1、湖北理工學院電氣與電子信息工程學院供配電工程課程設計報告名稱:供配電工程課程設計專業班級：電氣工程及其自動化2016專升本（學號:201620210235姓名:張賢哲指導教師：楊毅陳學珍設計時間：2017年5月8日一一20仃年5月19日設計地點：K2 4142）班供配電工程課程設計任務書一、設計題目某塑料五金制品廠供配電系統電氣部分設計二、設計目的及要求通過本課程設計：熟悉供配電系統初步設計必須遵循的原則、基本內容、設計程序、 設計規范等，鍛煉工程設計、技術經濟分析比較、工程計算、工具書使用等能力，并了解供 電配電系統前沿技術及先進設備。要求根據用戶所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適

2、當考慮到工廠生產的發展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，選擇配變電所主接線方案、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1、總平面圖如附圖。2、負荷情況該廠由注塑車間、擠出車間、鍛工車間、模具車間、熱處理車間、鉚焊車間、五金裝 配車間等組成，主營產品有五金配件、門窗密封膠條、折疊門塑料配件、家私裝飾條、各種 擠出異型材、精密注塑加工、代客開模、玻璃墊片等。工廠部分車間負荷情況見附表。該廠大部分車間為兩班或三班制，年最大有功負荷利 用小時數為5100h。該廠屬于二級負荷。2、供電電源情況按照

3、工廠與當地電業部門簽訂的供用電協議規定，本廠可由從某35/ 10kV地區變電站取得工作電源。該35/ 10kV地區變距離本廠約為1km, 10kV母線短路數據：=500MVA、Sh =200MVA。要求該廠：過電流保護整定時間不大于1.0s :在工廠10kV電源側進行電能計量；功率因數應不低于3工廠自然條件0.92。年最高氣溫 39 C,年平均氣溫 23 C,年最低氣溫-5 C ,年最熱月平均最高氣溫33 C,年最熱月平均氣溫26 C，年最熱月地下0.8m處平均溫度 25 C.主導風向為南風，年雷暴日數 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

4、/千伏安/月，電度電價0.5元/度。四、設計任務設計內容包括：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需要系數功率因數備注1注塑車間4890.400.65NO.1車間變電所2備料車間2380.600.653壓鑄車間5200.400.754模具車間4500.350.65NO.2車間5五金裝配車間6100.400.75變電所6機加工車間4300.350.657鍋爐房2000.

5、700.758試驗室1250.350.75NO.3車間9材料庫1100.250.75變電所10油泵房150.650.7011辦公、食堂2150.700.85摘要眾所周知，電能是現代 工業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 簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能 在現代工業生產及整個國民經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 , 管網系統的規模以及工程總 造價等, 這是技術人員熟知的事實。通過負荷的統計計算求出的、用來按發熱條 件選擇供電系統中各

6、元件的負荷值，稱為計算負荷( calculated load )。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。對于工廠供電系統來說，由于將電力系統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、 并聯的方法即可將電路化 簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。電氣主接線主要是指在發電廠、 變電所、電力系統中 , 為滿足預定的功率傳送 和運行

7、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、 運行靈活性及經濟合理性等起著決定性作 用。供電系統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，投資經濟合理。導線和電纜截面的選擇與校驗。對 10kV 及以下的高壓線路和低壓動力線路， 通常先按發熱條件來選擇導線和電纜截面， 再校驗其電壓損失、 機械強度、

8、短路 熱穩定等條件目錄1. 設計概要 11.1 工廠供電的意義和要求 11.2 選題的背景和意義 12. 負荷計算的意義及相關參數的計算 22.1 負荷計算的意義 22.2 參數的計算 22.3 車間負荷計算結果 32.4 無功補償的計算 43. 變壓器的臺數、容量和類型的選擇 83.1 車間變壓器的選擇原則 83.2 選擇車間變壓器的臺數、容量和類型 84. 電氣主接線 104.1 電氣主接線的意義及重要性 104.2 電氣主接線的設計 105. 短路電流的計算 125.1 產生短路電流的原因、危害及計算方法 125.2 短路電流點的計算 166. 高、低壓電氣一次設備的選擇176.1 電氣

9、設備的選擇對工廠企業的意義 176.2 電氣設備的選擇及其校驗理論 176.3 主要設備的選擇校驗 186.4 電線電纜的選擇與校驗 207. 防雷與接地 237.1 防雷接地的理論基礎 237.2 防雷接地的保護措施 248. 總結 25參考文獻 261. 設計概要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，電能是現代工業 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 簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能 在現代工業生產及整個國

10、民經濟生活中應用極為廣泛。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占 的比重多少，而在于工業生產實現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， 則對工業生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于 發展工業生產，實現工業現代化，具有十分 重要的意義，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要， 并做好節能工作，就必須達到以下基本要求：（ 1） 安

11、全 在電能的供應、分配和使用中，不應發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） 優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求（ 4） 經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少 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電氣 部分設計。通過本課程設計 , 培養學生綜合運用所學的理論知識、基本技能和專 業知識分析和解決實際問題的能力 , 培養學生獨立獲取新知識、新技術和新信息 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、優質、經濟”的

12、設計要求 , 掌握工廠供電系統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，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。通過負荷的統計計算求出的、用來按發熱條件選擇供電系統中各元件的負荷值，稱為計算負荷（calculated load ）2.2參數的計算目前，對工礦企業的電力負荷計算主要采用三種方法：單位容量法、需要系數法、用系數法。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 Pe(2-1)

13、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/3 Un(2-4)式中Kd為用電設備組的需要系數值；cos為用電設備組的平均功率因數;tan為功率因數cos :的正切值；U n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 KE。圖2-1多組用電設備的計算負荷對于干線，可取KE P=0.85-0.95;K刀Q=0.90-0.97對于低壓母線，由用電設備計算負荷直接相加來計算時，可取KE P=0.8-0.9, K E Q =0.

14、85-0.95。由干線負荷直接相加來計算時，可取 KE P=0.95, K E Q =0.97(2-5)其計算公式如下：Sc - R2 Q；QcQ.iLSCR = K 莎匚巳1 c 二 TSUN（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需要系數功率因數車間變電所代號1注塑車間4890.400.65STS12備料車間2380.600.653壓鑄車間5200.400.754模具車間4500.350.65STS25五金裝配車間6100.400.756機加

15、工車間4300.350.65STS37鍋爐房2000.700.758試驗室1250.350.759材料庫1100.250.7510油泵房150.650.7011辦公、食堂2150.700.85表2-2 :各車間變電所負荷計算情況某塑料五金制品廠 N0.1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(kV.A)Ic(A)1注塑車間4890.40.651.17195.60228.68300.92791.902備料車間2380.60.651.17142.80166.95219.69578.143壓鑄車間5200.40.750.88208.001

16、83.44277.33729.82合計12471.42.053.22519.08579.07KE P=0.95;KE Q=0.970.65546.40561.70764.821162.03某塑料五金制品廠 N0.2車間變電所電力負荷計算表廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)4模具車間4500.350.651.17157.50184.14242.31637.655五金裝配車間6100.40.750.88244.00215.19325.33856.14合計10600.751.402.05401.50399.33KE P=0.95;KE Q=

17、0.970.67381.43387.35543.62825.94某塑料五金制品廠 N0.3車間變電所電力負荷計算表廠房名稱Pe(kW)KdcosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)6機加工車間4300.350.651.17150.50175.95231.54609.317鍋爐房2000.70.750.88140.00123.47186.67491.238試驗室1250.350.750.8843.7538.5858.33153.519材料庫1100.250.750.8827.5024.2536.6796.4910油泵房150.650.701.029.759.9513.

18、9336.6511辦公、食堂2150.70.850.62150.5093.27177.06465.94合計109534.455.45522.00465.48KE P=0.95;KE Q=0.970.70495.90451.51670.661018.962.4無功補償的計算在交流電路中，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。它不對外作功，而是轉變為其他形式的能量。由于它不對外做功，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) 0從發電機和高

19、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。這就是電網需要裝設無功補 償裝置的道理。根據電容器在工廠供電系統中的裝設位置，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不得低于0.92,而由上面計算可知COS =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電容器進行低壓集中補償。以N01(STS1車間變電所為例，計算它的功率補償QN.C = 519.08 x( tanarc cos0.65 tanarccos

20、0.92 ) kvar=385.74kvar 根據補償柜的規格要求,初選BCMJ0.4-16-3,每組容量qN.C =16kvar,則需要安裝 的電容組數為n= QN.C /qN.C =385.74 kvar/16 kvar=24.11: 25無功補償后，變電所低壓側的視在計算負荷為：2 = F Q：Pc=519.08 Qc=(561.7-390)kvar=171.70kvarSc=546.74kV.A cosa=0.95又考慮到變壓器的功率損耗為：-' Pt 二-' PFe - - Pcu.NSc<Sn.T J:r P0 (2-7) ISclQt =Qo . lQnSc

21、.4 k%Sc2100 Sn.t-> Sn.t簡化公式有: PT=0.01Sc, QT=0.05Sc(2-9)即： PT=0.01Sc=5.47kW QT=0.05Sc=27.34kvar變電所高壓側計算負荷為：I巳.1 = PC + pT =524.55kWIQcJ= QC -QN.C + Qt =199.04kvar補償后的功率因數為：IICos© =Pc.l/ScJ =0.93各個車間的補償結果如下表2-3表2-3功率補償結果計算(低壓側)車間變電 所代 號無功功率補償前電 容 個 數 組無功功率補償后Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素變壓器容量補償容量(kvar)

22、Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素計算電流(A)STS1561.70764.820.6580039025171.70546.740.95830.69STS2387.35543.620.6763027017117.35399.070.96606.32STS3451.51670.660.7080030019151.51518.530.96787.82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2-4表2-4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)Sc(kV.A)Ic(A)cosaSTS15.4727.34524.55199

23、.04561.0432.390.93STS23.9919.95385.42137.30409.1423.620.94STS35.9125.93501.09177.44531.5730.690.96考慮到低壓母線的同時系數：由式(2-5)(2-6)式及表2-4可確定：補償后總的有功計算負荷：Pc二K、p =1340.51kW總的無功計算負荷：q c = k冥=498.37kvar總的視在計算負荷：Sc= , F>2 O' =1430.15kV.ACos© =FC/ Sc= 0.94Ic = Sc/、3un = 86.70A由表和計算可得各變電所折算到高壓側的功率因數均大于

24、0.92,整個工廠的功率因數為0.94即功率補償的電容選擇合理，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 廠采取補償可節約能量為S1+A S2+A S3= ( 800-630) +(630-500)+(800-630)kV.A=470 kV.A采取無功補償后該工廠每月可節約 20X 470=9400元我國供電營業規則規定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶，最大負荷使得功率因數不得低于0.9，如果達不到要求，則必須進行無功補償。因此，在 設計時，可用此功率因數來確定需要采用無功補償得最大容量。由兩部電費制度可知采用無功補償為工廠節約了資金

25、。3. 變壓器的臺數、容量和類型的選擇3.1 車間變壓器的選擇原則（1）變電所主變壓器臺數的選擇 選擇主變壓器臺數時應考慮下列原則：1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。2）對季節性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經濟運行方式的變電 所。3）除上述兩種情 r 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時，應當考慮負荷的發展，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S.T應滿足全部用電設備總計算負荷 S30的需要，即Sn.t A 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： 任一臺單獨

26、運行時，S.t（ 0.60.7 ） S30 任一臺單獨運行時，S.TSo （I +n）3.2選擇車間變壓器的臺數、容量和類型1、 根據表 4-1 選擇變壓器的臺數、容量和類型。對于三個車間變電站STS1、STS2、STS3的容量分別為：546.74kVA、399.7kVA、518.53 kVA。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， 在節能和留有余量方面負荷率 為70%-80%選定三臺SC（ B） 10其額定容量分別為630、500、630kVA,從而保 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 C,年平均氣溫23 T，年最低氣溫-5 C ,年最熱月平均

27、最高氣溫 33 T，年最熱月平均氣溫 26 C,年最熱月地下 0.8m 處平均溫度25 C.主導風向為南風，年雷暴日數52。平均海拔22m,地層以砂粘土為主。考慮到土壤電阻率較高，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3-1車間變電所變壓器的臺數、容量和型號編號廠房名稱Sc/kV A變壓器臺數及容量變壓器型號車間變電所代號1注塑車間300.922備料車間219.691X 630SC( B) 10STS13壓鑄車間277.334模具車間242.311X 500SC( B) 10STS25五金裝配車間325.336機加工車間231.547鍋爐房186.

28、678試驗室58.331X 630SC( B) 10STS39材料庫36.6710油泵房13.9311辦公、食堂177.064. 電氣主接線方案選擇4.1 電氣主接線的意義及重要性 電氣主接線主要是指在發電廠、變電所、電力系統中 , 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

29、、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機組容量、 電廠規模及 電廠在電力系統中的地位等 , 從供電的可靠性、 運行的靈活性和方便性、 經濟性、 發展和擴建的可能性等方面 , 經綜合比較后確定。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生變化

30、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 , 做到經濟合理 , 盡量減少占地面積 , 節省投資。4.2 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節， 以母線為中間環節的 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

31、地區變電站取得工作電源，所以直接經車間 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，圖4-1所示。所有電源和引出線回路都連接在同一母 線上，優點是簡單，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如圖4-2所示。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，投資小等優點。出線1出線2出線3QSeQSyqs8QFq總 QFg qs4 1 QS5 -QFi電源電源1電瀝2電源

32、呂圖4 1單母線接線圖4-2各變電站低壓側相互獨立通過綜合考慮，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5. 短路電流的計算5.1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，造成連續的短路發生。（ 3）

33、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 5-1如圖5.2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STS2變電所為例Sk.max=500MV A（1）確定基準值取 Sd=100 MV AVc1=10.5kVVc2 =0.4kV而 ld1 =&/、3uc廣 100MV A" 3*10.5 kV） =5.5kAld2 =Sd/ 3uc2 =100MV A/C-3*0.4 kV） =144.34kA（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值電力系統：Xi 二

34、Sd/Sk=100 MV A /500 MV A=0.2架空線路：* 2X2 = xg L Sd / U c =0.332電力變壓器(由附錄表Uk%6)x3 二Uk%Sd/100Snt=4X 100X 1000kV A/100 X 500kV A=8繪制等效電路如圖5-2，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計 算點。(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、(k-1x1 x2 =0.2+0.332=0.5322) 三相短路電流周期分量有效值=ld1/x' (k-1)=5.5kA/0.532=10.34kA3) 其他三相短路電流IkA=I(3k_

35、i = Ik3l=10.34kAiS? =2.55*5.73kA=26.36kAlShh)=1.51*5.73kA=15.61kA4) 三相短路容量Sk3)1 = Sd/ x*(kj)=100 MV A /0.532=187.97 MV 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 2 = x； + X； +x； =0.2+0.332+8=8.5322) 三相短路電流周期分量有效值I兀=ld2/x；(心)=144.34kA/8.532=16.92kA3) 其他三相短路電流=1 化=lk=16.92kA謂=2.26 X 16.92kA=38.24kA嚟=1.31 X

36、16.92kA=19.12kA4) 三相短路容量Sk3 = Sd/x：,2)=100/8.532=11.72 MV A短路計算結果表見表5-1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5-1 STS2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 Axj： *1 (3)I K1 (3)I UI (3)&iish(3) shk-10.53210.3410.3410.3426.3615.61187.97k-28.53216.9216.

37、9216.9238.2419.1211.722. 最小方式運行情況下：以STS2為例計算Sk.min=200MVA(1)確定基準值取 2=100MV A Ud =10.5kV Uc2=0.4kV而 ld1八 3uc1=1°°MV A/ ( 3*10.5kV ) =5.50kAld2 二 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 x； = Sd/Sk =100MV A/200 MV A =0.52) 架空線路 x2 = XgLSd/ Uc =0.35 - /kmX 1kmX 100MV A

38、/(10.5kV)2 =0.3323) 電力變壓器 x；= Uk%Sd/100 SNT =4X 100X 103 kV A/100 X 200kV A =8（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.（kJ）= x；+ x；=0.5+0.332=0.8322） 三相短路電流周期分量有效值lk=ldi/ x；（k）=5.5kA/0.832=6.61kA3）其他三相短路電流I；k3）i）= I碁=丨料=6.61kAiS3）=2.55 x 6.61kA=16.86kAlS3）=1.51 x 6.61kA=9.98kA4）三相短路容量Sk3j =Sd /x（kJ

39、）=100MV A /0.832=120.19 MV 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 X7（2）= x1 x2 x3 =0.5+8=8.8322）三相短路電流周期分量有效值1啟=Id2/ x；（2）=144.34KA/8.832=16.34kA3）其他三相短路電流丨化）=1 仁二 lk篤=16.34kAi S? =2.26 x 16.34kA=36.93kA1黑=1.31 x 16.34kA=21.41kA4）三相短路容量&役二 x；（k/）=100MV A/8.832=11.32 MV A其短路計算表如下：表5-2 STS2短路計算短

40、路計算點總電抗標幺值三相短路電流/kA三相短路容量MV A*xHI(3)I K丨 IU丨1 od(3) sh丨1 shk-10.836.616.616.6116.869.98120.19k-28.83216.34416.3416.3416.3421.4111.32同上：以STS1變電所為例Sk.max=500MV A變壓器容量為630KVASTS1的短路計算如下表：表5-3 STS2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 AxW *1 (3)1 K1 (3)1 UI (3) IqQiIsh(3) shk-10.53210.3410.3410.3426.3615.611

41、87.97k-210.61213.613.613.630.7417.829.92以STS1為例計算Sk.min=200MVA表5-4 STS2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 A*xH|(3)1 K丨 IU11 QO(3) sh丨1 shk-10.836.616.616.6116.869.98120.19k-210.91213.2213.2213.2229.917.329.926. 高、低壓電氣一次設備的選擇6.1電氣設備的選擇對工廠企業的意義電器是指能夠根據外界施加的信號和要求，自動或手動地接通和斷開電路， 斷續或連續地改變電路參數，以實現對電路或非電量對象的

42、變換、檢測、控制、 保護、調節和傳遞信息用的電氣器具。工廠供電系統的安全運行對工業企業來說 至關重要，特別是對于大型企業，企業供電的可靠性、連續性和安全性要求很高。6.2 電氣設備的選擇及其效驗理論供電系統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，投資經濟合理。對于高壓設備器件的校驗項目見表 6-1 :表6-1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定度真空斷路器VVVVV旋

43、轉式隔離開關VV一VV高壓熔斷器VVV一一電流互感器VV一VV電壓互感器V一一一一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（或功率）按三相短路沖擊電電流和流校驗按三相短路 穩態短路發 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境條件和 電氣要求。環境條件是指電氣裝置所處的位置（室內或室外）、環境溫度、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、

44、熔斷器 等，應考慮其斷流能力。6.3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XGN56-1茨流金屬封閉式開關設備 （考慮到設備的選擇性，出線柜的斷路器設備容量可小一些，經校驗也符合要求， 所以三臺出線柜與進線柜選擇相同的型號）。該設備是三相交流50Hz單母線及單 母線帶旁路系統的戶內成套設備，具有安全連鎖、防誤性能、運行安全可靠、真 空滅弧室免維護等特點。在該設計的車間變電所用到該系列的開關柜有如下器 件：電流互感器 LZZB6-12，真空斷路器 ZN98B（VK）,熔斷器 RN2-12,電壓互感器JDZ-12,隔離開關GN19-12C HY5W避雷針 帶電顯示器（1）電流

45、互感器LZZB6-12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態和和熱穩態。校驗結果見表6-2表 6-2 LZZBJ-12 校驗安裝地點的電氣條件LZZB6-12結論項目數據項目數據1Um10kVUN12kV合格2I C64.70AI N100A合格3I (3)I K10.34kAI K合格4-(3)ish26.36kAi sh44kA合格52I t IMA2(10.34kA) X1.5S=160.37kA 2.S2I t2446.25kA .S合格（2）RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗，見下表 6-3表6-3

46、 RN2-12高壓熔斷器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件RN2-12高壓熔斷器項目數 據項目數據結論1Un10kVUn12kV合格2|c0.5|c0.5A合格311 K10.34KAI K31.5kA合格(3) 高壓側其他設備的選擇校驗表匕斷流能力度IMA定2t結論點條 裳電 安的數參UUCKkv O12 、> s S. ) 6 2 A 1 = A 4MX4k/ 354 a3. u 代合 格T *數參卜221合 格緞器89七 IX17kvA306kA O22kA- 2 - oks A2 4ok(Xoc合 格JL-合 格關5 5 離N3N1 口G G3 一二X 2 -25 4S=合 格表

47、6-4咼壓側設備校驗表（4）低壓側電氣設備的選擇校驗低壓側進線柜主要是 CW1-2000/1600/3斷路器EH-0.66/5x34 電流互感器其校驗與變壓器高壓側一致其校驗結果如下表：表6-5低壓側部分電器設備校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩定度熱穩定度I t IMA結論安裝地點的電氣條件參數UNI C I Kish數據0.38kV21.61A16,92kA101.94kA2(16 . 92kA )x 1.6S2=302. 4kA .S合 格參數UNI NI Ki shI2t合格電流互感器0.38kV50A-160KA-23500 kA .S合格設備型號EH-0.66規格斷路器2(50

48、kA) xCW1-20000.4kV630A50kA150kA4S=10000合格/1600kA2.S6.4電線電纜選擇與校驗1、電線電纜選擇的條件（1）發熱條件（2）電壓損失條件（3）經濟電流密度條件（4）機械強度條件（5）短路熱穩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：a按發熱條件選擇導線和電纜截面按發熱條件選擇三相系統中的相線截面 時，應使其允許載流量lai大于通過相線的計算電流Ic，即lai > Ic所謂導 線和電纜的允許載流量，就是在規定的環境溫度條件下，導線能夠連續承受而 不致使其穩定溫度超過允許值的最大電流。影響導線和電纜的允許載流量的主要因素： 導線和

49、電纜的導體材料與絕緣材 料、導線和電纜的環境溫度、導線和電纜的敷設方式、導線和電纜的并列根數。按發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，即導線的電阻和電抗。 可先假定一個單位長度的電抗值 x0 ,然后再進行選擇計算。n ni 2 . ro 送 p i L i + xo 送 qi Li f < A U al 唸/)10U N i 4i 41' 'P i L i> r 010U： 5% *n qli 丄(6-2)式中(6-3

50、)是導線材料電阻率的計算值，銅取18.8，單位Q mK 109。c經濟電流密度35kV以上高壓線路考慮經濟截面，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短路熱穩定對絕緣導線電纜和母線應校驗其短路熱穩定性校驗公式如下:A -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x0=0.35 Q /km,則據 UAC%=(r0p1L計X0q1L"/(10U N2)(6-5)=(r 0 x 979.08kW+0.35Q /kmX 426.52kvar)/(10 x (10kV) 2)=0

51、.98r 0+0.15 < 5 貝U r0< 4.95 Q /km A>= p /r 0=6.40mnn選取 LJ-16 型導線,并查得其 r 0=2.054 Q /km,x 0=0.390 Q /km,算得 UA%c 5。可見LJ-16導線滿足電壓損失要求。再對該導線做發熱條件校驗，因為導線最大負荷電流為61.6A,而查附錄表29,得LJ-16導線在35C下載流量為92A,滿足發熱條件要求，接著做機械強度校驗根據相關規定，10kV架空線路鋁絞線的最小截 面為35 mV,因此所選LJ-35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>64.70A符合條件，而據 (7-4)得Amin=74.05 mm 2 A=160 mm 2>Amin符合熱穩定的條件 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