化纤厂降压变电所电气设计2

前言

国家经济发展每时每刻都离不开统计信息，电力行业作为基础产业，国家经济建设电力能源供应的保障，面对电力可以适度超前发展的机遇和国家大力倡导节能减排的局面，政府相关部门及电力行业相关领导随时掌握电力行业统计信息，依据数字分析和判断，制定行业战略规划、发展计划，对于行业更好更快的发展起着至关重要的作用。新时期下，电力行业统计工作的重要性也逐渐从幕后走到了台前。

电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心部分是变电所。因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。

电能是现代工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂供电系统首先要能满足工厂生产和生活用电的需要，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并做好节能。本设计根据化纤厂所能取得的供电电源和该厂用电负荷的实际情况，并适当考虑生产的发展，按工厂供电的基本要求，对各车间进行负荷计算和无功补偿；确定出了各变电所的位置及各变电所变压器台数、数量和型式；计算了短路电流；选择及校验各线路导线截面和变电所高低压设备；绘出设计图样，完成了化纤厂的供配电系统设计。

关键词:变压器；变电所设计；负荷统计；短路电流计算；设备选型

1

1．设计任务书

1.1设计要求：

根据本厂用电负荷，并适当考虑生产发展，按照安全可靠，技术先进、经济合理的要求，确定工厂变电所的位置和形式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高低压电气设备，最后按要求编写设计说明书、短路计算书，绘制变电所主接线图纸。

1.2原始材料

1.2.1工厂总平面图（1:10000） 其它车间 酸 站 锅 炉 房 排毒机房 办公楼 纺炼车间 食 堂 宿 舍 原液车间 宿 舍 图1

1.2.2工厂负荷数据：

本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时。

2

本厂负荷统计资料见下表：

表1

序号 车间设备名称 纺炼车间 纺丝机 筒绞机 烘干机 脱水机 通风机 淋洗机 变频机 传送机 小计 原液车间照明 小计 酸站照明 小计 锅炉房照明 小计 排毒车间照明 小计 其它车间照明 小计 安装容量 150 55 70 15 220 5 800 38 940 260 320 120 240 Kd tan? 1 0.80 0.75 0.8 0.65 0.75 0.75 0.80 0.80 0.8 0.65 0.7 0.75 0.75 0.75 0.75 1.02 0.90 0.75 1 0.70 0.70 0.75 0.70 0.85 0.65 0.8 2 3 4 5 6 1.2.3电力系统与本变电所的连接情况：

（1）按照与供电局协议，本化纤厂可由东南方19公里处的某变电所（110/38.5/11kv，50MVA）供电，供电电压可任选。另外，备用电源由与本厂相距5公里处的其他工厂引入10kV线路送入，但其容量只能满足本厂负荷的30%重要负荷，平时不投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。

（2）供电电源的短路容量（某变电所）：35kV母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10KV母线的出线断路器断流容量为350MVA。

（3）供电局要求的功率因数：当35KV供电时，要求工厂变电所高压侧

cos?≥0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧为cos?≥0.95。（4）电费制度：变压器安装容量每1kVA为15元/月，动力电费为0.3

元/（kw.h），照明电费为0.55元/（kw·h）。

3

（7）气象资料：海拔高度60m，最热月平均最高温度29℃，年最高气温为38℃，年最低气温-18℃，最热月地下0.8m处土壤平均温度为22℃，雷暴日为20日/年。

1.3设计任务

（1）各车间负荷计算和无功补偿； （2）各车间变电所的设计选择；

（3）工厂总降压变电所及接入系统设； （4）电气主接线选择； （5）短路电流计算。

（6）变电所高、低压电气设备选择与校验。

2.各车间计算负荷和无功补偿

2.1计算负荷方法

目前负荷计算常用需要系数法、二项式法和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数Kd，然后按照表1给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。

因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。

需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。当用电设备台数较多，各种设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要系数法。

一般工业与民用建筑中的用电负荷主要有单位负荷（如照明负荷）以及三相负荷（如动力负荷），其供电系统一般分为照明支路及动力支路进行供电。照明支路主要供照明灯具、一般单相插座以及其他额定电压为220V的电气设备。其特点为用电负荷的额定电压均为单相220V分布在A、B、C

4

三相。这类负荷也叫做相负荷。

动力支路主要供电梯、水泵、服务行业的厨房饮食设备、电热开水器、工业生产中的各种加工设备以及其他额定电压为380V的三相用电器等用电。特点为用电负荷的额定电压均为380V且都是三相对称负荷。

在工业生产中还有一些额定电压为380V的单项负荷，接在两条相线之间，我们称之为线间负荷，线间负荷可用照明支路供电，也可用动力支路供电。

从供电形式的角度来讲：负荷计算可以分为单相和三相用电设备的负荷计算两种形式。从供电系统中所在的位置角度来讲：负荷计算可分为一组用电设备、多组用电设备的负荷计算。但无论是那种形式，用需要系数法确定计算负荷都有如表1的通用公式：

表1

名称 用电设备组的容量 用电设备组有功计算负荷 公式 备注 nP??Pe 量 PLn—设备的额定容P30?dKKp?K?－设备组的同时??e30eewl系数 PdelKP需要系数 KL－设备组的负荷系数 ewlKd?K?KL????? ?效率 e－设备组的平均?P30?KdPe 无功计算负荷 视在计算负荷 QSI30?P30tan? ?P30cos? ?wl－配电线路的平均效率 30tan?－对应用电设备组cos?的正切值 计算电流 S30?30?p?3?UN? cos? －用电设备组的平均功率因数 有功负荷的同时系数 K?0.80~0.90 UN－用电设备组

5

无功负荷的同时系数 总的有功计算负荷 总的无功计算负荷 总的视在计算负荷 K?q?0.85~0.95 的额定电压 P'30?K?p?P30,i 以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计?K?q?Q2Q'3030,i 算时取。 S30?P'?Q' 30302

2.2设备容量的确定

由于各用电设备的额定工作制不同，在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一的设备功率。对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般电动机组和电热设备等，其铭牌上的额定功率（额定容量）就等于设备功率即：Pe?PN(kw)

式中Pe——设备功率，kw；

PN——用电设备铭牌上的额定功率，kw。

对于断续或反复短时工作的用电设备，如吊车用电动机，电焊用变压器等，它们的设备功率是将其铭牌上标称下某一分与合持续率时的额定功率统一换算到一个新规定负荷持续率下的额定功率。

负荷持续率???优势也称负载持续率或暂载率，是用电设备在一个工作周期内工作时间和工作周期的百分比值，用?表示：

??t/T?100%?t/(t?t0)?100%

式中 T——工作周期；

t——工作周期内的工作时间； t0——工作周期内的停歇时间。

对于电焊机及各类电焊装置的设备功率，是指将额定功率换算到负荷持续率为100%时的有功功率。当?不等100%时，用下式换算：

Pe??N/?100Sn?cos?n

6

式中 Pe——换算到??100%时的设备功率，kw；

?N——换算前铭牌上的负荷持续率，应和PN、Sn、cos?N相

对应（计算中用小数值）；

PN、Sn、cos?N——分别为换算前与?N对应的铭牌上的额定

有功功率?kw?、额定视在功率?kw?，额定功率因数；

?100——其值为100%的负荷持续率（计算用1.00）。

对于断续或短时工作制电动机的设备功率，是指将额定功率换算到负载持续率为25%时的有功功率。当?不等于25%时，用如下公式换算：

Pe??N/?25?2?PN??N?kW?

式中 Pe——换算到??25%时的设备功率，kw；

PN、?N——分别为对应换算前电动机铭牌标称的额定功率，

； kw；额定负荷持续率（计算时用小数值）

?25——换算到??25%时的负荷持续率（计算时用小数值）。

2.3动力支路负荷计算

每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行：

Pc?K?p??Kd?Pe

Qc?K?q??KdPetan?

Sc?Pc2?Qc2 Ic?Sc/(3?UN)

式中 Pc——支路上有功计算负荷，kw；

Qc——支路上无功计算负荷，kvar；

Sc——支路上视在计算负荷，kVA；

K?p、K?q——分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；

Ic——支路上计算电流；

UN——支路的额定电压。

纺练车间单台机械负荷统计见表2计算负荷

7

表2

序车间设备号 名称 纺炼车间 纺丝机 筒绞机 烘干机 脱水机 1 通风机 淋洗机 变频机 传送机 小计 安装容量 150 55 70 15 220 5 800 38 1353 Kd tan? 0.80 0.75 0.8 0.65 0.75 0.75 0.80 0.80 0.75 0.75 1.02 0.90 0.75 1 计算负荷 P（kW） Q（kvar） S（kVA） 120 90 150 41.25 30.94 51.56 56 57.12 80 9.75 8.78 13.12 165 123.75 206.25 3.75 3.75 5.3 448 21.28 783.62 781.22 37.11 1324.56 0.70 640 0.70 30.4 1066.15

2.4全厂计算负荷计算

各车间计算负荷按照表一公式计算，结果统计见表3

表3

序车间设备名称 安装容量 号 1 纺炼车间 2 原液车间照明 3 酸站照明 4 锅炉房照明 5 排毒车间照明 6 其它车间照明 7 小计 1353 1012 304 280 186 380 3726 Kd tan? 0.8 0.65 0.7 0.75 0.75

0.70 0.70 0.85 0.65 0.8 计算负荷 P（kW） Q（kvar） 1066.15 783.62 809.6 566.72 197.6 138.32 196 166.6 139.5 90.68 285 228 2693.85 1973.94 S（kVA） 1324.56 998.24 241.2 257.24 166.38 364.98 3352.6 因为在一定的情况下是不可能发生所有的用电设备同时工作的情况,如果按照全部用电设备的用电负荷之和来计算全厂计算负荷的话，势必会造成经济不合理和浪费等情况,也就是我们常说的大马拉小车。

取全部用电负荷之和的90%，这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发生,提高了运行效率,符合了经济生产、生活的需要。

8

因此，本次课程设计中的全厂计算负荷就为各个设备计算负荷之和的90%即：

全厂计算负荷=0.90?(纺练车间计算负荷+原液车间照明计算负荷+酸站照明计算负荷+锅炉房照明计算负荷+ 排毒车间照明计算负荷+其他车间照明计算负荷)

P?K?p??pP?0.9?2693.85?2424.47(KW)

Q?K??Q?0.9?1973.94?1776.55(Kvar)

S?P2?Q2?2424.472?1776.552?3005.7(KVA)

总的计算电流：

I?S3?U?3005.73?10?173.54(A)

考虑5年的发展，年增长率按2%计算，全厂计算负荷

5P?2424.47?(1?2%)?2424.47?1.104?2676.61(KW) SQS?1776.55?(1?2%)5?1776.55?1.104?1961.31(Kvar)

S?P2?Q2?2676.612?1961.312?3318.28(KVA)

2.5 电压等级的确定

电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。 有关资料提供了供电电压与输送容量的关系：

表4 我国电压等级及输电范围

电压等级 3 6 10 35 60 110 220

输送容量(MW) 0.1-1 0.1-1.2 0.2-2 2-15 3.5-30 10-50 100-500 9

输送距离(km) 1-3 4-15 6-20 20-50 30-100 50-150 100-300

330 500 750

200-800 1000-1500 2000-2500 200-600 150-850 500以上 但近年来，随着电气设备的进步及电力技术的发展，输送容量及距离有了很大进步。

2.5.1 本厂电压等级的确定

设计任务书提供了三个电压等级：110/38.5/11KV在要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%），五年以后的最大功率为2676.61KW并且输送距离为19公里，因此我选用负荷为2000-10000KW，供电电压选10KV，输送距离在6-20公里。

2.6无功功率补偿

工厂中由于有大量的异步电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备的运行性能、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，则需增设无功功率补偿装置。 1.通过适当措施提高自然功率因数。 2.并联同步调相机。 3.并联适当的静电电容器。

供电局要求的功率因数：当为10KV供电时，要求工厂变电所高压侧cos?0.9。所以5本设计采用并联电容器来进行无功补偿。无功补偿使用专用的电力电容器，其规格品种很多，按安装方式分为户内式和户外式，按相数分为单相和三相，按额定电压分为高压和低压电容器等等。 a.电容器的选择

电容器无功容量的计算

其中?qc?tan?1?tan?2；称为无功补偿率。

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

10

cos?1?P302693.85??0.8 S303352.6根据《工厂供电》附录表3可以根据补偿前功率因数和补偿后的功率因数查表求得?qc

表5 cos?1=0.8，cos?2对应的?qc

补偿前的功率因数cos?1 0.80 b.电容器（柜）台数的确定 需电容器台数：n?QC qC补偿后的功率因数cos?2 0.85 0.13 0.86 0.16 0.88 0.21 0.90 0.92 0.94 0.96 0.46 1.00 0.75 0.27 0．32 0.39 Qc?P30?tan?1?tan?2??P30??qc?2693.85?0.46?1239.2kvarqC为单台电容器补偿容量 根据并联电容器的技术数据

表6

型号 BWF10.5-100-1 BWF10.5-40-1 额定容量（kvar） 额定电容（uf） 100 40 2.89 1.155 选择台数 12 1 总补偿容量为QC?12?100, ?40?1240kva补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变。

'低压侧无功功率计算负荷Q30?Q30?QC?1973.94?1240?733.94kvar。

'2'2?P30?Q30?2792.04kV?A。 低压侧视在功率计算负荷S30低压侧计算电流I?'30'S303UN?2792.04kW?4230.37A。

0.66低压侧功率因数提高为cos???变压器功率损耗为

P302693.85kW??0.965。 ?S302792.04kV?A??0.01?2792.04kV?A?26.94kW?PT?0.01S30

??0.05?2792.04kV?A?134.7kvar?QT?0.05S30变电所高压侧的计算负荷为

11

???P30??PT?2693.85?26.94?2720.79kWP30'???Q30Q30??QT?733.94?134.7?868.64kvar???P30??2?Q30??2kV?A?2856.09kV?AS30???I30??S30?164.9A3UN

补偿后工厂的功率因数为: cos???因此，这一功率因数满足要求。

??P30?0.953?0.95 ??S30变电所的设计与选择

3.1 变电所位置的选择

变电所位置和数量的选择，实际上就是在整个企业内选择布置供电点。为了使供电系统合理布局及提高电能质量，必须根据企业负荷类型，负荷大小和分布特点，以及企业内部环境条件及生产工艺上的要求进行全面考虑。

3.1.1配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定

1.接近负荷中心。

2.进出线方便。 3.接近电源侧。

4.设备吊装，运输方便。

5.不应设在有剧烈震动的场所。

6.不宜设在多尘，水雾（如大型冷却塔）或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，不应设在污源的下风侧。

7.不应设在厕所，浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。

8.配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。

9.高层建筑地下层配变电所的位置宜选择在通风，散热条件较好的场所。 10.殊防火要求的多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配变电所，可设 置在底层靠外墙部位，但不应设在人员密集场所的上方，下方，贴邻或疏散出口的两旁。

12

3.1.2 变电所位置的选择原则

1.变电所的位置尽量靠近负荷中心，特别是车间变电所更应该如此； 2.进出线方便，特别是采用架空线金疮线时更应该考虑这一点； 3.尽量靠近电源侧，对工厂总降压变电所要特别考虑这一点； 4交通运输方便，以便于变压器和控制柜等设备的运输；

5选定变电所的位置，不应妨碍工厂或车间的发展，应留有扩建的余地，适当考虑变电所本身扩建的可能。

3.2车间变电所位置的确定

根据地理位置及各车间计算负荷大小，决定设立3个车间变电所，各自供电范围如下：根据表3可知各车间的计算负荷，仿照力学中求重心的力矩方程可得：

x?Pi?P1x1?P2x2?P3x3 x?Pi??(Pixi)

y?Pi??(Piyi) i?P1y1?P2y2?P3y3 y?P由此可推得负荷中心的坐标为：

(Px)?x??3.59?3.6

P?iiiy??(Py)?2.715?2.7 ?Piii即复合中心位置坐标为（3.6,2.7） 3.2.2 车间变电所位置的确定

根据化纤厂平面位置图来看，整个厂区宜设置两处车间变电所，第一处车间变电所应负责酸站（D）、锅炉房（E）、原液车间（B）和其他车间（C）的工作任务及照明任务。第二处车间变电所应负责纺练车间（A）、排毒车间（F）及生活区的用电任务。

13

1#车间变负责B、C、D、E车间的任务，根据表3可这各车间的计算负荷，应用力学中求重心的力矩方程可得：

x?Pi?P1x1?P2x2?P3x3 x?Pi??(Pixi)

y?Pi??(Piyi) i?P1y1?P2y2?P3y3 y?P由此可推得负荷中心的坐标为：

x??(Px)?809.6?3.3?197.6?0.9?196?0.9?285?0.9?2.2

809.6?197.6?196?285?Piiiy??(Py)?809.6?2.1?197.6?2.1?196?0.6?285?3.7?2.2 809.6?197.6?196?285?Piii1#车间变的位置可确定在（2.2,2.2）。

同理2#车间变负责A、F车间以及生活区的供电任务，应用力学中求

重心的力矩方程可得2#车间变的坐标为（5.3,3.3）。

根据化纤厂平面图来看两个点都过于靠近工作车间，因此综合各种因素将车间变适当选取如图2。

图2 所址设计图

图2中每个车间的圆是负荷圆，圆的半径与车间负荷比例为

14

（1:100KW）。

计算复合指示图相关数据如表7

车间 纺炼车间A 原液车间B 酸站 D 锅炉房E 排毒车间F 其它车间C 计算负荷（KW） 1066.15 809.6 197.6 196 139.5 285 表7

X坐标 Y坐标 5.3 3.3 0.9 0.9 5.3 0.9 3.7 2.1 2.1 0.6 0.6 3.7 Pxii 5650.60 2671.68 177.84 176.4 739.35 256.5 Piyi 3944.76 1700.16 414.96 117.6 83.7 1054.5

3.3变电所型式

车间变电所和小型工厂变电所，都是将电压10KV降为一般用电设备

所需要低压220V/380V的降压变电所。其变压器容量一般不超过1000KV·A，主接线方案一般较为简单。 3.3.1 变电所得主接线图

根据化纤厂引进电压为10KV，总计算负荷比较大，所以考虑装有两台变压器的小型变电所。

（一）、高压无母线、低压单母分段的变电所主接线图（如图3）这种主接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，改变电站通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。

15

图3 高压无母线、低压单母分段的变电所主接线图

（二）、高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图（图4）这种主接线的两端高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所得供电，供电可靠性较高。

16

图4 高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图

4.厂变电所变压器台数和容量、类型的选择

4.1变电所变压器台数的确定

4.1.1确定原则

1.对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。

2.对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。

4.1.2选择变压器台数时,应考虑以下因素

1.应满足用电负荷对供电的可靠性的要求，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，另一台能对一、二级负荷继续供电。

17

2.对于一级负荷的场所，邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时,宜采用两台变压器。

3.是否装设变压器，应视其负荷的大小和邻近变电所的距离而定。当负荷超过320KVA时，任何距离都应装设变压器。 4.2变压器容量的确定

4.2.1变压器容量选择时应遵循的原则

1.只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。

2.装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件：

a.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要； b.任一台变压器单独运行时，宜满足全部用电容量设备70%的需要。 3.变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的60%~70%为宜，以提高运行率。

4.3各个厂用变压器台数及容量选择

1.的变压器台数及容量选择 a.1#厂用变供电负荷统计。

P?1488.2KW

Q?1099.64Kvar

b.变电所I的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。 无功补偿试取：QC?600Kvar 补偿以后：

Q?1137.74?600?537.74Kvar

cos??PSⅠ?

2?P???Q?Q?cc2?1249.81249.8??1137.74?600?22?0.92?0.9

?P???Q?Q?22?1360.58?KVA?

18

c.变电所I的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70%）：

SNT1?0.7S??0.7?1360.58?952.41?KVA?

查《工厂供电》第五版附录表5：S9、SC9和S11-M.R系列，额定容量为1000KVA，两台。型号：S9-1000/10（6）。

查表得出变压器的各项参数：

W； 空载损耗?Po?1.7K负载损耗?Pk?9.2KW； 阻抗电压Uk%?5； 空载电流Io%?1.7。

d.计算每台变压器的功率损耗

S?11S???1360.58KVA?680.29?KVA? 22用简化经验公式：

?PT?0.015S?0.015?680.29KW?10.2?KW? ?QT?0.06S?0.06?680.29?40.8?Kvar? 2.变电所Ⅱ变压器台数及容量选择

a.变电所Ⅱ的供电负荷统计。取同时系数：K?P?0.9，K?Q?0.95

?P?K?P(P原?P其）=0.9?（870+168）KW=934.2(KW) (Q原?Q其）=0.95?（609+126）KW=698.25(Kvar)

?Q?K?Qb.变电所Ⅱ的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。 无功补偿试取：QC?25 （0Kvar）（Kva）r 补偿以后：Q?698.25?250?448.25cos??P2 S???2?P???Q?Q?c2?934.2934.22??698.25?250?2?0.92?0.9

?P???Q?Qc??1036.2?KVA?

2c.变电所Ⅱ的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每

19

台可供电车间总负荷的70%）：

SNg???0.7?S???0.7?1036.2KVA?725.34?KVA?

查《工厂供电》第五版附录表5：S9、SC9和S11-M.R系列，额定容量为800KVA，两台。型号：S9-800/10（6）。

查表得出变压器的各项参数： 空载损耗?Po?1.4KW； 负载损耗?Pk?7.5KW； 阻抗电压Uk%?5； 空载电流Io%?2.5。

d.计算每台变压器的功率损耗

S?11S????1036.2?518.1?KVA? 22用简化经验公式：

?PT?0.015S?0.015?518.1?7.77?KW?

?QT?0.06S?0.06?518.1?31.09?Kvar? 3.变电所Ⅲ变压器台数及容量选择 a.变电所Ⅲ的供电负荷统计。

?P?P酸 ?P锅?P排?201.5+202.5+98=502?KW??Q?Q酸+Q锅+Q排=141.05+151.8+58.5=351.35?Kvar?

b.变电所Ⅲ的供电负荷统计。取同时系数：K?P?0.9，K?Q?0.95

?PⅢ?K?P?P?0.9?502?451.8?KW? ?K?Q?Q?0.95?351.35=333.78?Kvar?

?QⅢc.变压所Ⅲ的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。 无功补偿试取：QC?150Kvar

?150?187.78K补偿以后：Q?333.78 vacos??P

2?P???Q?Q?c2?451.8451.8??333.78?150?22?0.92?0.9

20

S?????P???Q?Q?2c2?489.27?KVA?

变电所Ⅲ的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70%）：

SNgⅢ?0.7SⅢ?0.7?489.27?342.49?KVA?

查《工厂供电》第五版附录表5：S9、SC9和S11-M.R系列，额定容量为400KVA，两台。型号：S9-400/10（6）。 查表得出变压器的各项参数：

W； 空载损耗?Po?0.87K负载损耗?Pk?4.2KW； 阻抗电压Uk%?4； 空载电流Io%?3。

d.计算每台变压器的功率损耗。

S?11SⅢ??489.27?244.64?KVA? 22 用简化经验公式：

?PT?0.015?S?0.015?244.64?3.67?KW? ?QT?0.06S?0.06?244.64?14.68?Kvar?

5.4工厂总降压变电所主变压器台数、容量选择及无功补偿

?P?2??P'+P'+P'??2??1249.8+1137.74+502??5779.08?KW?

ⅠⅡⅢ?Q?2??Q'+Q'+Q'??2??537.74?448.25?201.35??2374.68?Kvar?

ⅠⅡⅢP?K?P?P?0.9?5779.08?5201.17?KW? Q?K?Q?Q?0.95?2374.68?2255.95?Kvar?

Kvar总降压变10KV侧无功补偿试取：QC?500

cos??PP??Q?QC?22?5779.085779.08??2374.68?500?22?0.95合格。

21

S?P2??Q?QC??5779.082??2374.68?500??6075.5?KVA? 22总降压变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70%）：

SNT?0.7S?0.7?6075.5?4252.88?KVA?

查《电力工程电气设备手册电气一次部分（上下）》，额定容量为5000KVA，两台。型号：SL7-5000/35。

查表得出变压器的各项参数： 空载损耗?Po?6.75KW 负载损耗?Pk?36.7KW 阻抗电压Uk%?7 空载电流Io%?1.1。

4.工厂总降压变电所的接入系统设计

4.1 接入线形式的选择

根据设计任务书要求，工厂总降压变电所由其东南方19km处的某变电所110/38.5/11kV,120MVA变压器供电。由工厂负荷得知，选择110/38.5kV级变压。为保证供电可靠性，选择双回线路供电，线路选型为钢芯铝绞线（LGJ）架空形式。

22

4.2 接入线截面的选择

用简化公式求变压器损耗： ?P.15KW?41.58KW T?0.015?2772?QT?0.06?2210.39Kvar?132.62Kvar 每回线路总的计算负荷

P.15KW?41.58KW?1427.66KW 30总?0.5?2772Q30总?0.5?2210.39Kvar?132.62Kvar?1237.82Kvar

S30总?1427.662?1237.822?1889.55KVA

I30总?S30总3?UN.55?18893?35KV?31.17A

经查阅有关资料，35KV架空裸导线（LGJ）的允许最小截面积为35mm2。其线路参数r0=0.91Ω/km x0=0.433Ω/km

按35℃环境温度查资料知其允许的载流量为149A>31.17A 由此可知，LGJ-35型钢芯铝绞线满足发热条件。 校验所选线路上的电压损耗。线路上的功率损耗为：

?PL?3?I30?ro?l3?3?31.172?0.91?10KW?26.52KW ?QL?3?I30?xo?l3?3?31.172?0.433?10Kvar?12.62Kvar 式中：

l3----某变电所到总降压变电所间的线路长度为10km。

22 线路首端功率为：

P?P.66KW?26.52KW?1454.18KW L?1427总??PQ?Q总??QL?1237.82Kvar?12.62Kvar?1250.44Kvar 因此，35kV架空线路上的电压损耗为

（rP?xoQ）?l3?U?oUN?(0.91?1454.18?0.433?1250.44)?1035?0.53KV

?U%??UUN?100%?0.53KV35KV?1.5%?5%

有以上结果可知，LGJ-35型钢芯铝绞线满足允许电压损耗条件。

23

6.变电所主接线方案的设计 6.1 主接线的设计原则和要求

主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 6.1.1 电气主接线的设计原则

电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线。若能满足继电保护要求时也可采用线路分支接线。在110-220kV配电装置中,当出线为2回时，一般

24

采用桥形接线；当出线不超过4回时,一般采用单母线分段接线。在枢纽变电站中，当110-220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线。在大容量变电站中，为了限制6-10KV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：

a.变压器分列运行；

b.在变压器回路中装分裂电抗器或电抗器； c.采用低压侧为分裂绕组的变压器。 d.出线上装设电抗器。 6.1.2 设计主接线的基本要求

对工厂变电所主接线有下列基本要求：

1.安全 应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。

2.可靠 应满足电力负荷特别是一、二级负荷对供电可靠性的要求。 3.灵活 应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。

4.经济 在满足上述要求的前提下，尽量使直接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。 6.2 主接线的设计步骤

电气主接线的具体设计步骤如下： 1.分析原始资料

a.本工程情况变电站类型,设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。

b.电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5-10年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。

c.负荷情况 负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

d.环境条件 当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素。

e.设备制造情况 为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的

25

先进性、经济性和可行性。

2.拟定主接线方案

根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。

3.短路电流计算

对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。 4.主要电器选择

包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。 5.绘制电气主接线图

将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。 6.3 确定接线型式

6.3.1 各类接线方式介绍

1.单母线接线

1）.优点：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。

2）.缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。

3）.适用范围:6-10kV配电装置出线回路数不超过5回；35-63kV配电装置出线回路数不超过3回；110-220kV配电装置的出线回路数不超过两回。

2.单母线分段接线

1）.优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段短路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不使重要用户停电 。

2）.缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需两个方向均衡扩建。

26

3）.适用范围：6-10kV配电装置出线回路数为6回及以上时；35-63kV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220kV配电装置的出线回路数为3-4回时。 3.双母线接线

双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。

1）.优点： （1）供电可靠。 （2）调度灵活。 （3）扩建方便。 （4）便于试验。 4.双母线分段接线

当220kV 进出线回路数甚多时，双母线需要分段。 1）.分段原则：

（1）当进出线回路数为10-14回时，在一组母线上用断路器分段； （2）当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段； （3）在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器； （4）为了限制220kV母线短路电流或系统解裂运行的要求，可根据需要将母线分段；变压器-线路单元接线：

2）.优点：接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。 3）.缺点：线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停运;

4）.适用范围：只有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。 5.桥形接线

两回变压器-线路单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥两种接线，是长期开环运行的四角形接线

27

1）.内桥形接线

（1）优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器； （2）缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；出线断路器检修时，线路需长时期停运，为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上需加装两组隔离开关，桥联断路器检修时，也可利用此跨条；

（3）适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

2）.外桥形接线

（1）优点：同内桥形接线；

（2）缺点:线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条。桥联断路器检修时，也可利用此跨条；

（3）适用范围：适用于较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线； 6.3.2确定主接线

1.总降压变电所主接线的确定：

因总降压变电所装有两台主变压器，考虑供电可靠性、经济性所以一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段。如图所示：

28

2.车间变电所主接线的确定：

装有两台主变压器的车间变电所主接线图有三种： （1）高压无母线、低压单母线分段

（2）高压采用单母线、低压单母线分段 （3）高低压侧均采用单母线分段

本设计采用第二种主接线。如图所示：

29

30

6.4 主接线设计方案

10KV35kV10KV邻厂来备用电源10KV35kV供电局城北变电所110KV#4#5P=537.8Q=260.1LJ-350km△P=0△Q=0P=395.85Q=198.91LJ-250.32km△P=0.8△Q=0.2P=205.5Q=86.17LJ-250.64km△P=0.42△Q=0.1△Pb=5.7△Qb=26.14#1SL7-1000△Pb=5.05△Qb=25.71#2SL7-630△Pb=2.99△Qb=13.11#3SL7-315P30=532.10Q30=233.960.4KV0.4KVP30=390Q30=1730.4KVP30=202.05Q30=72.96P=942.44Q=733.59P=240Q=180P=780Q=546办公生活P=112Q=67.2P=168Q=126P=169Q=118.3

31

7.短路电流的计算

7.1短路计算公式 参数名称 功率 有名值 S 标幺值 S??S Sd说明 一般取Sd?100MVA 一般取Ud?Uev Id?Sd3Ud电压 电流 U I U??I??U UdI Id 电抗 X X??XXSd=2 XdUdX?是以S幺值 d为基准容量的标变压器电抗 UK%U2NXT?100SN XT?U%Sd?k 100SN 线路电抗 XL?X1L XL?INXR??XLS?12d UdX1为线路每公里电抗值 XR%为电抗电抗器电抗 系统等值电抗 XR?XR%UN1003XR%UNSd 21003INUd器铭牌上数值 U2XS?N SKXS?SSd?d?SK3IKUNSK为某点短路容量，Ik为该点的三相短路电流 KST为启动SK（MVA） IK（KA） 电动机电抗

X''MUK%U2N?100SN'X'M?Sd KSTSN电流倍数 32

表6.1

按无穷大系统供电计算短路电流。短路计算电路图见图6.2。

图6.2

1.工厂总降压变35KV母线短路电流（短路点①) a.确定标幺值基准：Sd?100MVA，Uav?37kV

Id?Sd?3?Uav100?1.56?kA?3?37 b.计算各主要元件的电抗标幺值： 系统电抗（取短路器Soc?1500MVA）

X1?Sd100??0.1 Soc100035kV线路电抗?LGJ?35? x?0.4??/km?

X2?0.4?10?100?0.29 237c.求三相短路电流和短路容量： ①总电抗标幺值：

X??X1?11X2=0.1??0.29?0.68 22

33

②三相短路电流周期分量有效值：

Ik?3??Id1.56??2.3?KA? ?X0.68③其他三相短路电流电流值：

I\?3??I??3??Ik?3??2.3?KA?

??ish?2.55I\?2.55?2.3?2.85?KA?

3?3???Ish?1.1I\?1.1?2.3?2.53?KA?

3?3?④三相短路容量：

Sk?3??Sd100??147?MVA? X?0.682.10KV母线短路电流（短路点②)

a.确定标幺值基准：Sd?100MVA，Uav?10.5kV

Id2?Sd100??5.5?kA?3?Ud23?10.5 b.计算各主要元件的电抗标幺值： ①系统电抗（取短路器Soc?1500MVA）

X1?Sd100??0.1 Soc1500②35kV线路电抗

?LGJ?35?，

x?0.4??/km?

X2?0.4?10?100?0.29 237③35KV/10KV电力变压器电抗?Uk%?7?

Uk%?Sd7?100?103X3?X4???1.4 100SN100?5000④备用系统电抗(取断路器Soc?350MVA)

X5?Sd100??0.29 Soc350c.求三相短路电流和短路容量： ①总电抗标幺值：

34

X??X1?X2?X3?X41.4?1.4?X5?0.1?0.29??0.29?1.38 21.4?1.4②求三相短路电流周期分量有效值：

Ik?3??Id5.5??4?KA? ?X1.38③其他三相短路电流电流值：

I\?3??I??3??Ik?3??4?KA?

??ish?2.55I\?2.55??10.2?KA?

3?3???Ish?1.1I\?1.1?4?4.4?KA?

3?3?④三相短路容量：

Sk?3??Sd100??72.5?MVA? ?X1.383.0.4kV母线短路电流（短路点③)

a.确定标幺值基准：Sd?100MVA，Uav?0.4kV

Id2?Sd100??144.34?KA? 3?Ud33?0.4b.计算各主要元件的电抗标幺值： ①系统电抗（取短路器Soc?1500MVA）

X1?Sd100??0.1 Soc1500②35kV线路电抗

?LGJ?35?，

x?0.4??/km?

X2?0.4?10?100?0.29 372③35KV/10KV电力变压器电抗?Uk%?5?

Uk%?Sd7?100?103X3?X4???1.4 100SN100?5000④备用系统电抗(取断路器Soc?350MVA)

35

X5?Sd100??0.29 Soc350

⑤10kV厂内架空线路电抗（给变电所?、??、???供电）： 因这段10kV架空线路很短，l?0，电抗可不计。

X6?0

⑥10/0.4KV电力变压器

1000KVA变压器Uk%?5：

Uk%?Sd5?100?103X7=X8???5 100SN100?1000800KVA变压器Uk%?5

Uk%?Sd5?100?103X9=X10???6.25 100SN100?800400KVA变压器Uk%?4

Uk%?Sd4?100?103X11=X12???10 100SN100?400c.求三相短路电流和短路容量： ①总电抗标幺值：

X??(X1?X2?X3||X4)||X5?(X7||X8)||(X9||X10)||(X11||X12)1.4)?0.292??1.40.1?0.29??0.292(0.1?0.29?56.2510??2202?3.956.2510??2202 ②求三相短路电流周期分量有效值：

Ik?3??Id144.34??13.21?kA?X?10.93 ③其他三相短路电流电流值：

I\?3??I??3??Ik?3??13.21?kA?3?3?

??ish?2.55I\?2.55?13.21?33.69?kA???Ish?1.1I\?1.52?13.21?20.08?kA?3?3?

④三相短路容量：

Sk?3??Sd100??7.57?MVA?X?13.21 36

三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如表6.3所示。 短路点计算 ①点2.84 三相短路电流 Ik?3??3?Ik?3?I??3?ish三相短路容量 ?3?Sk?3?Ish 2.84 2.84 7.42 4.32 181.82 35kV ②点0.63 0.63 0.63 1.61 0.96 158.7 10kV ③点13.21 13.21 13.21 33.69 20.08 7.57 0.4kV 表6.3

七.变电所一次设备的选择与校验

7.1各种电气设备的选择 7.1.1断路器型式的选择

除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。

断路器的选择及校验条件如下： 1.Uzd?U?； 2.Ie?I?； 3.热稳定校验

Ie2.t.t?I?2.t；

4.动稳定校验 ich?idf。

7.1.2隔离开关的选择

1.隔离开关的主要用途：

a.隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。

b.倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。

c.分、合小电流。

2.隔离开关选择和校验原则是：

37

a.Uzdb.C.

?U?；

Ie?I?；

2Ie.t.t?I?2.t；

d.ich?idf。

7.1.3低压断路器的选择、整定与校验

1.低压断路器过电流脱扣器的选择过电流脱扣器的额定电流IN.OR 应大于等于线路的计算电流，即IN.OR?I30

2.低压断路器过电流脱扣器的整定

a.瞬间过电流脱扣器支作电流的整定，瞬时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流Ipk，即

Iop(0)?KcoIpk

式中Kco可靠系数。对动作时间在0.02s以上的DW系列断路器可取1.35；对动作时间在0.02s及以下的DZ系列断路顺宜取2～2.5。

b.短延时过电流脱扣器动作电流和时间的整定，短延时过电流脱扣器的动作电流Iop(s)应躲过线路的尖峰电流Ipk即

Iop(s)?KcoIpk 式中 Kco——可靠系数，取1.2。

短延时过电流脱扣器的动作时间分0.2s、0.4s及0.6s 三级，通常要求前一级保护的动作时间比后一级保护的动作时间长一个时间级差（0.2s）。

c.长延时过电流脱扣器动作电流和时间的整定，长延时过电流脱扣器一般用于作过负荷保护，动作电流 仅需躲过线路的计算电流，即

Iop(1)?KcoI30

38

式中 Kco——可靠系数，取1.1。

动作时间应躲过线路允许过负荷的持续时间，其动特性通常为反时限，即过负荷电流越大，动作时间越短。

d.过电流脱扣器与被保护线路的配合，当线路过负荷或短路时，为保证绝缘导线或电缆不致因过热烧毁而低压断路器的过电流脱扣器拒动的事故发生，要求

Iop?KOLIal 式中 Ial为绝缘导线或电缆的允许载流量；

KOL 为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷系数。对瞬时和短延时过电流脱扣器取4.5；对长延时过电流脱扣器取1；对保护有爆炸性气体区域内的线路，取0.8。

如果按式所选择的过电流脱扣器不满足上式的配合要求，可依据具体情况改选过电流脱扣器的动作电流，或适当加大绝缘导线或电缆的截面。

3.低压断路器热保护脱扣器的选择热脱扣器的额定电流 IN.HR 应大于等于线路的计算电流，即：

IN.HR?I30

4.低压断路器热保护脱扣器的整定期 热保护脱扣器用于作过负荷保护，其动作电流Iop.HR需躲过线路的计算电流，即

Iop.HR?KCOI30

式中KCO可靠系数，通常取1.1，但一般应通过实际测度进行调整。 5.低压断路器型号规格的选择与校验

a.断路器的额定电压应大于或等于安装的额定电压。

b.数路器的额定电流应大于或等于它所安装过电流脱扣器与热脱扣器的额定电流。

c.断路器应满足安装处对断流能力的要求。 对动作时间在0.02s以上的DW系列断路器，要求 Ioc?IK

(3)39

式中Ioc——断路器的最大分断电流；

(3)IK——断路器安装处三相短路电流稳态值。

对动作时间在0.02s及以下的DZ系列断路器，要求

3)(3) Ioc?I(sh 或 ioc?ish

6.低压断路器还应满足保护对灵敏度的要求以保证在保护区内发生短路故障时能可靠动作，切除故障。保护灵敏度可按此式进行校验：ISP?k.min?K

Iop式中

Iop——低压断路器瞬时或短延时电流脱扣器的动作电流；

K——保护最小灵敏度，一般取1.3；

Ik.min 被保护线路末端在单相接地电流；对IT系统取下两相短路

电流

7.1.4电流互感器的选择与校验

1.电流互感器应按以下条件选择。

a.电流互感器的额定电压应大于或等于所接电网的额定电压。 b.电流互感器的额定电流应大于或等于所接线路的额定电流。 c.电流互感器的类型和结构应与实际安装地点的安装条件、环境条件相适应。

d.电流互感器应满足准确度等级的要求。

为满足电流互感器准确度等级的要求，其二次侧所接负荷容量S2不得大于规定准确度等级所对应的额定二次容量S2N，即：S2N ? S2

电流互感器的二次负荷S2 按此式计算：

S2?I22NZ2?I22N(?Zi?RWL?RXC)

式中I2N——电流互感器二次侧额定电流，一般为5A Z2——电流互感器二次侧总阴抗；

?Z

i——二次回路中所有串联的仪表、继电器电流线圈阻抗之和，可

由相关的产品样本查得；

40

RWL——电流互感器二次侧连接导线的电阻；

RXC——电流互感器二次回路中的接触电阻，一般取0.1?. 2.电流互感器应按以下条件校验动、热稳定度

多数电流器给出了相对于额定一次电流的动稳定倍数（Kes）和1秒钟热稳定倍数（Kt）,因此其动稳定度可按此式校验：

(3)其热稳定度可按此式校验：(KtI1N)2t?I?tima

2Kes?2I1N?ish

如电流互感器不满足式上面式子的要求，则应改选较大变流比或具有较大的S2N或|Z2.al| 的互感器，或者加大二次侧导线的截面。

7.2本变电所高低压电气设备的选择

根据上述短路电流计算结果，按正常工作条件选择和按短路情况进行校验，总降压变电所主要高低压电气设备确定如下。

7.2.1高压110kV侧设备选择

计算数据 高压断路器SW2?35/600隔离开关 电压互感器 电流互感器 避雷器 GW2?35GJDJJ2?35LB?35 FZ?35 U?35kW 35kW I?18.6A 35kW 600A 35kW 35kW 35kW 600A 6.6kA 2?20/5 Ik?2.84kA Sk?181.82MVA400MVA 17kA ?3?ish?7.42kA42kA 3.3?202

41

26.6?4 i?4?2.84?42?22 20?4 ?1.3?20? 2 7.2.2中压38.5kV侧设备选择

计算数据 高压断路器 隔离开关 电流互备注 GN6?10T/200感器 SN10?10I LA?10 U?10kW 10kW 200A 采用 10kW 10kW 40/5 GG?10?54高压开关柜 I?34.49A 630A 16kA Ik?0.63kA Sk?158.7MVA300MVA 40kA 162?4 ?3?ish?1.61kA 25.5kA 102?4 160?402 i?4?0.61?4 2?27.2.3低压11kV侧设备选择

计算数据 高压断路器 隔离开关 电流互感器 备注 DZ20?1250 HD11?1000LM?0.5 U?0.4kW I?839A 0.4kW 1250A 50kA 0.4kW 1250A 0.4kW 1000/5 Ik?13.21kA Sk?20.08MVA采用

42

?3?ish?33.69kA 2i??4?13.212?4 BFC?0.5G?08 抵押开关柜 7.3变电所进出线的选择与校验 110kV供电线路截面选择

为保证供电的可靠性，选用两回110KV供电线路。

P'?11P??2443.46?1221.73?kw?22 11Q'?Q???1131.5?300??415.75?kvar?22 S'?11S??2581.06?1290.53?kVA?22 用简化公式求变压器损耗：

?P?0.015S'?0.015?1290.53?19.36?kw?

?Q?0.06S'?0.06?1290.53?77.43?kvar?每回110kV供电线路的计算负荷：

P\?P'??P?1221.73?19.36?1241.09?kw?

Q\?Q'??Q?415.75?77.43?493.18?kvar?S\?P\?Q\?1241.092?493.182?1335.49?kVA?S\1335.49I???22.03?A?3?U3?35 线路的功率损耗：

?PL?3I2RL?3?22.032?0.91?16?21.2?kw?

?QL?3I2XL?3?22.032?0.43?16?10.02?kvar?线路首端功率：

P?P\??P?1241.09?21.2?1262.29?kw?

43

Q?Q\??Q?493.18?10.02?503.2?kvar?

110kV线路电压降计算：

?U?Pro?QxoUl?1262.29?0.91?503.2?0.43?19?0.62N35?kV? ?U%??UU?100%?0.6235?100%?1.7%?10%N合格 7.4厂内10kV线路截面选择 7.4.1供电给变电所Ⅰ的10kV线路

为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：P?12?1100.16?550.08?kW? Q?12?506.34?253.17?kvar? 计及变压器的损耗：

P'?P??Pb?550.08?6.05?556.13?kW? Q'?Q??Qb?253.17?27.5?280.67?kvar?

S'?P'2?Q'2?556.132?280.672?622.94?kVA? I?S'3?10?622.943?10?35.97?A? 由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时，查表可得：架

空线的经济电流密度jec?0.9A/mm2。

Aec?I所以可得经济截面：j?35.97?39.97mmec0.9?2? 可选用导线型号LGJ?50，其允许载流量为Ia1?234A。

相应参数为ro?0.63?/km，xo?0.38?/km。 在按发热条件检验：

??30oCKt?70??70?30已知

，温度修正系数为：70?25?70?25?0.94 I'al?KItal?0.94?234?219.96?A??I?35.97?A?

44

由上式可知，所选导线符合长期发热条件。

kW主变压器，10kV线路很短，其功率损耗可由于变电所Ⅰ紧邻35/11忽略不计。

线路首端功率：

P?P'?556.13?kW? Q?Q'?280.67?kvar?

7.4.2 供电给变电所Ⅱ的10kV线路

为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：P?12?780?390?kw? Q?12?346?173?kvar? 计及变压器的损耗：

P'?P??Pb?390?5.05?395.05?kw? Q'?Q??Qb?173?25.71?198.71?kvar?

S'?P'2?Q'2?395.052?198.712?442.21?kVA? I?S'3?10?442.213?10?25.53?A? 根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为l?0.32km。 10kV线路很短功率损耗

?PL?3I2RL?3?25.532?1.33?0.32?0.8?kW? ?QL?3I2XL?3?25.532?0.35?0.32?0.2?kvar?

线路首端功率：

P?P'??P?395.05?0.8?395.85?kW? Q?Q'??Q?198.71?0.2?198.91?kvar?

1．先按经济电流密度选择导线经济截面：

由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时，查表可得：架

45

2jec?1A/mm空线的经济电流密度。所以可得经济截面：

Aec?I25.23??25.23?mm2?2jec135mm选择标准截面，即选导线型号为

LGJ?35。

2．复核电压降

正常运行时：N=2 查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-1，LGJ?35导线的电阻 r1?0.9?/km；线路电抗取 x1?0.39?/km，根据负荷另供电距离为0.32公里，则

R?r1?L?0.9?0.32?0.2? ? X?x1?L?0.38?0.32?0.12?U%?PR?QX780?0.2?346?0.12??1%?10%符合要求 222U2?10PR?QX780?0.2?346?0.12??2%?15% 22U10故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电?U%?符合要求 3.复核发热条件

查《电力工程类专题课程设计与设计指导教程》附表6-5得LGJ?35允许载流量，按环境温度30度Ial?189A，查《送电线路》P233表6-5得环境温度30度时的温度校正系数K?0.94

Ie?Ial?K?189?0.94?177.66A?I30

因此满足发热条件。

结论：经上述计算复核变电所Ⅰ决定采用10kV电压等级二回路

LGJ?35导线接入。

7.4.3供电给变电所Ⅲ的10kV线路

为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：

11?P??P排?P其?P酸??=P???K?2???0.9??112+168+169????202.05?kw?2? 11?Q??Q排?Q其?Q酸??=Q???K?2???0.95??67.2+126+118.3????147.96?kvar?2? 计及变压器的功率损耗：

P'?P??Pb?202.05?2.99?205.04?kw?

46

Q'?Q??Qb?147.96?13.11?161.07?kvar?

S'?P'2?Q'2?205.042?161.072?260.74?kVA?S'260.74I???15.05?A?3?103?10 10kV线路很短功率损耗 ?PL?3I2RL?3?12.842?1.33?0.64?0.42?kw?

?QL?3I2XL?3?12.842?0.35?0.64?0.1?kvar?线路首端功率：

P?P'??P?250.04?0.42?205.5?kw?

Q?Q'??Q?147.96?0.1?148.06?kvar?线路电压降计算（仅计算最长厂内10kV线路电压降）：

?U?Pro?Qxo205?1.33?148.06?0.35l??0.64?0.02?kV?UN10 ?U0.02?U%??100%??100%?0.2%UN10 合格（其余线路更合格了）

1.按经济电流密度选择导线经济截面：

由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时，查表可得：架

2jec?1A/mm空线的经济电流密度。

Aec?所以可得经济截面：2I15.05??12.84mm2??jec1 选择标准截面25mm符合条件，但根据最小导线截面积的规定，应选导线型号为LGJ?35。

2.复核电压降

正常运行时：N=2 查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》

?/km；线路电抗取 x1?0.4?/km，根据附表6-1，LGJ?35导线的电阻r1?1.26负荷另供电距离为0.64公里，则

R?r1?L?1.26?0.64?0.81? X?x1?L?0.4?0.64?0.27?

47

?U%?PR?QX404.1?0.81?295.92?0.27??0.2%?10% 2U22?102符合要求

故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电?U%?

3.复核发热条件

查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-5得

LGJ?35允许载流量，按环境温度30度Ial?189A，查《送电线路》P233表6-5

PR?QX404.1?0.81?295.2?0.27??0.4%?15%符合要求 22U10得环境温度30度时的温度校正系数K?0.94

Ie?Ial?K?189?0.94?177.66A?I30

因此满足发热条件。

结论：经上述计算复核变电所Ⅰ决定采用10KV电压等级二回路LGJ-35导线接入。

7.4.4 10kV联络线（与其相邻其他工厂）的选择

kW，Q总?1864.17kvar。 已知全厂总负荷：P总?2451.410kV联络线容量满足全厂总负荷30%：

P=P总?30%?2451.4?30%?735.57?kW?

'Q=Q总?30%?1864.17?30%?559.25?kvar?S'924.03I???55.35?A?2222S?P?Q?735.57?559.25?924.03?kVA?3?U3?10因运用时间很少，可按长期发热条件选择和校验。选导线LJ?25，其允许载流量为：Ia1?135A。

?/km，xo?0.35?/km。已知线路长度：l?5km。 相应参数为ro?1.33线路电压降计算：

Pro?Qxo735.57?1.33?559.25?0.35l??0.64?0.59?kV?UN10 ?U0.59?U%??100%??100%?5.9%UN10 合格 ?U?

48

八.变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定

8.1 单母线分段接线及双母线接线 8.1.1 可靠性

一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段上引接。 出线回路数较多，断路器故障或检修较多，母联断路器长期被占用，对变电站不利。 8.1.2 灵活性

母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。

1.各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上， 2.能灵活的适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。 3.当母线故障或检修时， 4.隔离开关作为倒换操作电器， 5.容易误操作。 8.1.3 经济性

当进出线回路数相同的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。总结：对比两种接线方式，从可靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方面考虑，我认为单母线分段接线方式较适合本设计要求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。

8.2 继电保护的配置 8.2.1 继电保护的任务

1.供电系统需迅速地切断故障，并保护系统无故障部分继续运行。 2.当系统出现非正常工作状态时，要给值班人员发出信号，使值班人员及时进行处理，以免引起设备故障。 8.2.2继电保护装置

1.基本要求

1) 选择性：当供电系统某部分发生故障时，继电保护装置应使距离故

障点的断路器动作，将故障部分切除，缩小停电范围，保障无故障部分运行。

49

2) 快速性:快速切断短路故障可以减轻短路电流对电气设备的破坏程

度，可以迅速恢复供电正常的过程，减小对用户的影响。 3) 灵敏性：灵敏性是指对被保护电气设备可能发射的故障和不正常运

行发生的反应能力。

4) 靠性：当发生故障时，要求保护装置动作可靠，即在应动作时不

能拒动，而在不动作时不会误动作。

8.2.3主变压器保护

根据规程规定400kVA变压器应设下列保护； 1.瓦斯保护

防御变压器内部短路和油面降低，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。

2.电流速断保护

防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。 3.过电流保护

防御外部相同短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护，动作于跳闸。

4.过负荷保护

防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。 8.2.4 110kV进线线路保护

1.电流速断保护 2.过电流保护 3.过负载保护 8.2.5 10kV线路保护

1.过电流保护

防止电路中短路电流过大，保护动作于跳闸。 2.过负载保护

防止配电变压器的对称过载及各用电设备的超负荷运行。

50

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/expp.html