1、河南工業職業技術學院畢業設計論文題目：某冶金機械修造廠總降壓變電所與高壓配電系統設計專業：電氣自動化技術班 級：電氣1001班姓 名：張志海學 號：0401100136指導教師：張季萌摘要隨著我國國民經濟的飛速發展，工業對電力的需求也越來越迫切。隨著 中國工業規模的不斷擴大，對電力供應的安全性、可靠性提出了更高的要求， 因此電力系統與用戶直接關聯的供電系統尤為重要。作為供電系統的主要組 成部分，電氣設備的質量與其性能的先進性是決定供電系統安全可靠運行的 前提條件之一。本設計根據該冶金機械廠的相關資料和實際情況，對該廠的 總降壓變電所和高壓供電系統進行設計。本設計首先根據工廠提供的資料對 工廠的

2、負荷情況進行了計算，根據負荷情況對變壓器的容量和臺數進行了選 擇。該廠電源由某變電所以 35 雙回路架空線引出， 本設計選擇在該廠設立總 降壓變電所先將電壓降為廠區供電電壓 10 ，在由各車間變電所降為負荷所需 電壓。為保證供電系統的可靠性，總降壓變電所采用單母線分段式接線方式， 廠區供電系統采用放射式接線方式。通過計算，本設計對各變電所的主要電 氣設備、電纜和母線進行了選擇和校驗，對一次側主要設備進行了繼電保護 整定，對避雷和接地裝置進行了選擇。關鍵詞：變電所；供電系統；電氣設備目次1 緒論 錯.誤 !未指定書簽1.1 工廠供電的意義與要求 錯. 誤 !未指定書簽1.2 工廠供電設計的一般原

3、則 錯. 誤 !未指定書簽1.3 設計的具體內容 錯.誤 !未指定書簽1.4 工廠原始資料 錯.誤 !未指定書簽2 工廠的電力負荷與其計算 錯. 誤 !未指定書簽2.1 工廠的電力負荷 錯. 誤 !未指定書簽2.2 車間計算負荷的確定 錯. 誤!未指定書簽2.3 工廠計算負荷的確定 錯. 誤!未指定書簽2.4 無功功率補償與其計算 錯. 誤 !未指定書簽3 降壓變電所與變壓器的選擇 錯. 誤 ! 未指定書簽3.1總降壓變電所所址的選擇 錯. 誤 !未指定書簽3.2降壓變電所形式的選擇 錯. 誤 !未指定書簽3.3廠區供電電壓的選擇 錯. 誤!未指定書簽3.4總降壓變電所變壓器臺數和容量的選擇

4、錯誤 !未指定書簽3.5車間變電所變壓器選擇 錯. 誤 ! 未指定書簽4 總降壓變電所主接線方案與供電線路的設計 錯誤 !未指定書簽4.1總降壓變電所的任務和類型 錯. 誤 ! 未指定書簽4.2 變電所主接線方案的設計原則與要求 錯誤 !未指定書簽4.3主接線方案的選擇 錯. 誤!未指定書簽4.4廠區配電線路的設計 錯. 誤!未指定書簽4.5總降壓變電所二次回路操作電源設計 錯誤 !未指定書簽5 短路電流計算 錯.誤 !未指定書簽5.1短路電流計算的目的 錯. 誤!未指定書簽5.2 短路電流計算的方法和步驟 錯. 誤 !未指定書簽5.3 該廠供電系統電路與短路等效電路 錯. 誤 !未指定書簽5

5、.4 短路計算 錯.誤 !未指定書簽5.5 短路計算結果 錯.誤 !未指定書簽6 一次設備的選擇與校驗 錯. 誤 !未指定書簽6.1 一次設備的選擇校驗的條件與項目 錯. 誤 !未指定書簽6.2 一次設備效驗公式 錯. 誤!未指定書簽6.3 一次設備的選擇與校驗 錯. 誤 !未指定書簽6.4 電纜、母線的選擇 錯. 誤!未指定書簽7 繼電保護裝置的整定計算 錯. 誤 !未指定書簽7.1 總降壓變電所 35/10 變壓器的保護 錯誤 !未指定書簽7.2 35 電力線路保護 錯. 誤 !未指定書簽7.3 10 電力線路保護 錯. 誤 !未指定書簽8 防雷保護與接地裝置的設計 錯. 誤 ! 未指定書

6、簽8.1 變電所防雷保護與防雷裝置的選擇 錯. 誤 !未指定書簽8.2 接地裝置的設計計算 錯. 誤 !未指定書簽結 論 錯.誤 ! 未指定書簽1 緒論從十九世紀七十年代開始，人類開始了以電能的廣泛使用為顯著特點 的第二次工業革命。這個時期的電力工業和電器制造業迅速發展起來，同 時為社會創造了巨大的社會財富，也極大地提高了人們的生活水平，更為 以后電子計算機的問世奠定了基礎。 1831 年，法拉第發現了電磁感應定 律，它揭示了電、磁現象之間的相互聯系，為以后發電機的發明、電能的 大規模生產和傳輸以與電能的廣泛應用提供了重要理論基礎。隨著電能在 社會各個方面的廣泛應用，人類社會從此進入了電氣化時

7、代，電能成為主 要的能源，并極大地促進了社會生產力的發展。1.1 工廠供電的意義與要求電能不僅是人們生活的能源， 更重要的是工業生產的主要能源和動力。 電能容易從其他一次能源中獲得， 也容易轉化為工業生產中的電能、 動能， 而且使用方便靈活。電能的輸送和分配簡單經濟是電能的又一優點，通過 導線可以直接把電能引至負荷，不像蒸汽機、內燃機那樣笨重，更避免了 一次能源費時耗力的運輸。當代工廠里應用的信息技術、生產自動化技術 和其他高新技術無一不是建立在電能應用的基礎之上的。因此，電能在當 代工業生產有著與其廣泛的應用，是工業生產中不可替代的能源。在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在

8、產品成 本中所占的比重一般很小。電能在工業生產中的重要性，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。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。在工廠中，供電系統起著至關重要的作用。要保證工廠內的正常生活 生產秩序、保證人民群眾財產，就要有一個可靠穩定的供電系統。一個優 質的工廠供電系統必須達到以下基本要求：（1）安全 電能在供應、分配和使用中，要保證輸電線路的安全性， 設計合理的供電系統，不能夠因為供電系統出現人身傷亡事故和設備事 故；（2

9、）可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。對于一些要求連續 不間斷供電的企業，可靠性是第一位的。對于一些負荷，如果由于電力系 統故障供電系統突然中斷，可能會造成重大設備損壞、大量產品報廢很嚴 重的經濟財產損失，甚至發生重大的人身傷亡事故，給國家和人民帶來經 濟上甚至政治上的重大損失；（3）優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求。使用電設備 在額定的電壓、頻率下進行生產，不僅可以避免設備損壞，而且也以提高 產品質量，給企業帶來利潤；（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 工廠供電設計的一般原則工廠供電設計必須遵循以下原則：執行（1

10、）工廠供電設計必須遵守國家的有關法令、 標準和技術規范， 國家的有關方針政策，包括節約能源、節約有色金屬和保護環境等技術經濟政策；（2）工廠供電設計應做到保障人身和設備的安全、 供電可靠、 電能質 量合格、技術先進和經濟合理，設計中應采用符合國家標準的效率高、能 耗低、性能先進與與用戶投資能力相適應的經濟合理的電器產品；（3）工廠供電設計必須從全局出發， 統籌兼顧，按照負荷性質、 用電 容量、工程特點和地區供電條件，合理確定設計方案；（4 ）工廠供電設計應根據工程特點、 規模和發展規劃， 正確處理近期 建設與遠期發展的關系，做到遠近結合，以近期為主，適當考慮擴建的可 能性。1.3 設計的具體內

11、容該冶金機械廠總降壓變電所與高壓配電系統設計，是根據各個車間的 負荷數量和性質，生產工藝對負荷的要求，以與負荷布局，結合國家供電 情況，解決對電能分配的安全可靠，經濟合理的問題。其基本內容有以下 幾方面：（1） 工廠的負荷計算與無功補償；（2） 確定工廠總配變電所的所址和型式；（3 ） 確定工廠總配變電所的所址、形式、主接線方式，確定主變壓 器的型式、容量和臺數；（3） 短路電流計算；（4）一次設備的選擇；（5）選擇工廠電源進線與高壓配電線路；（6）對一次側進行繼電保護整定計算；(7) 工廠總配變電所防雷保護與接地裝置的設計1.4 工廠原始資料本設計的原始資料如下:1、工廠總平面布置圖，如圖1

12、.1。鉚焊車間N0.3變電所機修車間空壓站No.4變電所鍛造車間綜合樓No.1變電所No.1變電所No.2變電所鑄鋼車間鑄鐵車間木型車間木型庫制材場35kV電源進線O水塔水泵房鍋爐房No.5變電所圖1.1工廠總平面布置圖2、工廠生產任務、規模與產品規格：本廠主要承擔全國冶金工業系統礦山、冶煉和軋鋼設備的配件生產，即以生產鑄造、鍛壓、鉚焊、毛坯件 為主體。年生產規模為鑄鋼件1000t，鑄鐵件3000t，鍛件1000t，鉚焊件 2500t 03、 工廠各車間負荷情況與車間變電所的容量見表2.1和表2.2 o4、供用電協議1)工廠電源從供電部門某 220/35變電站以35雙回架空線路引入本廠，其中一

13、路作為工作電源，另一路作為備用電源。兩個電源不并列運行。 變電站距廠東側8。2 ）系統的短路數據，如表1.1所示。3）供電部門對工廠提出的技術要求：區域變電站35饋線電路定時限 過流保護裝置的整定時間 2s，工廠總降壓變電所保護的動作時間不得大于 1.5s工廠在總降壓變電所 35k電源側進行電能計量。工廠最大負荷時 功率因數不得低于0. 9。5、廠負荷性質：本廠為三班工作制，年最大有功利用小時為6000h屬二級負荷。表1.1區域變電站35母線短路數據系統運行方式系統短路容量系統運行方式系統短路容量最大運行方式200最小運行方式1752工廠的電力負荷與其計算2.1 工廠的電力負荷電力負荷（）又稱

14、電力負載，有兩種含義：一是指耗用電能用電設 備或用戶，另一是指用電設備或用戶耗用的功率或電流大小，如說輕負荷（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負荷（滿載）等。電力負 荷的具體含義視具體情況而定，本章指的是用電設備或用戶耗用的功率大 小。計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續性的 負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在某冶金機械修造廠總降壓變電所與高壓配電系統設計 配電設計中，通常采用半小時最大平均負荷 P30 作為按發熱條件選擇電器 或導體的依據。計算負荷是供電設計計算的基本依據。 計算負荷確定得是否正確合理， 直接影響到電器和導線電纜的選

15、擇是否經濟合理。如果計算負荷確定得過 大，將使電器和導線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費。如果計 算負荷確定得過小，又將使電器和導線電纜處于過負荷狀態下運行，增加 電能損耗，產生過熱，導致絕緣過早老化甚至燃燒引起火災。由此可見， 正確確定計算負荷意義重大。但是負荷情況復雜，影響負荷計算的因素很 多，雖然各類負荷的變化有一定規律可循，但仍難準確確定計算負荷的大 小。實際上，負荷也不是一成不變的，它與設備的性能、生產的組織、生 產者的技能與能源供應的狀況等多種因素有關。因此負荷計算只能力求接 近實際。2.2 車間計算負荷的確定車間計算負荷是選擇工廠內配電線路電纜型號和主要電氣設備包括車 間變

16、壓器的基本依據。我國目前普遍采用的確定計算負荷的方法有需要系 數法、利用系數法和二項式法。需要系數法是國際上普遍采用的確定計算 負荷的基本方法，本設計采用需要系數法進行負荷計算。計算的基本公式 如下：有功計算負荷 P30 為P30 K dPe（2.1）這里的稱為需要系數（ ），為車間用電設備總容量。無功計算負荷 Q30 為Q30 Psota n（2.2） 式中，為對應于車間用電設備cos的正切值。視在計算負荷為（2.3） 式中，cos為車間供電設備的平均功率因素。計算電流|30為（2.4） 式中，為用電設備組的額定電壓。根據工廠給出的資料，通過計算整理，得出該工廠各車間的負荷計算表與該工廠6高

17、壓設備的負荷計算表，結果見表2.1和表2.2 o2.3 工廠計算負荷的確定工廠計算負荷是選擇工廠電源進線與主要電氣設備包括主變壓器的基 本依據，也是計算工廠的功率因素與無功補償容量的基本依據，確定工廠 計算負荷的方法很多，有需要系數法、年產量估算工廠計算負荷和逐級計 算法等。根據國際普遍的計算方法和該冶金機械廠的實際情況，本設計采 用需要系數法計算工廠的計算負荷。根據該廠提供的各車間與工廠高壓設備負荷數據，運用需要系數法， 根據上面給出的公式通過計算、整理得出該工廠的負荷計算表2.3 o表2.1 各車間380V負荷計算表序車間（單設costan計算負荷車間變變壓器號位）名稱備P30Q30S30

18、|30電所代臺數與容量號容量1鑄鋼車間2000.40.61187.1車變2 X0578016002鑄鐵車間1000.40.71.0400408571.4867.2車變2 X800002.5砂庫1100.70.61.377102.4128.319403.9小計（心211429.459.4628.8955=0.9)03.4（續表）序車間（單設costan計算負荷車間變變壓器號位）名稱備P30Q30S30130電所代臺數與容號容量量3鉚焊車間1200.30.41.9360712.8800121.3車變2 X0585.1000.1水泵房280.70.80.72115.826.

19、339.556小計（心122342.655.7740.0112=0.9)8944空壓站3900.80.70.8331.291.7442671.4車變1 X8005585.5機修車間1500.20.61.137.543.957.787.5577鍛造車間2200.30.51.566100.312018252.3木型車間1860.30.61.365.186.6108.5164503.8制材場200.20.61.35.67.49.314.8031綜合樓200.9101801827.3小計（心986471.476.9670.5101=0.9)385鍋爐房3000.70.80.7225168.8281.3

20、427.5車變1 X400505.4.2水泵房280.70.80.72115.826.340.5050倉庫（1、2）880.30.61.126.430.940.661.579污水提升140.60.80.79.16.811.417.站5053小計（心430253.200.1322.9490=0.9)4.6表22 各車間6高壓負荷計算表序號車間（單 位） 名稱高壓設備名稱設備容量costan計算負荷P30Q30S30I301鑄鋼車間電弧爐2 X0.90.870.522501282.2586.248.125075292鑄鐵車間工頻爐2X2000.80.90.4320153.6355.634.283空

21、壓站空壓機2X2500.80.850.6425263.550048.152小計340029951699.3443.331.664表2.3 工廠負荷計算表全廠設備容量costan計算負荷P30Q 30S30130111540.30.790.739043045.4941.285.358182.4 無功功率補償與其計算工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐與氣體放電燈等感性負載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因素降低。如在充分發揮設 備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因素的情況下，尚達不到規 定的工廠功率因素要求時，則需考慮增設無功功率補償裝置。假設功率因 數由 提高到 ，這時在用戶需

22、要的有功功率P30 不變的條件下，由公式（2.2 ）和公式（ 2.3）知無功計算功率和視在功率都有所減小。相應地負 荷電流 I30 也得以減小，這將使系統的電能損耗和電壓損耗相應降低，既 節約了電能，又提高了電壓質量，而且可選較小容量的供電設備和導線電 纜，因此提高功率因素對供電系統大有好處。在提高功率因素的同時，工 廠總降壓變電所的主變壓器容量可以選的小一些，這不僅可降低變電所的 初投資，而且可以減少工廠的電費開支，因此進行無功功率補償對工廠本 身也有一定經濟實惠。通過該廠的負荷計算表可知該廠的功率因素cos =0.79 ，不能達到供電部門的要求。在供電營業規則中規定： “用戶在當地供電企業

23、規定 的電網高峰負荷時的功率因素應達到下列規定：100 與以上高壓供電的用戶功率因素為 0.90 以上?！辈⒁幎ǎ补β室蛩匚催_到上述規定的，應增 添無功補償裝置。無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和并聯電容器兩種。由于 并聯電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以與組裝靈活、擴 容方便等優點，因此本設計選用并聯電容進行無功補償。由該廠的負荷計算表可知，總變壓器低壓側的視在計算負荷為 4942 ， 因此為進行功率補償時，主變壓器容量應選為 5000 。此時變電所低壓側 的功率因素未0.79。按規定，變電所高壓側的功率因素>0.9.?？紤]到變壓器本身的無功功率損耗遠大于其有功功率

24、損耗，一般厶(45 ), 因此在變壓器低壓側進行無功補償時，低壓側補償后的功率因素應略高于0.90，這里取/ =0.93。要使低壓側功率因素由0.79提高到0.93，低壓側需裝設的并聯電容器容量為=3904 X(0.79 0.93 )=1486.9取1500補償后變電所低壓側的視在計算負荷為S30(2). 39042 (3045.1 1500)2kVA4198.6kVA因此主變補償后選擇容量不變，仍為5000 o變壓器的功率損耗為0.015 S30二 0.015 X4198.6 = 630.06 S30(2)= 0.06 X4198.6 251.9變電所高壓側的計算負荷為P30(1) = 39

25、04 + 63 = 3967Q3(1) = (3045.1 1500 )+ 251.9 =1797S30.39672 17972kVA4355kVA補償后工廠的功率因素為cos = Pj*/S3(1)3967/ 4355kV A 0.91這一功率因素滿足供電部門規定的要求。根據以上計算，本設計從常用并聯電容器中選出型號為10.5-120-1的并聯電容器13 臺進行該工廠的無功功率補償3 降壓變電所與變壓器的選擇3.1 總降壓變電所所址的選擇變電所所址的選擇按照國家有關標準和規范，應根據下列要求，選擇 確定：1、靠近負荷中心；2、節約用地，不占或少占耕地與經濟效益高的土地；3、與城鄉或工礦企業規

26、劃相協調， 便于架空和電纜線路的引入和引出；4、交通運輸方便；5、環境宜無明顯污穢， 如空氣污穢時， 所址宜設在受污源影響最小處；6、具有適宜的地質、地形和地貌條件 （例如避開斷層、滑坡、塌陷區、 溶洞地帶、 山區風口和有危巖或易發生滾石的場所 ），所址宜避免選在有重 要文物或開采后對變電所有影響的礦藏地點，否則應征得有關部門的同 意；7、所址標高宜在 50 年一遇高水位之上，否則，所區應有可靠的防洪 措施或與地區 （工業企業 ）的防洪標準相一致，但仍應高于內澇水位；8、應考慮職工生活上的方便與水源條件；9、應考慮變電所與周圍環境、鄰近設施的相互影響。 根據上面的要求，本設計結合該工廠的負荷情

27、況和工廠的布局，選擇 該廠的西南角鍋爐房東面作為總降壓變電所的所址，其變電所所址示意圖 見圖 3.1 所示3.2 降壓變電所形式的選擇變電所的形式有很多種，優點各異。露天式配電裝置具有運行維護方 便，占地面積少、投資少等優點，而屋內式配電裝置安裝方便、 運行可靠, 故本設計總降壓變電所 35側采用屋外式配電裝置，變壓器放置于露天， 10側采用屋內式配電裝置。根據各車間的地理位置，車間建筑物結構、周圍環境和車間負荷等情 況，本設計詳細考慮了各個車間的變電所形式，其中第一、二、三和四號車間變電所采用車間附設式變電所。由于第五號車間變電所在鍋爐房旁邊，故采用獨立式，以保證供電安全。鉚焊車間N0.3變

28、電所機修車間空壓站No.4變電所鍛造車間綜合樓-0No.1變電所41No.1 變電所鑄鋼車間總降壓變電所木型車間木型庫制材場鑄鐵車間主變壓器鍋爐房35kV電源進線No.5變電所水塔水泵房弋 No.2變電所3.1 工廠高壓配電系統示意圖3.3 廠區供電電壓的選擇工廠供電電壓的選擇，主要取決于當地電網的供電電壓登記，同時也 要考慮工廠用電設備的電壓、容量和供電距離等因素。由于在同一輸送功 率和輸送距離條件下，供電電壓越高，則線路電流越小，從而使線路導線 或電纜截面越小，可減少線路的初投資和有色金屬消耗量。該冶金機械廠 經過與當地供電部門協商， 工廠電源從電力系統的某 220/35 變電站以 35

29、雙回路架空線引入工廠，其中一路作為工作電源，另一路作為備用電源， 兩個電源不并列運行。系統變電站距工廠東側8 。工廠供電系統的高壓配電電壓，主要取決于工廠高壓用電設備的電壓 和容量、數量等因素。 工廠通常采用的高壓配電電壓為 10 。如果工廠擁有 想當數量的 6 用電設備，或者供電電源電壓就是從鄰近發電廠取得的 6.3 直配電壓，則可考慮采用 6 作為工廠的高壓配電系統。如果當地電網供電 電壓為 35 ，而廠區環境條件又允許采用 35 架空線路和較經濟的 35 電氣 設備時，則可考慮采用 35 作為高壓配電電壓深入工廠各車間負荷中心。 這種高壓深入負荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，大大

30、簡化供 電系統接線，節約投資和有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電 質量，但必須要保證人身生產安全。該廠從鄰近變電所引入 35 電壓電源作為工廠電源，考慮到該工廠車 間密集，道路狹窄，廠區布局復雜，為了確保廠區內的人身和生產安全， 保障正常的生產生活秩序， 故本設計不采用 35k 高壓深入負荷中心的直配 方式，而需要經過工廠內的總降壓變電所降壓后在廠內配電。工廠有 6 高壓負荷電弧爐 2 臺，工頻爐 2 臺和空壓機 2 臺，但 6 高壓用電設備不多， 所以本設計仍采用將 35 電源經總降壓變電所降壓至 10 作高壓配電電壓， 而 6 高壓負荷則通過專用的 10/6.3 變壓器單獨供電。3

31、.4 總降壓變電所變壓器臺數和容量的選擇 根據工廠提供的數據，本工廠負荷為二級負荷，且工廠視在計算負荷 為 4941.9 ，故本工廠總降壓變電所應選擇兩臺主變壓器。 由于本工廠選用 兩臺主變壓器，故每臺主變壓器的容量T不應小于總的計算負荷S30的6070% 。但由于本工廠的負荷均為二級負荷， 故該工廠的總降壓變電所選 用兩臺容量為 5000 型號為 S9-5000/35 的變壓器，其技術參數見表 3.1。3.5 車間變電所變壓器選擇電力系統的 35 供電電源引入該廠后，經過廠區內的 35/10 總降變電 所將電壓降至 10 給廠區供電。 10 仍是高壓電源，不能被 380V 以下負荷 所用，固

32、還需要進行降壓才能供負荷使用。 根據工廠布局并結合實際情況， 在該工廠設立五個 10/0.4 車間變電所，給車間 380V 以下負荷供電。由 于該廠有 6 高壓負荷，故在有高壓負荷的車間變電所需專門設立 10/6 變 壓器給高壓負荷供電。對于有重要的二級負荷且容量較大的車間變電所， 需要采用兩臺變壓器進行供電，以保證供電的可靠性。本設計結合工廠實 際情況和各車間的負荷需要，總結各車間變電所所需變壓器型號見表3.2所示，以與所需變壓器的技術參數見表 3.3 所示。表 3.1 S9-5000/35 變壓器技術參數額定容額定電壓損耗阻抗電壓空載電流聯結組總體質備注量高壓低空載短路(%)(%)別量壓5

33、00035，3.16.5031.070.7Y d1111.15沈變38 ±50上變2 X6.3福變2.5%10.武變5等表3.2車間變電所變壓器型號車間變電所代號變壓器臺數與容量變壓器型號.12X1600S9-1600/101 X2500S7-2500/10.22 X800S9-800/101 X630S7-630/10.32X1000S9-1000/10.41 X800S9-800/101 X630S7-630/10.51 X400S9-400/10表3.3各型號變壓器技術參數變壓器型號額定 額定電壓損耗 阻 空聯結組 總備注容量高壓低壓空載短路抗電壓（%）載電流（%）別體質量S7

34、-630/1063010 ±6.31.38.14.52.0112.3、r ,、-常變5%085天變S7-2500/12503.6235.51.26.3寧變0054福變S9-400/104006 ±5%0.40.84.241.4Y 01.6佛變6.3 ±404等S9-800/108005%1.47.24.51.23.210 ±506S9-1000/11005%1.710.1.13.800202S9-1600/11602.414.1.05.10050584 總降壓變電所主接線方案與供電線路的設計4.1 總降壓變電所的任務和類型總降壓變電所是工廠供電系統中最重

35、要的變電所，它擔負著從電力系某冶金機械修造廠總降壓變電所與高壓配電系統設計 統中受電，然后將電壓從 35 降至廠區內高壓供電系統電壓，然后將電能 分配到各車間變電所。總降壓變電所是工廠能源的命脈，在工廠中占有特 殊重要的地位。工廠變配電所分總降壓變電所和車間變電所，不過一般中小型工廠不 設總降壓變電所。變電所的主要類型有露天式、獨立式、地下式、樓上式 等。由于本章內容設計的是總降壓變電所，故本設計的總降壓變電所采用 半露天式變電所，這種變電所建筑費用低，人力物力投入小，并且考慮到 該廠為大型冶金機械廠，負荷很大，總降壓變電所是全廠電能的來源，要 保證總降壓變電所的可靠運行，所以我們結合實際情況

36、，將 35 母線和主 變壓器露天放置， 10 采用屋內開關柜接線。4.2 變電所主接線方案的設計原則與要求 變電所的主接線，應根據變配電所在供電系統中的地位、進出線回路 數、設備特點與負荷性質等因素綜合分析確定，并應滿足安全、可靠、靈 活和經濟等要求。1、安全性（1 ）在高壓斷路器的電源側與可能反饋電能的另一側， 必須裝設高壓 隔離開關；（2）在低壓斷路器的電源側與可能反饋電能的另一側， 必須裝設低壓 刀開關；（3）在裝設高壓熔斷器 - 負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔 離開關；（4）35 與以上的線路末端，應裝設與隔離開關聯鎖的接地刀閘；（5）變電所高壓母線上與架空線路末端， 必須裝設

37、避雷器。 裝于母線 上的避雷器，宜與電壓互感器公用一組隔離開關，接于變壓器引出線上的 避雷器，不宜裝設隔離開關。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。對一級負荷， 應由兩個電源供電。對二級負荷，應由兩回路或一回 6 與以上專用架空線 或電纜供電； 其中采用電纜供電時，應采用兩根電纜并聯供電，且每根 電纜應能承受 100% 的二級負荷；（2）變電所的非專用電源進線側， 應裝設帶短路保護的斷路器或負荷 開關-熔斷器。當雙電源供多個變電所時，宜采用環網供電方式；（3）對一般生產區的車間變電所， 宜由工廠總變配電所采用放射式高 壓配電，以確保供電可靠性，但對于輔助生產區與生活區的

38、變電所，可采 用樹干式配電；（4）變電所低壓側的總開關， 宜采用低壓斷路器。 當低壓側為單母線， 且有自動切換電源要求時，低壓總開關和低壓母線分段開關，均應采用低 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方 式；（2）35 與以上電源進線為雙回路時， 宜采用橋形接線和線路 -變壓器 組接線；（3）需帶負荷切換主變壓器的變電所， 高壓側應裝設高壓斷路器或高壓負荷開關；（4）變電所的主接線方案應與主變壓器的經濟運行要求相適應；（5）變電所的主接線方案應考慮到今后可能的增容擴展， 特別是出線 柜便于添置；4、經濟性（1 ）變電所的主接線方案在滿足運行要求的前

39、提下， 應力求簡單。 變 電所高壓側宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線；（2）變電所的電氣設備應選用技術先進、 經濟適用的節能產品， 不得 選用國家明令淘汰的產品；（3）工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜， 其中的電流、 電壓互感 器只供計費的電能表使用；（4 ）應考慮無功功率的人工補償， 使最大負荷時功率因素達到規定的 要求。4.3 主接線方案的選擇 由于工廠的負荷為二級負荷，總降壓變電所出線較多，故本降壓變電所采用單母線分段方式的接線，電氣接線圖見圖 4.1 。這種接線方式采用 的高壓開關設備較多，初期投資較大。但單母線分段接線方式比其他接線 方式的靈活性、可靠性更高，考慮到總降壓變電所的

40、在工廠的特殊地位， 故本設計采用單母線分段方式的主接線方案， 變電所平面布置圖見附錄 A 。作為主變照明與應急用電， 本設計采用由主變一次側單引一個 35/0.4 的小型干式變壓器供電，作為主變照明與應急用電，并加直流屏，以保證 供電系統檢修和維護的可靠性。4.4 廠區配電線路的設計該工廠高壓配電系統采用常見的單回路放射式接線方式。該種方式線路敷設容易，維護簡便，易于實現自動化，切運行中線路之間互不影響，較之單回路樹干式的供電可靠性高，但高壓幵關設備用的較多，投資較高其接線方案示意圖見圖 4.1 o35kV電源進線WL1WL210kV n 'tj ur QF20圖4.1總降壓變電所電氣

41、主接線圖4.5 總降壓變電所二次回路操作電源設計變電所二次回路（），是指用來控制、指使、監測和保護一次電路（） 運行的電路，包括控制系統、信號系統、監測系統和自動化系統等。二次 回路操作電源分直流和交流兩大類。直流操作電源有由蓄電池組供電的電 源和由整流裝置供電的電源兩種。交流操作電源有由所用變壓器供電的和 通過儀用互感器供電的兩種1、直流操作電源本設計總降壓變電所采用復式整流的直流操作電源做工作電源，用鎘 鎳蓄電池作為備用直流操作電源。復式整流是指提供直流操作電壓的整流裝置有兩個：(1) 電壓源一由所用變壓器或電壓互感器供電，經鐵磁諧振穩壓器 和硅整流器供電給控制等二次回路。(2) 電流源一

42、由電流互感器供電，同樣經鐵磁諧振穩壓器和硅整流器供電給控制等二次回路。復式整流裝置的接線示意圖如圖4.2所示35kVU2二次回路圖4.2 復式整流裝置接線示意圖電流互感器一電壓互感器U1、U2 硅整流器直流操作電源采用鎘鎳蓄電池組作為備用電源。鎘鎳蓄電池組具有工 作可靠，大電流放電性能好，比功率大，機械強度高，使用壽命長，腐蝕 性小，無需專用房間裝設等優點。故總變電所的鎘鎳蓄電池組安放在電容 器室即可。2、交流操作電源 本設計總降壓變電所只用到了交流電壓源，可取自變壓互感器，作為 保護變壓器內部故障的瓦斯保護電源。5 短路電流計算5.1 短路電流計算的目的工廠供電系統要求正常地不間斷地對用電負

43、荷供電，以保證工廠生產 和生活的正常進行。然而由于各種原因（如工作人員誤操作、鳥獸跨越在 裸露的相線之間）也難免出現故障，而使系統的正常運行遭到破壞。系統 中最常見的故障就是短路（ ）。短路就是指不同電位的導電部分包括導電 部分對地之間的低阻性短接。短路后，系統中出現的短路電流（ ）比正常負荷電流大得多。在大電 力系統中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。如此大的電流可產生很大 的點動力和很高的溫度，而使線路中的原件受到損害。由于短路時電路的 電壓驟降，嚴重影響電氣設備的正常運行和降低產品質量。繼電保護裝置 在發現短路電流后動作，切除故障線路，可造成不同范圍的停電。由此可見，短路的危害是很大的，

44、因此必須盡力設法消除可能引起短 路的一切因素；同時需要進行短路電流計算，以便正確地選擇電氣設備， 使設備具有足夠的動穩定性和熱穩定性，以保證在發生可能有的最大短路 電流時不致損壞。 為了斷則切除短路故障的開關電源、整定短路保護的 繼電保護裝置和選擇限制短路電流的原件等，也必須計算短路電流。5.2 短路電流計算的方法和步驟進行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 標幺值法（又稱相對單位制法），工程上常用標幺制法。故本設計采用標 幺值法進行計算。1、繪制計算電路圖、選擇短路計算點。計算電路圖上應將短路計算中 需計入的所有電路元件的額定參數都表示出來，并將各個元件依次編號。 短路

45、計算點應選擇得使需要進行短路效驗的電器元件有最大可能的短路 電流通過。2、設定基準容量100和基準電壓（短路計算電壓，即1.05），并計算基準電流。,Sd100MVA“八Id( 5.1)3U d、3U c3、計算短路回路中各主要元件的阻抗標幺值 （一般只計算電抗標幺值）（1 ）電力系統的電抗標幺值(5.2)式中，一電力系統出口斷路器的斷流容量，單位為（2 ）電力線路的電抗標幺值Xwl乂。1U cUc(5.3)式中，一線路所在電網的短路計算電壓，單位為，1.05.采用標幺值計算時，無論短路計算點在哪里，線路的電抗標幺值不需 換算。（3）電力變壓器的電抗標幺值式中，一變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百

46、分值;變壓器的額定容量。4、繪制短路回路等效電路，并計算總阻抗（總電抗標幺值）5、計算短路電流，分別對各短路計算點計算各短路電流(3)k"(3)(5.4)（3）等I sh 等0(5.5)在無窮大容量系統中，存在下列關系:"(3) (3) (3)I I k(5.6)高壓電路中的短路沖擊電流與其有效值，按下列公式近似計算:iSh2.251"(3)(5.7)SJ1.511"(3)(5.8)低壓電路中的短路沖擊電流與其有效值，按下列公式近似計算:iSJ 1.84I"(3)(5.9)Sh>1.09I"(5.10 )5、計算短路容量，三相短

47、路容量按下式計算:(5.11 )Sk3)3Ucl；3)5.3 該廠供電系統電路與短路等效電路該廠電源從位于距該廠東側8處的220/35變電站以35雙回路架空線引入工廠，其中一路做為工作電源，另一路作為備用電源，兩個電源不并列運行。其供電系統電路圖如圖5.1所示。該供電系統中，需計算圖中的四處短路點的短路電流、短路容量等，以用于確定一次設備，其短路等效電路圖如圖5.2所示5.4 短路計算1、取基準容量1002、計算基準電流Id3Id5I d4Sd100(35 1.05). 31.57kAId2Id71 d6SdUc2、3100(10 1.05). 35.50kA1 d9Id10Sd137.47k

48、A(0.4 1.05). 3SdUC4(6 1.05)39.16kA3、電力系統的電抗:Sd100MVASOC 1000 MVA0.14、架空線路電抗:本設計采用表5.1的數據進行架空線路電抗的計算X2 X°l 孚U C20.4(/ km) 8km100(350.26表5.1電力線路每相的單位長度電抗平均值線路結構線路電壓35與以上610220/380V架空線路0.400.350.32電纜線路0.120.080.066因此5、變壓器電抗:Uk%Sd37 100 101.4100Sn100 5000Uk%Sd34.5 100 102.8100Sn100 1600X3 X4X5 X6、，Uk%Sd5.5 100 103X7100SN100 2500X8X9Uk%Sd100SnX10X14Uk%Sd100SNX11X12Uk%Sd100Sn34.5 100 105.6100 80034.5 100 107.1100 63034.5 100 104.5100 1000X13Uk%Sd100Sn34.5 100 10100