机械厂供电课程设计

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1、编号2010210425课 程 设 计（ 2010级本科）题 目： 金立机械厂变电所一次系统设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 王伟 指导教师： 赵文忠 职称： 教授 完成日期： 2012 年 12 月 28 日工厂供电课程设计任务书学生姓名 王伟学 号 2010210425专业方向电气工程及其自动化班 级电气工程103题目名称大成机械厂变电所一次系统设计设计的主要内容1.1设计内容：负荷计算和无功功率补偿；变电所主变压器和主接线方案的选择；短路电流的计算等。1.2设计依据1、气象资料：工厂所在地区的年最高气温为 34 ，年平均气温为 15 ，年最

2、低气温为18，年最热月平均最高气温为 25 ，年最热月平均气温为 18 ，年最热月地下0 . 8m处平均温度为21 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 8 。2、地质水文资料：工厂所在地区平均海拔 1500m ，地层以砂粘土为主，地下水位为 2m 。3、电费制度：工厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为 18 元kVA可可 ，动力电费为 0 . 20 元/kwh，照明电费为0.50元/kwh。工厂最大负荷时的功率因数不得低干0.90 ，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费： 6

3、10kV 为 800 元kVA 。4、工厂负荷情况见下表：序号名称类别设备容量需要系数cos计算负荷1铸造车间动力2800.40.71.02照明100.80.90.48小计2902锻压车间动力2700.30.61.33照明100.70.90.48小计2803仓库动力300.40.850.62照明50.80.90.48小计124电镀车间动力1190.50.850.62照明80.80.90.48小计2085工具车间动力2400.30.651.17照明100.90.90.48小计2506组装车间动力2000.40.71.02照明260.80.90.48小计2267维修车间动力3000.20.61.3

4、3照明130.80.90.48小计3138金工车间动力3200.20.651.17照明80.80.90.48小计3289焊接车间动力8300.30.451.98照明460.80.90.48小计87610锅炉房动力2000.70.80.75照明40.80.90.48小计20411热处理车间动力5000.60.71.02照明100.80.90.48小计51012生活区照明2000.70.90.48总计（380v侧）动力照明取二、设计的基本要求1、设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言简练。（2）主要计算过程和步骤完整无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2、图

5、纸（1）绘制电气主接线图（2）原理图要求用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适清晰美观。三.设计进度安排阶段设计各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料第1周周一2查阅有关资料、阅读设计要求必读的参考资料周二3负荷计算周三至周四4电气主接线设计周五5短路电流计算周六6主要电气设备选择周日至第2周周一7书写课程设计说明书周二至周三8打印整理课程设计资料周四9答辩及成绩评定周五四.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师推荐）【1】刘涤尘、王明阳、吴政球.电气工程基础M.武汉：武汉理工大学出版社.2003年【2】张学成.工矿企业供电设计指导书M.北京：北京矿业大学出版社.199

6、8年【3】刘介才.工厂供电简明设计手册M.北京：机械工业出版社.1993年【4】刘介才.实用供配电技术手册M.北京：中国水利水电出版社.2002年【5】刘介才.工厂供电M.北京：机械工业出版社.1997年【6】 同济大学电气工程系.工厂供电M.北京：中国建筑工业出版社.1981年【7】苏文成.工厂供电M.北京：机械工业出版社.2004年【8】工厂常用电气设备手册编写组. 工厂常用电气设备手册（补充本）. 北京：水利电力出版社.1990【9】JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范【10】GB50054-95 低压配电设计规范 【11】GB50052-95 供配电系统设计规范【12】GB502

7、17-2007 电力工程电缆设计规范【13】GB50060-92 3110KV高压配电装置设计规范 指导教师签名：赵文忠 2012 年 12 月 14 日摘 要电能是现代工业生产的主要能源和动力。机械厂供电系统的核心部分是变电所。变电所主接线设计是否合理，关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。本设计在给定机械厂具体资料的基础上，依据变电所设计的一般原则和步骤，完成了变电所一次系统设计。本设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。此机械厂变电所一次系统设计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电

8、所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；根据设计要求，绘制变电所一次系统图。关键词：电能；变电所；一次系统。 目 录 1 前言11.1 引言1.2 设计原则12 负荷计算及电容补偿1 2.1 负荷计算的定义42.2 负荷计算42.2.1 负荷计算的方法52.2.2 负荷统计计算52.3 电容补偿53 负荷计算及电容补偿63.1 主变压器台数选择63.2 主变压器容量选择63.3 主接线方案确定7 3.3.1 变电所主接线方案的设计原则与要求73.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标73.3.3 工厂变电所常见的主接线方案83.3.4 确定主接线方案93.4 无功功率补偿修

9、定114 高低压开关设备选择124.1 短路电流的计算124.1.1 短路的定义13 4.1.2 短路计算的目的144.1.3 短路计算的方法144.1.4 本设计采用标幺制法进行短路计算144.2 变电站一次设备的选择与校验154.2.1 一次设备选择与校验的条件154.2.2 按正常工作条件选择154.2.3 按短路条件校验154.2.4 10kV侧一次设备的选择校验164.2.5 380V侧一次设备的选择校验164.3 高低压母线的选择175 变电所进出线和低压电缆选择175.1 变电所进出线的选择范围175.2 变电所进出线方式的选择185.3 变电所进出导线和电缆形式的选择185.4

10、 导线和电缆截面的选择计算195.5 高压进线和低压出线的选择195.5.1 10kV高压进线的选择校验205.5.2 由高压母线至主变的引入电缆的选择校验206 总结217 参考文献21附 录22致谢23 1 前言1.1引言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；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工程机械制造厂里，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。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

11、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。电能从区域变电站进入机械厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。在机械厂，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心部分是变电所。一旦变电所出了事故而造成停电，则整个机械厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重的安全事故。机械厂变电所要很好地为生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(1)安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠

12、性的要求。(3)优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求(4)经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2设计原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-94 10kV及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范、JGJ16-2008民用建筑电气设计规范等的规定，进行变电所设计必须遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节

13、约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3、近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.3本设计所做的主要工作目前世界上机械生产能

14、源和动力主要来源于电能。电网的正常运行是保证机械生产安全前提。根据设计任务书的要求，结合实际情况和市场上现有的电力产品及其技术，本文主要做了以下工作：1、负荷计算 机械厂变电所的负荷计算，是根据所提供的负荷情况进行的，本文列出了负荷计算表，得出总负荷。2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。4、变压器选择根据电源进线方

15、向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号。5、短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。7、电缆的选择 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行电缆截面选择时必须满足发热条件：电缆(包括母线)在通过正常最大负荷

16、电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2负荷计算及电容补偿2.1负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。由于本机械厂用电部门较多，用电设备台数较多，设计采用需要系数法予以确定。1单台组用电设备计算负荷的计算公式(1).有功计算负荷(单位为kW)： (2-1)式中 设备有功计算负荷(单位为kW)；用电设备组总的设备容量(不含备用设备容量，单位为kW)；用电设备组的需要系数。(2).无功计算负荷(单位为kvar) (2-2)式中 设备无功计算负荷(单位为kvar)；对应于用电设备组功率因数的正切值。(3).视在计算负荷(单位为kVA)

17、(2-3)式中 视在计算负荷(单位为kVA)；用电设备组的功率因数。(4).计算电流(单位为A) (2-4)式中 计算电流(单位为A)；用电设备组的视在功率(单位为kVA)； 用电设备组的额定电压(单位为kV)。2多组用电设备计算负荷的计算公式 (1).有功计算负荷(单位为kW) (2-5)式中 多组用电设备有功计算负荷(单位为kW)； 所有设备组有功计算负荷之和； 有功负荷同时系数，可取0.70.95。(2).无功计算负荷(单位为kvar) (2-6)式中 多组用电设备无功计算负荷(单位为kvar)；所有设备组无功计算负荷之和； 无功负荷同时系数，可取0.80.95。(3).视在计算负荷(单

18、位为kVA) (2-7)(4).计算电流(单位为A) (2-8)(5).功率因数 (2-9)2.2负荷统计计算根据提供的资料，列出负荷计算表。因设计的需要，计算了各负荷的有功功率、无功功率、视在功率、计算电流等。表中生活区的照明负荷中已经包括生活区各用户的家庭动力负荷。具体负荷的统计计算见表2-1。序号名称类别设备容量需要系数cos计算负荷1铸造车间动力 1500.40.71.026061.2 照明100.80.90.4883.8小计1606865.0494.09142.962锻压车间动力2000.30.61.336079.8 照明100.70.90.4873.36小计2106783.1610

19、6.79162.253仓库动力400.40.850.62169.92照明50.80.90.4841.92小计452011.8423.2435.314电镀车间动力1000.50.850.625031照明80.80.90.486.43.07小计108 56.434.0765.89100.115工具车间动力200 0.30.651.176070.2照明 100.90.90.4894.32小计2106974.52 101.56154.306组装车间动力 200 0.4 0.71.028081.6照明300.80.90.482411.52 小计23010493.12 139.6 212.097维修车间动

20、力 2000.20.61.334053.2照明120.80.90.4810.44.99小计21250.458.1976.98116.968金工车间动力4000.2 0.65 1.178093.6照明160.80.90.48 12.86.14小计 41692.899.74136.23209.989焊接车间动力 8300.30.451.98249493.02照明460.80.90.4836.8 17.66小计876285.8 510.68585.21889.1110锅炉房动力1500.70.80.75 10578.75照明 30.80.90.482.41.15小计153107.479.9133.8

21、6203.3711热处理车间动力2000.60.71.02120122.4照明 100.80.90.4883.84小计210128126.24179.78273.1412生活区照明800.70.90.485626.8862.1294.37总计（380v侧）动力267011041263.38照明 241取 939.081137.041474.702240.57 表2-1 某机械厂负荷计算表2.3电容补偿由表2-1知：P3z=939kW，S3Z=1475kVA，因此该厂380V侧最大负荷时的功率因数为=P3Z/S3Z=0.637。供电部门要求该厂10kV进线侧最大负荷时的功率因数不应低于0.9。考

22、虑到主变压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，本文取0.94来计算380V侧所需无功功率补偿容量： 选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1台与方案4（辅屏）7台相组合，总共容量112kvar8=896kvar。 无功补偿后工厂380V侧的负荷计算：补偿后低压侧的功率因素3变压器选择及主接线方案确定 3.1主变压器台数选择选择主变压器台数时应考虑下列原则：1应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电

23、。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须有备用电源。2对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，适于采用经济运行方式的变电所，可采用两台变压器。3当负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。4在确定变电所台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。3.2主变压器容量选择1只装一台主变压器的变电所 主变压器容量S应满足全部用电设备总计算负荷S3的需要，即 (3-1)2装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量Sz应同时满足以下两个条件：(1)任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷S3的大约60%70%的需要，即 (3-2)(2)任一台变压器单独运行

24、时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 (3-3)根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：方案1 装设一台主变压器根据式(3-1)，主变选用一台接线方式为D.yn11的S9-1250/10(6)型变压器，根据民用建筑规范要求变压器的负载率不宜大于85%，而 (3-4)显然满足要求。至于机械厂的二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。因此装设一台主变压器时选一台接线方式为D.yn11的S11-1600/10型低损耗配电变压器。方案2 装设两台主变压器根据式(3-2)和(3-3)，可知 因此选两台接线方式为D.yn11的S9-800/10(6)型低损耗配电

25、变压器。两台变压器并列运行，互为备用。3.3主接线方案确定3.3.1变电所主接线方案的设计原则与要求 变电所的主接线，应根据变电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。(1)安全 应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。(2)可靠 应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。(3)灵活 应能必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。(4)经济 在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。3.3.2变电所主接线方案的技术经济指标1. 主

26、接线方案的技术指标 (1)供电的安全性。主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。(2)供电的可靠性。主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。(3)供电的电能质量主要是指电压质量，包括电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。(4)运行的灵活性和运行维护的方便性。(5)对变电所今后增容扩建的适应性。2.主接线方案的经济指标(1)线路和设备的综合投资额 包括线路和设备本身的价格、运输费、管理费、基建安装费等，可按当地电气安装部门的规定计算。(2)变配电系统的年运行费 包括线路和设备的折旧费。维修管理费和电能损耗费等。(3)供电贴费（系统增容费） 有关部门还规定申请用电，用户必

27、须向供电部门一次性地交纳供电贴费。(4)线路的有色金属消耗费 指导线和有色金属（铜、铝）耗用的重量。3.3.3工厂变电所常见的主接线方案1.只装有一台主变压器的变电所主接线方案只装有一台主变压器的变电所，其高压侧一般采用无母线的接线，根据高压侧采用的开关电器不同，有三种比较典型的主接线方案：(1)高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的主接线方案；(2)高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的主接线方案；(3)高压侧采用隔离开关-断路器的主接线方案。2.装有两台主变压器的变电所主接线方案装有两台主变压器的变电所的典型主接线方案有：(1)高压无母线、低压单母线分段的主接线方案；(2

28、)高压采用单母线、低压单母线分段的主接线方案；(3)高低压侧均为单母线分段的主接线方案。3.3.4确定主接线方案1.10kV侧主接线方案的拟定由原始资料可知，高压侧进线有一条10kV的公用电源干线，为满足工厂二级负荷的要求，又采用与附近单位连接高压联络线的方式取得备用电源，因此，变电所高压侧有两条电源进线，一条工作，一条备用，同时为保证供电的可靠性和对扩建的适应性所以10kV侧可采用单母线或单母线分段的方案。2.380V侧主接线方案的拟定由原始资料可知，工厂用电部门较多，为保证供电的可靠性和灵活性可采用单母线或单母线分段接线的方案，对电能进行汇集，使每一个用电部门都可以方便地获得电能。3.方案

29、确定 根据前面章节的计算，若主变采用一台S11型变压器时，总进线为两路。为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，低压侧采用单母线形式，其系统图见：图3-1 采用一台主变时的系统图。若主变采用两台S11型变压器时，总进线为两路，为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，两台变压器在正常情况下分裂运行，当其中任意一台出现故障时另一台作为备用，当总进线中的任一回路出现故障时两台变压器并列运行。低压侧采用也单母线分段形式，其系统图见：图3-2 采用两台主变时的系统图。图3-1 采用一台主变时的系统图图3-2 采用两台主变时的系统图比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供

30、电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只有一台主变，灵活性不好由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性差一些更好经济指标电力变压器的综合投资额按单台22.598万元计，综合投资为222.598=45.196万元按单台15.217万元计，综合投资为415.217=60.868万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额按每台4.2万元计,综合投资约为51.54.2=31.5万元6台GG-1A（F）型柜综合投资约为61.54.2=37.8万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变和高压开关柜的折旧和维修管理费约7万元主变

31、和高压开关柜的折旧和维修管理费约10万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA计，贴费为16000.08万元=128万元贴费为210000.08=160万元表3-3 两种主接线方案的比较从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案优于装设一台主变的方案。从经济指标来看，装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案。由于集中负荷较大，已经大于1250kVA,低压侧出线回路数较多，且有一定量的二级负荷，考虑今后增容扩建的适应性，从技术指标考虑，采用于装设两台主变的方案。3.4无功功率补偿修定低压采取单母线分段接线方式，考虑铸造车间、电镀车间和锅炉房为二级负荷，采用双回路供电，但在正常状态

32、下只由一回路供电，另回路作为备用。计算负荷时则，只考虑其中一回路。为使两段母线的负荷基本平衡，段母线负荷设计为：铸造车间、仓库、电镀车间、工具车间、金工车间、焊接车间；段母线负荷设计为：锻压车间、组装车间、维修车间、锅炉房、热处理车间、生活区。段母线的负荷情况：同时系数取为，段母线的负荷情况：同时系数取为，对无功功率补偿进行修定：计算段母线所需无功功率补偿容量，取：选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW 0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1台与方案4（辅屏）4台相组合，总共容量112kvar5=560kvar。补偿后的功率因素。计算段母线所需无功功率补偿容量，取：选PGJ1型低压自

33、动补偿屏，并联电容器为BW 0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案4（辅屏）2台相组合，总共容量112kvar3=336kvar。补偿后的功率因素。4高低压开关设备选择4.1短路电流的计算4.1.1 短路计算的方法进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算出电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗

34、值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名）和标幺制法（又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名）。4.1.2本设计采用标幺制法进行短路计算1 标幺制法计算步骤和方法 (1)绘计算电路图，选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入的所以电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。 (2)设定基准

35、容量和基准电压，计算短路点基准电流。一般设=100MVA，设=（短路计算电压）。短路基准电流按下式计算： (4-1) (3)计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值。一般只计算电抗。电力系统的电抗标幺值 (4-2)式中 电力系统出口断路器的断流容量（单位为MVA）。电力线路的电抗标幺值 (4-3)式中 线路所在电网的短路计算电压（单位为kV）。电力变压器的电抗标幺值 (4-4)式中 变压器的短路电压（阻抗电压）百分值； 变压器的额定容量（单位为kVA,计算时化为与同单位）。(4)绘短路回路等效电路，并计算总阻抗。用标幺制法进行短路计算时，无论有几个短路计算点，其短路等效电路只有一个。(5)计算短路

36、电流。分别对短路计算点计算其各种短路电流：三相短路电流周期分量、短路次暂态短路电流、短路稳态电流、短路冲击电流及短路后第一个周期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值）。 (4-5)量系统中，存在下列关系：= (4-6)高压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：=2.55 (4-7)=1.51 (4-8)低压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：=1.84 (4-9)=1.09 (4-10)(6)计算短路容量 (4-11)图4-1 并列运行时短路计算电路2.两台变压器并列运行时(1)根据原始资料及所设计方案，绘制计算电路，选择短路计算点，如图4-1所示。(2)设定基准容

37、量和基准电压，计算短路点基准电流,设=100MVA，=，即高压侧=10.5kV,低压侧=0.4kV,则 (4-12),(4-13)(3)计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值 (4-14)式中 电力系统出口断路器的断流容量架空线路的电抗标幺值，查得LGJ-150的单位电抗，而线路长8km,故 （4-5） 电力变压器的电抗标幺值，查得S9-800的短路电压=5，故 (4-16） (4)绘制等效电路图，如图4-2所示：图4-2 并列运行时短路等效电路图(5)求k1点（10.5kV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值 (4-18)三相短路电流周期分量有效值 (

38、4-19)三相短路次暂态电流和稳态电流=1.96kA (4-20)三相短路冲击电流=2.55=2.551.96kA=5.0kA (4-21)第一个周期短路全电流有效值=1.51=1.511.96kA=2.96kA (4-22)三相短路容量 (4-23)（6）求k2点（0.4kV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值 (4-24) 三相短路次暂态电流和稳态电流=24.28kA (4-26)3.两台变压器分裂运行时(1)绘制计算电路，选择短路计算点，如图4-3 所示。 =1.84=1.8424.28kA=44.68kA (4-27)第一个周期短路全电流有效值=1.09=1.

39、0924.28kA=26.47kA (4-28)三相短路容量 (4-29)3.两台变压器分裂运行时(1)绘制计算电路，选择短路计算点，如图4-3 所示。图4-3 分裂运行时短路计算电路(2)基准值和短抗标幺值同并列运行时所算各值。(3)绘制等效电路图，如图4-4所示：图4-4 分裂运行时短路等效电路图(4)k1点的短路计算值同并列运行时k1点的计算值。(5)k2点（0.4kV侧）的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值 (4-30)三相短路电流周期分量有效值 (4-31)三相短路次暂态电流和稳态电流=15.91kA (4-32)三相短路冲击电流=1.84=1.8415.91k

40、A=29.27kA (4-33)第一个周期短路全电流有效值=1.09=1.0915.91kA=17.34kA (4-34)三相短路容量 (4-35)(6)k3点的短路计算值同k2点的计算值。4.短路电流计算结果短路电流计算结果见表4-1、表4-2：表4-1 并列运行时短路电流计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/K11.961.961.965.02.9635.7K224.2824.2824.2844.6826.4716.86 表4-2 并列运行时短路电流计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/K11.961.961.965.02.9635.7K215.9115.9115.

41、9129.27 17.3411.05K315.9115.9115.9129.2717.3411.05比较变压器并列和分裂运行两种情况下的短路计算，可得出分裂运行时的低压侧短路电流较并列运行时有明显减小，因此，为降低短路电流水平，所设计变电站通常情况下应分裂运行。4.2变电站一次设备的选择与校验正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，

42、以满足电力系统安全经济运行的需要。4.2.1 一次设备选择与校验的条件为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：(1) 按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。(2) 按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。(3) 考虑电气设备运行的环境条件和温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4.2.2 按正常工作条件选择 1.按工作电压选择 设备的额定电压不应小于所在线路的额定电压，即 (4-36)2.按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即 (4-37)3.按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值或短路

43、容量，即 (4-38)或 (4-39) 4.2.3 按短路条件校验短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。1.隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验(1)动稳定校验条件 (4-40) 或 (4-41) 式中 、开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为kA）；、开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA）。 (2)热稳定校验条件 (4-42) 式中 开关的热稳定电流有效值（单位为kA）； 开关的热稳定试验时间（单位为s）；开关所在处的三相短路稳态电流（单位为kA）； 短路发热假想时间（单位为s）。2.电流互感器的短路稳定度校验(1)动稳定校验条件 (

44、4-43)或 (4-44) 式中 电流互感器的动稳定电流（单位为kA）；电流互感器的动稳定倍数（对）；电流互感器的额定一次电流（单位为A）。热稳定校验条件 (4-45)或 (4-46)式中 电流互感器的热稳定电流（单位为kA）；电流互感器的热稳定试验时间，一般取1s；电流互感器的热稳定倍数（对）。4.2.4 10kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据10kV46.19A1.96kA5.0kA 一次设备型号参数 额定参数高压少油断路器SN10-I/63030kV630A16kA40kA高压隔离开关-10/20010kV200A 25.5kA高压熔

45、断器RN2-1010kV0.5A50kA 高压互感器JDZ-1010/0.1kV 电压互感器JDZJ-101000A 电流互感器LQJ-1010KV100/5A 户外隔离开关GW4-12/40012KV400A 25kA4.2.5 380V侧一次设备的选择校验为满足设计需求本设计低压柜选用GCS型柜。其中2个进线柜，方案号为03；1个联络柜，方案号为04；4个馈电柜，方案号为11，低压柜总计7个。低压开关柜中个元件设备的校验见表4-6。选择交验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度 装置地点条件参数数据380V1472.91A24.30kA44.71kA一次设备型号参数额定参数低压断路器DW15

46、-2500380V2500A60kA低压断路器DZ20-200380V2000A一般30kA低压断路器DZ20-630380V630A(大于)一般30kA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A低压刀开关HD13-1000/30380V1000A电流互感器LMZJ1-0.5500V2000/5A电流互感器LMZ1-0.5500V400/5A315/5A200/5A表4-6表4-6所选设备均满足要求。4.3高低压母线的选择 参照表5-28，10kV母线选LMY-3(404),即母线尺寸为40mm4mm，380V母线选LMY-3（1008）+606，即相母线尺寸为100mm8mm，而中

47、性线母线尺寸为60mm6mm。 5变电所进出线和低压电缆选择5.1 变电所进出线的选择范围1.高压进线(1)如为专用线路，应选专用线路的全长。(2)如从公共干线引至变电站，则仅选从公共干线到变电站的一段引出线。(3)对于靠墙安装的高压开关柜，柜下进线时一般须经电缆引入，因此架空进线至变电站高压侧，往往需选一段引入电缆。2.高压出线(1)对于全线一致的架空出线或电缆出线，应选线路的全长。(2)如经一段电缆从高压开关柜引出再架空配电的线路，则变电站高压出线的选择只选这一段引出电缆，而架空配电线路在厂区配电线路的设计中考虑。3.低压出线(1)如采用电缆配电，应选线路的全长。(2)如经一段穿管绝缘导线

48、引出，再架空配电线路，则变电站低压出线的选择只选这一段引出的穿管绝缘导线，而架空配电线路则在厂区配电线路或车间配电线路的设计中考虑。5.2 变电所进出线方式的选择1.架空线。在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂供电设计中优先选用。2.电缆。在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。5.3 变电所进出导线和电缆形式的选择(1)一般采用铝绞线。(2)当档距或交叉档距较长、电杆较高时，宜采用钢芯铝绞线。(3)沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐铝绞线。2.高压电缆线(1)一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆。(2)埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带有外护层的铅包电缆。3.低压电缆线(1)一般采用铝芯电缆，但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。