化纤毛纺厂总变电所及配电系统设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

化纤毛纺厂总变电所及配电系统设计

摘 要

众所周知，工厂供电就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工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，结合国家供电情况来设计的。

因此，为实现工厂供配电的高效和合理，必须根据各车间的负荷数量和性质，并考虑到电气设备的运行维护以及生产工艺对负荷的要求，进行负荷的统计和短路电流的计算，并最终依此选择高低压设备、输电线路的型号，完成简单避雷措施设计，解决对各部门的安全可靠，经济分配电能的问题！

关键词：降压，电能，负荷，短路电流，电气设备

I

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ABSTRACT

As we all know ,Factory power supply system of the power system is the

redistribution of power step-down power to the various factories or workshops, and its step-down transformer from the factory, high-voltage power distribution lines,substation plant, low-voltage distribution lines and electrical equipment composition. The total step-down substation plant and distribution system design is based on the various workshops the number and nature of the load, the production process on the load requirements as well as load distribution, combined with the national power supply situation.

Therefore, in order to achieve the factory for the efficient and rational distribution, the load must be based on the number and nature of the workshop, and taking into account the operation and maintenance of electrical equipment and production process on the load requirements, the load calculation of statistics and short-circuit current, and So select the high and low end equipment, transmission line model, complete the simple design of lightning protection measures to address the safety and reliability of various departments, the problem of economic distribution of power.

KEY WORDS: step-down, power, load, short-circuit, electrical equipment

II

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目 录

前言 ................................................................1 第1章 负荷的计算 ................................................2

1.1电力系统的负荷 ..........................................2

1.1.1负荷的概念 .........................................2 1.1.2电力负荷的等级 ....................................2 1.2电力系统的计算负荷 .....................................3

1.2.1单台机械负荷计算 ..................................3 1.2.2车间计算负荷统计 ..................................7 1.3无功功率补偿及其计算 ...................................9

1.3.1 无功功率的人工补偿装置 ..........................9 1.3.2 并联电容器的选择计算 ............................9

第2章 变压器的选择 ........................................... 12

2.1变配电所所址选择 ...................................... 12

2.1.1变配电所所址选择的一般原则 ................... 12 2.2负荷中心的确定方法 ................................... 13 2.3变电所主变压器的选择 ................................. 15

2.3.1确定变压器容量、台数的原则 ................... 15 2.3.2变压器的损耗 ..................................... 17

第3章 电气主接线及其设计 .................................... 20

3.1电气主接线方案的选择 ................................. 20

3.1.1主接线的设计原则 ................................ 20 3.1.2电气主接线 ....................................... 21 3.2短路计算的计算 ........................................ 23

3.2.1绘制计算电路 ..................................... 23 3.2.2确定基准值 ............................... 23 3.2.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值 ......... 23 3.2.4 K-1点（10.5kV侧）的各种计算 ............. 24 3.2.5 K-2点（0.4kV侧）的各种计算 .............. 25

III

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第4章 设备选择 ................................................ 28

4.1变电所一次设备的选择校验 ...................... 28

4.1.1各回路高压侧的分析 ....................... 28 4.1.2 10kV侧一侧设备的选择校验 ................ 29 4.1.3380V侧一次设备的选择校验 ................. 30 4.2配变电所所进出线的选择 ........................ 30

4.2.1 10kV高压进线的选择校验 .................. 31 4.2.2由高压配电室至各车变电缆的选择校验 ....... 31

第5章 二次保护与防雷 ......................................... 34

5.1配变电所二次回路方案的选择 .................... 34

5.1.1配变电所的电能计量回路 ................... 34 5.1.2变电所的测量和绝缘监察回路 ............... 34 5.1.3变压器的保护装置 ......................... 34 5.2配电所的防雷保护 .............................. 38

5.2.1防雷设备 ................................. 38 5.2.2防雷措施 ................................. 38 5.3接地与接地装置 ................................ 39 结论 ................................................. 41 谢辞 ................................................. 42 参考文献 ............................................. 43 附录 ................................................. 44 外文资料翻译 .................................................... 46

IV

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前 言

工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，也被称之为工厂配电 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动力，在飞速发展的今天它扮演着越来越来重要的作用。电能既易于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。

本课程设计针对10KV侧的一化纤毛纺厂的总变电所及配电系统进行设计，主要涉及到分配电能，其基本内容有以下几方面：进线电压的选择，变配电所位置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置和变压器数量,容量的选择，防雷接地装置设计等。同时本课程设计着重考察学生的实际操作能力和处理问题的能力，具有针对性和实用性。

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利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。

1

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第1章 负荷的计算

1.1 电力系统的负荷

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

根据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

一级负荷指一旦中断供电，将造成人身伤亡，政治或经济重大损失重大设备损坏，重大产品报废，国民经济中重点企业生产过程被打乱等。一级负荷应由两个电源供电，同时还应增设专攻一级负荷的应急电源。 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。

2

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1.2 电力系统的计算负荷

1.2.1 单台机械负荷计算

NO.1变电所 1.制涤车间

已知:Pe?340kW,Kd?0.8,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?340?0.8?272(kW)

Q30?P30?tan??272?0.75?204(kvar)

S30?2.纺纱车间

已知：Pe?340kW,Kd?0.8,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?340?0.8?272P30cos??272?0.8?340(kVA)

(kW)

?20(kvar) 4 Q30?P30?tan??272?0.75 S30?3.软水站

P30cos??272?0.8?340(kVA)

已知：Pe?86.1kW,Kd?0.65,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?86.1?0.65?55.97?0.75? Q30?P30?tan??55.97(kW)

41.9(kvar) 7 S30?4.锻工车间

P30cos??55.97?0.8?69.9(kVA)

已知：Pe?36.9kW,Kd?0.3,cos??0.65,tan?1.17 所以：

P30?Pe?Kd?36.9?0.3?11.073

(kW)

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Q30?P30?tan??11.07?1.17?12.95(kvar) S30?P305.机修车间

已知：Pe?296.2kW,Kd?0.3,cos??0.5,tan??1.73 所以：

P30?Pe?Kd?296.2?0.3?88.86(kW)

cos??11.07?0.65?17.03(kVA)

Q30?P30?tan??88.86?1.73?153.7(kvar) S30?P306.托儿所幼儿园

已知：Pe?12.8kW,Kd?0.6,cos??0.6,tan??1.33 所以：

P30?Pe?Kd?12.8?0.6?7.68cos??88.86?0.5?177.72(kVA)

(kW)

Q30?P30?tan??7.68?1.33?10.21(kvar)

S30?7.仓库

已知：Pe?37.96kW,Kd?0.5,cos??0.5,tan??1.17 所以：

P30?Pe?Kd?37.9?60.5?18.89?1.17? Q30?P30tan??18.89P30cos??7.68?0.6?12.8(kVA)

(kW)

22.21(kvar)

S30?NO.2变电所 1 单台机械负荷计算 (1)织造车间

P30cos??18.89?0.5?37.96(kVA)

已知：Pe?525kW,Kd?0.8,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?525?0.8?4204

(kW)

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Q30?P30?tan??420?0.75?315(kvar) S30?P30(2)染整车间

已知：Pe?490kW,Kd?0.8,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?490?0.8?392?cos???420?0.8?525(kVA)

(kW)

Q30?P30?tan??392?0.75?294(kvar)

S30?P30(3)浴室理发室

已知：Pe?1.88kW,Kd?0.8,cos??1 所以：

P30?Pe?Kd?1.88?0.8?1.5(kW)

cos??392?0.8?490(kVA)

S30?P30cos??1.5?1?1.5(kvar)

(4)食堂

已知：Pe?20.63kW,Kd?0.75,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?20.63?0.75?15.47(kW)

Q30?P30?tan??15.47?0.75?11.6(kvar)

S30?P30cos??15.47?0.8?19.34(kVA)

(5)独身宿舍

已知：Pe?20kW,Kd?0.8,cos??1 所以:

P30?Pe?Kd?20?0.8?16(kW)

S30?P30cos??16?1?16(kvar)

NO.3变电所

5

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1单台机械负荷计算 (1)锅炉房

已知：Pe?151kW,Kd?0.75,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?151?0.75?113.25(kW)

Q30?P30?tan??113.25?0.75?84.94(kvar) S30?P30(2)水泵房

已知：Pe?118kW,Kd?0.75,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?118?0.75?88.5cos??113.25?0.8?141.56(kVA)

(kW)

Q30?P30?tan??88.5?0.75?66.38(kvar) S30?(3)化验室

已知：Pe?50kW,Kd?0.75,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?50?0.75?37.5(kW)

P30cos??88.5?0.8?110.63(kVA)

Q30?P30?tan??37.5?0.75?28.13(kvar)

S30?(4)卸油泵房

已知：Pe?28kW,Kd?0.75,cos??0.8,tan??0.75 所以：

P30?Pe?Kd?28?0.75?21(kW)

P30cos??37.5?0.8?46.86(kVA)

Q30?P30?tan??21?0.75?15.75(kvar)

S30?P30cos??21?0.8?26.25(kVA)

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1.2.2 车间计算负荷统计 NO.1变电所 取同时系数:K?P?0.9,K?Q?0.95

P30?K?P??P30?0.9?726.56?653.9(kW)

Q30?K?Q??Q30?0.95?649.07?616.62(kvar)

NO.2变电所 取同时系数：K?P?0.9,K?Q ?0.95P30?K?P??P30?0.9?844.97?760.47(kW)

Q30?KNO.3变电所 取同时系数：K?P?Q??Q30?0.95?620.?65(kvar) 89.57?0.9,K?Q?0.95

P30?K?P??P30?0.9?260.25?234.225(kW)

Q30?K?Q??Q30?0.95?195.2?185.44(kvar)

各变电所的计算负荷统计见表1-1。

表1-1各变电所的计算负荷统计列表

序 设备容 号 用电或车间量(千的单位名称 瓦） Kd cos? tan?计 算 负 荷 P30 Q30（千S30 (千 瓦) 乏） （千伏安） NO.1变电所

7

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1 2 3 4 5 6 制涤车间 纺纱车间 软水站 锻工车间 机修车间 托儿所幼儿园 340 340 86.1 36.9 296.2 12.8 0.8 0.8 0.65 0.3 0.3 0.6 0.8 0.8 0.8 0.65 0.5 0.6 0.75 0.75 0.75 1.17 1.73 1.33 272 272 55.97 11.07 88.86 7.68 204 204 41.97 12.95 153.7 10.21 340 340 69.9 17.03 177.72 12.8 7 8 仓库 小 计 37.96 1149.96 选取 KK?P?Q?0.90.5 0.5 1.17 18.98 22.21 37.96 726.56 649.07 995.47 653.9 616.62 945.7 ?0.95NO.2变电所

1 2 3 织造车间 染整车间 浴室理发室 4 5 6 选取 计 KK?P?Q?0.9?0.95525 490 1.88 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 1.0 0.75 0.75 — 420 392 1.5 315 294 525 490 1.5 食堂 独身宿舍 小 20.63 20 1057.5 0.75 0.8 0.8 1.0 0.75 — 15.47 16 11.6 19.34 16 1051.84 844.97 620.6 760.47 589.57 962.24 NO.3变电所

1 2 3 4 锅炉房 水泵房 化验室 卸油泵房 151 118 50 28 0.75 0.75 0.75 0.75 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.75 0.75 0.75 8

113.25 88.5 37.5 21 84.94 66.38 28.13 15.75 141.56 110.63 46.86 26.25 洛阳理工学院毕业设计（论文）

5 小 347 选取 K 260.25 234.225 195.2 325.3 185.44 304.90 计 ?P?Q?0.9?0.95K

1.3无功功率补偿及其计算

1.3.1 无功功率的人工补偿装置

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 2.低压集中补偿 3.低压分散补偿

1.3.2 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

n?QCqc

式中 qc——单个电容器的容量

(1)NO.1变电所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。

由表1-1可知

P30.1?K?P?P30.1?0.9?726.56?653.9(kW)

9

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Q30.1?K无功补偿试取：

?Q?Q30.1?0.95?649.07?616.62(kvar)

QC?400(kvar)

补偿以后：

Q30?Q30.1?QC?616.62?400?216.62(kvar)

2cos?1?P30.1?P230.1?(?Q30.1?QC)'22?653.9653.9?216.622?0.95?0.9

S30.1?P30.1?Q30?688.85(kVA)

2(2)NO.2变电所的无功补偿。 由表1-1可知：

P30.2?760.47(kW)

Q30.2?589.57(kvar)

无功补偿试取：

QC?300(kvar)

补偿以后：

Q30?cos?2??Q230.2?QC?589.57?300?289.57(kvar)

?760.47760.47?289.57222P30.2P30.2?(Q30.2?QC)2?0.934?0.9

S30.2?'P30.2?Q30?813.735(kVA)

2

(3)NO.3变电所的无功补偿。 由表1-1可知：

P30.3?234.225(kW)

Q?185.44(kvar)

无功补偿试取：

QC?80(kvar)

补偿以后：

10

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Q30?Q30.3?QC?185.44?80?105.44(kvar)

cos?3?P30.3P30.3??Q30.3?QC2?22?234.225234.225?105.4422?0.91?0.9

S30.3?'P30.3?Q30?256.86(kVA)

2无功补偿后工厂的计算负荷如表1-2

表1-2 补偿后的计算负荷

名 称 一号车变所 二号车变所 三号车变所 总计 0.95 0.934 0.91 cos? P30计算负荷 Q30(千瓦) (千乏) S30(千伏安) 653.9 760.47 260.25 1674.62

216.62 289.57 105.44 611.63 688.85 813.735 256.86 1759.445 11

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第2章 变压器的选择

2.1 变配电所所址选择

2.1.1 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。

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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 负荷中心的确定方法

利用负荷功率矩阵确定负荷中心

在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和Y轴，测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如P1?x1,y1?、P2?x2,y2?、P3?x3,y3?等。而工厂的负荷中心设在P?x,y?，P为P1?P2?P3????Pi。因此仿照《力

学》中计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：

x?P1x1?P2x2?P3x3??P1?P2?P3??P1y1?P2y2?P3y3??P1?P2?P3???y???Px??P ?Py????Piiiiii车间变电所的选址应以接近负荷中心和方便进、出线的原则来确定。按负荷功率矩法来确定负荷中心，计算如下：

在下图中左下角选一位置作为垂直坐标系的原点，在相同比例下测量各车间或用电单位的坐标值如图2-1。 1.对于NO.1变电所

各车间或用电单位的坐标为:

P1?3.8,5.0?,P2?5.7,5.9?,P9?3.4,7.5?,P5?4.5,7.8?,P8?2.5,8.8?

P7?3.6,8.8?,P6?4.5,8.8?;

P1?272,P2?272,P9?19,P5?56,P8?8,P7?89,P6?11；

（其中为各车间或用电单位的计算负荷，此处取粗略值，下同。）

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图2—1 某化纤毛纺织厂全厂总平面布置图

1-制涤车间；2-纺织车间；3-织造车间 4-染整车间；5-软水站；6-锻工车间 7-机修车间；8-托儿所、幼儿园；9-仓库

10-锅炉房；11-宿舍；12-食堂

13-木工车间；14-化验室及水泵房；15-卸油泵房 16-浴室 理发室

因此负荷中心的坐标为：

x???Px??3290.5?5.09647?P

??Py??4712.1?7.28y?647?Piiiiii由计算结果可知，负荷中心在软水站和卸油站之间靠近软水站，考虑到方便进出线及周围环境情况，决定在2号厂房（纺织车间）的东侧靠近

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厂房修建NO.1车间变电所，其形式为外附式。

2.对于NO.2变电所，采用同样的方法计算其负荷中心的位置：

P3?3.8,4.5?,P4?5.6,4.5?,P11?2.4,3.0?,P12?3.5,3.0?,P16?4.5,3.2?;

P3?420,P4?392,P11?16,P12?15,P16?2;

负荷中心的坐标为：

x???Px??3951.1?4.68845?P

?Py?3753.4?y???4.44P845?iiiiii由计算结果可知，负荷中心在3号和4号车间之间，同样考虑到进出线及周围环境情况，决定在3号厂房（织造车间）的西侧紧靠厂房修建NO.2车间变电所，其型式同样为外附式。 3.对于高压配电所和NO.3车间变电所

考虑到NO.3变电所的负荷较小，所以采用高压配电所带一个附设车间变电所方案设计，所址靠近主要负荷车间（即锅炉房和卸油泵房），考虑到高压进出线即周围环境情况，决定高压配变电所建在10号厂房锅炉房的南侧，其型式采用独立式。

具体布置见图2-2：

2.3 变电所主变压器的选择

2.3.1 确定变压器容量、台数的原则

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量等原始资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。

发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线方式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于两台；对弱联系的中小型电厂和低压侧电压为6-10kV的变电所与系统联系只是备用性质时，可只

15

洛阳理工学院毕业设计（论文）

装一台主变压器。

注：车间变电站NO.3NO.1NO.2图2—2 某化纤毛纺织厂全厂总平面布置图 1-制涤车间；2-纺织车间；3-织造车间 4-染整车间；5-软水站；6-锻工车间 7-机修车间；8-托儿所、幼儿园；9-仓库 10-锅炉房；11-宿舍；12-食堂

13-木工车间；14-化验室及水泵房；15-卸油泵房 16-浴室 理发室

1.装有一台主变压器的变电所 主变压器容量SN.T应不小于总的计算负荷S30，即

SN.T?S30

2.装有两台主变压器的变电所 每台主变压器的容量SN.T不应小于总的计算负荷S30的60%，最好为总的计算负荷的70%左右，即

SN.T??0.6~0.7?S30

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

谢辞

本设计的工作能够得以顺利的完成，在此，首先对指导老师表示衷心的感谢！老师，您辛苦了！同时谢谢同学们对我的帮助、鼓励和配合。通过本次课程设计，我对工厂供电有了更深一层的认识，同时也意识到了自己对知识掌握的薄弱环节。

而且，此次设计使我对毛纺厂供配电有了新的认识，更深的了解，基本掌握了对总降压变电所的电气设计。对于李建月老师的细心指导，大家有感于心，此外这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，编辑，各种信息的查阅和分析，也大大的提高了自己的计算能力，及对WORD文档的使用等多方面的进一步的了解。

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业设计。 最后，我再次感谢老师同学们！由衷的说声：“谢谢”。

42

洛阳理工学院毕业设计（论文）

参考文献

[1]刘介才.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2000,5 117—119,150—160

[2]王士政.电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程[M].北京：中国水利水电出版社，2007 40—44

[3]刘介才.工厂供电设计指导[M].北京：机械工业出版社，1999 8—21,112—131

[4]赵玉林.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2008 84—97 [5]吴靓.发电厂及变电站电气设备[M].北京：中国水利水电出版社，2004,8 91—114

[6]杜文学.电力工程[M].北京：中国电力出版社，2006

[7]焦留成.实用供配电技术手册[M].北京：机械工业出版社，2001,8 [8]刘介才.工厂供电简明技术手册[M].北京：机械工业出版社，1993 [9]刘介才.供电工程师手册[M].北京：机械工业出版社，1998 [10]国家标准GB 50053—94.10kV及以下变电所设计规范[M].北京：中国计划出版社，1994

[11]国家标准GB 6988—86.电气制图[M].北京：中国标准出版社，1987 [12]金续曾.实用电气控制线路图册[M].北京：中国电力出版社，1999 [13]朱英浩.新编变压器实用技术问答[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1999

[14]机械工程手册、电机工程手册编委会.电气工程师手册[M].北京：机械工业出版社，1987

[15]刘从爱，徐中立.电力工程[M].北京：机械工业出版社，1992

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附 录

附录一：主接线方案一

FB110kvQF1FB210kvQF3QF2QF4QS1QS5FU1QS2QS6FU2QS3QF5QF6QF7QF8QF9QF10QS4FU3FB3FU4FB431.11.22.22.1QF11QF12QF13QF14QF15 图3-1方案一设计图

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附录二：主接线方案二

FB110kvQF1FB210kvQF2QF4QF3QS1QS3FU1QS2QS4FU2QS5QF5QF6QF7QS6FU3FB3FU4FB4312QF8QF9QF10

3-2方案二设计

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外文资料翻译

Power Engineering Project of the basic requirements and the

main content

Curriculum design or graduation project is completed independently by students a comprehensive, creative, design of large-scale operations; also foster students practical ability, creativity, culture, engineering and technical personnel applied the most important aspect of practical teaching. Integrated practice to enhance the ability of students, laid the foundation stone of the foundation engaged in scientific research, as well as enhance the overall quality of students in terms of the role can not be replaced.

Power engineering graduate curriculum design or design of the students in the Electrical Engineering End-related courses, the teachers under the guidance of the organization, select the scope of electrical work in a particular subject, the integrated use of knowledge, independent completion of the preliminary power engineering design. In the design, students access to an independent analysis, detail design calculations and equipment selection and preparation of the design process and the results reflect the descriptive document - Design Manual calculation also includes engineering drawings, program debugging and so on.

1 Power Engineering Project of the basic requirements for students

(1) To understand the status of the power industry and the development of the situation

Electric power industry is an important basic industry of the national economy, the pace of development must be advanced in the development of the national economy. The characteristics of modern power industry: large-capacity generating units, high pressure transmission lines, including hydropower, thermal power and nuclear power combined tremendous power grid. These are hair, transforming higher design requirements. Background information on these students, there must understand.

(2) Review the basis of professional power engineering courses and courses of theoretical knowledge

Power engineering courses, including electrical work (or power projects), power system analysis, relay protection, power grid dispatching automation. Graduation design or curriculum design is the most important aspect of practical teaching, must be based on the integrated use of more than theoretical courses and specialized knowledge, will have learned the theory of knowledge integration will be through in the design process. Graduated through the curriculum design or design, but also to help students better understand the theory by applying their knowledge and training to

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同时每台主变压器的容量SN.T不应小于全部一、二级负荷之和，即

SN.T?S30(???)

3.主变压器单台容量上限 单台配电变压器（低压为0.4kV）的容量一般不宜大于1250kVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的配电变压器。

2.3.2 变压器的损耗

1.变压器的有功功率损耗其公式为：

?PT??PFe??PCu(S30SN)??P0??PK(2S30SN)2

简化公式近似计算：

?PT?0.015S30

2.变压器的无功功率损耗其公式为：

?QT??Q0??QN(S30SN)??P0??PK(2S30SN)2

简化公式近似计算：

?QT?0.06S30

(1)N0.1变电所主变压器的选择和功率损耗

SN.T?0.7S30?0.7?688.85?482.195'(kVA)且

SN.T?S30(???)=P30(???)/cos?

=

?272?272?55.97?11.07?88.86?0.95

= 736.737(kVA)

因此选用两台变压器，型号为S9系列，额定容量为800kVA 有经验公式可得

?PT?0.015S30?0.015?688.85?10.33?QT?0.06S30?0.06?688.85?41.3317

''(kW)

(kvar)

洛阳理工学院毕业设计（论文）

(2)NO.2变电所变压器的选择和功率损耗

SN.T?0.7S30'?0.7?813.735?569.6(kVA)且

SN.T?S30(???)= P30(???)/cos?

=

?420?392?0.934?869.38(kVA)

因此选用两台变压器，型号为S9，额定容量为1000kVA

有经验公式可得

?PT?0.015S30?0.015?813.735?12.21(kW)

' ?QT?0.06S30'?0.06?813.735?48.82(kvar)

(3)NO.3变电所变压器的选择和功率损耗

由于基本上不存在二级负荷且总的负荷较小，所以决定装设一台变压器，型号亦采用S9系列，额定容量为315kVA 变压器容量按下述公式计算选择：

SN.T?S30

即SN.T?S30=256.86(kVA)

有经验公式可得

?PT?0.015S30?0.015?256.86?3.85'(kW)

?QT?0.06S30'?0.06?256.86?15.41(kvar)

3.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为： (1)NO.1变电所

P30?1212?653.9?326.95(kW)

Q30?计其变压器的损耗：

?216.62?108.31(kvar)

P?P30??PT?326.95?10.33?337.28(kW)

' Q'?Q30??QT?108.31?41.33?149.64(kvar) S'?P'2?Q'2?337.28?149.64?368.98(kVA)

18

22洛阳理工学院毕业设计（论文）

所以：计算电流I30?(2)NO.2变电所

S'3U?368.983?10?21.304(A)

P30?1212?760.47?380.235(kW)

Q30??289.57?144.785(kvar)

计其变压器的损耗：

P?P30??PT?380.235?12.21?392.445'(kW)

Q'?Q30??QT?144.785?48.82?193.605(kvar) S'?所以：计算电流I30?(3)NO.3变电所 计其变压器的损耗：

P?P30??PT?260.25?3.85?264.1(kW)

P'2?Q'2?392.445?193.605?437.603(kVA)

22S'3U?437.6033?10?25.266(A)

Q'?Q30??QT?105.44?15.41?120.85(kvar) S'?所以:计算电流I30?计算电流如2-1：

图2-1计算电流

名称 I30P?Q'2'2?264.1?120.85?290.4422(kVA)

S'3U?290.443?10?16.77(A)

一号车间变电所 21.304 二号车间变电所 25.266 三号车间变电所 16.77 总计 3.34 (A) 19

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第3章 电气主接线及其设计

3.1 电气主接线方案的选择

3.1.1 主接线的设计原则

主接线应满足可靠性，灵活性和经济性的基本要求。 1.可靠性

安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。

可靠性的具体要求：

(1)断路器检修时，不影响对系统和负荷的供电。

(2)断路器和母线故障以及母线检修应尽量减少停电时间和回数，并要保证一级负荷及大部分二级负荷的供电。

(3)尽量避免全所停运、停电的可靠性。 2.灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

(1)调度时，应可以灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

(2)检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

(3)扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电和停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。 3.经济性

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，做到经济合理。 (1)努力节省投资 (2)努力降低电能损耗 (3)尽量减少占地

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3.1.2 电气主接线

电气主接线是变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、机电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

因此有两个方案可供选择：内桥接线；单母线分段接线。 接线方法1：内桥接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 缺点：

1.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运行。

2.桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。

3.出线断路器检修时，线路需较长时期停运。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，在跨条上须加装两组隔离开关。桥连断路器检修时，也可利用此跨条。

适用范围：适用于小容量的发电厂，变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高情况。 接线方法2：单母线分段接线

优点：

1.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。

2.当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

1.当出现双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 2.扩建时需向两个方向均衡扩建。

根据以上论述和结合本次设计的实际情况，初步设计两种方案(见附录)。

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表3-1两种主接线方案的比较

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 经 济 指 标 电力变压器的综合投资额 方案一 满足要求 满足要求 满足要求 灵活性较好 更好一些 查表可知S9-1000、S9-800、S9-315的单价分别为10.76万元、9.11万元、4.3万元 其总投资为10.76+9.11+4.3=24.17万元 方案二 满足要求 满足要求 满足要求 灵活性稍差 稍差一些 同方案一 根据表3-1分析，按技术指标，方案一略优于方案二；但经济指标，方案二远优于方案一,在此设计中不注重经济指标。

主接线方案一见附录图3-1, 主接线方案二见附录3-2，具体分析如下：

图3-1(方案一主接线图) 在图中两个10kV架空线路出来，采用了内侨接线方法。桥回路置于线路断路器内侧，此时变压器经断路器接至桥接点，构成独立单元。当桥的一条线路上的变压器出现故障时，仅故障变压器回路的断路器自动跳闸，桥断路器投入运行，是故障线路继续得到供电。在这个方案中NO.1变电所和N0.2变电所有两条线路，它们其中有一条各自供电，另一条通过内桥的接线方式连接作为备用。NO.3变电所和NO.1变电所由一条10kV线路供电。NO.2变电所由另一条10kV线路供电。桥形接线具有接线简单清晰，设备少，造价低，易于发展成为单母线分段或双母线接线，这种接线方法对于扩建很方便。

图3-2(方案二主接线图) 在图中两个10kV架空线路出来，采用单母线分段的接线方法。在正常运行时分段断路器QFd断开，每条10kV的线路只向接至本段母线上的引出线供电。当任何一条10kV线路出现故障，该

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

10kV线路的支路断路器自动断开，由另一条10kV线路电源作为备用电源自动投入装置自动接通分段断路器QFd，保证故障线路继续供电。在这里面的分段断路器断开运行的优点是可以限制短路电流。

综上所述和方案图的分析：由于方案一除了在经济方面略于方案二，其它方面都比方案二好。综合主接线方案的设计原则，所以选择方案一。

3.2 短路电流计算

3.2.1 绘制计算电路（见图3-4）

图3-4计算电路图

3.2.2 确定基准值

设Sd?100MVA,Ud?Uc,即高压侧Ud1?10.5kV,低压侧Ud2?0.4kV,则

Id1?Sd3Ud1Sd3Ud2?1003?10.51003?0.4?5.5(kA)

Id2???144(kA)

3.2.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值 1 电力系统

因为变电所最大运行方式时电源10千伏母线短路容量是187MVA,所以

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X1?*100187?0.53

2 架空线路

架空线路与电缆线路相比有较多的优点，如成本低、投资少，安装容易，维护和检修方便，易于发现和排除故障，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。

本方案中采用LGJ-150,查表得 x0?0.36?/km,而线路长0.5公里，因此X*1002??0.36?0.5???10.5?2?0.16

3 电力变压器

对于S9-800,查表得 U0k0?4.5，故

X*3?4.5100?1001000?4.5

对于S9-1000,查表得U0k0?4.5，故

X*4.51003?100?1000?4.5

对于S9-315,查表得U0k0?4，故

X*43?100?1001000?4

因此绘等效电路图，如下图3-5

3.2.4 K-1点（10.5kV侧）的各种计算 1总电抗标幺值

X**??k?1??X1?X2?0.53?0.16?0.69

2三相短路电流 由I*Ikk?I?1dX*

?

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图3-5等效电路图

Ik?Ik?Id?*IdX* 可得

Id1X*?I?k?1??3???5.50.69?7.97(kA)

??k?1?3其他短路电流

Iish''?3??I??3??Ik?1''?3?''?3??3??7.97(kA)

?3??3??2.55I?1.51I?2.55?7.97?20.32(kA) ?1.51?7.97?3.85(kA)

Ish4 三相短路容量

由Sk*?SkSd*?1X*

SdX*?Sk?Sk?Sd? 可得

1000.69?Sd??144.93(MVA)

Sk?1?3??X*??k?1?

3.2.5 K-2点（0.4kV侧）的各种计算 1 对于NO.3变电所（装设SL7-315） (1)总电抗标幺值

X*??k?2??X1?X2?X3?0.53?0.16?4?4.69

***25

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(2)三相短路电流

Ik?2?3??Id2X*?1444.69?30.7(kA)

??k?2?(3)其他短路电流

I''?3?33?I??Ik?2?30.7(kA)

ishIsh?3??3??1.84I?1.09I''?3?''?3??1.84?30.7?56.49(kA) ?1.09?30.7?33.46(kA)

(4)三相短路容量

Sk?2?3??SdX*?1004.69?21.32(MVA)

??k?2?2 对于N0.1 和 NO.2变电所 ，因其短路电抗相同，所以计算过程相同 (1)总电抗标幺值

X*??k?2??X1?X2?X3?0.53?0.16?0.45?5.19

***(2)三相短路电流

Ik?2?3??Id1X*?1445.19?27.75(kA)

??k?2?(3)其他短路电流

Iish''?3??I??3??Ik?2''?3?''?3??3??27.57(kA)

?3??3??1.84I?1.09I?1.84?27.75?51.06(kA) ?1.09?27.75?30.25(kA)

Ish(4)三相短路容量

Sk?2?3??SdX*?1005.19?19.27(MVA)

??k?2?

各种电流计算结果如图3-1：

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以上计算结果综合如3-1表

三相短路容量短路计算点 三相短路电流/kA /MVA Ik?3? I\?3? I??3? ish?3? Ish?3? Sk?3? K-1 K-2(SL7-800) K-2(SL7-1000) K-2(SL7-315) 7.97 27.75 27.75 30.7 7.97 27.75 27.75 30.7 7.97 27.75 27.75 30.7 20.32 51.06 51.06 56.49 3.85 30.25 30.25 33.46 144.93 19.27 19.27 21.32

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第4章 设备选择

4.1 变电所一次设备的选择校验

4.1.1 各回路高压侧的分析 1.NO.1变电所

1号回路 在正常运行时和3号回路一起运行承担各自的负荷，在故障时，有1号回路或3号回路单独承担NO.1变电所的所有二级负荷，此时单一回路的负荷最大。 2.NO.2 变电所

2号回路 正常运行时，直接由10kV线路供电，在故障时，由另一条10kV线路做为备用直接供电。 3.NO.3变电所

3号回路 正常运行时和1号回路一起运行承担各自的负荷，在故障时1号回路或3号回路单独承担3号回路的所有负荷。 4.方案中两个10kV线路的分析 (1)一号10kV进线

正常运行时，其上承担的是一号车间变电所和三号车间变电所的全部负荷，即

S30?S1.30?S3.30?688.85?256.86?945.71(kVA)

发生故障时，其上承担的是一号车间变电所和二号车间变电所的二级负荷和三号车间变电所上的所有的负荷，因此

S30=S1?30(???)+S2?30(???)+S3?30=736.74+869.38+256.86=1862.98(kVA)

(2)二号10kV进线

和一号10kV进线一样，正常运行时，其上承担的是二号车间变电所全部负荷，即

S30?S2.30?813.735(kVA)

发生故障时，其上承担的是一号二号车间变电所的二级负荷，因此

S30=S1?30(???)+S2?30(???)=736.74+869.38=1606.12（kVA）

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4.1.2 10kV侧一侧设备的选择校验

表4-1 10kV侧一次设备的选择校验表

选择校验项目 装置条件 额定参数 高压少油断路器10kV SN-10T/630 高压隔离开关GN?10T/20068电压 UN电流 I30断流能力 IK?3?动稳定度 ish?3?热稳定度 I?tima2参数 ?3? 数据 10kV 7.97kA 20.32kA 7.97?1.7?107.99 UN IN Ioc imax 2Itt2 630A 16kA 40kA 16?2?512 10kV 1kV RN2-10 200A _ 25.5A 10?5?5002 高压熔断器 一 次 电压互感器 性 JDJ-10 设 备 型 号 规 格 电流互感器 10kV LQJ-10 =31.8kA 避雷器 10kV FS4-10 户外式高压隔离开关GW4-15G/200 29

0.5A 50kA 1000kA 10/0.1kV 电压互感器JDZJ-10 103/0.10.1/33 225?2?0.1?90?0.1??1?812100/5A 15kV 200A 洛阳理工学院毕业设计（论文）

以上所选设备均满足要求

4.1.3 380V侧一次设备的选择校验

表4-2 380V侧一次设备的选择校验表

选择校验项目 装置地点数据 选择 额定参数 低压断路器 DW-1500/3 低压断路器 一 DZ20-630 次 低压断路器 设 DZ20-200 备 低压刀开关 型 号 规 格 电流互感器 380V LMZJ1-0.5 电流互感器 380V LMZJ1-0.5 100/5A 160/5A 1500/5A HD13-1500/30 380V 380V 200A 25kA 380V 630A 30kA 380V 1500A 40kA UN电压 UN电流 I30断流能力 Ik?3?动稳定度 ish?3?热稳定度 I??3?2参数 tima 380V IN30.7kA Ioc56.49kA imax30.7?0.7?659.742 Itt2 以上所选设备均满足要求

4.2 配变电所进出线的选择

由原始资料可知本地区的气象资料如下：

最热月平均最高温度为30度，土壤中0.7～1米深处最热月平均最高温度为20度，年雷暴日为31天，土壤冻结深度为1.10米，夏季主导风向为南风。

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4.2.1 10kV高压进线的选择校验

采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。 1按发热条件选择

对于一号进线回路，按故障时计算电流I30=63.34A及室外环境温度30度，由原始资料可知，年最大负荷为6000小时。

查相关数据，jec?0.9A/mm2，因此

Aec?63.34A?0.9A/mm?22?70.38mm

所以，选择标准截面积70mm2，即选LJ-70型铝绞线。

查得LJ-70的允许载流量(室外30度时)Ial?177A?I30?63.34A,因此满足发热条件。 2 校验机械强度

查得有关数据，10kV架空裸导线的允许最小截面Amin=35mm2，因此满足机械强度要求。

对于二号进线回路，其故障时计算电流I30=46.57A，所以同样采用LJ-50。

4.2.2 由高压配电室至各车变电缆的选择校验

采用YJL22—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)按发热条件选择

1号和2号回路故障时的计算电流分别为：

I1?30= 21.304A

I2?30=25.266

考虑土壤温度20℃，查得相关数据，初选缆芯16mm2的交联电缆，其中Ial=85×0.96＝81.6＞I30，(乘以修正指数0.96)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值查有关数据:

Amin?I?(3)timaC=7970×

0.7577mm2=89.64mm2＞16mm2

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因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯95mm2的交联电缆,型号为YJL22—10000—3×95。 (3)校验电压损耗

有厂区平面布置图量的总配电所至一号车变的距离约为200m，而由有关数据查得95mm2的铝芯电缆的R0=0.41?/km(按缆芯工作温度80℃计)，

X0=0.096?/km,又S1?30(???)=736.74kVA, cos?=0.95，所以

P30=S1?30(???)?cos?=736.74×0.95=699.903(kW),

Q30=S30?P30=230.05(kvar)

22因此按下式计算电压损耗：

?U??(pR?qX)=699.903?(0.41?0.2)?230.05?(0.096?0.2)

UN10=6.18V

?U%=(6.18V/10000V)×100=0.0618%＜?Ual%=5%满足允许电压损耗

5%的要求。因此高压配电室至一号车变电缆选择YJL22—10000—3×95 2.NO.2变电所 (1)按发热条件选择

采用和一号车变同样的方法，取1号和2号回路故障时的计算电流分别为I1?30= 21.304A ,I2?30= 25.266 ,考虑土壤温度20℃，查得相关数据，初选缆芯16mm2的交联电缆，其中Ial=85×0.96＝81.6＞I30，(乘以修正指数0.96)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值查有关数据:

Amin?I?(3)timaC=7970×

0.7577mm2=89.64mm2＞16mm2

因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯95mm2的交联电缆,型号为YJL22—10000—3×95。 (3)校验电压损耗

有厂区平面布置图量的总配电所至二号车变的距离约为500m，而由有

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关数据查得95mm2的铝芯电缆的R0=0.41?/km(按缆芯工作温度80℃计)，

X0=0.096?/km,又S2?30(???)=869.38kVA, cos?=0.934，所以

P30=S1?30(???)?cos?=869.38×0.934 =812(kW),

Q30=S30?P30=310.61(kvar)

22因此按下式计算电压损耗：

?U??(pR?qX)=812?(0.41?0.5)?310.61?(0.096?0.5)

UN10=18.137V

?U%=(18.137V/10000V)×100=0.1814%＜?Ual%=5%满足允许电压损

耗5%的要求。因此高压配电室至一号车变电缆选择YJL22—10000—3×95 3.NO.3变电所 (1)按发热条件选择

采用同样的方法，取I30=16.77A, 考虑土壤温度20℃，查得相关数据，初选缆芯16mm2的交联电缆，其中Ial=85×0.96＝81.6＞I30，(乘以修正指数0.96)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值查有关数据:

Amin?I?(3)timaC=7970×

0.7577mm2=89.64mm2＞16mm2

因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯95mm2的交联电缆,型号为YJL22—10000—3×95。

由于总配电和三号车变是采用高压配变电所的型式设置的，故由配电所至三号车变的线路很短，不需要校验电压损耗。

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第5章 二次保护和防雷

5.1 配变电所二次回路方案的选择

5.1.1 配变电所的电能计量回路

配变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数，计量柜有上级供电部门加封和管理。

5.1.2 变电所的测量和绝缘监察回路

变电所高压侧装有电压互感器-避雷器柜，其中电压互感器为3个JDZJ-10型，用以实现电压测量和绝缘监视，其接线图5-1：

图5-1电压测量回路

低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上装有无功电度表。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准确等级按规范要求。

5.1.3 变压器的保护装置 变压器的继电保护装置

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1.装设瓦斯保护

当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压断路器。 2.装设反时限过电流保护

采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接法，去分流跳闸的操作方式。

(1)过电流保护动作电流的整定利用下式

Iop?KrelKwKreKiIL.max,

对于容量为800kVA的变压器

IL.max?2I1N.T?2?800?3?10??92.38

5?20Krel?1.3,Kw?1,Kre?0.8,Ki?100因此动作电流为 ：Iop?不能大于10A)

1.3?10.8?20?92.38?7.5A整定为8A(Iop只能是整数，且

对于容量为1000kVA的变压器

IL.max?2I1N.T?2?1000?3?10??115

5?20Krel?1.3,Kw?1,Kre?0.8,Ki?100因此动作电流为Iop?1.3?10.8?20?115?9.3A整定为10A

对于容量为315kVA的变压器

IL.max?2I1N.T?2?315?3?10??36

5?20Krel?1.3,Kw?1,Kre?0.8,Ki?1001.3?10.8?20因此动作电流为Iop??36?2.9A,整定为3A。

(2)过电流保护动作时间的整定

因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10

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倍动作电流的动作时间）可整定为最短的0.5s。 (3)过电流保护灵敏系数的校验

利用下述公式

Sp?Ik.minIop.1?1.5

对于容量为800kVA的变压器

Ik.min?Ik?2?2?KT?0.866?27.75/10?0.4??0.961(A)

Iop.1?IopKiKw?8?20/1?160(A)

因此其保护灵敏系数为：Sp?961对于容量为1000kVA的变压器

Ik.min?I?2?k?2160?6?1.5 满足灵敏系数1.5的要求

KT?0.866?27.75/10?0.4??0.961(A)

Iop.1?IopKiKw?10?201?200(A)

因此其保护系数为：Sp?961/200?4?1.5 满足灵敏系数1.5的要求 对于容量为315kVA的变压器

Ik.min?I?2?k?2KT?0.866?30.7/10?0.4??1.06(A)

Iop.1?IopKiKw?3?20/1?60(A)

因此其保护灵敏系数为：Sp?106060?17.67?1.5满足灵敏系数1.5的要求3.装设电流速断保护利用GL15的速断装置 (1)速断电流的整定 利用下述公式：

Iqb?KrelKwKiKTIk.max

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对于容量为800kVA和1000kVA的变压器

Ik.max?I?3?k?2?27.751005?20,KT?100.4

?25Krel?1.4,Kw?1,Ki?因此速断电流为：

Iqb?1.4?120?25?27750?78(A)

对于容量为315kVA的变压器

Ik.max?Ik?2?3??30.71005?20,KT?100.4

?25Krel?1.4,Kw?1,Ki?因此速断电流为：

Iqb?1.4?120?25?30700?86(A)

(2)电流速断保护灵敏系数的校验 利用下述公式:

Sp?Ik.minIqb.1?2

对于容量为800kVA和1000kVA的变压器

Ik.min?Ik?1???0.866?7.97?6.9(kA)

2Iqb.1?IqbKiKw?78?20/1?1560(A)

因此其保护灵敏系数为：Sp?6900/1720?4.4 满足要求

对于容量为315kVA的变压器

Ik.min?0.866Ik?1???0.866?7.97?6.9(kA)

3Iqb.1?IqbKiKw?86?20/1?1720(A)

因此其保护灵敏系数为：Sp?6900/1720?4 满足灵敏性要求。

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5.2 配电所的防雷保护

5.2.1 防雷设备

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。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等

5.2.2 防雷措施

1.架空线路的防雷措施

(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。

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(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。

2.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。阀式避雷器至3～10kV主变压器的最大电气距离如表5-1：

表5-1最大电气距离

雷雨季节经常运行的进线路数 避雷器至主变压器的最大电气距离15 /m 23 27 34 1 2 3 >=4 避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。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。

5.3 接地与接地装置

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。电力系统中的接地根据其目的可分为保护接地、工作接地和防雷接地。其中保护接地是为了保护人身安全，防止因电气设备绝缘劣化，外壳可能带电而危及工作人员安全。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，

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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。

防雷接地是针对防雷保护的要求而设置的，目的是减小雷电流通过接地装置时的电位。

发电厂和变电所内需要良好的接地装置以满足工作、安全和防雷保护的接地要求。一般的做法是根据安全和工作接地要求敷设一个统一的接地网。接地网由扁钢水平连接，埋入地下0.6-0.8m处，其面积S大体与发电厂和变电所的面积相同。

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结 论

本次课程设计是针对10KV化纤毛纺厂的总供电所和配电系统来设计的，这对于我们这些没有实际生活经验的学生来说确实不是一件容易的事，因此在课程设计过程中遇到各种困难也是必然的！但好在时间没有白费，在老师的细心指导下终于还是做完了！

设计中主接线方案用到了内桥接线方式。由所给出的原始资料中利用负荷功率矩法找出了负荷中心，从而确定了三个变电所的位置。根据实际情况它们之间位置离得较远，而桥形接线方式适用于小容量的发电厂，变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高情况，所以采用内桥接线方式。在低压侧采用了单母线分段的接线方式，它有两个优点：(1)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。(2)当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。再就是单母线分段，在一条线路出现故障时断路器才闭合给其供电，所以就以此确定了主接线方案的框架。

另外，在其它方面也出现了很多问题，主要的是主接线这一块，存有许多不足还望指正批评。在此也谢谢我的指导老师—李建月老师的帮助。

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