彭成龙

供配电课程设计

前言

本设计为工厂变电所设计，对在工厂变电所设计中的若干问题：负荷计算，三相短路分析，短路电流计算，高低压设备的选择与校验，变压器的继电保护，变电所二次回路及自动装置，防雷与接地，变电所的过电压保护，计量，无功补偿等几方面的设计进行了阐述。

一．车间变电所电压等级确定主接线方案确定

(1) 根据已知机械加工车间负荷均为三级负荷，对供电可靠性要求不高，因此可采用线路-变压器组接线方式。它优点是接线简单、使用设备少喝建设投资省；其缺点是供电可靠性较差。当供电线路，变压器及其低压母线上发生短路或任何高压设备检修时，全部符合均要停止供电。这种接线适用于三级负荷的变电所。为保证对少量二级负荷供电，可在变压器低压侧引入其他变电所联络线作为备用电源。

(2) 车间变电所高压侧根据电源条件选定为10KV，低压侧额定电压为380V，因此选降压变压器额定电压为10/0.4KV。

(3) 机加车间低压配电网络接线方式的选择，低压配电网络接线方式有放射式、树干式、环式和链式。低压配电网络接线设计应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单，操作安全方便，具有一定灵活性，适应性广和使用上变化及设备检修的需要，配电系统层次一般不超过三级。

车间低压配电网络接线图1

0

根据GB50052-1995《供配电系统设计规范》的规定，由于机加车间的电动机容量不大又集中，对供电可靠性要求不高，因此低压配电网接线可采用树干式或链式接线。

配电箱及配电箱所节电器设备如表2

配电箱及配电箱所节电器设备序号表2

配电箱编号 AL1 AL2 AL3 AL4 AL5 AL6 配电箱及配电所接电气设备序号 35，36,37,38 28,29,30,31 32,33,34 接AL8，AL9和AL10配电箱 11,12,13,14 8,9,10,39 配电箱编号 配电箱内所接电气设备序号 AL7 AL8 AL9 AL10 AL11 AL12 15,17 25,26,27,41 21,22,23,24 18,19,20,42 1,2,3,43 4， 5,6,7,40 二．电力负荷计算

1. 采用需用系数法对车间用电设备进行负荷计算

（1）各支线负荷计算及熔断器和导线截面积选择

以设备序号1为例说明计算过程：

查“表1 某车间用电设备明细表”知序号1设备

单台容量3.3kw，效率=0.9，功率因数cosΦ=0.81启动电流Kst=6.

计算电流：I30=

??Pe3?UN?cos?????3.3?6.88（A）3?0.38?0.9?0.81

启动电流：Ist=Kst?I30=6?6.88=41.28（A） 1）选择支线熔断器。

IN?FE?I30=6.88A，IN?FE?K?Ist=0.4?41.28=16.5A。式中，IN?FE 为熔体电流，单位为A。K为选择熔体的计算系数，轻载启动取0.25-0.4.选IN?FE=20A，IN?

FU=50A，查（工厂供电设计指导书80页）表5-10，选择结果为RT0-50/20。

1

设 备序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 设备名称 普通车床C616A 普通车床C620-1 普通车床CW61100 立式车床C516A 平面磨床M7130 普通车床C630 摇臂钻床Z35 插齿机Y54 龙门刨床B2016 立式车床C512-1A 单台容量计算电流启动电流熔断器选择50/20 50/40 100/100 200/120 50/40 100/60 50/40 50/20 200/120 200/100 导线截面2.5 2.5 16 35 2.5 4 2.5 4 95 50 允许载流16 16 52 84 16 22 16 22 158 102 穿钢管管15 15 15 25 15 15 15 15 50 40 Pe（kw） 3.3 7.6 23.7 38.2 7.6 10.125 8.5 3.8 66.8 35.7 I30(A) 6.88 16.03 44.96 84.46 16 21.60 18.12 7.66 145.7 78.8 Ist(kA) 41.28 0.4?96 199.84 253.38 0.4?96 0.4?130 0.4?99.6 45.96 0.3?364 236.4 IN?FU/IN?FE 积A(m㎡) 量Ial（A） 径Sc(m㎡) 备注

2）选支线截面积。安允许载流量选择，根据Ial?I30，查《供配电技术》附录表16，根

02?30据实际环境温度=，选三根单芯塑料导线穿钢管Sc=15mm埋地敷设。当截面积A=2.5mm，

?=300,Ial=16A?I30=6.88A，选择结果为BLV--3?2.5?--16A-SC15mm（钢管管径）。

同理可选出所有电动机支线的熔断器和导线截面积如表3。

各支线负荷、熔断器、导线截面积选择结果表3

2

11 12 13 14 15 牛头刨床B6050 插床B5020 立式钻床Z535 砂轮机S3SL300 通风机 4 3 4.625 1.5 3 8.528 6.329 9.76 3.02 6.39 0.4?51 37.907 0.4?58.6 0.4?6 35.145 50/30 50/20 50/30 50/5 50/15 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 16 16 16 16 16 15 15 15 15 15

(2)干线负荷计算及截面积选择。

机加车间用电设备从低压配电平引出三个回路WL1、WL2、WL3。各回路所接配电箱及用电设备如表4所示。

机加车间三个回路负荷计算结果表4

车间回 配电箱路号 序号 AL1 WL1 AL2 AL3 AL4 WL2 AL5 AL6 AL7 WL3 AL8 AL9 AL10 WL4 AL11 AL12 设备序号 35,36,37,38 28,29,30,31 32，33，34 11，12，13，14 8，9，10，39 15,17 25,26,27,41 21,22,23,24 18,19,20,42 1,2,3,4 5,6,7 40 24.6 0.3 0.65 1.17 7.38 8.63 11.35 17.25 255.85 0.3 0.65 1.17 76.76 89.8 118 179.29 179.4 0.3 0.65 1.17 53.82 62.97 82.1 124.8 43.5 0.3 0.65 1.17 13.05 15.27 20.08 30.5 额定容量(kW) 需用系数 Kd 计算负荷 tanΦ P30(kW) Q30(kvar) S30(kvA) I30(A) cosΦ

回路WL1的负荷为

Pe1?=4?4.625+4?4+3?3=43.5（kw）

回路WL2的负荷为

Pe2?=3?23.7+38.2+3?7.6+1.5+38.2+7.6=179.4(kw)

回路WL3的负荷为

Pe3 ?=66.8+2?35.7+3+8.5+2?3.8+66.8+10.125?2+8.5+3=255.85(kw)

回路WL4的负荷为

Pe4?=3.3?7+1.5=24.6(kw)

车间转供负荷计算结果如表5

车间的转供负荷计算结果表5

3

转供负荷名称 机修车间 加工车间 汽车库 泵站 照明回路 （三相） 车间回路号 P30 WL4 WL5 WL6 WL7 WL8 98 186 86 122 37 Q30 41 66 41 60 0 计 算 负 荷 S30 106.2 197.36 95.27 135.95 0 I30 161.36 299.86 144.75 206.56 56.22 cosΦ 0.92 0.94 0.90 0.90 车间用电设备从低压配电屏引出.如下表6 序号 转供负荷名称 回路1 1 机修车间 回路2 回路3 总计 回路1 2 加工车间 回路2 回路3 总计 回路1 3 汽车库 回路2 回路3 总计 回路1 4 泵站 回路2 回路3 总计 回路1 5 照明回路 回路2 （三相） 回路3 总计 计算负荷 Pc(kW) Qc（Kvar）Sc（kVA） Ic(A) 42 25 31 98 102 34 50 186 26 20 40 86 40 41 61 142 10 15 12 37 12 18 21 51 30 16 20 36 10 10 21 41 21 21 18 60 0 0 0 0 43.68 30.81 37.44 66.36 46.81 57.64 转供距离 cosΦ （km） 0.96 0.81 0.83 0.96 0.9 0.93 0.93 0.89 0.88 0.88 0.89 0.96 1 1 1 0.2 0.3 0.15 0.1 0.15 111.93 170.81 106.32 161.54 37.58 53.85 91.43 27.86 22.36 45.18 95.4 45.18 46.07 63.60 10 15 12 37 57.10 81.82 138.92 42.33 33.97 68.64 144.94 68.64 70.00 96.63 1.0 1.0 1.0 3 154.85 235.27

按允许发热条件选择车间干线截面积计算结果如表7所示，各干线选择YJLV型交联聚乙烯绝缘电缆，埋地附设。

车间干线计算电流及导线截面积选择结果表7（YJLY铝芯电缆） 回路编号 WL1 WL2 WL3

干线计算电流I30 30.5 124.8 179.29 允许载流量Ial（A） 43 134 202 4

导线截面积A(m㎡) 3?6+1?6 3?50+1?35 3?95+1?50

WL4 WL5 WL6 WL7 WL8 WL9 17.25 161.36 299.86 144.75 206.56 56.22 38 168 341 168 226 77 3?4+1?4 3?70+1?50 3?240+1?150 3?70+1?50 3?120+1?70 3?16+1?16

2．低压母线计算负荷及无功功率补偿

（1）低压母线计算负荷。

低压母线的计算负荷为各回路干线负荷之和，应计及同时系数（或称为参差系数或称为综合系数）。

P30M?K?P?P30i?13.5?53.82?76.76?7.38?98?186?186?122?37?6461818

Q30M?K?P?Q30i?0.97(15.27?62.97?89.8?8.63?41?66?41?60)?373I30M?

S30M?6462?3732?746746?1133.463?0.38

cos??P30M/S30M?646?0.87,tan??0.567746

由于车间负荷功率因数小于0.9，因此应在变压器低压母线上进行集中无功补偿。集中补

偿便于维护和管理，采用电力电容器进行补偿。 (2) 无功功率补偿。 1）补偿容量的确定

QC?aP30M(tan?1?tan?2)?0.8?462.3(1.05?0.484)

?0.8?462.3?0.566?209.3(kvar)

2)选择补偿装置

查参考文献[1],选择PGJ1型无功功率补偿装置。

采用2号主屏一台,电容器采用BW0.4-14-3型，每屏112kvar，采用8步控制，每步投入14kvar，PGJ1型低压无功功率补偿自动补偿屏。其原理接线图如图11-5所示。

考虑到实际电压对补偿容量的影响，将补偿容量折算到额定电压380V的容量为

5

Qc'?QN(U120.382)?112?()U20.4

?112?0.952?101.08(kvar)

4台电容器屏

QC?'?3QC?4?101.8?407.2(kvar)

补偿后母线的计算负荷及功率因数为

''P30M?P30M?646(kW),Q30M?(Q30M?QC?')?373?407.2?34.2(kvar),S30M?646.9(kV?A)

cos??646/646.9?0.998?cos?1?0.9'I30M?

合格，

646.9?983(A)3?0.38

3、计算变电所变压器一次侧计算负荷

（1）估计变压器功率损耗：

''?PT?0.012?S30M?0.012?646.9?7.7628(kW),?QT?0.06S30M?0.06?646.9?29.82(kvar)

'P??P?P301T30M?8?646?654(kw) 2） 估算进线负荷：

Q301??QT?Q'30M?38.81?34.2?73.01(kw)S658.6658.6I301?301??38.0A,I302??1000.6,3UN13?103?0.38

cos?301?654?0.99658.6

三．车间变电所变压器和主接线方案的选择

根据符合性质和电源情况选择变压器台数和容量，有下列两种方案：

（1）选一台主变压器。低压侧采用单母线，采用低压联络线作为备用电源。

SNT?800kv?A》Sc?658.6KV?A 查《供配电技术》附录表1选择一台s9-800/10/0.4-Yyn0

低损耗配电变压器。结果如表8所示。

两种主接线方案的比较表8 方案1：装设一台变压器，单母线方案2：装设两台变压器，单母线分段主接线 主接线 满足要求 满足要求 基本满足要求 一台主变，电压损耗较大 两台主变并列，电压损耗较小 一台主变，灵活性小 有两台主变，灵活性较好 6

比较项目 技术指标 供电安全性 供电可靠性 供电质量 灵活方便性 扩建适应性 电力变压器的综合投资额 留有扩建余地小 查得S9-630的单价为7.47万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*7.47=14.94万元 查得5-15得JYN2-10型柜可按每台4.5万元计，其综合投资可按设备的1.3倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.3*4.5=23.4万元 查表3-2，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年: 14.94*0.11=1.643万元 23.4*0.12=2.808万元 总计：4.451万元 扩建适应性好 查得S9-315的单价为4.3万元，因此两台变压器的综合投资约为4*4.3=17.2万元，比一台主变方案多投资2.26万元 本方案采用6台JYN2-10柜，其综合投资可按设备的1.3倍计，综合投资约为6*1.3*4.5=35.1万元，比一台主变方案多投资11.7万元 查表3-2，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年: 17.2*0.11=1.892万元 35.1*0.12=4.212万元 总计：6.104万元.比一台主变方案多投资1.653万元 经济指标 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 电力变压器和高压开关柜的年运行费 交给供电部门的主变容量每KVA为800元，供电贴费供电贴费=2*315KVA*0.8万元=504万一次性供电贴费 =630KVA*0.8万元/KVA=504万元 元，两种方案供电贴费相等 从上边分析，技术指标方案2由于方案1，而经济指标则为方案1优于方案2。由于本设计题目，对供电可靠性要求不高，采用方案1表较合理。因此决定采用方案1。

四．车间进线电缆的选择

根据设计任务书要求选择总降压变电所得进线电缆，按经济密度选择经济截面积。查表

8-26选取经济电流密度已知

Jec=1.54，查表选YJL22-1000型交联聚乙烯铝芯电力电缆直埋敷设。

I301?38.0A则

Aec?I30138.0??24.68Jec1.54。

查表8-42截面积

Aec?38.0。允许截流量为123A，考虑到土壤温度是标准温度25°C，不用进

行温度修正，但要进行多根并排埋地修正系数

Kb?0.81和土壤热阻系数为120土壤修正系数

Kr?1。

'I?KtKbKalKr?1?0.81?1?123=99.6A?I301?38.0，所以所选电缆

实际允许截留量为al合格。

五．线路功率损耗、变压器功率损耗及车间年电能需要量的计算

22?P?3IR?3?38.0?0.567?2495(KW) wl301WL（1）车间进线的功率损耗为

22?Q?3IX?3?38.0?0.048?208(kvar) WL301WL

查表得铝芯电缆

R1?1.44?/km,X1?0.12(?)

RWL?R1l=1.44?0.3=0.5432（?），XWL?X1l=0.12?0.3?0.048(?)7

(2)变压器功率损耗和电能损耗：1）变压器功率损耗为

2?PT??Pl0???1.4?5.8?(658.6?800)?5.330kw

2）变压器

?QT?I0%U%0.84.5SNT?N?2SNT?800?0.8232?800?36.24100100100100kvar电能损

2?A?(?P?K?Q)T??(?PT0w0k?KW?Qk)?max =（1.4+0.1×5.67）×8760+0.832^2耗为

×（5.8+0.1×18.6）×6000=45647kw.h 3)

WA?P301TMAX?654?6000?39240000

六．短路电流计算

短路计算的目的是为了选择和校验车间变电所高、低压电器设备及提供继电保护整定计算所需要的技术数据。因此应计算在最大运行方式下和最小运行方式下的短路电流值。

计算时先画出供电系统计算电路图。等值电路，确定短路计算点，采用标幺值法进行短路电流计算。

1、短路计算

采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取:

Sd=100 MV·A,Uc1=10.5 kV, Uc2=0.4 kV

8

确定基准值 由 Sd=100 MV·A,Uc1=10.5 kV, Uc2=0.4 kV 基准电流 Id1?

Sd3Ud1?100100?5.5kA,Id2??144.3kA

3?10.53?0.4S100100,XS?MIN?d??0.18200Sk.max550

XS?MAX? 电源内阻

SdSK?MIN?Rwl?R1l 线路

Sd100?1.44?0.4??0.522U2dl10.52

Xwl?X1l

Sd100?0.12?0.4??0.272U2d210.52

UK%Sd4.5100?103XT?????5.624100S100800NT变压器

3） 计算K1点和K2点短路电流为

Xk1?max?Xs?max?XWL?0.5?0.272?0.772XK1?min?Xs?min?XWL?0.18?0.272?0.452

Xk2?max?Xk1?max?XT?6.5645Xk2?min?Xk1?min?XT?6.3545Ik1?max?Ik2?max?Id1Zk1?minId2Xk2?min?I5.55.5?4.842(KA),Ik1min?d1??4.294(kA)1.1359Zk1?max1.2809Id2144.3144.3?22.7083(kA),Ik2?min???21.982(kA)6.35Xk2?max6.5645

?短路电流计算结果如表所示 高压冲击系数Ksh=1.8，

ish1?2KshIk1?max?2.55?1.671?4.26

ish2?2KshIk2?2.26?23.62?53.38

低压冲击系数Ksh=1.6， 短路容量为：

SK1?MAX?SK2?MIN?

SdZK1?MINSdZK1?MIN??100?30.43.29100?16.416.94

短路电流计算值结果表9

9

运行方式 短路点 最大运行方式短路电流（k A） 最小运行方式短路电流（k A） 冲击电流值（k A） 最大短路容量（MV·A） K1 1.671 K2 1.64 4.26 30.4 6.094 22.51 53.38 16.41 七．选择车间变电所高、低压电气设备

1.选择母线截面积

车间低压母线，可以选择LMY型矩形铝母线，按经济电流密度选择。一直母线计算电流

I30M?1180.11A，根据年最大负荷小时数Tmax?6000h，差的经济电流密度，Jec?1.54，

'I301000M??649.7(mm2)（mm2）。选LMY型硬铝母线1008。在环因此经济截面积Aec?Jec1.54境温度为36?时竖放Ial?1625 A，平放减少8%，Ial?1625?0.92?1495 A。可见，母线允许载流量大于母线计算电流I30M?1000.6对母线坐热稳定校验，假想时间为

tk?tp?tgu?1.3?0.2?1.5（s）

(3)I?10323.62?103teq?1.4?321.2（mm2） 则热效应允许最小截面积为At?C87因为实选母线截面积A?100?8?800 mm >At?249 ,所以热稳定合格。

2

2.对母线作动稳定校验。

母线采用平行放置，根据低压配电屏结构尺寸确定a=0.25m，l=0.9m。

计算应力为a=0.25, b=0.1, h=0.008

l0.923ish2()?10?7?l3?51.32??()?10?7?0.9a0.25??11.08(MPa) ?c?2210bh/610??0.1??0.008/6?c??a1?70MPa (硬铝母线)合格.

2.进线电缆热稳定校验

Amin(3)I??10322.71?103?tk?1.4?176?mm2?

C13710kV交联聚乙烯绝缘电缆热稳定系数为137铜线。按热稳定要求重选交联聚乙烯电缆YJL22-1000- 3?240,允许载流量474A Ial?474A?I301?39.889A电缆不作动稳定校验。

10

3.车间变电所高压电气设备的选择

车间变电所变压器进线侧计算数据如表10

进线侧计算数据和高压开关技术数据表10 计算数据 真空断路器ZN-12-40.5 10 38.0 1.67 30.4 4.26 1.671^2× 1.4=3.91 高压熔断器RN2-10 UNW(kV)I30(A)UNINIocSocimax10 (KV) 400 UNINIocSocimax× 10 (KV) 0.5 (A) 17.3 （KA） 150 (MVA) 22 （KA） 8.7^24=302 (A) 100 （KA） 500 (MVA) 160 （KA） Ik''(kA) ''SK(MV?A) ish(kA)I2?teq?KA2?S?It2tt

（1）选择高压断路器、高压熔断器如上表所示。 选RN2-10型高压熔断器作为电压互感器保护用。 普通阀型避雷器技术数据如表11

普通阀型避雷器技术数据表11

型号 额定灭弧工频放电电压 电压电压（kV） （kV） 不小不大于 于 冲击放电电压 FS不FZ不大于 大于 冲击残压（kV） FS 3KA 15 5KA 50 FU 50KA 45 10KA 50 FS-10 10 12 26 31 50 45 （1）选择避雷器FS-10或FZ-10

(2) 选择电压互感器：JSJW-10/0.1/0.1/3 (3) 高压电流互感器选择：选LAJ-10或LQJ-10 (4) 选择避雷器FS-10或FZ-10

4.车间低压侧电气设备的选择，低压侧计算数据如表12

11

UNW(V)'I30?A?''Ik?kA?380 1000.6 6.049 16.41 53.38 ''Sk?MV?A?I2?teq?KA2?S?UNW(V) 6.0942?1.4?52 车间低压干线断路器及低压刀开关选择表13

车间回路号 WL1 WL2 WL3 WL4 WL5 WL6 WL7 WL8 WL9 计算电流（A） 30.5 124.8 179.29 17.25 161.36 299.86 144.75 206.56 56.22 低压断路器型号 DW15-100 DW15-200 DW15-200 DW15-100 DW15-200 DW15-400 DW15-200 DW15-400 DW15-200

5、高压开关柜选择

查《工厂常用电气设备手册》，选用北京华东有限公司生产的JYN2-10型金属铠装中置抽出式（手车式）开关柜。根据车间变电所主接线选择开关柜编号方案如下表所示。 6、低压配电屏的选择

查《工厂常用电气设备手册》，低压配电屏选择GCK3(GCL-S)型低压抽出式开关柜，作为发电厂变电所三相交流50Hz，380V，额定电流为3150A及以下低压配电系统。

根据车间变电所低压配电线路设计方案选低压开关柜一次线路方案示例如下表14所示。 JYN2-10型高压开关柜03、30 20 36 34 编号 SN10-10Ш真空断路器 FCD3-10避雷器 RN3-10高压熔断器 JDZ6-10

低压刀开关型号 HD13-200 HD13-200 HD13-200 HD13-200 HD13-200 HD13-400 HD13-200 HD13-400 HD13-200 电缆进线及电压互感器 1 1 1 3 电压测量及避雷器 1 1 3 12

节车间主变压器 1 右联络 1 电压互JDZJ6-10 LZZB6-10 感器 电流互感器 3 3 3 LZZOB6-10 外形尺寸（宽深1000*1500*2200(采用SN10-10Ш 高，mmmmmm） 选择变电所位置要从安全运行角度出发，达到较好技术经济性能，经过技术经济比较后确定。一般满足接近中心负荷，进出线方便、接近电源侧的议案球。本车间变电所已确定在西北角。

变电所的形式和布置。变电所的形式根据用电负荷的状况和周围环境情况确定。根据当地供电部门要求，设置专门电容器室，与低压配电室相邻并友们相通。

八、变电所防雷保护及接地装置设计

1.直击雷保护

在变电所屋顶装置避雷针或避雷带，并引出两根底线与变电所公共接地装置连接，由于变电所高低压电气设备均在室内，因此不必设置独立的避雷针。防雷引下线，应优先利用自然引下线，还可以利用建筑物的钢柱、消防梯、金属烟囱作自然引下线。人工防雷引下线采用圆柱或扁钢，优先采用圆钢，其截面积应满足规范要求，引下线沿建筑物外墙明敷设，并经最短路径接地。要求接地电阻为4?。

主开关选择柜编号表15 13 13 13 13 13 13 23 51 51 GCK3一次03 13 线路方案编号 WL1 WL2 WL3 WL4 WL5 WL6 WL7 WL8 功 功电 缆馈电 馈电 馈电 馈电 馈电 馈电 馈电 照明 率率进因因线 数数自自动动补补偿 偿 9830.0124.179.2161.299.144.206.56.2310 319 3 5 8 36 86 75 8 2 0 LMZJ1-0.53 电流互感器 AE1000-161 1 1 00-S断路器 ME630断路器 ME1000断路器 S1-125断路器 S2-160断路

1 1 13

1 1 器 S3-250断路器 S5-400断路器 DCHR1-00-1熔断刀开关 QSA400-630熔断刀开关 NT00-160/?A熔断器 JKC1-?/3接触器 BCMJ-0.4.30-3电容器 LMZK2-0.66电流互感器 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 1 24 8 8 3 24 8 8 3

2.雷电侵入波的保护

在10kV高压侧配电室装有HYSWS2-7/50型避雷器，引下线采用25mm4mm镀锌扁钢。下与公共接地网焊接，上与避雷器接地端螺栓连接。 3．变电所公共接地装置的设计

(1）接地电阻要求：变电所公共接地电阻应满足：RE?4?

RE?IE120120??123.7? IE0.97这里为车间变电所单相接地短路电流，是按变电所电缆总长度为进线2.5km，低压转出线

0.9km，共计1.3km

IE?UN(loh?35lcab)10?(2.5?35?0.9)??0.97（A）

350350即去公共接地装置电阻RE?4?

(2）接地装置的设计，采用长2.5m、?50mm镀锌钢管30根，沿变电所三面均匀分布布置，变电所前两面布置二排，管距5m垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm4mm镀锌扁钢焊接相连。变电所的变压器室有一条接地干线与室外公共接地装置连接。接地干线均采用

14

25mm4mm镀锌扁钢。

4.公共接地装置计算

（1）单根垂直接地体电阻估算。

沙质粘土取土壤电阻率??200??m,REV??l?200?80?，人工水平接地体电阻2.5REh?2?2?200??10?，估算垂直人工接地体根数n，已知自然接地体电阻35?，则需要l40人工接地体电阻为 RE?min?RnatRE35?10??14?

Rnat?RE35?10 n?0.9REV0.9?80??7.80

?RE?min0.66?14考虑到管间屏蔽作用，并使接地体均匀，可按偶数倍布置接地体，可选n=8根，再作复合接地体电阻计算：

R??所以满足要求。

（2）校验钢质接地线短路热稳定，低压母线上单相接地短路电流计算如下： 1）电源阻抗为

REVREh180?101????1.23??4?

REh?8REV?10?8?800.66Uc24002Zs???10?3?0.13(m?),Xs?0.995Zs?0.129(m?)Sk?max550

零序阻抗为 X??0?s?变压器阻抗为

2?PU7.5?4002kRT?2??1.875(m?)2SN?T800Rs?Zs2?Xs2?0.016(m?)

22Xs?0.086(m?),R??0?s?Rs?0.01 33

ZT?3)低压母线阻抗

Uk%Uc4.5?400??9(m?)100SN?T100?80022

母线3（100×8）+63×6.3的零序阻抗为r??0?WB?0.116m??3.7(m?)，母线长度取10m。

R??0?WB?0.116?10?1.1(m?)

15

X??0?WB?0.37?10?3.7(m?)

4)低压电缆线路零序阻抗：

2

同上手册，截面积最大150mm，长度取100m。

R??0?WB?r??0?WB?1.3?100?130(m?) X??0?WB?x??0?WB?0.161?100?16.1(m?) 总零序阻抗为

R??0?R??0?S?RT?R??0?WB?R??0?WL?0.011?1.875?1.16?130?133.05(m?) X??0?X??0?S?XT?X??0?WB?X??0?WL?0.086?8.8?3.7?16.1?28.66(m?) Z??0?X?2?0?R?2?0?136.6(m?)

低压电缆线路的单相接地短路电流为

Ik(1)?WL?UC3Z??0?400?1.69(kA)

3?136.6低压母线上单相接地短路电流为 Ik?WB?(1)4003?3.09?13.2822?17.24(kA)

钢质接地线热稳定系数C=70，低压侧短路电流持续时间为0.4s，则接地线最小截面积为

AminIk(1)1724?tk?0.4?156mm2?160mm2，所以热稳定合格。 C70九．二次回路方案的选择与继电保护的整定计算

（1）断路器控制和信号回路设计。采用灯光监视的断路器控信号回路接线。 （2）变电所测量及计算。10kv变电所计量仪表的装设如表11-16

（3）中央信号装置。在变电所控制或值班所内一般设置中央信号装置，由事故信号和预告信

号组成。

车间变电所中央信号装置一般采用重复电脑工作的信号装置。若变电所接线简单可采用不重复动作信号装置。本变电所采用集中复归不能重复动作的事故信号装置和集中地复归预告信号装置，它们均采用交流操作电流，取自电压互感器作为信号电路电源。

（4）车间变电所继电保护装置配置。继电保护装置应满足可靠性，选择性，灵敏性和速动型要求。电力设备和线路短路故障的保护应设有主保护和后备保护，必要时再增加辅助保护。 1）10kv线路继电保护配置。查《工业与民用配电设计手册》309页表7-12确定采用电流速

16

断保护，过电流保护，单相接地短路保护。

a．10kv线路电流速度按保护整定计算。保护装置一次侧动作电流

i（3）Iop?1.3?1.671?2.17(kA)?r?KrelIk1.max

I电流继电器动作电流要求

iop?r?Iop1KTAKcon2.17?103??108.4(A)100/5 灵敏系数校验保护范围校验，

lp?min?15%

lp?min?因为

3Eph110.866?10.5(?Xs?min)?(?0.18)?62%?15%Z12Iop?11.442.17保护范围不满足

要求，这是由于线路太短，线路两端短路电流近似相等，所以可不设电流速度按保护。 b．线路过电流保护

IIIIop.1?IIIIop?rKrelKss1.2?1.3?30Il?max??55(A)Kre0.85IIIIop?1KTAKcon?55?1?2.75(A)100/5?

IIIIIIt?tsen1??t?0.4?0.5?0.9(s) 保护时限

KIIIsen灵敏系数校验

3(3)Ik1?min0.866?1.671?1032???126?1.5IIIIop?155

C．线路单相接地短路保护，已知车间变电所系统单相接地容量电流为0.97A，

IEI?UN?L10?2.5??0.07350350进线单相接地容量电流为I，取零序电流互感器变比

，

一

次

侧

动

作

电

流

30A/5A=6

Iop?1?KrelIE1?1.5?0.07?0.11,Iop.r?Kcon1?0.11Iop?1??0.02t?0.5sKTA6 动作时间p

Ksen?保护灵敏性

IE??IEI0.97?0.07??8.18Iop?10.11 合格

2）变压器继电保护配置。查《工业与民用配电设计手册》147页表6-5可确定变压器采用过

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电流保护，单相接地短路保护过负荷和气体保护。

a.变压器过电流保护整定计算。保护装置一次侧动作电流为

Iop·1=KrelKst1.2?2ITN??36.4?103Kre0.85

ITN?SS·T3UN1?800?46.2(A)3?10

Iop KTA103?1?5.2(A)100/5

Iop =电流继电器动作电流为

K=ksen灵敏系数校验

Ik(1)2Ik(3)2?22510?2?1min????2?2min??5.5?1.5Iop?13Iop?1KT3?103?10/0.38

保护时限 因为过电流保护时限大于0.5s。所以变压器应设有电流速度按保护

b.变压器电流速断保护

Iop?1?IK2?maxKrel/KT?1.5?6094/(10/0.4)?365.6(A)

Iop?r?Iop?1Kcon/KKA?365.6?1/20?18(A)

Ksen0.886Ik'1?min0.866?1640???3.88?2Iop?1365.6c．变压器过负荷保护。在变压器高压侧设置过负荷保护，因为负荷多数情况下是三相对称的，

因此过负荷只用于一个电流继电器介于一项电流，经延时9-10s作用于预告信号。保护装置

Iop?1?一次侧动作电流和继电保护的动作电流为

Krel1.05IT?L??46.2?56.8(A)Kre0.85

Iop?r?、

Iop?1KTAKcon?56.8?1?2.4A100/5

d．变压器低压侧单相接地短路保护，利用高压侧三相过电流保护兼作单相接地短路保护。

(3)Ik(1)I22?22510??2?1min??k?2?2min??5.5?1.5Iop?13Iop?1KT3?103?10/0.38ksen

e．气体保护（略）

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附图

1. 车间变电所电气主接线图（图1） 2. 机加车间电气平面布置图（见图2）

参考文献

[1]刘介才.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2011

[2]刘介才.工厂供电设计指导[M].北京：机械工业出版社，1999 [3]刘学军.工厂供电设计指导[M].北京：中国电力出版社，2008 [4]刘介才编.实用供配电技术手册[M].中国水利水电出版社, 2002.17～21 [5]王荣潘主编.工厂供电设计与实验[M].天津大学出版社,1989.10～13 [6]何金良等.电力系统接地技术[M].科学出版社，2007.2

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rwo6.html