1、 完全畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完全畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 某廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 教 學(xué) 部： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評(píng)定成績(jī) 2012 年 5 月 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 某廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 12 年 5 月 摘摘 要要 眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。供電系統(tǒng)就像工廠的心臟， 對(duì)工廠的運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。 根據(jù)變電所配電回路，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷綜合主變壓器臺(tái)數(shù)， 確定變電所高、低接線方式。一般 10KV 及以下高壓線路及低壓動(dòng)力線路，通常先按 發(fā)熱條件來(lái)選擇截

2、面，再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。 此外還需要注意防雷接地等安全措施，保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 目 錄 第 1 章 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償1 1.1 負(fù)荷計(jì)算1 1.1.1 負(fù)荷計(jì)算的目的及方法1 1.1.2 各車間的負(fù)荷計(jì)算1 1.2 無(wú)功功率補(bǔ)償及其計(jì)算10 第 2 章 供電方案的設(shè)計(jì)12 2.1 變電所位置和型式的選擇12 2.1.1 變配電所位置選擇的要求12 2.1.2 高壓線路的接線方式12 2.2 變電所主接線的選擇12 2.2.1 對(duì)工廠變電所主接線的要求12 2.2.2 工廠總降壓變電所常見(jiàn)的主接線方案13 2.2.3 變電所主接線的選擇15 第 3 章 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)及容量

3、的選擇16 3.1 變壓器選擇的原則16 3.1.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則16 3.1.2 變電所主變壓器容量的選擇16 3.2 電力變壓器的選擇17 3.2.1 35KV 主變壓器的選擇17 3.2.2 6KV 車間變壓器的選擇17 第 4 章 短路電流及其計(jì)算20 4.1 短路計(jì)算的目的及其計(jì)算方法20 4.1.1 短路計(jì)算的目的20 4.1.2 短路的危害20 4.1.3 短路電流計(jì)算方法21 4.2 短路電流計(jì)算21 第 5 章 導(dǎo)線及截面積的選擇26 5.1 導(dǎo)線和電纜截面積得選擇與校驗(yàn)26 5.2 工廠電力線路的選擇與校驗(yàn)26 5.2.1 35KV 架空線的選擇26 5.2

4、.2 6KV 母線的選擇27 5.2.3 6KV 配電線路的選擇27 第 6 章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)31 6.1 電氣設(shè)備的校驗(yàn)項(xiàng)目及方法31 6.1.1 電氣設(shè)備選擇及檢驗(yàn)的一般原則31 6.1.2 高壓設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件32 6.2 工廠 35KV 高壓電氣設(shè)備的選擇33 6.2.1 高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇33 6.2.2 斷路器的選擇與校驗(yàn)33 6.2.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇校驗(yàn)34 6.2.4 熔斷器的選擇與校驗(yàn)34 6.2.5 電流互感器的選擇與校驗(yàn)35 6.2.6 電壓互感器的選擇與校驗(yàn)36 6.2.7 過(guò)電壓與防雷37 6.3 6KV 高壓電氣設(shè)備的選擇37 6.3.1 高壓開(kāi)關(guān)柜

5、的選擇37 6.3.2 斷路器的選擇與校驗(yàn)38 6.3.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)38 6.3.4 熔斷器的選擇39 6.3.5 電流互感器的選擇39 6.3.6 電壓互感器的選擇40 6.3.7 避雷措施及避雷器的選擇40 第 7 章 總降壓變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì)41 7.1 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求41 7.1.1 繼電保護(hù)的任務(wù)41 7.1.2 繼電保護(hù)的基本要求41 7.2 工廠高壓線路的繼電保護(hù)42 7.2.1 高壓線路的繼電保護(hù)42 7.2.2 動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限的整定42 7.3 電力變壓器的繼電保護(hù)43 7.3.1 過(guò)電流保護(hù)44 7.3.2 電流速斷保護(hù)44 7.3.3 瓦斯保護(hù)45

6、第 8 章 總降壓變電所接地與防雷設(shè)計(jì)46 8.1 防雷設(shè)計(jì)46 8.2 變電所的防雷措施46 8.2.1 裝設(shè)避雷針46 8.2.2 高壓側(cè)裝設(shè)避雷器47 8.2.3 低壓側(cè)裝設(shè)避雷器47 8.3 接地設(shè)計(jì)48 8.3.1 接地的類型48 8.3.2 電力設(shè)備接地基本要求48 結(jié)論49 參考文獻(xiàn)50 致謝51 附錄52 第 1 章 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 1.1 負(fù)荷計(jì)算 1.1.1 負(fù)荷計(jì)算的目的及方法 負(fù)荷計(jì)算是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其主要目的是確定“計(jì)算負(fù)荷” 。 “計(jì)算負(fù)荷” 是按照發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個(gè)假象持續(xù)負(fù)荷， “計(jì)算負(fù)荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實(shí) 際變動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。

7、它是選擇供電系統(tǒng)變壓器，導(dǎo)線以及開(kāi)關(guān)等電氣 設(shè)備的依據(jù)。 計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的 依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。企業(yè)進(jìn)行電力設(shè)計(jì)的原始資料是工藝部門提供 的用電設(shè)備的安裝容量，這些用電設(shè)備品種多，數(shù)量大，工作情況復(fù)雜。估算的準(zhǔn)確 程度，影響工廠的電力設(shè)計(jì)質(zhì)量，估算過(guò)高，會(huì)增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù) 雜，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量。工廠電力需用量是國(guó)家電力系統(tǒng) 建設(shè)的基礎(chǔ)，如果使用不合理將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)很大的危害。如估算過(guò)低，又會(huì) 使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際電流而過(guò)熱，如加 速絕緣老化的速

8、度，降低使用壽命，增大電能損耗：甚至燒毀，以致安全事故，影響 供電系統(tǒng)的正確可靠運(yùn)行，給國(guó)家造成損失。 確定全廠的計(jì)算負(fù)荷的方法很多，目前最常用是的需要系數(shù)法，即先從用電端求 逐級(jí)起往電源方向計(jì)算，首先按照需要系數(shù)法求得各車間低壓側(cè)有功及無(wú)功計(jì)算負(fù)荷， 加上本車間變電所的變壓器有功及無(wú)功功率損耗，即得車間變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。 需求常數(shù)法比較簡(jiǎn)便。 其次是二項(xiàng)式法，二項(xiàng)式法也比較簡(jiǎn)便，它考慮了事數(shù)臺(tái)大功率設(shè)備工作時(shí)對(duì)負(fù) 荷影響的附加功率。但計(jì)算結(jié)果往往偏大，一般用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷 計(jì)算。 1.1.2 各車間的負(fù)荷計(jì)算 （1） NO.1 車變 1）380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 鑄鋼車

9、間： kWkW PKPed 990220045. 0 30 var20.87188 . 0 990tan 30 30 kkW P Q kVA kW P S 1320 75.0 990 cos 30 30 A kV kVA U S I N 53.2005 38 . 0 3 1320 3 30 30 2）變壓器的功率損耗 kWkVA SPT 80.191320015 . 0 015. 0 30 var20.79132006 . 0 06 . 0 30 kkVA S QT 3）高壓側(cè)(6kV)計(jì)算負(fù)荷 kWkWkW P p PT 80.1009 8 . 19990 30 30 var40.896va

10、r 2 . 79var 2 . 817 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 27.1350 30 30 30 4 . 896 8 . 1009 22 2 2 A kV kVA U S I N 93.129 63 27.1350 3 30 30 （2） NO.2 車變 1）380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 鑄鐵車間: kWkW PKPed 675150045 . 0 130 var50.68802 . 1 675tan 130 130 kkW P Q kVA kWP S 57.983 70 . 0 675 cos 130 130 A kV kVA U S I N 38.1494 38 .

11、0 3 57.983 3 130 130 砂庫(kù)： kWkW PKPed 1402007 . 0 230 var80.1637.11140tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 38.215 65 . 0 140 cos 230 230 A kV kVA U S I N 24.327 38 . 0 3 38.215 3 230 230 取,90. Kp 90. Kq 所以 kW PPKPp 5 . 7331406759 . 0 23013030 var07.767 8 . 163 5 . 6889 . 0 23013030 k QQ K Q q kVAQ PS 33.1061

12、 3030 07.767 5 . 733 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 52.1612 38 . 0 3 33.1061 3 30 30 2）變壓器的功率損耗 kWkVA SPT 92.1533.1061015. 0015 . 0 30 var68.6333.106106 . 0 06 . 0 30 kkVA S QT 3）高壓側(cè)(6kV)計(jì)算負(fù)荷 kWkWkW P p PT 42.74992.15 5 . 733 30 30 var75.830var68.63var07.767 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 83.1118 30 30 30 75.

13、83042.749 22 2 2 A kV kVA U S I N 99.106 63 83.1118 3 30 30 （3）NO.3 車變 1）380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 鉚焊車間: kWkW PKPed 490140035 . 0 130 var 8 . 74452. 1490tan 130 130 kkW P Q kVA kWP S 91.890 55 . 0 490 cos 130 130 A kV kVA U S I N 60.1353 38 . 0 3 91.890 3 130 130 1#水泵房： kWkW PKPed 35507 . 0 230 var25.265.7035tan

14、 230 230 kkW P Q kVA kWP S 75.43 0.80 35 cos 230 230 A kV kVA U S I N 47.66 38 . 0 3 75.43 3 230 230 取,90. Kp 90. Kq 所以 kW PPKPp 5 . 472354909 . 0 23013030 var95.69325.26 8 . 7449 . 0 23013030 k QQ K Q q kVAQ PS 54.839 3030 95.693 5 . 472 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 55.1275 38 . 0 3 54.839 3 30 30 2）

15、變壓器的功率損耗 kWkVA SPT 59.1254.839015. 0015 . 0 30 var37.5054.83906 . 0 06 . 0 30 kkVA S QT 3）高壓側(cè)(6kV)計(jì)算負(fù)荷 kWkWkW P p PT 09.48559.12 5 . 472 30 30 var32.744var37.50var95.693 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 44.888 30 30 30 32.74409.485 22 2 2 A kV kVA U S I N 49.85 63 44.888 3 30 30 （4） NO.4 車變 1）380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 空

16、壓站: kWkW PKPed 3364208 . 0 130 var68.2958.80336tan 130 130 kkW P Q kVA kWP S 448 75. 0 336 cos 130 130 A kV kVA U S I N 67.680 38 . 0 3 448 3 130 130 機(jī)修車間： kWkW PKPe 6318035 . 0 d230 var26.6402 . 1 63tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 90 .70 63 cos 230 230 A kV kVA U S I N 74.136 38 . 0 3 90 3 230 230 鍛造

17、車間： kWkW PKPed 7020035 . 0 330 var.661.88070tan 330 330 kkW P Q kVA kWP S 3.393 75 . 0 70 cos 330 330 A kV kVA U S I N 1.8141 38 . 0 3 3.393 3 330 330 木型車間： kWkW PKPed 720160045 . 0 430 var 6 . 63388 . 0 720tan 430 430 kkW P Q kVA kWP S 960 5.70 720 cos 430 430 A kV kVA U S I N 57.1458 38. 03 960 3

18、430 430 制材廠： kWkW PKPed 25.123535 . 0 530 var33.1417 . 1 25.12tan 530 530 kkW P Q kVA kWP S 85.18 65. 0 25.12 cos 530 530 A kV kVA U S I N 64.28 38 . 0 3 85.18 3 530 530 綜合場(chǎng)： kWkW PKPed .50313590 . 0 630 var00.531tan 630 630 kkW P Q kVA kWP S 0.531 0.01 .531 cos 630 630 A kV kVA U S I N 86.47 38 . 0

19、 3 0.531 3 630 630 取,50. Kp 50. Kq 所以 PPPPPPKPp63053043033023013030 5 . 3125.1272070633365 . 0 kW38.616 QQQQQQ K Q q 63053043033023013030 033.14 6 . 6336 .6126.6468.295.50 var74.534k kVA Q P S 01.816 30 30 30 74.53438.616 22 2 2 A kV kVA U S I N 80.1239 38 . 0 3 01.816 3 30 30 2）變壓器的功率損耗 kWkVA SPT 2

20、4.1201.816015. 0015 . 0 30 var96.4801.81606 . 0 06 . 0 30 kkVA S QT 3）高壓側(cè)(6kV)計(jì)算負(fù)荷 kWkWkW P p PT 62.62824.1238.616 30 30 var 7 . 583var96.48var74.534 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 83.857 30 30 30 7 . 58362.628 22 2 2 A kV kVA U S I N 64.247 63 83.857 3 30 30 （5）NO.5 車變 1）380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷 鍋爐房: kWkW PKPed 1952

21、6075 . 0 130 var25.14675 . 0 195tan 130 130 kW P Q kVA kWP S 81.182 80 . 0 25.146 cos 130 130 A kV kVA U S I N 75.277 38 . 0 3 81.182 3 130 130 2#水泵房： kWkW PKPed 608075 . 0 230 var4575 . 0 60tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 75 .800 60 cos 230 230 A kV kVA U S I N 95.113 38 . 0 3 75 3 230 230 倉(cāng)庫(kù)（1，2）： k

22、WkW PKPed 5 . 22753 . 0 330 varkkW.tan P Q.3782.171470 330 330 kVA kWP S 72.126 65. 0 37.82 cos 330 330 A kV kVA U S I N 54.192 38 . 0 3 72.126 3 330 330 污水提升站： kWkW PKPed 132065 . 0 430 var75 . 9 75 . 0 13tan 430 430 kkW P Q kVA kWP S 25.16 0.80 13 cos 430 430 A kV kVA U S I N 69.24 38 . 0 3 25.16

23、3 430 430 取,50. Kp 50. Kq 所以 PPPPKPp43033023013030 13 5 . 22601955 . 0 kW25.145 QQQQ K Q q 43033023013030 75 . 9 37.824525.146.50 var69.141k kVAQ PS 91.202 3030 69.14125.145 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 30.308 38 . 0 3 91.202 3 30 30 2）變壓器的功率損耗 kWkVA SPT 05 . 3 91.202015 . 0 015 . 0 30 var0 2 . 1291.2

24、0206 . 0 06. 0 30 kkVA S QT 3）高壓側(cè)(6kV)計(jì)算負(fù)荷 kWkWkW P p PT 30.14850 . 325.145 30 30 var89.153var20.12var69.141 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 72.213 30 30 30 89.15330.148 22 2 2 A kV kVA U S I N 57.20 63 72.213 3 30 30 （6）高壓設(shè)備計(jì)算負(fù)荷 電弧爐： kWkW PKPed 23401300290 . 0 130 var80.1450.6202340tan 130 130 kkW P Q kVA

25、 kWP S 94.2752 85. 0 2340 cos 130 130 A kV kVA U S I N 91.264 63 94.2752 3 130 130 工頻爐： kWkW PKPed 425250285 . 0 230 var25.19148 . 0 254tan 230 230 kkW P Q kVA kWP S 22.472 .900 254 cos 230 230 A kV kVA U S I N 44.45 63 22.472 3 230 230 空壓機(jī)： kWkW PKPed 44828028 . 0 330 var336.750448tan 330 330 kkW P

26、 Q kVA kWP S 560 8 . 0 448 cos 330 330 A kV kVA U S I N 89.53 63 560 3 330 330 所以 kW PPPP 32134484252340 33023013030 var05.197833625.1928 .1450 33023013030 k QQQQ kVAQ PS 07.3773 3030 05.19783213 22 2 2 30 A kV kVA U S I N 07.363 63 07.3773 3 130 130 （7）全廠總的計(jì)算負(fù)荷 取,，則 35/6kV 低壓母線的計(jì)算負(fù)荷為：920. Kp 950. K

27、q PKPip.3030 3213 3 . 14862.62809.485 5 . 7338 .100992 . 0 kW85.5720 Q K Q i q .3030 05.197889.153 7 . 58332.74407.7674 .89695 . 0 var26.4867k kVAQ PS 05.7517 3030 26.486785.5720 22 2 2 30 76 . 0 7610498799 . 0 05.7517 85.5720 cos 30 30 S P 1.2 無(wú)功功率補(bǔ)償及其計(jì)算 按我國(guó)原電力工業(yè)部 1996 年頒布實(shí)施的供電營(yíng)業(yè)規(guī)則規(guī)定: “用戶應(yīng)在提 高用電自然功

28、率因數(shù)的基礎(chǔ)上，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù) 荷和電壓變動(dòng)及時(shí)的投入或切除，防止無(wú)功電力倒送。除電網(wǎng)有特殊要求的用戶外， 用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：100Kv 及 以上的高壓供電用戶，功率因數(shù)為 0.9 以上。其他電力用戶和大、中型電力排灌站， 功率因數(shù)為 8.5 以上?！币虼斯S的功率因數(shù)達(dá)不到上述要求時(shí)，必須增設(shè)無(wú)功功率 的人工補(bǔ)償裝置。 根據(jù)該工廠的實(shí)際設(shè)計(jì)要求，工廠采用高壓集中補(bǔ)償為主。該廠 6kV 側(cè)最大負(fù)荷 是的功率因數(shù)只有 0.76。而供電部門要求該廠 35kV 進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不應(yīng) 低于 0.9?？紤]到主變電器的

29、無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此 6kV 側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率 因數(shù)應(yīng)稍大于 0.9，暫取 0.93 來(lái)計(jì)算 6kV 側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： 30 tantan P Qc 93 . 0 arccostan76. 0arccostan85.5720kW 3952. 08361 . 0 85.5720kW var32.2522k 取，則var2522k Qc 補(bǔ)償后 35/6kV 變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為: kW P 85.5720 30 var26.2345252226.4867 30 k Q kVAQ PS 91.6182 3030 26.234585.5720 22 2 2 30 A kV kVA

30、 U S I N 96.594 63 91.6182 3 30 30 主變壓器損耗: kWkVA SPT 74.9291.6182015 . 0 015 . 0 30 var97.37091.618206 . 0 06 . 0 30 kkVA S QT 補(bǔ)償后 35/6kV 高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷: kWkWkW P p PT 59.581374.9285.5720 30 30 var23.2716var97.370var26.2345 3030 kkk QQQ T kVA Q P S 83.6416 30 30 30 23.271659.5813 22 2 2 91 . 0 90599 . 0 83

31、.6416 59.5813 30 30 cos kVA kW Q P A kV kVA U S I N 86.105 353 83.6416 3 30 30 因?yàn)椴捎貌⒙?lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。選用 BWF6.3-100-1W 型的電容器，其額 定電容為 2.89uF，Qc=2522.32kvar。 取 Qc=2522kvar，因此其電容器的個(gè)數(shù)為： （個(gè)） 22.25 100 2522 q Q C c n 而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為 3 的倍數(shù)，即選取 27 個(gè)并聯(lián)電容器。 第 2 章 供電方案的設(shè)計(jì) 2.1 變電所位置和型式的選擇 2.1.1 變配電所位置選擇的要求 （1）進(jìn)出線方便，

32、特別是便于架空線進(jìn)出。 （2）接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。 （3）設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高壓成套配電裝置的運(yùn)輸。 （4）不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動(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。 （5）盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消 耗量。 （6）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所。當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離，不設(shè)在污染源的下風(fēng) 側(cè)。 （7）不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。 2.1.2 高壓線路的接線方式 工廠的高壓線路有放射式、樹(shù)干式和環(huán)形式等基本接線方式，由于放射式線路之 間互不影響，因此供電可靠性高，便于自動(dòng)裝置，但是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備用得較多，

33、每臺(tái) 高壓斷路器必須裝設(shè)一個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜，使投資增加，而且這種放射式線路發(fā)生故障或 檢修時(shí)，該線路所供電的負(fù)荷都要停電。 其他兩種接線方式都各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)該廠實(shí)際情況需要，這里的高壓部分選擇 放射式較為合適，低壓部分也選用放射式接線方式，這樣總的主接線圖確定為放射式。 2.2 變電所主接線的選擇 2.2.1 對(duì)工廠變電所主接線的要求 （1） 安全 主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求,能充分保證人 身和設(shè)備的安全。 （2） 可靠 滿足用電設(shè)備對(duì)供電可靠性的要求。 （3） 靈活 適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，操作檢修方便。 （4） 經(jīng)濟(jì) 滿足以上要求的前提下，主接線設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行管理

34、 費(fèi)用低，一般情況下，應(yīng)考慮節(jié)約電能和有色金屬消耗量。 2.2.2 工廠總降壓變電所常見(jiàn)的主接線方案 電源進(jìn)線電壓為 35kV 及以上的大中型工廠，電源先經(jīng)工廠總降壓變電所降為 6kV 的高壓配電電壓，再經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓，其中一部分 直接送高壓用電設(shè)備?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各 種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開(kāi)關(guān)等）及其連接線組成，通 常用單線表示。 工廠總降壓變電所常用的幾種主接線： （1）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電路圖如圖 2.1 所示，其中一次側(cè)的 QF10 跨接在兩路電源線之間，形

35、似一座橋梁，而處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的內(nèi) 側(cè)，靠近變壓器，稱為內(nèi)橋式接線。這種主結(jié)線運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高， 適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠。當(dāng)某路電源例如 WL1 線路停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，斷開(kāi) QF11 ，投入 QF10 （其兩側(cè) QS 先合） ，即可由 WL2 恢復(fù)對(duì)變壓器 T1 的供電，這種內(nèi) 橋式接線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的可能較多、但變電所的變壓 器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 圖 2.1 一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線 （2）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電路圖如圖 2.2 所示，一次側(cè)的高壓斷 路器 QF10 也跨接在兩路

36、電源進(jìn)線之間，但是處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的外側(cè)， 靠近電源方向，稱為外橋式接線。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高， 適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場(chǎng)合有所不同，當(dāng)某臺(tái)變壓器例如 T1 停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，斷開(kāi) QF11 ，投入 QF10 （其兩側(cè) QS 先合），使兩路電 源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動(dòng)較大、適用變 壓器需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時(shí)，也宜于采用這種 接線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過(guò)進(jìn)線斷路器 QF11 、QF12 ，對(duì)改善線路斷路器 的工作及其繼電保護(hù)的整定都極為有利。 圖 2.

37、2 一次側(cè)采用外橋式接線 （3）一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖 一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖 2.3 所示。這種主接 線圖有上述兩種橋式接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備較多，可供一、 二級(jí)負(fù)荷，適用一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。 圖 2.3 一、二次側(cè)均采用單母線分段式接線 2.2.3 變電所主接線的選擇 根據(jù)本廠的設(shè)計(jì)要求：工廠電源從供電部門某 220/35kV 變電站以雙回架空線路 引入本廠，其中一路為工作電源，另一路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，變電 站距廠東側(cè) 10km.選用一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線的總降壓變電所主接線。35kV

38、 電源進(jìn)線 采用雙回路架空線，兩條進(jìn)線以斷路器聯(lián)絡(luò)，以保證供電的可靠性。6kV 側(cè)采用單母 分段式接線，當(dāng)線路或變壓器因故障及檢修停止運(yùn)行時(shí)，能通過(guò)單母分段斷路器聯(lián)絡(luò)， 以保證供電可靠。 第 3 章 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇 3.1 變壓器選擇的原則 3.1.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則 在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器，如 S9 系列或 S10 系列。變壓器 臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)考慮下列原則： （1）應(yīng)足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，宜選擇兩 臺(tái)主變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)主變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器能對(duì)一、 二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)只有二級(jí)負(fù)荷的變電所而

39、無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所，可以采 用一臺(tái)變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源， 或另有自備電源。 （2）對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)交大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考 慮采用兩臺(tái)變壓器。 （3）除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。但負(fù)荷集中且容量較 大大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。 （4）在選擇變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。 3.1.2 變電所主變壓器容量的選擇 （1）只裝一臺(tái)主變壓器的變電所 主變壓器的容量（設(shè)計(jì)中，一般可概略地當(dāng)作額定容量）,應(yīng)滿足全部 S TN. N S 用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的需要,即

40、: S30 （3.1） SST .N30 （2）裝有兩臺(tái)變壓器容量的變電所 每臺(tái)變壓器容量（一般可以概略地當(dāng)用）,應(yīng)同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件： ST.N N S 1）任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，滿足總計(jì)算負(fù)荷的大約 60%70%的需要,即: S30 （3.2）S. ST .N30 7060 2）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需要，即: （3.3） 30II NT SS （3）車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量上限 車間變電所中主變壓器的單臺(tái)變壓器容量不宜超過(guò) 1000kVA。 （4）考慮負(fù)荷的發(fā)展 應(yīng)當(dāng)考慮電力負(fù)荷的增長(zhǎng),留有一定的余地，但同時(shí)又要顧及變壓器的正常過(guò)負(fù) 荷的能力。 3.2

41、電力變壓器的選擇 3.2.1 35kV 主變壓器的選擇 根據(jù)本廠的設(shè)計(jì)要求及及第二章變電所主接線的設(shè)計(jì), 該廠所有負(fù)荷均為二級(jí)負(fù) 荷，選用兩臺(tái) 35/6kV 的主變壓器。 35/6kV 變電所 6kV 側(cè)的計(jì)算負(fù)荷=6182.91kVA。當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁貫?23 度。 30 S av 變壓器實(shí)際容量（出力）： SST .N av T 100 20- 1 由得， SST30 kVA S TN 91.6182 100 20-23 1 . 所以主變壓器的容量： kVA S TN 13.6374 . 根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的變壓器的型號(hào)選用 S96300/35 型主變壓器。 3.2.2 6kV 車間變壓器的選擇

42、 （1）NO.1 車間變壓器的選擇 NO.1 車變?yōu)槎愗?fù)荷，屬于比較重要的負(fù)荷，所以要考慮裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。 NO.1 車變所 380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷：=1320kVA 30 S 變壓器實(shí)際容量（出力）： SST .N av T 100 20- 1 由得， SST30 kVA S TN 1320 100 20-23 1 . 所以主變壓器的容量： kVA S TN 82.1360 . 根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的變壓器的型號(hào)選用 S9-1000/10(6)。 （2）N0.2 車間變壓器的選擇 NO.2 車變?yōu)槎愗?fù)荷，屬于比較重要的負(fù)荷，所以要考慮裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。 NO.2 車變所 380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

43、： =1061.33kVAS30 變壓器實(shí)際容量（出力）： SST .N av T 100 20- 1 由得， SST30 kVA S TN 33.1061 100 20-23 1 . 所以主變壓器的容量： kVA S TN 15.1094 . 根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的變壓器的型號(hào)選用 S9-1000/10(6)。 （3）NO.3 車間變壓器的選擇 NO.3 車變?yōu)槎愗?fù)荷，屬于重要性一般的負(fù)荷，所以要考慮裝設(shè)一臺(tái)變壓器。 NO.3 車變所 380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷：=839.54kVA 30 S 變壓器實(shí)際容量（出力）： SST .N av T 100 20- 1 由得， SST30 kVA S TN

44、 4 5 . 839 100 20-23 1 . 所以主變壓器的容量： kVA S TN 51.865 . 根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的變壓器的型號(hào)選用 S9-630/10(6)。 （4）NO.4 車間變壓器的選擇 NO.4 車變?yōu)槎愗?fù)荷，屬于比較重要的負(fù)荷，所以要考慮裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。 NO.4 車變所 380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷：=816.01kVA 30 S 變壓器實(shí)際容量（出力）： SST .N av T 100 20- 1 由得， SST30 kVA S TN 01.816 100 20-23 1 . 所以主變壓器的容量： kVA S TN 25.841 . 根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的變壓器的型號(hào)選用 S9-4

45、00/10(6)。 （5）NO.5 車間變壓器的選擇 NO.5 車變?yōu)槎愗?fù)荷，屬于比較重要的負(fù)荷，所以要考慮裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。 NO.5 車變所 380V 低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷：=202.91kVA 30 S 變壓器實(shí)際容量（出力）： SST .N av T 100 20- 1 由得， SST30 kVA S TN 91.202 100 20-23 1 . 所以主變壓器的容量： kVA S TN 19.209 . 根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的變壓器的型號(hào)選用 S9-250/10(6)。 根據(jù)上述計(jì)算，變電所的主變壓器及各車間的變壓器型號(hào)如表 3.1 所示。 表 3.1 各車間變壓器型號(hào)列表 名稱變壓器型號(hào)變壓器臺(tái)

46、數(shù) 35/6kV 主變壓器 S96300/352 NO.1 車間 S9-1000/10(6)2 NO.2 車間 S9-1000/10(6)2 NO.3 車間 S9-630/10(6)1 NO.4 車間 S9-400/10(6)1 NO.5 車間 S9-250/10(6)1 第 4 章 短路電流及其計(jì)算 4.1 短路計(jì)算的目的及其計(jì)算方法 4.1.1 短路計(jì)算的目的 隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和社會(huì)的不斷進(jìn)步,供電系統(tǒng)的安全性和可靠性問(wèn)題成為人 們關(guān)注的焦點(diǎn)。 在低壓電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中,有很多原因可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生多種類型的故障,其 中短路就是常見(jiàn)的一種,它對(duì)電力系統(tǒng)的危害巨大。系統(tǒng)一旦發(fā)生短路,相關(guān)電

47、氣量會(huì) 發(fā)生急劇的變化。準(zhǔn)確計(jì)算短路電流,掌握短路電流的大小及其變化規(guī)律,對(duì)于繼電保 護(hù)的配置和電氣設(shè)備的選擇非常重要。 為了消除可能引起短路的一切因素，需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇電 氣設(shè)備，使電氣設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，保證在發(fā)生可能有的最大斷路 電流時(shí)不致?lián)p壞。選擇切除短路故障的無(wú)關(guān)電器，整定短路保護(hù)的繼電器保護(hù)和選擇 限制短路電流的元件等也必須計(jì)算短路電流。 4.1.2 短路的危害 發(fā)生短路時(shí)，由于短路回路的阻抗很小，短路電流較正常電路大數(shù)十倍，在大電 力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極 大危害，具體表現(xiàn)為： （1）短路產(chǎn)生很大

48、的熱量，導(dǎo)體溫度升高，使短路電路中的原件或周圍原件損壞。 （2）短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械損傷壞。 （3）短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低，電器設(shè)備正常工作受到破壞。 （4）短路造成停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失，給人民生活帶來(lái)不便。 （5）嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使并列的同步發(fā)電機(jī)組失去同步，造成 系統(tǒng)解列，甚至崩潰。 （6）單相短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路和弱點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干 擾，影響其正常的工作，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。 由此可見(jiàn)短路的后果是非常嚴(yán)重的，因此必須設(shè)法消除可能引起短路的一切因素， 同時(shí)需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)

49、 定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞，為了選擇切除短 路故障的有關(guān)電氣設(shè)備，整定短路保護(hù)的繼電器保護(hù)和選擇限制短路電流的元件等也 必須計(jì)算短路電流。 在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)采用有效措施，消除可能引起短路的一切原因。 為了減輕短路的嚴(yán)重后果和防止故障擴(kuò)大，需要計(jì)算短路電流，以便正常的選擇和校 驗(yàn)各種電氣設(shè)備，計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電器保護(hù)裝置和選擇限制短路電流設(shè)備 （如電抗器）等。 4.1.3 短路電流計(jì)算方法 短路電流計(jì)算的方法，有歐姆法（又稱有名單位制法） 、標(biāo)幺制法（又稱相對(duì)單 位制法）和短路容量法（又稱兆伏安法） 。 要進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖

50、。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所 需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，確定短路計(jì)算點(diǎn)。短 路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。 然后，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。 在等效電路圖上，將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來(lái)，標(biāo)明其序號(hào) 和阻抗值，然后將等效電路化簡(jiǎn)。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限 大容量電源，而且短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可 將電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。 4.2 短路電流計(jì)算 G S9-6300/35 S9-630

51、0/35 （4） （5） （2） （3） 架空線l=10km 35kV 6kV K-2K-1 （1） 圖 4.1 總降壓變電所供電系統(tǒng)圖 （1） 最小運(yùn)行方式()MVA Smin.k 320 1）確定基準(zhǔn)值 取 =100MVA，=36.75kV，=6.30kVSdUc1Uc2 而 kA. kW. MVA U s I c d d 571 75363 100 3 1 1 kA. kW. MVA U s I c d d 169 3063 100 3 2 2 2）計(jì)算短路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值()MVA SSmin.koc 320 310 320 100 1 . MVA MVA

52、 S S X OC d 架空線路的電抗標(biāo)幺值km. X 40 0 300 7536 100 1040 2 1 2 032 . kV. MVA km km . U S l XXX c d 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值57.% Uk 191 6300100 10057 100 54 . kVA MVA. S S % U XX N dk 繪制等效電路圖如圖 4.2 所示, 圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值,并標(biāo)明短 路計(jì)算點(diǎn)。 1/0.31 4/1.19 4/1.19 3/0.30 2/0.30 K-1K-2 圖 4.2 最小運(yùn)行方式下的等效短路電路圖 3）計(jì)算 K-1 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路

53、電流和短路容量 總的電抗標(biāo)幺值 460 2 300 310 3211 . . . X / XXXk 三相短路電流周期分量有效值 kA. . kA. X I I k d k 413 460 571 1 1 3 1 其他三相短路電流 kA. III k 413 3 1 33 kA.kA. I . i sh 708413552552 53 kA.kA. I . I sh 155413511511 33 三相短路容量 MVA. . MVA X S S k d k 39217 460 100 1 3 1 4）計(jì)算 K-2 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值 0610551 2 191 2 300 310 543212 . . . X / XX / XXXk 三相短路電流周期分量有效值 kA. . kA. X I I k d k 648 061 169 2 2 3 2 其他三相短