K2MG-E《專業(yè)技術人員績效管理與業(yè)務能力提升》練習與答案K2MG-E《專業(yè)技術人員績效管理與業(yè)務能力提升》練習與答案PAGEPAGE47K2MG-E《專業(yè)技術人員績效管理與業(yè)務能力提升》練習與答案PAGE論文題目：某機械廠變電所電氣部分設計專業(yè)：電氣工程及其自動化學生：張穎（簽名）____________指導老師：趙永秀（簽名）____________摘要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系電廠和負荷用戶的中間環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)中線路的樞紐。如果工廠電能供應突然中斷，就會對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的不良后果。甚至可能發(fā)生重大的設備損壞或人員傷亡事故。因此，變電所保證工廠正常有序地供電，具有十分重要的意義。本文以電力系統(tǒng)相關理論知識為基礎，以工廠供電為指導，根據(jù)所給某冶金機械制造廠的原始資料對其變電站的電氣部分進行設計。本文共分為九章，第一章為緒論，主要講述了論文的背景、意義、研究方法和變電站設計的主要內(nèi)容；第二章主要根據(jù)所給原始資料對本廠負荷進行了詳細的計算，從而總降壓變電所的位置；第三章，根據(jù)負荷的重要性和負荷的大小對變壓器進行選擇，在高壓側(cè)對全廠進行無功補償；第四章為主接線的選擇；第五章為短路電流的計算；第六章對電氣設備進行選擇和校驗。第七章對繼電保護的配置、整定及校驗。第八章根據(jù)本廠的自然條件與后期的安裝設計，對全廠的負荷進行防雷及接地保護。在第九章中，得出了整篇論文的結論。在論文的最后附上設計的圖紙。關鍵詞：變電站，負荷計算，短路計算，繼電保護Subject:TheDesignontheSubstation’sElectricalPartofaMachineryFactorySpecialty:ElectricalengineeringandautomationName:ZhangYing(Signature)＿＿＿Instructor:ZhaoYongxiu(Signature)＿＿＿ABSTRACTSubstationisanimportantpartofpowersystem,whichisalsothemiddlepartofthepowerplantandthehuboftransmissionlines.Ifthepowersuddenlyinterrupted,itwillcauseseriousadverseconsequencesforindustrialproductionandmayevenundergomajorequipmentdamageorpersonnelcasualties.Therefore,thesubstationtoensuresupplyelectricforpowerplantnormalandorderlyhasveryimportantsignificance.Thispaperisdividedintoeightchapters.Thefirstchapterisanintroduction,whichfocusesonapaper'sbackground,significance,researchmethodsanddesignofthemaincontentsofthesubstation.Thesecondchapterdescribesthemethodofloadcalculation.whenwegetthedetailresults,wecandeterminetheloudcenter.Thethirdchapterisaboutthechoiceoftransformersandthecompensationofreactivepower.Chapterfourisabouttheoptionofthemainwiring.Thefifthchapterisshort-circuitcurrentcalculation;ChapterSixistheselectionandcheckofelectricalequipment.ChapterSevenisabouttheconfigurationandcalculationoftherelayprotection.Chaptereightisaboutsubstationlightningprotectionandgrounding.Chapternineistheconclusionsofthepaper.Thepaper'sfinaldesigndrawingsattached.KEYWORDS：substation,loadcalculations,short-circuitcalculations,relay目錄第1章緒論 11.1論文的背景及意義 11.2課題的研究方法 11.3變電站設計的主要內(nèi)容 11.4原始資料 21.4.1工廠生產(chǎn)任務及車間組成 21.4.2供用電協(xié)議 2第2章負荷計算 32.1計算負荷的概念 32.2用需要系數(shù)法確定計算負荷 32.2.1需要系數(shù)法基本公式 32.3各車間或用電設備的負荷計算 42.3.1NO.1-NO.5變電所380V負荷計算 42.3.26kV負荷計算 52.3.36kV總負荷的計算 62.4配電所所址的選擇 62.4.1變電站位置確定的原則 62.4.2負荷中心的確定 72.4.3負荷中心的確定 7第3章變壓器的選擇與無功補償 83.1變壓器的選擇 83.1.1工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇 93.1.2變壓器的損耗計算 93.26kV/380V車間變壓器的選擇 93.3無功補償 113.3.1無功補償?shù)囊饬x 113.3.2無功補償容量的計算 123.435kV/6kV變壓器的選擇 13第4章主接線的選擇 134.1主接線設計的要求 134.2主接線的基本形式 144.3主接線的選擇 154.3.1總降壓變電所高壓側(cè)主接線的選擇 154.3.2總降壓變電所低壓側(cè)主接線的選擇 16第5章短路電流的計算 165.1短路電流計算的目的 165.2短路電流計算的方法和步驟 175.3短路電流計算 18第6章電氣設備的選擇 226.1電氣設備選擇與校驗的條件 226.2各類一次設備的選擇 236.2.1斷路器的選擇 236.2.2電流互感器的選擇 266.2.3電壓互感器的選擇 286.2.4熔斷器的選擇 286.2.5隔離開關的選擇 296.3母線及導體的選擇 306.3.1導體選擇的條件 316.3.2母線的選擇 326.3.3導體的選擇 33第7章繼電保護的配置與校驗 387.1變壓器保護的配置 387.1.1變壓器保護的種類 387.1.2變壓器的保護 397.2線路的保護 417.2.1線路保護的主要類型 417.2.26kV線路的保護 42第8章變電站的防雷與接地 438.1防雷保護的配置 448.2接地裝置的設計 44第9章結論 45致謝 45參考文獻 46[19]趙明剛.淺析工廠供電系統(tǒng)的設計[J].中國新技術新產(chǎn)品,2011附錄1電氣主接線圖 46緒論1.1論文的背景及意義變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié),是電網(wǎng)中線路的連接點。變電所在確保工廠正常供電中起到關鍵性作用。如果工廠電能供應突然中斷,就會對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的不良后果,甚至可能發(fā)生重大的設備損壞或人員傷亡事故。因此,變電所保證工廠正常有序地供電,具有十分重要的意義。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設計和控制模式，才能適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設的迅速崛起，電力系統(tǒng)的供配電設計更加完善，生產(chǎn)中用電量的急速增長，對供電質(zhì)量、可靠性指標日益提高，供配電的設計也面臨新的挑戰(zhàn)。設計的合理性不僅直接影響建設方案、運行費用和原始材料的消耗量，也對運行的可靠性和安全生產(chǎn)起到至關重要的作用。因此做好工廠供電設計工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)、實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。1.2課題的研究方法在分析給定系統(tǒng)資料的基礎上，要結合基本理論的系統(tǒng)性與實用性，圍繞供電技術的基本理論來確認工程設計的方法。對論文每一步都一定要遵循國家的線性技術標準和設計規(guī)范來設計。變電所進行電氣部分初步設計，包括短路電流的計算，電氣設備的選擇，電氣主接線方式的確定，繼電保護和防雷保護，并用AutoCAD繪制設計圖紙。1.3變電站設計的主要內(nèi)容供電系統(tǒng)的設計是根據(jù)電力用戶所處地理環(huán)境、地區(qū)供電條件、工程設計所提供的負荷資料進行的。其基本內(nèi)容有以下幾方面：a.分析并確定本所電氣主接線；b.計算負荷和無功補償c.主變電所的所址和形式的確定；d.選擇主變壓器的臺數(shù)和容量；e.計算短路電流；f.電氣設備選擇；選擇變壓器回路、出線回路的導體規(guī)格，選擇主母線、電纜；g.指定電氣設備繼電保護的配置和整定；h.防雷保護方案的確定；i.繪制電氣主接線圖。1.4原始資料1.4.1工廠生產(chǎn)任務及車間組成1.本廠產(chǎn)品及產(chǎn)品規(guī)模：本廠主要承擔全國冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設備配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。年生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件1000t，鑄鐵件3000t，鍛件1000t，鉚焊件2500t。2.本廠車間組成圖1-1車間布置圖1.4.2供用電協(xié)議供電情況（1）工廠電源從供電部門某220/35kV變電站以35kV雙回架空線路引入本廠，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。變電站距廠東側(cè)8km。（2）系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)，如表1-1所示。表1-1區(qū)域變電站35kV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路容量系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路容量最大運行方式Soc·max=200MVA最小運行方式Soc·min=175MVA（3）供電部門對工廠提出的技術要求:a.區(qū)域變電站35kV饋線電路定時限過流保護裝置的整定時間top=2s，工廠總降壓變電所保護的動作時間不得大于1.5sb.工廠在總降壓變電所35k電源側(cè)進行電能計量。c.工廠最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。（4）廠負荷性質(zhì)：本廠為三班工作制，年最大有功利用小時為6000h,屬二級負荷。2.本廠的自然條件氣象條件a.最熱月平均最高溫度為30攝氏度；b.土壤中0.7～1m深處一年中最熱月平均溫度為20攝氏度；c.年雷暴日為31天；d.土壤凍結深度為1.10米；e.夏季主導風向為南風。地質(zhì)水文條件根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料現(xiàn)實，廠區(qū)地址原來為耕地，地勢平坦，地層以砂質(zhì)粘土為主，地質(zhì)條件較好，底下水位為2.8～5.3米，地耐壓為20噸/平方米。負荷計算2.1計算負荷的概念在選擇電力系統(tǒng)中各個電器元件時，最重要就是滿足負荷電流的要求。因此必須要對電力系統(tǒng)各個負荷回路進行科學的計算和統(tǒng)計。計算負荷是通過負荷統(tǒng)計求出的。用來按發(fā)熱條件選擇電力系統(tǒng)中各個電氣元件的額定電流、額定功率的負荷值。有功負荷表示為，無功計算負荷表示為，計算電流表示為。這是因為計算負荷基本上與從實際負荷曲線上查得的半小時（即30min）最大負荷相當相當。正確確定計算負荷意義重大。計算負荷的大小直接影響設備和導線選擇得是否經(jīng)濟合理。若計算負荷偏大，將使設備和線路選的偏大，造成投資和金屬的浪費。若計算負荷偏小，又可能使設備和導線在過負荷下運行，造成損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣過早老化甚至毀壞。2.2用需要系數(shù)法確定計算負荷目前普遍采用需要系數(shù)法確定計算負荷。需要系數(shù)法是世界各國均普遍采用的確定負荷計算的基本方法，運算簡單方便。2.2.1需要系數(shù)法基本公式(2-1)(2-2)(2-3)(2-4)式中：為有功計算負荷；為無功計算負荷；為視在計算負荷；為計算電流；為需要系數(shù)。2.2.2同時系數(shù)各組用電負荷不會同時出現(xiàn)，在計算總有功負荷和無功負荷，在確定具有多條負荷出線的干線的負荷，或低壓母線上的負荷時，分別乘以一個小于1的同時系數(shù)。即：(2-5)(2-6)2.3各車間或用電設備的負荷計算2.3.1NO.1-NO.5變電所380V負荷計算經(jīng)原始資料分析，變電站2的負荷即簡潔有具有代表性，因此選取變電站2為例作詳細的負荷計算。鑄鐵車間：砂庫(1、2)：∴總計:為使計算結果簡單明了，以下計算以表格的形式給出，各車間負荷統(tǒng)計情況見表2-1。表2-1各車間380V負荷表序號車間名稱設備容量(kW)cosφtgφ計算負荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1鑄鋼車間20000.40.651.17800936123118702鑄鐵車間10000.40.71.02400408571.4868.2砂庫1100.70.61.3377102.41128.3195小計（K∑=0.9）498.4551.6743.41129.53鉚焊車間12000.30.451.98360712.88001215.51#水泵房280.750.80.752115.7526.2539.9小計（K∑=0.9）342.9655.7739.91122.84空壓站3900.850.750.88331.5291.7442671.6機修車間1500.250.651.1737.543.957.787.7鍛造車間2200.30.551.5266100.3120182.3木型車間1860.350.61.336586.5108.3164.6制材場200.280.61.335.67.459.314.2綜合樓200.9101801827.4小計（K∑=0.9）471.3477.5670.910195鍋爐房3000.750.80.75225168.75281.25427.32#水泵房28280.80.752115.7526.2539.9倉庫（1、2）880.30.651.1726.4430.940.661.7污水提升機140.650.80.759.16.811.3817.28小計（K∑=0.9）279.75230.9362.95490.412.3.26kV負荷計算6kV車間包括鑄鋼車間、鑄鐵車間、空壓站，我們可以根據(jù)需要系數(shù)法計算各車間的有功功率、無功功率、容量與工作電流。1.鑄鋼車間的6KV側(cè)需要配備兩臺電弧爐，各計算負荷為：==249.0A2.鑄鐵車間6KV側(cè)需配備兩臺工頻爐，各計算負荷為：==51.32A3.鉚焊車間和空壓站6KV側(cè)需配備兩臺空壓機，各計算負荷為：==48.11A計算所得工廠各車間負荷統(tǒng)計情況見表2-2。表2-2各車間6kV負荷結果表序號高壓設備名稱設備容量(kW)Kdcosφtanφ計算負荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1電弧爐2×12500.90.870.5722501282.52587.2248.962工頻爐2×2000.80.90.48480230.4533.351.323空壓機2×2500.850.850.62425263.550048.11小計2695.51529.63099.3298.22.3.36kV總負荷的計算6KV側(cè)總負荷：∴總計：2.4配電所所址的選擇2.4.1變電站位置確定的原則變電所所址的選擇按照國家有關標準和規(guī)范，應根據(jù)下列要求，選擇確定：靠近負荷中心；節(jié)約用地，盡量少占耕地及經(jīng)濟效益高的土地；與實際情況相協(xié)調(diào)，以便線路的引入和引出；交通運輸方便；遠離有腐蝕性氣體或多塵多水的場所，若無法避開，應有相應的保護措施；具不宜設在易爆、有火災危害的環(huán)境附近；應考慮變電所與周圍環(huán)境、附近設施的相互影響。工廠或車間的負荷中心的確定的方法有兩種：一是負荷指示圖法，二是按負荷功率矩法確定；本論文綜合全廠負荷狀況，選擇后一種方法進行計算。2.4.2負荷中心的確定負荷功率矩法的基本原理是根據(jù)負荷的位置建立合理的直角坐標系，標出相應的負荷的直角坐標，再仿照求重心的方法求得負荷中心。設有負荷、和，他們在任選的的直角坐標系中的坐標分別為（）、（）和（）。現(xiàn)假設總負荷的負荷中心位于坐標（）處，則仿照力學中的力矩方程可得：即(2-7)即(2-8)(2-8)由此可求得負荷中心的坐標為（，）.2.4.3負荷中心的確定變電所的形式有很多種，優(yōu)點各異。戶外式配電裝置具有運行維護方便，占地面積少、投資少等優(yōu)點，而屋內(nèi)式配電裝置安裝方便、運行可靠，故本設計總降壓變電所35kV側(cè)采用屋外式配電裝置，變壓器放置于露天，6kV側(cè)采用屋內(nèi)式配電裝置。根據(jù)各車間的地理位置，車間建筑物結構、周圍環(huán)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。根據(jù)原始資料，本廠的主要負荷主要包括鑄鋼車間、鑄鐵車間、鉚焊車間等十七回用電負荷。下面，根據(jù)原始資料給給出的全廠總平面布置圖中負荷安裝位置建立合理的坐標系，可得出各個車間及用電設備的坐標分別如下表所示：表2-3各負荷對應坐標表車間或用電單位名稱在坐標系中對應的點橫坐標X縱坐標Y有功計算負荷Pi（kw）鑄鋼車間P137.63050鑄鐵車間P26.57.6880鉚焊車間P3310.8785No.1水泵房P4111.221空壓站P56.210.3756.5機修車間P66.21137.5鍛造車間P79.510.866木型車間P8108.565制材場P910.56.65.6綜合樓P1011.310.818鍋爐房P111.73.6225No.2水泵房P1214.321倉庫1#P135.91.226.4倉庫2#P1483.326.4砂庫1#P154.3577砂庫2#P166.8577污水提升站P179.85.29.1因此可得出變電站的位置大致為（4.4,8.5）。根據(jù)所得的負荷中心，以及綜合考慮全廠的負荷情況，可以確定主降壓變電所的位置，見圖2-1所示：圖2-1工廠高壓配電系統(tǒng)示意圖第3章變壓器的選擇與無功補償3.1變壓器的選擇變壓器的選擇主要包括容量、臺數(shù)、相數(shù)、繞組數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式的選擇。一般正常環(huán)境的變電所，可以選用三相油浸式雙繞組變壓器。國標GB1094.1～1094.5-1996～2003<<電力變壓器>>規(guī)定，選擇型號時要優(yōu)先選擇R10容量系列。推廣用低損耗變壓器，例如SL7、S7、S9等系列變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全運行的場所，應選用S9-M、S11-M、R等系列全密封式變壓器。多層或高層建筑內(nèi)的變電所，選用SC9等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或SF6充氣型變壓器。根據(jù)本論文給出的條件我們可以選用S9系列油浸式變壓器。3.1.1工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇縱觀當前的發(fā)展形勢，此類降壓變電所的低壓側(cè)常用電壓等級一般為10kV和6kV，但考慮到本廠低壓側(cè)有6kV的負荷，如采用10kV的電壓等級，還需進行進一步降壓，這樣會增加一套降壓設備，投資增大，不符合經(jīng)濟原則。所以，在本設計中選擇只用6kV的電壓等級。將35kV的電壓直接降為6kV等級的電壓即可。選擇這種變壓的供配電方式既可以節(jié)省投資，又能夠降低損耗。而對于380V的5個車間，分別根據(jù)容量來選擇6kV的電壓降為380kV的變壓器。3.1.2變壓器的損耗計算變壓器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在能量轉(zhuǎn)換過程中必然產(chǎn)生損耗。變壓器的有功損耗可以分為鐵損耗和銅損耗。變壓器的鐵損耗即鐵芯中的有功功率損耗，就是主磁通在鐵心中引起的磁滯損耗和渦流損耗。變壓器的銅損耗即有負荷的情況下變壓器一、二次繞組中的有功功率損耗。我們可以同過查詢變壓器參數(shù)得到空載損耗和短路損耗，也就是鐵損耗和銅損耗。(3-1)有功功率損耗公式：(3-1)式中：為空載損耗，為負載損耗，為有功功率損耗，β—變壓器的負荷率。變壓器的無功損耗也由兩部分組成，一是用來產(chǎn)生主磁通的一部分無功功率，用表示。只與繞組電壓有關，與負荷無關。二是額定負荷下消耗在變壓器繞組的電抗上的無功功率，用表示。(3-2)有功功率損耗公式：(3-2)式中：為空載電流，為短路阻抗。(3-3)S7和S9等型號的電力變壓器的功率損耗可以按照下列的公式近似計算。(3-3)(3-4)(3-4)3.26kV/380V車間變壓器的選擇車間變電所變壓器選擇的原則與總降壓變電所基本相同。在保證供電質(zhì)量的同時盡量減少投資運行費用，從而達到經(jīng)濟性的要求。車間變電所臺數(shù)的選擇，對于二、三類負荷，變電所只需要設置一臺變壓器。其容量大于最大視在計算功率。同時，為保證供電可靠性，可以從其他車間變電所的低壓母線上拉取備用電源，不僅在變壓器故障的情況下可以正常運行，在分段母線發(fā)生故障的時候也可以保證供電的可靠性。對于一二級負荷較大的車間，才用兩回線兩臺變壓器并列運行，其容量選擇與主變的選擇相同。1.NO.1變電所變壓器的選擇已知S1=1107.7KVA，根據(jù)原始資料可知工廠的負荷全部為二類負荷，且為保證供電可靠性，選擇兩臺變壓器供電，因此必須同時滿足一下兩個條件：每臺變壓器單獨工作時必須能夠承擔全變電所70%的負荷，即：當一臺變壓器故障時，另一臺必須能為全部一類及二類負荷供電，根據(jù)本廠的實際情況，所有負荷全部為二類負荷。即：所以變壓器容量必須同時滿足如下兩個條件：取=1250選擇S9系列的變壓器兩臺，查表可得參數(shù)為：=1.95KW；KW；；；計算每臺變壓器的損耗：2.NO.2變電所變壓器的選擇已知S1=743.4kVA，根據(jù)原始資料可知工廠的負荷全部為二類負荷，且為保證供電可靠性，選擇兩臺變壓器供電，因此必須同時滿足一下兩個條件：取=800KVA，選擇S9系列的變壓器兩臺，查表可得參數(shù)為：=1.4KW；KW；；；計算每臺變壓器的損耗：3.NO.3變電所變壓器的選擇已知S1=739.9KVA，選擇一臺變壓器供電,取=800KVA,選擇S9系列的變壓器一臺，查表可得參數(shù)為：=1.4KW；KW；；；計算每臺變壓器的損耗：同理，可選出五個變電站的變壓器，其型號、參數(shù)及參數(shù)見下表:表3-1車間變電站變壓器選型表安裝位置型號臺數(shù)有功損耗/kW無功損耗/kvarNO.1變電所S9-1250/10(6)28.333.23NO.2變電所S9-800/10(6)25.5822.3NO.3變電所S9-800/10(6)111.144.39NO.4變電所S9-800/10(6)110.2340.29NO.5變電所S9-400/10(6)15.4421.77表3-2S9系列銅線配電變壓器的主要技術數(shù)據(jù)項目容量

(kVA)電壓組合(kV)聯(lián)結組標號空載電流(%)短路阻抗(%)空載損耗(W)負載損耗(W)高壓低壓40010.5106.360.4Dyn113487042008002.551400750012502.552000110003.3無功補償3.3.1無功補償?shù)囊饬x無功功率平衡是保證電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基礎。有效的電壓控制和合理的無功補償不僅可以保證供電質(zhì)量，同時能提高電力系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)的無功電源與無功負荷，在各個正常運行以及故障運行時，都應實行分層分區(qū)、就地平衡的原則，并且無功電源都應該具備靈活的調(diào)節(jié)能力，以及一定的檢修備用容量和事故備用容量。在工廠中大多數(shù)的設備為電感性設備，從原始資料表里便可看出大多數(shù)的功率因數(shù)較低，無法滿足供電部門對工廠的要求。因此必須對負荷進行無功補償，提高功率因數(shù)。在6kV配電線路上，并聯(lián)電容器的容量不可以過大，一般都為變壓器總?cè)萘康?%～10%。無功補償?shù)脑O備包括并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、同步調(diào)相機以及靜止無功補償裝置。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此本設計選用并聯(lián)電容進行無功補償。按照原始資料的要求，本廠的功率因數(shù)應該達到0.9以上。3.3.2無功補償容量的計算(3-5)無功補償?shù)挠嬎愎剑?3-5)式中：為有功計算功率，為補償之前的功率因數(shù)對應的正切值，為補償之后的功率因數(shù)對應的正切值6KV側(cè)總負荷：∴總計：則考慮到安裝方便，決定再6kV側(cè)進行無功補償。由該廠的負荷計算表可知,所有負荷歸算到6kV側(cè)的視在有功負荷為5335.92kW，無功計算負荷為4524.4kvar。則功率因數(shù)為0.7628。按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)應高于0.9考慮到變壓器本身的無功功率損耗ΔQT遠大于其有功功率損耗ΔPT，因此在進行無功補償時，補償后的功率因素應略高于0.90，這里取。則取則補償后的視在功率為：本文采用并聯(lián)電容器補償，且補償在6kV側(cè)，即在6kV母線上裝設21個型號為BWF6.3-120-1(額定容量為120kVar)的并聯(lián)電容補償器。3.435kV/6kV變壓器的選擇主變壓器臺數(shù)應根據(jù)負荷和經(jīng)濟性的要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺以上主變壓器。a.有大量一級或二級負荷b.工廠有大量沖擊負荷（高壓電動機或電弧爐）c.工廠負荷不均衡，晝夜負荷或季節(jié)負荷變化比較大d.分期建設的企業(yè)，為節(jié)省投資，分期投入，以達到經(jīng)濟性的效果本冶金廠最大視在功率達到5742.4kVA，且全部屬于2級負荷，應裝設2臺變壓器。由于本廠有2回35kV進線，即有兩個進線電源，其中一個為工作電源，一個為備用電源。如果采用2臺變壓器，則能滿足供電可靠性、靈活性的要求。若為節(jié)省投資而僅裝設1臺變壓器，一旦出現(xiàn)1臺主變故障，將會造成全廠失壓從而造成巨大的損失。為避免這種情況的出現(xiàn)，充分利用雙電源的作用，選擇安裝2臺主變。根據(jù)負荷計算書可知，補償后全廠總負荷為5742.4kVA，所以應選擇兩臺容量為6300kVA的變壓器即S9-6300/35,參數(shù)如下:表3-335kV6300kVAS9系列雙繞組壓變壓器技術參數(shù)項目

容量

(kVA)電壓組合聯(lián)結組標號空載電流(%)短路阻抗(%)空載損耗(kW)負載損耗

(kW)高壓

(kV)高壓分接范圍(%)低壓

(kV)63003538.5±2×2.56.3YNd110.76.57.9034.506.60.87.011.5045.00第4章主接線的選擇4.1主接線設計的要求電氣主接線圖即主電路圖，是表示電力系統(tǒng)中電能輸送和分配方式的電路圖。工廠配電對主接線的基本要求，概括的說包括安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。安全性：主接線的設計應按照國家標準和技術規(guī)范的要求，充分保證人身及設備的安全。可靠性：可靠性是指在保護范圍以內(nèi)發(fā)生故障時，繼電保護裝置應能可靠的動作，以切除故障，在保護范圍之外的故障不或者系統(tǒng)正常運行時不誤動。電氣主接線必須保證用戶供電的可靠性。經(jīng)濟性：在設計過程中，主要矛盾發(fā)生在經(jīng)濟性與可靠性之間。通常在保證可靠性的同時盡量減小投資。經(jīng)濟性主要包括：最少的投資、最低的年運行費和最小的電能損耗。靈活性：電氣主接線能適應各種運行狀態(tài)，并可以在各種運行方式之間靈活切換。主要要求包括重要操作方便、調(diào)度方便和擴建方便。4.2主接線的基本形式主接線按照其匯流母線分可分為有匯流母線型和無匯流母線型。其中，有匯流母線的包括單母線接線、單母線分段、單母線分段帶旁路母線接線、雙母線接線、雙母分段接線、雙母線帶旁路母線接線、3/2斷路器接線、3/4臺斷路器接線等。無母線類型，如橋式、角形、單元接線等。單母線接線：具有接線簡單清晰、設備少、投資相對小、運行操作方便，易于擴建等優(yōu)點，隔離開關僅在檢修電氣設備是作隔離作用，不做倒閘操作，從而減少了誤操作事故。但可靠性和靈活性較差，電源只能并列運行，母線或隔離開關檢修時所有回路都停電，且發(fā)生短路時，回路中短路電流較大，適用于出線負荷少、沒有重要負荷的場合。單母線分段接線：具有單母線的所有優(yōu)點，根據(jù)電源數(shù)目和功率，母線可分為2～3段，段分的越多停電范圍隨之降低，但使用的斷路器及隔離開關的數(shù)目也隨之增多，加大了投資，其配電裝置和運行方式也相對復雜，所以段不宜分的過高。相對比與單母線接線，此接線方式可靠性和靈活性相對有所提高。適用于小容量發(fā)電廠的發(fā)電機配電裝置，且每段母線的出線不多于5回；6～10kV等級有兩組變壓器的變電站配電裝置；35～63kV配電裝置出線4～8回。單母線帶旁路母線接線：在單母線分段的基礎上又增加了旁路母線、專用斷路器和兩個旁路回路隔離開關。各出線回路與旁路母線相連接。從而在檢修任意斷路器時可以不中斷該回路的供電，可靠性大大的提高，同時投資也相對加大，經(jīng)濟性降低。雙母線接線：雙母線接線是指工作線、電源線和負荷出線通過斷路器隔離開關連接到兩條母線上，兩組母線都是工作線，互為備用。與單母線相比，雙母線接線供電可靠、檢修方便。當一組母線故障時，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，即可迅速恢復供電，減小停電范圍。調(diào)度靈活，便于擴建。但使用設備多，配電裝置復雜，經(jīng)濟性差。操作復雜，容易發(fā)生誤操作，增大故障概率，不便實現(xiàn)自動化；雙母線帶旁路接線：雙母線帶旁路接線就是在雙母線接線的基礎上，增設旁路母線，當母線或斷路器檢修時，仍能繼續(xù)供電；但旁路的倒閘操作比較復雜，增加了誤操作機會，也使保護及自動化系統(tǒng)復雜，投資費用較大。雙母線分段帶旁路母線接線：雙母線分段帶旁路接線就是在雙母線帶旁路接線的基礎上，在母線上增設分段斷路器。它具有雙母線帶旁路的優(yōu)點，但投資較大，設備占地間隔較多。接線原則為：當設備連接的進出線總數(shù)為12～16回時，在一組母線上設置分段斷路器；當設備進出線總數(shù)為17回時及以上時，在兩組母線上設置分段斷路器。內(nèi)橋接線：內(nèi)橋接線的橋斷路器裝設在兩回路進線斷路器內(nèi)側(cè)，像橋一樣將兩條回路鏈接在一起。該接線方式的特點是需用斷路器和其它設備少，占地面積和所需投資相對較少，運行靈活性相對較好，供電可靠性高。可用于一二級負荷的工廠，同時適用于輸電線路較長，故障機率較高，而變壓器又不需經(jīng)常切換時采用。外橋接線：內(nèi)橋接線的橋斷路器裝設在兩回路進線斷路器外側(cè)。該接線方式的特點是需用斷路器和其它設備少，占地面積和所需投資相對較少，經(jīng)濟性比較好。運行的靈活性和供電的可靠性也較好。但內(nèi)橋式的使用范圍不同。適用于較短的輸電線路，故障機率相對較低，而變壓器又需經(jīng)常切換的情況。4.3主接線的選擇4.3.1總降壓變電所高壓側(cè)主接線的選擇從原始資料可知工廠的高壓側(cè)進線為35kV等級2回，其中一回架空線路作為工作電源，另一回線路作為備用電源，兩個電源不并列運行，且線路只有8km。因此將可供選擇的方案有外橋接線和單母線接線，下面以表格的方式進行比較，綜合選擇。表4-1主總降壓變電所高壓側(cè)主接線的比較接線方式單母線接線外橋接線可靠性可靠性相對較低可靠性高靈活性調(diào)度靈活，方便擴建操作簡單、不方便擴建經(jīng)濟性占地面積大、增加了一條母線的投資占地面積少、增加一臺斷路器和兩臺隔離開關的投資的投資說明根據(jù)本廠的實際情況進線僅有2回，其中一回為工作，另一回備用，擴建可能性很小，本廠特點輸電線路僅8km，出現(xiàn)故障的機率相對較低，綜合考慮三方面的因素，選擇可靠性高而經(jīng)濟性稍差的外橋的接線方式。4.3.2總降壓變電所低壓側(cè)主接線的選擇由于本廠低壓側(cè)的負荷共17回，負荷全部為二類負荷且負荷較大。以及便于日后饋線的擴建，決定選擇有匯流母線的接線方式。因此將可供選擇的方案有單母線分段接線和單母線分段帶旁路母線的接線，下面以表格的方式進行比較，綜合選擇。具體方案論證如下：表4-2總降壓變電所低壓側(cè)主接線的比較接線方式單母線分段接線單母線帶旁路母線的接線可靠性母線故障和檢修時縮小了停電范圍檢修任意斷路器時可以不中斷該回路的供電，可靠性大大的提高靈活性調(diào)度靈活，方便擴建，重要負荷可從兩端分別受電，有利于電源間的相互備用和負荷的合理分配與單母線分段相比，倒閘復雜，容易誤操作，增加故障概率經(jīng)濟性與帶旁母的單母分段相比，所用設備較少占地面積小單母線分段的基礎上增加了旁路母線、專用斷路器和兩個旁路回路隔離開關，且增加了占地面積說明根據(jù)本廠的實際情況，本廠低壓側(cè)的負荷共17回，負荷全部為二類負荷且負荷較大，綜合考慮三方面的因素，選擇可靠性稍低但是經(jīng)濟性和靈活性都較好的單母線分段接線。同時從其他車間變電所的低壓母線上拉取備用電源，提高供電的可靠性。通過以上各步驟的設計，可以得出完整的變配電所主接線圖，主接線圖見附錄。第5章短路電流的計算5.1短路電流計算的目的供電系統(tǒng)要求對負荷可靠的地不間斷地進行供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。因此，在設計中不僅要考慮正常運行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生的故障以及非正常運行狀態(tài)。短路是系統(tǒng)中最長出現(xiàn)的故障，同時也是危害最大的故障。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(tǒng)中的短路電流比正常運行時的負荷電流大得多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。如此大的電流引起的非正常的熱效應和力效應會使線路中的器件受到損害。由于短路時系統(tǒng)的電壓驟降，嚴重影響電氣設備的正常運行。由此可見，短路的危害是很大的，因此必須設法消除可能引起短路的一切因素。同時還需要進行短路電流計算，以便正確地選擇電氣設備，滿足短路電流的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，采取限制短路電流的措施，從而完全消除或減輕短路電流的危害。進行短路電流計算事必須考慮系統(tǒng)的最大運行方式和最小運行方式。最大運行方式下，系統(tǒng)的阻抗值最小，短路電流最大，作為選擇電氣設備型號的依據(jù)和繼電保護裝置整定計算的依據(jù)。最小運行方式下，系統(tǒng)的阻抗最大，短路電流最小，作為繼電保護中靈敏度校驗的依據(jù)。綜上所述，短路電流的目的是為電氣設備選擇和繼電保護的配置提供依據(jù)。在三相運行的系統(tǒng)中，短路的形式有：三相短路、兩相短路、單相短路以及兩相接地短路。三相短路時，回路短路阻抗相等，因此三條回路的電流也相等，三相短路是對稱短路。而其他的故障類型中，電壓的幅值和相角都不相同，因此短路是非對稱的。在所有的短路形式中，三相短路電流最大，因此對系統(tǒng)和設備的危害最大。在計算中，將以三相短路主要進行計算。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）。計算1kV以上高壓宜采用標幺值法，低壓400V宜采用歐姆法。標幺值法計算短路電流十分方便，無論計算哪個短路點電抗都不需要折算。故本設計采用標幺值法計算。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(shù)都表示出來，并將各個元件依次編號。短路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Sd=100MVA和基準電壓Ud=Uc（短路計算電壓，即1.05UN），并計算基準電流。（5-1）3、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(tǒng)的電抗標幺值的計算：（5-2）式中，為系統(tǒng)出口處斷路器的短路容量，單位為MVA。（2）電力線路的電抗標幺值（5-3）式中，UC—線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓，單位為kV，UC=1.05UN.（3）變壓器的電抗標幺值的計算：（5-4）式中，Uk%為變壓器的阻抗電壓；SN為變壓器的容量。4、繪制短路回路等效電路，并計算總阻抗。分別對各短路計算點計算各短路電流、、、、短路容量等。在無窮大容量系統(tǒng)中，存在下列關系：==（5-5）高壓電路中的短路沖擊電流及其有效值，按下列公式近似計算：（5-6）（5-7）三相短路容量按下式計算：（5-8）5.3短路電流計算繪制計算電路圖、選擇短路計算點。圖5-1系統(tǒng)電路圖2、計算各回路中元器件的標幺值。設定基準容量Sd=100MVA，基準電壓Ud=Uc（短路計算電壓，即1.05UN），（1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值：最大運行方式下：最小運行方式下：線路電抗表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35kV及以上6～10kV220/380V架空線路0.400.350.32電纜線路0.120.080.06635kV進線8km架空線路電抗電抗標幺值主變電所至車間變電所線路阻抗標幺值：NO.1：在圖中主變與NO.1變電所的距離為3cm實際距離為∴即NO.2：,NO.3：，NO.4：，NO.5：，電力變壓器的電抗標幺值：繪制短路回路等效電路圖。圖5-2短路回路等效電路圖4、計算各個短路點短路電流k1點短路：最大運行方式下:最小運行方式下：k2點短路最大運行方式下:最小運行方式下:（3）k3點短路最大運行方式下:最小運行方式下:(4)k4點短路最大運行方式下:最小運行方式下:(5)k5點短路最大運行方式下:最小運行方式下:（6）k6點短路最大運行方式下:最小運行方式下:（7）k7點短路最大運行方式下:最小運行方式下:分別對各短路計算點計算各短路電流、、、、短路容量等。表5-2最大運行方式下短路計算表短路計算點三相短路電流/kA短路容量(MVA)K12.054.613.10124.27k26.7615.2110.2173.76K331.9371.8448.2122.35K418.5941.8328.0712.88K518.7842.2628.3613.15K612.3027.6818.578.61K741.5493.4662.7329.06表5-3最小運行方式短路計算表短路計算點三相短路電流/kA短路容量K11.884.232.84113.97k26.4314.479.7137.76K316.1536.3424.3711.56K415.9335.8424.0511.15K516.3436.7724.6711.43K611.0624.8916.707.74K721.3247.9732.1914.92第6章電氣設備的選擇6.1電氣設備選擇與校驗的條件電力系統(tǒng)中的故障概率盡管可以降低到很小，但仍然是不可避免的。而合理的選擇電氣設備可以減小故障電流對電氣設備的損害。電氣設備要保證可靠地工作，必須按照正常工作條件進行選擇，按照故障狀態(tài)進行校驗。盡管電力系統(tǒng)中各類電氣設備的功能和工作條件并不一樣，具體的選擇方法也不盡相同，但是，對他們的基本要求卻是一致的。1.按照正常工作條件選擇電氣設備額定電壓：在電氣設備的選擇中，一般遵循電氣設備的額定電壓不小于安裝地點的電網(wǎng)額定電壓即：（6-1)額定電流：電氣設備的額定電流應該不小于該回路在各種合理運行的方式下的最大持續(xù)工作電流，即：（6-2)環(huán)境條件對設備選擇的影響：在選擇電氣設備時必須考慮運行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度以及有無防塵、防爆、防腐、防火等要求，若此類環(huán)境條件超過一般電氣設備的正常使用條件時，應采取合理的措施。2.按照短路狀態(tài)進行校驗熱穩(wěn)定性校驗：短路電流流過電氣設備時，其各部件溫度應不超過允許值。即應該滿足：（6-3）動穩(wěn)定性校驗：動穩(wěn)定是電氣設備所能承受短路電流機械效應的能力。滿足的條件為：或（6-4）6.2各類一次設備的選擇6.2.1斷路器的選擇按照滅弧介質(zhì)，斷路器可分以下幾種類型：油斷路器：采用油作為滅弧介質(zhì)，可分為多油和少油斷路器。多油斷路器由于耗油量大，已經(jīng)被淘汰。少油斷路器油量少、占地少、廉價，已經(jīng)有長期的運行經(jīng)驗。適用于35kV及以下的系統(tǒng)中。真空斷路器：利用真空的高介質(zhì)強度滅弧，優(yōu)點是滅弧時間快、噪聲小。壽命長，在35kV及以下系統(tǒng)中廣泛應用。壓縮空氣斷路器：采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)，開斷時間短、能力強，但結構復雜。斷路器：采用氣體做滅弧介質(zhì)，具有良好的開關性能。可靠性高，維護工作量少，適用于各個電壓等級。手車式斷路器相對于固定式的優(yōu)點，便于維修，使用時不用安裝隔離開關通電開關可以搖出，可提高安全系數(shù)，因此得到廣泛應用。本論文采用手車式斷路器。1.35kV側(cè)斷路器的選擇根據(jù)計算顯示QF1、QF2、QF3的安裝環(huán)境基本相同，故選擇同一型號斷路器，即選擇手車式少油斷路器SN10-35C。最大負荷電流：熱穩(wěn)定度：表6-135kV側(cè)斷路器選型表選擇項目計算數(shù)據(jù)SW10-35C斷路器參數(shù)額定電壓額定電流斷流能力熱穩(wěn)定度動穩(wěn)定度根據(jù)表格顯示所選擇的斷路器符合要求。2.6kV側(cè)斷路器的選擇6kV側(cè)斷路器的選擇原理和公式與35kV側(cè)的方式全部相同，因此為進一步簡化計算，6kV側(cè)的選擇采用表格的方式。表6-26kV側(cè)斷路器選擇表待選斷路器最大負荷電流/A短路電流/kA沖擊電流/kA熱效應/QF3、QF4、QF6552.566.7615.21149QF7292.766.7615.21149QF8、QF17316.7615.21149QF9114.66.7615.21149QF10118.156.7615.21149QF11124.16.7615.21149QF122496.7615.21149QF13、QF15106.596.7615.21149QF1965.616.7615.21149QF21、QF2448.116.7615.21149QF2271.116.7615.21149QF2551.326.7615.21149QF26、QF2871.546.7615.21149根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可以選擇手車式真空斷路器ZN4-10C。其參數(shù)見下表：表6-3手車式真空斷路器ZN4-10C參數(shù)表型號/kV/A/kA/kAZN4-10C1063017.3301197.163.380側(cè)斷路器的選擇低壓保護包括熔斷器保護和斷路器保護。熔斷器保護適用于高低壓供電系統(tǒng)。由于其裝置簡單經(jīng)濟，所以在工廠供電中廣泛應用，但由于其斷流能力較小，選擇性較差，且其熔體熔斷后要更換之后才能恢復供電，因此，在可靠性要求較高的場所不宜采用。低壓斷路器保護適用于可靠性要求較高和操作方便靈活的低壓供配電系統(tǒng)。因此，對于380V側(cè)的某些重要負荷可采用斷路器保護，而供電可靠性要求不高的負荷可采用熔斷器保護。選用斷路器保護的負荷：鑄鋼車間、鍋爐房、空壓站、鍛造車間、術型車間、鉚焊車間、鑄鐵車間。負荷的額定電壓都為380V，可以選擇型號為DW16的手車式斷路器。表6-4380V側(cè)斷路器的選擇斷路器最大負荷電流/A短路電流/kA所選斷路器型號額定電流/A分斷能力/kAQF14、16、30、34168341.54DW16C-2000200050QF18490.4112.3DW16C-63063030QF20、31103631.93DW16C-2000160050QF23、321122.818.78DW16C-2000160050QF35427.312.3DW16C-63063030QF27、29、331129.518.59DW16C-2000160050QF36671.631.93DW16C-200080050QF37182.331.93DW16C-63025030QF38164.631.93DW16C-63020030QF39121518.78DW16C-2000160050QF40868.218.59DW16C-20001000506.2.2電流互感器的選擇為滿足測量和保護裝置的需求，在變壓器、出線、分段斷路器、聯(lián)絡斷路器、旁路斷路器回路中均裝有電流互感器。1.35kV側(cè)電流互感器進行選擇互感器TA1、TA2的作用是對變壓器保護進行電流的采集，因此選用LCZB-35B/160保護類互感器。額定電流：熱穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定度校驗：經(jīng)過校驗，電流互感器滿足要求。2.6kV側(cè)互感器的選擇6kV側(cè)互感器的選擇原理和公式與35kV側(cè)的方式全部相同，因此為進一步簡化計算，6kV側(cè)的選擇采用表格的方式。表6-56kV側(cè)互感器的選型表互感器編號最大負荷電流/A熱效應沖擊電流/kA所選互感器型號額定電流比/A精確度熱穩(wěn)定度/kA電動力TA3、4、5552.5691.3915.21LFZJ1-6600/50.52304118TA6292.7691.3915.21LFZJ1-6300/50.557658.8TA7、8、11、12106.5991.3915.21LFZJ1-6300/50.557658.8TA924991.3915.21LFZJ1-6300/50.557658.8TA14、153191.3915.21LFZJ1-6100/50.514429.4TA17114.691.3915.21LFZJ1-6160/50.536947.1TA18、1965.6191.3915.21LFZJ1-6100/50.514429.4TA21、2648.1191.3915.21LFZJ1-6100/50.514429.4TA22118.291.3915.21LFZJ1-6160/50.536947.1TA23、2471.1191.3915.21LFZJ1-6100/50.514429.4TA27124.191.3915.21LFZJ1-6160/50.536947.1TA2851.3291.3915.21LFZJ1-6100/50.514429.4TA29、30、32、3271.5491.3915.21LFZJ1-6100/50.514429.43.380V側(cè)互感器的選擇380V的電壓屬于低壓，因此互感器可以不用進行校驗，而其他條件與高壓側(cè)相同。因此此處省去詳細計算，具體的選擇方式以表格的方式給出。表6-6380V側(cè)互感器選型表互感器編號最大負荷電流/A所選互感器型號額定電流比/A精確度TA10、13、35、391683LMZJ6-0.382000/50.8TA16490.41LMZJ6-0.38630/50.4TA20、361036LMZJ6-0.382000/50.8TA25、371128.8LMZJ6-0.382000/50.8TA31、34、381129.5LMZJ6-0.382000/50.8TA40427.3LMZJ6-0.38630/50.4TA41、5239.9LMZ6-0.38300/50.2TA42、4361.7LMZ6-0.38300/50.2TA4417.28LMZ6-0.38300/50.2TA45671.6LMZJ6-0.38800/50.4TA4687.7LMZ6-0.38300/50.2TA47182.3LMZ6-0.38300/50.2TA48164.6LMZ6-0.38300/50.2TA4914.2LMZ6-0.38300/50.2TA5027.4LMZ6-0.38300/50.2TA511215LMZJ6-0.382000/50.8TA53868.2LMZJ6-0.381000/50.8TA54、55195LMZ6-0.38300/50.26.2.3電壓互感器的選擇電壓互感器按其絕緣方式分類，可分為油浸式、澆注式、六氟化硫氣體絕緣式為保障互感器的正常工作，減小故障概率，需經(jīng)隔離開關和熔斷器接入系統(tǒng)。在主接線中，正常工作的母線及備用母線都裝有一組電壓互感器。作為同期、測量儀表、以及保護裝置。除此之外，35千伏及以上輸電線路上，當對端有供電電源時，應裝一臺單相電壓互感器。35kV進線處的對端是供電電源，因此為了監(jiān)測線路有無電壓、進行同期以及重合閘的配置，應在線路上配置一臺單相互感器。選擇JDJJ-35,準確等級為0.5。6kV母線上電壓互感器除供測量儀表外，還作為電網(wǎng)絕緣監(jiān)視的裝置。選擇三只JDZJ-6澆注絕緣型接成YNynd11,準確級數(shù)為0.5。380V母線上電壓互感器主要作為測量儀表電壓的采集，選擇三只JDG-0.38三只干式互感器接成YNynd11,準確級數(shù)為0.5。6.2.4熔斷器的選擇熔斷器保護是最早、最簡單的繼電保護方式，原理是當電流超過一定值時，熔體熔斷自身從而達到保護的作用。由于其裝置簡單經(jīng)濟，所以在仍在低壓線路和供電設備中廣泛應用。但由于其熔體熔斷后要更換之后才能恢復供電，且斷流能力較小，選擇性較差，因此不在供電可靠性要求更高的線路中應用。1.380V等級熔斷器的選擇熔斷器的選擇主要根據(jù)額定電壓和額定電流來選擇。合理的熔斷器其額定電壓必須大于或等于安裝處的額定電壓，其熔體的額定電流應為該回路的最大運行電流的1.1到1.3倍，熔管的額定電流大于熔體的額定電流。為使結果分析簡單、一目了然，熔斷器的選擇仍選擇表格的方式。表6-7380V側(cè)熔斷器的選擇表熔斷器最大負荷電流/A沖擊電流/kA熔斷器型號額定電壓/V熔體額定電流/A極限分段能力/kAFU1439.918.57RT0-503805050FU15、1661.718.57RT0-1003808050FU1717.2818.57RT0-503803050FU1887.748.21RT0-10038010050FU19、2027.448.21RT0-503804050FU2139.928.36RT0-503805050FU22、2319528.07RT0-40038025050電壓互感器側(cè)熔斷器的選擇電壓互感器側(cè)熔斷器的選擇原理與線路上的選擇方式相同，以表格的形式給出。表6-8電壓互感器側(cè)熔斷器選擇表熔斷器沖擊電流/kA熔斷器型號額定電壓/kV熔體額定電流/AFU1、24.61RW5-35/10035100FU3、415.21RN1-6/1006100FU5、6、7、815.21RN1-6/1006100FU993.46RT0-10000.381000FU1041.83RT0-10000.381000FU1142.26RT0-10000.381000FU1271.84RT0-10000.381000FU1327.68RT0-10000.3810006.2.5隔離開關的選擇隔離開關是發(fā)電廠變電站的常用開關電器，主要作用是保證電氣設備安全的檢修，即隔離電壓、倒閘操作和分合小電流，但不能用于開斷、投入負荷電流或開關電流。隔離開關的類型很多，按安裝地點可分為戶內(nèi)式和戶外式，按絕緣支柱數(shù)目可分為單柱式、雙柱式和三柱式。為保障互感器的正常工作，減小故障概率，需經(jīng)隔離開關和熔斷器接入系統(tǒng)。因此必須對互感器側(cè)進行隔離開關的選擇。表6-9高壓側(cè)隔離開關的選擇隔離開關最大負荷電流/A型號電壓/kV電流/A動穩(wěn)定電流峰值/KA熱穩(wěn)定校驗QS1、294.7GN19-353540016625QS3、4552.56GN19-106630501600QS5106.59GN19-10640031.5625QS6106.59GN19-10640031.5625QS7106.59GN19-10640031.5625QS8106.59GN19-10640031.5625表6-10低壓側(cè)隔離開關的選擇隔離開關最大負荷電流/A型號額定電壓/V額定電流/AQS91683HD13-2000/303802000QS10490.41HD13-600380600QS111036HD13-1500/303801500QS121122.8HD13-1500/303801500QS131129.5HD13-1500/303801500QS1439.9HD13-100/30380100QS15、1661.7HD13-100/30380100QS1717.28HD13-100/30380100QS1887.7HD13-100/30380100QS1914.2HD13-100/30380100QS2027.4HD13-100/30380100QS2139.9HD13-100/30380100QS22、23195HD13-200/303802006.3母線及導體的選擇導體通常有銅、鋁、鋁合金制成，純鋁的導體一般制成槽型、管型和矩形。在供電線路中，一般采用鋁線、鋁芯導線和電纜。矩形導體一般應用于35千伏及以下電壓等級中；槽型導體載流量大、機械強度好，一般用于4000～8000A線路中；管型導體機械強度好、集膚效應系數(shù)小，用于8000A以上線路和110kV及以上配電裝置中。鋁合金一般都制成管型。其中，鋁錳合金載流量大但機械強度差，而鋁鎂合金機械強度好但載流量小，因而使用中都受到限制。銅導體只用于持續(xù)工作電流大、出線位置對鋁有腐蝕的場所。6.3.1導體選擇的條件1.截面的選擇導體截面可以按照長期發(fā)熱允許電流或者經(jīng)濟電流密度選擇。對于利用率大（>5000h）、傳輸容量大、長度較長（L>20m）的導體，一般按照經(jīng)濟電流密度選擇。而母線在正常運行情況下，傳輸容量不大，可以按照長期允許電流選擇。按長期發(fā)熱允許電流選擇：(6-5)按經(jīng)濟電流密度選擇：(6-6)式中：為回路中最大持續(xù)工作電流，K為綜合修正系數(shù)，為θ=25C時導體允許電流，為經(jīng)濟截面，J為經(jīng)濟電流密度。表6.11導線和電纜的經(jīng)濟電流密度線路類別導線材質(zhì)年最大有功負荷利用小時3000h以下3000～5000h5000h以上架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.542.熱穩(wěn)定校驗(6-7)式中：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，為短路電流熱效應，為集膚效應系數(shù)。表6-12不同溫度下裸導體的C值工作溫度404550556065707580硬鋁、鋁合金999795939189878583硬銅1861831811791761741711691666.3.2母線的選擇在35kV及以下、持續(xù)工作電流在4000及以下的屋外配電裝置中，采用矩形母線。1.6kV母線的選擇6kV母線最大負荷電流為552.56A，選擇LMY-505的鋁母線，相間距離，熱穩(wěn)定校驗，母線最小截面積：共振校驗：(6-8)(6-9)(6-10)選取則。動穩(wěn)定校驗：結論：經(jīng)分析，選用LMY-505（截面積為250mm）的鋁母線是符合要求的。2.380V母線的選擇NO.1變電站母線的選擇選擇LMY-1258的鋁母線，相間距離，熱穩(wěn)定校驗：母線最小截面積[4]：共振校驗：選取則。動穩(wěn)定校驗：結論：經(jīng)分析，選用LMY-505（截面積為250mm）的鋁母線是符合要求的。為了簡化計算并使結果簡潔明了，余下的母線的選擇仍然以表格的形式給出。表6-13車間變電所母線選擇安裝位置最大負荷電流/A所選母線型號熱穩(wěn)定校驗共振校驗/m動穩(wěn)定校驗最大檔距檔距NO.2變電所1129.580×104341.481.27.1NO.3變電所1122.880×104391.481.27.1NO.4變電所103680×10742.61.481.211.13NO.5變電所490.4163×6.32971.751.56.56.3.3導體的選擇1.35kV線路的選擇可選擇LGJ-70,按照長期發(fā)熱條件進行校驗：熱穩(wěn)定校驗35kV線路損耗計算：LGJ-95的參數(shù)為R為0.46/km，X為0.315/km線路的電壓降計算：經(jīng)過校驗，所選導線符合線路運行條件。2.主變壓器出線線路的選擇選擇LGJ-300，其允許載流量為658A，按照長期發(fā)熱條件進行校驗：熱穩(wěn)定校驗：經(jīng)過校驗，所選導線符合線路運行條件。變電站線路的選擇電力電纜品種有很多，35kV及以下的系統(tǒng)主要用有油浸紙絕緣電纜，塑料絕緣電纜和橡膠絕緣電纜。普通粘性油浸紙絕緣電纜其最高工作溫度較低，不宜用于高落差的場合。橡膠電纜敷設安裝簡便，適用于落差較高的場合，其絕緣層柔然性好，適用于彎曲半徑較小的場合。塑料絕緣電纜分為聚氯乙烯電纜、聚乙烯電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜。塑料電纜安裝敷設方便，沒有落差限制，廣泛用于1～35kV各個場合。電力電纜除充油電纜外，一般采用三芯鋁芯電纜。根據(jù)本廠的原始資料顯示，廠區(qū)地址原來為耕地，地勢平坦，地層以砂質(zhì)粘土為主，地質(zhì)條件較好，無腐蝕物質(zhì)，安裝方式可選用直埋敷設。（1）對NO.1車間6kV進線進行電纜選擇：選擇VLV型聚氯乙烯絕緣及護套鋁芯電纜。母線距離廠房大概150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面70mm2R=0.76Ω/kmX=0.079Ω/km熱穩(wěn)定校驗：所以50mm2的截面積不符合，要選擇150mm2。滿足要求。所以，選擇VLV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜滿足需求（2）對電弧爐進線進行電纜選擇：選擇VLV型聚氯乙烯絕緣及護套鋁芯電纜。母線距離廠房大概150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2R=0.21Ω/km；X=0.082Ω/km；熱穩(wěn)定校驗：所以，選擇VLV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜滿足需求（3）對NO.2車間6kV進線進行電纜選擇：選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約50m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。R=0.21Ω/km；X=0.082Ω/km；熱穩(wěn)定校驗：所以，所選選擇VLV型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜滿足需求。（4）對NO.2車間工頻爐進行電纜選擇：選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約50m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。其參數(shù)為：R=0.21Ω/km，X=0.082Ω/km熱穩(wěn)定校驗：所以，所選選擇VLV型聚氯乙烯絕緣鋁芯（三芯）電纜滿足需求。為了簡化計算，同時使結果一目了然，下面的選擇以表格的形式給出。表6-14車間變電所線路選擇安裝位置負荷電流/A經(jīng)濟截面/最小截面/導線型號截面/允許載流量/ANO.3變電所進線71.1146.16110VLV22150225NO.4變電所進線65.6142.6110VLV22150225NO.5變電所進線3121.12110VLV22150225空壓機進線48.1131.24110VLV22150225NO.1變電所出線1683841.5658鋁矩形導體1728NO.2變電所出線1129564.5295VV226301154NO.3變電所出線1122.8561.4297VV226301154NO.4變電所出線1036518497VV226301154NO.5變電所出線490.41245.2195VV223007514.380V側(cè)各負荷電纜的選擇以鑄鐵車間為例，對其負荷出線進行選擇經(jīng)濟截面：選擇VLV型聚氯乙烯絕緣鋁芯截面為630mm2電纜，其載流量為878A熱穩(wěn)定校驗：所以，所選選擇VLV22型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜滿足需求的.表6-15負荷出線電纜的選擇安裝位置負荷電流/A經(jīng)濟截面/最小截面/導線型號截面/允許載流量/A鑄鋼車間1683841.5658鋁矩形導體1728鍛造車間182.3118.37497VLV22500766鍋爐房427.3277.3195VLV222403272#水泵房39.925.9195VLV22240327倉庫61.740.06195VLV22240327污水提升站17.2811.22195VLV22240327沙庫195126.6295VLV22300577鉚焊車間1215788439VV228001338空壓站671.6435497VLV22500766機修車間87.756.95497VLV22500766術型車間164.6106.8497VLV22500766制材廠14.29.22497VLV22500766綜合樓24.415.8497VLV22500766第7章繼電保護的配置與校驗電力系統(tǒng)在運行中，總會因為各種情況出現(xiàn)故障和不正常運行狀態(tài)。而這些狀態(tài)會對生產(chǎn)生活產(chǎn)生很大的影響。因而在運行中，除了采取措施消除或降低故障的可能之外，必須迅速而有選擇性的切除故障元件，即在線路上配置繼電保護裝置。繼電保護裝置必須滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性的要求。7.1變壓器保護的配置變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設備，在各個環(huán)節(jié)中起到關鍵作用，其故障對系統(tǒng)的安全運行和可靠供電帶來嚴重的影響，因此應根據(jù)變壓器的故障類型裝設性能良好、動作可靠的保護裝置。7.1.1變壓器保護的種類瓦斯保護：反應與變壓器油箱內(nèi)部的氣體或油流而動作的保護，具有很高的靈敏度，是變壓器的本體保護。容量在800kVA的油浸式變壓器和400kVA以的車間變壓器應裝設瓦斯保護。電流速斷保護：保護油箱的外部故障，反應與電流增大而動作的保護。10kV及以下，容量在10MW以下的變壓器裝設電流速斷保護，而當電流速斷靈敏度不滿足要求時，應改用縱差保護。按避越變壓器外部故障的最大短路電流來整定，其次，電流速斷保護的動作電流還應避越空載投入變壓器時的勵磁涌流，即三到五倍的額定電流。動作電流的整定：(7-1)(7-1)式中：為變壓器低壓側(cè)線路出口處三相短路電流；為可靠系數(shù)；為接線系數(shù)；為電流互感器電流比；—變壓器的電壓比。電流速斷保護靈敏系數(shù)檢驗：(7.2)式中：為在電力系統(tǒng)最小運行方式下變壓器高壓側(cè)的兩相短路電流；為速斷電流折算到一次側(cè)的值。過電流保護：防止主保護拒動和斷路器失靈的保護。35kV～66kV及以下中小容量變壓器，應裝設過電流保護。動作電流的整定：（7-3）式中：—變壓器的最大負荷電流，可取為（1.5～3）I1N為變壓器的額定一次電流;—可靠系數(shù)，對反時限取1.3。為可靠系數(shù)；為接線系數(shù)三相式、兩相式取1；電流互感器電流比；—繼電器返回系數(shù)，一般為0.8。（7-4）保護裝置的靈敏度校驗（7-5）式中：在電力系統(tǒng)最小運行方式下，低壓母線兩項短路電流折算到變壓器高壓側(cè)的值。—繼電保護動作電流折算到變壓器高壓側(cè)的值。過負荷保護：對400kVA以上變壓器，當多臺變壓器并列運行或單獨運行同時作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)實際情況，裝設過負荷保護。過負荷保護應該裝于一相電流上，并延時作用于信號。在無人值班變電所中，必要時，過負荷保護可以動作與自動減負荷或跳閘。7.1.2變壓器的保護1.主變壓器的保護瓦斯保護過負荷保護電流速斷保護變壓器的電流速斷保護一般采用兩相式接線。和線路電流速斷保護一樣，變壓器的電流速斷保護也不能保護變壓器的全部，一般只能保護到變壓器的一次側(cè)。動作電流的整定：電流速斷保護靈敏系數(shù)校驗：靈敏度滿足要求要求。過電流保護動作電流的整定：動作時間的整定保護裝置的靈敏度校驗車間變壓器的保護靈敏度滿足要求要求。圖7-1主變壓器的保護配置圖車間變壓器的保護本廠的車間變壓器的容量分別為1250kVA、800kVA和400kVA，為了保證供電的安全可靠且每臺變壓器都要做其他車間的備用電源。因此5個車間的變壓器都需要進行瓦斯保護、過負荷保護、電流速斷保護和過電流保護。電流速斷保護和過電流保護都需要整定，而過負荷保護應該裝于一相電流上，并延時作用于信號。在無人值班變電所中，必要時，過負荷保護可以動作與自動減負荷或跳閘。車間變電所的保護方式與主變的整定原理相同，因此，車間變電所的保護和整定仍然以表格的方式給出.表7-1變壓器保護的整定與校驗安裝位置速斷保護