塑料制品厂供配电设计模板

本科毕业设计论文

论文题目：某塑料制品厂全厂总配电所及配电系统设计

作者姓名 指导教师 所在院系 专业班级

提交日期 2010.

I

某塑料制品厂全厂总配电所及配电系统设计

The Design Of Power Distribution System For A Plastics

Products Factory

学生姓名： 指导教师：

浙江工业大学 信息工程学院电气工程系

毕业设计论文

A Thesis

Submitted to Zhejiang University of Technology in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Undergraduate Thesis in

Electrical Engineering

20年 月

June 20

II

浙 江 工 业 大 学（函授）

毕业设计（论文）任务书

专 业 班 级 学生姓名

一．设计（论文）题目： 某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计 二．原始资料：

三．设计（论文）要求：

四．毕业设计（论文）内容：

1设计（论文）说明书（根据大纲要求） 一份

2 设计（论文）图纸 1、变电所的电气主接线图

2、典型的继电保护和二次电路图

3、变电所的平面布置图 和厂区平面布线图

五．毕业设计（论文）工作期限：

任务书发给日期 年 月 日

设计（论文）工作自 年 月 日 至 年 月 日

设计（论文）指导教师

系主任 主管院长

III

某塑料制品厂全厂总配电所及配电系统设计

摘 要

关键词：配电系统，短路计算，主接线，继电保护

IV

THE DESIGN OF POWER DISTRIBUTION SYSTEM FOR A PLASITCS PRODUCTS FACTORY

ABSTRACT

V

目录

摘 要 ................................................................................................................................................ Ⅰ ABSTRACT ..................................................................................................................................... Ⅱ 目录 .................................................................................................................................................. Ⅲ 第1章

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

1.1 工厂供电的意义和要求 .................................................. 1 1.2 设计原则 .............................................................. 2 1.3 内容及步骤 ............................................................ 2 第2章

负荷计算、无功补偿及变压器选型 ............................................................................. 3

2.1 负荷计算 .............................................................. 3 2.1.1 负荷计算的意义 ............................................................................................................... 3 2.1.2 负荷计算的方法 ............................................................................................................... 3 2.1.3 负荷计算的步骤 ............................................................................................................... 4 2.1.4 负荷计算示意图 ............................................................................................................... 4 2.1.5 负荷计算基本公式和举例 ............................................................................................... 5 2.2变压器的选择 ............................................................ 8 2.3供电系统中的功率损耗 .................................................... 9 2.4无功功率补偿 ........................................................... 10 2.4.1 提高功率因数的意义 ..................................................................................................... 12 2.5.2 提高功率因数的方法 ..................................................................................................... 12 2.5.3 电力电容器的安装方式 ................................................................................................. 13 2.5.4 电容器补偿量的计算 ..................................................................................................... 13 2.5.5 全厂计算负荷 ................................................................................................................. 13 第3章

全厂总供电系统设计 ................................................................................................... 15

3.1 总配电所的主接线设计的原则和意义 ..................................... 15 3.2 电气主接线的基本方式 ................................................. 15 3.3 本设计的主接线的基本方式 ............................................. 16

VI

3.4 一次接线系统图 ....................................................... 17 第4章

短路电流计算 ............................................................................................................... 18

4.1 短路电流计算的意义和方法 ............................................. 18 4.2 短路计算 ............................................................. 18 4.2.1 绘制短路电流计算示意图 ............................................................................................. 18 4.2.2 短路电流及容量的计算 ................................................................................................. 19 4.2.3 最小、最大运行方式下的短路计算 ............................................................................. 22 4.2.4 短路计算表 ..................................................................................................................... 22 第5章

电气设备、电缆、母线的选择 ................................................................................... 24

5.1 按正常工作条件下选择 ................................................. 24 5.1.1 按工作电压选择 ............................................................................................................. 24 5.1.2 按工作电流选择 ............................................................................................................. 24 5.1.3 按断流能力选择 ............................................................................................................. 25 5.2 按短路条件校验 ....................................................... 25 5.3 开关设备及母线电缆的校验 ............................................. 27 第6章

继电保护整定及二次保护 ........................................................................................... 29

6.1 概述 ................................................................. 29 6.2 总配电所的继电保护装置 ............................................... 29 6.2.1 总配电所保护装置的作用 ............................................................................................. 29 6.2.2 对继电保护装置的基本要求 ......................................................................................... 29 6.3 继电保护的灵敏系数 ................................................... 30 6.4 电力变压器保护装置的配置要求 ......................................... 30 6.5 变压器过电流保护的整定计算 ........................................... 31 6.5.1 过电流保护动作电流的整定计算 ................................................................................. 32 6.5.2 过电流保护动作时间的整定计算 ................................................................................. 33 6.5.3 过电流保护灵敏系数的校验 ......................................................................................... 33 6.6 变压器电流速断保护的整定计算 ......................................... 33 6.6.1 电流速断保护动作电流的整定计算 ............................................................................. 33 6.6.2 电流速断保护灵敏系数的校验 ..................................................................................... 33

VII

6.7 变压器过负载保护的整定计算 ........................................... 34 6.7.1 过负荷保护动作电流的整定计算 ................................................................................. 34 6.7.2 过负荷保护动作时间得整定计算 ................................................................................. 34 6.8 变压器过负载保护的整定计算 ........................................... 34 6.8.1 过电流保护动作电流的整定计算 ................................................................................. 35 6.8.2 过电流保护动作时间 ..................................................................................................... 35 6.8.3 过电流保护灵敏系数的校验 ......................................................................................... 35 第7章

接地与防雷设计 ........................................................................................................... 35

7.1 接地 ................................................................. 36 7.2 防雷 ................................................................. 37 7.2.1防雷装置 .......................................................................................................................... 37 7.2.2 防雷措施 ......................................................................................................................... 37 第8章

结论 ............................................................................................................................... 40

致谢 .................................................................................................................................................. 41 参考文献........................................................................................................................................... 42 附录 .................................................................................................................................................. 43

VIII

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第1章 绪论

1.1 工厂供电意义和要求

众所周知，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；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

在工程机械制造厂里，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。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。 (4)优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

(5)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。

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1.2 设计原则

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50059-92《35～110kV变电所设计规范》、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。

1.3 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、显示计算结果。

2、一次系统图

根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确

2

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其余变压所计算如NO.1变电所计算方式，计算结果如表2-1所示。

表2-1所有变电所负荷计算表 序车间或用电单设备需用功率功率计 算 负 荷 号 位名称 容量系数因数因数有功无功视在（千Kd COS? 角正P30（千Q30（千S30（千瓦） 切瓦） 乏） 伏安） tg? （1）No1 变电所 1 薄膜车间 2 原料库 3 生活间 4 成品库（一） 5 成品库（二） 6 包装材料库 7 小计 （2）No2变电所 1 单丝车间 2 水泵房及其附 属设备 3 小计 （3）No3变电所 1 注塑车间 2 管材车间 3 小计 （4）No4变电所 1 备料复制从车间 2 生活间 3 浴室 4 锻工车间 5 原料、生活间 6 仓库 7 机修模具车间 8 热处理车间 9 铆焊车间 10 小计 （5）No5变电所 1 锅炉房 2 实验室 3 辅助材料房 4 油泵房 5 加油站 6 办公楼、招待所、食 堂 7 小结

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8 全厂合计 9 乘以参差系数全厂 合计（KP=0.9,KQ=0.95） 说明：上表系根据各车间配电系统设计后所提供的资料。

其中NO.3、NO.4变电所设置一台变压器，其余皆设置两台变压器。

2.2 变压器的选择

所谓变压器是变电所中最重要的一项设备，有升压变压器和降压变压器，通常工矿企业使用的变压器均是降压三相变压器。按变压器绕组材料可分为铝绕组和铜绕组变压器两大类。铝绕组变压器采用较广泛，可它的过载能力较低。35KV及以下电压等级的变压器可以分为油浸式、干式两种，而我国目前广泛使用的油浸式变压器为SL7型。

本设计中所采用的变压器为降压器中的10KV级SL7系列三相油浸自冷式铝线电力变压器，这一系列产品采用优质晶粒取向冷扎硅钢片，45度全斜结缝，天冲孔，钢带绑扎，片状散热器，绕组采用缩醛漆包线等。新材料、新结构、新工艺，具有体积小，重量轻，损耗底，效率高，节能，节约运行费用等显著优点。

本设计中由于各车间变压器台数己定，只需进行容量的选择。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S30?ST ，但一般应留有15%的容量，以备将来增容需要，本设计中的NO.3、NO.4、NO.5变电所采用此原则。

(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，宜满足总计算负荷S30 的大约70%的需要，即为

ST?0.7S30。

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(????)。

本设计中所有负荷均为三级负荷，故NO.1、NO.2变电所选取的变压器仅考虑①即可。

(3)车间变电所变压器的容量上限

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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3:1。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?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。

以NO.5变电所变压器的选择为例，所以其容量为400KVA的SL7-400/10的变压器一台，同理，求出其它变电所变压器的容量。结果如表2-2：

表2-2变电所变压器的容量

变电所 台数 S30.2 NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 ST Se 所选变压器技术数据如表2-3所示：

表2-3选变压器技术数据

变 电 所 NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 号 额定容额定电压 量 KVA 高压 低压 消耗（W） 阻抗 电压 空载 短路 空载 电压 （%） （%） 2.3 供电系统中的功率损耗

在电流通过导线和变压器时耗也需要由电力系统供给。因此就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损在确定全厂的计算负荷时应把这部分功率损

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耗加进去。

以NO.1变电所为例，计算功率损耗。 由SL7-1000/10可得：

空载损耗：?Pk?1800W?1.8KW 短路损耗：?Pe?11600W?11.6KW 短路电压百分比：Ud%?4.5 空载电流百分比：Id%?2.5 变压器的有功损耗为

P302?788.6KWQ302?1165.6KvarS302?1407.2KVA??S30/Se?1407.22000?0.7

变压器的无功损耗：

?Qb??Qk??????Qe?Id0?Se???????Ud0?Se???1.8?0.7?0.7?11.6?7.5KWP303??Pb?P302?7.5?788.6?796.1KW Q303??Qb?Q302?94.1?1165.6?1259.1Kvar S303?P3032?Q3032?796.12?1259.12?1489.7KVA

其余变电所计算方法如同NO.1，将计算结果列于表2-4：

表2-4 各变电所功率损耗参数

1 2 3 4 5 P302 Q302 S302 P303 Q303 S303

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I303 2.4 无功功率补偿

供电系统未采用无功补偿措施之前的功率因数称为自然功率因数。供电单位一般对用电用企业要求要求每月平均功率因数达到0.9以上，当总平均功率因数较低时，常采用提高用电设备的自然功率因数的方法提高总平均功率因数。

在工厂生产供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负载，如电动机、电焊机等，这些用电设备在运行时除了从供电系统用有用功率P外，还取用相当数量的无功功率Q。从电路理论知道，无功功率的增大，使供电系统的功率因数降低，电网中的功率因数的高低是关系到降低电能损耗、提高供电质量、以及运行经济效益的重要问题。

本设计中的功率因数为:

cos??P301S301?2188.73937.7?0.56?0.9 （2-7）

因此需要进行功率补偿提高功率因数。 2.4.1 提高功率因数的意义

cos?高低，关系到降低电能损耗，提高供电质量运行，提高经济效益，减少供电网的功率损耗。 2.4.2 提高功率因数的方法

(1)采用电力电容进行无功补偿。 (2)采用同步电动机进行无功补偿。 (3)采用同步调相机进行无功补偿。

(4)合理选择电机的型号、规格和电容，使其接近满载运行。 (5)降低轻载感应电机的定子绕组电压。

(6)合理的选择应变器的容量，改善变压器的运行方式等提高功率因数的途径主要在于如何减少系统中各个部分所需的无功功率，特别是减少用户端用电器设

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备取用的无功功率，使电力网载输送一定的有功功率时，可降低其中通过的无功电流。

本设计中采用的是电力电容进行无功补偿，它是目前最行之有效且应用最广的无功补偿的措施，它主要用于频率为50Hz的电网中提供功率因数，作为产生无功功率的电源。

2.4.3 电力电容器的安装方式

(1)集中补偿

电容器组集中装设在企业工厂的总配电所6-10千伏母线上，用以提高整个配电所的功率因数，使该配电所供电范围内的功率基本平衡，减少了高压线路的无功损耗，同时能提高本配电所的供电质量。

(2)分组补偿

将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或变电所高压或低压母线上，这种补偿具有与集中补偿相同的优点，但补偿的容量和范围相对较小，可补偿效果较明显。

(3)就地补偿

将电容器组分别装设在感性设备的附近，就地进行补偿。它即提高用电设备供电线路的功率因数，又改善用电设备的电压质量。一般，中、小型用电设备尤为适用。

本设计中采用集中补偿。 2.4.4 电容器补偿量的计算

cos??P304?2216.8?0.55S3044046.2??1?55所以

??2?23补偿到0.92，所以

Qc?P304(tg?1?tg?2)?2216.8?(1.43?0.42)?2239Kvar

本设计中所用电容器型号为GR-I(107)BWl0.5-30-1

n?QCq?223930?74.6

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Qc?75?30?2250Kvar

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所以n=75个。

全厂计算负荷

P'304?P304?2216.8KW

Q'304?Q304?Qc?3384.85?2250?1130.85KvarS304?P3042?Q3042?4914202.242?1278821.7232?2488.6KVAI30?S303V?2488.63?10?143.7(A)

cos??P302216.8S??0.89302488.6

2.4.5

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第3章 全厂总供电系统设计

根据本厂与供电部分所签定的供用电协议，供电电压为从供电部门某110/10KV变电所用10KV架空线路向本厂供电，工作电源仅采用10KV电压一种。总配电所内的10KV母线采用母线不分段，电源进线均用断路器控制。

3.1 总配电所的主接线设计的原则和意义

根据与供电部门的协议，决定厂内设高压配电所，配电所得主接线也称一次接线。它的涵义是指由各种开关电气、电力变压器、母线电力电缆及电抗器、避雷器、电容器等电气设备按一定次序连接起来的，接受和分配电能的电路，而主接线图是指该种电路的接线方法。

电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都有很大的影响。

进行工厂变电所主接线选择设计时，应满足一下几点要求：

（1）安全。设计应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身安全和设备的安全。

（2）可靠。应满足电力负荷特别是其中一、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。力求要使主接线结构简单，投资少，运行费用低。

3.2 电气主接线的基本方式

(1)单母线接线

母线是连接电源和引出线的中间环节，起汇集和分配电能的作用，只有一组母线的接线称为单母线.单母线接线简单明了，操作方便，便于扩建，投资少。

(2)双母线连线

在单母线连线的基础上，设备备用母线，就成为双母线。它在供电可靠性和

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运行灵活性方面是最好的一种主接线。可投资大，开关电器多，配电装置复杂，占地面积大，不适合一般配电所。

(3)桥式接线

当配电所只有两回路电源进线和两台主变压器时，采用桥式接线用的断路器台数最少，投资低。

(4)线路一变压器组单元接线

当单回路单台变压器供电时，宜采用此进线，所有的电气设备少，配电装置简单，节约建设投资。

3.3 本设计的主接线的基本方式

本设计中，由于只有一条进线和多台变压器，且负荷均为三类负荷，因此，在10kv侧采用单母线不分段接线方式较合适。

该种接线的主要特点如下:

(l)总配电所不装主变压器，无变压器损耗，简化接线，减低了成本及运行费用。用10kV真空短路器保护。

(2)总配电所进线装置短路保护控制，切换操作十分方便灵活，而且可配以继电器保护和自动装置，使供电可靠性大大提高。

(3)为了保证短路器检修人员的人身安全，短路器侧应装高压熔断器。 (4)为了与供电部门经济费用明确，在电源进线总开关(高压短路器)柜台，装置一台CFC-15Z-19型高压计量柜，其中的电压互感器和电流互感器只用来连接计费电度表。

(5)各车间的负载都由单母线供电，这样能够保证可靠供电。

(6)为了便于测量、监视、保护和控制主电路设备，母线上接有电压互感器，进(出)线上均串有电流互感器。

(7)为了防止雷电过电压侵入配电室击毁电气设备，母线上设有避雷器。 (8)由于高压配电线路都是由高压母线来电，因此，其出线侧母线上加装真空断路器，以保证出线的安全检查。

3.4 一次接线系统图

见附图中的一次主接线图。

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第4章 短路电流计算

4.1 短路电流计算的意义和方法

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。对于工厂供电系统来说，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。

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

4.2 短路计算

4.2.1 绘制短路电流计算示意图

图4-1短路电流计算示意图

4.2.2 短路电流及容量的计算

1）最小运行方式下的短路计算 确定基准值

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Sd=100MVA,,

UC2=10.5kv,

UC3=0.4kv 则

ISdd1?3Uc1=1.5KA ISdd2?3Uc2=5.50KQ ISdd?3Uc3=144.34KA

短路电路中各主要元件的电抗标幺值 （1）区域变电站电力系统电抗标幺值由

SOC=400MVA。得

X*X*1?2?Sd/Soc=100/1400=0.25

（2）电力线路的电抗标幺值

根据计算电流，初选架空线进线为LGJ-35，

X0=0.4欧/千米

X*?X*Sd10034?X0L*U2?0.4*4.5*352?0.145

（3）总降压变电所变压器的电抗标幺值

X*X*%Sd*1005?6?Uk100S?74N100*5000?1.

（4）1#车间变电所变压器的电抗标幺值

X*Uk%Sd6.5*1007?100S?N100*1250?5.2

其余各车间变计算方法相同，故在这不做列举。 2）k-1点的短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值

X*X*?X*12?0.145?(k?1)?2?0.252?0.198?

（2）三相短路电流周期分量有效值

I(3)Id1K?1?X*?1.5?(K?1)0.198?7.6KA

（3）其他三相短路电流

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(3)(3)I??(3)?I??IK?1=

(3)ish(3)Ish= =

（4）三相短路容量

(3)SK?1?Sd*X?(k?1)?1000.198?505.1MVA

3）K-2点的短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值

X*?(k?2)?*X1*?X22?*X32?0.25?0.1452?1.42?0.898?

（2）三相短路电流周期分量有效值

(3)IK?2?Id1X*?(K?2)?5.50.898?6.125KA

（3）其他三相短路电流

(3)(3)I??(3)?I??IK?2=6.125KA (3)ish=2.55*6.125=15.62KA =1.51*6.125=9.25KA

(3)Ish（4）三相短路容量

(3)SK?2?SdX*?(k?2)?1000.898?111.36MVA=100/0.898=111.36MVA

4）车间变电所K1-1，K1-2点短路电流和容量

由于总降压变电所距车间变电所很近且为点缆输电，故忽略其线路阻抗。所以车间变电所K1-1点的短路电流和容量均等于总降压变电所低压侧K-2点的短路电流和容量。所以只计算车间变电所低压侧K1-2处短路电流和容量。

（1）总电抗标幺值

X*?(k1?2)?*X1*?X22?*X32*?X7?0.25?0.1452?1.42?5.2?6.098?

（2）三相短路电流周期分量有效值

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(3)IK1?2?Id1*X?(K1?2)?144.346.098?23.67KA

（3）其他三相短路电流

(3)(3)I??(3)?I??IK1?2=23.67KA (3)ish=1.84*23.67=43.55KA =1.09*23.67=25.80KA

(3)Ish（4）三相短路容量

(3)SK1?2?Sd*X?(k1?2)=100/6.098=16.40MVA

其他4个车间变电所计算过程与NO.1变电所计算过程相同，故不再列出。 4.2.3 最大运行方式下的短路计算 计算过程相同，也不再列出。 4.2.4 短路计算表

表4-1总变的短路计算电流及容量

短路计算点 三相短路电流/KA 三相短路容量/MVA I最小运行方式 最大运行方式

(3)K I??(3) (3)I? (3)ish (3)Ish (3)SK K-1 K-2 K-1 K-2 表4-2各车间变电所短路计算表

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短路计算点 三相短路电流/KA 三相短路容量/MVA IN0.1 最小运K1-1 行方式 K1-2 最大运K1-1 行方式 K1-2 N0.2 最小运K2-1 行方式 K2-2 最大运K2-1 行方式 K2-2 N0.3 最小运K3-1 行方式 K3-2 最大运K3-1 行方式 K3-2 N0.4 最小运K4-1 行方式 K4-2 最大运K4-1 行方式 K4-2 N0.5 最小运K5-1 行方式 K5-2 最大运K5-1 行方式 K5-2

(3)K I??(3) (3)I? (3)ish (3)Ish (3)SK 21

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第5章 电气设备、电缆、母线的选择

关于电器设备选择，虽然发电厂、变电所及配电系统中采用的各种电器设备，其工作条件和运行要求不尽相同，然而在选择这些电器设备时，都应遵守以下几项共同原则:

(1)按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。 (2)按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。

(3)考虑电器设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、放火、防爆等要求。

(4)按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确等级等进行选择。

5.1 按正常工作条件下选择

5.1.1 按工作电压选择

设备的额定电压 ，不仅要求符合设备所在电网的额定电压，并应等于或大于正常工作时可能出现的最大工作电压Uw?mx ，即UN?Uw?mx。

电气设备装设地点的海拔越高，空气密度和湿度相对越低，因此应选用额定电压较高的电气设备。根据实验结果，海拔在1000-4000M范围，其使用电压约降低 。

5.1.2 按工作电流选择

电气设备的额定电流IN应大于或等于所在电路中的计算电流I30 ，即

IN?I30 。

5.1.3 按断流能力选择

设备的额定 的开断电流IOC或断流容量SOC应不小于设备分断瞬间的短路电

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身的保护时，则应由相邻设备或线路的保护切除故障。为此，对相邻设备和线路有配合要求的保护，前后两级之间的灵敏性和动作时间应相互配合。

(3)灵敏性指保护设备或线路范围内发生金属性断路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。

(4)速动性指保护装置应尽快的切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度。当需要加速切除短路故障时，可允许保护装置无选择性动作，但应利用自动重合闸和备用电源投入装置，缩小停电范围。

6.3 继电保护的灵敏系数

保护装置的灵敏系数，应根据不利运行方式和故障类型进行计算。 保护装置灵敏系数按下式计算:

Sp?Ik.minIOP.1 （6-1）

式中：Ik.min为继电保护的保护区内在电力系统的最小运行方式下的最小断路电路（单位为A）。

IOP.1为继电保护的动作电流换算到变压器一侧电路的值，称为一次动作电流(单位为A)。

6.4 电力变压器保护装置的配置要求

（1）瓦斯保护

80KVA及以上的油侵式变压器和40KVA及以上的车间内油侵式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬间动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧短路器。当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。

(2)纵差保护

1000KVA及以上的单独运行变压器和630KVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。630KVA及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护。

(3)过电流保护和电流速断保护

1000KVA以下的变压器，可装设过电流保护和电流速断保护。10KVA及以上的

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变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜改装纵联差动保护。40KVA及以上、一次电压为10KV及以下、线圈为三角一星型联结的变压器可采用两相三继电器时的过电流保护。

以上纵联差动保护、过电流保护和电流速断保护，用于对变压器引出线、套管及内部的短路故障的保护。保护装置动作时，应使变压器各侧的断路器跳闸。过电流保护带一个较长的动作时限时，可用于对变压器外部相间短路的保护。40KVA及以上、一次电压为10KV及以下、线圈为三角一星型联结、低压侧中性点直接接地的变压器，对低压侧单相接地短路，当灵敏性符合要求时，可利用高压侧的过电流保护；保护装置带时限动作于跳闸。

(4)负荷保护

400KVA及以上变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它附和的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护采用单相式接线，带时限动作于信号。在无经常人员值班的变电所，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

在低压配电线路上，在选择熔断器和自动空气开关等保护电器时，必须注意上、下级保护电器之间的正确配合，这是因为配电系统某处发生故障时，为了防止事故扩大到非故障段区，要求上、下级保护电器之间应具有正确的配合，具体要求如下:

①当上、下级均采用熔断器保护时，一般要求上一级熔断器熔体本身的额定电流比下一级熔体本身的额定电流大2-3倍。

②当上、下级保护采用自动开关时，应使上一级自动开关脱钩器的额定电流大于下一级自动开关脱钩器的额定电流的1.2倍以上。

6.5 变压器过电流保护的整定计算

6.5.1 过电流保护动作电流的整定计算

KrelK?KreKi

Iop?IL.max （6-2）

式中 为变压器的最大负荷电流，可取为1.5?3I1NT ，I1NT为变压器的一次额

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定电流。Krel保护装置的可靠系数，对定时限，可取1.2，对反时限取1.3；

K?为保护装置的接线系数，对相电流结线取1，对象电流差接线取3；Kre为

流继电器的返回系数，对于感应式电流继电器GL-15/10来说，应0.8；Ki为电流互感器的变化比。

在次设计中：

IL.max?2I1NT?2?315KVA?2?17.32?37.64AKrel?1.3Kw?1Kre?0.8

Ki?305?63?10.5KV

因此动作电流

Iop?1.3?10.8?6?37.64?10.2A 因此整定为10A。

6.5.2 过电流保护动作时间的整定计算

t1?t2??t （6-3）

式中t1 为变压母线发生三相短路时高压侧继电保护的动作时间，t2在变压器低压侧保护装置发生低压母线发生三相短短时的一个最长的动作时间，?t为前后两极保护装置的时间级差，对定时限过电流保护，可取0.5s，对反时限过电流保护可取0.7s。

必须注意：对反时限过电流保护装置，由于其过电流继电器的整定时间只能是“10的倍动作电流的动作时间”，因此整定时必须借助继电器的动作特性曲线，以确定相应的实际动作时间，或由实际动作时间确定整定时间。但是，对于变压器的过电流保护时，其动作时间一般整定为住0.6s即可满足要求。 6.5.3 过电流保护灵敏系数的校验

Ik.minIop.1Sp??1.5 （6-4）

式中Ik.min 为在电力系统最小运行方式下，低压母线两相短路电流折合到变压

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器高压侧的值；Iop.1为继电保护的动作电流换算到一次电路的值，称为一次动作电流（单位为A）。

如果作为后备保护，则灵敏系数 即可。

Ik.min?IK?2KT?14.13(10.4)?0.538KA在此设计设计中

0.4

Iop.1?IopKiKw?10?6?60A

因此其保护灵敏度系数为：

Sp?53860?8.9?1.5 ,灵敏系数满足要求。

6.6 变压器电流速断保护的整定计算

6.6.1 电流速断保护动作电流的整定计算

KrelK?jKreKT

Iqb?Ik.max （6-5）

式中Ik.max为变压器低压母线三相短路电流周期分量有效值。 Kre为可靠系数。KT为变压器的电压比。在此设计中

Ik.max?IK?2?16.96KA Krel?1.4 Kw?1

Ki?305?6

因此速断电流

Iqb?1.4?16?26.25?16.96?150.75A

6.6.2 电流速断保护灵敏系数的校验

Ik.minIqb.1Sp??2 （6-5）

式中Ik.min 为在电力系统最小运行模式方式下，变压器高压侧的两相短路电流。

Iqb.1为速断电流殃算刽一次电路的值（单位为A） 如果Sp?2 有困难，则灵敏系数Sp?1.5 即可。 在此设计中

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Ik.min?0.87?2.16KA?1.88KA Iop.1?IKiKw?IKiKW?150.75?6?904.5A?2.08?2

因此其保护灵敏系数为：满足灵敏系数2的要求。

Sp?1880904.5

6.7 变压器过负载保护的整定计算

6.7.1 过负荷保护动作电流的整定计算

Iop(OL)?(1.2?1.25)I1NTKi （6-6）

式中I1N?T 为变压器的额定一次电流，Ki为电流互感器的变流比。

I1N?T?3153?10.55?6?17.32A

Ki=30

?3.61AIop(oL)?1.25?17.326

6.7.2 过负荷保护动作时间得整定计算

top(oL)?10—15s （6-7）

6.8 高压进线线路的过电流保护整定计算

6.8.1 过电流保护动作电流的整定计算

KrelKwKreKIIop?IL?max （6-8）

式中：IL?max线路最大负荷电流，可取为1.5-3 , I30为线路计算负荷电流。 Krel保护装置的可靠系数，对DL型，取1.2，对GL型取1.3； Kw保护装置的结线系数，对相电流结线为1，对相电流差结线取3。 Kre电流继电器的返回系数，对于感应式电流继电器GL-15/10来说应取0.8。

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