)
K-2
35KV
35
SL7-4000/3510KV
圖3-1 短路電路圖
3.2.2 最大短路電流計算
工廠總降壓變35kV母線短路電流（短路點k-1） (1) 確定標幺值基準
Sd?1000MVA,Ud?Uc ，式中Uc是線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓，比所在電
網(wǎng)額定電壓高5%。即高壓側(cè)Ud1?37kV ，低壓側(cè)Ud2?10kV。
則短路基準電流按下式計算
Id1?
?
?1.56?
kA?
Id2?
??5.77?kA?
(2) 計算短路回路中各主要元件的電抗標幺值
1.因為變電所最大運行方式時電源35kV母線出口斷路器的容量是200MVA。 所以：系統(tǒng)電抗（取斷路器SOC?200MVA） Xs?
Sd100
??0.5 Soc200
2.架空線路與電纜線路相比有較多的優(yōu)點，如成本低，投資少，安裝容量維護和檢修方便，易與發(fā)現(xiàn)和排除故障。所以架空線路在一般工廠中應(yīng)用相當廣泛，架空線路由導(dǎo)線，電桿，絕緣子和線路金屬等主要元件組成。
本線路采用LGJ?50(見下章線路選取) 查表得 X0?0.35?/km，線路長8公里。
因此架空線路標幺值為
XWL?0.38?8?(3) 電力變壓器電抗標幺值
100
?0.223 372
對于SL7?4000/35，查表得 Uk%?7 故 XT?
Uk%Sd7100
????1.75 100SN1004
(4) 計算三相短路電流和短路容量 1.k-1短路時總電抗標幺值
X?1
?XS?XWL?0.5?0.223?0.723
2.三相短路電流和三相短路容量
Ik3?1?I''(3)
Id11.56
??2.16?kA?X10.705 ?3?I??Ik3?1?2.16?kA?
3
ish?2.55I''(3)?2.55?2.16?5.51?kA?3Ish?1.51I''(3)?1.51?2.16?3.26?kA?
Sk3?1?
Sd100
??138.31?MVA?X10.723?
3.k-2點短路總電抗標幺值為
X?2
?XS?XWL?
XT1.75?0.5?0.223??1.598 22
4.k-2點短路時的三相短路電流和三相短路容量為
Ik3?2?I''(3)
Id25.77
??3.61?kA?X21.58 ?3?I??Ik3?2?3.61?kA?
3
ish?1.84I''(3)?2.55?3.65?9.21?kA?3Ish?1.09I''(3)?1.51?3.65?5.45?kA?
Sk3?2?
Sd100
??62.58?MVA?X21.58?
3.2.3 最小短路電流計算
(1) 確定標幺值基準
Sd?1000MVA,Ud?Uc ，式中Uc是線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓，比所在電
網(wǎng)額定電壓高5%。即高壓側(cè)Ud1?37kV ，低壓側(cè)Ud2?10kV。 則短路基準電流按下式計算
Id1?Id2?
??
?1.56?
kA??5.77?kA?
(2) 計算短路回路中各主要元件的電抗標幺值
1.因為變電所最小運行方式時電源35kV母線出口斷路器的容量是175MVA。 所以：系統(tǒng)電抗（取斷路器SOC?175MVA） XS?
Sd100??0.57 Soc175
2.本線路用35kV高壓架空線，型號采用LGJ?120查表得 X0?0.35?/km，線路長8公里。
因此架空線路電抗標幺值為 XWL?0.38?8?(3) 電力變壓器電抗標幺值
對于SL7?4000/35，查表得 Uk%?7 故 XT?
Uk%Sd7100
????1.75 100SN1004
100
?0.223 2
37
(4) 計算三相短路電流和短路容量 1.k-1短路時總電抗標幺值 X
?1
?XS?XWL?0.57?0.223?0.793
2.三相短路電流和三相短路容量
Ik3?1?I''(3)
Id11.56
??1.97?kA?X10.793?3?I??Ik3?1?1.97?kA?
表3—2最大運行方式下短路電流
3.k-2點短路總電抗標幺值為
X?2
?XS?XWL?
XT1.75?0.57?0.223??1.668 22
4.k-2點短路時的三相短路電流和三相短路容量為
Ik3?2?I''(3)
Id25.77??3.46?kA?X21.668 ?3?I??Ik3?2?3.46?kA?
3
ish?1.84I''(3)?2.55?3.46?8.82?kA?3Ish?1.09I''(3)?1.51?3.46?5.22?kA?
Sk3?2?
Sd100
??59.95?MVA?X21.668?
表3—3最小運行下短路電流
第4章 高壓電網(wǎng)一次設(shè)備選擇
4.1 35kV架空線選擇
該架空線導(dǎo)線的選擇對電網(wǎng)的技術(shù)、經(jīng)濟性的影響很大，只有綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟的效益，才能選出合理的導(dǎo)線截面。35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”。
本廠采用兩回高壓架空線路，線路全長8公里。
35kV供電線路截面選擇
1.為保證供電的可靠性，選用兩條35kV供電線路 每回35kV架空線路負荷
'
P30?5168.68?kW?
'
?2346.76?kVar? Q30
S'?5676.49?kVA?
計算電流：
1''1S?5676.49I30???46.82?A? 2.按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線的截面
由于任務(wù)書中給的最大負荷利用小時數(shù)為6000小時，查表得：架空線的經(jīng)濟電流密度 jec?0.9A/mm2
所以可得經(jīng)濟截面 ：Aec?
I3046.82
??52.02?mm2? jec0.9
可選LGJ?50 ，其允許載流量：Ial?207A,R0?0.65?/km,x0?0.38?/km 取幾何間距為1500mm 按長期發(fā)熱條件檢驗：
已知：??
300，溫度修正系數(shù)為：kt?
?0.988
'
?Ialkt?207?0.988?204.52?A??I30 Ial
由上式可知所選導(dǎo)線符合發(fā)熱條件。
4.2 10kV電纜選擇
電纜截面的選擇除臨時線路或年利用小時在1000h以下者外，均按經(jīng)濟電流密度、長時允許電流、電壓損失及熱穩(wěn)定條件進行校驗。因為區(qū)域變電所35千伏配出線路定時限過流保護裝置的整定時間為2秒，工廠“總降”不應(yīng)大于1.5秒；
4.2.1 假想時間tima的確定
tima
I''2
?tk?0.05()
I?
在無限大容量中，由于I''?I?，因此 tima?tk?0.05
式中tk—短路持續(xù)時間，采用該電路主保護動作時間加對應(yīng)的斷路器全分閘時間。當tk?1S時，tima?tk
選擇真空斷路器，其全分閘時間取0.1S，工廠“總降”不應(yīng)大于1.5S。 所以 tima?1.6S
4.2.2 高壓配電室至各車間電纜的選擇校驗
采用YJ22—10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè) 1.NO.1變電所
(1) 按經(jīng)濟電流密度選擇
已知計算電流 I30?37.26A ，年負荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：jec?1.54A/mm2
所以可得經(jīng)濟截面：Aec?
I3037.26
??24.19mm2 jec1.54
可選截面25mm2的電纜，其允許載流量Ial?90A
其中：Ial?90?0.94?84.6?I30（乘以修正系數(shù)0.94）滿足發(fā)熱條件。 (2) 校驗短路熱穩(wěn)定
按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查表得
(3)
Smin?I?
?3650??57.71?mm2??25mm2 C80
因此纜芯25mm22的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯50mm2的交聯(lián)電纜，型號為YJL22—10000—3×50
2.NO.2變電所 (1) 按發(fā)熱條件選擇
已知計算電流 I30?21.11A ，年負荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：jec?1.54A/mm2
所以可得經(jīng)濟截面：Aec?
I3021.11
??13.71mm2 jec1.54
可選截面16mm2的電纜，允許載流量不存在。 (2) 校驗短路熱穩(wěn)定
按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查有關(guān)數(shù)據(jù)得
(3)
Smin?I?
?3650?57.71?mm2??16mm2 因此纜芯16mm2的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯50mm2的交聯(lián)電纜，型號為YJL22—10000—3×50
3.NO.3變電所 (1) 按發(fā)熱條件選擇
已知計算電流 I30?49.99A ，年負荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：jec?1.54A/mm2
所以可得經(jīng)濟截面：Aec?
I3049.99
??32.46mm2 jec1.54
可選截面35mm2的電纜，其允許載流量Ial?105A
其中：Ial?105?0.94?98.7?I30（乘以修正系數(shù)0.94）滿足發(fā)熱條件。 (2) 校驗短路熱穩(wěn)定
按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查表得
(3)
Smin?I?
?3650??57.71?mm2??35mm2 C80
因此纜芯16mm2的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯50mm2的交聯(lián)電纜，型號為YJL22—10000—3×50
4.NO.4變電所 (1) 按發(fā)熱條件選擇
已知計算電流 I30?44.62A ，年負荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：jec?1.54A/mm2
所以可得經(jīng)濟截面：Aec?
I3044.62??28.97mm2 jec1.54
可選截面25mm2的電纜，其允許載流量Ial?90A
其中：Ial?99?0.94?93.06?I30（乘以修正系數(shù)0.94）滿足發(fā)熱條件。 (2) 校驗短路熱穩(wěn)定
按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查表得
(3)
Smin?I?
?3650??57.71?mm2??16mm2 C80
因此纜芯25mm2的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯50mm2的交聯(lián)電纜，型號為YJL22—10000—3×50
5.NO.5變電所 (1) 按發(fā)熱條件選擇
已知計算電流 I30?23.68A ，年負荷最大利用小時數(shù)6000小時，查表得經(jīng)濟電流密度：jec?1.54A/mm2
所以可得經(jīng)濟截面：Aec?
I3023.68
??15.38mm2 jec1.54
可選截面16mm2的電纜，其允許載流量不存在。 (2) 校驗短路熱穩(wěn)定
按下面的公式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面，式中的C值查表得
(3)
Smin?I?
?3650??57.71?mm2??16mm2 C80
因此纜芯16mm2的交聯(lián)電纜不滿足要求，故改選纜芯50mm2的交聯(lián)電纜，型號為YJL22—10000—3×50。
6.其余10KV電纜的選擇及過程同上，電纜型號及長度見下表
表4-1 電纜型號
4.3 母線選擇
選擇配電裝置中的母線應(yīng)考慮如下內(nèi)容： 1.選擇母線截面；
2.校驗?zāi)妇�短路時的熱穩(wěn)定。
4.3.1 35kV母線選擇
母線采用矩形母線，矩形母線具有集膚效應(yīng)小，散熱條件好，安裝簡單，連接方便等優(yōu)點。對于傳輸容量大，年負荷利用小時數(shù)高，長度在20m以上的導(dǎo)體，其截面應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選擇。
最大持續(xù)工作電流Imax可由下式計算
Imax?
(2?35)
?(2?35)
?131.97?A?
按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，可使其年運行費用降低，母線的經(jīng)濟截面可由下式?jīng)Q定
Se?
Imax131.97
??144.6?mm2? Je0.9
式中Je—經(jīng)濟電流密度（可查表得到）
按短路條件校驗?zāi)妇�的熱穩(wěn)定
按正常條件選擇的母線截面，必須校驗它在短路時的熱穩(wěn)定。工程上為簡化計算常采用短路時發(fā)熱滿足最高容許溫度的條件下所需的導(dǎo)體最小截面Smin來校驗載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性。當所選的導(dǎo)體截面大于或等于Smin時便是 穩(wěn)定的，反之不穩(wěn)定
Smin?
11I??2210?16.35?mm2? C171
式中 C—熱穩(wěn)定系數(shù)
kf?集膚效應(yīng)系數(shù)。當鋁矩形母線截面在1000mm2以下時為1，
1000?1200mm2時為1.1
因為 Se?144.6mm2?Smin 熱穩(wěn)定滿足。
4.3.2 10kV母線選擇
采用矩形鋁母線
最大持續(xù)工作電流Imax可由下式計算
Imax?
(2?10)
?(2?10)
?461.9?A?
按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，可使其年運行費用降低，母線的經(jīng)濟截面可由下式?jīng)Q定
Se?
Imax461.9??513.2?mm2? Je0.9
式中Je—經(jīng)濟電流密度（可查表得到） 按短路條件校驗?zāi)妇�的熱穩(wěn)定
Smin?
11
I??3650?27?mm2? C171
式中 C—熱穩(wěn)定系數(shù)
kf?集膚效應(yīng)系數(shù)。當鋁矩形母線截面在1000mm2以下
1000?1200mm2時為1.1
因為 Se?513.2mm2?Smin 熱穩(wěn)定滿足。
4.4 電氣設(shè)備選擇校驗 4.4.1 選擇原則
為保證電器供電線路及電器設(shè)備自身的安全可靠、經(jīng)濟合理、運行維修方便，電器設(shè)備應(yīng)按正常條件下和短路故障條件下工作的要求來選用。
正常條件是指電器使用中的額定容量、額定電壓、額定電流、額定頻率及電器所處在的場所、環(huán)境溫度、海拔高度等。其中所處的場所包括用于戶外或戶內(nèi)、有無防塵、防腐、防火、防爆要求，空氣中的濕度、鹽堿成份等。
短路故障條件是指發(fā)生短路時滿足動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。 電器設(shè)備選用的一般原則是：
1.電器的額定電壓?UN?大于或等于所在回路的工作電壓。 2.電器的額定電流?IN?大于或等于所在回路的工作電流。
3.電器設(shè)備（指斷路器、熔斷器、開關(guān)、負荷開關(guān)等）的額定斷流容量應(yīng)大于或等于該設(shè)備所處的短路容量。
4.部分電器設(shè)備在選擇后要進行短路動穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度的校驗。
4.4.2 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件
(1) 按正常工作條件選擇
1.按工作電壓選擇 設(shè)備的額定電壓UN不應(yīng)小于所在線路的額定電壓
UNS，即UN?UNS
但需注意：使用限流式高壓熔斷器時，熔斷器的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓 相同，即UN=UNS。
2.按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流IN不應(yīng)小于所在線路的計算電流
Imax，即IN?Imax
(2) 按短路條件校驗 1.動穩(wěn)定校驗：
3
imax?ish
3sh
Imax?I
式中imax、Imax?開關(guān)的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為
kA）
33、Ish?開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kA） ish
2.熱穩(wěn)定校驗：
當短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值，I2t?Qk，tk?tin?ta，校驗電氣設(shè)備及電纜（3?6kV廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時，短路持續(xù)時間一般采用后備保護動作時間加斷路器全分閘時間。
4.4.3 35kV側(cè)斷路器選擇 1.進線側(cè)斷路器母聯(lián)斷路器選擇 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流為
Imax?(2?SN)UN)?(2?4000)35)?131.97?A?
額定電壓選擇 ：UN?UNS?35kV 額定電流選擇 ：IN?Imax?131.97A
''3
開斷電流選擇 ：INbr?I???2.16kA
在本設(shè)計中35kV側(cè)斷路器采用SF6高壓斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比SF6高壓斷路器具有安全可靠，開斷性能好，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，操作噪音小，檢修維護方便等優(yōu)點，已在電力系統(tǒng)的各電壓等級得到廣泛的應(yīng)用。 從《電氣工程電器設(shè)備手冊》（上冊）中比較各種35kVSF6高壓斷路器的應(yīng)采用LN2?35?型號的斷路器。其技術(shù)參數(shù)如下：
表4-2斷路器參數(shù)
(3)22
tima?2.162?1.6?7.46?(kA)S?熱穩(wěn)定校驗 ：IIt2t?Qk?I?
??
2
(kA)S? It2t?162?4?1024??? 可知滿足熱穩(wěn)定校驗
動穩(wěn)定校驗 ：ies?40kA?ish?5.51kA 滿足動穩(wěn)定校驗，所選斷路器合適。
2.主變壓器側(cè)斷路器選擇
Imax?(1.05?SN)UN)?(1.05?4000)35)?69.28?A?
額定電壓選擇 ：UN?UNS?35kV 額定電流選擇 ：IN?Imax?69.28A
''3
開斷電流選擇 ：INbr?I???2.16kA
可知LN2?35?同樣滿足主變壓器側(cè)斷路器的選擇，其動穩(wěn)定熱穩(wěn)定計算與母聯(lián)側(cè)相同。
4.4.4 電流互感器的選擇
電流互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：
電流互感器應(yīng)按裝設(shè)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，并校驗其短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。
一次回路電壓 ：ug(一次回路工作電壓)?un
一次回路電流 ：Ig?max(一次回路最大工作電壓)?I（原邊額定電流） m準確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求高的表計來選擇。
二次負荷：Sn?I2n?Z2n(VA) S2?I22n?Z2n?VA? 動穩(wěn)定：
ishmKdw
式中，Kdw 是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。
2
（ImKt）熱穩(wěn)定：I2?tdz?
Kt為電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)。
35kV側(cè)電流互感器的選擇
一次回來電壓: un?ug?35kV
二次回路電流：Im?Ig.max?4?4000(3?UN)?87.98A 根據(jù)以上兩項初選LCW?5)型獨立電流互感器
表4-3電流互感器參數(shù)
動穩(wěn)定校驗 ：ish?mKdw?100?100?14.14?kA?
22tdz?(Imkt)2?(100?65)2?42.25?(kA)S?熱穩(wěn)定校驗 ：I?
??
兩種校驗都滿足，選LCW?5)型獨立電流互感器適合。
4.4.5 電壓互感器的選擇
電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：
電壓互感器應(yīng)按裝設(shè)地點條件及一次電壓、二次電壓（一般為100V）、準確級等進行選擇。電壓互感器滿足準確級要求的條件也決定于二次負荷。
一次電壓u1、un為電壓互感器額定一次線電壓。 二次電壓：按表所示選用所需二次額定電壓u2n。
表4-4電壓互感器繞組
準確等級：電壓互感器在哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：
用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，及所有
計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。
供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準確等級，要求一般為1級。
用于估計被測量數(shù)值的標記，如電壓表等，其準確等級要求較低，要求一般為3級即可。
在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應(yīng)按 要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等級。 負荷S2：S2?Sn
1.電壓互感器的選擇
型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測量及繼電保護用。 電壓：額定一次電壓： U1n=35kV U2n=0.1/3kV
準確等級：用于保護、測量、計量用，其準確等級為0.5級，查相關(guān)設(shè)計手冊，
0.1
/kV 選選擇PT的型號：最大容量1200VA，
JDJJ?35 ，
3擇PT的型號：JDZ?35，額定變比：kV4.5
高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備、保護電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。 高壓開關(guān)柜有固定式和手車式兩大類型。本設(shè)計選擇手車式開關(guān)柜。
4.4.6 熔斷器選擇
4.5.1 35KV側(cè)高壓開關(guān)柜選擇
根據(jù)主接線圖與計算出的斷路器容量，35kV母線側(cè)選擇JYN1?35型高壓開關(guān)柜，編號分別為26、38、87、102。開關(guān)柜從NO.101到NO.112共12臺。主要電氣設(shè)備見表4-7。
根據(jù)主接線圖與計算出的斷路器容量，10kV側(cè)選擇JYN2?10型高壓開關(guān)柜，編號分別為01、07、20。開關(guān)柜從NO.113到NO.127共15臺。主要電氣設(shè)備見表4-6。
表 4-5 35KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗表
表4-6JYN2-10型高壓開關(guān)柜主要電氣設(shè)備
第五章 防雷及過電壓保護
防雷保護裝置是指能使被保護物體避免雷擊,而引雷于本身,并順利地泄入大地的裝置。電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護裝置有：避雷針﹑避雷線﹑避雷器和防雷接地等裝置。
5.1 避雷器
避雷器是一種過電壓限制器,它實質(zhì)上是過電壓能量的接受器,它與別保護設(shè)備并聯(lián)運行,當作用電壓超過一定的幅值以后避雷器總是先動作，泄放大量能量,限制過電壓,保護電氣設(shè)備。
目前在新建或技術(shù)改造的變電所中，一般都選用氧化鋅避雷器，作為電力變壓器等電氣設(shè)備的大氣過電壓、操作過電壓及事故過電壓的保護設(shè)備。
5.2 避雷器的選擇計算 5.2.1 按額定電壓選擇
選擇的避雷器額定電壓應(yīng)大于或等于所在保護回路的標稱額定電壓：
UbN?UsN
式中 UbN---避雷器的額定電壓，單位為kV； UsN---系統(tǒng)標稱額定電壓，單位為kV。
5.2.2 按持續(xù)運行電壓選擇
為了保證選擇的避雷器具有一定的使用壽命，長期施加于避雷器上的運行電壓不得超過避雷器的持續(xù)運行電壓：
Uby?Uxg
式中 Uby---金屬氧化物避雷器的持續(xù)運行電壓有效值，單位為kV； Uxg---系統(tǒng)最高相電壓有效值，單位為kV。 5.2.3 按雷電沖擊殘壓選擇
避雷器的額定電壓UbN選定之后，避雷器在流過標稱放電電流而引起的雷電
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