某機械廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計

1、西安科技大學(xué)高新學(xué)院課 程 設(shè) 計課 程 電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計 題 目 某機械廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計 院 系 機電信息學(xué)院 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化1001 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 1001120117 指導(dǎo)教師 薛弘曄 2013年 07月 17日 目錄課程設(shè)計任務(wù)書2緒論31.負荷計算及功率因數(shù)補償計算41.1負荷計算41.2 功率因數(shù)補償計算92.變電所位置與型式的選擇103.變電所主變壓器及主接線方案的選擇113.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇113.2 變電所主變壓器容量選擇。113.3主接線方案的選擇114 短路電流的計算144.1 短路的基本概念144.2 短路的原因144.3 短路

2、的后果154.4 短路的形成154.5 三相短路電流計算的目的154.6 短路電流的計算165. 一次設(shè)備的選擇195.1斷路器195.2隔離開關(guān)205.3電壓互感器205.4熔斷器215.5、避雷器215.6校驗動穩(wěn)定性215.7校驗熱穩(wěn)定性216.變壓所進出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇226.1 10kV高壓進線和引入電纜的選擇226.2 380低壓出線的選擇226.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗257.變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定267.1二次回路方案選擇267.2繼電保護的整定27結(jié)束語29參考文獻30課程設(shè)計任務(wù)書主要內(nèi)容 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際

3、情況，并適當考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖紙。1) 工廠負荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4600h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表1.1所示。2) 供電電源情況 按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向

4、參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過流保護和電流速斷保護，定時限過流保護整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠二級負荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。參考設(shè)計內(nèi)容目錄 負荷計算和無功功率補償 變電所位置與型式的選擇 變電所主變壓器及主接線方案的選擇 短路電流的計算 變電所一次設(shè)備的選擇校驗 變壓所進出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 變電所二次回路方案的選擇與繼電

5、保護的整定緒論眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。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。在機械廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)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(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)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(chǎn)過程自動化

6、。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。具體過程和步驟:根據(jù)工廠總平面圖,工廠負荷情況,供電電源情況,氣象資料,地區(qū)水文資料和電費制度等,先計算電力負荷,判斷是否要進行無功功率補償,接著進行變電所位置和型式選擇,并確定變電所變壓器臺數(shù)和容量, 主接線方案選擇,最后進行短路電流的計算,并對變電所一次設(shè)備選擇和校驗和高低壓線路的選擇。本論文設(shè)計首先計算電力負荷和變壓器的臺數(shù)、容量；利用所學(xué)的知識確定變電所的位置。計算出短路電流的大小，選出不同型號的變壓器，進而確定變壓器的連接組別，畫出必要的變電所主接線圖。關(guān)鍵詞：主接線圖;短路電流;電力負荷;變壓器1.負荷計

7、算及功率因數(shù)補償計算 1.1負荷計算 1.1.1負荷計算的意義 負荷計算是根據(jù)已知工廠的用電設(shè)備安裝容量來確定預(yù)期不變的最大假想負荷。它是按發(fā)熱條件選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)，所以非常重要。如估算過高，將增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費有色金屬，增加初投資和運行管理工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，以不合理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給整個國民經(jīng)濟建設(shè)帶來很大的危害。但是如果估算過低，又會使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電器設(shè)備由于承擔不了實際負荷電流而過熱，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命，

8、增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\行。 1.1.2 負荷計算的方法 常用負荷計算的方法有(1)需要系數(shù)法(2)二項式系數(shù)法(3)形狀系數(shù)法。 在此次選擇的設(shè)計中，設(shè)備臺數(shù)較多， 各臺設(shè)備容量相差不太懸殊，所以考慮采用需要系數(shù)法。 需要系數(shù)法的主要步驟： （1）將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總額定容量。 (2) 查出各組用電設(shè)備相應(yīng)需要系數(shù)及對應(yīng)的功率因數(shù)。 (3) 用需要系數(shù)法求車間或全廠的計算負荷時，需要在各級配電點乘以同期系數(shù)K。 需要系數(shù)法的計算過程：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

9、，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則負荷相加同時加上廠區(qū)配電線路的功率損耗，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 需要系數(shù)法的計算公式： 計算負荷 計算公式 適用條件 有功 P30=Kd Pe已知三相用電設(shè)備組或用電單位（工廠、車間）的設(shè)備容量及功率因數(shù)，求其計算負荷。 無功 Q30=P30tan 視在 S30=P30/cos 電流 I30=S30/3UN1.1.3 各車間負荷計算如下：1)鑄造車間：動力部分：P=3000.3=90kw； Q=901.02=91.8kvar;

10、S=900.7=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)鍛壓車間：動力部分： 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)金工車間：動力部分： P=4000.2=80kW； Q=801.17=93.6

11、kvar; 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)工具車間：動力部分：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)電鍍車間：動力部分： P=2500.5=125kW； Q=1250.75=93.75kva

12、r; S=1250.8=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)熱處理車間：動力部分： 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)裝配車間：動力部分：P=1800.3=54kW； Q=541.02=55.08

13、kvar; 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)機修車間：動力部分：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)鍋爐房：動力部分：P=500.7=3.5kW； Q=3.50.75=2.625kvar；

14、 S=2.6250.8=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)倉庫和生活區(qū)： 動力部分：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=27

15、2.2kVA； I2=272.2(30.22）=714.4A1.1.4 所有車間的照明負荷： P=281KW1.1.5 取全廠的同時系數(shù)為：Kp= Kq=0.8，則全廠的計算負荷為：P=0.8（281925.6）=965.28KW Q=0.8739.7=591.76kvar S=1132.23kVA I=（30.38）=1720.7A編號名稱類別設(shè)備容量需要系數(shù) costan計算負荷P/KWQ/KvarS/KVAI/A照明60.81.004.804.812.6小計30694.891.8133.4208.02鍛壓車間動力3500.30.651.17105122.8161.5245.4照明80.7

16、1.005.605.614.7小計358110.6122.8167.1260.1 3熱處理車間動力1500.60.80.759067.5112.5171照明50.81.004.804.812.6小計15594.867.5117.3183.64電鍍車間動力2500.50.80.7512593.75156.25237.5照明50.81.004.804.812.6小計255129.893.75161.05250.16工具車間動力3600.30.61.33108144.0180273.6照明70.91.006.306.316.5小計367114.3144.0186.3300.17金工車間動力4000.

17、20.651.178093.6123.1187.08照明100.81.0080821.0小計4108893.6131.1208.088鍋爐車間動力500.70.80.753.52.6253.284.99照明10.81.000.800.82.1小計514.32.6254.087.099裝配車間動力1800.30.71.025455.0877.14117.2照明60.81.004.804.812.6小計18659.855.0881.94129.810機修車間動力1600.20.651.173237.4449.274.77照明40.81.003.203.28.4小計16435.237.4452.48

18、3.175倉庫動力200.40.80.75867.511.4照明10.81.000.800.82.1小計218.868.313.511生活區(qū)照明3500.70.90.48245118.7272.2714.4總計 （380v側(cè)）動力2220925.6739.71315.172357.94照明403計入Kp= Kq=0.80.85965.28591.761132.231720.71.2 功率因數(shù)補償計算 1.2.1 功率因數(shù)對供電系統(tǒng)的影響 在工廠供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感的特性。這些設(shè)備僅需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要吸收無功功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必需的交變磁場。然而在輸送有

19、功功率一定的情況下，無功功率增大，就會降低供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。因此，功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用程度及電器設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標。 功率因數(shù)的降低產(chǎn)生的不良影響：(1)系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等容量增大，從而使工廠內(nèi)部的啟動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費用；(2)由于無功功率的增大而引起的總電流的增加，使得設(shè)備及供電線路的有功功率損耗相應(yīng)地增大；(3)由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過的電流，因此總電流增大，就使的供電系統(tǒng)中的電壓損失增加，使得調(diào)壓困難；(4)對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的

20、增大，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，過度增大激磁電流，從而使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過允許范圍，為了保證轉(zhuǎn)子繞組的正常工作，發(fā)電機就不能達到預(yù)定的出力。 無功功率對電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。因此，供電單 位和工廠內(nèi)部都有降低無功功率需要量的要求，無功功率的減少就相應(yīng)地提高了功率因數(shù)。 1.2.2 功率因數(shù)的補償 供電單位在工廠進行初步設(shè)計時對功率因數(shù)都要提出一定的要求，它是根據(jù)工廠電源進線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠的相對位置以及工廠負荷的容量決定的。根據(jù)全國供用電規(guī)則的規(guī)定，本設(shè)計要求用戶的功率因數(shù)cos0.9。 供電單位對工廠功率因數(shù)這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法，一般

21、不能滿足要求。因此，工廠便需要裝設(shè)無功補償裝置，對功率因數(shù)進行人工補償。補償容量可按下式子計算：Qc=P30(tan1-tan2)=DqcP30n=Qc/qctan1補償前自然平均功率因數(shù)cos1對應(yīng)的正切值;tan2補償后自然平均功率因數(shù)cos2對應(yīng)的正切值； 由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為：S=965.282+591.762=1132.23 kVA 這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos=965.28/1132.23=0.85而根據(jù)設(shè)計要求工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9?？紤]到主變電器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來計算3

22、80V側(cè)所需無功功率補償容量：Qc=P(tan1-tan2)=965.28tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)=183.4 kvar ，償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為： S2）=1048.1 kVA， 計算電流： I2）=1048.1/（30.38）=689.65A變壓器的功率損耗：Pr0.015 S（2）=0.0151048.1=15.7KWQr0.06 S（2）=0.061048.1=62.9kvar變電所高壓側(cè)的計算負荷為： P1）=965.28+15.7=980.98KWQ1）=(591.76183.4)+62.9=471.26kvarS1）=1088.3K

23、VAI1）=1088.3/（310）=62.8A補償后的功率因數(shù)為：cos=980.98/1088.3=0.901滿足（大于0.90）的要求2.變電所位置與型式的選擇 用戶變配電所分：35110/10kV總降壓變電所、10kV配電所、10/0.38kV變電所及35/0.38kV直降變電所。10/0.38kV變電所在工業(yè)企業(yè)內(nèi)又稱車間變電所 ，用戶10kV配電所通常和某個10/0.38kV變電所合建又稱為變配電所。 變配電所的位置應(yīng)接近負荷中心以減小低壓供電半徑、降低電纜投資、節(jié)約電能損耗、提高供電質(zhì)量，同時還要考慮進出線方便、設(shè)備運輸方便、接近電源側(cè)，并注意防塵、防腐、防水、防火、防爆等。影響

24、變配電所位置選擇的因素很多，應(yīng)根據(jù)上述要求經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。用戶10/0.38kV變電所大多為室內(nèi)變電所或組合式成套變電站。室內(nèi)變電所又分獨立變電所、附設(shè)變電所、車間內(nèi)變電所、地下變電所等幾種類型。3.變電所主變壓器及主接線方案的選擇3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。3.2 變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：a. 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：b.

25、 任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級負荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）1169.03=（701.42818.32）。又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實際容量：也滿足使用要求，同時又考慮到未來510年的負荷發(fā)展，初步取=1000 ?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號：SC3-1000/10 ，其主要技術(shù)指標如下表所示：變壓器型號額定容量/額定電壓/kV聯(lián) 結(jié) 組型 號損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負載SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：參考尺寸（mm）：長

26、：1760寬：1025高：1655 重量（kg）：3410） 3.3主接線方案的選擇3.3.1主接線的總體分類：a. 單母線接線 母線起匯集和分配電能的作用。每一條進出線回路都組成一個接線單元，每個接線單元都與母線相連，可分為： 1)接線方法及工作要求，見圖3.1。 主母線的作用 開關(guān)電器的配置 線路有反饋電可能或為架空配電線應(yīng)裝設(shè) 操作程序“先通后斷”原則 合：；分：。2)特點 優(yōu)點： 簡單、經(jīng)濟。 接線簡單（設(shè)備少）、清晰、明了； 布置、安裝簡單，配電裝置建造費用低； 斷路器與隔離開關(guān)間易實現(xiàn)可靠的防誤閉鎖，操作安全、方便，母線故障的幾率低； 易擴建和采用成套式配電裝置。 缺點：不夠靈活可

27、靠。 主母線、母隔故障或檢修，全廠停電； 任一回路斷路器檢修，該回路停電。 圖3.1單母線接線圖 b. 雙母線接線1）接線方法及運行方式 見圖3.2。2)特點：可輪流檢修母線而不影響正常供電檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時，只影響該回路供電工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復(fù)供電可利用母聯(lián)斷路器代替引出線斷路器工作便于擴建由于雙母線接線的設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，運行中需要用隔離開關(guān)切換電路，容易引起誤操作；同時投資和占地面積也較大。圖3.2雙母線接線圖3.3.2 10kV側(cè)單母線和雙母線接線的比較610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線

28、和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。110kV終端變電站的10 kV部分一般采用單母線分段，互為備用。 由課題所給條件進行綜合分析：對圖3.1和圖3.1所示的方案、綜合比較，見表3.1表3.1主接線方案比較方 案項 目方案單母線方案雙母線技 術(shù)不會造成全所停電調(diào)度靈活保證對重要用戶的供電任一斷路器檢修，該回路必須停止工作供電可靠調(diào)度靈活擴建方便便于試驗易誤操作經(jīng) 濟占地少設(shè)備少設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面大經(jīng)過綜合比較方案在經(jīng)濟性上比方案好，且調(diào)度和靈活性也可以保證供電的可靠性。所以選用方案。4 短路電流的計算4.1 短路的基本概念短路是指電源通向用電設(shè)備的導(dǎo)線不

29、經(jīng)過負載而相互直接連接的狀態(tài)，也稱為短路狀態(tài)。4.2 短路的原因造成短路主要原因有：a)電氣設(shè)備絕緣損壞 這種損害可能是由于設(shè)備長氣運行、絕緣老化造成的；也肯能是設(shè)備本身質(zhì)量低劣、絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿；或者設(shè)備質(zhì)量合格、絕緣合乎要求而被過電壓擊穿；或者由于設(shè)備絕緣守到了外力損傷而造成的。b)有關(guān)人員誤操作 這種情況大多數(shù)是由于操作人員違反安全操作規(guī)程而發(fā)生的，例如帶負荷拉閘，或者誤將電壓設(shè)備接入較高壓的電路中而造成的擊穿短路。c)鳥獸為害事故 鳥獸跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣，從而導(dǎo)致短路。4.3 短路的后果短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常

30、負荷電流大的多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安，如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害：a) 短路時要產(chǎn)生很大的點動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引起火災(zāi)事故。b) 短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。c) 短路時保護裝置動作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點越靠近電源停電范圍越大，造成的損失也越大。d) 嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步造成系統(tǒng)解列。e) 不對稱短路包括單相和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強的不平衡交變電磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常

31、運行，甚至使之發(fā)生誤動作。由此可見，為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計算短路電流。4.4 短路的形成在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路，實質(zhì)是兩相短路。 按短路的對稱性來分，三相短路屬對稱性短路，其他形式短路均為不對稱短路。 電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但是一般情況下，特別是原理電源（發(fā)電機）的工廠供電系統(tǒng)中，三相短路電流最大，因此他造成的危害也最為嚴重。為了是電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗電器設(shè)備用

32、的短路計算中，以三相短路計算為主。實際上不對稱短路也可以按對稱分量法將不對稱的短路電流分解為對稱的正序、負序和零序分量，然后對稱量來分析和計算，所以對稱的三相的三相短路分析計算也是不對稱短路分析計算的基礎(chǔ)。4.5 三相短路電流計算的目的短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進行繼電保護裝置的整定計算為了保證電力系統(tǒng)安全運行，選擇電氣設(shè)備時，要用流過該設(shè)備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證設(shè)備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和點動力的巨大沖擊。4.6 短路電流的計算計算短路電流的方法有歐姆法和標幺值法，這里用的是標幺值法。4.6.1短路電流計算的公式 1)基準容量

33、，工程設(shè)計中通常取 2)供配電系統(tǒng)各元件電抗標幺值a. 電力系統(tǒng)的電抗標幺值 Sk為電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量。b.電力線路的電抗標幺值式中， L為線路長度，x0為線路單位長度的電抗，可查手冊。查手冊的 5。c.電力變壓器的電抗標幺值短路電路中各主要元件的電抗標么值求出以后，即可利用其等效電路圖進行電路化簡求總電抗標么值。d.三相短路電流的計算無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值的標么值按下式計算:由此可得三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：（對高壓系統(tǒng)）（對低壓系統(tǒng)）三相短路容量：4.6.2確定基準值、計算各元件電抗標幺值 1)確定基準值 =1.8 2)計算短路電路中各主

34、要元件的電抗標幺值 a. 電力系統(tǒng)的電抗標幺值 =0.25b. 電力線路的電抗標幺值 =0.73c. 電力變壓器的電抗標幺值 =8 =5.6254.6.3短路電流計算圖根據(jù)電氣主接線圖，繪制出短路電流計算圖。高壓側(cè)10kv進線末端確定K1為短路點，電源進線長度為10km，變壓器T1低壓側(cè)380v母線確定K2為短路點，變壓器T2低壓側(cè)380v母線確定K3為短路點。繪制等值電路如圖4-1所示。圖4-1 等值電路4.6.4短路電流的計算1）K1點短路時總電抗標幺值為 =0.98 三相短路電流周期分量有效值為 =5.6KA 其它三相短路電流 =14.28KA =8.46 KA =5.6 KA 三相短路

35、容量 =102.04 MVA2)k2點短路時總電抗標幺值為 =8.98三相短路電流周期分量有效值為 =16.07 KA其他三相短路電流為 =29.57 KA =17.51 KA =16.07 KA三相短路容量為 =11.14 MVA3）K3點短路時總電抗標幺值為 =6.6三相短路電流周期分量有效值 =21.87 KA其他三相短路電流 =40.24 KA =23.84 KA =21.87 KA三相短路容量 =15.15 MVA 將以上短路電流計算結(jié)果繪制成表如表4-1所示。表4-1 三相短路電流及短路容量計算結(jié)果短路電流及容量KAKAKAMVA K15.614.288.46102.04K2 16

36、.0729.5717.5111.14K321.8740.2423.8415.15 5. 一次設(shè)備的選擇5.1斷路器斷路器（英文名稱：circuit-breaker，circuit breaker）是指能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流，并能關(guān)合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異常回路條件（包括短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。在這里由于10KV除的最高正常工作電流Ig=59.95A，且戶外布置。選擇斷路器為戶內(nèi)少油斷路器，型號是：SN3-10I，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表所示：表5.1SN3-10I斷路器技術(shù)參數(shù)額定工作電壓（kv）額定工作電流（A）額定開端電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)熱穩(wěn)定電流(KA)

37、額定熱穩(wěn)定時間(S)1063016401645.2隔離開關(guān) 隔離開關(guān)是一種沒有滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備，主要用來斷開無負荷電流的電路，隔離電源，在分閘狀態(tài)時有明顯的斷開點，以保證其他電氣設(shè)備的安全檢修。在這里由于10KV處的最高正常工作電流為Ig=59.95A，且戶內(nèi)布置。選擇的隔離開關(guān)型號為：GW2-10G，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表所示：表5.2GW2-10G斷路器技術(shù)參數(shù)額定工作電流（KV）額定工作電流（A）極限通過電流峰值（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）熱穩(wěn)定時間（S）10600602045.3電壓互感器電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當在一次繞組上施加一個電壓U1時

38、，在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。在這里由于互感器用于運行監(jiān)視，選擇準確度為1級，根據(jù)電壓和工作環(huán)境，我們選擇的型號為：JD6-10，其技術(shù)參數(shù)如下：表5.3JD6-10電壓互感器技術(shù)參數(shù)額定工作電壓（v）額定頻率（HZ）二次線圈的額定容量（va）二次線圈極限容量（va）線圈連接組標號一次線圈二次線圈100001005025010001/1-125.4熔斷器 熔斷器也被稱為保險絲，IEC127標準將它定義為熔斷體（fuse-link)。它是一種安裝在電路中

39、，保證電路安全運行的電器元件。這里熔斷器是用于保護電壓互感器的，由于10KV處的最高電廠工作電流為Ig=59.95A。因此選擇高壓限流熔斷器的型號是：RXW0-10/0.5，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：表5.4RXW0-10/0.5熔斷器技術(shù)參數(shù)額定工作電壓（KV）額定工作電流（A）額定斷流容量（MVA）重量（KG）101051000235.5、避雷器避雷器 又稱：surge arrester，能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護電工設(shè)備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。這里根據(jù)電壓等級和工作環(huán)境確定選擇磁吹閥式避雷器，型號為：FCZ3-10，其主要技術(shù)參

40、數(shù)如下：表5.5FCZ3-10避雷器技術(shù)參數(shù)額定電壓（KV）滅弧電壓（KV）工頻放電電壓（有效值）（KV）沖擊放電電壓峰值不大于（KV）電導(dǎo)電流直流試驗（KV）電流（A）1041708511250250-4005.6校驗動穩(wěn)定性 斷路器的額定峰值耐受電流ip不小于通過斷路器的最大三相短路沖擊電流 Ip=i 5.7校驗熱穩(wěn)定性 斷路器允許的最大短路熱效應(yīng)I*I*t不小于短路熱效應(yīng)QI*I*t=Q6.變壓所進出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇6.1 10kV高壓進線和引入電纜的選擇6.1.1 10kV高壓進線的選擇校驗采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。a) 按發(fā)熱條件選擇由=57.7A

41、及室外環(huán)境溫度33，查表得，初選LGJ-35,其35C時的=149A,滿足發(fā)熱條件。b) 校驗機械強度查表得，最小允許截面積=25，而LGJ-35滿足要求，故選它。由于此線路很短，故不需要校驗電壓損耗。6.1.2由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜之間埋地敷設(shè)。a)按發(fā)熱條件選擇由=57.7A及土壤環(huán)境25，查表得，初選纜線芯截面為25的交聯(lián)電纜，其=149A,滿足發(fā)熱條件。b)校驗熱路穩(wěn)定按式，A為母線截面積，單位為；為滿足熱路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；短路發(fā)熱假想時間

42、，單位為s。本電纜線中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護動作時間為0.5s，斷路器斷路時間為0.2s，C=77，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得，滿足發(fā)熱條件。 b）校驗電壓損耗由圖1.1所示的工廠平面圖量得變電所至1號廠房距離約為288m，而查表得到120的鋁芯電纜的=0.31 （按纜芯工作溫度75計），=0.07，又1號廠房的=94kW, =91.8 kvar，故線路電壓損耗為=5%。c）斷路熱穩(wěn)定度校驗不滿足短熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為240的電纜，即選VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。6.

43、2.2 鍛壓車間饋電給2號廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。6.2.3 熱處理車間饋電給3號廠房（熱處理車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。6.2.4 電鍍車間饋電給4號廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。6.2.5 倉庫饋電給5號廠房（倉庫）的線路，由于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導(dǎo)線BLV-1000型

44、5根（包括3根相線、1根N線、1根PE線）穿硬塑料管埋地敷設(shè)。a）按發(fā)熱條件需選擇由=16.2A及環(huán)境溫度26，初選截面積4，其=19A，滿足發(fā)熱條件。 b）校驗機械強度查表得，=2.5，因此上面所選的4的導(dǎo)線滿足機械強度要求。c) 所選穿管線估計長50m，而查表得=0.85，=0.119，又倉庫的=8.8kW, =6 kvar，因此I30,滿足發(fā)熱條件。2）效驗機械強度 查表可得，最小允許截面積Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240滿足機械強度要求。3）校驗電壓損耗 查工廠平面圖可得變電所至生活區(qū)的負荷中心距離600m左右，而查表得其阻抗值與BLX-1000-1240近似等值的

45、LJ-240的阻抗=0.14，=0.30（按線間幾何均距0.8m），又生活區(qū)的=245KW，=117.6kvar，因此=5%滿足允許電壓損耗要求。因此決定采用四回BLX-1000-1120的三相架空線路對生活區(qū)供電。PEN線均采用BLX-1000-175橡皮絕緣線。重新校驗電壓損耗，完全合格。6.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗采用YJL2210000型交聯(lián)聚氯乙烯絕緣的鋁心電纜，直接埋地敖設(shè)，與相距約2Km的臨近單位變配電所的10KY母線相連。6.3.1按發(fā)熱條件選擇 工廠二級負荷容量共335.1KVA，最熱月土壤平均溫度為25。查表工廠供電設(shè)計指導(dǎo)8-43，初選纜心截面為25的交聯(lián)聚

46、乙烯絕緣的鋁心電纜，其滿足要求。6.3.2校驗電壓損耗 由表工廠供電設(shè)計指導(dǎo)8-41可查得纜芯為25的鋁（纜芯溫度按80計），而二級負荷的,，線路長度按2km計，因此 由此可見滿足要求電壓損耗5%的要求。6.3.3短路熱穩(wěn)定校驗 按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯25的交聯(lián)電纜是滿足熱穩(wěn)定要求的。而臨近單位10KV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)路線的短路熱穩(wěn)定校驗計算無法進行，只有暫缺。 以上所選變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表6.1所示。表6.1 進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格線 路 名 稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格10KV電源進線LGJ-35鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜YJL2210000325交聯(lián)電纜（直埋）380V低壓出線