某机械厂供配电系统的电气设计论文

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1、供电工程课程设计 某机械厂供配电系统设计 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 黄泽源 指导教师： 桂友超 职称 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1004 完成时间： 2013.12.11 课程设计任务书主要内容 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1) 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年

2、最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。2) 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与

3、本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。参考设计内容目录 负荷计算和无功功率补偿 变电所位置与型式的选择 变电所主变压器及主接线方案的选择 短路电流的计算 变电所一次设备的选择校验 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 目录课程设计任务书1绪论31.负荷计算及功率因数补偿计算41.1负荷计算41.2 功率因数补偿计算92.变电所位置与型式的选择103.变电所主变压器及主接线方案的选择113.1 变电所主变压器台数的选择113.2 变电所主变压器容量选择。113.3主接线方案的选择114 短路电流的计算144.1 短路的基

4、本概念144.2 短路的原因144.3 短路的后果154.4 短路的形成154.5 三相短路电流计算的目的154.6 短路电流的计算165. 一次设备的选择195.1断路器195.2隔离开关205.3电压互感器205.4熔断器215.5、避雷器215.6校验动稳定性215.7校验热稳定性216.变压所进出线与邻近单位联络线的选择226.1 10kV高压进线和引入电缆的选择226.2 380低压出线的选择226.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验257.变电所二次回路方案选择及继电保护的整定267.1二次回路方案选择267.2继电保护的整定27结束语29参考文献30附录一.31附录二.32绪

5、论众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在机械厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面

6、来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。具体过程和步骤:根据工厂总平面图,工厂负荷情况,供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量, 主接线方案选择,最后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。本论文设计首先计算电力负荷和变压器的台数、容量；利用所学的知识确定变电所的位置。计算出短路电流的大小，选出不同型号的变压器，进而确定变压器的连接组别，画出必要的变电所主接线图。关键词：主接线图;短路电流;电力负荷;变压器1.负荷计算及功率因数

7、补偿计算 1.1负荷计算 1.1.1负荷计算的意义 负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗

8、，影响供电系统的正常可靠运行。 1.1.2 负荷计算的方法 常用负荷计算的方法有(1)需要系数法(2)二项式系数法(3)形状系数法。 在此次选择的设计中，设备台数较多， 各台设备容量相差不太悬殊，所以考虑采用需要系数法。 需要系数法的主要步骤： （1）将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。 (2) 查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。 (3) 用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K。 需要系数法的计算过程：先从用电端起逐级往电源方向计算，即：首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，即得车间变

9、电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压则负荷相加同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷 需要系数法的计算公式： 计算负荷 计算公式 适用条件 有功 P30=Kd Pe已知三相用电设备组或用电单位（工厂、车间）的设备容量及功率因数，求其计算负荷。 无功 Q30=P30tan 视在 S30=P30/cos 电流 I30=S30/3UN1.1.3 各车间负荷计算如下：1)铸造车间：动力部分：P=3000.3=90kw； Q=901.02=91.8kvar; S=900.

10、7=128.6kVA; I=128.6(30.38)=195.4A照明部分：P=60.8=4.8kw; Q=0kvar; S=4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22)=12.60A2)锻压车间：动力部分： P=3500.3=105kw； Q=1051.17=122.8kvar ; S=1050.65=161.5kVA； I=161.5（30.38）=245.44A 照明部分：P=80.7=5.6kW； Q=0kvar ; S= 5.61=5.6kVA； I=5.6(30.22）=14.7A 3)金工车间：动力部分： P=4000.2=80kW； Q=801.17=93.6kvar;

11、S=800.65=123.1kVA； I=123.1(30.38）=187.08A 照明部分：P=100.8=8kW； Q=0kvar; S= 81=8kVA； I=8(30.22）=21.0A 4)工具车间：动力部分：P=3600.3=108kW； Q=1081.33=144.0kvar; S=1080.6=180kVA； I=180(30.38）=273.6A 照明部分：P=70.9=6.3kW； Q=0kvar ; S= 6.31=6.3kVA； I=6.3(30.22）=16.5A5)电镀车间：动力部分： P=2500.5=125kW； Q=1250.75=93.75kvar; S=1

12、250.8=156.25kVA； I=156.25(30.38）=237.5A 照明部分：P=50.8=4.8kW； Q=0kvar; S= 4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22）=12.6A 6)热处理车间：动力部分： P=1500.6=90kW； Q=900.75=67.5kvar; S= 900.8=112.5kVA； I=112.5(30.38）=171A 照明部分：P=50.8=4.8kW； Q=0kvar; S= 4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22）=12.6A 7)装配车间：动力部分：P=1800.3=54kW； Q=541.02=55.08kvar;

13、S=540.7=77.14kVA； I=77.14(30.38）=117.2A照明部分：P=60.8=4.8kW； Q=0kvar; S= 4.81=4.8kVA； I=4.8(30.22）=12.6A 8)机修车间：动力部分：P=1600.2=32kW； Q=321.17=37.44kvar; S=320.65=49.2kVA； I=49.2(30.38）=74.77A 照明部分：P=40.8=3.2kW； Q=0kvar; S=3.21=3.2kVA； I=3.2(30.22）=8.4A9)锅炉房：动力部分：P=500.7=3.5kW； Q=3.50.75=2.625kvar； S=2.6

14、250.8=3.28kVA； I=3.28（30.38）=4.99A 照明部分：P=10.8=0.8kW； Q=0kvar; S=0.81=0.8kVA； I=0.8(30.22）=2.10A925.610)仓库和生活区： 动力部分：P=200.4=8kW； Q=80.75=6kvar； S=60.8=7.5kVA；I=7.5(30.38）=11.4A 照明部分：P1=10.8=0.8kW； Q1=0kvar; S1=0.81=0.8kVA； I1=0.8(30.22）=2.10AP2=3500.7=245kW； Q2=2450.48=118.7kvar; S2=2450.9=272.2kVA

15、； I2=272.2(30.22）=714.4A1.1.4 所有车间的照明负荷： P=281KW1.1.5 取全厂的同时系数为：Kp= Kq=0.8，则全厂的计算负荷为：P=0.8（281925.6）=965.28KW Q=0.8739.7=591.76kvar S=1132.23kVA I=（30.38）=1720.7A编号名称类别设备容量需要系数 costan计算负荷P/KWQ/KvarS/KVAI/A照明60.81.004.804.812.6小计30694.891.8133.4208.02锻压车间动力3500.30.651.17105122.8161.5245.4照明80.71.005.

16、605.614.7小计358110.6122.8167.1260.1 3热处理车间动力1500.60.80.759067.5112.5171照明50.81.004.804.812.6小计15594.867.5117.3183.64电镀车间动力2500.50.80.7512593.75156.25237.5照明50.81.004.804.812.6小计255129.893.75161.05250.16工具车间动力3600.30.61.33108144.0180273.6照明70.91.006.306.316.5小计367114.3144.0186.3300.17金工车间动力4000.20.651

17、.178093.6123.1187.08照明100.81.0080821.0小计4108893.6131.1208.088锅炉车间动力500.70.80.753.52.6253.284.99照明10.81.000.800.82.1小计514.32.6254.087.099装配车间动力1800.30.71.025455.0877.14117.2照明60.81.004.804.812.6小计18659.855.0881.94129.810机修车间动力1600.20.651.173237.4449.274.77照明40.81.003.203.28.4小计16435.237.4452.483.175仓

18、库动力200.40.80.75867.511.4照明10.81.000.800.82.1小计218.868.313.511生活区照明3500.70.90.48245118.7272.2714.4总计 （380v侧）动力2220925.6739.71315.172357.94照明403计入Kp= Kq=0.80.85965.28591.761132.231720.71.2 功率因数补偿计算 1.2.1 功率因数对供电系统的影响 在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性。这些设备仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的

19、情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电器设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。 功率因数的降低产生的不良影响：(1)系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用；(2)由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备及供电线路的有功功率损耗相应地增大；(3)由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，就使的供电系统中的电压损失增加，使得调压困难；(4)对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，使发电

20、机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大激磁电流，从而使转子绕组的温升超过允许范围，为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预定的出力。 无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良的影响。因此，供电单 位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求，无功功率的减少就相应地提高了功率因数。 1.2.2 功率因数的补偿 供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数都要提出一定的要求，它是根据工厂电源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的。根据全国供用电规则的规定，本设计要求用户的功率因数cos0.9。 供电单位对工厂功率因数这样高的要求，仅仅依靠提高自然功率因数的办法，一般不能满足要求

21、。因此，工厂便需要装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。补偿容量可按下式子计算：Qc=P30(tan1-tan2)=DqcP30n=Qc/qctan1补偿前自然平均功率因数cos1对应的正切值;tan2补偿后自然平均功率因数cos2对应的正切值； 由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：S=965.282+591.762=1132.23 kVA 这时低压侧的功率因数为：cos=965.28/1132.23=0.85而根据设计要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。考虑到主变电器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需

22、无功功率补偿容量：Qc=P(tan1-tan2)=965.28tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)=183.4 kvar ，偿后变电所低压侧的视在计算负荷为： S2）=1048.1 kVA， 计算电流： I2）=1048.1/（30.38）=689.65A变压器的功率损耗：Pr0.015 S（2）=0.0151048.1=15.7KWQr0.06 S（2）=0.061048.1=62.9kvar变电所高压侧的计算负荷为： P1）=965.28+15.7=980.98KWQ1）=(591.76183.4)+62.9=471.26kvarS1）=1088.3KVAI1）=

23、1088.3/（310）=62.8A补偿后的功率因数为：cos=980.98/1088.3=0.901满足（大于0.90）的要求2.变电所位置与型式的选择 用户变配电所分：35110/10kV总降压变电所、10kV配电所、10/0.38kV变电所及35/0.38kV直降变电所。10/0.38kV变电所在工业企业内又称车间变电所 ，用户10kV配电所通常和某个10/0.38kV变电所合建又称为变配电所。 变配电所的位置应接近负荷中心以减小低压供电半径、降低电缆投资、节约电能损耗、提高供电质量，同时还要考虑进出线方便、设备运输方便、接近电源侧，并注意防尘、防腐、防水、防火、防爆等。影响变配电所位置

24、选择的因素很多，应根据上述要求经技术经济比较后确定。用户10/0.38kV变电所大多为室内变电所或组合式成套变电站。室内变电所又分独立变电所、附设变电所、车间内变电所、地下变电所等几种类型。3.变电所主变压器及主接线方案的选择3.1 变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。3.2 变电所主变压器容量选择。每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：a. 任一台变压器单独运行时，宜满足：b. 任一台变压

25、器单独运行时，应满足：，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：=（0.60.7）1169.03=（701.42818.32）。又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为），所选变压器的实际容量：也满足使用要求，同时又考虑到未来510年的负荷发展，初步取=1000 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1000/10 ，其主要技术指标如下表所示：变压器型号额定容量/额定电压/kV联 结 组型 号损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：参考尺寸（mm）：长：1760宽

26、：1025高：1655 重量（kg）：3410） 3.3主接线方案的选择3.3.1主接线的总体分类：a. 单母线接线 母线起汇集和分配电能的作用。每一条进出线回路都组成一个接线单元，每个接线单元都与母线相连，可分为： 1)接线方法及工作要求，见图3.1。 主母线的作用 开关电器的配置 线路有反馈电可能或为架空配电线应装设 操作程序“先通后断”原则 合：；分：。2)特点 优点： 简单、经济。 接线简单（设备少）、清晰、明了； 布置、安装简单，配电装置建造费用低； 断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁，操作安全、方便，母线故障的几率低； 易扩建和采用成套式配电装置。 缺点：不够灵活可靠。 主母线

27、、母隔故障或检修，全厂停电； 任一回路断路器检修，该回路停电。 图3.1单母线接线图 b. 双母线接线1）接线方法及运行方式 见图3.2。2)特点：可轮流检修母线而不影响正常供电检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电可利用母联断路器代替引出线断路器工作便于扩建由于双母线接线的设备较多，配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。图3.2双母线接线图3.3.2 10kV侧单母线和双母线接线的比较610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，

28、输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。110kV终端变电站的10 kV部分一般采用单母线分段，互为备用。 由课题所给条件进行综合分析：对图3.1和图3.1所示的方案、综合比较，见表3.1表3.1主接线方案比较方 案项 目方案单母线方案双母线技 术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经 济占地少设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度和灵活性也可以保证供电的可靠性。所以选用方案。4 短路电流的计算4.1 短路的基本概念短路是指电源通向用电设备的导线不经过负载而相

29、互直接连接的状态，也称为短路状态。4.2 短路的原因造成短路主要原因有：a)电气设备绝缘损坏 这种损害可能是由于设备长气运行、绝缘老化造成的；也肯能是设备本身质量低劣、绝缘强度不够而被正常电压击穿；或者设备质量合格、绝缘合乎要求而被过电压击穿；或者由于设备绝缘守到了外力损伤而造成的。b)有关人员误操作 这种情况大多数是由于操作人员违反安全操作规程而发生的，例如带负荷拉闸，或者误将电压设备接入较高压的电路中而造成的击穿短路。c)鸟兽为害事故 鸟兽跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，从而导致短路。4.3 短路的后果短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大的

30、多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安，如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：a) 短路时要产生很大的点动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引起火灾事故。b) 短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。c) 短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源停电范围越大，造成的损失也越大。d) 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步造成系统解列。e) 不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使

31、之发生误动作。由此可见，为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。4.4 短路的形成在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，其中两相接地短路，实质是两相短路。 按短路的对称性来分，三相短路属对称性短路，其他形式短路均为不对称短路。 电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但是一般情况下，特别是原理电源（发电机）的工厂供电系统中，三相短路电流最大，因此他造成的危害也最为严重。为了是电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验电器设备用的短路计算中

32、，以三相短路计算为主。实际上不对称短路也可以按对称分量法将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序和零序分量，然后对称量来分析和计算，所以对称的三相的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。4.5 三相短路电流计算的目的短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算为了保证电力系统安全运行，选择电气设备时，要用流过该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和点动力的巨大冲击。4.6 短路电流的计算计算短路电流的方法有欧姆法和标幺值法，这里用的是标幺值法。4.6.1短路电流计算的公式 1)基准容量，工程设计中

33、通常取 2)供配电系统各元件电抗标幺值a. 电力系统的电抗标幺值 Sk为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。b.电力线路的电抗标幺值式中， L为线路长度，x0为线路单位长度的电抗，可查手册。查手册的 5。c.电力变压器的电抗标幺值短路电路中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简求总电抗标么值。d.三相短路电流的计算无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算:由此可得三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：（对高压系统）（对低压系统）三相短路容量：4.6.2确定基准值、计算各元件电抗标幺值 1)确定基准值 =1.8 2)计算短路电路中各主要元件的电抗

34、标幺值 a. 电力系统的电抗标幺值 =0.25b. 电力线路的电抗标幺值 =0.73c. 电力变压器的电抗标幺值 =8 =5.6254.6.3短路电流计算图根据电气主接线图，绘制出短路电流计算图。高压侧10kv进线末端确定K1为短路点，电源进线长度为10km，变压器T1低压侧380v母线确定K2为短路点，变压器T2低压侧380v母线确定K3为短路点。绘制等值电路如图4-1所示。图4-1 等值电路4.6.4短路电流的计算1）K1点短路时总电抗标幺值为 =0.98 三相短路电流周期分量有效值为 =5.6KA 其它三相短路电流 =14.28KA =8.46 KA =5.6 KA 三相短路容量 =10

35、2.04 MVA2)k2点短路时总电抗标幺值为 =8.98三相短路电流周期分量有效值为 =16.07 KA其他三相短路电流为 =29.57 KA =17.51 KA =16.07 KA三相短路容量为 =11.14 MVA3）K3点短路时总电抗标幺值为 =6.6三相短路电流周期分量有效值 =21.87 KA其他三相短路电流 =40.24 KA =23.84 KA =21.87 KA三相短路容量 =15.15 MVA 将以上短路电流计算结果绘制成表如表4-1所示。表4-1 三相短路电流及短路容量计算结果短路电流及容量KAKAKAMVA K15.614.288.46102.04K2 16.0729.

36、5717.5111.14K321.8740.2423.8415.15 5. 一次设备的选择5.1断路器断路器（英文名称：circuit-breaker，circuit breaker）是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。在这里由于10KV除的最高正常工作电流Ig=59.95A，且户外布置。选择断路器为户内少油断路器，型号是：SN3-10I，其主要技术数据如表所示：表5.1SN3-10I断路器技术参数额定工作电压（kv）额定工作电流（A）额定开端电流(KA)动稳定电流(KA)热稳定电流(KA)额定热稳定时

37、间(S)1063016401645.2隔离开关 隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备，主要用来断开无负荷电流的电路，隔离电源，在分闸状态时有明显的断开点，以保证其他电气设备的安全检修。在这里由于10KV处的最高正常工作电流为Ig=59.95A，且户内布置。选择的隔离开关型号为：GW2-10G，其主要技术数据如表所示：表5.2GW2-10G断路器技术参数额定工作电流（KV）额定工作电流（A）极限通过电流峰值（KA）热稳定电流（KA）热稳定时间（S）10600602045.3电压互感器电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就

38、产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。在这里由于互感器用于运行监视，选择准确度为1级，根据电压和工作环境，我们选择的型号为：JD6-10，其技术参数如下：表5.3JD6-10电压互感器技术参数额定工作电压（v）额定频率（HZ）二次线圈的额定容量（va）二次线圈极限容量（va）线圈连接组标号一次线圈二次线圈100001005025010001/1-125.4熔断器 熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为熔断体（fuse-link)。它是一种安装在电路中，保证电路安

39、全运行的电器元件。这里熔断器是用于保护电压互感器的，由于10KV处的最高电厂工作电流为Ig=59.95A。因此选择高压限流熔断器的型号是：RXW0-10/0.5，其主要技术参数如下表：表5.4RXW0-10/0.5熔断器技术参数额定工作电压（KV）额定工作电流（A）额定断流容量（MVA）重量（KG）101051000235.5、避雷器避雷器 又称：surge arrester，能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。这里根据电压等级和工作环境确定选择磁吹阀式避雷器，型号为：FCZ3-10，其主要技术参数如下：表5

40、.5FCZ3-10避雷器技术参数额定电压（KV）灭弧电压（KV）工频放电电压（有效值）（KV）冲击放电电压峰值不大于（KV）电导电流直流试验（KV）电流（A）1041708511250250-4005.6校验动稳定性 断路器的额定峰值耐受电流ip不小于通过断路器的最大三相短路冲击电流 Ip=i 5.7校验热稳定性 断路器允许的最大短路热效应I*I*t不小于短路热效应QI*I*t=Q6.变压所进出线与邻近单位联络线的选择6.1 10kV高压进线和引入电缆的选择6.1.1 10kV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。a) 按发热条件选择由=57.7A及室外环境温

41、度33，查表得，初选LGJ-35,其35C时的=149A,满足发热条件。b) 校验机械强度查表得，最小允许截面积=25，而LGJ-35满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。6.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由=57.7A及土壤环境25，查表得，初选缆线芯截面为25的交联电缆，其=149A,满足发热条件。b)校验热路稳定按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。

42、本电缆线中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得，满足发热条件。 b）校验电压损耗由图1.1所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为288m，而查表得到120的铝芯电缆的=0.31 （按缆芯工作温度75计），=0.07，又1号厂房的=94kW, =91.8 kvar，故线路电压损耗为=5%。c）断路热稳定度校验不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为240的电缆，即选VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。6.2.2 锻压

43、车间馈电给2号厂房（锻压车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。6.2.3 热处理车间馈电给3号厂房（热处理车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。6.2.4 电镀车间馈电给4号厂房（电镀车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。6.2.5 仓库馈电给5号厂房（仓库）的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型5根（包括3

44、根相线、1根N线、1根PE线）穿硬塑料管埋地敷设。a）按发热条件需选择由=16.2A及环境温度26，初选截面积4，其=19A，满足发热条件。 b）校验机械强度查表得，=2.5，因此上面所选的4的导线满足机械强度要求。c) 所选穿管线估计长50m，而查表得=0.85，=0.119，又仓库的=8.8kW, =6 kvar，因此I30,满足发热条件。2）效验机械强度 查表可得，最小允许截面积Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240满足机械强度要求。3）校验电压损耗 查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离600m左右，而查表得其阻抗值与BLX-1000-1240近似等值的LJ-240

45、的阻抗=0.14，=0.30（按线间几何均距0.8m），又生活区的=245KW，=117.6kvar，因此=5%满足允许电压损耗要求。因此决定采用四回BLX-1000-1120的三相架空线路对生活区供电。PEN线均采用BLX-1000-175橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格。6.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约2Km的临近单位变配电所的10KY母线相连。6.3.1按发热条件选择 工厂二级负荷容量共335.1KVA，最热月土壤平均温度为25。查表工厂供电设计指导8-43，初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝

46、心电缆，其满足要求。6.3.2校验电压损耗 由表工厂供电设计指导8-41可查得缆芯为25的铝（缆芯温度按80计），而二级负荷的,，线路长度按2km计，因此 由此可见满足要求电压损耗5%的要求。6.3.3短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位10KV的短路数据不知，因此该联路线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。 以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表6.1所示。表6.1 进出线和联络线的导线和电缆型号规格线 路 名 称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LGJ-35铝绞线（三相三线架空

47、）主变引入电缆YJL2210000325交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房BLV100014铝芯线5根穿内径25硬塑管至6号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房V

48、LV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至生活区四回路，每回路3BLX-1000-1120+1BLX-1000-175橡皮线（三相四线架空线）与临近单位10KV联络线YJL2210000316交联电缆（直埋）7.变电所二次回路方案选择及继电保护的整定7.1二次回路方案选择7.1.1二次回路电源选择二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险；由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。 考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护

49、方便。这里采用交流操作电源。7.1.2高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。7.1.3电测量仪表与绝缘监视装置这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。a.10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。b.变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。c.电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。d.380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。e.低压动力线路：装设电流表一只

50、。7.1.4电测量仪表与绝缘监视装置在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD）（机械一次重合式）、备用电源自动投入装置（APD）。7.2继电保护的整定 继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10 。其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。7.2.1变压器继电保护变电所内装有两台10/0.41000的变压器。低压母线侧三相短路电流为，高压侧继电保护用电流互感器的变比为200/5A，继电器采用GL-25/10型，接成两相两继电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。a)过电流保护动作电流的整定： ，故其动作电流：动作电流整定为9A。b)过电流保护动作时限的整定由于此变电所为终端变电所，因此其过电流