工廠的負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償1.1概述計(jì)算不同加熱條件下供電系統(tǒng)中每個(gè)組件的負(fù)載值，負(fù)載大小是確定變電站供電系統(tǒng)，選擇變壓器容量，導(dǎo)線的橫截面積以及儀表容量大小的根據(jù)，當(dāng)然它還是繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。1.2用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算1.2.1按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷第一個(gè)是用于單組電氣設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算，有效計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（kw）：（1-1）其中—用電設(shè)備組總的設(shè)備容量（不含備用設(shè)備容量，單位為kw）；—用電設(shè)備組的需要系數(shù)。無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（kvar）：式中—對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷(單位kVA)的計(jì)算公式：（1-2）電流（單位A）的計(jì)算公式：（1-3）其中—用電設(shè)備組的額定電壓（單位kv）。第二個(gè)是針對(duì)多個(gè)組計(jì)算電氣設(shè)備的負(fù)載，有效計(jì)算負(fù)載的計(jì)算公式：式中—所有設(shè)備組的有效負(fù)載之和；—無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，其中可以從0.85到0.95。無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（kvar）：其中—所有設(shè)備組無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和；—無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.9-0.97.視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kVA)的計(jì)算公式：（1-4）計(jì)算電流（單位為A）的計(jì)算公式：（1-5）1.2.2按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷第一類是單組電氣設(shè)備負(fù)荷計(jì)算，有效計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（單位kw）：，其中—電力設(shè)備組的設(shè)備容量—最大的設(shè)備容量電力設(shè)備組中的容量x（單位kw），b，c為二項(xiàng)式系數(shù)。無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（單位為kvar）：（1-6）式中，—用戶組功率因數(shù)的正切值。負(fù)荷的計(jì)算公式（單位kVA）：（1-7）電流（單位為A）的計(jì)算公式：（1-8）第二個(gè)是負(fù)載計(jì)算多組電氣設(shè)備，有效計(jì)算負(fù)載（單位kw）計(jì)算公式：，其中—每組有效負(fù)載平均值之和—有效負(fù)載中最大的一個(gè)在每個(gè)小組中。無(wú)功功率計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式（單位kvar）：，其中每組無(wú)功功率的平均值之和—是該組裝置的功率因數(shù)的正切值。負(fù)荷(單位kVA)的計(jì)算公式：（1-9）電流（單位為A）的計(jì)算公式：（1-10）1.3車間和工廠的負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算是選擇電氣設(shè)備，輸電線路和繼電保護(hù)裝置的重要計(jì)算依據(jù)。負(fù)載計(jì)算的準(zhǔn)確性直接影響電源設(shè)計(jì)的質(zhì)量。存在許多負(fù)載計(jì)算，例如所需系數(shù)方法，二項(xiàng)式方法，系數(shù)方法和單位乘積功耗方法。第一種方法現(xiàn)在被廣泛使用，因此該設(shè)計(jì)使用第一種方法。1.3.1按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷有效計(jì)算負(fù)荷的表達(dá)式如下（單位為kw）：（1-11）其中—車間或工廠用電設(shè)備總?cè)萘浚▎挝籯w）；—車間或工廠的所需系數(shù)。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位kvar）的表達(dá)式：（1-12）其中—對(duì)應(yīng)于車間或工廠平均功率因數(shù)的正切值。計(jì)算負(fù)荷(單位為kVA)的表達(dá)式如下：（1-13）電流（單位為A）的表達(dá)式如下：（1-14）其中—車間或工廠的用電設(shè)備配電電壓（單位為kv）1.4負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表1工廠各車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量Tab.1Loadofeachworkshopandcapacityofeachworkshop序號(hào)車間名稱設(shè)備容量/kW計(jì)算負(fù)荷costan/kW/kW/kVA1電機(jī)修造車間250560950078811970.770.822機(jī)械加工車間8861632583054630.531.583新品試制車間6342223364036120.551.514原料車間5143101833605470.860.595備件車間5621991582543860.780.796鍛造車間1503658681030.531.617鍋爐房2691971722623980.750.878空壓站3221811592413660.750.889汽車庫(kù)53302740610.750.9010大線圈車間3351871182213360.850.6311半成品試驗(yàn)站3652874647050.790.7912成品實(shí)驗(yàn)站229064048080012150.800.7513加壓站（10kV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）2561631392143250.760.8514設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)（10kV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）3382884446750.760.8515成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷36002880230036865600主要為高壓整流裝置，要求專線供電1.5負(fù)荷計(jì)算計(jì)算負(fù)荷。當(dāng)計(jì)算整個(gè)礦6KV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮每組之間的最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。取。1.6功率因數(shù)無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算及電容器選擇1.6.1功率因數(shù)提高功率因數(shù)的措施：1.提高自然功率因數(shù)：選擇感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的合理匹配與牽引負(fù)載額定功率；調(diào)整變壓器負(fù)載分配，讓它運(yùn)行在最佳負(fù)載條件下，調(diào)整流程和提高機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)，控制機(jī)床空載運(yùn)行時(shí)間，焊工和其他電氣設(shè)備；用同步電動(dòng)機(jī)代替感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。2.手動(dòng)補(bǔ)償：使用并聯(lián)電容器，其具有安裝簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便、有源損耗小、組裝靈活、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，在供電系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。1.6.2并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式及選擇計(jì)算補(bǔ)償并聯(lián)電容有三種方法：1.高壓集中補(bǔ)償2.低壓集中補(bǔ)償3.低壓分散補(bǔ)償。由于上級(jí)和實(shí)際的要求，應(yīng)人工補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償后，變電站低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：主變壓器的功率損耗公式如下:變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷公式如下:補(bǔ)償后的功率因數(shù)為:這一功率因數(shù)滿足要求。2工廠總降壓變電所的所址和型式2.1總降壓變電所所址的確定變電所位置的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求同時(shí)進(jìn)行經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定：1.接近負(fù)荷中心2進(jìn)出線方便3.接近電源側(cè)4.設(shè)備吊裝和運(yùn)輸方便5.不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所，無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)有防震和隔熱的措施6.不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)；7.不應(yīng)設(shè)在浴室、廁所等經(jīng)常積水場(chǎng)所的下方，且不宜與上述場(chǎng)所相鄰8.不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，同時(shí)不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方9.不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的地方。在工廠平面圖的下側(cè)和左側(cè)，每個(gè)車間的負(fù)載區(qū)的坐標(biāo)在x軸和y軸處測(cè)量。假設(shè)工廠的負(fù)載中心是，因此在《力學(xué)》中計(jì)算重心的轉(zhuǎn)矩方程。負(fù)載中心的坐標(biāo)：（2-1）（2-2）通過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的平面布置圖(高8cm,寬12.3cm)可以確定各個(gè)車間負(fù)荷區(qū)在布置圖上的坐標(biāo):NO.1車變:NO.2車變:NO.3車變：NO.4車變:NO.5車變:NO.6車變:NO.7車變:NO.8車變:NO.9車變:NO.10車變:NO.11車變:NO.12車變:加壓站:設(shè)備處倉(cāng)庫(kù):成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷:由上可知：則全廠的負(fù)荷中心在：從以上內(nèi)容不難得出負(fù)荷中心在成品試驗(yàn)站的西北方向。2.2總降壓變電所型式的選擇

35/10kV變電站可分為屋內(nèi)型和屋外型，屋內(nèi)型運(yùn)行時(shí)容易維護(hù)，且占用面積小。如果使用35kV總降壓變電所型式，要適當(dāng)關(guān)注所設(shè)區(qū)域的地理情況以及周圍的環(huán)境條件，要因地制宜；在技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)合理的情況下，最好是選擇占地面積更小的型式。35kV變電所應(yīng)該采用屋內(nèi)式。當(dāng)負(fù)荷較大的工況下，應(yīng)該采用輔助式或半開(kāi)式變電站。而在半開(kāi)式變電站內(nèi)不應(yīng)設(shè)置有可燃粉塵、可燃纖維、易積塵或?qū)щ姺蹓m的場(chǎng)所，因?yàn)檫@些會(huì)嚴(yán)重影響變壓器的安全運(yùn)行。獨(dú)立變電所，不影響車間生產(chǎn)，并不會(huì)占用車間生產(chǎn)區(qū)域，但造價(jià)高，這類主要用于總降壓變電所，高壓配電所，每個(gè)車間負(fù)荷小而分散，或需要遠(yuǎn)離易燃易爆危險(xiǎn)和腐蝕車間，負(fù)荷中心被一個(gè)易燃易爆的材料室所包圍。同時(shí)，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立變電所。3工廠主變壓器的型式、臺(tái)數(shù)和容量3.1總降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求選擇總降壓變電站中的主變壓器數(shù)量。當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，應(yīng)安裝兩個(gè)或多個(gè)主變壓器：1.存在大量主要或次要負(fù)載。2.季節(jié)性負(fù)荷變化很大，適合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。3.集中負(fù)載很大，例如，大于1250kVA。在其他情況下，應(yīng)安裝主變壓器:在這個(gè)工廠，鍋爐房用于高壓蒸汽生產(chǎn)，電力故障將導(dǎo)致鍋爐危險(xiǎn)。由于工廠遠(yuǎn)離市區(qū)，因此需要工廠提供消防用水。因此，電源需要具有一定的可靠性，因此鍋爐房屬于主要負(fù)載。在其他研討會(huì)中，大多數(shù)都屬于第三級(jí)負(fù)載。同時(shí)，負(fù)載在晝夜變化很大，因此在選擇主變壓器的數(shù)量時(shí)，選擇兩個(gè)。3.2總降壓變電所主變壓器容量的選擇在上面已知主變壓器的數(shù)量是兩個(gè)，每個(gè)變電站需配備兩個(gè)或以上主電源。變壓器的容量都必須要滿足兩個(gè)條件，如下：1.變壓器單獨(dú)工作，其總計(jì)算負(fù)荷需要滿足60％-70％左右，即：變壓器單獨(dú)工作，則需達(dá)到第一和第二負(fù)載的所有要求，即：（3-1）當(dāng)單個(gè)變壓器的容量選擇為5000kV?A時(shí)，滿足上述公式。此處的容量是特定溫度（20°C）下的最大輸出容量。如果安裝地點(diǎn)的年平均溫度不是20°C，則每年平均溫度每增加1°C，變壓器容量將減少1％，并且在室內(nèi)運(yùn)行的基礎(chǔ)上減少8％。年平均氣溫25°C左右。因此，所選的變壓器實(shí)際容量可由如下公式計(jì)算得：滿足實(shí)際容量要求。3.3總降壓變電所主變壓器型式的選擇主變壓器的類型可分為以下幾類：1.油浸式，常為普通變電站。2.干式，適用于火災(zāi)要求高或潮濕、多塵的環(huán)境。3.封閉式，用于腐蝕性化學(xué)氣體、蒸汽或?qū)щ?、可燃粉塵、纖維等嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所。4.防雷，適用于高防雷和高土壤電阻率的山區(qū)。5.有載調(diào)壓型，適用于供電電壓較低或電壓波動(dòng)較大，電力設(shè)備對(duì)電壓質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。經(jīng)過(guò)綜合比較后，選擇變壓器類型作為油浸。主變壓器連接組通常有三種類型：Yyn0，Dyn11和Yd11。Yyn0，Dyn11的連接組主要適用于10KV系統(tǒng)。Yd11連接組主要適用于35kV配電系統(tǒng)。因此，選擇Yd11連接組。選擇S9-5000/35型變壓器作為降壓變電站的變壓器，連接組選擇Yd11。4工廠總降壓變電所的主接線方案4.1變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與一般要求變電所的主接線應(yīng)根據(jù)綜合分析確定變電所在供電系統(tǒng)的狀態(tài)，電路的傳入和傳出的行數(shù)，設(shè)備和負(fù)載的性質(zhì)的特征和其他因素，并滿足安全性和可靠性的要求，還有靈活和經(jīng)濟(jì)。1.安全性：（1）高壓隔離開(kāi)關(guān)必須安裝在電源的高壓斷路器，另一方面盡可能的反饋電能。（2）一個(gè)低壓閘刀開(kāi)關(guān)必須安裝在電源的低壓斷路器和另一邊的可能的反饋點(diǎn)。（3）高壓隔離開(kāi)關(guān)必須安裝在母線端出口內(nèi)閣配備高壓引線和負(fù)荷開(kāi)關(guān)。（4）在年底與35千伏及以上。（5）在高壓母線和變壓器、配電所架空線路的末端必須安裝避雷器。安裝在母線上的避雷器應(yīng)與電壓互感器共用一組隔離開(kāi)關(guān)，與變壓器引出線連接的避雷器不應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)。2.可靠性：（1）變壓器配電站的主接線方案必須與其負(fù)荷水平相適應(yīng)。對(duì)于第一次負(fù)載，它應(yīng)該由兩個(gè)電源提供。為二級(jí)負(fù)荷，供電應(yīng)提供兩個(gè)循環(huán)或架空線路或電纜的主要負(fù)載6kv以上；當(dāng)電纜用于電源、兩個(gè)并行電纜應(yīng)使用，每個(gè)電纜應(yīng)該能夠承受中等負(fù)荷的100%。（2）與短路保護(hù)斷路器或負(fù)荷開(kāi)關(guān)—熔斷器應(yīng)安裝在變電站的非特殊的電源。多個(gè)變電站的雙電源時(shí)，應(yīng)采用環(huán)網(wǎng)供電模式。（3）在一般生產(chǎn)車間變電站區(qū)域，建議采用徑向高壓分布在主變電所的工廠，保證供電的可靠性,但對(duì)于變電站輔助生產(chǎn)領(lǐng)域和生活領(lǐng)域。（4）變電站低壓側(cè)主開(kāi)關(guān)應(yīng)采用低壓斷路器，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)為單母線段且有自動(dòng)功率開(kāi)關(guān)要求時(shí)，低壓主開(kāi)關(guān)和低壓母線段開(kāi)關(guān)應(yīng)采用低壓斷路器。3.靈活性：（1）一般情況下，以單總線或單總線分段連接方式應(yīng)用于高、低電壓總線的變電站。（2）35kv及以上電源進(jìn)線為雙回路時(shí)，宜采用橋形接線和線路變壓器組接線。（3）在變電站主變壓器需要攜帶負(fù)載開(kāi)關(guān)，高壓斷路器、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)應(yīng)安裝在高壓方面。（4）變電所的主接線圖應(yīng)滿足主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。（5）變電所的主接線圖應(yīng)考慮未來(lái)可能的產(chǎn)能擴(kuò)張，尤其是出線柜應(yīng)該方便獲得。4.經(jīng)濟(jì)性：（1）變電站主接線方案應(yīng)在滿足運(yùn)行要求的前提下簡(jiǎn)單，變電站的高壓端應(yīng)采用斷路器少或沒(méi)有斷路器線路。（2）變電站的電氣設(shè)備應(yīng)選擇節(jié)能產(chǎn)品并考慮技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)適用性，不得選擇淘汰產(chǎn)品。（3）中小工廠變電所，通常可以使用高壓低油斷路器，真空斷路器或斷路器應(yīng)該用于頻繁操作和變電站高層建筑物。（4）工廠的供電線應(yīng)當(dāng)配備一個(gè)特殊測(cè)量?jī)?nèi)閣，電流和電壓互感器的只用于計(jì)費(fèi)電表。（5）人工補(bǔ)償無(wú)功功率應(yīng)考慮使功率因數(shù)在最大負(fù)載滿足指定的需求。4.2變電所的主接線方案的選擇本次設(shè)計(jì)使用了兩個(gè)變壓器，并且具有兩個(gè)主變壓器的整個(gè)降壓變電站的主要接線具有以下條件：1.內(nèi)側(cè)采用內(nèi)橋式布線，次級(jí)側(cè)采用單母線段。這種類型的布線主要用于長(zhǎng)期供電線路，因此存在許多故障和電源故障維護(hù)的機(jī)會(huì)，并且變壓器不需要頻繁切換。圖4-1變電所主接線圖Fig.4-1Mainwiringdiagramofsubstation2．外側(cè)采用外橋式布線，次級(jí)側(cè)采用單總線部分。此類型接線常在電源線較短且變電站晝夜負(fù)荷都較大的降壓變電站中使用，經(jīng)濟(jì)性好。3．第一和第二側(cè)都是單母線段。該方法具有內(nèi)橋和外橋連接靈活操作的優(yōu)點(diǎn)，但采用高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，可用于一級(jí)和二級(jí)負(fù)載，適用于整體降壓。第一和第二側(cè)入口和出口管線。電房子。4．主側(cè)和次級(jí)側(cè)都通過(guò)雙級(jí)總線的主總線連接。電源可靠性和操作靈活性大大提高，但開(kāi)關(guān)設(shè)備也大大增加，大大增加了初期投資。這種主要的接線方法很少用于工廠變電站。在這種設(shè)計(jì)中，大多數(shù)車間都是一班制，一些車間是兩班制或三班制。因此，變電站的變電站負(fù)荷變化很大。為了滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，應(yīng)經(jīng)常更換兩臺(tái)變壓器。最佳選擇是使用初級(jí)側(cè)進(jìn)行外部橋接布線，使用次級(jí)側(cè)進(jìn)行單總線分段。但是，在該設(shè)計(jì)中，僅使用一條電源線。因此，本設(shè)計(jì)采用35KV側(cè)單母線，10KV側(cè)采用單母線分段布線方式。5短路計(jì)算及一次設(shè)備的選擇5.1短路電流的計(jì)算標(biāo)幺值法：1.繪制計(jì)算電路圖,選取短路計(jì)算點(diǎn)2.設(shè)定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud,計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Id,一般設(shè)Sd=100Kva,Ud=Uc(短路計(jì)算電壓)。短路基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算：3.計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)么值，一般只記電抗。電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：(5-1)電力線路的電抗標(biāo)么值:(5-2)電力變壓器的電抗標(biāo)么值:(5-3)無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量:(5-4)三相短路容量的計(jì)算公式為:(5-5)5.2短路電流計(jì)算過(guò)程供電系統(tǒng)的短路計(jì)算電路如圖5-1所示：圖5-1短路電流計(jì)算過(guò)程Fig.5-1Shortcircuitcurrentcalculationprocess5.2.1最大運(yùn)行方式

圖5-2短路等效電路圖Fig.5-2Shortcircuitequivalentcircuitdiagram系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式指電路的阻抗最小，在兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)阻抗最小。（）確定基準(zhǔn)值：取2.計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值：電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值：架空線路電抗標(biāo)幺值：通過(guò)查表可得因此電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：通過(guò)查表可知1.計(jì)算k-1點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標(biāo)幺值：三相短路電流周期分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：2.計(jì)算k-2點(diǎn)的短路電路電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標(biāo)幺值：三相短路電流周期分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：5.2.2系統(tǒng)最小運(yùn)行方式

計(jì)算方法同最大運(yùn)行方式5.2.3三相短路電流統(tǒng)計(jì)表表5-1三相短路電流統(tǒng)計(jì)表Tab.5-1Statisticaltableofthree-phaseshortcircuitcurrent運(yùn)行方式短路點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVA最大運(yùn)行方式k-15.25.25.213.267.85333.3k-25.55.55.510.125.995100最小運(yùn)行方式k-13.183.183.188.114.8204.1k-24.624.624.628.505.0484.035.3總降壓變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)5.3.1一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目為確保一次設(shè)備安全可靠運(yùn)行，必須根據(jù)以下條件進(jìn)行選擇和驗(yàn)證：1.根據(jù)正常工作條件，包括電壓，電流，頻率，開(kāi)關(guān)電流等。2.簡(jiǎn)要驗(yàn)證電路條件，包括動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。3.考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件，如溫度，濕度，海拔高度以及是否有灰塵，腐蝕，火災(zāi)和爆炸的要求。4.根據(jù)各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求，如斷路器的運(yùn)行性能，互感器的二次負(fù)載和精度等級(jí)。5.3.2按正常工作條件選擇1.根據(jù)工作電壓，設(shè)備的額定電壓不應(yīng)低于線路的額定電壓，即：。2．根據(jù)工作電流，設(shè)備的額定電流不能小于線路的計(jì)算電流，即：。3.根據(jù)電流中斷容量，設(shè)備的額定開(kāi)斷電流或電流中斷容量不能小于設(shè)備斷開(kāi)時(shí)的短路電流有效值或短路容量，即：或。對(duì)于有負(fù)載電流的設(shè)備（如負(fù)載開(kāi)關(guān)），它是≥，公式中—最大過(guò)載電流。5.3.3按短路條件校驗(yàn)短路條件驗(yàn)證是為了在短路情況下驗(yàn)證電氣和導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。1.隔離開(kāi)關(guān)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定性檢查；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性檢查條件：或，、是開(kāi)關(guān)的極限電流峰值和RMS（以kA為單位）；、是開(kāi)關(guān)所在的三相短路浪涌電流的瞬時(shí)值和有效值（以kA為單位）。熱穩(wěn)定性檢查條件：開(kāi)關(guān)熱穩(wěn)定電流的有效值在哪里（單位kA）;t是開(kāi)關(guān)熱穩(wěn)定性測(cè)試時(shí)間（單位s）；是開(kāi)關(guān)所在的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位kA）;是短路發(fā)熱的假想時(shí)間（s）。短路加熱假想時(shí)間通常為計(jì)算下面的公式：在使用短路持續(xù)時(shí)間的情況下，增加電路的有效保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，并使用相應(yīng)的斷路器全分閘時(shí)間。當(dāng)時(shí)，令，。2.電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的校驗(yàn)條件：其中表示電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）。熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)條件：其中表示電流互感器的熱穩(wěn)定電流（kA）。表5-2高壓斷路器校驗(yàn)表Tab.5-2HighVoltageCircuitBreakerCalibrationTable選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)35kV107.20A5.2kA13.26kA額定參數(shù)ZN12-35351250A31.5kA63kA3.母線的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： （5-6）其中，表示母線截面積（）；是滿足短路熱穩(wěn)定條件的最小截面積（）；是母線材料的熱穩(wěn)定系數(shù)（）；是母線通過(guò)的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（）。表5-310KW一次設(shè)備校驗(yàn)表Tab.5-310KWPrimaryequipmentVerificationTable選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV367.84A5.50kA10.12kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)真空斷路器ZN4-10/125010kV1250A20kA50-隔離開(kāi)關(guān)GN24-10D10kV1250A-100-電流互感器LMZJ1-1010kV1500/5A電流互感器LQJ-1010kV100/5A-31.8kA-刀開(kāi)關(guān)HD13-40010KV400A5.3.435kV側(cè)一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)選擇并校驗(yàn)斷路器。高壓斷路器分為少油斷路器、真空斷路器和六氟化硫斷路器，本次選用真空斷路器，原因是該斷路器優(yōu)點(diǎn)眾多，包括體積小、動(dòng)作快、安全可靠以及便于維修等。查表后，選高壓斷路器型號(hào)ZN12-35。5.3.510kV側(cè)一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇方法與35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇相同。5.3.6高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇表5-4高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇Tab.5-4SelectionofHighVoltageswitchgear開(kāi)關(guān)柜編號(hào)開(kāi)關(guān)柜名稱開(kāi)關(guān)柜型號(hào)No.101電能計(jì)量柜GG-1A-JNo.102避雷器及電壓互感器GG-1A(F)-54No.1031號(hào)進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜GG-1A(F)-03No.1042號(hào)進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜GG-1A(F)-03No.105避雷器及電壓互感器GG-1A(F)-54No.201出線柜PGL2-05ANo.202出線柜PGL2-05ANo.203備用電源進(jìn)線柜PGL2-05A5.3.7母線的選擇10kV母線選取LMY-3(505)型號(hào)，其母線尺寸。當(dāng)母線平放，溫度為25℃時(shí)，允許載流量661A，當(dāng)環(huán)境溫度32℃，此時(shí)溫度校正系數(shù)值為0.94，該母線實(shí)際允許的載流量為，滿足要求。其熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式如下：則母線的截面積250，滿足熱穩(wěn)定要求。綜上，LMY-3(505)型號(hào)滿足要求。同理可知，35KV側(cè)母線選取LMY-3(808)型號(hào)。6工廠進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn)6.1變電所進(jìn)出線的選擇范圍高壓進(jìn)線：如果是專線，應(yīng)選擇線路的全長(zhǎng);如果從公共干線的支線引出到工廠的變電站，只選擇從公共干線到變電站的支線;安裝在墻壁上的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備通常需要在進(jìn)入電纜時(shí)通過(guò)電纜引入。因此，架空電纜應(yīng)連接到變電站的高壓側(cè)。高壓出線：對(duì)于同一系列的架空插座或電纜插座，應(yīng)選擇線路的全長(zhǎng);如果從高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中取出一段電纜然后通過(guò)架空線路，則只選擇變電站的高壓插座。一個(gè)部分引導(dǎo)電纜，并且在設(shè)備中的配電線設(shè)計(jì)中可以考慮頂部出口。低壓出線：如果使用電纜分配，應(yīng)選擇線路的全長(zhǎng);如果通過(guò)一段絕緣導(dǎo)線然后通過(guò)架空線引出，則選擇變電站的低壓插座只選擇管道絕緣的一部分。在工廠的低壓配電線路或車間配電線路的設(shè)計(jì)中可以考慮電線和架空線路。6.2變電所進(jìn)出線方式的選擇進(jìn)入和離開(kāi)線路有兩種方式：架空線和電纜。架空線主要用于中小型工廠的電源設(shè)計(jì)，具有低電源可靠性要求或低投資。該電纜主要用于電源的高可靠性，或者在各種類型工廠的電源設(shè)計(jì)中具有較高的投資。在這種設(shè)計(jì)中，鍋爐房的供電要求相對(duì)較高。由于工廠有備用電源，在選擇輸入線路時(shí)使用架空線路，當(dāng)線路輸出到總線時(shí)使用架空線路，架空電力線路也用作架空線路。從公交車到車間變電站使用電纜的方式。6.3變電所進(jìn)出線導(dǎo)線和電纜型式的選擇1.高壓架空線：（1）通常使用鋁絞線（2）當(dāng)機(jī)柜距離較大且桿高時(shí)，應(yīng)使用鋼芯鋁絞線（3）沿海地區(qū)和有腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)所應(yīng)使用銅線或防腐鋁絞線。2.高壓電纜：（1）鋁芯電纜用于一般環(huán)境和場(chǎng)所；但是，銅芯電纜應(yīng)在重要場(chǎng)所和振動(dòng)嚴(yán)重，腐蝕嚴(yán)重，有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所使用（2）在有火災(zāi)危險(xiǎn)的地方，應(yīng)使用阻燃電纜；如果發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)使用能夠在一段時(shí)間內(nèi)保持正常運(yùn)行的線路，應(yīng)使用防火電纜（3）鋪設(shè)在地下的電纜應(yīng)采用外保護(hù)層鎧裝；但是，在沒(méi)有機(jī)械損壞的地方，可以使用塑料護(hù)套電纜或帶外護(hù)套的鉛包電纜（4）鋪設(shè)在埋地土壤中的電纜和鋪設(shè)在可能發(fā)生位移的土壤中的水下電纜，應(yīng)設(shè)置鋼絲鎧裝電纜，水下電纜的外側(cè)還應(yīng)具有耐腐蝕的防水塑料外殼（5）鋪設(shè)在管道或管道中的電纜通常由塑料護(hù)套電纜或裸露鎧裝電纜制成（6）鋪設(shè)在電纜溝中的電纜一般由裸鎧裝電纜，塑料護(hù)套電纜或裸露鉛包電纜制成（7）交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜性能優(yōu)良，應(yīng)優(yōu)先考慮（8）除了選擇敷設(shè)方法和環(huán)境條件外，電纜還應(yīng)滿足線電壓的要求。3.低壓管道絕緣電線：一般可以使用鋁芯絕緣電線，但銅芯絕緣電線應(yīng)用于住宅樓宇等重要場(chǎng)所和要求高可靠性的電路。4.低壓電纜：（1）通常使用鋁芯電纜，但銅芯電纜應(yīng)用于特別重要且有特殊要求的電路（2）普通電纜通常是裸鎧裝電纜。放置在沒(méi)有機(jī)械損壞的位置時(shí)，允許使用非鎧裝電纜。如果電纜放置在腐蝕性介質(zhì)中，則應(yīng)使用塑料護(hù)套電纜或防腐電纜，阻火或防火電纜應(yīng)在有火災(zāi)危險(xiǎn)的地方使用（3）鋪設(shè)在電纜溝中的電纜通常由塑料護(hù)套電纜或裸鎧裝電纜制成（4）TN系統(tǒng)的輸出電纜應(yīng)為四芯或五芯電纜。6.4進(jìn)出導(dǎo)線的選擇與校驗(yàn)在選擇進(jìn)出導(dǎo)線時(shí)，必須結(jié)合安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮，最終選出合適的導(dǎo)線。導(dǎo)線的選取必須滿足以下條件。1.滿足加熱條件。電纜或電線能通過(guò)的最大負(fù)載電流（理論計(jì)算下的數(shù)值）的加熱溫度不能超過(guò)正常運(yùn)行范圍內(nèi)的最大允許溫度。2.滿足電壓損失條件。電纜或電線能通過(guò)的最大負(fù)載電流（理論計(jì)算下的數(shù)值）時(shí)造成的電壓損失不能超過(guò)正常運(yùn)行范圍內(nèi)的電壓損耗。對(duì)于長(zhǎng)度較短的高線線路，可能無(wú)法通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證電壓損失。3.滿足經(jīng)濟(jì)電流密度條件。對(duì)于35kV以上的高壓線路，或者35kV以下的低壓長(zhǎng)距離電路，電纜或電線的橫截面應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度的準(zhǔn)則進(jìn)行選型，以最大程度低減少電力運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。4.滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。電纜或電線的橫截面積不能小于最小允許的橫截面積。對(duì)于電纜而言，驗(yàn)證機(jī)械強(qiáng)度的意義不大，但必須要驗(yàn)證其短路時(shí)的熱穩(wěn)定性。電纜或電線在選型完畢之后，還要根據(jù)具體的使用環(huán)境進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于高壓線路和低壓線路各有驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于10kV及以下的高壓線路和低壓電源線，應(yīng)根據(jù)加熱條件進(jìn)行選型，然后檢查橫截面，最終驗(yàn)證電壓損失和機(jī)械強(qiáng)度是否滿足要求；對(duì)于35kV及以上的高壓線路，首先根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選型，然后驗(yàn)證其他條件。6.4.1根據(jù)發(fā)熱條件確定導(dǎo)線和電纜截面三相系統(tǒng)相線的選擇應(yīng)滿足以下要求。導(dǎo)線的正常工作時(shí)的發(fā)熱溫度不得超過(guò)額定負(fù)荷時(shí)的最大允許工作溫度。根據(jù)導(dǎo)線的工作發(fā)熱條件對(duì)三相系統(tǒng)的相線進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)校核導(dǎo)線的允許載流量不得小于通過(guò)導(dǎo)線的計(jì)算電流，既滿足以下公式：導(dǎo)線的允許載流量的含義，就是指在規(guī)定的環(huán)境范圍內(nèi)，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而不會(huì)使其溫度超過(guò)允許值的最大電流值。如果導(dǎo)線實(shí)際工作環(huán)境溫度與導(dǎo)線允許載流量所測(cè)試的環(huán)境條件不一致時(shí)，導(dǎo)線的允許載流量應(yīng)該乘上一個(gè)溫度校正系數(shù)，以減少實(shí)際工作誤差。(6-1)式中，為導(dǎo)線在額定負(fù)荷工作下的最高允許溫度，為測(cè)試導(dǎo)線允許載流量時(shí)的環(huán)境溫度，為導(dǎo)線實(shí)際使用工作環(huán)境的環(huán)境溫度。在導(dǎo)線實(shí)際選型及安裝時(shí)，必須考慮環(huán)境溫度，環(huán)境溫度的選擇應(yīng)使用當(dāng)?shù)匾荒曛凶顭嵩路莸钠骄鶞囟龋羰窃谑覂?nèi)安裝，這個(gè)溫度還在基礎(chǔ)上增加5℃。6.4.2根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度確定導(dǎo)線和電纜的截面根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度對(duì)導(dǎo)線或電纜進(jìn)行選型，計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面，計(jì)算公式如下式：(6-2)式中，為該線路的計(jì)算電流。按上式計(jì)算出準(zhǔn)確值后，應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn)截面（在安全的前提下可選取較小的標(biāo)準(zhǔn)截面），然后校驗(yàn)其他條件是否滿足導(dǎo)線和電纜的使用要求。6.4.3確定線路的電壓損耗電纜或電線中存在內(nèi)阻，因此，當(dāng)線路通過(guò)負(fù)載電流時(shí)，會(huì)不可避免地產(chǎn)生電壓損失。對(duì)于典型的線路而言，允許的電壓損耗不超過(guò)5%。如果線路的實(shí)際電壓損失超過(guò)允許值，則應(yīng)考慮適當(dāng)加大導(dǎo)線的橫截面，來(lái)滿足線路的電壓損耗要求。根據(jù)負(fù)荷功率進(jìn)行電壓損耗的計(jì)算，計(jì)算滿足下式：(6-3)式中，p為有功功率，q為無(wú)功功率，R為線路阻抗，X為線路電抗，為線路的額定電壓。線路電壓損耗百分值的計(jì)算如下式：(6-4)6.5變電所35kV側(cè)進(jìn)線的選型針對(duì)35kV及以上電壓等級(jí)的導(dǎo)線或電纜，選型的第一條件是根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行計(jì)算，然后再校核發(fā)熱條件和線路電壓損耗是否滿足要求。通過(guò)查找線路負(fù)荷計(jì)算表，發(fā)現(xiàn)35kV側(cè)的計(jì)算電流為。又因?yàn)樵摴S每年的最大有功負(fù)荷利用時(shí)間為2300小時(shí)，所以選擇鋁材質(zhì)的導(dǎo)線，查詢《工廠供電》可知經(jīng)濟(jì)電流密度。導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面計(jì)算如下式：計(jì)算結(jié)果為65，所以選擇的線路的截面為相近的標(biāo)準(zhǔn)截面70，線型為L(zhǎng)J型鋁絞線導(dǎo)線。在電線選型之后，對(duì)電線的其他性能進(jìn)行校驗(yàn)。1.校驗(yàn)線路發(fā)熱條件在《工廠供電》附錄表16中可知，LJ-70的允許載流量（鄭州最熱月平均溫度為32℃）在35℃時(shí)為233A。由于導(dǎo)線鋪設(shè)的實(shí)際環(huán)境溫度與允許載流量測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度存在差距，所以進(jìn)行校正。，因此滿足線路發(fā)熱條件。2.校驗(yàn)線路機(jī)械強(qiáng)度查閱附錄表14，得到35kV架空鋁絞線的最小截面，所以所選的導(dǎo)線滿足線路機(jī)械強(qiáng)度要求。3.校驗(yàn)線路電壓損耗該工廠35kV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷如下式：查閱附錄表6，得到LJ-70的每相阻抗為。查閱附錄表3-1，可知單位長(zhǎng)度電抗為。因此總的阻抗、電抗計(jì)算如下式：線路電壓損耗計(jì)算如下式：線路的電壓損耗百分值計(jì)算如下式：因此所選LJ-70型鋁絞線滿足線路電壓損耗要求。綜上所述，35kV側(cè)所選的LJ-70型鋁絞線同時(shí)滿足線路發(fā)熱條件要求、線路機(jī)械強(qiáng)度要求、線路電壓損耗要求。因此，本次選型是合適的。6.6變電所出線電線的選型變電所出現(xiàn)側(cè)電壓為10kV，采用的是架空線的方式，線路的選型和校驗(yàn)方法同35kV進(jìn)線的選型與校驗(yàn)。但是該線路較短，不需要進(jìn)行電壓損耗的校驗(yàn)。因此選擇LJ-150型鋁絞線。6.7備用電源線的選型備用電源線是架空線的方式，選型、校驗(yàn)方法同6.5中35kV進(jìn)線的選擇與校驗(yàn)。因此選擇LJ-150型鋁絞線。6.8車間饋線的選型1.母線至電機(jī)修造車間變電所電纜線的選型電機(jī)修造車間變電所10kV側(cè)計(jì)算電流如下式：根據(jù)發(fā)熱條件選型，電纜線滿足以下式：根據(jù)查詢，車間當(dāng)?shù)氐拿磕曜顭嵩路莸牡孛嫦?.8m處土壤平均溫度為24.4℃。根據(jù)查表結(jié)果，選擇型號(hào)為YJLQ33-10000-3120的交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。由于線路的截面大于了16，所以中性線及保護(hù)線的截面可以選擇為70。因此初步選擇電纜線為YJLQ33-10000-3120+170的四芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜，鋪設(shè)方式選擇直接埋地敷設(shè)。熱穩(wěn)定度校驗(yàn)：熱穩(wěn)定度校驗(yàn)滿足要求，由于工廠內(nèi)線路較短，因此可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。綜上所述，該電纜線滿足要求。2.其他車間電纜線的選型過(guò)程跟電機(jī)修造車間選型過(guò)程相似，此處不再重復(fù)贅述。選型結(jié)果如表6-1所示。6.9進(jìn)出線選擇結(jié)果車間用線為纜芯2300mm的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。表6-1全廠進(jìn)出線型號(hào)Tab.6-1Themodelofthewholefactoryinandoutoftheline線路名稱架空線或電纜的型號(hào)規(guī)格35kV電源進(jìn)線LJ-70型鋁絞線（架空）10kV變電所出線LJ-150型鋁絞線（架空）備用電源線LJ-150型鋁絞線（架空）母線至車間變電所電纜電機(jī)修造車間YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜機(jī)械加工車間YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜新品試制車間YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜原料車間YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜備件車間YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜鍛造車間YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜鍋爐房雙回路，YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜空壓站YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜汽車庫(kù)YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜大線圈車間YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜半成品試驗(yàn)站YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜成品試驗(yàn)站YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜加壓站YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷YJL22-10000-3×300＋1×150四芯電纜7變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定7.1高壓斷路器的控制高壓斷路器控制電路是指控制（操作）高壓斷路器的電路，信號(hào)回路是指用于指示初級(jí)電路裝置的操作狀態(tài)的次級(jí)回路。斷路器控制和信號(hào)電路有三種類型，即手動(dòng)操作模式、電磁操作模式和彈簧操作模式。其中，電磁操作模式只能使用直流電源進(jìn)行操作，而彈簧操作模式和手動(dòng)操作模式可用于交流電源和直流電源，但通常使用交流電源作為操作電源。7.2電能計(jì)量回路設(shè)計(jì)工廠的電能計(jì)量電路在整個(gè)降壓變電站的35kV側(cè)進(jìn)行能量測(cè)量。在設(shè)計(jì)電能計(jì)量回路時(shí)，可以在變電站的高壓側(cè)布置專用的計(jì)量柜，并布置三相有功電能表和無(wú)功電能表。兩種電能表分別測(cè)量全長(zhǎng)有功電能和無(wú)功電能，并能根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算該工廠每月的平均功率因數(shù)。7.3測(cè)量和絕緣監(jiān)察回路設(shè)計(jì)變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器-避雷器柜，其中電壓互感器為3個(gè)JDJJ2-35型，組成（開(kāi)口三角形)的接線，用以實(shí)現(xiàn)電壓測(cè)量和絕緣監(jiān)視。7.4繼電保護(hù)裝置的選擇與整定7.4.1對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求1.可靠性——指動(dòng)作過(guò)程中保護(hù)裝置的動(dòng)作，不能不動(dòng)作或動(dòng)作響應(yīng)過(guò)慢。因此，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，在能夠滿足要求的前提下宜采用最簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)。2.選擇性——指首先通過(guò)故障設(shè)備或線路本身保護(hù)來(lái)消除故障。當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)無(wú)法湊效時(shí)，應(yīng)通過(guò)相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)裝置來(lái)消除故障。所以相鄰設(shè)備和線路也應(yīng)具有保護(hù)要求，兩個(gè)階段之間的靈敏度和動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相匹配。3.靈敏性——指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的故障的響應(yīng)敏感程度。當(dāng)在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生最輕微的故障時(shí)，保護(hù)裝置也可以可靠地響應(yīng)動(dòng)作，表明敏感性是合格的。保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏度因子。4.速動(dòng)性——指保護(hù)裝置應(yīng)盡快響應(yīng)，并及時(shí)執(zhí)行切斷短路故障的能力，這關(guān)乎著系統(tǒng)的穩(wěn)定性，良好的速動(dòng)性能減少故障設(shè)備和線路的損壞。當(dāng)需要加速消除短路故障時(shí)，可以允許保護(hù)裝置無(wú)選擇地運(yùn)行，但應(yīng)自動(dòng)將重合閘或備用電源放入裝置中以減少電源故障范圍。7.4.2繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)不利的正常運(yùn)行模式和故障類型計(jì)算保護(hù)裝置的靈敏度因子。保護(hù)裝置的靈敏度因子計(jì)算如下：(7-1)式中，為繼電保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流，A；為繼電保護(hù)的動(dòng)作電流換算到一次電路的值，稱之為一次動(dòng)作電流，A。7.5電力變壓器的繼電保護(hù)7.5.1電力變壓器保護(hù)裝置的配置要求1.瓦斯保護(hù)：800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的油浸式變壓器應(yīng)配備瓦斯保護(hù)裝置。2.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：10000kVA及以上的獨(dú)立運(yùn)行變壓器和6300kVA及以上的并聯(lián)運(yùn)行變壓器。應(yīng)安裝垂直差動(dòng)保護(hù)裝置。對(duì)于在6300kVA及以下單獨(dú)運(yùn)行的重要變壓器，也可安裝垂直變壓器差動(dòng)保護(hù)。3.過(guò)流保護(hù)和電流快速斷開(kāi)保護(hù)：10000kVA以下的變壓器可配備過(guò)流保護(hù)和電流快速斷開(kāi)保護(hù)。對(duì)于2000kVA及以上的變壓器，當(dāng)電流快速斷開(kāi)保護(hù)的靈敏度系數(shù)不符合要求時(shí)，應(yīng)修改縱向差動(dòng)保護(hù)。4.過(guò)載保護(hù)：400kVA及以上變壓器，當(dāng)多個(gè)單元并聯(lián)或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)載的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能的過(guò)載情況安裝過(guò)載保護(hù)。本次所選擇的電力變壓器的容量為5000kVA，因此可以預(yù)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，然后再校驗(yàn)其靈敏系數(shù)。7.5.2變壓器過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算與校驗(yàn)1.過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定，計(jì)算如下式：(7-2)式中，為變壓器的最大負(fù)荷電流，取值范圍為1.5-3；為變壓器一次額定電流；為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，定時(shí)限的取值為1.2，反時(shí)限的取值為1.3；為保護(hù)裝置的結(jié)線系數(shù)，對(duì)相電流結(jié)線的取值為1，對(duì)相電流差結(jié)線的取值為；為電流繼電器的返回系數(shù)，取值為0.8；為電流互感器的變流比。必須要關(guān)注的是，感應(yīng)式繼電器的動(dòng)作電流，應(yīng)整定為整數(shù)，且控制在10A以下。2.過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定，計(jì)算如下式：（7-3）式中，為變壓器的低壓母線在發(fā)生三相短路時(shí)高壓側(cè)繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間；為低壓母線在發(fā)生三相短路時(shí)低壓側(cè)保護(hù)裝置的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間；為兩級(jí)保護(hù)裝置之間的時(shí)間差，可為0.5s，反時(shí)限過(guò)流保護(hù)可為0.7s。過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)公式（7-4）校驗(yàn)時(shí)需滿足；若作為后備保護(hù)，則只需滿足即可。7.5.3變壓器電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算1.電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的整定，計(jì)算如下式：(7-5)式中，為變壓器低壓母線三相短路電流周期分量的有效值；為可靠性系數(shù)，DL型繼電器為1.2~1.3，GL型繼電器為1.4~1.5；為變壓器的電壓比。2.電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)，計(jì)算如下式：(7-6)式中，為在電力系統(tǒng)的最小運(yùn)行模式下，變壓器的高壓側(cè)發(fā)光短路電流；為快速斷開(kāi)電流的值轉(zhuǎn)換為初級(jí)電路的值（變壓器的高壓側(cè)）。如果靈敏系數(shù)存在難度，可適當(dāng)放低要求，取。7.5.4變電所的保護(hù)裝置1.安裝瓦斯保護(hù)裝置：當(dāng)電壓器的郵箱無(wú)法正常工作，產(chǎn)生輕微故障時(shí)，引起油位下降，并在瞬間產(chǎn)生信號(hào)，用于預(yù)警；當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障，產(chǎn)生大量氣體時(shí)，會(huì)執(zhí)行跳閘動(dòng)作，保護(hù)電路。2.安裝設(shè)定時(shí)限超過(guò)電流保護(hù)：采用DL電磁電流繼電器，兩相雙繼電器相連接，可以執(zhí)行去電跳閘的操作模式。（1）過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定，計(jì)算如下式：因此其動(dòng)作電流計(jì)算如下式：，由于必須在10A以內(nèi)。所以取10A。（2）過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定，計(jì)算如下式：動(dòng)作時(shí)間與10kV總線保護(hù)相匹配。10kV饋線的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1s。變電站過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間計(jì)算如下式：所以變電所的動(dòng)作時(shí)間整定為1.3s。（3）過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)：根據(jù)上述公式，其中，因此保護(hù)靈敏系數(shù)為：，滿足靈敏系數(shù)的要求。3.安裝電流快速保護(hù)：使用DL電磁電流繼電器的快速斷開(kāi)裝置。（1）快速斷開(kāi)電流的設(shè)定：根據(jù)上述公式，其中，，，，，因此速斷電流為：速斷電流倍數(shù)整定為：（2）電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)：根據(jù)上述公式，其中：，,因此，電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)為：，該值大于2，因此滿足要求。7.6電力線路的繼電保護(hù)7.6.1電力線路保護(hù)裝置的配置要求根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于繼電保護(hù)的相關(guān)規(guī)定，對(duì)于3~66KV電壓的電源線，應(yīng)安裝相間短路保護(hù)，單相接地保護(hù)和過(guò)載保護(hù)三種保護(hù)裝置。作為線路的相間短路保護(hù)，它主要采用帶時(shí)限的過(guò)流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作的電流快速保護(hù)。如果過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)0.5~0.7s，則可能無(wú)法安裝當(dāng)前的快速斷開(kāi)保護(hù)。相間短路保護(hù)應(yīng)作用于斷路器跳閘機(jī)構(gòu)，使斷路器跳閘，切斷短路故障。作為線路的單相接地保護(hù)，有兩種方式：1.絕緣監(jiān)測(cè)裝置安裝在配電站的高壓母線上并作用于信號(hào)。2.選擇性單相接地保護(hù)也作用于信號(hào)，但當(dāng)單相接地故障危及人員和設(shè)備的安全時(shí)，它會(huì)作用于行程。在電力線的繼電保護(hù)裝置中，啟動(dòng)繼電器和電流互感器之間的連接方式主要包括兩相二繼電器型和兩相一繼電器型。兩相雙繼電器型接線，如果一個(gè)電路中存在三相短路或兩相短路，則必須至少有一個(gè)繼電器工作，從而使一次電路的斷路器跳閘。當(dāng)在工作過(guò)程中，發(fā)生任意相間短路時(shí)，接線系數(shù)計(jì)算如下式：(7-7)為繼電器中的電流，為電流互感器中的二次電流。兩相一繼電器式這種接線方式又稱兩相電流差接線，正常工作時(shí)，流入繼電器的電流為兩相電流互感器二次電流之差，當(dāng)一次電路發(fā)生三相短路時(shí)，。兩相一繼電器式能反應(yīng)各種相間短路故障，但不同保護(hù)的了靈敏度不同，但是對(duì)于兩相兩繼電器式而言，它少用一個(gè)繼電器，較為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，主要用于電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。在該設(shè)計(jì)中，采用兩相雙繼電器型接線方法，并選擇操作模式作為“去流斷開(kāi)閘門”的操作模式。7.6.2線路過(guò)電流保護(hù)的整定與校驗(yàn)1.過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作的電流整定，計(jì)算如下式：(7-8)式中，為線路上的最大負(fù)荷電流，取值范圍滿足為線路的計(jì)算電流。10kV側(cè)線路的動(dòng)作電流整定，計(jì)算如下式：，根據(jù)實(shí)際情況取整為4A。35kV側(cè)線路的動(dòng)作電流整定，計(jì)算如下式：，根據(jù)實(shí)際情況取整為9A。1號(hào)車間變電所饋線的動(dòng)作電流整定，計(jì)算如下式：，根據(jù)實(shí)際情況取整為4A。2.過(guò)電流保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)，計(jì)算如下式：10kV側(cè)線路的靈敏度計(jì)算如下式：經(jīng)過(guò)校核，過(guò)電流保護(hù)靈敏度滿足要求。35KV側(cè)線路的靈敏度計(jì)算如下式：經(jīng)過(guò)校核，過(guò)電流保護(hù)靈敏度滿足要求。1號(hào)車間變電所饋線的靈敏度計(jì)算如下式：經(jīng)過(guò)校核，過(guò)電流保護(hù)靈敏度滿足要求。3.過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定10kV側(cè)線路的動(dòng)作時(shí)間整定：10kV側(cè)作為電力系統(tǒng)的終端變電所，其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以整定為0.5s。35kV側(cè)線路動(dòng)作時(shí)間的整定計(jì)算如下式：車間變電所與10kV側(cè)線路相似，位于電力系統(tǒng)終端，因此動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s。7.6.3線路電流速斷保護(hù)的整定與校驗(yàn)在上述過(guò)電流保護(hù)中，存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即過(guò)電流保護(hù)越接近電源線，工作時(shí)間越長(zhǎng)，短路電流越短，損壞越嚴(yán)重，而且傷害也更嚴(yán)重。安裝瞬時(shí)電流快速斷開(kāi)保護(hù)裝置。電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流的整定計(jì)算如下式：(7-9)式中，為可靠系數(shù)，對(duì)于DL型繼電器而言取值范圍為1.2-1.3，為三相短路電流。由于k-1和k-2點(diǎn)的距離很短，因此三相短路電流相差不大，則只需要計(jì)算k-1的動(dòng)作電流，計(jì)算如下式：電流速斷保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)，計(jì)算如下式：（7-10）靈敏度計(jì)算如下式：經(jīng)過(guò)校核，電流速斷保護(hù)靈敏度滿足要求。8工廠防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)8.1變電所和電力線路的防雷保護(hù)措施8.1.1防雷保護(hù)設(shè)備防雷設(shè)備主要包括雷電接收器和避雷器。其中，雷電接收器是專門設(shè)計(jì)用于接受直接雷擊（雷電閃光）的金屬物體。連接到閃光燈的金屬稱為避雷針；連接到閃光燈的金屬線稱為防雷線或架空地線；連接到閃光燈的金屬條稱為防雷帶；連接到閃光燈的金屬網(wǎng)稱為防雷網(wǎng)。避雷器用于防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波進(jìn)入變電站或沿線的其他建筑物，以避免危及受保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與受保護(hù)設(shè)備并聯(lián)連接，并安裝在受保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上存在雷電過(guò)電壓危及設(shè)備絕緣時(shí)，避雷器的火花隙可能會(huì)被擊穿，或者高阻力變?yōu)榈妥瑁虼诉^(guò)電壓會(huì)釋放到地面，從而保護(hù)絕緣裝置。8.1.2變電所的防雷措施1.在室外通過(guò)安裝避雷針、防雷帶（網(wǎng)）可以有效保護(hù)變電站及其配電裝置。應(yīng)安裝避雷針以保護(hù)直接雷擊。如果沒(méi)有外部配電裝置，可在變電站頂部安裝避雷針或防雷帶（網(wǎng)）。如果變電站及其外部配電設(shè)備在相鄰建筑物（結(jié)構(gòu)）的防雷范圍內(nèi)，則可以不再安裝。2.裝設(shè)避雷線峽谷區(qū)域的變電站可以配備防雷線（通風(fēng)底線），以防止直接雷擊。在35kv及以上變電站架空線路上，設(shè)置1-2km的防雷線，消除雷電擊穿對(duì)變電站電氣設(shè)備近場(chǎng)進(jìn)線引起的雷電侵入波的破壞。線路保護(hù)部分范圍內(nèi)極點(diǎn)的工頻接地電阻≤10Ω。3.裝設(shè)避雷器安裝避雷器以防止雷電侵入變電站的電氣設(shè)備，特別是主變壓器。（1）高壓架空線的端子桿配有閥室或通風(fēng)避雷器。如果進(jìn)線是帶有一段引入線的架空線，安裝在架空線末端的避雷器應(yīng)連接到電纜頭的金屬護(hù)套并接地。（2）應(yīng)在每組高壓母線上安裝閥室避雷器。變電站中的所有閥室避雷器應(yīng)使用最短的接地線連接到配電單元的主接地網(wǎng)。對(duì)于35kv主變壓器，如果35kv進(jìn)線長(zhǎng)1km，進(jìn)線為1路，則它與閥室避雷器之間的最大電氣距離為25m;如果輸入線為2路，則它與閥室避雷器之間的最大電氣距離為40米。對(duì)于3-10kv主變壓器，輸入線路為1路的最大電氣距離為15米，2路的為20米。(3)6-10kv配電變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)擊穿保險(xiǎn)器。350.4kv配電變壓器的低壓側(cè)，應(yīng)與高壓側(cè)一樣裝設(shè)閥室避雷器保護(hù)。當(dāng)變壓器的中性點(diǎn)接地時(shí)，變壓器兩側(cè)的避雷器均應(yīng)與其和外殼一起接地。8.1.3電力線路的防雷措施1.安裝防雷線。為防止架空線路直接遭受雷擊的有效措施。安裝在整條線路上的防雷線一般只用于35kV以上的空氣管路。35kV架空線路僅在輸配電站1~2km范圍內(nèi)架設(shè)防雷線。2.提高線路本身的防雷水平。它可用于木質(zhì)橫臂，瓷質(zhì)橫臂或高壓絕緣子（當(dāng)使用帶角度的鋼制橫臂時(shí)）。3.安裝電氣避雷器。針對(duì)個(gè)別絕緣性能薄弱的原件，安裝電