1、某鑄造廠總降壓變電所的電氣設(shè)計某鑄造廠總降壓變電所的電氣設(shè)計 前言前言 電力業(yè)對我國社會主義建設(shè)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活影響很大，因此，提高 電力系統(tǒng)的可靠性，保證安全供電是從事電力設(shè)計的重要任務(wù)。變電站是電力 系統(tǒng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用，它 擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)。變電站不僅是實現(xiàn)自動化的重要 基礎(chǔ)之一，也是滿足現(xiàn)代化供電的實時、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理的需要， 更是電力系統(tǒng)自動化 EMS 和 DMS 的基礎(chǔ)。 本課程設(shè)計根據(jù)老師所給原始資料，對資料進(jìn)行分析，完成某鑄造廠總降 壓變電所的電氣設(shè)計，主要包括 （1）對設(shè)計對象、設(shè)計原則、設(shè)計任務(wù)

2、等作簡要論述 （2）外部供電方案設(shè)計 （3）總降壓變電站設(shè)計 1、選擇最佳方案 2、繪制有關(guān)圖紙 3、短路電流計算 4、主要電氣設(shè)備選擇與校驗 5、工廠總降壓變電所主變壓器保護(hù) 6、工廠總降壓變電所 10KV 饋線保護(hù) （4）廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設(shè)計 （5）車間變電所設(shè)計 目目 錄錄 第一章 概述.1 第一節(jié) 設(shè)計對象簡介 .1 第二節(jié) 原始資料介紹 .1 第三節(jié) 設(shè)計原則 .4 第四節(jié) 設(shè)計任務(wù) .4 第二章 外部供電方案設(shè)計.5 第一節(jié) 供電方案的主要內(nèi)容 .5 第二節(jié) 供電方案的基本原則 .6 第三節(jié) 鑄造廠供用電情況分析 .6 第四節(jié) 供電方案的選擇 .6 第五節(jié) 方案三的經(jīng)濟(jì)計算

3、 .7 第六節(jié) 變壓器的選擇 .8 第三章 總降壓變電站設(shè)計.8 第一節(jié) 主接線的設(shè)計 .8 第二節(jié) 工廠負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償 .12 第三節(jié) 短路電流計算 .16 3.3.1 基本概念.16 3.3.2 確定短路點.16 3.3.3 短路電流計算.16 最大運(yùn)行方式.16 最小運(yùn)行方式.19 第四節(jié) 主要電氣設(shè)備選擇與校驗 .22 3.4.1 概述.22 3.4.2 斷路器的選擇與校驗.23 3.4.3 隔離開關(guān)的選擇與校驗.24 3.4.4 負(fù)荷開關(guān)的選擇與校驗.25 3.4.5 熔斷器的選擇與校驗.26 3.4.6 電壓互感器的選擇與校驗.26 3.4.7 電流互感器的選擇與校驗.27 3

4、.4.8 低壓一次設(shè)備的選擇與校驗.27 第五節(jié) 工廠總降壓變電所主變壓器保護(hù) .29 第六節(jié) 工廠總降壓變電所 10KV 饋線保護(hù) .31 第四章 廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設(shè)計.34 第五章 車間變電所設(shè)計.35 結(jié)束語.37 主要參考文獻(xiàn).38 第一章第一章 概述概述 第一節(jié)第一節(jié) 設(shè)計對象簡介設(shè)計對象簡介 變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)， 所用電和直流系統(tǒng)，遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)，必要的無功功率補(bǔ)償裝置和主控制室等 組成 。其中 ，主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統(tǒng)；繼電保 護(hù)和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)等屬二次系統(tǒng)。主接線是變電所的 最重要組

5、成部分。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運(yùn)行質(zhì)量、維護(hù)條件和 供電可靠性。一般分為單母線、雙母線、一個半斷路器接線和環(huán)形接線等幾種 基本形式。主變壓器是變電所最重要的設(shè)備，它的性能與配置直接影響到變電 所的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。一般變電所需裝 23 臺主變壓器；330 千伏及 以下時，主變壓器通常采用三相變壓器，其容量按投入 5 10 年的預(yù)期負(fù)荷選 擇。此外，對變電所其他設(shè)備選擇和所址選擇以及總體布置也都有具體要求 。 變電所繼電保護(hù)分系統(tǒng)保護(hù)（包括輸電線路和母線保護(hù)）和元件保護(hù)（包括變 壓器、電抗器及無功補(bǔ)償裝置保護(hù)）兩類。 第二節(jié)第二節(jié) 原始資料介紹原始資料介紹 1 1 、廠區(qū)平面布置

6、示意如圖、廠區(qū)平面布置示意如圖 1 1 所示所示 圖 1 某鑄造廠廠區(qū)平面布置圖 2 2、全廠用電設(shè)備情況、全廠用電設(shè)備情況 全廠負(fù)荷統(tǒng)計資料如表 1 所示。 表1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料 序號車間名稱 負(fù)荷類 型 設(shè)備容量 （KW） 需要系數(shù) Kd 功率因數(shù) cos tan 1 空壓車間 17650.50.750.88 2 模具車間 12990.350.71.02 3 熔制車間 14900.60.720.96 4 磨拋車間 11200.40.80.75 5 封接車間 8000.320.720.96 6 配料車間 6620.40.760.86 7 鍋爐房 4680.80.780.8 8 其他負(fù)荷 4

7、560.530.80.75 9 其他負(fù)荷 5610.450.750.88 10 同期系數(shù) K=0.9 （2） 負(fù)荷對供電質(zhì)量要求 16 車間為長期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。停電時間超過 2 分鐘將造成 產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設(shè)備將受到損壞，故這 6 個車間定為 級負(fù)荷。 該廠為三班工作制，全年時數(shù)為 8760 小時，最大負(fù)荷利用小時數(shù)為 5600 小時。 3 3、外部電源情況、外部電源情況 電力系統(tǒng)與該廠連接如圖 2 所示。 圖 2 電力系統(tǒng)與某鑄造廠連接示意圖 (1) 工作電源 距該廠 5km 有一座 A 變電站，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 主變?nèi)萘繛?231.5MVA；型號為 SFS

8、LZ131500kVA110kV 三相三繞組變 壓器；短路電壓比 110KV/35KV 為%=10.5；110KV/10KV 為% uk uk =17%。110kV 母線三相短路容量：1918MVA； 供電電壓等級：可選用 35kV 或 10kV 電壓供電； 最大運(yùn)行方式：按 A 變電站兩臺變壓器并列運(yùn)行考慮； 最小運(yùn)行方式：按 A 變電站兩臺變壓器分列運(yùn)行考慮； （2）備用電源 擬由 B 變電站提供一回 10kV 架空線作為備電源。系統(tǒng)要求僅在工作電源停 止供電時，才允許使用備用電源供電。 （3）功率因數(shù)要求 供電部門對該廠功率因數(shù)要求為： 用 35kV 供電時，全廠總功率因數(shù)不低于 0.9

9、0; 用 10kV 供電時，全廠總功率因數(shù)不低于 0.95。 （4）電價 實行兩部電價： 基本電價：工廠總降壓變電所變壓器總?cè)萘?0 元kVA月； 電能電價：可按所在地的工業(yè)電價計算。 （5）線路功率損耗在發(fā)電廠引起的附加投資按 1000 元kW 計算。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)計原則設(shè)計原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv 及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供 電設(shè)計必須遵循以下原則： （1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能 源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政

10、策。 （2）安全可靠、先進(jìn)合理。 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng) 濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 （3）近期為主、考慮發(fā)展。 應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系， 做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 （4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。 工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影 響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工 廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。 第四節(jié)第四節(jié) 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)

11、 （1）對設(shè)計對象、原始資料（電網(wǎng)狀況、負(fù)荷等級、負(fù)荷統(tǒng)計資料、地質(zhì)、氣 候條件等）設(shè)計原則及設(shè)計任務(wù)作簡要論述 （2）外部供電方案設(shè)計 根據(jù)供電部門提供的資料，選擇該廠適當(dāng)?shù)墓╇姺桨?（3）總降壓變電站設(shè)計 1、根據(jù)對原始資料的計算結(jié)果，選擇不同主線接線形式和主變形式及容 量，組成 23 個不同方案，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的比較，選擇最佳方案。 2、繪制有關(guān)圖紙，對所選方案繪出變電所主接線草圖及變電所平面布置 草圖。 3、短路電流計算，根據(jù)電氣設(shè)備選擇校驗和繼電保護(hù)需要確定主接線上 的短路計算點，分別按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式計算各短路點三相短 路電流值。 4、主要電氣設(shè)備選擇與校驗，主要

12、有斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔 斷器、電壓和電流互感器、導(dǎo)線、母線等電氣設(shè)備的選擇與校驗。 5、工廠總降壓變電所主變壓器保護(hù)，保護(hù)方式的選擇、整定值的計算及 靈敏度校驗。 6、工廠總降壓變電所 10KV 饋線保護(hù)，保護(hù)方式的選擇和整定值計算。 （4）廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設(shè)計 只要求對廠區(qū) 10KV 配電系統(tǒng)設(shè)計原則給予扼要的論述，對廠區(qū)線路進(jìn)行 初步設(shè)計。 （5）車間變電所設(shè)計 只要求對車間變電所設(shè)計原則給予扼要的論述。 第二章第二章 外部供電方案設(shè)計外部供電方案設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 供電方案的主要內(nèi)容供電方案的主要內(nèi)容 工廠的供電方案主要依據(jù)工廠的用電要求、用電性質(zhì)、現(xiàn)場調(diào)查的信息以 及

13、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行情況來確定。其主要內(nèi)容包括供電電源位置、出線方式、供 電線路敷設(shè)、供電回路數(shù)、走徑、跨越、工廠進(jìn)線方式、工廠受（送）電裝置 容量、主接線、繼電保護(hù)方式、電能計量方式、運(yùn)行方式、調(diào)度通信等內(nèi)容。 第二節(jié)第二節(jié) 供電方案的基本原則供電方案的基本原則 （1）應(yīng)能滿足供用電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行靈活、管理方便的要求，并 留有發(fā)展余度。 （2）符合電網(wǎng)建設(shè)、改造和發(fā)展規(guī)劃的要求；滿足工廠近期、遠(yuǎn)期對電力 的需求，具有最佳的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 （3）具有滿足工廠需求的供電可靠性及合格的電能質(zhì)量。 （4）符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，以及技術(shù)裝備先進(jìn)要 求，并應(yīng)對多種供電方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)

14、濟(jì)比較，確定最佳方案。 第三節(jié)第三節(jié) 鑄造廠供用電情況分析鑄造廠供用電情況分析 高壓供電系統(tǒng)的設(shè)計要以安全、可靠運(yùn)行為原則，同時兼顧運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 和靈活性。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各個方面的因素， 經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。本變電所原始資料有兩路電源可供選擇。 并且該廠 16 車間為長期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。停電時間超過 2 分鐘將 造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設(shè)備將受到損壞，故這 6 個車間定 為級負(fù)荷。由于一級負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如果中斷供電造成的后果十分嚴(yán)重， 因此要求由兩路電源供電，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應(yīng)不致同 時受到損壞。本廠為三本

15、工作制，全年工作小時數(shù)為 8760 小時，最大負(fù)荷利用 小時數(shù)為 5600 小時。 第四節(jié)第四節(jié) 供電方案的選擇供電方案的選擇 該廠供電電源可由 35KV 高壓線和 10KV 高壓線提供，可作出三種供電電源 設(shè)計方案： 1.工作電源與備用電源均來自 A 變電站 35KV 母線； 2.工作電源與備用電源均來自 A 變電站或 B 變電站 10KV 母線； 3.工作電源來自 A 變電站 35KV 母線，備用電源來自 B 變電站 10KV 母線。 因供電系統(tǒng)的基本要求是安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。所以在設(shè)計過程要對 三種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎(chǔ)上選擇最經(jīng)濟(jì)的方案。由所給資料知， 該廠工作電源由 A

16、變電站提供，備用電源由 B 變電站 10KV 架空線提供，故選擇 方案 3 供電，即工作電源來自 A 變電站 35KV 母線，備用電源來自 B 變電站 10KV 母線。 第第 5 節(jié)節(jié) 方案三的經(jīng)濟(jì)計算方案三的經(jīng)濟(jì)計算 表 2 方案三的基建費用 設(shè)備名稱型號規(guī)格單價(萬元)數(shù)量綜合投資 電力變壓器 SJL1-5000/357.0017.00 線路投資 LGJ-35+LGJ_1201.00+1.035+714.45 高壓斷路器 SW2-25/10002.0612.06 電壓互感器 JDJJ-35+FZ-350.9210.92 附加投資 PbLrI001 . 0 23 1000 元/kw 130.

17、4513.045 合計 37.475 表 3 方案三的年運(yùn)行費用 項目計算標(biāo)準(zhǔn)金額（萬元） 線路折舊費按照線路投資的 4%計算 0.58 線路維護(hù)費按照線路折舊標(biāo)準(zhǔn)計算 0.58 變電設(shè)備維護(hù)費按照綜合投資的 6%計算 0.6 變電設(shè)備折舊費按照綜合投資的 6%計算 0.6 線路電能損耗 3 80.920.Fx 0.05 10-7 2.34 變壓器電能損耗 6.9 8760+45 Fb (4985/5000)25600 0.05*10-7 1.55 基本電價費用 -4 24.00 合計 30.25 第六節(jié)第六節(jié) 變壓器的選擇變壓器的選擇 由于該廠的負(fù)荷有一級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求高，應(yīng)采

18、用兩臺變 壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一級負(fù)荷繼續(xù) 供電，故選兩臺變壓器。 變電所主變壓器容量的選擇：裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的 容量 ST 應(yīng)同時滿足以下兩個條件： 任一臺單獨運(yùn)行時，SN.T（0.60.7）S30 任一臺單獨運(yùn)行時，SN.TS30(+) 由所給資料計算得 S30=4889.81KVA，S30(+)=3885.57kVA，所以 SN.T（0.6-0.7）4999.81KVA=（2933.893244.87）kVA 且 SN.TS30(+)=3885.57kVA，因此，選定容量為 5000KVA 的變壓器二臺。 第三章第三章 總降壓變電站

19、設(shè)計總降壓變電站設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 主接線的設(shè)計主接線的設(shè)計 （1）主接線基本要求 安全 符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安 全 可靠 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是期中一二級負(fù)荷對供電系統(tǒng)的可靠性的要求。 靈活 應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)符合 的發(fā)展。 經(jīng)濟(jì) 在滿足上述要求的前提下，應(yīng)盡量是主接線簡單，投資少，運(yùn)行費 用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量 （2）變電站主接線的選擇原則 1.當(dāng)滿足運(yùn)行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。 2.當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運(yùn)行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線 接線。 3.當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝

20、設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓 器組接線。 4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運(yùn)行的變電所，應(yīng)采 用變壓器分列運(yùn)行。 （3）變電站主接線方案的擬定 方案一：一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所 主接線圖，如下圖 3 圖 3 一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器 QF10 跨接在兩路電源進(jìn)線之間，猶 如一架橋梁，而且處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱 為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用一、二 級負(fù)荷的工廠。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而

21、發(fā)生故障和停電檢修 的機(jī)會較多、并且變壓器器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 方案二：一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所 主接線圖，如下圖 4 圖 4 一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器 QF10 也跨接在兩路電源進(jìn)線之間， 但處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。 這種主接線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性也較高，適用于一、二級負(fù)荷的 工廠。這種外僑式接線適用于電源線路較短而變電所晝夜負(fù)荷變動較大、適于 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。 方案三：一二次側(cè)均采用

22、單母線分段的總降壓變電所主接線圖，如下圖 圖 5 一二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖 這種主接線兼有前兩種橋式接線運(yùn)行靈活性的有點，但采用的高壓開關(guān)設(shè) 備較多，可供一、二級負(fù)荷，適于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。 （4）主接線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較： 表 4 主接線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 比較方案一次側(cè)內(nèi)橋式一次側(cè)外橋式一二次側(cè)均用單母線 分段 供電安全性滿足要求滿足要求滿足要求 供電可靠性較高較高高 技 術(shù) 指 標(biāo) 供電質(zhì)量滿足要求滿足要求滿足要求 通過表 2 的比較得出：在技術(shù)指標(biāo)方面，三種方案均能滿足要求；在經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)方面，方案三的初期投入較方案一、二的多。而方案一更適用于電源線路 較長因

23、而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切 換的總降壓變電所；方案二更適合用于電源線路較短而變電所晝夜負(fù)荷變動較 大、適于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。本次設(shè)計電源距離變電 所 5KM 或者 7KM，且本工廠采用三班工作制，晝夜負(fù)荷變動較小，切不需要經(jīng) 常切換變壓器。所以綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終選擇方案一，即一次側(cè)采用內(nèi)橋 式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖。 第二節(jié)第二節(jié) 工廠負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償工廠負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償 一工廠負(fù)荷計算 供電系統(tǒng)要能安全可靠的正常運(yùn)行，各個元件都必須選擇得當(dāng)，除了滿足 工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流

24、的要求。因此有必要 對供電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計計算。 通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個元件的 負(fù)荷值，稱為計算負(fù)荷。我國目前普遍采用的確定用電設(shè)備計算負(fù)荷的方法， 有需求系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上普遍采用確定計算負(fù)荷的基本 方法，最為簡便。二項式法的局限性比較大，但是確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差 別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷時，較之需要系數(shù)法合理，切計算比較簡便。 計算負(fù)荷的計算： 先求各車間的計算負(fù)荷 靈活方便性較好較好好 擴(kuò)建適應(yīng)性較高較高高 電力變壓器 的綜合投資 一樣一樣一樣 高壓開關(guān)柜 的綜合投資 一般少一點多 年運(yùn)行費一般一般較多 經(jīng) 濟(jì) 指

25、 標(biāo) 供電貼費三種方案基本相同 空壓車間 設(shè)備總?cè)萘?，kW Pe 17655 . 0 Kd 75 . 0 cos88 . 0 tan 故，kWkW PKPd 5 . 88217655 . 0 e)1(30 var 6 . 77688 . 0 5 .882tan )1(30 )1(30 kkW P Q AAkV PS 1175.55kV 776.6882.5 Q 22 2 2 130. 130.1.30）（）（ ）（ 模具車間 設(shè)備總?cè)萘?，kW Pe 12995.30 Kd 7 . 0cos02 . 1 tan 故kWkW PKPd 56 .454129935. 0 e)2(30 var74.4

26、6302 . 1 65.454tan )2(30 )2(30 kkW P Q AAkV PS 649.43kV 463.74454.65 Q 22 2 2 230. 230.2.30）（）（ ）（ 熔制車間 設(shè)備總?cè)萘?，kW Pe 1490.60 Kd 27 . 0cos.960tan 故kWkW PKPd 89414906 . 0 e)3(30 var24.85896. 0894tan )3(30 )3(30 kkW P Q AAkV PS 1239.28kV 858.24894 Q 22 2 2 330. 330.3.30）（）（ ）（ 磨拋車間 設(shè)備總?cè)萘?，故kW Pe 1120.40

27、Kd .80cos.750tan kWkW PKPd 44811204 . 0 e)4(30 var33675. 0448tan )4(30 )4(30 kkW P Q AAkV PS 560kV 336448 Q 22 2 2 430. 430.4.30）（）（ ）（ 封接車間 設(shè)備總?cè)萘浚? kW Pe 800.320 Kd 27 . 0cos.960tan 故kWkW PKPd 25680032 . 0 e)5(30 var76.24596. 0256tan )5(30 )5(30 kkW P Q AAkV PS 354.87kV 245.76256 Q 22 2 2 530. 530.

28、5.30）（）（ ）（ 配料車間 設(shè)備總?cè)萘?，kW Pe 662.40 Kd 67 . 0cos68 . 0tan 故，kWkW PKPd 8 . 2646624 . 0 e)6(30 var73.22768 . 0 8 . 264tan )6(30 )6(30 kkW P Q AAkV PS 349.26kV 227.73264.8 Q 22 2 2 630. 630.6.30）（）（ ）（ 鍋樓房 設(shè)備總?cè)萘浚蔾W Pe 468.80 Kd 87 . 0cos8 . 0tan kWkW PKPd 4 . 3744688 . 0 e)7(30 var52.2998 . 04 .374tan

29、 )7(30 )7(30 kkW P Q AAkV PS 479.47kV 299.52374.4 Q 22 2 2 730. 730.7.30）（）（ ）（ 其他負(fù)荷 設(shè)備總?cè)萘浚? kW Pe 45653 . 0 Kd .80cos.750tan 故kWkW PKPd 68.24145653. 0 e)8(30 var26.18175. 068.241tan )8(30 )8(30 kkW P Q AAkV PS 302.1kV 181.26241.68 Q 22 2 2 830. 830.8.30）（）（ ）（ 其他負(fù)荷 設(shè)備總?cè)萘浚? kW Pe 561.450 Kd 75 . 0 c

30、os88 . 0 tan 故kWkW PKPd 45.25256145 . 0 e)9(30 var16.22288 . 0 45.252tan )9(30 )9(30 kkW P Q AAkV PS 336.28kV 222.16252.45 Q 22 2 2 930. 930.9.30）（）（ ）（ 同時系數(shù)，因此總的計算負(fù)荷為9 . 0 K 53kW.3653)45.252 241.68374.4246.826544889465.4545 .882(9 . 0 .3030 kW PKPi var91.324916)kvar.222181.26 52.29973.22776.2453368

31、58.24463.746 .776(9 . 0 .3030 k Q K Q i AAkVQ PS 81kV.4889 3030 91.32493653.53 22 2 2 30 一級負(fù)荷總的計算負(fù)荷為 86kW.2871)246.826544889465.4545 .882(9 . 0 .30.130.1 kW PKPi var26.2617 73)kvar.22776.245336858.24463.74 6 . 776(9 . 0 .30.130.1 k Q K Q i AAkV PS 57kV.3885 26.26172871.86 Q 22 2 2 30.1 30.1 1 . 30 各

32、個車間的計算負(fù)荷、總的計算負(fù)荷及一級負(fù)荷總的計算負(fù)荷如下表所示。 表 5 計算負(fù)荷匯總表 計算負(fù)荷計算負(fù)荷 序 號 車間 名稱 負(fù) 荷 類 型 P30 kW k Q30 var S30 AkV 序 號 車間 名稱 負(fù) 荷 類 型 P30 kW Q30 kvar S30 AkV 1 空壓 車間 882.5776.61175.557 鍋爐 房 374.4299.52479.47 2 模具 車間 454.65463.74649.438 其他 負(fù)荷 241.68181.26302.1 3 熔制 車間 894858.241239.289 其他 負(fù)荷 252.45222.16336.28 4 磨拋 車間

33、448336560 同時 系數(shù) 0.9 5 封接 車間 256245.76354.87 總計 算負(fù) 荷 3653.533249.914889.81 6 配料 車間 264.8227.73349.26 一級 負(fù)荷 總計 算負(fù) 2871.862617.263885.57 荷 二、功率補(bǔ)償 工廠中由于有大量的感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù) 載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、 改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的功率因數(shù)要 求，則需要增設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置。這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降 低，既節(jié)約電能又提高電壓質(zhì)量，而且可選

34、較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜， 因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。 按規(guī)定，用 35kV 供電時，全廠總功率因數(shù)不低于 0.90，用 10kV 供電時， 全廠總功率因數(shù)不低于 0.95。該鑄造廠裝設(shè)兩臺主變壓器，經(jīng)過計算可知低壓 側(cè)有功計算負(fù)荷為 4760Kw，無功計算負(fù)荷為 1448kvar.視在功率 4985kw.高壓 側(cè)有功計算負(fù)荷 4522KVA。無功計算負(fù)荷為 1405KVAR,視在計算負(fù)荷為 4735.24KVA。35KV 的功率因數(shù)為 0.93，10KV 線路的功率因數(shù)為 0.95 均滿足供 電要求。因此無需再次進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。 第三節(jié)第三節(jié) 短路電流計算短路電流計算 （1）

35、基本概念 短路是指不同電位的導(dǎo)體之間電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故 障，也是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的一種故障。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。短路按短路電路的對稱性來分可分為對稱性短路和 非對稱性短路，三相短路屬于對稱性短路，其他形式的短路均為非對稱性短路。 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，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了 使電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇 和校驗電氣設(shè)備用的短路計算中，以三相短路計算為主。短路電流的計算，常 用的有歐姆法和標(biāo)幺值法， （本次

36、設(shè)計采用歐姆法） 。 （2）確定短路點 為了選擇電氣設(shè)備，整定繼電保護(hù)，需要計算總降壓變電所 35KV 側(cè)、 380v 母線的短路電流。 （3）短路電流計算 1、最大運(yùn)行方式 計算電路圖 圖 6 最大運(yùn)行方式的短路計算電路圖 求 K1 點的三相短路電流（=37KV） Uc1 電力系統(tǒng)的電抗:=0.71 S U X d C 2 1 1 1918MVA )(37k 2 V 三線圈變壓器的電抗(%=10.5)： uk =4.56 XX32 S UU N CK 2 1 100 % KVA31500100 5 . 10(37KV) 2 架空線路的電抗()：=0.35=1.75Km X 35 . 0 0X

37、4 l X0 KmKm5 繪制 K1 點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標(biāo)出各元件的序號（分子）和 電抗值（分母） ，并計算其總電抗為=0.71+2.28 XXXXXK43211 / +1.75=4.74 圖 7 最大運(yùn)行方式的 K1 點短路等效電路圖 三相短路電流=4.51 kA X U I K C K 1 1 3 1 3 ）（ 74 . 4 3 37kV 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kA IIIK 51 . 4 )3( 1 )3()3( 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 kAkA Iish 15.5051. 455 . 2 55 . 2 )3( (3) kAkA IIsh 81

38、. 651. 451. 151. 1 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 03.28951 . 4 3733 )3( 11 )3( 1 求 K2 點的三相短路電流()kV UC 5 . 10 2 電力系統(tǒng)的電抗:=0.057 S U X d C 2 2 1 1918MVA )(10.5k 2 V 三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：= uk XX 3 2 S UU N CK 2 2 100 % =0.37 VA kV k31500100 10.5)5.10( 2 架空線路的電抗()：=0.35Km X 35 . 0 0X 4)( 1 2 2 0 U U X C C l K

39、m =0.14 ) 37 5 .10 ( 2 5 kV kV Km 兩線圈變壓器電抗（%=7）= uk XX 6 5 S UU N CK 2 2 100 % =1.54 VA kV k0005100 7)5.10( 2 繪制 K2 點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標(biāo)出各元件的序號（分子）和 電抗值（分母） ，并計算其總電抗為 =0.057+0.185+0.14+0.77 XXXXXXXK 6 5 4 3 2 12 / =1.152 圖 8 最大運(yùn)行方式的 K2 點短路等效電路圖 三相短路電流=5.27kA X U I K C K 2 2 3 2 3 ）（ 152 . 1 3 10.5kV 三

40、相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kA IIIK 27 . 5 )3( 2 )3()3( 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 kAkA Iish 70. 95.2784 . 1 84 . 1 )3( (3) kAkA IIsh 74 . 5 5.2709 . 1 .091 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 84.955.27 5 . 1033 )3( 22 )3( 2 2、最小運(yùn)行方式 計算電路圖 圖 9 最小運(yùn)行方式的短路計算電路圖 求 K1 點的三相短路電流（=37KV） Uc1 電力系統(tǒng)的電抗:=0.71 S U x d C 2 1 1 1918MVA )(37

41、k 2 V 三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：=4.56 uk x2 S UU N CK 2 1 100 % KVA31500100 5 .10(37KV) 2 架空線路的電抗()：=0.35=1.75Km x 35. 0 0 x3 l x0 KmKm5 繪制 K1 點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標(biāo)出各元件的序號（分子）和 電抗值（分母） ，并計算其總電抗為 =0.71+4.56+1.75=7.02 xxxxK 3211 圖 10 最小運(yùn)行方式的 K1 點短路等效電路圖 三相短路電流=3.05 kA x U I K C K 1 1 3 1 3 ）（ 02 . 7 3 37kV 三相短路次

42、暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kA IIIK 05. 3 )3( 1 )3()3( 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 kAkA Iish 78 . 7 05. 355 . 2 55 . 2 )3( (3) kAkA IIsh 61. 405 . 3 51. 151. 1 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 46.19505. 33733 )3( 11 )3( 1 求 K2 點的三相短路電流()kV UC 5 . 10 2 電力系統(tǒng)的電抗:=0.057 S U x d C 2 2 1 1918MVA )(10.5k 2 V 三線圈變壓器的電抗(%=10.5)：= uk x

43、2 S UU N CK 2 2 100 % =0.37 VA kV k31500100 10.5)5.10( 2 架空線路的電抗()：=0.35Km x 35. 0 0 x 3)( 1 2 2 0 U U x C C l Km =0.14 ) 37 5 .10 ( 2 5 kV kV Km 兩線圈變壓器電抗（%=7）= uk xx 5 4 S UU N CK 2 2 100 % =1.54 VA kV k0005100 7)5.10( 2 繪制 K2 點短路的等效電路，如下圖所示，圖上標(biāo)出各元件的序號（分子）和 電抗值（分母） ，并計算其總電抗為 =0.057+0.37+0.14+0.77=1

44、.34 xxxxxxK 5 4 3 2 12 / 圖 11 最小運(yùn)行方式的 K2 點短路等效電路圖 三相短路電流=4.53kA x U I K C K 2 2 3 2 3 ）（ 34. 13 10.5kV 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流kA IIIK 4.53 )3( 2 )3()3( 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 kAkA Iish 34 . 8 4.5384 . 1 84 . 1 )3( (3) kAkA IIsh 94 . 4 4.5309 . 1 .091 )3( (3) 三相短路容量MVAkAkV IUSKCK 38.824.53 5 . 1033 )3( 22 )3(

45、 2 表 6 短路計算結(jié)果匯總表 三相短路電流/kA 三相短路 容量 /MVA 運(yùn)行方 式 短路計 算點 IK )3( I )3( I )3( ish (3) I )3( shSK )3( K14.514.514.5115.506.81289.03最大運(yùn) 行方式 K25.275.275.279.705.7495.84 K13.053.053.057.784.61195.46最小運(yùn) 行方式 K24.534.534.538.344.9482.38 第四節(jié)第四節(jié) 主要電氣設(shè)備選擇與校驗主要電氣設(shè)備選擇與校驗 （一）（一） 、概述、概述 變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱為一次電路，或稱為主電

46、 路、主接線（主結(jié)線） 。一次電路中所有電氣設(shè)備成為一次設(shè)備或一次元件。 一次設(shè)備按其功能來分，可分為以下幾類： 1、變換設(shè)備 其功能是按照電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求改變電壓或電流、頻率等。 例如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器、變頻器等。 2、控制設(shè)備 其功能是按照電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求來控制一次電路的通、斷， 例如各種高低壓側(cè)開關(guān)。 3、保護(hù)設(shè)備 其功能是用來對電力系統(tǒng)進(jìn)行過電流和過電壓的保護(hù)，例如熔 斷器和避雷器。 4、補(bǔ)償設(shè)備 其功能是用來補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)， 例如并聯(lián)電容器。 5、成套設(shè)備 它是按照一次電路接線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及控制、 指示、監(jiān)測和保護(hù)一次設(shè)備

47、的二次設(shè)備組合為一體的電氣設(shè)備，例如高壓開關(guān) 柜、低壓配電屏和照明配電箱等。 正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要 條件。 表 7 高壓一次設(shè)備的選擇和校驗項目和條件 短路電流校驗電氣設(shè) 備名稱 電壓/kV電流/A斷流能力/kA 或 MVA動穩(wěn)定 度 熱穩(wěn)定度 高壓斷 路器 高壓隔 離開關(guān) 高壓負(fù) 荷開關(guān) 高壓熔 斷器 電壓互 感器 電流互 感器 設(shè)備的額設(shè)備的額設(shè)備的最大開斷按三相按三相短 選擇校 驗的條 件 定電壓應(yīng) 不小于裝 置地點的 額定電壓 定電流應(yīng) 不小于通 過設(shè)備的 計算電流 能力（或功率） 應(yīng)不小于它可能 開斷的最大電流 （或功率） 短路沖 擊電流

48、校驗 路穩(wěn)態(tài)電 流和短路 發(fā)熱假想 時間校驗 注：表中“”表示必須校驗， “”表示不要校驗。 （二）（二） 、斷路器的選擇與校驗、斷路器的選擇與校驗 高壓斷路器（文字符號為 QF）的功能是：不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且 能接通和承受一定時間的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動跳閘，切除短 路故障。 一般 35KV 及以下的戶內(nèi)配電裝置中都采用少有斷路器。因為 ,根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)少油斷路器型A kV U S I N 76.80 353 A81kV.4889 3 30 30 式，初步選用 SN10-35 型。又根據(jù)線路計算電流，試選 SN10-35型斷路器來 進(jìn)行校驗，如下表 5 所示，校驗

49、結(jié)果，所選 SN10-35型是合格的。 表 8 高壓斷路器的選擇校驗表 裝設(shè)地點電氣條件 SN10-35/1000-1000 型斷路器 序號 項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論 1 UN 35kV UN 35kV合格 2 I30 80.76A IN 1000A合格 3 IK )3( 4.51kA Ioc 16kA合格 4 ish (3) 15.50kA Imax 40kA合格 5 t I ima (3) 2 51.305 . 1 51 . 4 2 t tI 2 10244 16 2 合格 （三）（三） 、隔離開關(guān)的選擇與校驗、隔離開關(guān)的選擇與校驗 高壓隔離開關(guān)（文字符號 QS）的功能主要是隔離高壓電源，以保

50、證其他設(shè) 備和線路的安全檢修。因此其結(jié)構(gòu)特點是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且 斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設(shè)備的安全。 但是隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負(fù)荷操作。然而可用來隔離 一定的小電流，如勵磁電流不超過 2A 的空載變壓器，電容電流不超過 5A 的空 載線路及高壓互感器和避雷電路等。高壓隔離開關(guān)按安裝地點不同，可分為戶 內(nèi)及戶外兩大類。 根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)隔離開關(guān)型式，初步選用 GN5-35G/600-72 戶內(nèi)型 隔離開關(guān)來進(jìn)行校驗，如下表 6 所示，校驗結(jié)果，所選 GN5-35G/600-72 戶內(nèi)型 隔離開關(guān)是合格的。 表 9 高壓隔離

51、開關(guān)的選擇校驗表 （四）（四） 、負(fù)荷開關(guān)的選擇與校驗、負(fù)荷開關(guān)的選擇與校驗 高壓負(fù)荷開關(guān)（文字符號 QL）是一種功能介于高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)之間的電 器，高壓負(fù)荷開關(guān)常與高壓熔斷器串聯(lián)配合使用；用于控制電力變壓器。高壓負(fù)荷開關(guān)具 有簡單的滅弧裝置，因為能通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流。但是它不能斷開短路電流， 所以它一般與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進(jìn)行短路保護(hù)。 裝設(shè)地點電氣條件GN5-35G/600-72 戶內(nèi)型隔離開關(guān)序號 項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論 1 UN 35kV UN 35kV合格 2 I30 80.76A IN 600A合格 3 ish (3) 15.50kA Imax 7

52、2kA合格 4 t I ima (3) 2 51.305 . 1 51 . 4 2 t tI 2 10244 16 2 合格 根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)負(fù)荷開關(guān)型式，初步選用FN21-35/630-20 戶內(nèi)型負(fù) 荷開關(guān)來進(jìn)行校驗，如下表 7 所示，校驗結(jié)果，所選FN21-35/630-20 戶內(nèi)型負(fù)荷開 關(guān)是合格的。 表 10 高壓斷路器的選擇校驗表 （五）（五） 、熔斷器的選擇與校驗、熔斷器的選擇與校驗 熔斷器（文字符號為 FU）是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短 路電流的損害；按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌落式、屋內(nèi)式，對于 一些專用設(shè)備的高壓熔斷器應(yīng)選專用系

53、列；我們常說的保險絲就是熔斷器類。 根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)熔斷器型式，初步選用 RN1-35G/1000-2000 型熔 斷器來進(jìn)行校驗，如下表 8 所示，校驗結(jié)果，所選 RN1-35G/1000-2000 型熔斷 器是合格的。 表 11 高壓熔斷器的選擇校驗表 （六）（六） 、電壓互感器的選擇與校驗、電壓互感器的選擇與校驗 裝設(shè)地點電氣條件FN21-35/630-20 戶內(nèi)型負(fù)荷開關(guān)序號 項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論 1 UN 35kV UN 35kV合格 2 I30 80.76A IN 630A合格 3 IK )3(4.51kA Ioc 20kA合格 4 ish (3)15.50kA Imax 50kA合格 5 t I ima (3) 2 51.305 . 1 51 . 4 2 t tI 2 16004 20 2 合格 裝設(shè)地點電氣條件 RN1-35G/1000-2000 型熔斷器 序號 項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論 1 UN 35kV UN 35kV合格