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工厂供电毕业设计

2023-05-06 08:43:24 收藏本文下载本文

“三木木”通过精心收集，向本站投稿了5篇工厂供电毕业设计，下面就是小编给大家分享的工厂供电毕业设计，希望大家喜欢!

工厂供电毕业设计

篇1：工厂供电毕业设计

工厂供电毕业设计

绪论

第一章变（配）电所位置及形式的确定

第一节变（配）电所位置的确定第二节变（配）电所形式的确定

第二章变电所的负荷统计与主变压器的选择

第一节变电所的负荷统计第二节无功功率的补偿第三节主变压器的选择第三章变电所供电系统的拟定

第一节6（10）千伏侧接线第二节低压供电系统的拟定第三节变电所的所用电

第四节低压配电系统保护接地形式的确定第四章电线、电缆的选择与敷设

第一节电线、电缆型号的选择第二节电线、电缆截面的选择第三节线路的敷设第五章短路电流计算

第一节工矿企业低压电网短路电流的计算特点第二节短路电流计算第六章电气设备的选择

第一节按使用环境条件选择设备的形式第二节低压电器电气参数的选择和校验第三节低压母线的选择第七章变电所的继电保护

第一节交流操作继电保护的类型第二节交流操作继电保护的整定计算第三节低压系统保护装置的整宣扬计算第八章变电所的所用电系统

第一节变电所的操作电源第二节变电所的所用电第九章变电所的中央信号装置

第一节中央信号装置的设计原则第二节中央信号装置的设计第十章变电所屋内外布置变电所

第一节变电所布置的一般要求第二节电气间距、通道与围栏第三节各电气设备室的布置第四节屋外变压器的布置第十一章变电所的防雷与接地

第一节变电所的防雷保护第二节配电网的防雷保护第三节变电所的接地系统第十二章电气照明设计

第一节电气照明设计的原则与要求第二节电光彩夺目源类型的选择第三节灯具的选择与布置第四节照计算

第五节照明供电系统的拟定

第六节设备、保护装置及导线的选择与布

绪论

一、毕业设计的目的

供电毕业设计是工矿企业电气化和机电等到含电类专业的学生在整个教学过程中最后的综合性实践环节，是学生在毕业前的一项综合性技能训练。对学生的职业能力培养和实践技能训练具有相当重要的意义。因此，毕业设计应体现出专业培养目标中有关业务知识、能力培养和技能训练方面的基本要求。

毕业设计的主要目的在于；通过设计使学生能综合运用所学知识，分析和解决工矿企业供电设计方面的技术问题；巩固和扩展学生的知识领域，培养学生严肃认真的科学态度，提高学生独立工作的能力。通过设计使学生掌握供电设计的方法；熟悉国家有关技术经济方面的方针政策和安全方面的规程和措施；训练学生使用各种规程、设计手册和技术资料的能力；培养学生编写技术文件、绘制图纸的能力；完成电气技术人员供电设计能力的基本训练。

二、对设计的要求

（1）设计必须符合国家各项技术经济政策和有关规程各项规定。

（2）设计应尽量采用国家定型的成套设备和系列产品，尽量采用新技术、新产品和国产先进设备，以确保技术的先进性。

（3）设计应在保证供电可靠性、安全性和供电质量的基础上尽量节约投资，减少有色金属消耗量，降低电能损耗和年运行费用。做到既经济合理又安全适用。（4）设计应从生产实际出发，选择设备时应考虑备品配件的来源和本企业的施工、维护和检修条件。

（5）设计要严肃认真，提倡既有科学严谨的态度又有大胆创新的精神。三、对设计就明书的要求

(1)设计说明书要反映出基本的设计思想、设计步骤、设计计算结果、方案比较情况、设计选择结果及其技术特征。说明书的前面应有目录，后面应有主要参考资料和必要的附录等。说明书中还应编入收集到的原始资料和工矿企业概况的简要就明等内容。

(2)说明书的文字叙述要层次分明、条理清楚、简明扼要，书写格式要规范统一。说明书的插图应整洁美观，图形及文字符号要符合新的国家标准。

(3)说明书的计算部分应写出公式、代入数据、求出结果、注明单位，避免出现数学运算的中间步骤。对公式中各物理量含义应予说明，必要时还应注明公式的来源。公式中的文字符号要前后统一并符合国家标准，公式中物理量的单位应采用法定计量单位。

(4)对设计中的计算和设备选择结果应以表格形式出现。对方案选择比较也应列表分析，并对方案选择结果加以说明。对相同的计算和选择内容，为了避免重复，可选一例计算和选择，其余结果可通过表格反映出来。

第一章变（配）电所位置及形式的确定

第一节变（配）电所位置的确定

一。

配（变）电所的位置

1。接近负荷中心，进出线方便，便于设备运输；

2。应尽量设在污源的上风侧，尽量避开多尘、震动、高温、潮湿和有爆炸、火灾危险的场所；

3。不应设在厕所、浴室或生产过程中地面上经常潮湿和容易水场所的下面； 4。考虑发展余地，不应妨碍工厂和车间的发展；

5。配电所兼作车间变电所，或车间变电所与本车间商有防火间距要求。

二。有以上所定：我们考虑平煤一矿兼顾地面工厂供电和主井、副井的供电，把配（变）电所的位置定在矿区东南方向。

第二节变（配）电所形式确定

一。

配（变）电所的形式

1。企业总配电所一般为独立式建筑物。也可附于负荷较大的车间，并兼作该车间的变电所。

2。的分布情况，车间变电所的形式有独立变电所，车间内变电所等,其独立变电所结构特点是变电所建筑物独立，适用场合对几个车间供电的变电所，其负荷中心不在某个车间时或为了远离爆炸、火灾及腐蚀场所时。，车间内变电所的结构特点设于车间内部，不与车间外墙相连，占车间面积,适应场合负荷大的多跨厂房中间允许设置变配电装置时。

二．根据以上配电所所采用的形式，我们平煤一矿采用独立式建筑物，因为它适负荷不大的车间。

第二章变电所的负荷统计与主变压器的选择

第一节变电所的负荷统计

一。变电所的负荷统计

变电所的负荷统计仍采用需用系数法计算。在负荷统计时，应首先把不同工作制下低压用电设备的额定功率或额定容量，换算成统一工作制下的额定功率，单相负荷换算成等效的三相负荷。然后计算各组低压用电设备的计算负荷，将各组低压负荷汇总求出低压总负荷后再选择变压器。选出变压器以后将变压器低压计算负荷与变压器损耗相加求出变压器一次侧的高压计算负荷。将该高压负荷与全所其他高压负荷汇总，即可求出全所负荷。

负荷统计数据仍以表格形式出现，为了避免表格太乱，可将低压负荷与全所高压

二。以上方式我们对平煤一矿进行负荷统计计算，功率补偿因数见表2―1平煤一矿负荷统计表。

表2―1平煤一矿负荷统计表

第二节无功功率的补偿

一．无功功率的补偿

当高压用户功率因数低于0.9时，应采取补偿措施。补偿后功率因数应不低于0.95。 1。电容器补偿方案的确定

电容器补偿方案一般可以有以下几种：

（1）在变电所6kv母线上集中补偿。

（2）在变电所6kv母线上和变压器低压侧，高、低压混合补偿。

（3）在变电所6kv母线上和高压线路末端，集中和分散混合补偿（一般装天下级变

电所母线，当变电所负荷较集中，且对其他分散的单个负荷不便管理时，可不采用分散补偿）。（4）在变压器低侧补偿。

对上述几种补偿方案应从补偿效果、维护管理的难得程度和设备投资等几方面经技术经济比较后确定。

2、高压与低压补偿方式的选择

对某一台变压器来讲，低压补偿方式的低压电容器容量为（C1-Ch）Uw2

Qec≤2Qca― ――――――――×103 YctTcR

式中Qec――低压补偿方式的低压电容器经济容量，kvar；

Qca――低压计算负荷无功功率，kvar； C1――低压电容器每千乏的投资，元/kvar； Ch――高压电容器每千乏的投资，元/kvar； Uw――低压线路的线电压，kv；

Y――附加一次投资的还本年限数，一般取5年； Ct――电能单价，元/（kw・h）；

R――高压与低压电容器装设地点之间的电阻，

Tc――电容器组年利用小时数（对一班制企业取2600h，二班制企业取4800h，

三班制企业取6600h）,h。

若实际所需补偿容量大天低压电容器经济容量，则宜用高压补偿方式，否则宜用低压补偿方式。

二。按以上方式我们对平煤一矿进行负荷统计计算，功率补偿因数见表

2―1平煤一矿负荷统计表。

第三节主变压器的选择

一。变电所中主变压器的容量应按补偿后变电所的负荷总容量及主变压器的台数和运行方式确定，还应考虑5年～的发展规划。主变压器应选择低损耗变压器，同一变电所中的几台主变压器的型号和容量应该相同。

我们平煤一矿变电所变压器的台数，是根据负荷的重要程度来确定的。当选择两台主变压器而且两台同时运行时，其中一台故障，另一台必须保证我矿负荷正常用电，并不得少于变电所总计算负荷的80%或70%。即每台变压器的容量应为

Kt.pP∑

S≥────── =Kt.pSa.c Cos∮a．c

式中P?――变电所总的有功计算负荷，

SN.T――变压器的额定容量，

cos?a.c――变电所人工补偿合的功率因数，一般应在0.95以上；

Sa.c――变电所人工补偿后的视在容量，

Kt.p――故障保证系数，根据全企业一、二类负荷所占比例确定（对煤矿企业取K不应小于0.8，工厂企业取K不应小于0.7）。

故障保证系数应按一段母线退出运行，只有一半无功补偿装置运行，由一台变压器担负全所一、二类负荷供电任务的条件计算。

当两台变压器采用一台工作一台备用的运行方式时，则变压器的容量应按下式计算：

SN.T?Sa.c

当选择三台变压器，两台工作一台备用时，每台变压器的容量应不小于变电所总计算容量的50%，即

SN.T?0.5Sa.c

当变电所只选一台变压器时，主变压器容量S应满足全部用电负荷的需要。此外，一般还应考虑15%～25%的富裕容量，即

SN.T?(1.15―1.25)Sa.c

我们在选择变压器的台数和容量时,常常用以上计算方法，拿几种方案进行比较,最后确定最佳方案。

第三章变电所供电系统的拟定

第一节6（10）千伏侧接线

一。我们所设计的变电所有两个电源，采用的是单母线分段接线。变电所的母线联络开关采用的是隔离开关。但当事故时需要切换电源，或需要带负荷操作，或继电保护和自动装置有要求，当具有其中一个条件时则必需装设断路器。

二。变压器的容量为320KVA ，为平煤一矿地面工厂变电所，在电源线路末端应装设避雷器。

第二节低压供电系统的拟定

一。我们平煤一矿地面工厂变电所只有二台变压器，采用单母线分段接线；母线联络开关采用刀开关，当需要自动切换时，或母线联络开关不允许停电操作时，我们采用自动开关。变压器低压侧总开关，如果要求带负荷切换或自动切换时，还采用自动开关。否则，宜采用刀开关。

对低压配出线，动力与照明应当分开供电；个别较远的用电负荷，我们采用动力与照明混合线路；对重要负荷采用双回路供电。

低压开关的选择，对负荷容量不大且不重要的负荷采用刀开关或组合开关；对负荷较大或对保护时限有要求时，我们采用自动开关；对远距离操作的我们采用接触器。

第三节变电所的所用电

一。我们采用手动操作的变电所，当所内照明电源可由邻近变压器供给时，可不装所用变压器，其控制、信号电源可由母线电压互感器供给，仅在必在时才装一台所用变压器。所内事故照明采用手电筒或矿灯。

还采用其他方式操作的变电所，当只有一路电源时，在受电断路器的电源装一台所用变压器，并尽量取得备用电源；两路电源时，一般装两台所用变压器，分别接在受电断路器的电源侧，或接在两段母线上，互为备用；若有可靠的低压电源，也可只装一台所用变压器。

当变电所装有380V配电变压器能满足所用电要求时，我们设专用的所用变压器。所用电负荷可由配电变压器兼供。

二。平煤一矿配电所是分三路供电的，有660V，380V，220V，它们各负责各区，互不干扰。

第四节低压配系统保护接地形式的确定

一。低压配电系统保护接地的形式共有TN、TT及IT三大类，其中TN系统又分为TN-S、TN-C及TN-C-S三种。在确定低压配电系统保护接地的形式时，我们采用的是

，电气3．TT系统适用范围：适用于功率不大的设备，或作为精密电子仪器设备的屏蔽接地。

第四章电线、电缆的选择与敷设

第一节电线、电缆型号的选择

一。我们所设计的供电系统电线、电缆的型号是根据电压等级和使用场所来选择的。

1、线路类型的确定

架空线路投资少，容易发现和排除故障，所以输电线路大多采用架空线路。

但架空线路占有空间大，且受自然条件影响大，所以在建筑物密集、人员较多、运输频繁的地区和受空间、安全及美观的限制和需要不宜敷设架空线的地方应用电缆线路。 2、导线材料选择

导线应尽量采用铝导线。但在有爆炸危险、剧烈震动、腐蚀严重的场所，以及用于移动设备、重要操作回路和配电装置的二次回路应采用铜导线。 10KV及以下的架空线路一般选用铝绞线，对机械强度要求较高的应选用钢芯铝绞

线，在有腐蚀的地区应采用防腐型钢芯绞线。 3、绝缘护套及铠装层的选择

架空线路一般均选用无绝缘的裸导线。但我们用的是塑料绝缘电线，电缆按其绝缘材料、护套和铠装层的不同，所选用的是普通外护套（仅用于铝护套）铝护套重量轻、价格低、所以我们选用它。

第二节电线、电缆截面的选择

一．低压电线、电缆的截面应满足允许温升、电压损失、机械强度要求。 1、按允许温升选择导线截面

供电线路导线的长时允许电流应大于等于线路的最大长时工作电流；直接连接用电设备的导线其长时允许电流应大于等于设备的额定电流。各种导线的长时允许电流见《工厂配电设计手册》或其他手册。 1）短时工作制用电设备

一个周期的总时间不超过10min，工作时间不超过4 min时，导线的允许电流按

下列情况确定：

2）面小于或等于6mm2的铜线，以及截面小于或等于10 mm2的铝线，其允许电流按长时工作制计算。

3）面大于6mm2的铜线，以及截面大于10 mm2的铝线，其允许电流为长时工作制允许乘以

4）短时工作制电设备

当其工作时间不超过4 min或停歇时间内，导线能冷却到周围环境温度时，则导线的允许电流按重复短时工作确定。二。中性线截面的选择

三相四线制系统中性线（N线）的长时允许电流不应小于线路中最大不平衡负荷电流，同时应考虑谐波电流的影响。一般中性线的'截面不应小于相线截面的50%；对三次谐波电流较大的线路，其中性线的截面应与相线截面相同或相近。

保护线（PE线）的电导不应小于该线路中相线电导的50%；当导线材料与相线相同时，其截面不应小于相线截面的50%，且不得小于16 mm2，以满足单相接地短路热稳定的要求。

第三节线路的敷设

一。电缆线路和高压架空线路的敷设，电杆、绝缘子、金具的选择及架空导线与地面的最小距离车间内导线水平敷设2.5m,垂直敷设1.8m;车间外水平敷设2.7m,垂直敷设2.7m。 1、架空线路的敷设

低压架空配电线路的导线一般采用水平排列。电杆上的中性线应靠近电杆，如线路附近有建筑物，应尽量设在靠建筑物一侧。中性线不应高于相线。同一地区，中性线的位置应一致。 2、屋内、外布线

导线的布线方式有明敷和暗敷两种。 3、绝缘导线明敷布线

⑴屋内护套绝缘导线采用直敷布线方式。

⑵用瓷（塑料）夹在屋内布线以及用绝缘子的屋内或屋外布线时，绝缘导线至地

面的距离不应小于2.5m。

⑶在建筑物顶棚内采用金属管布线。

⑷敷设在槽板内的导线及塑料护套线，不应在中间引出接头。 4、管子布线]

⑴穿管敷设的绝缘导线，其电压等级不应低于交流500V。

⑵明敷于潮湿场所或埋地敷设的金属管布线，应采用焊接钢管。 ⑶不同回路、不同电压、不同电流种类的导线，不得穿入同一管内。 5、钢索布线

⑴对绝缘导线可采用瓷（塑料）夹，鼓形绝缘子或针式绝缘子固定在钢索上。对护套绝缘导线、电缆、金属或硬塑料管可直接固定在钢索上。 ⑵钢索的弛度不应大于100mm，如不能达到，应增加中间吊钩。 6、插接式母线布线

⑴插接式母线至地面的距离不应小2. 2m 。插接式母线终端无引出、引入线时，端头应封闭。

⑵插接式母线的引出支线不宜埋地敷设。

第五章短路电流计算

第一节工矿企业低压电网短路电流的计算特点

一。

工矿企业低压电网短路电流的计算特点

1。短路电流可按无限大电源容量系统计算。

2。当低压电网中的变压器容量不超过电源容量的5%时，高压系统的阻抗可忽略不计。

3。低压电网短路回路需要计及阻抗有：10以上的电缆、母线以及架空线的阻抗；多匝电流互感器一次线圈（300/5A及以下）的阻抗；自动开关的过电流线圈的阻抗，开关触头的接触电阻等（由于单相短路电流值是用来校验保护装置敏度的，所以计算三相四线制电网的单禁止短路电流时，应将回路中所有元件的阻抗全部计入）。 4。低压电网要计及电阻的影响，只有当回路的总电阻小于总抗的分之一时才可以不计电阻的影响。

5。低压电网短路电流一般可以不考虑非周期分量，只有在变压器低压侧母线上或低压配电屏内部发生短路时，才需要计算非周期分量。

6。低压短路电流计算，用有名单位制计算更为方便，即电压用V、电流KA、阻抗用m?、容量用KVA。

第二节短路电流的计算

一．路回路阻抗的计算

当高压系统的阻抗不能忽略时，则应把高压系统的阻抗折算到低压侧参加计算。

1．源系统的电抗

我们所设计变压器一次侧母线的短路容量，则可用下式计算至变压器低压侧的电源系统的电抗（忽略系统的电阻）。即

=Rsy(Rsy

Uav.12

) Uav.2

'Xsy?(

Uav.22

) Uav.2

式中RsyXxy――高压系统的电阻、电抗，m?；

' RsyXxy――折算至变压器低压侧的电源系统电阻、电抗，m?；

‘

Uav.1、Uav.2――变压器一次侧与变压器二次侧电网的平均电压，V。 2．变压器的阻抗

变压器的阻抗用下式计算：

us%U2N.T

ZT?2

100SN.T22

XT?ZT?RT

式中RTXTZT――变压器每相电阻、电抗（可杳《工厂配电设计手册》或《煤矿电工手册》），m?；

?PN.T、SN.T、U2N.T――变压器的额定短路损耗、额定容量、二次额定电压，KW、KVA、V；

us%――变压器的短路电压百分数。 3．线路的阻抗

RW?r0L

XW?x0L

式中RwXw――线路和电阻、电抗，m?；

r0、x0――线路每米电阻、电抗，m?/m； L――线路的长度，m.。二。三相短路电流及短路冲击电流的计算：三相短路电流的周期分量有效值按下式计算： Is

(3)

UavZ?

UavR?X

式中Z?、R?、X?――短路回路总阻、总电阻、总电抗，m?；

Is(3)――三相短路电流，KA；

Uav――电网的平均线电压（取变压器二次额定电压），V。

第六章电气设备的选择

第一节按使用环境条件选择设备的形式

一．按使用环境条件选择设备的形式

根据设备装设地点、工作环境、使用要求选择电气设备的型号时，可参考6-1进行选择。表中爆炸和火灾危险等级的划分见表6-2和表6-3。

除表中所列形式外，电气设备还有高原型、湿热型、干热型等多种。在《低压电器标准》（GB1479-79）中，规定普通型低压电器的正常工作条件为海拔高度不超过2500m，当海拔超过上述高度时应选用高原型电器；湿热带产品，其代号为TH；干热带宜选用干热产品，它可通用于湿热带和干热带，其代号为T。表6-1按特征环境选择设备的形式

2. ①表示装在保护箱内或有围栏的控制屏上，仅允许运行人员接触；

②表示装在可以锁门的控制箱及柜内，或装在特别隔开的房间内的控制屏上，该房间仅允许运行人员进入；

③表示装在用不燃材料制成的防尘式控制箱、柜内。

④表示装在邻近适于安装该类设备的房间内，或单独的配电室内；

⑤装在与可能堆积易燃品的地方保持适当的距离处，该距离应使易燃品不致因电气设备产生火

花而引起燃烧；

⑥表示装在适合不准或不推荐使用。 3.空格表示不准或不推荐使用。

4.表中所列设备型号均按固定安装方式选择。

表6-2爆炸和火灾危险场所等级的划分

注：1、正常情况是指正常的开车、运转、停车等（如敞开装料）；不正常情况是指装置或设备的事故损坏、误操作、维护不当和拆卸、检修等。

1、正常情况下只能在局部地区成爆炸性混合物时，该局部地区划为Q-1级，其余地区可划分

为另一等级。

2、Q-1级场所的建筑物和构筑物通向露天的门窗外地人3m （垂直和水平）以内的空间，按

Q-2级考虑。

1、门应是难燃体（耐火极限不应低于0.75h）的，有密封措施和自动关闭装置（例如弹簧）。 2、隔墙应是实体的、非燃烧体，隔墙上一般不宜开窗，如必须开窗时，则窗应是密封的、

固定的、难燃烧的。

3、与Q-1、Q-2或G-1级所相邻的走廊或套间的两道门框之间最短净距不应小于2m.。

二．我们根据平煤一矿的各方面设备条件，通过以上表选择出标准设备。

第二节低压电器电气参数的选择和校验

一．

低压电器电气参数的选择和校验

1、按正常工作条件选择

(3)

设备的额定电压和额定电流的选择：Ibc?IS或Iim

2、按短路条件校验 1）断路能力校验：

式中Ibr――设备的分断电流；

Is(3)――最大运行方式下三相短路电流周期分量有效值（动作时间大于0.02s的自动开关用，一般为DW型）；

（熔断器及动作时间不大于0.02s的自动开关用，Iim――冲击短路电流有效值

一般为DZ型）； 2）短路稳定性校验

① 用熔断器保护的电器或导体，可不校验稳定。

② 用有限流作用或额定电流60A以下的熔断器保护的电器或导体，且熔断器按要求选择时，可不校验动、热稳定性。

③ 按极限分断电流选择的自动空气开关，一般不再校验动、热稳定性。

第三节低压电器的选择

一．低压电器的选择

1、刀开关的选择

刀开关按额定电压、额定电流及分断电流选择，按短路时的动、热稳定性校验。刀开关断开的负荷电流不应大于制造厂允许的分断电流值。一般结构的刀开关通常不允许带负荷操作，但装有灭弧室的刀开关，可用不频繁带负荷操作。

作为母线分段开关时，一般按一台变压器额定电流的70%来选择其额定电流。 2、熔断器的选择

熔断器按额定电压、额定电流与分断电流选择。熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流。其最大分断电流大于线路上的短路冲击电流有效值。通常制造厂提供的熔断器的最大分断电流为周期分量的有效值，为简化计算，也可用被保护线路三相短路电流周期分量有效值来校验。 3、自动开关的选择

自动开关按额定电压、额定电流和分断能力选择其电气参数，按用途选择其种类。自动开关的用途分类可分为（1）配电用自动开关（2）电动机保护用自动开关（3）照明用自动开关（4）漏电保护用自动开关 4、接触器与磁力启动器的选择

接触器磁力启动器按额定电压、额定电流选择，按短路时动、热稳定性校验。当切断短路电流时，还应校验设备的分断能力。

另外还应根据控制电源的要求选择吸引线圈的电压等级和电流种类。按联锁接点的数目和它需要遮断的电流大小确定辅助接点。根据操作次数校验接触器所允许的动作频繁。

第四节低压母线的选择

一．

低压母线的选择

我们为了设计简便可根据动力变压器容量选择，选择时可直接查表6-4。对低压母

线一般不做动、热稳定性校验。

表6-4变压器低压侧0.4KV母线选择表

第五节低压配电屏的选择

一。低压配电屏的选择

1、选择配电屏的形式

对我们煤矿企业变电所，常用的低压配电装置一般有开启式的普通型低压配电屏和封闭式你压开关柜。PGL系列低压配电屏为开启式双面维护的低压配电装置，其结构设计比较合理、电路配置安全、防护性能好、分断能力高，一、二次回路编号相对应，而且以屏为单元组合成各种不同方案，便于选型，目前应用较为广泛。

各种类型低压配电装置的性能、特点、适用场所及其一次接线方案参见《工厂常用电气手册》。

2、一次电路方案的选择

1）按用途选择

低压配电屏按用途可分为受电屏、馈电屏、联络屏等。我们选择时可根据其用途选择出合适的配电屏。 2）按进、出线方式选择

配电屏有电缆进、出线和架空进、出线，选择时可根据具体进、出线需要选择。 3）按负荷情况选择

每个配电屏出线有单条和多条两种。对重要用户或负荷较大的用户可选单路馈出的配电屏；对不重要的用户及负荷不大的用户，可选多路馈出的配电屏。

对屏内的主要设备应进行电气参数的校验，如不合格，订货时可提出更必元件的型号和参数，也重选一次电路方案。

第七章变电所的继电保护

第一节交流操作继电保护的类型

一．交流操作继电保护的类型 1、直接动作式电流脱扣跳闸保护

直接动作式电流脱扣器跳闸保护。它利用操作机构内的过流脱扣器直接动作于跳闸，不需另外装设继电器。这种形式所用设备最少，接线最筒单，用于无时限过电流和电流速断保护。

2、间接动作式去分流跳闸保护 1）反时限继电器触点去分流跳闸

间接动作式反时限电流继电器触点去分流跳闸保护它是利用GL-15（25）、16（26）型电流继电器的强力切换接点，在故障时去掉分流作用来完成跳闸，平时利用其常闭接点短接跳闸线圈。这种接线可实现带反时限特性的过电流保护和电流速断保护。但我们没有采用此方法。

2）定时限特性保护的去分流跳闸 ①采用DSJ-1型并联时间继电器。由ZJ6型串联中间继电器及DSJ-1型并联时间继电器成的定时限过流保护去流跳闸。它是利用ZJ6型中间继电器（继电器内附有饱和变流器）强力过渡转换接点去掉分流作用，利用时间继电器建立时限，可实现定时限保护和电流速断保护。

②采用BSJ-1型串联时间继电器。目前广泛采用的是由串联中间继电器和BSJ-1型串联时间继电器组成的过流保护去分流跳闸的接线。

二。综合以上几种方式，我们平煤一矿采用的是直接动作式电流脱扣器跳闸保护。

第二交流操作继电保护的整定计算

一。直接动作式保护装置的计算内容有：保护装置的整定计算；保护装置灵敏度的校验和电流互感器10%误差校验。去分流跳闸保护装置的计算内容除上述三项外，还有强力切换接点容量校验和脱扣线圈动作可靠性校验。 1、保护装置的动作电流整定及灵敏度校验

保护装置动作电流的整定计算和灵敏度校验与直流操作的计算方法相同。由于直接动作式电流脱扣器误差相对较大，故可靠系数需按表7-1选取。

表7-1直接动作式电流脱扣器可靠系数K

2、电流互感器10%误差校验

1）计算保护装置电流互感器的一次电流倍数m

对定时限过电流保护和电流速断保护应按下式计算：

KKIopI1N

1.1Iop.kI2NKa.k

式中m――保护装置电流互感器的一次电流倍数；

Kk――可靠系数，考虑电流互感器10%误差，一般取1.1；

Iop――保护装置的一次动作电流，A； I1N――电流互感器一次额定电流，A；

1.1――由于电流互感器10%误差，使其一次电流倍数大于二次电流倍数的系数； Iop.k――继电器的动作电流，A；

Ka.k――流过继电器的电流大于电流互感器二次电流的电流分配系数，见表7-2。计算m时应选择使电流互感器二次负载Z最大，电流分配系数小的短路类型。

表7-2电流互感器二次负荷计算公式

我们平煤一矿各种短路类型时电流互感器二次负荷的计算公式见表7-2.计算最大二次负荷时应选取接入元件最多的一相,并按照互感器二次负荷最严重的短路故障计算。

由于电流互感器二次回路中所接元件的阻抗是非线性的，因此应按一次电流计算倍数相应流过继电器的电流来查取各元件的阻抗值。各元件的阻抗可查《工厂配电设计手册》和《煤矿电工手册》等有关手册。

第三节低压系统保护装置的整定计算

一．压熔断器的选择 1。熔体额定电流的选择

熔体的额定电流应保证电动机启动时及线路出现尖峰电流时熔体不熔断，因此熔体的额定电流应按以下方法确定：

（1）保护单台笼型电动机支线：

IN.f?KfIn.st （2）保护绕线型电动机支线：

链式配电线路 IN.f?KfIN.st.m??IN.re 树干式配电线路 IN.f?KfIN.st.m??IN.re 自启动电动机组 IN.f?Kf?IN.at

(4)保护照明线路：

式中I≥――熔体的额定电流，A；

――尖峰电流时熔体的不熔化系统，决定于启动状况和熔断特性。 ――电动机的额定电流，A； ――电动机的额定启动电流，A；

――线路中启动电流最大的一台电动机的额定启动电流，A；

――除启动电流最大的一台电动机外，其他用电设备的额定电流之和，A； ――自启动电动机的额定启动电流之和，A；

――除启动电流最大的一台电动机外，其他用电设备的最大长时工作电流，A； ――照明线路计算系数，取决于电光源的启动情况和熔断器的特性。

第八章变电所的所用电系统

第一节变电所的操作电源

一。变电所的操作电源

1。6（10）KV变电所可采用直流操作电源，对保护简单的中小型变电所大多采用交流操作电源。

当采用直流操作电源时，变电所一般采用硅整流带储能电容器的直流电源或硅整流带镉镍蓄电池的直流电源。在对操作电源可靠性要求高的变电所中也可选用镉镍蓄电池组的蓄电池直流操作电源。

操作电源的种类确定以后，还应根据对操作电源可靠性的要求和操作电源负荷的大小及所需配出回路的多少确定其型号和技术参数。下面介绍目前变电所设计中常选用的镉镍电池直流操作电源和带镉镍电池的硅整流操作电源的选择。

1）镍蓄电池直流系统的选择

目前生产的镉镍电池直流屏有BZGN系列、ZKA系列等产品多种 BZGN-1系列直流屏适用于110KV及以下变电站、小型发电厂及工矿企业变（配）电所。

2）带镉镍电池的硅整流系统的选择

带镉镍电池的硅整流直流系统，目前有GKA系列和ZKA系列几种。其中GKA41系列为一路交流进线；其他几种系列为两路交流进线，可互为备用。控制回路的交流电源取自所用变压器（单相交流220V），可从电压互感器取得备用电源，但电压互感器的容量不得小于2KVA。

现我们所设计的是采用的6（10）KV变电所直流操作电源。

第二节变电所的所用电

一。变电所的所用电

1、所用电负荷

6KV变电所中的用电负荷基本上与35KV变电所相同，但6KV配电变压器无冷却风扇，当采用铅酸蓄电池直流电源时，则没有与其配套的附属设备。另外，所用电负荷的总容量也较35KV变电所小。变电所事故照明可采用手电简、矿灯，或从邻近变电所取得。 2、所用电交流系统

所电交流系统可直接选用高压开关柜中的所用电柜，此时可不设所用电交流屏。当不采用开关柜时，应在控制室中设所用电交流屏。所用电交流系统的接线参考《煤矿电工手册》。

第九章变电所的中央信号装置

第一节中央信号装置的设计原则

一．

中央信号装置的设计原则

6KV变电所在控制室或值班室内一般设中央信号装置。中央信号装置由事故信号和预告信号组成。

变电所可根据操作电源的种类，相应地采用直流操作的中央信号或交流操作的中央信号。变电所一般采用不重复动作的中央信号装置。设计原则的详细内容见下： 1．变电所为集中控制时，控制室内应有被控制断路跳、合闸位置的指标信号。 2．人值班的变电所，应在控制室或值班室内设置能复归音响的中央事故信号及中，中央预告信号装置。

3．中央事故信号装置在断路跳闸时，除能及时发出音响信号外，在控制屏上或配电装置上还应有表示该回路事故跳闸的灯光或其他指示信号。

4．中央预告信号装置地回路故障时，除能及时发出音响信号外，还应有显示故障性质、地点和范围的指示（灯光或信号继电器）。

5．中央事故信号与预告信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器；预告信号用电铃发出音响。

6．各信号的显示装置应适当集中，以便值班人员监视。

7．有可能误发信号或不需要瞬时通知值班人员的信号，应接延时预告信号。 8．对中央事故及预告信号装置及其光字牌应进行完好性试验。

9．信号装置应有可靠的电源，对重要信号装置应对电源熔断器进行监视。 10．对单灯控制音响监视接线应能实现亮屏或暗屏（运行时断路器位置指示灯亮或暗）

二。总之，要求信号装置力求简单、可靠、醒目，应能正确反映所监视电气设备的运行状态，并能根据需要随时检验信号装置的完好性。当被监视设备发生异常时，信号装置能自动发出音响和灯光信号。信号发出后应判断故障性质、地点和范围，并将该灯光信号保持到保护动作情况记录完毕和故障消除为止，对音响信号应能根

据需要手动或自动复归。

第二节中央信号装置的设计

一．设计中央信号装置时，一般选择目前定型的接线形式，可不必自行设计。我们选择时参考《35KV变电所定型屏》，该书给出了常用的三种中央信号装置的接线形式，即事故信号不重复动作，预告信号重复动作的接线；事故、预告信号都瞬时重复动作的接线；事故信号重复动作，预告信号延时重复动作的接线。上述可对上述电路做适当的调整，或重复新设计中央信号装置的接线，以适合变电所的实际需要。

二．不重复动作的中央信号装置，其接线原理图可参考《工厂配电设计手册》、《煤矿电工手册》。

三．中央信号装置可布置在屏上。就地操作时，在值班室采用中央信号箱布置。布置在屏上时，其屏面布置及端子排的设计可将其端子排装于箱内左侧面，电铃装于箱于箱外左侧面，蜂鸣器装于箱外右侧面。箱门上装设：事故信号电源监视灯、预告信号电源监视灯（白色）、预告信号灯、事故信号灯（黄色）、事故音响解除按钮（白色）及标签框。箱内装设中间继电器。

第十章变电所屋内外布置变电所

第一节变电所布置的一般要求

一、变电所布置的一般要求

1．6KV变电所一般采用屋内式布置；对小容量的分散负荷供电时，若环境条件允许可采用屋外式或杆上式布置，其变配电装置均布置在屋外或屋外电杆上。采用屋内布置时，一般分高压配电室、低村配电室、电容器室以及变压器室、控制室和值班室等。对变压器也可根据环境条件采用屋外式布置，变压器布置的形式及适用场合可根据表10-1确定。变电所布置上和般要求如下：

（1）设备布置应紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和试验，还

要考虑发展的可能性。

（2）各房间的位置应安排合理。配电室的位置要便于进、出线；低压配电室

尽量靠近变压器室；电容器室尽量与高压配电室相毗连；控制室、值班室和辅助间的位置要便于工作人员工作和管理。

（3）习尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容器室尽量避免西晒，

控制室尽可能朝南。（4）配电室、控制室、值班室等的地面，一般应比室外高出150mm～300mm，

附设在车间内的变电所可与车间地面相平。变压器室的地面标高视需要而定。

（5）有人值班的变电所有单独的控制或值班室，并设有其他辅助间及生活设

施。

表10-1变压器的布置形式及适用场合

第二节电气间距、通道与围栏

一．气间距

1。屋内低压配电装置的电气间距（净距）应不小于表10-2所列数值：

表10-2屋内低压配电装置的安全净距 mm

二．道与围栏

1．屋内低压配电装置的走廊宽度不应小于表10-3中的数值。

表10-3低压配装置走廊的最小宽度 mm

注：在建筑物的局部部分，表中走廊宽度允许缩小200mm.

2．屋内低压配电装置的遮栏高度不应低于：网状遮栏1.7m，栅栏1.2m,无孔遮栏1.7m。

3．无遮栏裸导体布置在走廊上方离地高度小于表10-2中的C值时，应设置遮栏保护，遮栏高度不应小于1.9m。

第三节各电气设备室的布置

一．压配电室

．低压配电装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置的正面距墙不宜小于3m。

2．对采用集中控制的厂房或车间（如选煤厂等）允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距应不小于0.8m。

3．室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔在同一中心线上。

1．一般要求

1）每台油量为60Kg及以上的变压器应安装在单独的变压器室内。

2）变压器外廓与变压器室墙壁和门的距离，不应小于表10-4所列数值。

表10-4变压器外廓与变压器墙壁和门的最小净距 mm

3门内加设遮拦，以保证操作人员安全。

4）确定变压器室的尺寸时，应考虑发展的可能性，一般按装大一级容量的变压器考虑。

二．压器室的布置

变压器室的布置形式及主要尺寸，与进、出线方式和采用设备有关。电气装置国家标准图集中的布置方案很多，工矿企业常选用的几种方案和变压器室内设备安装示例图见《钢铁企业电力设计参考资料》、《煤矿电工手册》等有关书籍。

第四节屋外变压器布置

一．屋外变压器布置

1、一般要求

（1）10KV及以下屋外变压器装置的电气间距、通道、围栏、防火设施要求一定按照安全规程规定上的做。

（2）杆上变电台的变压器，安装容量不宜超过315KVA；变压器底部距地面不应小于2.5m;隔离开关和跌落式熔断器断开后，其带电部分距变压器底部的垂直距离不应小于2.5m。

（3）落地区性安装的屋外变压器装置，其带电部分离地面高度低于2.5m时或虽高于2.5m，但易为外人接近时，均应设置固定围栏。围栏门应有锁。

（4）油量为1000Kg及以上的变压器，应设置容量为100%油量的挡油设施。

（5）附设于车间外的普通型变压器，不宜设在屋面倾斜的低侧，防止屋面冰块和水落到变压器上；当外物有可能落到变压器或母线上时，变压器不宜露天放置。

（6）杆上变电台应尽量避开车辆行人较多的场所，在布线复杂、转角、分支、进户、交叉路口等的电杆上不宜装设变压器台。

2、屋外变压器的布置

屋外变压器的布置方式，可根据进、出线的方式和采用设备不同，在标准集中查取。工矿企业常用的几种布置方式可参考《工厂配电设计手册》和《煤矿电式手册》。手册中还列出了与布置方式相对应的屋外变压器装置选型表，可供选择。

第十一章变电所的防雷与接地

第一节变电所的防雷保护

一、变电所的直接雷击保护

1、装设接雷击保护的范围

变电所的屋外配电装置包括组合导线、母线廊道、主变压器，变电所的油处理室、大型变压器修理室和易燃材料库等建筑物设直接雷击保护装置。变电所的主控制室和35KV以下的配电装置室，一般不需装设雷击保护。但当该建筑物较高和年雷暴日较多时，也应装设直接雷击保护。具体装设条件见表11-1。

表11-1建、构筑物装设直接击保护的参考范围

护。当需保护设施已在相邻高建筑物的保护范围内时，可不再装设直接雷击保护装置。

2、对直接雷击保护装置的有关规定

（1）35KV及以下的高压配装置，采用独立避雷针或避雷线。在其架构和房顶上不宜装设避雷针。

（2）在装有避雷针和避雷线的构物上，严禁架设通讯线、广播线和低压线。

（3）独立避雷针或避雷线与被保护设施及周围电力设施的带电部分和接地部分之间，在空气中的距离不得小5m；在地中的距离不得小于3 m。此外还应满足下式的要求：对独立避雷针，在空气中的距离为

D≥0.3

式中D――空气中的距离，m；

D――地中的距离，m；

R――独立避雷针的冲击接地电阻，

H――被保护建、构筑物或计算点的高度，m。

避雷线与被保护设施之间距离的计算请参见《钢铁企业电力设计参考资料》、《煤矿电工手册》等有关书籍。

二、变电所对线路入侵波的防护

6KV配电装置的防入侵波保护，应在每组母线和每路架空线上装设阀型避雷器按图11-1连接。6KV母子线上的避雷器与主压器的电气距离见表11-2。

表11-2阀型避雷器与主变压器最大电气距离（3KV～10KV）

第二节配电网的防雷保护

（1）与架空线连接的3KV～10KV配电变压器，其3KV～10KV侧应用避雷器保护，并尽量靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧性点（或中性点不接地的电力网中，中性点击穿保险的接地端）以及金属外壳在一起接地。

（2）多雷区的3KV～10KV，Y，yn0和Y,y接线的配电变压器，除在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧装设一组220V避雷顺、440V压敏电阻、或击穿保险器，以防反变换波和低侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。低压中性点不接地的配电变压器，应在中性点装设击穿保险器。

（3）3KV～10KV柱上断路器和负荷开关，应用阀型避雷器或空气间隙保护。经常断路运行而又带电的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，应在带电侧装设避雷器或保护间隙，其接地线应与柱上断路等的金属外壳连接，且接地电阻不应超过10欧。

（4）3KV～10KV架空配电线路不装设避雷线。

（5）为了提高3KV～10KV钢筋混凝土电杆配电线路的绝缘水平，可采用瓷横和高一级电压的绝缘子。

（6）在多雷区或易雷击段，直接与架空线相连的电度表宜装防雷装置。

第三节变电所的接地系统

一．变电所的接地系统

1、接地的范围

1）、保护接地的范围

应当接地的部分：

（1）电机、变压器、电器、携带式用电器具的底座和外壳；

（2）电气设备传动装置；

（3）互感器的二次绕组，但继电保护另有规定者除外；

（4）配电屏与控制屏的框架；

（5）交、直流电力电缆接线盒、终端盒的金属外壳和电缆的金属外皮、穿线的钢管等；

不需接地的部分：

（1）在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，额定电压为交流380V及以下直流440V及以下的电力设备外壳；

（2）安装在配电屏、控制屏和配电装置上的仪表、继电器和其他低压电器的外壳，以及当绝缘损坏时，支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。

（3）额定电压220V及以下的蓄电池室内的支架。

2）工作接地的范围

（1）变压器、发电机、电容器组的中性点，在变压器中性点绝缘系统中，经击穿熔断器接地；

（2）电流互感器、避雷针、避雷线、避雷网、保护间隙等。

2、接地装置

交流电力设备的接地装置应充分利用直接埋入地中的或水中的自然地体。凡是埋入地中的金属管道（易燃易爆的液、气体管道除外）、水工建筑物及建、构筑物的地下金属结构、埋于土中的电缆金属外皮、非绝缘的架空地线等都可作为自然接地体。当自然接地体的电阻符合要求时，一般不敷设人工接地体，但发电厂、变电所除外。一般情况下，垂直接地体对工频电流流散作用不大，流散作用大小主要取决于接地网占地面积的大小。所以，发电厂、变电所的接地装置，除利用自然接地体外，不论采用何种接地体，都应敷设以水平接地和散泄雷电流之用。

第十二章电气照明设计

第一节电气照明设计的原则与要求

一．电气照明设计的原则与要求

照明设计合理与否不仅影响工作人员的视力健康，而且还会影响工矿企业的安全生产和照明的经济性。为此，照明设计应遵循以下原则：

1。作业面上应有合适的照度。既保证工作和视力健康对照度的要求，又保证照明的经济性。

2。保证照明的均匀度，限制眩光，力求视觉舒适。工作环境中的亮度分布应力求均匀，既保证作业面上照明的均匀，又保证作业面与周围环境（墙、顶棚、地板等）的亮度差动别不致过大。

3。保证照明的稳定性和避免频闪效应。照明的光通量要稳定，防止电光源的摆动，尽量消除电光源的频闪效应或选择频闪效应低的电光源。

4。电光源的显色性要好。在需要辨别颜色的场所，应尽量选择显色指数高的电光源或多种光源混合合作。

5。照明装置要技术先进，工作安全可靠，维护检修方便。

6。照明装置的选择应尽量美观，与周围环境和建筑协调统一。

第二节电光源类型的选择

一．电光源类型的选择

选择电光源的类型时，应根据电光源的特性和使用场所对电光源的要求选择。选择电光源的一般原则如下：

1．尽量选择发光效率高、使用寿命长的电光源，以保证照明的经济性。

2．有旋转机械的场所，应选择无频闪效应的电光源。

3．在显色性要求高的场所，应选择显色指数高的电光源。

4．在电压波动大的场所，应选择光通量受电压变化影响小的电光源。

5．在温度变化大的场所，应选择光通量受温度变化影响小的电光源。

6．在有震动的场所，应选择耐震性能好的电光源。

此外，在选择电光源的类型时还应注意以下几点：

7．灯的开关频繁、需要及时点亮、调光的场所，或不能有频闪效应及防止电磁波干

扰的场所，宜采用白炽灯或卤钨灯。

8．一般生产车间、辅助车间、仓库以及非生产建筑物、办公楼、宿舍和厂区道路等，

应优先用价格低廉的白炽灯和荧火灯。

9．当悬挂高度在4m及以下时，宜采用荧光灯；当悬挂高度在4m以上时，宜采用高

强气体放电灯，如高压汞灯或高压钠灯；有高挂条件并需要大面积照明的场所，宜采用金属卤化物灯或氙灯。当不宜采用高强气体放电灯时，也可采用白炽灯。

10．在照明要求不高，且照明时间较短的场所以及在局部照明的场所，宜选用白炽

灯。

11．应急照明应采用能瞬时点燃的白炽灯、荧光灯等。

12．当采用一种光源不能满足光色或显色性要求时，可采用两种光源的混光光源，

混光光源的混光通量比。

第三节灯具的选择与布置

一、灯具的选择

1．按使用环境选择灯具的形式

为了保证既安全又经济地使用电光源，必须根据不同的使用环境选择不同结构的灯具。根据工作场所的环境条件不同，应分别采用下列各种灯具。

（1）在空气较干燥和少尘的场所，采用开启式灯具。

（2）在特别潮湿的场所，应采用防潮灯具或带防水灯头的开启式灯具。

（3）在有腐蚀气体和蒸气的场所，宜采用耐腐蚀材料制成的密闭式灯具。

（4）在高温场所，宜采用带有散热孔的开启式灯具。

（5）在有尘埃的场所，应按防尘的保护等级分类来选择合适的灯具。

（6）在装有锻锤、重级工作制桥式吊车等震动、摆动较大场所的灯具，应有防震措

施和保护网，防止灯泡自动松脱与掉下。

（7）在易受机械损伤场所的灯具，应加保护网。

（8）在有爆炸和火灾危险场所使用的灯具，应采用增安型或隔爆型灯具。

2．按配光特性和安装高度选择灯具

灯具的结构形式不同其配光特性也不同，所以还应根据灯具的配光特性和使用环境及生产对配光特性的要求的要求选择灯具。不同照明灯具的配光特性按光通量在灯具水平面上、下两个空间的分配比例分类。

二．灯具的布置

1．室内灯具的布置

（1）灯具的布置应满足照度要求，并尽量减少眩光和阴影，作业面上照度均匀，布

置经济合理。

（2）灯具的布置方式。一般采用均匀布置方式，均匀布置可布置成矩形或菱形。需

局部照明或定向照明的地方，可视具体情况进行布置。

（3）供继续工作用的事故照明，应与正常照灯具相间布置，相间布置时可采取列间

或灯间相间布置，并应尽量保持原有照度的30%～50%。

第四节照度计算

一．照度计算是按照规定的照度及其他已知条件计算灯泡的功率和盏数，并确定灯具的布置方案；或根据已确定的灯泡功率、盏数和灯具的布置方案等已知条件，校验照度是否达到标准要求。照度计算的方法有单位容量法、利用系数法、概算曲线法和逐点计算法等几种，各种计算方法的特点及其适用范围见表12-1所示。表12-1照度计算常用方法的特点及适用范围

率和盏数，并确布置方案。

第五节照明供电系统的拟定

一、照明供电电压

1．正常和事故照明灯的工作电压一般为220V。照明网络一般采用380/220V三相四线制中性点直接接地系统，只有在线路电流不超过30A时，才可采用220V单相供电线路。

2．于危险场所的厂房内，当灯具安装高度低于2.2m时，应有防止触电危险的措施（如采用带玻璃罩和金属网的安全灯具），否则应采用36V电压。

3．携带式行灯的电压一般采用36V。在危险场所而又不便于工作的狭窄地点，或工作人员接触大块接地良好的金属面（如锅炉等金属容器和金属平台等），则携带式行灯的电压不得超过12V。

二、供电方式

1．照明设备一般与动力设备共用一台变压器供电。如由于动力负荷的影响，电压偏移过大，不能保证照明质量或灯泡寿命时，可设照明专用变压器。

2．事故照明一般应与工作照明同时装设，作为工作照明的一部分经常接电。供继续工作用的事故照明，应接在独立电源上，一般与工作照明分别由接在不同母线段上的变压器供电。供疏散人员用的事故照明，应接在与工作照明分开的回路上，当建筑物只有一路电源时则应在进线分开。

3．对不设变电所的车间，为了保证照明电压质量，工作照明电源一般均采用专用供电线路。如需要事故照明时，则事故照明电源可与动力合用供电线路。对远离变电所的小型车间或建筑物，才考虑工作照明与动力合用供电线路。与动力合用供电线路时，可将照明电源接在动力配电箱的前面。

4．为了便于检修，车间每回路供电干线上连接的照明配电箱不超过3个。室外用架空干线向各建筑物供电时可不受此限，但在每个建筑物进线处应装设刀开关和熔断器。

5．厂区道路照明，应分区集中由少数变电所供电，并由这些变电所或委托传达室、警卫室控制。

6．人防部门有特殊要求时，应根据其要求统一考虑全厂外部照明的供电和控制。

第六节设备、保护装置及导线的选择与布置

一、照明控制设备及保护装置的选择与布置

1．照明控制设备与保护装置的选择

车间照明应选择照明配电箱控制，配电箱中各回路仅带熔断器的配电箱。大型车间宜采用带低压断路器的配电箱。

照明供电系统一般彩霞熔断器进行短路保护或采用低压断路进行短路、过负荷及漏电保护。对室内照明支线每一单相回路一般采用不大于15A的熔断器或低压断器保护。对安装大功率灯泡的回路允许增大到20A～30A

在三相四线制的中性线上不能装设熔断器；对单相线路，当有接零的设备时，零线上不能装设熔断器。

2．照明控制设备的布置

照明配电箱有悬挂式和嵌入式几种，布置时可根据配电箱形式不同将其悬挂在墙上或镶嵌在墙体中。配电箱及变压器箱中心距地1.5m。若不在照明配电箱内进行控制，则配电箱的安装高度可提高到2m及以上。

照明控制用的局部开关（拉线开关除外）距地1.3m。插座的安装高度：在厂房内距地1m；在办公室及生活福利设施距1.3m。

二．照明线路导线的选择与敷设

照明线路导线一般采用塑料或橡皮绝缘电线。导线的截面应按导线的长时允许电流、线路的允许电压损失、导线的机械强度选择和校验，导线的截面还应不小于保护装置所允许的最小截面。当采用气体放电灯电时，因其三次谐波电流较大，所以三相四线系统中的中性线截面应按最大一相的电流选择。

三．气照明平面布置图的绘制

为了施工和安装的需要，设计时应绘制电气照明平面布置图。图中应反映出室内的布置轮廓，各场所的名称、尺寸和照度；按国家标准的图形符号标出全部灯具、线路等相关电器的安装位置；根据规定的种种电器的标注格式，标出其型号、规格、安装方式等有关参数。

四．综上所述，我们平煤一矿对车间照明应选择照明配电箱控制，配电箱中各回路仅带熔断器的配电箱。大型车间宜采用带低压断路器的配电箱采用三相四线制的中性线上不能装设熔断器；对单相线路，当有接零的设备时，零线上不能装设熔断器的方法进行导线的布置和选择。

篇2：工厂供电毕业设计

工厂供电毕业设计

阳泉学院

毕业设计说明书

毕业生姓名：专业：电气自动化技术学号：指导教师：所属系（部）：信息工程与自动化系

二一二年五月

阳泉学院

毕业设计评阅书

题目：某机械厂供电一次系统的设计

电气自动化技术专业姓名

设计时间：年 3 月 5 日~ 5 月 4 日评阅意见：

成绩：

指导教师：（签字）

职务：

年月日

阳泉学院

毕业设计答辩记录卡

信息系电气自动化技术专业姓名

答辩内容

成绩评定

注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。

专业答辩组组长：（签名）

201 年月日

前言

设计过程中既要考虑到技术因素，又要考虑到工厂的实际情况，在严格按照供电设计规程及在国家方针政策的引导下，最终确定好一个经济、安全、稳定、可靠的方案。

本次设计从工厂供电的技术要求出发并结合工厂众所周知，电能是现代工业的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供使用。电能的输送和分配既经济又便于控制、调节和测量，有利于生产的自动化，因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。而工厂供电主要是指电能的供应和分配。

工厂供电设计的主要任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换，分配到工厂车间的每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展，工厂的用电量也迅速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善，不仅影响到工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人生安全等密切相关的。工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证企业安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及能源的合理利用。

搞好工厂供电对于企业的发展、工业现代化的实现以及节能减排有重要意义，因此切实保证工厂的正常用电，必须使供电系统在电能的供应、分配和使用中能够安全、可靠、经济、稳定的运行。为此在供电的的实际情况，在各种技术规程及供电协议的要求下设计了一个机械厂供电一次系统，本设计从多个方面介绍了工厂供电一次系统的设计及主要设备的选择、校验等。

摘要

工厂供电是将从电力系统中获得的电能经过合理的传输变换，分配到工厂的车间里的用电设备上。伴随着社会的发展，工厂对电能的质量，供电可靠性以及经济性等要求也越来越高。工厂供电设计是否完善不仅影响工厂的生产，而且也反映到工厂供电的可靠性与安全生产上，它与企业的经济效益，设备安全运行以及工人的人身安全密切相关，因此，搞好工厂供电工作对于整个工厂的生产发展有十分重要的意义。

本设计是对工厂供电一次部分的设计，对工厂的负荷计算，短路电流计算，变电所变压器的选择，校验，无功补偿等进行了设计说明，该设计从全局出发，按照负荷性质，用电容量等做出了合理的设计。

关键词：配电线路变压器负荷短路电流电气设备

ABSTRACT

Power supply in factory is mean to electricity energy which is obtained from the power system is transferred reasonable, and it is distributed to the electric device of the factory floor. With the development of the society, the quality, reliability and economy demands of the electricity energy were increasing to the factory. Whether the design of the factory electricity supply is perfect not only affect the plant's production, but also reflects the reliability of power supply to the factory and safety, it is closely related to the economic benefit of enterprises, equipment, safe operation and safety of workers, it is important for the development of production for doing a good job of the factory power supply work.

This design is a part of power plant design, including of the plant load calculation, short circuit current calculation, and the choice of transformer substations, verification, reactive power compensation for the design specification, it make a reasonable designfollowed the load nature and electricity capacity ,standing on the overall situation.

KEY WORDS: distribution list，supply transformer，power load，short?circuit contact，electric apparatus

前言 ............................................................... i 摘要 ............................................................... ii ABSTRACT ........................................................... iii

第1章负荷计算 ...................................................... 1

1.1 负荷概述 ..................................................... 1

1.1.1 负荷的概念 ............................................. 1

1.1.2 电力负荷的等级 ......................................... 1

1.2 用电设备组计算负荷的确定 ..................................... 1

1.2.1 按需要系数法确定计算负荷 ............................... 2

1.2.2 车间负荷计算 ........................................... 6

第2章变压器选择 .................................................... 8

2.1 变配电所选址 ................................................. 8

2.2 车间变电所变压器选择 ......................................... 9

2.2.1 变压器台数及容量选择 ................................... 9

2.2.2 计算电流 .............................................. 13

2.3 无功补偿及工厂总降压变电所设计 .............................. 15

2.3.1 无功功率平衡及无功补偿 ................................ 15

2.3.2 并联电容器的选择计算 .................................. 16

2.3.3 工厂总降压变电所设计 .................................. 17

第3章变电所主接线设计 ............................................. 19

3.1 电气主接线选择及运行方式 .................................... 19

3.1.1 主接线设计原则与要求 .................................. 19

3.1.2 电气主接线确定 ........................................ 20

3.2 短路电流计算 ................................................ 21

3.2.1 绘制计算电路 .......................................... 22

3.2.2 最大短路电流计算 ...................................... 22

3.2.3 最小短路电流计算 ...................................... 24

第4章高压电网一次设备选择 ......................................... 26

4.1 35kV架空线选择 ............................................. 26

4.2 10kV电缆选择 ............................................... 27

4.2.1 假想时间tima的确定 ..................................... 27

4.2.2 高压配电室至各车间电缆的选择校验 ...................... 27

4.3 母线选择 .................................................... 30

4.3.1 35kV母线选择 ......................................... 30

4.3.2 10kV母线选择 ......................................... 31

4.4 电气设备选择校验 ............................................ 32

4.4.1 选择原则 .............................................. 32

4.4.2 电气设备和载流导体选择的一般条件 ...................... 32

4.4.3 35kV侧断路器选择 ..................................... 33

4.4.4 电流互感器的选择 ...................................... 34

4.4.5 电压互感器的选择 ...................................... 35

4.4.6 熔断器选择 ............................................ 36

4.5 高压开关柜选择 .............................................. 36

4.5.1 35KV侧高压开关柜选择 ................................. 36

4.5.2 10KV 高压开关柜选择 ................... 错误！未定义书签。

第五章防雷及过电压保护 ............................................. 38

5.1 避雷器 ...................................................... 38

5.2 避雷器的选择计算 ............................................ 38

5.2.1 按额定电压选择 ........................................ 38

5.2.2 按持续运行电压选择 .................................... 38

5.2.3 按雷电冲击残压选择 .................................... 38

5.2.4 按标称放电电流选择 .................................... 39

5.2.5 校核陡波冲击电流下的残波 .............................. 39

5.2.6 按操作冲击残压选择 .................................... 39

5.3 变电所的防雷保护 ............................................ 40

结束语 .............................................................. 42

谢辞 .............................................................. 43

参考文献 ............................................................ 44

附录 .............................................................. 45

第1章负荷计算

1.1 负荷概述 1.1.1 负荷的概念

负荷在电力系统中有以下几种含义：

(1)电力负荷是指电力系统中一切用电设备所消耗的总功率，这称为电力系统的用电负荷。用电负荷加上电网的损耗功率，称为电力系统的供电负荷。供电负荷加上发电厂的厂用电，就是各发电厂应发的总功率，称为电力系统的发电负荷。

(2)电力负荷有时又指用用电设备，包括异步电动机，同步电动机，整流设备，电热炉和照明设备等。如分为动力负荷，照明负荷，三相负荷，单相负荷等。

(3)电力负荷有时也指用电设备或用电单位所消耗的电流。如轻负荷，重负荷，空负荷，满负荷等。 1.1.2 电力负荷的等级

工厂的电力负荷，按GB50052-95规定，根据其对供电可靠性要求及中断供电造成的损失或影响程度，电力负荷分为三级。

(1)一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者：或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损害、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

(2)二级负荷

二级负荷若中断供电会造成较大的经济损失，如主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产等。二级负荷也应由两回路供电，也不应中断供电，或中断后能迅速恢复。

(3)三级负荷

三级负荷为一般电力负荷，对供电回路无特殊要求。 1.2 用电设备组计算负荷的确定

计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。

用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式法，而前者应用最为普遍[1]。

当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时、通常都采用需要系数法计算。

当用电设备台数较少而容量又相差悬殊时，则宜于采用二项式法计算。本设计宜于采用需要系数法。 1.2.1 按需要系数法确定计算负荷

NO.1 变电所

(1) 动力部分负荷计算：

已知： Pe?kW,kd?0.4,cos??0.65,tan??1.17 所以：

NO.2 变电所 (1)铸钢车间

?pekd?2000?0.4?800?kW?

Q30=P30tan??800?1.17?936?kVar?

?p30/cos??800/0.65?1230.8?kVA?

kd,?已知： Pe?1000kW

0.4?,?cos?0.?7,t an

所以：

pQS

(2) 砂库

303030

?Pekd?1000?0.4?400?kW??p30?tan??400?1.02?408?kVar? ?p30/cos??400/0.7?571.4?kVA?

kd,?已知： Pe?110kW

0.7?,?cos?0.?6,t an

所以：

pQS

NO.3 变电所 (1)铆焊车间

303030

?Pekd?110?0.7?77?kW??P30?tan??77?1.33?102.4?kVar? ?p30/cos??77/0.6?128.3?kVA?

kd,?已知： pe?1200kW

0.?3,?cos?0.?45,t a

所以：

pQS

(2) 1* 水泵房

303030

?Pekd?1200?0.3?360?kW??p30tan??360?1.98?712.8?kVar? ?p30/cos??360/0.45?800?kVA?

k,d?已知： Pe?28kW

0.75?,?cos?0.?8,ta n

所以：

pQS

NO.4 变电所 (1)空压站

303030

?Pekd?28?0.75?21?kW??p30tan??21?0.75?15.75?kVar? ?p30/cos??21/0.8?26.25?kVA?

kd,?已知： Pe?390kW

0.8?5,?cos?0.?75, ta

所以：

pQS

(2) 机修车间

303030

?Pekd?390?0.85?331.5?kW??p30tan??331.5?0.8?265.2?kVar? ?p30/cos??331.5/0.75?442?kVA?

kd,?已知： Pe?150kW

0.2?5,?cos?0.?65,t a

所以：

pQS

(3) 锻造车间

303030

?Pekd?150?0.25?37.5?kW??p30tan??37.5?1.17?43.9?kVar? ?p30/cos??37.5/0.65?57.7?kVA?

kd,?已知： Pe?220kW

0.3?,?cos0.??55,t an

所以：

pQS

(4) 木型车间

303030

?Pekd?220?0.3?66?kW??p30tan??66?1.52?100.3?kVar? ?p30/cos??66/0.55?120?kVA?

,已知： Pe?185.85kkWd?

0.?35?,cos??0.6, ta

所以：

pQS

(5) 制材场

303030

?Pekd?185.85?0.35?65.05?kW??p30tan??65.05?1.33?86.52?kVar? ?p30/cos??65.05/0.6?108.42?kVA?

k,d?已知： Pe?20kW

0.28?,?cos?0.?6,ta n

所以：

pQS

(6)终合楼

303030

?Pekd?20?0.28?5.6?kW??p30tan??5.6?1.33?7.45?kVar? ?p30/cos??5.6/0.6?9.33?kVA?

k,d?已知： Pe?20kW

0.9?,c?os0.?7?1 ,t

所以：

pQS

NO.5 变电所 (1) 锅炉房

303030

?Pekd?20?0.9?18?kW??p30tan??18?1?18?kVar?

?p30/cos??18/0.71?25.35?kVA?

kd,? 已知： Pe?300kW

0.7?5,?cos?0.?8,t an

所以：

pQS

(2) 2* 水泵房

303030

?Pekd?300?0.75?225?kW??p30tan??225?0.75?168.75?kVar? ?p30/cos??225/0.8?281.25?kVA?

k,d?已知： Pe?28kW

1.75?,?cos?0.?8,ta n

所以：

pQS

(3) 仓库（1、2）

303030

?Pekd?28?1.75?49?kW??p30tan??49?0.75?36.75?kVar? ?p30/cos??49/0.8?61.25?kVA?

W,已知： Pe?88.12kkd?

0.?3?,cos?0.?65, ta

所以：

pQS

(4) 污水提升站

303030

?Pekd?88.12?0.3?26.44?kW??p30tan??26.44?1.17?30.93?kVar? ?p30/cos??26.44/0.65?40.68?kVA?

k,d?已知： Pe?14kW

0.65?,?cos?0.?8,ta n

所以：

pQS

303030

?Pekd?14?0.65?9.1?kW??p30tan??9.1?0.75?6.825?kVar? ?p30/cos??9.1/0.8?11.38?kVA?

各车间10kV高压负荷： (1) 电弧炉

W,已知： Pe?2?1250kkd?

0.?9?,cos

?0.?87, ta

所以：

pQS

(2) 工频炉

303030

?Pekd?2?1250?0.9?2250?kW??p30tan??2250?0.57?1282.5?kVar? ?p30/cos??2250/0.87?2586.2?kVA?

kd,?已知 Pe?2?300kW

0.?8,?cos?0.?9,t an

所以

pQS

303030

?Pekd?2?300?0.8?480?kW??p30tan??480?0.48?230.4?kVar?

?p30/cos??480/0.9?533.3?kVA?

(3) 空压机

kd,?已知 Pe?2?250kW

0.8?5?,cos

?0.?85, ta

所以

pQS

备注：K

303030

?Pekd?2?250?0.85?425?kW??p30tan??425?0.62?263.5?kVar? ?p30/cos??425/0.85?500?kVA?

?0.95

?0.9K

1.2.2 车间负荷计算

确定全厂计算负荷采用需要系数法。用这种方法计算时，先从用电端起逐级往电源方向计算，即首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压侧负荷相加（如有高压用电设备，也加上高压用电计算负荷），再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。

1.NO.1变电所

,q?0. 9 Kp?0.9K

P30.1?KP?P30?0.9?800?720?kW??

Q30.1?KS30.1?

?0.95?936?889.2?

kVar?

??1144.1?kVA?

2 .NO.2变电所

,q?0. 9 Kp?0.9K

P30.2?KP?P30?0.9?477?429.3?kW??

Q30.2?KS30.2?

?0.95?510.4?484.88?

kVar?

??647.62?kVA?

3 .NO.3变电所

Kp?0.9,Kq?0.95 ??

P30.3?K

Q30.3?KS30.3?

?P?q

?0.9?381?342.9?kW??0.95?728.55?692.1?

kVar?

??772.39?kVA?

4 .NO.4变电所

Kp?0.9,Kq?0.95 ??

P30.4?KP?P30?0.9?523.65?471.29?kW??

Q30.4?KS30.4?

?0.95?521.37?495.30?

kVar?

??683.69?kVA?

5. NO.5变电所

Kp?0.9,Kq?0.95 ??

P30.5?KP?P30?0.9?309.54?278.59?kW??

Q30.5?KS30.5?

?0.95?243.255?231.09?

kVar?

??361.96?kVA?

6.车间10KV高压负荷

Kp?0.9,Kq?0.95 ??

P30.6?KP?P30?0.9?3155?2839.5?kW??

Q30.6?KS30.6?

?0.95?1776.4?1687.58?

kVar?

??3303.1?kVA?

表1-1各车

第2章变压器选择

2.1 变配电所选址

变配电所的所址选择原则

选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术与经济比较后确定： (1)接近负荷中心。 (2)进出线方便。 (3)接近电源侧。 (4)设备运输方便。

(5)不应设在有剧烈震动或高温的场所。

(6)不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。

(7)不应设在厕所浴池或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。

(8)不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不易设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

(9)不应设在地势低洼和可能积水的场所。

(10)高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》还规定：

(1)装有可燃性电力变压器的车间内变电所，不应设在三四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。

(2)多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变配电所应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁。

(3)高层主体建筑物内不宜设装有可燃性油的电气设备的变配电所。当受条件限制必须设置时，应在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集的场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁，并采取相应的防火措施。

(4)露天或半露天的变电所，不应设在下列场所：有腐蚀气体的场所；挑檐为

燃烧体或难燃烧和耐火等级为四级的建筑物旁；附近有棉粮及其它易燃易爆物品集中的露天堆放场；容易沉积粉尘，可燃纤维和灰尘，或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所[2]。

2.2 车间变电所变压器选择

主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：

1.有大量一级或二级负荷。

2.季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。 3.集中负荷较大，例如大于1250kVA 其它情况下宜装设一台变压器。

2.2.1 变压器台数及容量选择

NO.1变电所变压器台数及容量选择 (1) NO.1变电所的供电负荷统计

?0.9,K

?0.95

?720?0.9?648?kW??P

'Q30?Q30.1Kq?889.2?0.95?844.74?

kVar??

'P30?P30.1K'S30?

??1064.65?kVA?

(2) NO.1变电所变压器选择。为保证供电可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）。

?0.7?1064.65?745.26?kVA? SNT?0.7S30

选择变压器型号为SL7?800/10，额定容量为800kVA，两台查表得变压器项参数：空载损耗 : ?P0?1.54kW；负载损耗 : ?PK?9.9kW; 阻抗电压 : UK%?4.5; 空载电流 : I0%?2.5；

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

S30?

1'1

S30??1064.65?532.325?kVA? 22

简化公式得:

?pT?0.015S30?0.015?532.325?7.98?kW??QT?0.06S30?0.06?532.325?31.94?kVar?

NO.2变电所变压器台数及容量选择 (1) NO.2变电所的供电负荷统计

?0.9,K

?0.95

?429.3?0.9?386.37?kW??P

'Q30?Q30.2Kq?484.88?0.95?460.64?

kVar??

'P30?P30.2K'S30?

??601.22?kVA?

(2) NO.2变电所变压器选择。为保证供电可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）。

?0.7?601.22?420.854?kVA? SNT?0.7S30

选择变压器型号为 SL7?500/10，额定容量为500kVA，两台查表得变压器项参数：空载损耗 : ?P0?1.08kW；负载损耗 : ?PK?6.9kW; 阻抗电压 : UK%?4; 空载电流 : I0%?3.2；

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

S30?

1'1

S30??601.22?300.61?kVA? 22

简化公式得:

?pT?0.015S30?0.015?300.61?4.51?kW??QT?0.06S30?0.06?300.61?18.04?kVar?

NO.3变电所变压器台数及容量选择 (1) NO.3变电所的供电负荷统计

?0.9,K

?0.95

?342.9?0.9?308.61?kW??P

'Q30?Q30.3Kq?692.1?0.95?657.5?

kVar??

'P30?P30.3K'S30?

??726.32?kVA?

(2) NO.3变电所变压器选择。为保证供电可靠性，并降低成本，选用一台变压器。

?726.32?kVA? SNT?S30

选择变压器型号为SL7?800/10，额定容量为800kVA，一台查表得变压器项参数：空载损耗 : ?P0?1.54kW；负载损耗 : ?PK?9.9kW; 阻抗电压 : UK%?4.5; 空载电流 : I0%?2.5；

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

?726.32?kVA? S30?S30

简化公式得:

?pT?0.015S30?0.015?726.32?10.89?kW??QT?0.06S30?0.06?726.32?43.58?kVar?

NO.4变电所变压器台数及容量选择（1）NO.4变电所的供电负荷统计

?0.9,K

?0.95

?471.29?0.9?424.16?kW??P

'Q30?Q30.4Kq?495.30?0.95?470.54?

kVar??

'P30?P30.4K'S30?

??633.5?kVA?

(2) NO.4变电所变压器选择。为保证供电可靠性，并降低成本，选用一台变压器。

?633.5?kVA? SNT?S30

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

?633.5?kVA? S30?S30

简化公式得:

?pT?0.015S30?0.015?633.5?9.50?kW??QT?0.06S30?0.06?633.5?38.01?kVar?

NO.5变电所变压器台数及容量选择 (1) NO.5变电所的供电负荷统计

?0.9,K

?0.95

?278.59?0.9?250.73?kW??P

'Q30?Q30.5Kq?231.09?0.95?219.54?

kVar??

'P30?P30.5K'S30?

??333.26?kVA?

(2) NO.5变电所变压器选择。为保证供电可靠性，并降低成本，选用一台变压器。

?333.26?kVA? SNT?S30

选择变压器型号为SL7?400/10，额定容量为400kVA，一台查表得变压器项参数：空载损耗 : ?P0?0.92kW；负载损耗 : ?PK?5.8kW; 阻抗电压 : UK%?4; 空载电流 : I0%?3.2；

(3)计算每台变压器的损耗（n=1）

?333.26?kVA? S30?S30

简化公式得:

?pT?0.015S30?0.015?333.26?5?kW??QT?0.06S30?0.06?333.26?20?kVar?

表2-1 各变电所变压器台数及容量

2.2.2 计算电流

1.NO.1变电所

11P??800?400?kW??30

22 11

Q30??Q

30??936?468?kVar

P30?

计其变压器的损耗：

P1?P30??pT?400?7.98?407.98?kW?

Q1'?Q30??QT?468?31.94?499.94?kVar?

S1'???645.28?kVA?

所以：计算电流 I30?

?37.26?A?

2.NO.2变电所

P??477?238.5?kW??30

22 11

Q30??Q30??510.4?255.2?kVar?

P30?

计其变压器的损耗：

P2'?P30??PT?238.5?4.51?243.01?kW?Q2'?Q30??QT?255.2?18.04?273.24?

kVar?S2'???365.67?kVA?

所以：计算电流

I30?3.NO.3变电所

P30??P30?381?kW?Q30??Q30?728.55?kVar?

?21.11?A?

计其变压器的损耗：

P3'?P30??PT?381?10.89?391.89?kW?Q3'?Q30??QT?728.55?43.58?772.13?

kVar?S3'???865.89?kVA?

所以：计算电流

I30?4.NO.4变电所

P30??P30?523.65?kW?Q30??Q30?521.37?kVar?

?49.99?A?

计其变压器的损耗：

P4'?P30??PT?523.65?9.5?533.15?kW?Q4'?Q30??QT?521.37?38.01?559.38?

kVar?S4'?

??772.76?kVA?

所以：计算电流

I30?5.NO.5变电所

P30??P30?309.54?kW?Q30??Q30?243.225?kVar?

?44.62?A?

计其变压器的损耗：

P5'?P30??PT?309.54?5?314.54?kW?Q5'?Q30??QT?243.225?20?263.225?

kVar?S5'???410.15?kVA?

所以：计算电流

I30?

表2-2 变电所计算电流

?23.68?A?

2.3 无功补偿及工厂总降压变电所设计 2.3.1 无功功率平衡及无功补偿

无功平衡是保证电力系统电压质量的基础。合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压质量，而且能提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。

无功负荷包括：电力用户的无功负荷（主要是大量的感应电动机），送电线路及各级变压器的无功损耗，以及发电厂自用无功负荷等。

无功电源包括：发电机实际可调无功容量，线路充电功率，以及无功补偿设备中的容性无功容量等。

无功补偿设备包括：并联电容器，串联电容器，并联电抗器，同步调相机以及静止无功补偿装置等。

电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动，所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。

工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的.无功功率。并联电容器的补偿方式，有以下三种：

(1) 高压集中补偿：电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。按GB50227-95《并联电容器装置设计规范》规定：高压电容器组宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地电网中，星形接线电容器组的中性

点不应接地。

(2) 低压集中补偿:电容器装在变电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。按GB50227-95规定：低压电容器组可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式。

(3) 低压分散补偿：电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它利用用电设备本身的绕组放电，电容器组多采用三角形接线。由于本设计在10kV侧补偿，所以选高压集中补偿。

2.3.2 并联电容器的选择计算

(1)无功功率补偿容量（单位为kVar）的计算 QC?P30?tan?1?tan?2???qcP30 式中 P30――工厂的有功计算负荷；

tan?1――对应于原来功率因数cos?1的正切； tan?2――对应于需补偿到的功率因数cos?2的正切； ?qc――无功补偿率；

(2)并联电容器个数的计算

式中 qc――单个电容器的容量

2.3.3 工厂总降压变电所设计

1.工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择

'''''

P?2?p?2?p?p?p?p?12345?3155

?2?407.98?2?243.01?391.89?533.15?314.54?3155?5696.56

?Q?2?Q?2?Q

?Q?Q?Q?1776.4

?0.95

'3'4'5

?2?499.94?2?273.24?772.13?559.38?263.225?1776.4?4917.5 K

?0.9,K

P?0.9?5696.56?5126.9?kW??P?

Q?Kq?Q?0.95?4917.5?4671.63?kVar??P?K

S??6936.08?kVA?

P5126.9

??0.739 S6936.08

功率因数 cos??

总降压变压器10kV侧无功补偿后功率因数不低于0.9，取cos?1?0.92。无功功率补偿容量为：

QC?P(tan??tan?1)?5126.9?(0.912?0.426)?2492?kVar?

无功补偿后的容量为

?Q?QC?4671.63?2492?

2179.63?kVar? QC

S???5570.99?kVA?

为保证供电的可靠性，选用两台主变压器（每台可供总负荷的70%） SNT?0.7S?0.7?5570.99?3899.7?kVA?

所以选择变压器型号为SL7?4000/35 ,额定容量4000kVA,两台 ,查表得：空载损耗： ?P0?5.65kW;

负载损耗 : ?PK?32.5kW; 阻抗电压 : UK%?7; 空载电流 : I0%?2.2； 2.计算每台变压器的损耗(n?1)

S30??S??5570.99?2785.5?kVA?

简化公式得：

?PT?0.015S30?0.015?2785.5?41.78?kW??QT?0.06S30?0.06?2785.5?167.13?kVar?

3.变压器高压侧的负荷为

P30?P??PT?5126.9?41.78?5168.68?kW?

Q?Q??QT?2179.63?167.13?2346.76?kVar?

'30

??5676.49?kVA? S30

P305168.68

?0.911?0.9, cos?2?'?

Q305676.49

所以选主变压器SL7?4000/35符合要求。

第3章变电所主接线设计

3.1 电气主接线选择及运行方式 3.1.1 主接线设计原则与要求

变配电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。

1.安全性

(1) 在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。

(2) 在低压断路器的电源侧及可能反馈的另一侧，必须装设低压刀开关。 (3) 在装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。 (4) 35kV及以上的线路末端，应装设与隔离开关关联锁的接地刀闸。 (5) 变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。

2.可靠性

(1) 变电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或者一回6kV及以上专用架空线路或电缆供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆组成的线路，且每根电缆应能承受100%的二级负荷。

(2) 变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关（串熔断器）。当双电源供多个变电所时，宜采用环网供电方式。

(3) 对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变电所采用放射性高压配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。

(4) 变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。

3.灵活性

(1) 变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线。 (2) 35kV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形接线或线路变压器组接线。

(3) 需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。

(4) 主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。 (5) 主接线方案应考虑到今后可能的扩展。 4.经济性

(1) 主接线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单，变电所高压侧宜采用且断路器较少或不用断路器的接线。

(2) 变配电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。

(3) 中小型工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。

(4) 工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电度表用。

(5) 应考虑无功功率的人工补偿，是最大负荷时功率因数达到规定的要求。

3.1.2 电气主接线确定

变配电所的主接线常见的形式有：单母线不分段、分段、内桥、外桥、单母线加旁路母线、双母线等。

所谓母线又称汇流排，原理上相当与电气上的一个节点，当用电回路较多时，馈电线路和电源之间的联系常采用母线制。母线有铜排、铝排，它起着接收电源电能和向用户分配电能的作用。

装设两台主变的变电所主接线采用桥形接线，因桥形接线适应性强，对线路变压器的操作方便，运行灵活，且易扩展成单母线分段接线的变电所。考虑到本厂线路较短，且两台变压器要经常切换，检修的情况，采用外桥接线。

10kV侧采用单母线分段式接线，变压器两侧都装有电流互感器，均用成套配电装置配电。二次侧各重要负荷均采用双回路供电，以保证可靠性。

主变压器二次的配电母线，采用单母线分段，当某线路或变压器因故障及检修停止运行时，可能通过母线分段断路器的联络，保证对负荷的不间断供电。 35kV侧电源进线采用双回架空线从而保证供电可靠，根据与供电部门所签订的供电协议，35kV侧进线不同时运行，正常情况下一趟运行，一趟备用，变压器

的正常运行方式是两台都运行。10kV分段断路器闭合。运行方式的确定：

当220/35kV区域变电所为最大运行方式时，本变电所为正常运行时，是本厂供电系统的最大运行方式。

当220/35kV区域变电所为最小运行方式时，本变电所一台变压器工作或10kV分段断路器断开时，是本厂供电系统的最小运行方式。

3.2 短路电流计算

在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，两相短路电流和单相短路电流均较三相短路电流小，因此用于选择电气设备和导体的短路稳定校验的短路电流，应采用三相短路电流。

短路电流的计算主要是三相短路电流计算，短路电流计算的方法中常用的有欧姆法和标幺值法。

进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，如图3―1所示。在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元器件一次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择需要进行短路校验的元器件有可能通过的最大的电流。通过等效电路化简。最后计算短路电流和短路容量。

本设计采用标么值法计算短路电流。标么值是选定一个基准值，用此基准值去除与其单位相同的实际值。

计算中取 Sd?100MVA

按无穷大系统供电计算短路电流。短路计算电路图见图3―1。为简单起见，标幺值版本号*全去掉.

3.2.1 绘制计算电路

(1)GS系统

200MVA175MVA

(2)

K-1(3)

K-2

35KV

SL7-4000/3510KV

图3-1 短路电路图

3.2.2 最大短路电流计算

工厂总降压变35kV母线短路电流（短路点k-1） (1) 确定标幺值基准

Sd?1000MVA,Ud?Uc ，式中Uc是线路所在电网的短路计算电压，比所在电

网额定电压高5%。即高压侧Ud1?37kV ，低压侧Ud2?10kV。

则短路基准电流按下式计算

Id1?

?1.56?

kA?

Id2?

??5.77?kA?

(2) 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值

1.因为变电所最大运行方式时电源35kV母线出口断路器的容量是200MVA。所以：系统电抗（取断路器SOC?200MVA） Xs?

Sd100

??0.5 Soc200

2.架空线路与电缆线路相比有较多的优点，如成本低，投资少，安装容量维护和检修方便，易与发现和排除故障。所以架空线路在一般工厂中应用相当广泛，架空线路由导线，电杆，绝缘子和线路金属等主要元件组成。

本线路采用LGJ?50(见下章线路选取) 查表得 X0?0.35?/km，线路长8公里。

因此架空线路标幺值为

XWL?0.38?8?(3) 电力变压器电抗标幺值

100

?0.223 372

对于SL7?4000/35，查表得 Uk%?7 故 XT?

Uk%Sd7100

????1.75 100SN1004

(4) 计算三相短路电流和短路容量 1.k-1短路时总电抗标幺值

X?1

?XS?XWL?0.5?0.223?0.723

2.三相短路电流和三相短路容量

Ik3?1?I''(3)

Id11.56

??2.16?kA?X10.705 ?3?I??Ik3?1?2.16?kA?

ish?2.55I''(3)?2.55?2.16?5.51?kA?3Ish?1.51I''(3)?1.51?2.16?3.26?kA?

Sk3?1?

Sd100

??138.31?MVA?X10.723?

3.k-2点短路总电抗标幺值为

X?2

?XS?XWL?

XT1.75?0.5?0.223??1.598 22

4.k-2点短路时的三相短路电流和三相短路容量为

Ik3?2?I''(3)

Id25.77

??3.61?kA?X21.58 ?3?I??Ik3?2?3.61?kA?

ish?1.84I''(3)?2.55?3.65?9.21?kA?3Ish?1.09I''(3)?1.51?3.65?5.45?kA?

Sk3?2?

Sd100

??62.58?MVA?X21.58?

3.2.3 最小短路电流计算

(1) 确定标幺值基准

Sd?1000MVA,Ud?Uc ，式中Uc是线路所在电网的短路计算电压，比所在电

网额定电压高5%。即高压侧Ud1?37kV ，低压侧Ud2?10kV。则短路基准电流按下式计算

Id1?Id2?

?1.56?

kA??5.77?kA?

(2) 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值

1.因为变电所最小运行方式时电源35kV母线出口断路器的容量是175MVA。所以：系统电抗（取断路器SOC?175MVA） XS?

Sd100??0.57 Soc175

2.本线路用35kV高压架空线，型号采用LGJ?120查表得 X0?0.35?/km，线路长8公里。

因此架空线路电抗标幺值为 XWL?0.38?8?(3) 电力变压器电抗标幺值

对于SL7?4000/35，查表得 Uk%?7 故 XT?

Uk%Sd7100

????1.75 100SN1004

100

?0.223 2

(4) 计算三相短路电流和短路容量 1.k-1短路时总电抗标幺值 X

?XS?XWL?0.57?0.223?0.793

2.三相短路电流和三相短路容量

Ik3?1?I''(3)

Id11.56

??1.97?kA?X10.793?3?I??Ik3?1?1.97?kA?

表3―2最大运行方式下短路电流

3.k-2点短路总电抗标幺值为

X?2

?XS?XWL?

XT1.75?0.57?0.223??1.668 22

4.k-2点短路时的三相短路电流和三相短路容量为

Ik3?2?I''(3)

Id25.77??3.46?kA?X21.668 ?3?I??Ik3?2?3.46?kA?

ish?1.84I''(3)?2.55?3.46?8.82?kA?3Ish?1.09I''(3)?1.51?3.46?5.22?kA?

Sk3?2?

Sd100

??59.95?MVA?X21.668?

表3―3最小运行下短路电流

第4章高压电网一次设备选择

4.1 35kV架空线选择

该架空线导线的选择对电网的技术、经济性的影响很大，只有综合考虑技术经济的效益，才能选出合理的导线截面。35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。

本厂采用两回高压架空线路，线路全长8公里。

35kV供电线路截面选择

1.为保证供电的可靠性，选用两条35kV供电线路每回35kV架空线路负荷

P30?5168.68?kW?

?2346.76?kVar? Q30

S'?5676.49?kVA?

计算电流：

1''1S?5676.49I30???46.82?A? 2.按经济电流密度选择导线的截面

由于任务书中给的最大负荷利用小时数为6000小时，查表得：架空线的经济电流密度 jec?0.9A/mm2

所以可得经济截面：Aec?

I3046.82

??52.02?mm2? jec0.9

可选LGJ?50 ，其允许载流量：Ial?207A,R0?0.65?/km,x0?0.38?/km 取几何间距为1500mm 按长期发热条件检验：

已知：??

300，温度修正系数为：kt?

?0.988

?Ialkt?207?0.988?204.52?A??I30 Ial

由上式可知所选导线符合发热条件。

4.2 10kV电缆选择

电缆截面的选择除临时线路或年利用小时在1000h以下者外，均按经济电流密度、长时允许电流、电压损失及热稳定条件进行校验。因为区域变电所35千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂“总降”不应大于1.5秒；

4.2.1 假想时间tima的确定

tima

I''2

?tk?0.05

在无限大容量中，由于I''?I?，因此 tima?tk?0.05

式中tk―短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当tk?1S时，tima?tk

选择真空断路器，其全分闸时间取0.1S，工厂“总降”不应大于1.5S。所以 tima?1.6S

4.2.2 高压配电室至各车间电缆的选择校验

采用YJ22―10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 1.NO.1变电所

(1) 按经济电流密度选择

已知计算电流 I30?37.26A ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54A/mm2

所以可得经济截面：Aec?

I3037.26

??24.19mm2 jec1.54

可选截面25mm2的电缆，其允许载流量Ial?90A

其中：Ial?90?0.94?84.6?I30（乘以修正系数0.94）满足发热条件。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的C值查表得

(3)

Smin?I?

?3650??57.71?mm2??25mm2 C80

因此缆芯25mm22的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为YJL22―10000―3×50

2.NO.2变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 I30?21.11A ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54A/mm2

所以可得经济截面：Aec?

I3021.11

??13.71mm2 jec1.54

可选截面16mm2的电缆，允许载流量不存在。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的C值查有关数据得

(3)

Smin?I?

?3650?57.71?mm2??16mm2 因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为YJL22―10000―3×50

3.NO.3变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 I30?49.99A ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54A/mm2

所以可得经济截面：Aec?

I3049.99

??32.46mm2 jec1.54

可选截面35mm2的电缆，其允许载流量Ial?105A

其中：Ial?105?0.94?98.7?I30（乘以修正系数0.94）满足发热条件。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的C值查表得

(3)

Smin?I?

?3650??57.71?mm2??35mm2 C80

因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为YJL22―10000―3×50

4.NO.4变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 I30?44.62A ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54A/mm2

所以可得经济截面：Aec?

I3044.62??28.97mm2 jec1.54

可选截面25mm2的电缆，其允许载流量Ial?90A

其中：Ial?99?0.94?93.06?I30（乘以修正系数0.94）满足发热条件。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的C值查表得

(3)

Smin?I?

?3650??57.71?mm2??16mm2 C80

因此缆芯25mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为YJL22―10000―3×50

5.NO.5变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 I30?23.68A ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54A/mm2

所以可得经济截面：Aec?

I3023.68

??15.38mm2 jec1.54

可选截面16mm2的电缆，其允许载流量不存在。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的C值查表得

(3)

Smin?I?

?3650??57.71?mm2??16mm2 C80

因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为YJL22―10000―3×50。

6.其余10KV电缆的选择及过程同上，电缆型号及长度见下表

表4-1 电缆型号

4.3 母线选择

选择配电装置中的母线应考虑如下内容： 1.选择母线截面；

2.校验母线短路时的热稳定。

4.3.1 35kV母线选择

母线采用矩形母线，矩形母线具有集肤效应小，散热条件好，安装简单，连接方便等优点。对于传输容量大，年负荷利用小时数高，长度在20m以上的导体，其截面应按经济电流密度选择。

最大持续工作电流Imax可由下式计算

Imax?

(2?35)

?(2?35)

?131.97?A?

按经济电流密度选择导线截面，可使其年运行费用降低，母线的经济截面可由下式决定

Se?

Imax131.97

??144.6?mm2? Je0.9

式中Je―经济电流密度（可查表得到）

按短路条件校验母线的热稳定

按正常条件选择的母线截面，必须校验它在短路时的热稳定。工程上为简化计算常采用短路时发热满足最高容许温度的条件下所需的导体最小截面Smin来校验载流导体的热稳定性。当所选的导体截面大于或等于Smin时便是稳定的，反之不稳定

Smin?

11I??2210?16.35?mm2? C171

式中 C―热稳定系数

kf?集肤效应系数。当铝矩形母线截面在1000mm2以下时为1，

1000?1200mm2时为1.1

因为 Se?144.6mm2?Smin 热稳定满足。

4.3.2 10kV母线选择

采用矩形铝母线

最大持续工作电流Imax可由下式计算

Imax?

(2?10)

?(2?10)

?461.9?A?

按经济电流密度选择导线截面，可使其年运行费用降低，母线的经济截面可由下式决定

Se?

Imax461.9??513.2?mm2? Je0.9

式中Je―经济电流密度（可查表得到）按短路条件校验母线的热稳定

Smin?

I??3650?27?mm2? C171

式中 C―热稳定系数

kf?集肤效应系数。当铝矩形母线截面在1000mm2以下

1000?1200mm2时为1.1

因为 Se?513.2mm2?Smin 热稳定满足。

4.4 电气设备选择校验 4.4.1 选择原则

为保证电器供电线路及电器设备自身的安全可靠、经济合理、运行维修方便，电器设备应按正常条件下和短路故障条件下工作的要求来选用。

正常条件是指电器使用中的额定容量、额定电压、额定电流、额定频率及电器所处在的场所、环境温度、海拔高度等。其中所处的场所包括用于户外或户内、有无防尘、防腐、防火、防爆要求，空气中的湿度、盐碱成份等。

短路故障条件是指发生短路时满足动稳定性和热稳定性。电器设备选用的一般原则是：

1.电器的额定电压?UN?大于或等于所在回路的工作电压。 2.电器的额定电流?IN?大于或等于所在回路的工作电流。

3.电器设备（指断路器、熔断器、开关、负荷开关等）的额定断流容量应大于或等于该设备所处的短路容量。

4.部分电器设备在选择后要进行短路动稳定度、热稳定度的校验。

4.4.2 电气设备和载流导体选择的一般条件

(1) 按正常工作条件选择

1.按工作电压选择设备的额定电压UN不应小于所在线路的额定电压

UNS，即UN?UNS

但需注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压应与线路额定电压相同，即UN=UNS。

2.按工作电流选择设备的额定电流IN不应小于所在线路的计算电流

Imax，即IN?Imax

(2) 按短路条件校验 1.动稳定校验：

imax?ish

3sh

Imax?I

式中imax、Imax?开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为

kA）

33、Ish?开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA） ish

2.热稳定校验：

当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，I2t?Qk，tk?tin?ta，校验电气设备及电缆（3?6kV厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。

4.4.3 35kV侧断路器选择 1.进线侧断路器母联断路器选择流过断路器的最大持续工作电流为

Imax?(2?SN)UN)?(2?4000)35)?131.97?A?

额定电压选择：UN?UNS?35kV 额定电流选择：IN?Imax?131.97A

''3

开断电流选择：INbr?I???2.16kA

在本设计中35kV侧断路器采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。从《电气工程电器设备手册》（上册）中比较各种35kVSF6高压断路器的应采用LN2?35?型号的断路器。其技术参数如下：

表4-2断路器参数

(3)22

tima?2.162?1.6?7.46?(kA)S?热稳定校验：IIt2t?Qk?I?

(kA)S? It2t?162?4?1024??? 可知满足热稳定校验

动稳定校验：ies?40kA?ish?5.51kA 满足动稳定校验，所选断路器合适。

2.主变压器侧断路器选择

Imax?(1.05?SN)UN)?(1.05?4000)35)?69.28?A?

额定电压选择：UN?UNS?35kV 额定电流选择：IN?Imax?69.28A

''3

开断电流选择：INbr?I???2.16kA

可知LN2?35?同样满足主变压器侧断路器的选择，其动稳定热稳定计算与母联侧相同。

4.4.4 电流互感器的选择

电流互感器的选择和配置应按下列条件：

电流互感器应按装设地点条件及额定电压、一次电流、二次电流（一般为5A）准确级等进行选择，并校验其短路动稳定和热稳定。

一次回路电压：ug(一次回路工作电压)?un

一次回路电流：Ig?max(一次回路最大工作电压)?I（原边额定电流） m准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

二次负荷：Sn?I2n?Z2n(VA) S2?I22n?Z2n?VA? 动稳定：

ishmKdw

式中，Kdw 是电流互感器动稳定倍数。

（ImKt）热稳定：I2?tdz?

Kt为电流互感器的1s热稳定倍数。

35kV侧电流互感器的选择

一次回来电压: un?ug?35kV

二次回路电流：Im?Ig.max?4?4000(3?UN)?87.98A 根据以上两项初选LCW?5)型独立电流互感器

表4-3电流互感器参数

动稳定校验：ish?mKdw?100?100?14.14?kA?

22tdz?(Imkt)2?(100?65)2?42.25?(kA)S?热稳定校验：I?

两种校验都满足，选LCW?5)型独立电流互感器适合。

4.4.5 电压互感器的选择

电压互感器的选择和配置应按下列条件：

电压互感器应按装设地点条件及一次电压、二次电压（一般为100V）、准确级等进行选择。电压互感器满足准确级要求的条件也决定于二次负荷。

一次电压u1、un为电压互感器额定一次线电压。二次电压：按表所示选用所需二次额定电压u2n。

表4-4电压互感器绕组

准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：

用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有

计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。

供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为1级。

用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。

在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。负荷S2：S2?Sn

1.电压互感器的选择

型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。电压：额定一次电压： U1n=35kV U2n=0.1/3kV

准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计手册，

0.1

/kV 选选择PT的型号：最大容量1200VA，

JDJJ?35 ，

3择PT的型号：JDZ?35，额定变比：kV4.5

高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式两大类型。本设计选择手车式开关柜。

4.4.6 熔断器选择

4.5.1 35KV侧高压开关柜选择

根据主接线图与计算出的断路器容量，35kV母线侧选择JYN1?35型高压开关柜，编号分别为26、38、87、102。开关柜从NO.101到NO.112共12台。主要电气设备见表4-7。

根据主接线图与计算出的断路器容量，10kV侧选择JYN2?10型高压开关柜，编号分别为01、07、20。开关柜从NO.113到NO.127共15台。主要电气设备见表4-6。

表 4-5 35KV侧一次设备的选择校验表

表4-6JYN2-10型高压开关柜主要电气设备

第五章防雷及过电压保护

防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有：避雷针p避雷线p避雷器和防雷接地等装置。

5.1 避雷器

避雷器是一种过电压限制器,它实质上是过电压能量的接受器,它与别保护设备并联运行,当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压,保护电气设备。

目前在新建或技术改造的变电所中，一般都选用氧化锌避雷器，作为电力变压器等电气设备的大气过电压、操作过电压及事故过电压的保护设备。

5.2 避雷器的选择计算 5.2.1 按额定电压选择

选择的避雷器额定电压应大于或等于所在保护回路的标称额定电压：

UbN?UsN

式中 UbN---避雷器的额定电压，单位为kV； UsN---系统标称额定电压，单位为kV。

5.2.2 按持续运行电压选择

为了保证选择的避雷器具有一定的使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不得超过避雷器的持续运行电压：

Uby?Uxg

式中 Uby---金属氧化物避雷器的持续运行电压有效值，单位为kV； Uxg---系统最高相电压有效值，单位为kV。 5.2.3 按雷电冲击残压选择

避雷器的额定电压UbN选定之后，避雷器在流过标称放电电流而引起的雷电

篇3：工厂供电毕业设计

供配电技术实训

题目：某机械厂金工车间配电系统设计作者：系（部）：信息与电子工程系专业班级：生产过程自动化指导教师：职称：实训时间：

12 月 6 日

某机械厂金工车间配电系统设计

摘要

本次供配电技术实训是对某一个机械厂金工车间配电系统进行设计。该厂的生产任务是：承担手拉葫芦共155种不同零件8个品种的加工工作。

本次实训的主要内容是：①对整个车间整体配电方案确定；②对车间配电系统主接线设计，确定主接线图；③配电干线的选择、支线的选择、配电箱的选择、保护设备的选择。在整个设计过程中，确定了树干式式车间配电系统；④运用二项式系数法确定用电设备组计算负荷P30、Q30、S30和I；⑤选择XL-21系列配

电箱；⑥选择车间线路。

关键词：二项式系数法；配电系统；配电箱；

摘要

关键词…………………………………………………………………………………….. 3

1.车间配电系统确定……………………………………………………………..5

1.1低压线路的接线方式 ………………………………………………………………...5

1.1.1放射式接线……………………………………………………..........................5

1.2.2树干式接线 …………………………………………………………………....5 1.2主接线图的确定 ……………………………………………………………………...5

2.车间线路负荷计算及选择……………………………………………………..6

2.1负荷计算的方法……………………………………………………………………….6 2.2二项式系数法 ………………………………………………………………………...6 2.3线路选择……………………………………………………………………………... .7

2.3.1线路类型 ……………………………………………………………………....7

2.3.2线路敷设方式 ………………………………………………………………....7 2.3.3线路敷设部位………………………………………………………………… .7 2.3.4导线选择 ……………………………………………………………………....7 2.4配电箱出线线路负荷计算及线路选择…………………………………………….... 8

2.4.1各个设备的负荷计算………………………………………………………… .8 2.4.2配电箱出线线路选择………………………………………………………… .8 2.5配电箱进线负荷计算及线路选择…………………………………………………. …9

2.5.1配电箱进线的负荷计算…………………………………………………….. ...9 2.5.2配电箱进线的选择 …………………………………………………………..10 2.6车间干线的负荷计算及线路选择…………………………………………………. .10

2.6.1车间干线的负荷计算 ………………………………………………………..10 2.6.2干线的选择 …………………………………………………………………..11 2.7电源进线线路选择 ………………………………………………………………….12

3.配电箱的选择………………………………………………………………….12

3.1配电箱的介绍 ……………………………………………………………………….12 3.2配电箱的选择 ……………………………………………………………………….12 3.3熔断器的选择方法 ………………………………………………………………….13

3.3.1熔断器熔体电流的选择 ……………………………………………………..13 3.3.2熔断器的选择 ………………………………………………………………..13 3.4刀熔开关的选择方法 ……………………………………………………………….13 3.5熔体电流计算及熔断器选择 ……………………………………………………….13

实训总结………………………………………………………………………….17 参考文献………………………………………………………………………….18

1.车间配电系统确定

供电线路是工厂供电系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。

1.1低压线路的接线方式

低压线路的接线方式有放射式，树干式等。其优缺点比较如下：

1.1.1放射式接线

低压线路放射式接线的特点是发生故障时互不影响，供电可靠性较高，但在一般情况下，有色金属消耗较多采用开关设备也较多，且系统灵活性较差。这种线路适用于大型设备的供电。见图1.1。

1.1.2树干式接线

树干式接线的特点正好与放射式相反，其系统灵活性较好，采用的开关设备较少，有色金属消耗的也较少。只是供电可靠性较差。实践证明，低压树干式接线在工厂的机械加工车间，机修车间和工具车间中应用相当普遍。因为它比较适用于供电容量小，且分布较均匀的用电设备组。见图1.2。

0kV

6～10kV

80V

(a)母线放射式配电的树干式 (b)为变压器-干线式树干式图1.1低压放射式接线图图 1.2 低压树干式接线

经过两者比较，本设计车间配电系统选择树干式接线，再通过5台配电箱给36台设备供电。具体见图1.3.

1.2车间配电系统主接线

图1.3

2.车间线路负荷计算及选择

2.1负荷计算的方法

常用负荷计算方法有：需要系数法和二项式系数法。

需要系数法的特点是简单方便，计算结果比较符合实际。但是把需要系数看作与一组设备中设备的多少及容量是否相差悬殊等都无关的固定值，这就考虑不周全。需要系数法适用于设备台数较多的车间计算负荷。实际上只有当设备台数较多，总容量足够大，没有特大型用电设备，才用需要系数法。而本系统设备台数较少，故应采用二项式系数法。

2.2二项式系数法

1、单个设备：

P30?PN/?.................................................(2.1)Q30?P30/tan?...........................................(2.2)S30?P30/cos??I30?S30/

N..........................................(2.4)

2、单组设备：

P30?bPe?cPx............................................(2.5) (x=n/2,按四舍五入取整）

Q30?P30/tan?...........................................(2.6)S30?P30/cos??I30?S30/

N..........................................(2.8)

3、多组设备：

P30?Q30

?(bP)?(cP)............................(2.9) ??(bPtan?)?(cP)tan?.......(2.10)

max

2.3线路选择

2.3.1线路类型

线路类型有：架空线路、电缆线路和车间线。架空线路LJ铝绞线和LGJ钢芯铝绞线。车间线路包括室内配电线路和室外配电线路。室内配电线路大多采用绝缘导线，绝缘导线按线芯材质分铜芯和铝芯两种；按绝缘材料分橡皮绝缘和塑料绝缘。

其中配电箱进、出线采用绝缘导线BLV-500；电源进线采用LJ铝绞线；干线采用LMY硬铝母线。

2.3.2线路敷设方式

常见的敷设方式有：穿焊接钢管敷设、穿硬塑料管敷设、穿电线管敷设等。其中配电箱进线采用穿硬塑料管敷设PC，配电箱出线采用穿焊接钢管敷设SC。

2.3.3线路敷设部位

常见的线路敷设部位有：沿墙面敷设WS、沿地板或地面下敷设F。其中配电箱进线采用沿墙面敷设WS，配电箱出线采用沿地板或地面下敷设F。

2.3.4导线选择

根据《工厂供电技术》可得，电力线路的导线的选择必须满足下列条件：发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度等。低压动力线路截面选择按发热条件选择，再校验其他条件。

1）三相系统相线截面选择

该实训采用按发热条件选择三项系统中的相线截面，应使其允许载流量I不小于通过相线

的计算电流I，即I

?I30.................(2.11)

2）中性线和保护线截面选择

一般三相四线制线路中的中性线截面A0,应不小于相线截面A?的50%，即

A0?0.5A?....................................2.12 )(

3）保护线截面选择

根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）截面APE，按《低压配电设计规范》规定，当其材料与相线相同时，其最小截面应满足表1.如下。表1

因为保护中性线兼有PE线和N线的双重功能，因此选择截面时应同时满足上述PE线和N线的要求，取其中的最大截面。

2.4配电箱出线线路负荷计算及线路选择

2.4.1各个设备的'负荷计算

由公式（2.1）、（2.3）、（2.4）得：单个设备的计算电流为I30?PN/中??0.85~0.95,cos??0.85~0.95;取??0.9,cos??0.9。以NO1车间的1-1-1设备为例：所以，I30?PN/

N?cos??4.13/

N?COS?，其

0.38?0.9?0.9?7.75A.

同理可得其余各个设备的I，见表2。

2.4.2配电箱出线线路选择

以NO1车间的1-1-1设备为例：

设工作在30摄氏度环境下，已知I30?7.75A，所以查《工厂供电技术》附表16，根据公式（2.11）可得Ial?I30?14A，所以A??2.5mm，据公式（2.12）得，A0?0.5A?

和表1得，APEN?2.5mm，SC穿钢管径为15mm，所以可得线路型号为：BLV-500-（3×2.5+1×2.5）SC15-F。

以此类推可得其他线路的型号，见表2。

2.5配电箱进线负荷计算及线路选择

2.5.1配电箱进线的负荷计算

以NO1配电箱为例：

该机械厂金工车间配电系统为大批生产的金属冷加工机床，查《工厂供电技术》附表16，得b?01.4,

c05.,co?s

17.3,

5??

；因为NO1车间为单组设备，所以根据公式（2.5）

得：x=n/2=8/2=4,所以

P30?bPe?cPX?0.14?(4.13?8)?0.5?(4.13?4)?12.89kW，

据公式（2.6）（2.7）（2.8）分别得：

Q30?P30tan??12.89?

1.73?22.29kVar

S30?

??25.75kV?

I30?S30/

?25.75/0.38?39.12A

以此类推可得NO2、NO3、NO4、NO5、NO6的I，见表3。

2.5.2配电箱进线的选择

以NO1车间为例：

设工作在30℃环境下，已知I=39.12，所以查《工厂供电技术》附表16，根据公式

（2.11），可得Ial?I30?39.12A，所以Ial?41,A??16mm，PC穿硬塑料管管径为

32mm，所以可得线路型号为：BLV-500-（3×16+1×16）PC32-WS。

以此类推可得其他配电箱的线路型号，见表3。

2.6车间干线的负荷计算及线路选择

2.6.1车间干线的负荷计算

设该机械厂金工车间配电系统为大批生产的金属冷加工机床，查《工厂供电技术》附表16，得，可知b?0.14,c?0.5,cos??0.5,tan??1.73,x?5，且运用公式（2.9）（2.10）可得：

NO1：(bPe)1?0.14?(4.13?8)?4.63kW

(cPX)1?0.5?(4.13?4)?8.26kW

NO2: (bPe)2?0.14?(2.22?2?9.47?3.13?2)?2.82kW

(cPX)2?0.5?(9.47?3.12?2)?7.87kW

NO3: (bPe)3?0.14?(9.13?9.70?3?6.20?2?8.16?7.50)?9.28kW

(cPX)3?0.5?(9.7?3?9.13)?19.12kW

NO4: (bPe)4?0.14?(8.16?17.20?7.84)?4.65kW

(cPX)4?0.5?(17.20?8.16)?12.68kW

NO5: (bPe)5?0.14?(8.16?6.35?4?3.13?3)?6.01kW

(cPX)5?0.5?(8.16?6.35?3)?13.61kW

NO6: (bPe)6?0.14?(22.13?2?2.92)?6.61kW

(cPX)6?0.5?(41.51?41.51)?41.51kW

所以运用公式（2.9）

P30?

?(bP)

?(cPX)max?4.63?2.82?9.28?4.65?6.01?6.61?41.51?75.51kW

运用公式（2.10） Q30?

?(bPtan?)

?(cPX)maxtan?max?

(4.63?1.73?2.82?1.73?9.28?1.73?4.65?1.73?6.01?1.73?6.61?1.73?41.51?1.73)

?130.63kVar

所以，S30?所以，I30

??150.88kV?A

?S30/N?229.25A

2.6.2干线的选择

设工作在30℃，据公式（2.11）得，Ial?I30?229.25A，则查《工厂供电技术》附表14和《工厂配电设计手册》得，选择线路型号为LMJ-3（40×4）+1（25×3）。

2.7电源进线线路选择

设工作在30℃环境下，已知I?229.25A，所以查《工厂供电技术》附表13，根据公

式（2.11）得I

?I30?229.25A，所以Ial?249A，所以额定截面为70mm2，由此得进

线线路型号为LJ-70。

3.配电箱的选择

3.1配电箱的介绍

配电箱是按按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电装置。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。故障或不正常运行时借助保护电器切断电路或报警。借测量仪表可显示运行中的各种参数，还可对某些电气参数进行调整，对偏离正常工作状态进行提示或发出信号。常用于各发、配、变电所中。

配电箱中的XL-21系列适用于发电厂及工矿企业中，在交流电压500伏及以下的三相四线或三相五线系统作动力配电之用。所以该车间我采用XL-21系列配电箱。

3.2配电箱的选择

据《工厂常用电气设备手册》和表2的各配电箱的计算电流，选用XL-21-50(改)和XL-21-43(改)两种配电箱。其中XL-21-50(改)配电箱由HR3-400/34刀熔开关和RL6-60/熔断器组成，XL-21-43(改) 配电箱由HR3-400/34刀熔开关和RT0-100/熔断器组成。接线图如(a)、(b)

(a) （b）

3.3熔断器的选择方法

3.3.1熔断器熔体电流的选择

IN?FE?I30......(3.1) IN?FE?k?IPK......(3.2)

（其中k为小于1的计算系数，取k=0.3；此车间设备均为笼型异步电动机，则I

?7?I30）

3.3.2熔断器的选择

IN?FU?IN?FE......(3.3)

3.4刀熔开关的选择方法

低压刀熔开关又称熔断器式刀开关，是低压刀开关与低压熔断器组合而成的开关电器，具有刀开关和熔断器的双重功能。目前以广泛用于低压动力配电屏中。因为刀熔开关是由低压刀开关和RT0-100/熔断器组成，所以选择方法为：刀开关选择：

IN?I30......(3.4)

熔断器选择：

IN?FE?I30......(3.5) IN?FE?k?IPK......(3.6) IN?FU?IN?FE......(3.7)

3.5熔体电流计算及熔断器选择

以NO1车间为例，已知NO1的支干线I?39.12A，据式（3.1），I

N?FE

?I30?39.12A,

且据式（3.2），I

EFN?

?kKPI?

?1?2.1239.1582.?A。由HR-400/34可知该刀熔开关的刀开

关额定电流为400A,据公式（3.4）得，所以I

N?Fu

?82.15A?400A，所以满足要求。又由于

根据表3，可得NO1配电箱进线为39.12A，运用公式（3.5）（3.6）、（3.7）、，知I×39.12=82.15A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-100/100型号。再以NO1的1-1-1设备为例，由表1知，I?7.75A，所以I

N?FE

?k?IPK=2.1

?I30?7.75A

IN?FE?k?IPK?2.1?7.75?16.82A，所以IN?Fu?IN?FE?16.82A。由此类推，可得NO1各

设备的k?IPK，且均小于60A，所以选RL6-60/熔断器（其中熔体电流选择参考《工厂配电设计手册》）。所以选择XL-21-50(改)配电箱。见表4.

N?FE

由上述得，HR-400/34同样适合NO2，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I

?k?IPK=2.1

×32.50=68.25A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-100/100型号。且求的各设备的k?IPK均小于60A，所以选RL6-60/熔断器，选择XL-21-50(改)配电箱。见表5.

同理，HR-400/34同样适合NO3，且求的各设备的k?IPK均小于60A，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I

?kKI?P

EFN?

=2.1×86.21=181.04A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/200型号。

所以选RL6-60/熔断器，选择XL-21-50(改)配电箱。见表6.

同理，HR-400/34同样适合NO4，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知, 且求IN?FE?k?IPK?2.1?52.60?110.46A所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/120型号。的1-2-13设备的k?IPK为67.75A，大于60A，所以，选RT0-100/熔断器，选择XL-21-43(改)配电箱。见表7.

同理，HR-400/34同样适合NO5，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I

N?FE

?k?IPK=2.1×

57.56=120.88A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/150型号。且求的各设备的k?IPK均小于60A，所以选RL6-60/熔断器，选择XL-21-50(改)配电箱。见表8.

同理，HR-400/34同样适合NO6，用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I

N?FE

?k?IPK=2.1×

87.24=183.20A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/200型号。且求的1-1-17、1-2-9设备

k?IPK均为87.15A，大于60A，所以，选RT0-100/熔断器，选择XL-21-43(改)配电箱。见

表9.

实训总结

经过一星期的实训，我们对工厂供电技术这门课的了解更深了。首先简单描述一下供电系统的概述：电能是现代人们生产和生活的重要能源。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单、经济，又易于控制、调节和测量，利于实现声场过程的自动化。因此，电能在工农业生产、交通运输、科学技术、国防建设等各行各业和人民生活方面得到广泛应用。工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配问题。我们这一小组一共有八个人，虽然有2个人不在，但是我们还是很努力的完成这个实训。首先我们的实训任务设计课题是：《某机械厂金工车间配电系统的设计》，在整个设计任务中我负责用CAD画出车间的配电系统图并做适当的修改。我们每个人分工清楚，然后努力完成自己分配到的任务，虽然每个人分配到的任务都不简单，但我们还是很好的完成了。就说我的任务吧，一开始我不会画CAD的车间配电系统图，于是用画图板画了一张，结果画出来的效果很差，就这样，一夜的努力白费了。于是，第二次我开始用CAD边学边画，遇到不会画的图或线段我就到网上查询方法，又一个夜晚过去了，我终于画出了另大家满意的CAD车间配电系统图。虽然过程很简单，但是对我自己来说的意义却很大。在以后的日子里，我会以知难而上，百折不挠为座右铭来时刻鼓励自己克服困难！

参考文献

1.刘介才编.《工厂供电》（第4版）.北京：机械工业出版社，

2.刘介才主编.《工厂供电简明设计手册》.北京：机械工业出版社.1993

3.李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生编著.《工厂供电设计》.长春：吉林科学技术出版社，1985

4.中国航空工业规划设计研究院等编.《工业与名用配电设计手册》.北京：水利电工出版社，1994

5.工厂常用电气设备手册编写组编著.《工厂常用电气设备手册》（上、下册）.中国电力出版社，

6.工厂常用电气设备手册编写组编著.《工厂常用电气设备手册》（上、下册补充本）.水利电子出版社，

7.王国君主编.《电气制图与读图手册》.北京：科学普及出版社，1995

篇4：电气工程,工厂供电,完整毕业设计

电气工程,工厂供电,完整毕业设计

本科毕业设计

题目某制品厂总配变电所

及配电系统的设计

学生姓名

教学院系

专业年级

指导教师

单位辅导教师

单位学号电气信息学院电气工程及其自动化级职称职称

完成日期

年月日

A Plastic Products Factory Total Substation and High-Voltage

Power Distribution System Design

Grade:

Name:

Specialty: Electrical Engineering and Automation

Instructor:

School of Electrical Engineering and Information

摘要

针对塑料制品厂的实际情况，根据现行的相关国家技术和设计标准，并适当考虑到工厂未来负荷的发展情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，提出了塑料制品厂总配变电所及配电系统的设计方案。

变电所是电气系统的一个重要的组成部分，通过分析和讨论本设计所担负的任务及其负荷情况，根据负荷统计方法统计出所有用电设备的计算负荷，确定配电系统无功功率补偿及控制方式。同时进行变压器的选择，从而确定变电站的主接线方式，根据主接线的方式及系统的不同运行方式，进行了短路电流计算，从而选择变电站高低压侧的电气设备，并根据系统的最大运行方式校验了个电气设备。文章中，讨论了无功功率补偿及控制方式和继电保护原理和变电站设备的继电保护，并针对本次设计提出了相应设计方案。

关键词：变电所；配电系统；负荷和短路计算；设备选型；接线图

Abstract

For the actual situation of the plastic products factory can get and based on the related design standards, according to the existing relevant national technical and design standards and taking into account of the development of product's load, according to safe reliable, technological advance and the economical reasonable request, a design plan for the distribution transformer station's electrical system of the garden is presented in this paper.

Substation is an important part of the electrical system, through the analysis and discussion of the role of the substation and its load, according to the method of load calculation, getting the result of the calculated load. At the same time, determines how the reactive power compensation of distribution systems and control. Simultaneous selection of transformers, which determines how the main wiring in substations, according to the main-line system and different method of operation, calculation of short circuit current, to choose high and low voltage electrical equipment in substation, and calibrating the electrical equipment according to the system's maximum running mode. In the article, the reactive power compensation and its rationale and Substation relay protection is discussed, and come out a corresponding plan for this design.

Keywords: transformer substation；load calculation； main wiring design； power distribution system

1 绪论 .................................................................................................................................. 1

1.1本设计的目的及意义 ................................................................................................ 1

1.2本设计的设计原则 .................................................................................................... 1

1.3 本设计任务概况 ....................................................................................................... 2

1.4 本设计研究方法 ....................................................................................................... 2

2 计算负荷和无功功率补偿 .............................................................................................. 3

2.1 概述 ........................................................................................................................... 3

2.2设备的负荷计算方法 ................................................................................................ 3

2.2.1按需要系数法确定计算负荷 ............................................................................. 3

2.2.2各个车间和车间变电所负荷计算 ..................................................................... 4

2.2.3车间变电所低压侧补偿 ..................................................................................... 6

2.2.4变压器损耗计算 ................................................................................................. 7

2.2.5高压侧无功补偿计算 ......................................................................................... 7

2.3变压器选择 ................................................................................................................ 8

2.3.1变压器选择原则 ................................................................................................. 8

2.3.2变压器选择 ......................................................................................................... 9

2.4总配变电所位置和型式的选择 ................................................................................ 9

2.4.1变配电所所址选择的一般原则 ......................................................................... 9

2.4.2负荷中心的确定 ................................................................................................ 10

2.4.2负荷中心的确定 ................................................................................................ 11

3变配电所主接线方案的设计 .......................................................................................... 13

3.1变配电所主接线方案的设计原则与要求 ............................................................... 13

3.2主接线方案的技术指标 ........................................................................................... 13

3.3主接线方案的经济指标 ........................................................................................... 13

3.4高压配电所主接线方案 ........................................................................................... 13

3.5配电所主接线方案图 ............................................................................................... 14

4短路电流计算及一次设备选择 ...................................................................................... 15

4.1短路电流计算 ........................................................................................................... 15

4.1.1短路电流计算的目的和意义 ............................................................................ 15

4.1.2欧姆法计算短路电流 ........................................................................................ 16

4.2高压一次侧设备选择与校验 ................................................................................... 19

4.2.1高压侧设备的校验条件 .................................................................................... 19

4.2.2隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定校验条件 .................................... 19

4.2.3电流互感器的短路稳定度校验条件 ................................................................ 20

4.2.4 高压侧设备选择与校验表 ............................................................................... 20

4.2.5各车间变电所10kv侧进线回路设备选择与校验表 ...................................... 21

4.2.6各变电所低压侧出线回路设备选择与校验表 ................................................ 22

4.3各车间变电所车间干线设备的选择 ....................................................................... 25

5供配电线路的选择计算 .................................................................................................. 28

5.1总配电所架空线进线选择 ....................................................................................... 28

5.1.1选线计算 ............................................................................................................ 28

5.1.2电压损耗的校验 ................................................................................................ 28

5.1.3发热条件的校验 ................................................................................................ 29

5.2 10kv母线的选择 ...................................................................................................... 29

5.3车间变电所高压进线选择 ....................................................................................... 31

5.3.1选择原则与说明 ................................................................................................ 31

5.3.2各车间变电所引进线的选线及计算 ................................................................ 31

5.3.3各车间变电所引进线的选线及计算 ................................................................ 33

5.4车间变电所低压进线线的选择 ............................................................................... 33

5.5低压母线选择 ........................................................................................................... 34

5.6车间变电所各用电设备进线选择 ........................................................................... 34

6供电系统继电保护及二次回路方案 .............................................................................. 38

6.1继电保护 ................................................................................................................... 38

6.1.1 继电保护装置及特性 ....................................................................................... 38

6.1.2 继电器与继电特性 ........................................................................................... 39

6.2 电力变压器的继电保护 .......................................................................................... 39

6.2.1 变压器的常见故障及保护类型 ....................................................................... 39

6.3 电力线路的保护 ...................................................................................................... 40

6.3.1 电源进线的继电保护 ....................................................................................... 40

6.3.2 车间变电所高压进线的继电保护 ................................................................... 41

6.4变压器继电保护与整定 ........................................................................................... 43

6.4.1 变电所低压侧的保护装置 ............................................................................... 45

6.5并联电容器的保护装置 ........................................................................................... 45

6.6变电所二次回路方案 ............................................................................................... 46

7防雷接地 .......................................................................................................................... 47

7.1 变电所的防雷保护 .................................................................................................. 47

7.1.1 直接防雷保护 ................................................................................................... 47

7.1.2 雷电侵入波的防护 ........................................................................................... 47

7.2 变电所接地装置的计算及布置 .............................................................................. 47

总结 ................................................................................................................................... 49

致谢 ................................................................................................................................... 51

参考文献 ............................................................................................................................. 52

1 绪论

1.1本设计的目的及意义

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。本论文主要对塑料制品厂总配变电所及配电系统进行设计。

1.2本设计的设计原则

本设计应遵循的一般原则：

（1）工厂供电设计必须严格遵守国家的有关法令、法规、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，如节约有色金属，以铝代铜，采用低能耗设备以节约能源等；

（2）必须从全局出发，按照负荷的等级、用电容量、工程特点和地区供电规划统筹规划，合理确定整体设计方案；

（3）工厂供电设计应做到供电可靠、保证人身和设备安全。要求供电电能质量合格、优质、技术先进和经济合理。设计应采用符合国家现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备；

（4）应根据整个工程的特点、规模和发展规划，正确处理工程的近、远期的建设发展关系，以近期为主，远、近结合，适当考虑扩建的可能性。

1.3 本设计任务概况

根据工厂的规模、负荷情况、供电条件、技术要求、自然条件，设计其总降压变电所及高压配电系统。本设计的工作任务按照工程实用的条件进行如下设计：

（1）负荷计算和无功补偿；

（2）变电所位置和型式选择；

（3）变电所主变压器台数和容量、类型的选择；

（4）变电所主接线方案的设计；

（5）短路电流计算；

（6）变电所一次设备的选择与校验；

（7）变电所进出线的选择和校验；

（8）主要设备继电保护的选择与整定；

（9）防雷保护和接地装置的设计；

（10）高、低压配电柜的选择；

（11）电容补偿容量的计算和补偿设备的选择。

1.4 本设计研究方法

对于塑料制品厂总配变电所及配电系统设计这个题目，要结合基本理论的系统性与实用性，围绕供电技术的基本知识来确认工程设计的方法。对论文每一步都一定要遵循国家的线性技术标准和设计规范来设计。

2 计算负荷和无功功率补偿

2.1 概述

“计算电荷”是按发热条件选择导体和电器设备时所使用的一个假象负荷，其物理量意义是按这个计算负荷持续运行所产生的热效应，与按实际变动负荷长期与运行所产生的最大热效应相等，也可用持续时间为半小时平均有功负荷的最大值来描述计算负荷。因此通常取“半小时最大负荷”作为发热条件选择电器元件的计算负荷。有功负荷表示为P30，无功计算负荷表示为Q30，计算电流表示为I30，视在负荷为S30。

2.2设备的负荷计算方法

用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各个普遍应用的确定计算负荷的基本方法，而二项式法应用的局限性较大，主要应用于机械加工企业。关于以概率轮为理论基础而提出的用以取代二项式发达利用系数法，由于其计算比较繁复而未能得到普遍应用，所以只介绍需要系数法与二项式法。

根据原始资料，用电设备台数较多且各台容量相差不远，所以选择需要系数法来进行负荷计算。

2.2.1按需要系数法确定计算负荷

根据原始资料分析，本设计负荷是多组用电设备计算，所以，要根据多组用电设备计算负荷的计算公式来计算。

有功计算负荷（单位为kW）的计算公式：

P30?K?p??P

(2.1)

式中?P30i为所有设备组有功计算负荷P30之和；K?p为有功符合同时系数，本文资料有提供为0.9。

无功计算负荷（单位为kvar）的计算公式：

Q30=P30?tg?

(2.2)

式中tg?―对应于用电设备组功率因数cos?的正切值，本设计资料有提供。

视在计算负荷（单位为kVA）的计算公式：

S30?

(2.3)

计算电流（单位为A）的计算公式：

I30?

(2.4)

各车间、变电所负荷计算（均采用需要系数法）各车间、各变电所负荷合计时，同时系数取值：K??p?0.9。

2.2.2各个车间和车间变电所负荷计算

一共五个车间加上各个车间的用电设备，根据需要系数法计算各车间的有功功率、无功功率、视在负荷与计算电流。计算过程在附录设计计算书中。把所有结果归纳得出下面的表2.1。

表2.1 各车间380V负荷计算表

续表2.1

2.2.3车间变电所低压侧补偿

由于NO.1和NO.2车间容量很大，可以考虑在NO.1和NO.2低压侧进行无功功率补偿。无功功率补偿容量的计算公式

Qc?P30?tan?1?tan?2???qcP30

(2.5)

式中P30为工厂的有功计算负荷；

tan?1为原来功率因数的正切；

tan?2为需要补偿到的功率因数的正切； ?qc为无功补偿率。

1） NO.1车间无功补偿计算

根据设计要求，功率因数cos?一般在0.9以上，故取cos?2?0.92 ①功率因数：cos?1?

P30S30

?1411.72343.9

?0.602＜0.9

（需要补偿）

②需补偿容量计算：Qc?P30?tan?1?tan?2???qcP30?0.91?1411.7?1286.647kva

?(1)?P30?1411.7kW ③补偿后：P30

?(1)?Q30?QC?1871.1?1286.647?

584.4kvarQ30

?(1)?S30?1527.8kVA 1411.71527.8

?0.924（满足要求）

?(1)/S30?(1)?功率因数：cos???P30

④并联电容器个数的计算:

Qcqc

(2.6)

式中qc为单个电容器的容量（单位是kvar）。通过计算n?

Qcqc

1286.647

?17.1

并联的电容器型号：BWF0.4-75-1/3，取18个。

低压电容器柜型号：GBJ-1-0.4所需数量为：4个，单个电容器柜内可装5个电容器

2）NO.2车间补偿计算同上，相关计算数据如下：

QC(2)?618.1kvar

?(2)?P30?883kWP30

?(2)?Q30?QC(2)?1023?618.1?

404.9kvarQ30

?(2)?S30?971.4kVA

?(2)/Q30?(2)?0.908（满足要求） cos???P30

Qcqc

618.175

?8.24

并联的电容器型号：BWF0.4-75-1/3，取9个。

2.2.4变压器损耗计算

（1）负荷计算中，电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算有功损耗：

近似计算无功损耗：

?QT?0.06S30 ?PT?0.015S30

(2.7)

(2.8)

式中S30为变压器二次侧的视在计算负荷

（2）现计算个车间变电所变压器损耗和算入损耗后的各负荷,其计算数据和结果见表2.2：

表2.2 变压器损耗计算及加入损耗后负荷表

2.2.5高压侧无功补偿计算

（1）所有变电所的负荷计算：

?P30?K??p?P30?0.9?(PT(1)?PT(2)?PT(3)?PT(4)?PT(5))?0.9?3007.62?2706.8kW

?Q30?K??q?Q30?0.95?(QT(1)?QT(2)?QT(3)?QT(4)?QT(5))?0.95?2486.3?

2361.9kvar

?S3031.9?

3k5V92.3 A

（2）功率因数： cos???P30/?S30?2706/3592.3?0.75＜0.9 （3）根据设计要求，本厂功率因数cos?要求在0.9以上（4）故需要补偿的容量：

Qc?P30?tan?1?tan?2???qcP30?0.45?2706.8?1218.06kva

（5）补偿后：

??P30

?2706.8kW

Q'30??Q30?QC?2361.9?1218.06?

1143.84kvar

S'30?

?2938.5kVA ?/S30??2706.8/2938.5?0.921＞0.9（满足要求）功率因数： cos???P30

2.3变压器选择

2.3.1变压器选择原则

选择的原则为：

(1) 只装一台变压器的变电所

变压器的容量ST应满足用电设备全部的计算负荷S30的需要，即ST?S30，但一般应留有15％的容量，以备将来增容需要。

(2) 装有两台变压器的变电所

每台变压器的容量应满足以下两个条件:

1）任一台变压器工作时，应满足总计算负荷S30的大约70％的需要，即为

ST?0.7S30

(2.9)

2）任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷S30的需要，即

ST?S30

（I?Ⅱ）

(2.10)

(3)车间变电所变压器的容量上限

单台变压器不宜大于1000kVA，并行运行的变压器容量比不应超过3：l。同时，并联运行的两台变压器必须符合以下条件：

1）并联变压器的变化相等，其允许差值不应超过±0．5％，否则会产生环流引起电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。

2）各台变压器短路电压百分比不应超过10％，否则，阻抗电压小的变压器可能过载。

3）各台变压器的连接组别应相同，若不同，否则侧绕组会产生很大的电流，甚至烧毁变压器。

2.3.2变压器选择

以NO.1变电所选型为例（查看各个负荷计算大小，可确认选择一台变压器既满

?(1)?1585.2kVA 。选择的变足），根据负荷计算是所得变电所补偿后总视在功率：S30

压器应该满足：应选变压器的容量SN.T

?(1)?S30

。

查询附录表可知选择的变压器容量为1600kVA，故选择的变压器型号为：S9―1600\10，参照变压器各参数，可以满足要求。

2.3.2变压器选择

表2.3 变压器型号及参数汇总

2.4总配变电所位置和型式的选择

2.4.1变配电所所址选择的一般原则

选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术与经济比较后确定：（1）接近负荷中心。（2）进出线方便。（3）接近电源侧。（4）设备运输方便。

（5）不应设在有剧烈震动或高温的场所。

（6）不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。

（7）不应设在厕所浴池或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。

（8）不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不易设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

（9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。

（10）高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》还规定：

（1）装有可燃性浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。

（2）多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变配电所应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁。

（3）高层主体建筑物内不宜设装有可燃性油的电气设备的变配电所。当受条件限制必须设置时，应在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集的场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁，并采取相应的防火措施。

（4）露天或半露天的变电所，不应设在下列场所：有腐蚀气体的场所；挑檐为燃烧体或难燃烧和耐火等级为四级的建筑物旁；附近有棉粮及其它易燃易爆物品集中的露天堆放场；容易沉积粉尘，可燃纤维和灰尘，或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。

2.4.2负荷中心的确定

变电所位置应尽量接近负荷中心，工厂的负荷中心用功率矩法确定。通过此方法计算后确定有本设计负荷中心为?7.41,6.4?，按图纸比例及综合考虑变电所位置选择的原则后,确定此点为总配变点所坐标中心。此计算过程在计算书中体现。

图2.1 塑料制品厂平面图

2.4.2负荷中心的确定

变电所有屋内式和屋外式两大类别，屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总配电所型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。

负荷较大的车间，宜选用附设式或半露天式变电所。

负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，宜设室内变电所或组合式成套变电站。负荷小而分散的工厂车间及生活区，或需远离有易燃易爆危险及腐蚀性车间时，宜设独立变电所。

工厂的生活区，当变压器容量在315kV及以下时，宜设杆上式边电台或高台式变电所。

由厂区平面图和计算结果，考虑到1号车间变电所距离总配变电所距离很近，可

以设置成为高压配电所带一附设车间变电所的方案，所址靠近主要负荷车间，同时，有利于高压进出线及周围环境的经济型。2号车间变电所同样选用附设式。3、4、5号车间变电所均采用独立式。

3变配电所主接线方案的设计

3.1变配电所主接线方案的设计原则与要求

变配电所得主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位，进出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全，可靠，灵活，经济等要求。

3.2主接线方案的技术指标

（1）供电的安全性，主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。（2）供电的可靠性，主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。

（3）供电的电能质量主要是指电压质量，含电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。

（4）运行的灵活性和运行维护的方便性。

3.3主接线方案的经济指标

（1）线路和设备的综合投资额（2）变配电所的年运行费（3）供电贴费（系统增容费）（4）线路的有色金属消耗量

3.4高压配电所主接线方案

由本设计原始资料知：电源由电业部门变电所10kV母线提供，一次进线长1km，线路阻抗：XL?0.4?/km年最大负荷利用小时数为6000h，且工厂属于三级负荷，所以只进行总配电在进行车间10/0.4kV变电。由于有五个车间变电所，负荷要求较大，而且需要可靠的供电性。母线联络线采用单母线分段接线方式，提高故障时检修效率，保证整体工厂的供电可靠性。低压侧应根据情况具体对待，但对于本塑料制品厂而言，按可靠性第一的原则，所以采用放射式供电。

3.5配电所主接线方案图

图3.3 总配电所主接线图方案

上述电气主接线方案，采用的是单母线分段接法，由10kV电源进线分别对两段母线接线供电，由两端母线分别对各用电设备供电，两段母线的供电负荷基本相等。另一条10kV电缆作为备用电源，它与正常运行下，形成了电气或者机械连锁，以确保负荷在故障情况下的正常供电，详细的设计情况可见附电气主接线图。

4短路电流计算及一次设备选择

供电系统应该正常地不间断的可靠供电，以保证生活和生产的正常进行，但是这种情况经常会因为发生短路故障而遭到破坏。短路就是供电系统中单相或多相载流导体接地或相互接触而在配电网中产生超出规定值的大电流。设备短路的主要原因是绝缘损坏、误操作、雷击或操作过电压等等，其中误操作产生的故障约占短路故障的70%。短路的基本类型分三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路，其中三相短路称为对称短路，其他称为不对称短路。为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流。

4.1短路电流计算

4.1.1短路电流计算的目的和意义

短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备以及进行继电保护装置的整定计算。

进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于公园供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量，当然，在计算的过程当中应当还要考虑系统的不同运行方式。

短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺值法（又称相对单位制法）。

4.1.2欧姆法计算短路电流

010.5kV S9-1600 0.4kV

图4.1 短路计算电路

先求K―1点的三相短路电流和短路容量（UC1=10.5KV）（1）计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1）电力系统的电抗：X1?

Uc1Soc

(10.5kV)

200MVA

?0.551?

2）架空线路的电抗：X2?X0l?0.4?1?0.4?

3）经K―1点短路的等效电路如图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），然后计算电路总电抗：

(k?1)

?X1?X2?0.551?0.4?0.951?

图4.2 K-1点短路等效电路

（2）计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值

Ik?1?

(3)

?6.381KA

2）三相短路次暂态电流和稳态电流

I??

(3)

?I∞=Ik?1?6.381KA

(3)(3)

3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值

ish?2.55I??Ish?1.51I??

(3)(3)

(3)

?2.55?6.381KA=16.27KA?1.51?6.381KA?9.63KA

(3)

4）三相短路容量

Sk?1?

(3)

c1Ik?1?

(3)

10.5?6.381?116.04MV?A

再求K―2点的三相短路电流和短路容量（UC2=0.4KV）（1）计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1）电力系统的电抗：X1??

Uc2Soc

(0.4kV)

200MVA

?8?10?

??X0l(2）架空线路的电抗：X2

Uc2Uc1

)?0.4?1?(

0.410.5

)?0.58?10?

3）电力变压器的电抗

此工厂车间设计要求中，总共是有五个变电所，使用到了五种不同型号规格的电力变压器，故而计算此处的电力变压器的'电抗时，需要分开单独计算。

①NO.1 配电所

电力电压器型号：S9―1600\10 查附表得知： UK%?6 则： X3??

Uk%Uc2100SN

?100

(0.K4V

1K6VA00

)?3

?6?10?

经K―2点短路的等效电路如图所示：

图4.3 K-2点短路等效电路

计算电路总阻抗：

X?(k?2)

??X3??8?10?X1??X2

?0.58?10

?6?10

?7.38?10?

②NO.2车间变换所电力变压器电抗：X3??总阻抗：X

Uk%Uc2100SN

5100

(0.4KV)

1250KVA

?6.4?10?

?7.78?10?

?(k?2)

??X3??8?10?X1??X2

?0.58?10

?6.4?10

③NO.3 变电所电力变压器电抗：X3??总阻抗： X

Uk%Uc2100SN

5100

(0.4KV)

1000KVA

?8?10?

?(k?2)

??X3??8?10?X1??X2

?0.58?10

?8?10

?9.38?10?

④NO.4变电所

Uk%Uc2100SN

电力变压器阻抗：X3??总阻抗： X

5100

(0.4KV)

630KVA

?12.6?10?

?(k?2)

??X3??8?10?X1??X2

?0.58?10

?12.6?10

?13.98?10?

⑤NO.5变电所

电力变压器阻抗： X3??总阻抗：X

Uk%Uc2100SN

4100

(0.4KV)

500KVA

?12.8?10?

?(k?2)

??X3??8?10?4?0.58?10?3?12.8?10?3?14.18?10?3? ?X1??X2

（2）计算三相短路电流和短路容量此处以NO.1变电所计算为例： 1）三相短路电流周期分量有效值

Ik?2?

(3)

?31.29KA

2）三相短路次暂态电流和稳态电流

I??

(3)

?I∞=Ik?1?31.29KA

(3)(3)

3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值

ish?1.84I??

(3)(3)

(3)

?1.84?31.29KA=57.57KA?1.09?31.29KA?34.1KA

Ish?1.09I??

(3)

4）三相短路容量

Sk?2?

(3)

c2Ik?2?

(3)

0.4?31.29?21.67MVA

NO.2、NO.3、NO.4、NO.5等变电所的短路计算见计算书，数据统计见表4.1

表4.1 短路电流计算统计

4.2高压一次侧设备选择与校验

4.2.1高压侧设备的校验条件

（1）按工作电压选择时所选设备的额定电压UN.e不应小于所在线路的额定电压

,即UN.e?UN，但需注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压与线路的

额定电压相同，即：

而不能UN.e＞UN

（2）按工作电流选择时所选设备的额定电流IN.e不应小于所在电路的计算电流

I30，即：

UN.e=UN

(4.1)

(4.2)

（3）按断流能力选择时所选设备的额定开断电流Ioc或断流容量Soc不应小于设备分段瞬间的的短路电流有效值Ik或短路容量Sk,即：

?I或S

(4.3)

4.2.2隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定校验条件

（1）动稳定校验条件或

Imax?Ish

(3)

imax?ish

(3)

(4.4)

(4.5)

(3)(3)

式中imax、Imax为开关的极限通过电流峰值和有效值（单位为kA）；ish、Ish为

开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA）

（2）热稳定校验条件

Itt?I∞tima

(3)2

(4.6)

式中It为开关的热稳定电流有效值（单位为kA）；t为开关的热稳定试验时间（单

(3)

位为s）；I∞为开关所在处的三相短路稳态电流（单位为kA）；tima为短路发热假想

时间（单位为s）。

短路发热假想时间tima一般按下式计算：

tima?tk?0.05(

I??I∞

)

(4.7)

在无限大容量系统中，由于I???I∞，因此

tima=tk?0.05

(4.8)

式中tk为短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当tk?1s时，tima?tk。低速断路器，其分闸时间取0.2s；高速断路器，其全分闸时间取0.1s。

4.2.3电流互感器的短路稳定度校验条件

（1）动稳定校验条件或

imax?ish

?ish

(3)

(4.9) (4.10)

esI1N?10

式中imax为电流互感器的动稳定电流（单位为kA）；

Kes为电流互感器的动稳定倍数；

I1N

为电流互感器的额定一次电流（单位为A）。

（2）热稳定校验条件

It?I∞

(3(4.11)

式中It为电流互感器的热稳定电流（单位为kA）；

t为电流互感器的热稳定试验时间，一般取1s；

4.2.4 高压侧设备选择与校验表

运用上一章节知识，将装置点电气条件与设备比较后，高压侧设备进行初步选定如下表4.2所示。

由下表数据可知设备型号规格校验满足条件装置点，查《工厂供电指导手册得》高压开关柜型号选用：GG-1A(F)型，GG-1A-(F)-11，GG-1A-(F)-54；高压进线侧计量柜型号选用：GG-1A-J。详细见附图里的高压配电所主接线图。其主要设备选择原因及校验过程见设计计算书中一次设备校验章节。

表4.2 10kV侧设备列表

4.2.5各车间变电所10kv侧进线回路设备选择与校验表

各车间变电所回路电流计算值如下：

NO.1变电所：回路电流I30=91.51A，电压UN=10KV； NO.2变电所：回路电流I30=57.3A，电压UN=10KV； NO.3变电所：回路电流I30=42.7A，电压UN=10KV；

NO.4变电所：回路电流I30=29.6A，电压UN=10KV； NO.5变电所：回路电流I30=24.9A，电压UN=10KV。

此处设备器材均以k-1点的短路电流来进行动稳定和热稳定校验，因此各车间变电所10kV进线回路设备相同。此处只列出第一车间的设备型号，其他车间选用设备型号均相同。各个车间进线的配电柜详见主接线图，检验过程见设计计算书内。

表4.3 NO.1车间10KV侧进线设备选择

4.2.6各变电所低压侧出线回路设备选择与校验表

（1）NO.1车间变电所：低压侧回路电流I30?2408A,UN?380V

表4.4 NO.1车间变电所低压侧进线端设备选择

续表4.4

I30?1510.1AUN?380V表4.5 NO.2车间变电所低压侧进线端设备选择

表4.6 NO.3车间变电所低压侧进线端设备选择

（4）NO.4车间变电所，低压侧回路电流I30?781.1A,UN?380V

表4.7 NO.4

车间变电所低压侧进线端设备选择

表4.8 NO.5车间变电所低压侧进线端设备选择

4.3各车间变电所车间干线设备的选择

车间干线低压开关柜型号均选择：GGD2-(B)系列，详细型号见主接线附录图，其中薄膜车间和单丝车间均选择5个，管材车间选择2个。

表4.9 车间干线设备型号表

5供配电线路的选择计算

5.1总配电所架空线进线选择

5.1.1选线计算

年最大负荷在5000h以上的架空线路且材料为铝的经济电流密度是0.9，按经济电流密度计算导线经济截面?ec的公式：

I'30jec

?ec?169.60.9

I30jec

(5.1)

带入数值计算：?ec=

?188.4mm

其中：I'30?

?169.6A（高压侧补偿后的计算电流）

查询相关附录表：选择最近导线截面240mm2，则选择LGJ―240型钢芯铝绞线。

5.1.2电压损耗的校验

按照规定，高压配电线路的损耗，一般不得超过线路额定电压的5%，由于总降压架空进线属于较短线路，且为地区性供应，所以允许电压损耗?Ual%算的电压损耗满足?U

??Ual。

?5%

,因此计

因为10KV级的电压等级的几何均距为600mm，查《工厂供电设计指导》可得

Ro?0.14?/km

，Xo?0.28?/km，且进线线路长为1km。

计算电压损耗值为：

△U?(P30RO?Q30X0)/UN

(5.2)

代入数值?U?(2706.8?1?0.14?1218.06?0.28?1)/10?72V 计算电压损耗百分值为：△U%?

?UUN

?100%?

7210000

?100%?0.72%＜?Ual%

计算电压损耗值小于允许电压损耗值，因此所选LGJ―240满足允许电压损耗要求。

5.1.3发热条件的校验

本设计中最热月平均最高温度为25℃，查《工厂供电设计指导》可知导线截面为

240mm

和温度为25℃时的允许载流量为610A＞169.6A，因此满足发热条件。

5.2 10kv母线的选择

（1）选择原则：按经济电流密度选择母线截面并且按发热条件、热稳定度和动稳定度进行校验。

（2）按经济电流密度选择母线截面，由公式Aec?

I30jec

，式中jec是经济电流密度。

查《工厂供电》资料得年最大负荷利用小时在5000h以上的架空线且材料为铝的经济电流密度为0.9，即jec?0.9(A/mm2)，所以所选母线截面为：

Aec?

I30jec

?169.60.9

?188.4mm

查《工厂供电设计指导》可选择LMY型矩形硬铝母线的截面为：50?4mm2，该母线在环境温度为25℃时，平放时，其允许载流量Ial为586A。

（3）发热条件的校验：要满足长期发热的条件，安装处的实际载流量Ial要满足：

Ial=KtIal?I30

(5.3)

式中Kt为环境温度不同于额定敷设温度（25℃）时的校正温度系数；查《工厂供电》可知在温度为25℃时，Kt为1，所以安装处的实际载流量为：

Ial=KtIal?1?586?586A?169.6A,满足发热条件的要求。

（4）短路热稳定度校验：

母线通过最大电流I30时的正常温度为：

I30Ial

???0?(?al??0)

I30Ial

(5.4)

带入数据???0?(?al??0)

?25?(70?25)?

169.6586

?28.7℃

母线材料的热稳定系数C=87，则满足热稳定的母线最小截面积要求为：

Amin?Ioc

(3)

?10?

(5.5)

(3)

式中C为导体热稳定系数（AS/mm2）；Ioc为三相短路稳态电流；tima为短

路发热假想时间。

本设计中，tima为一次进线末端的主动保护动作时间，因为进线电源保护动作时限tB?2.4s，且tB?tima?to，toc为高压断路器的短路时间，一般为0.2s。所以c

tima?tB?t

，Amin=6.38?10??2.4?0.2?

2.s2oc

?108mm

。所以50?4mm2满足

热稳定的要求，短路热稳定校验合格

（5）短路动稳定度的校验：母线满足动稳定度的校验条件为：?al≥?c，式中?al

为母线材料的最大允许应力（Pu），这里硬铝母线（LMY）：

?c为母线通过ish

(3)

?al?70MPa

(5.6)

时所受到的最大计算应力，最大应力

?c?

(5.7)

为母线通过时所受到的弯曲力矩；

(3)

l为母线的档距(l?0.84m)；

(5.8)

hb6

(5.9)

，式中b为母线截面的水

W为母线对垂直于作用力方向轴的截面系数，W?

平宽度，h为母线截面的垂直高度。

(3)

fish

(3)2

?10

(5.10)

式中Kf为形状系数，取1，F(3)为母线受到的最大点动力，a为相邻两相的轴线距离，所以有

F(3)?3?1?(9.7?103)2?

0.840.25

?10

?55N

母线在F(3)作用力时的弯曲力矩为M?的截面系数W?计算应力为：?c

hb6?MW

55?0.84

?6Ngm

，母线对垂直于作用力方向

(0.004)?0.063

61.7?10

?1.7?10

m，因此母线在三相短路时受到的

?35MPa

，因为?al

?70MPa＞?c=35MPa

所以该母线满足短路动稳定度的要求。

综上所述，10KV母线选用截面为50?4mm2的LMY型矩形硬铝母线。

5.3车间变电所高压进线选择

5.3.1选择原则与说明

选择原则：按经济电流密度选择电缆截面，按发热条件，允许电压损失校验及热稳定度校验。

1号车间到5号车间馈出线都选用ZLQ型三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带铠装防腐电缆两回路供电，（电缆为直埋敷设）。

5.3.2各车间变电所引进线的选线及计算

这里以NO.1 变电所引进线为例进行选线校验（1）计算及选型

计算方法：按经济电流密度选择电缆截面积

查课本《工厂供电》可得，年最大负荷利用小时在5000h以上的架空线路且材料为铝芯电缆的经济电流密度为1.54A/mm2。

一号变电所回路电流是I30?根据经济电流密度：?ec?

I30jec

S?S?2

?91.52A

91.521.54

?59.4mm

线型号：ZLQ20―10000―3×70mm2

查附表知：10KV的ZLQ20―10000―3×70mm2的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆相关参数如下：

在温度为25℃时，允许的载流量是133A，正常允许的最高温度为60℃。

（2）发热条件校验

线路工作最大电流：Imax=91.52A

要满足长期发热的条件，安装处的载流量应该满足：

式中K为修正系数

由本设计在这里的土壤在0.8米深处年最热月平均最高温度为22℃，可知电缆在流量温度修正系数为1.05， KIal=1.05?133=139A?Imax=91.52A 满足要求。

（3）电压损耗的校验

查表可得R0=0.52?/km，X0=0.083?/km，线路长度取50m（根据工厂平面布置图的比例估算），所以电压损耗值为：

△U=

1411.7?0.05?0.52+1871?0.05?0.083

=44.410

=4.44V

KIal?Imax

(5.11)

△U%?(4.44V/10000V)?100%=0.044%＜5%

所以电压损耗满足要求。

（4）热稳定校验

在温度为25℃时，电缆允许的载流量是133A，正常允许的最高温度为60℃，电缆通过最大电流Imax时的正常温度为：

???0?(?al??0)

I30Ial

?25?(70?25)?

91.52133

?40℃

查《供配电设计手册》可知C=88，则满足热稳定的最小截面应该为：

Amin?Ioc

(3)

?10?

(5.12)

(3)

式中C为导体热稳定系数（AS/mm2）；Ioc为三相短路稳态电流；tima为短

路发热假想时间。

本设计中，tima为一次进线末端的主动保护动作时间，因为进线电源保护动作时

toc为高压断路器的短路时间，一般为0.2s。所以限tB?2.4s，且tB?tima?to，c

tima?tB?t

?2.4?0.2?2.s2，因此：

Amin=6.38?10?

?107.53mm

所以满足热稳定校验，综上校验结果：选择ZLQ20―10000―3×70mm2的三芯粘性油浸渍纸绝缘电力电缆。另外几个变电所高压引进线电缆选择和校验过程同上，

具体结果见表5-1。

5.3.3各车间变电所引进线的选线及计算

1号，2号，3号，4号，5号车间变电所高压侧进线均采用ZLQ20―10000型电缆直埋敷设，所以其选择结果列于下表5.1：

表5.1车间变电所高压引进线列表

5.4车间变电所低压进线线的选择

（1）NO.1 变电所

一号车间变电所低压侧回路电流I?所选母线载流量应大于回路电流

查询（《工厂供电》可查知：矩形硬铝母线LMY―100×6.3,其平放时的载流量是1371A，能够满足载流要求。

（2）NO.2 车间变电所

二号车间变电所低压侧回路电流I=

S3023U

?2408A

9343?0.38

=1419A

查询《工厂供电设计指导》可查知：矩形硬铝母线LMY―80×10,其平放时的载流量是1427A，能够满足载流要求。

（3）NO.3 变电所

三号车间变电所低压侧回路电流I?

?904A

查询《工厂供电设计指导》可查知：矩形硬铝母线LMY―63×6.3，其平放时的载流量是910A，能够满足载流要求。

（4）NO.4变电所

四号车间变电所低压侧回路电流I?

?684A

查询《工厂供电设计指导》可查知：矩形硬铝母线LMY―63×6.3，其平放时的载流量是910A，能够满足载流要求。

（5）NO.5 变电所

五号车间变电所低压侧回路电流I?

300?456A

查询《工厂供电设计指导》可查知：矩形硬铝母线LMY―40×4，其平放时的载流量是480A，能够满足要求。

表5.2 车间变电所低压进线

5.5低压母线选择

选择原则和校验方法与高压母线选择一致，此处省略选择计算过程。

查表得到，380V母线选用LMY-3(125?10)+80?8，即相母线尺寸为125?10，中性线母线尺寸为80?8。

5.6车间变电所各用电设备进线选择

以1号车间变电所中的用电设备为例（1）薄膜车间：I30(1)?

?3798A

查询相关《工厂供电简明设计手册》附录：选择9根XLQ―3?185的500V橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于22℃的土壤中的允许电流为445A。

1）校验电压损耗。由平面图量得变电所至薄膜车间距离约10m，由铜芯电缆的

R0?0.12?/km

（按缆芯工作温度75℃计），X0=0.07?/km，又由于车间

P30?1411.7kW,Q30?1871.1kvar，因此可得电压损耗为

△U=

1411.7?0.12?0.01+1871?0.07?0.01

0.38

1.69+1.300.38

=7.8V

△U％?（7.8V/380V）?100%?2.05%

满足小于△Ual%?5%的要求。

2）满足机械强度校验，符合允许最小截面的要求。（2

）原料库：I30(2)?

?45.5A

查询相关《工厂供电简明设计手册》附录：选择1根XLQ―3?10的橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于22℃的土壤中的允许电流为60A。

（3

）生活间：I30(3)?

20?30.3A

查询相关《工厂供电简明设计手册》附录：选择1根XLQ―3?4的橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于22℃的土壤中的允许电流为32A。

（4）成品库（一）

：I30(4)?

?50.1A

查询相关《工厂供电简明设计手册》附录：选择1根XLQ―3?10的橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于22℃的土壤中的允许电流为60A。

（5）成品库（二）

：I30(5)?

?30.9A

查询相关《工厂供电简明设计手册》附录：选择1根XLQ―3?4的橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于22℃的土壤中的允许电流为32A。

（6

）包装材料库：I30(6)?

?20.9A

查询相关《工厂供电简明设计手册》附录：选择1根XLQ―3?2.5的橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于22℃的土壤中的允许电流为25A。其余几个车间变电所的车间干线

计算过程同上，具体线号结果见个车间干线表格，每车间干线均为XLQ型的橡胶绝缘铜芯电缆。

（1）NO.1 车间变换所各车间干线汇总

表5.3 NO.1变电所各车间干线汇总

（2）NO.2 车间变换所各车间干线汇总

表5.4 NO.2变电所各车间干线汇总

（3）NO.3 车间变电所各车间干线汇总

表5.5 NO.3变电所各车间干线汇总

（4）NO.4 车间变电所各车间干线汇总

表5.6 NO.4变电所各车间干线汇总

（5）NO.5 车间变电所各车间干线汇总

表5.7 NO.5变电所各车间干线汇总

6供电系统继电保护及二次回路方案

继电保护是指继电保护设备和各种继电保护设备组成的保护系统，具体的包括：继电保护的设计、整定、调试等技术。继电保护装置是一种能发现并甄别供电系统中电气元件，（电力线路、变压器、母线、用电设备）发生故障或者处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或者发出信号的自动装置。

6.1继电保护

6.1.1 继电保护装置及特性

继电保护由一般由三部分组成，即测量比较部分、逻辑判断部分和执行输出部分，其基本框图如下：

图6.1 继电保护装置的组成框图

（1）测量比较部分，测量通过被保护对象的物理量，通过适当处理后并与给定的值比较，根据比较的结果给出“是”或者“非”的逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。

（2）逻辑判断部分，通过测量比较部分各个输出量的大小、性质、逻辑状态、出现顺序、持续时间等，是保护装置按照一定的逻辑关系判断故障的类型和范围，最后确定是否是断路器跳闸，发出动作信号或者不动作，并将有关指令传出给输出执行部分。

（3）输出执行部分，根据逻辑判断部分来的指令，最后完成继电保护所担负的任务。比如，故障时动作与跳闸并发出信号等。

要完成继电保护的基本任务，必须要区分出供电系统的正常，不正常和故障运行三种运行状态，并甄别出发生故障和出线异常的电气元件。

继电保护的设计应以合理的运行方式和故障类型为依据，并应满足速动性、选择性、可靠性和灵敏性的基本要求。

（1）继电保护装置应尽快的切除故障，以缩小故障范围及减小因故障而造成的

电气设备的损坏，保证非故障部分的正常运行。

（2）继电保护装置应有足够的灵敏性。保护装置的灵敏性应根据不利的运行方式和故障类型，进行计算。灵敏度系数Ksen为保护区域发生短路时，流过保护处的最小短路电流与保护装置的一次动作电流之比。

（3）动作于跳闸的继电保护应有选择性，选择性是指首先由故障设备的继电保护切除故障，当故障设备的继电保护或断路器拒绝动作时，才允许相邻保护的继电保护切除故障。

（4）继电保护的可靠性，是指被保护设备的各种故障，都能正确无误的快速的切除，因此处配置的继电保护符合被保护设备的各种故障类型以外，还要靠继电保护的其他几个性质来配合完成。

6.1.2 继电器与继电特性

继电保护装置是由若干个继电器组成的。继电器是一种能够自动执行续、断控制的部件，当输入达到一定的值时，能使其输出的量达到一个预期的变化，如触点的打开和闭合等。继电器有很多的种类，有电流继电器、电压继电器、功率方向继电器等等。

6.2 电力变压器的继电保护

在电力系统中广泛地用变压器来升高或者是降低电压，同样在本次设计当中，公园变配电站采用了两台干式变压器，为了保证供电系统的安全性和可靠性，必须要对变压器装设一定的继电保护装置。

6.2.1 变压器的常见故障及保护类型

（1）变压器的常见故障

变压器的常见故障分为内部故障和外部故障，针对配电站的实际情况，可预见的有变压器温度升高，绕组匝间短路，绕组及其引出线相间短路，外部相间短路引起的过电流，单相接地短路和过负荷等故障。

（2）变压器应当装设的保护

变压器的一般保护类型包括差动保护，电流速断保护，瓦斯保护，过电流保护，

过负荷保护，温度保护等。根据相关规定，10kV变压器的继电保护配置如下：

表6.1 10kV变压器的继电保护配置

6.3 电力线路的保护

6.3.1 电源进线的继电保护

（1）装设定时限过电流保护，采用DL-15型电磁式过电流继电器。 1）过电流保护动作电流的整定

Iop?

Krel?KwKre?Ki

?IL?max

(6.1)

I30为线路的最大负荷电流，I30为线路的计算电流，由上已知式中IL.max=(1.5~3)I30?169.4A，Krel?1.2

，Kw=1，Kre=0.8，Ki=200/5=40，因此动作电流为：

，因此过电流保护动作电流Iop整定为13A。

Iop?

1.2?10.8?40

?2?169.6A?12.72A

2）过电流保护动作时间的整定

题目中给出变电站10KV配电线路定时限过电流保护装置整定时间为1.5s，所以这里的电源进线过电流保护动作时间应整定为1.5s。

3）过电流保护灵敏系数的检验

Sp?

Ik.minIop,1

?1.5 (6.2)

式中Ik.min为在电力系统最小运行方式下，被保护线路末端的两相短路电流，

Ik.min?0.866Ik?1

(3)

?0.866?6.38KA?5525.A，Iop.1为动作电流折算到一次电路的值。

Iop?1?IopKi/Kw?13A?40/1?520A

，因此其灵敏度系数为：

?5525520

?10.62＞1.5

Sp?

Ik.minIop.1

满足灵敏度系数的要求。

（2）装设电流速断保护，利用GL-15的速断装置。 1）电流速断保护动作电流（速断电流）的整定

Iqb?

Kre1Kw

Ik.max

(6.3)

式中Ik.max为被保护线路末端的三相短路电流，这里Ik.max=6.38KA，Krel?1.2，

Kw=1，Ki=200/5=40，因此动作电流为：Iqb?

1.2?140

?6.38?0.191KA

,因此动作电流

整定为200A。整定的速断电流倍数nqb?

2）电流速断保护灵敏系数的校验

Sp?

IqbIop

?15.3。

Ik.minIop,1

?2 (6.4)

式中Ik.min为在电力系统最小运行方式下，被保护线路首端的两相短路电流，

Ik.min?0.866Ik?1

(3)

?0.866?6.38KA?5525.A，Iop.1为速断电流折算到一次电路的值，

Iop?1?IopKi/Kw?13A?40/1?520A

，因此灵敏度系数为：Sp?

Ik.minIop.1

5525520

?10.6＞2，

满足灵敏度系数的要求。

6.3.2 车间变电所高压进线的继电保护

以NO.1车间变电所高压进线为例，其他车间变电所高压进线的保护方案与NO.1车间变电所高压进线保护方案相同。

（1）装设定时限过电流保护，采用DL-15型电磁式过电流继电器。

1）过电流保护动作电流的整定

Sp?

Ik.minIop,1

(6.5)

I30=91.5A，Krel?1.2,Kw=1，

式中IL.max=(1.5~3)I30，I30为线路的计算电流，

Kre=0.8，Ki=150/5=30，因此动作电流为：Iop?

1.2?10.8?30

?2?91.5A?9.15A

，因

此过电流保护动作电流Iop整定为10A。

2）过电流保护动作时间的整定

t1?t2??t

(6.6)

式中t1为后一级保护的线路首端发生三相短路时，前一级保护的动作时间；t2为后一级保护中最长的一个动作时间，这里取0.5s，?t为前后两级保护装置的时间级差，对定时限过电流保护取0.5s，前一级保护动作时间为2s，故?t?0.5s，所以过电流保护动作时间整定为1.5s。

3）过电流保护灵敏系数的检验

Sp?

Ik.minIop,1

?1.5

(6.7)

式中Ik.min为在电力系统最小运行方式下，被保护线路末端的两相短路电流，

Ik.min?0.866Ik?1

(3)

?0.866?6.38KA?5525.A，Iop.1为动作电流折算到一次电路的值。

Iop?1?IopKi/Kw?10A?30/1?300A

，因此其灵敏度系数是18.41，满足要求。

（2）装设定时电流速断保护，利用DL-15的速断装置。 1）电流速断保护动作电流（速断电流）的整定

Iqb?

Kre1Kw

Ik.max

(6.8)

式中Ik.max为被保护线路末端的三相短路电流，这里Ik.max=6.38KA，Krel?1.2，Kw=1，

Ki=150/5=30，因此动作电流为：Iqb?

1.2?130

?6.38?0.255KA

，因此动作电流整定为

260A。整定的速断电流倍数nqb?

IqbIop

26010

?26。

篇5：10kv工厂供电毕业设计

10kv工厂供电毕业设计

第1章绪论

1、工厂供电的意义和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。第二节工厂供电设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

（1）遵守规程、执行政策；

必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

（2）安全可靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）全局出发、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

第三节变电所的作用及原理

(一) 变电所是电力系统重要组成部分。它是变换和调整电压，变换和分配电能的场所，

往往担负向用电设备供电任务。变电所一般由变电所、配电装置、控制与信号设备、继电保护装置和测量仪表、通讯和电源设备、导线及电缆等组成。有些变电所还装调整电压和无功功率的电容器组、静止补偿装置或调相机。上述设备中，除控制与信号部分，继电保护装置、测量仪表、控制电源及通讯设备等仪压电气设备外，其余部分称为一次设备，由一次设备组成的网络系统又称一次系统。

（二）变电所的分类：按电压的升降分类，通常分为升压变电所和降压变电所两大类。（1）升压变电所多与发电厂建在一起，所以又称为发电厂升压站，它把发电机电压升高用高压或超高压输电线路把电能送到远处负荷区，或与其它的高压变电所联结或统一的电力网络系统。

（2）降压变电所按性质和规模将划分为区域变电所、地方变电所、终端变电所。区域变电所：主要特点是电压等级高，进出回路多，变压器容量大，在系统中地位比较重要，其高压侧均在110 千伏以上，低压侧电压在35 千伏以上。它由大电网供电，通过降压后主要向地方变电所供电。

地方变电所：地方变电所多由区域变电所或发电厂供电，通过降压主要向终端变电所供电，它的高压侧一般为10－110 千伏，低压侧多为6－10 千伏。

终端变电所：多说是工业企业变电所和农村的乡镇变电所，它的高压侧多为10－35 千伏，低压侧为3－10 千伏和0.4 千伏，终端变电所主要由地方变电所或发电厂供电，降压后直接向各种用电设备供电。第四节设计内容及步骤

全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺

对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。

(1)负荷计算:全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

(2)工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择:参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

（3）工厂总降压变电所主结线设计:根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。

（4）厂区高压配电系统设计:根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

（5）工厂供、配电系统短路电流计算:工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

（6）改善功率因数装置设计:按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。

（7）变电所高、低压侧设备选择:参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

（8）变电所防雷装置设计:考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。

第二章负荷计算与无功补偿

第一节工厂电力负荷的分级及其对供电的要求（1）电力负荷的概念

电力负荷又称为电力负载。它有两重含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。（2）工厂电力负荷的分级

工厂的电力负荷，按GB50052―95规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：

1）一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

2）二级负荷

二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

3）三级负荷

三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者。（3）各级电力负荷对供电电源的要求

1）一级负荷对供电电源的要求

由于一级负荷属重要负荷，如中断供电造成的后果十分严重，因此要求由两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。

一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其它负荷接入应急供电系统。

常用的应急电源可使用下列几种电源：

① 独立于正常电源的发电机组。

② 供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路。 ③ 蓄电池。 ④ 干电池。

2）二级负荷对供电电源的要求

二级负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器不一定在同一个变电所）。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承担全部二级负荷。

3）三级负荷对供电电源的要求

由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。第二节工厂用电设备的工作制

工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：（1）连续工作制

这类工作制的设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、空气压缩机、电机发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。

（2）短时工作制

这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机）、控制闸门的电动机等。

（3）断续周期工作制

这类工作制的设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机等。

第三节负荷名称与等级确定负荷资料

第四节与负荷计算有关的物理量（1）年最大负荷和年最大负荷利用小时

1）年最大负荷

年最大负荷Pmax，就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年至少出现过2～3次）消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大符合也称为半小时最大负荷P30。

2）年最大负荷利用小时

年最大负荷利用小时又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。

年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，它与工厂的生产班制有明显的关系。例如一班制工厂，Tmax≈1800～3000h；两班制工厂，Tmax≈3500～4800h；三班制工厂，Tmax≈5000～7000h。（2）平均负荷和负荷系数

1）平均负荷

平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。

2）负荷系数

负荷系数又称为负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pav与其最大负荷Pmax的比值，即 KL?PavPmax 对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度，即表征负荷起伏变动的程度。从充分发挥供电设备的能力、提高供电效率来说，希望此系数越高越趋近于1越好。从发挥整个电力系统的效能来说，应尽量使工厂的不平坦的负荷曲线“削峰填谷”，提高负荷系数。

对用电设备来说，就是设备的输出功率P与设备额定容量PN的比值，即负荷系数。第五节三相用电设备组计算负荷的确定

供电系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。

通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。

由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约为（3～4）τ，τ为发热时间常数。截面在16mm2及以上的导体，其τ≥10min，因此载流导体大约经30min（即半小时）后可达到稳定温升值。由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30（亦年最大负荷Pmax）是基本相当的。所以计算负荷也可认为就是半小时最大负荷。因此使用半小时最大负荷P30来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为Q30、S30和I30。

计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到

电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和金钱的浪费。如计算负荷确定过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，同样要造成损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。

负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：总容量：Pe=ΣPN

有功计算负荷：P30=Kd*Pe 无功计算负荷：Q30=P30*tanφ 视在计算负荷：S30=P30/cosφ 计算电流：I30=S30/√3Un

通过工厂供电有关书籍可以知道化纤厂的需要系数Kd=0.28，功率因数cosφ=0.6，tanφ=1.33.该工厂年最大负荷利用小时为5800小时。由上述伏在资料可知该车间负载总容量为：Pe=4540kw

有功计算负荷为：P30= Kd*Pe=0.28*4540=1358kw 无功计算负荷为：Q30=P30*tanφ=1358*1.33=1806kvar 视在计算负荷为：S30=P30/cosφ=1358/0.6=2263var 计算电流为：I30=S30/√3Un=2263/√3*380=3.43

第三章无功补偿

第一节无功补偿的目的和方案

工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感应负荷，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿。

我国电力工业部于1996年制定的《供电营业规则》规定：用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：100kV・A及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上，其他电力用户和大、中型电力排灌站、泵购转售电企业，功率因数为0.85以上。并规定，凡功率因数为达到上述规定的，应增添无功补偿装置。

这里所指的功率因数，即为最大负荷时的功率因数。

第二节无功补偿的计算及设备选择

我国《供电营业规则》规定：容量在100kV・A及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。

一般情况下，由于用户的大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。这就可使供电系统的电能损耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。

要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。最大负荷时的无功补偿容量QN・C应为：

QN・C=QC?QC=PC（tan?-tan?'） (2.7)

按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。

提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备。前者主要有同步补偿机和并联电容器。动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。

低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化相应循环投切的电容器组数一般有4、6、8、10、12组等。用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量qN・C来确定电容器组数：

QN.C

(2.8) qN.C

在用户供电系统中，无功补偿装置位置一般有三种安装方式：

(1)高压集中补偿补偿效果不如后两种补偿方式，但初投资较少，便于集中运行维护，而且能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿，以满足企业总功率因数的要求，所以在一些大中型企业中应用。

(2)低压集中补偿补偿效果较高压集中补偿方式好，特别是它能减少变压器的视在功率，从而可使主变压器的容量选的较小，因而在实际工程中应用相当普遍。

(3)低压分散补偿补偿效果最好，应优先采用。但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止运用时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。

本次设计采用低压集中补偿方式。

PC QC SC 取自低压母线侧的计算负荷，cos?提高至0.92

cos?=

Qnc=Pc(tan?-tan?')

=1358/2263=0.60 SC

Qnc=1358*[tan(arccos0.60)-tan(arccos0.92)]=1358*（1.33-0.43）=1222kvar 选择BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89μF，qN・C=100kvar

QN.C

（2.9）此时取Qnc=1300 qN.C

所以n=1300kvar/100kvar=13 取13 补偿后的视在计算负荷

SC=PC?(QC?QN・C）=√1358*1358+(1806-1222)* (1806-1222)=1478kV・A

cos?=

=1358/1478=0.919 SC

变压器的功率损耗为：

△PT = 0.01 S30c= 0.01 * 1478= 14.78 Kw △QT = 0.05 S30c= 0.05 * 1478 = 57.95 Kvar 变电所高压侧计算负荷为： P30′= 1358+ 14.78 =1372.78 Kw

Q30′= (1806-1222 )+ 57.95= 641.95 Kvar S30′ = (P302 + Q302) 1/2= 1515.46 KV .A 无功率补偿后，工厂的功率因数为：

cosφ′= P30′/ S30′= 1372 .78/1515.46= 0.91 则工厂的功率因数为：

cosφ′= P30′/S30′= 0.91≥0.9 因此，符合本设计的要求因为0.91≥0.90

第四章变压器类型、台数及容量选择

第一节变压器类型选择

电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等。，

变压器按相数分，有单相和三相两种。工厂变电所一般采用三相变压器。变压器按调压方式分为有无载调压和有载调压两种。10kV配电变压器一般采用无载调压方式。

变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电

系统大多采用双绕组变压器。

变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。

10kV配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见联结组。由于Dyn11联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式的低压电网中得到越来越广泛的应用。第二节变压器台数选择

选择主变压器台数时应考虑下列原则：

（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其它变电所相联的联络线作为备用电源。

（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。

（3）除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中而容量相当大的变电所，随为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。

（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。根据上述原则及化纤厂的实际情况，该原液车间变电所主变压器的台数应选择为2台。以便一台发生故障或检修时，另一台变压器能继续供电。第三节变压器容量选择

装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件： 1）任一台单独运行时，ST≥（0.6-0.7）S′30（1） 2）任一台单独运行时，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）

由于S′30（1）= 2263 KV・A，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。 3） ST≥（0.6-0.7）×2263=（1357.8～1584.1）KV・A≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）。因此选1600 KV・A的变压器二台。型号为S9-M-1600/10

表3.1 主变压器的选择

第五章配变电所电气主接线设计

第一节概述

主接线又称一次接线或主电路。电气主接线是由各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关电气、互感器、电抗器及连接线路等设备），按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。由于交流供电系统通常是三相对称的，故在主接线图中，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备不对称或需进一步说明的地方，部分地用三条线表示，这样就将三相电路图绘成了单线图。为使看图容易起见，图上只绘出系统的主要元件及相互间的连接。

电气主接线单线图应按行业标准规定的图形符号与文字符号绘制，通常还在图上标明主要电气设备的型号和技术参数，以方便阅读。

主接线代表了发电厂和变电站电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。

第二节主结线的选择原则

（1）当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。

（2）当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。（3）当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。

（4）为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。

（5）接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。

（6）6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。

（7)采用6～10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。（8)由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。

（9)变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。第三节变电所电气主接线方案选择

主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。 1．单母线接线

这种接线的优点是接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：适应于容量较小、对供电可靠性要求不高的场合，出线回路少的小型变配电所，一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。

图3.1 单母线不分段主接线

2．单母线分段主接线

当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器可自动投入，保证给全部出线或重要负荷继续供电。

图3.2 单母线分段主接线

单母线分段接线保留了单母线接线的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一级负荷的供电等。

第四节电气主接线的确定

电源进线为两路，变压器台数为两台。二次侧采用单母线分段接线。两路外供电源容量相同且可供全部负荷，采用一用一备运行方式，故变压器一次侧采用单母线接线，而二次侧采用单母线分段接线。

该方案中，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关之后。变电所采用直流操作电源，为监视工作电源和备用电源的电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源供所有负荷。备用电源的投入方式采用备用电源自动投入装置APD(当断路器跳闸后，能够不用人工操作而很快使断路器自动重新合闸的装置叫自动重合闸。工作原理见附录表)。

第六章短路计算与电气设备选择校验

第一节短路的原因及后果 1、短路的原因：

工厂供电系统要求正常地不简短地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。所谓短路，就是指一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。

产生短路的原因很多，主要有以下几个方面：

（1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良带来的设备缺陷发展成短路等；

（2）气象条件恶化，例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等；

（3）人为事故，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后为拆除接地线就加上电压等；

（4）其它，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 2、短路的后果：

短路后，短路电流比正常电流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即

（1）短路是要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏；

（2）短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行；

（3）短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大；

（4）严重的短路要影响电流系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列；

（5）单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。

由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障懂得开关电器、整定短路保护的`继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。第二节短路电流及其计算

供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。

所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。

造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备时，设备的载流部分变形或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。

计算方法采用标幺值法计算。进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：

该量的实际值?任意单位?某量的标幺值= （6.1）该量的标准值与实际值同单位所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。

第三节短路电流的计算

电源取自距本变电所0.5km外的35kV变电站，用10kV双回架空线路向本变电所供电，出口处的短路容量为250MV・A。

求10kV母线上K-1点短路和380V低压母线上K-2点短路电流和短路容量。电源侧短路容量定为Sk=250MV・A ⑴．确定基准值：

取 Sd=100MV・A Uc1=10kV Uc2=0.4kV Id1= Id2=

⑵．计算： ①

电力系统

SdUc1Sd3Uc2

=100MV・A/（3*10kV）=5.78kA =100M・VA/（*0.4kV）=144.34kA

X1*= Sd/Sk=100MV・A/250MV・A=0.4 ②

架空线路

(10.5kV)

A X2*=X0LSd/Uc2=0.35Ω/km*1km*100MV・=0.38 2

③ 电力变压器

4*100*103kV・A

X3=Uk%Sd/100SNT=100*1600kV・A=2.5

⑶．求K-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量： ①

总电抗标幺值

X*∑(k-1) =X1*+X2*=0.4+0.95=0.78

②

三相短路电流周期分量有效值

Ik-1(3) = Id1/X*∑(k-1) =5.78kA/0.78=7.41kA

③ 其他三相短路电流

I”(3)(3)k-1 =I (3)∞k-1 = Ik-1 =7.41kA i (3)sh =2.55*7.41kA=18.90kA I(3)sh =1.51*7.41kA=11.19kA ④

三相短路容量

S(3)k-1 = Sd/X*∑(k-1) =100MV・A/0.78=128.2 MV・A・

⑷．求K-2点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量：两台变压器并列运行： ①

总电抗标幺值

X**∑(k-2) =X1+X*2+X*3// X*4=0.4+0.38+2.52

=2.03 ②

三相短路电流周期分量有效值

I(3)k-2 = Id2/X*∑(k-2) =144.34kA/2.03=71.10kA

③

其他三相短路电流

在10/0.4KV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，R∑

此：

I”(3)k-2 =I (3)∞k-2 = I(3)k-2 =71.01kA i (3)sh =2.26*71.01kA=160.48kA I(3)sh =1.31*71.01kA=93.02kA ④

三相短路容量

S(3)k-2 = S*d/X∑(k-2) =100MV・A/2.03=49.26 MV・A 两台变压器分列运行： ① 总电抗标幺值

X*∑(k-2) =X*1+X*2+X*3=0.4+0.38+2.5=3.28 ② 三相短路电流周期分量有效值

I(3)*k-2 = Id2/X∑(k-2) =144.34kA/3.28=44.01kA ③ 其他三相短路电流

I”(3) (3)k-2 =I∞k-2 = I(3)k-2 =44.01kA i (3)sh =2.26*44.01kA=99.46kA I(3)sh =1.31*44.01kA=57.65kA ④ 三相短路容量

Sk-2(3) = Sd/X*∑(k-2) =100MV・A/3.28=30.49MV・A

表6.1 高压短路计算结果

第四节低压电网三相短路计算

求短路点K-1和K-2处的三相和单相短路电流。

图6.2 低压电网短路电流计算图

根据高压电网短路计算及查表对照的结果，取变压器高压侧短路容量为70MV・A ⑴ 计算有关电路元件的阻抗 ①

高压系统电抗（归算到400V侧）每相阻抗

ZS= Uc2*10-3/Sk=（400V）2*10-3/70MV・A=2.29MΩ

XS= 0.995 ZS =0.995*2.29mΩ=2.28MΩ RS= 0.1 XS =0.1*2.28mΩ=0.228MΩ

相零阻抗

Xφ-0。S= 2XS/3=1.52MΩ

Rφ-0。S= 2RS/3=0.152 MΩ ②

变压器的阻抗（查表得S9-1600/10 Dyn11型电力变压器，△PK=4.95KW，UK%=4.5）每相阻抗

RT=△PK Uc2/S2N.T=4.95kW*（400V）2/（1600kV・A）2=0.31 mΩ ZT= UK% Uc2/100SN.T=4*（400V）2/（100*1600kV・A）=4mΩ

XT= ZT?RT=42?0.312mΩ=3.99 mΩ

相零阻抗（Dyn11联结） Rφ-0。T= RT=0.31mΩ Xφ-0。T= XT=3.99 mΩ

③

母线和电缆的阻抗

母线WB查表的单位长度每相阻抗及相零回路阻抗值：每相阻抗

RWB=rL= 0.031mΩ/ m*6 m=0.186 mΩ

XWB=xL=0.170mΩ/ m*6 m=1.02 mΩ

相零阻抗

Rφ-0。WB = rφ-0 L = 0.104mΩ/ m*6 m=0.624 mΩ Xφ-0。WB= xφ- L 0=0.394mΩ/ m*6 m=2.364 mΩ

电缆WL查表的单位长度每相阻抗及相零回路阻抗值：每相阻抗

RWL=rL= 0.310mΩ/ m*100 m=31 mΩ

XWL=xL=0.078mΩ/ m*100m=7.8mΩ

相零阻抗

Rφ-0。WL = rφ-0 L = 1.128mΩ/ m*100 m=112.8 mΩ Xφ-0。WL= xφ- L 0=0.178mΩ/ m*100 m=17.8mΩ ⑵ 计算各点的短路电流 ①

k-1的三相和单相短路电流三相短路回路总阻抗

R∑= RS+RT+RWB=（0.228+0.31+0.186）mΩ=0.724 mΩ

X∑= XS+XT+XWB=（2.28+3.99+1.02）mΩ=7.29 mΩ

三相短路电流 Ik (3) =Uc/（3

R2?X??）=400V/（3

0.7242?7.292）mΩ=7.33kA

短路冲击系数

ksh=1+e??R?/X?=1+ e -3.14*0.724/7.29=3.41 三相短路冲击电流

ish(3)= 2ksh Ik (3) =2*3.41*7.33=35.34kA

Ish(3)= Ik (3) ?2(ksh?1)2 =7.33kA *?2(3.41?1)2=26.02kA

单相短路回路总相零阻抗

Rφ-0 = Rφ-0。S+ Rφ-0。T+ Rφ-0。WB =（0.152+0.31+0.624）mΩ=1.086 mΩ Xφ-0 = Xφ-0。S+ Xφ-0。T+ Xφ-0。WB =（1.52+3.99+2.364）mΩ=7.87 mΩ

单相短路电流

Ik (1) = Uφ/R?= 220V/.0862?7.872 mΩ=27.7kA ?0?X??0

② k-2的三相和单相短路电流

三相短路回路总阻抗

R∑= RS+RT+RWB+RWL =（0.228+0.31+0.186+31）mΩ=31.72 mΩ X∑= XS+XT+XWB+XWL =（2.28+3.99+1.02+7.8）mΩ=15.09mΩ 三相短路电流

Ik (3) = Uc/（3

短路冲击系数

ksh=1+e??R?/X?=1+ e -3.14*31.72/15.09=2.22 三相短路冲击电流

ish(3)= 2ksh Ik (3) =2*2.22*5.52=17.32kA

Ish(3)= Ik (3) ?2(ksh?1)2 =5.52kA *?2(2.22?1)2=10.98kA 单相短路回路总相零阻抗

Rφ-0 = Rφ-0。S+ Rφ-0。T+ Rφ-0。WB+ Rφ-0。WL

=（0.152+0.31+0.624+112.8）mΩ=113.89 mΩ

Xφ-0 = Xφ-0。S+ Xφ-0。T+ Xφ-0。WB+ Xφ-0。WL

=（1.52+3.99+2.364+17.8）mΩ=25.67 mΩ

单相短路电流

2222 Ik (1) = Uφ/R??0?X??0= 220V/.89?25.67 mΩ=1.88kA

R2??X?）=400V/（3

31.722?15.092）mΩ=6.57kA

表6.2 低压短路计算结果

第七章配变电所电气装置布置

第一节变电所的位置选择

选择变电所位置时，应依照国家十至二十年的长远规划和五至十年的系统设计，搞清所选变电所的负荷分布，近期和远期在系统中的地位和作用，系统连接方式，电源潮流，负荷对象，供电要求等，以满足国民经济发展的需要，从而使所址位置选择得比较合理。变电所位置的选择必须适应电力系统发展规划和布局的要求，尽可能的接近主要用户，靠近负荷中心。这样，必然就会减少输电线路的投资和电能的损耗，既经济又节省能源。

因此变电所位置的确定遵循以下原则：

(1)接近负荷中心。接近负荷中心主要从节约一次投资和减少运行时电能损耗的角度出发。

(2)进出线方便。要有足够的进出线走廊，提供给架空进线、电缆沟或电缆隧道。

(3)靠近电源侧。变电所应靠近电源进线侧布置，以免过大的功率倒送，产生不必要的电能损耗和电压损失。

(3)满足供电半径的要求。由于电压等级决定了线路最大的输送功率和输送距离，供电半径过大导致线路上电压损失太大，使末端用电设备处的电压不能满足要求。因此变电所的位置应保证所有用电负荷均处于该站的有效供电半径内，否则应增加变电所或采取其他措施。

(4)运输设备方便。

(5)避免设在有剧烈震动和高温的场所。

(6)避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所。

(7)避免设在潮湿或易积水场所。

第二节配电室建筑要求

目前，在6～35KV 各级电压屋内配电装置中，成套柜已被广泛使用。这些柜在屋内的布置，虽有单、双列之分或所处楼层的不同，其布置方法基本相同。

室内平面布置，主要是协调室内设备、通道及地下管沟道的相对位置。也是土建专业进行房屋设计的主要依据之一。

室内平面布置是依据上述配置图和第一节所讲述的对配电装置基本要求第三条内容及对尺寸进行布置，布置时还应考虑下列内容：

(1)柜体基础槽钢的埋设。

(2)电缆管沟道的布置。

(3)防爆缓冲间的设置。

配电室宜采用百叶窗与轴流风机并用进行通风。风机的选择应按事故排烟量要求，装设足够数量的事故通风装置。

第八章配变电所的防雷与接地装置

第一节防雷与防雷措施

防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。

避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。

防雷措施主要有以下几点：

（1）架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。

（2）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。

（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。（4）装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。

（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。

第二节变配电所的防雷措施

（1）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。

（2）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。

（3）低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。

在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径可以为为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。

第三节接地

电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。

接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接

第四节确定公用人工接地装置

（1）确定接地电阻

按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：

RE ≤ 250V/IE

RE ≤ 10Ω

式中IE的计算为

IE = IC = 60×(60＋35×4)A/350 = 34.3A

故 RE ≤ 350V/34.3A = 10.2Ω

综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE≤10Ω

（2）接地装置初步方案

现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2的扁钢焊接。

（3）计算单根钢管接地电阻

查相关资料得土质的ρ = 100Ω・m

则单根钢管接地电阻RE(1) ≈ 100Ω・m/2.5m = 40Ω

（4）确定接地钢管数和最后的接地方案

根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长

2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得ηE ≈ 0.66。因此可得

n = RE(1)/(ηERE) = 40Ω/(0.66×4)Ω ≈ 15

考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。

选择双针等高避雷

附录：

1、备用电源自动投入装置（APD）

备用电源自动投入装置电路图及工作原理:

（1）正常工作状态断路器QF1合闸，电源WL1供电；而断路器QF2断开，电源WL2备用。QF1的辅助触点QF13-4闭合，时间继电器KT动作，其触点是闭合的，但由于断路器QF1的另一对辅助触点QF11-2处于断开状态，因此合闸接触器KO不会通电动作。

（2）备用电源自动投入当工作电源WL1断电引起失压保护动作使断路器QF1跳闸时，其辅助触点QF13-4断开，使时间继电器KT断电。在其延时断开触点尚未断开前，由于断路器QF1的辅助触点QF11-2闭合，接通合闸接触器KO回路，使之动作，接通断路器QF2的合闸线圈YO回路，使QF2合闸，从而使备用电源WL2投入运行。在KT的延时断开触点经延时（0.5s）断开时，切断KO合闸回路。QF2合闸后，其辅助触点QF21-2断开，切断YO合闸回路。

2、电力线路的自动重合闸装置（ARD）

ARD简介：ARD是一种供电系统中事故处理装置。它主要装设在有架空线路出现的断路器上。架空线路故障机会最多，且大多属于临时性的短路故障，如雷击、大风时导线碰撞、鸟兽跨接线路等，均可自行消除。

当架空线路发生故障，由继电保护装置动作断开后，同时启动ARD装置，经过一定时限ARD装置使断路器重新合上，若线路故障是临时性的，则重合闸成功又恢复供电；若线路故障是永久性的不能自行消除，再借助于继电保护将线路切断。

ARD装置本身所需设备少投资不多，并可以减少停电损失，给国民经济带来巨大的经济效益，在工业企业供电中得到了广泛应用。

按照规程规定，电压在1kV以上的架空线路和电缆线路与架空的混合线路，当具有断路器时，一般均应装设ARD；对电力变压器的母线，必要时可以装设ARD。自动重合闸装置按其操作方式分，有机械式和电气式；按组成元件分，有机电型、晶体管型和微机型；按重合次数分，有一次重合式、二次重合式和三次重合式。一次自动重合闸的原理电路图：

供配电系统中的ARD，一般是一次重合式，因为一次重合式比较简单经济，而且基本上能满足供电可靠性的要求。运行经验证明，ARD的重合成功率随着重合次数的增加而显著降低。对架空线路来说，一次重合成功率可达60%~90%,而二次重合成功率只有15%左右,三次重合成功率仅3%左右。因此一般用户的供配电系统中只采用一次重合闸。

（1）手动合闸按下合闸按钮SB1，使合闸接触器KO通电动作，接通合闸线圈YO回路，使断路器合闸。

（2）手动跳闸按下跳闸按钮SB2，接通跳闸线圈YR回路，使短路器跳闸。

（3）自动重合闸当线路上发生短路故障时，保护装置动作，其出口继电器触点KM闭合，接通跳闸线圈YR的回路，使断路器跳闸。断路器跳闸后，其辅助触点QF3-4闭合，同时重合闸继电器KAR起动，经短延时（一般为0.5s）接通合闸接触器KO回路，接触器KO又接通合闸线圈YO回路，使断路器重新合闸，恢复供电。

结束语

通过对三友化纤集团原液车间10KV变电所的设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，像总降压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，大学的时间很快就要过去了，作为大学时期的最后一份课程，我会用心去完成它的。不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们非常重视。对于本次毕业论文我充分考虑了电的安全性、可靠性和灵活性，同时兼顾经济性，因此，采用了两路电源进线和双变压器的配置，两路外供电源容量相同且可供全部负荷，一用一备运行方式，以满足生产、生活中二级负荷的需要。主要电气设备的选择是根据各设备安装地点的使用条件，对短路电流进行计算，查表选用后再经过认真校验，最后选定使用的产品。

设计的最后结果，基本满足原液车间各个用电组供电要求，基本满足了GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》的规范要求，有效的提高负荷转移能力，进一步提高供电可靠性。

本次的毕业设计,时间长、内容多，几乎涵盖了大学中所学的知识。经过了从收集资料、设计、绘图、审核的整个过程。在此期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，使我体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我最大的收获就是学到了工厂变电所的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。

设计虽然完成了，但是，由于是初次进行这种具有很强实际意义的设计，经验的欠缺造成了在设计中还有很多不够完善的地方，比如：在选择一次设备的时候，对现在的产品知之甚少，整个变配电系统结构不够优化等。另外我只是掌握了变电所设计中很少的一部分知识，还有很多深奥的专业知识等着我去挖掘、去探索、去学习。我也将会在今后的工作学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自身的发展打下坚实的基础。

由于种种原因，在设计过程中难免出现错误，敬请各位专家和老师批评指正。

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