车间变电所及低压配电系统.doc

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1、1 第一章 绪论.3 第一节 工厂供电的意义和目的.3 一一 工厂供电的意义工厂供电的意义3 二二 工厂供电的目的工厂供电的目的3 第二节 课程设计原始数据.4 第三节 设计内容及步骤.4 第二章第二章 变电所数据的计算变电所数据的计算6 第一节第一节 负荷计算的内容和目的负荷计算的内容和目的6 第二节 负荷计算的方法.6 第三节 各用电车间负荷计算结果如表 17 第四节 全厂负荷计算.8 第五节 功率补偿.8 第三章第三章 变电所方案的选择变电所方案的选择9 第一节第一节 变电所位置和型式的选择变电所位置和型式的选择9 第二节第二节 变压器的选择变压器的选择10 一 主变压器台数的选择.10

2、 二 变电所主变压器容量的选择.10 第三节第三节 主结线方案的选择主结线方案的选择11 一 变配电所主结线的选择原则.11 二 主接线方案的选择.11 第四节第四节 短路计算短路计算13 一 短路电流计算的目的及方法13 二 采用标幺制法进行短路计算.14 第五节第五节 变电所进出线的选择与校验变电所进出线的选择与校验16 一 导线截面的选择条件.16 二 电流强度的选择.17 三 低压线路导线的选择.17 第六节第六节 变电所二次回路方案选择变电所二次回路方案选择18 一 二次回路方案选择.18 （一）（一） 二次回路电源选择二次回路电源选择18 （二）（二） 二次回路操作电源二次回路操作

3、电源19 二 电测量仪表与绝缘监视装置20 （一）（一） 电测量仪表电测量仪表20 （二）（二） 变配电装置中各部分仪表的配置变配电装置中各部分仪表的配置21 三 绝缘监视装置.22 第七节第七节 变压器的继电保护变压器的继电保护22 2 一 概述.22 二 变配电站继电保护的作用23 三 变配电站继电保护的基本工作原理.23 四 变配电站继电保护按保护性质分类24 五 变电站继电保护按被保护对象分类.26 六 差动保护.26 第八节第八节 防雷与接地防雷与接地27 一一 防雷设备防雷设备27 二 防雷措施.28 （一）（一） 架空线路的防雷措施架空线路的防雷措施28 （二）（二） 变配电所的

4、防雷措施变配电所的防雷措施28 三 接地.29 （一）（一） 接地与接地装置接地与接地装置29 （二）（二） 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢29 结结 论论31 致致 谢谢32 参考文献参考文献33 3 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 工厂供电的意义和目的工厂供电的意义和目的 一一 工厂供电的意义工厂供电的意义 电能是工业生产的主要动力能源。工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过 合理的传输、变换，分配到工厂车间中每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发 展，工厂用电量的迅速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经

5、济指标等的要求也日益 提高。供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量， 而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上。它与企业的经济效益、设备和人生 安全等是密切相关的。 现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得 电能的。因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个 组成部分，保证企业安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的 安全和经济运行以及合理利用能源。 所以，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

6、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 的意义。 二二 工厂供电的目的工厂供电的目的 工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做 好节能工作，就必须达到以下基本要求： （1） 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 （3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 4 （4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的 消耗量。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远

7、等关系，既要照顾局部 的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 第二节第二节 课程设计原始数据课程设计原始数据 (1) 工厂车间平面见图。 (2) 工厂负荷情况：本厂多数车间为三班工作制，年最大负荷利用小时为 3500h，日 最大负荷持续时间 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三 级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为 380V。照明及家用电器均为单相，额定电 压为 220V。本厂的负荷统计资料如表 1 所示。 (3) 气象资料：本厂的车间内最热月的平均温度为 28，地中最热月的平均温度为 19，土壤冻结深度为 1.20m.车间环境属于干燥环境。 (4)

8、 地质水文资料：本厂所在地区为耕地，地势平坦。地层以砂粘土为主。地下水 位为 2.85.3m. 第三节第三节 设计设计内容内容及步骤及步骤 全厂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点： (1)、负荷计算 全厂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，从而求出全厂降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算 表、表达计算成果。 (2)、工厂降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 参考电源进线方向，综合

9、考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩 建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。 (3)、工厂总降压变电所主结线设计 根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定 5 变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修 方便。 (4)、厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变 电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同 放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条 件列表比值，择优选用。按选定配电系

10、统作线路结构与敷设方式设计。 (5)、工厂供、配电系统短路电流计算 工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系 统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的 三相及两相短路电流。 (6)、改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值 所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需 移相 电容器的规格和数量，并选用合 适的电容器柜或放电装置。 (7)、变电所高、低压侧设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电 器设备，如隔离开关、断路器

11、、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。 并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概 算表达设计成果。 (8)、继电保护及二次结线设计 为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、 母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装 置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。 设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组 成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达 设计成果。35kv 及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和

12、控制屏屏面布置图。 (9)、变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产 生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型 6 号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及 冲击接地 电阻计算。 第二章第二章 变电所数据的计算变电所数据的计算 第一节第一节 负荷计算的内容和目的负荷计算的内容和目的 （1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其 热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热

13、条件选择电器或导体的依据。 （2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。一般取启动电 流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的 依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。 （3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负 荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平 均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 第二节第二节 负荷计算的负荷计算的方法方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计采用需要系数法确定。 主要计算公式有： 有功功率：

14、 P30 = PeKd 无功功率: Q30 = P30 tg 视在功率: S3O = P30/cos 计算电流: I30 = S30/3UN 7 第三节第三节 各用电车间负荷计算结果如表各用电车间负荷计算结果如表 1 1 设备容 量 计算负荷 序 号 车间名称供电回路代号 kWP30(kW) Q30(kvar ) S30(kVA)I30(A) No.1 供电回路 15546.554.477.54.8 No.2 供电回路 1203642.160.03.51 机加工二 车间 No.3 供电回路 108013.30.8 No.4 供电回路 1606465.391.45.3 No.5 供电回路 140

15、5657.180.04.6 No.6 供电回路 1807273.4102.95.9 2 铸造车间 No.7 供电回路 86.409.10.5 No.8 供电回路 1504589.19.243.9 No.9 供电回路 1705110178.54.53 铆焊车间 No.10 供电回路 75.608.60.5 No.11 供电回路 150457869.24.0 No.12 供电回路 146446567.73.94 电修车间 No.13 供电回路 108012.30.7 总计 表 1 机加工二车间和铸造、铆焊、电修等车间的负荷计算表 8 第四节第四节 全厂负荷计算全厂负荷计算 取 cos=0.6， 根

16、据上表可算出： 则 S30=P30/cos77.5kVA I30=I30 = S30/3UN 4.5A S30=P30/cos60 Kva60.0kVA I30=I30 = S30/3UN3.46A S30=P30/cos13.3kVA I30=I30 = S30/3UN0.77A 第五节第五节 功率补偿功率补偿 综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。 可选用 BWF6.3-100-1W 型的电容器，其额定电容为 2.89F Qc = 5999（tanarc cos0.75tanarc cos0.92）Kvar =2724Kvar 取 Qc=2800 Kvar 因此，其电容器的个数为：

17、 n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于电容器是单相的，所以应为 3 的倍数，取 28 个 正好 无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： S30（2）= 59992+(5463-2800) 2 1/2 =6564KVA 变压器的功率损耗为： QT = 0.06 S30= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar PT = 0.015 S30 = 0.015 * 6564= 98.5 Kw 变电所高压侧计算负荷为： P30= 5999+ 98.5 = 6098 Kw Q30= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar S30 = (P302 + Q3

18、02) 1/2= 6821 KV .A 无功率补偿后，工厂的功率因数为： cos= P30/ S30= 6098 / 6821= 0.9 则工厂的功率因数为： cos= P30/S30= 0.90.9 9 第三章第三章 变电所方案的选择变电所方案的选择 第一节第一节 变电所位置和型式的选择变电所位置和型式的选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，变 电所有屋内室和屋外室两大类型。屋内室运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变 电所型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内室。 负荷较大的车间，宜设附设式或露天式变电所。工厂的生活区，

19、当变压器容量在 315KVA 及以下时，宜设杆上式变电台或高台式变电所。 根据 GB50053 相关规定： 专有可然性电力变压器的车间内变电所，不应设在三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。 多层建筑物中，专有可然性油的电气设备的变电所设置在地层靠外墙部分，且不应 设在人员密集场所的正上方和疏散出口的两旁。 高层主体建筑内不宜设置专有可然性油的变电所。当受条件限制必须设置时，应设 在底层靠外墙部位，且不应设在人口密集的场所。 根据上述条件本变电所适合建在室内及高级建筑内，需远离有易燃易爆危险及腐蚀 性车间。 10 第二节第二节 变压器的选择变压器的

20、选择 一一 主变压器台数的选择主变压器台数的选择 由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器， 以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选 两台变压器。 二二 变电所主变压器容量的选择变电所主变压器容量的选择 装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量 ST 应同时满足以下两个条件： 任一台单独运行时，ST（0.6-0.7）S30（1） 任一台单独运行时，STS30（+） 由于 S30（1）= 7932 KVA，因为该厂都是上二级负荷所以按条件 2 选变压器。 ST（0.6-0.7）7932=（4759.25552.4）KVAST

21、S30（+） 因此选 5700 KVA 的变压器二台 11 第三节第三节 主结线方案的选择主结线方案的选择 一一 变配电所主结线的选择原则变配电所主结线的选择原则 (1).当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。 (2).当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。 (3).当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。 (4).为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器 分列运行。 (5).接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互 感器合用一组隔离开关。 (6).610K

22、V 固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中， 应装设线路隔离开关。 (7).采用 610 KV 熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。 (8).由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感 器（一般都安装计量柜）。 (9).变压器低压侧为 0.4KV 的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或 自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。 (10).当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时， 在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。 二二 主接线方

23、案的选择主接线方案的选择 对于电源进线电压为 35KV 及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为 610KV 的压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。 降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷 器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。 主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密 切关系，是供电设计中的重要环节。 (1)、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下 这种主结线，其一次侧的 QF10 跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路

24、 12 器 QF11 和 QF12 的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性 较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如 WL1 线路停电检 修或发生故障时，则断开 QF11 ，投入 QF10 （其两侧 QS 先合），即可由 WL2 恢复对变 压器 T1 的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较 多、并且变电所的变压器不需要经常切换的降压变电所。 (2)、 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的降压变电所主电路图(下图)， 这种主结线，其一次侧的高压断路器 QF10 也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路 器 QF

25、11 和 QF12 的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活 性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的 场合有所不同。如果某台变压器例如 T1 停电检修或发生故障时，则断开 QF11 ，投入 QF10 （其两侧 QS 先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线 路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源 电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器 QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。 (3)、一、二次侧均采用单

26、母线分段的降压变电所主电路图这种主结线图兼有上述两 种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用 于一、二次侧进出线较多的降压变电所 (4)、一、二次侧均采用双母线的降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母 线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了 初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的 枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短 （2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单 母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）

27、。 方案：低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以 从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切 除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：当一段母线或母 线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨 越；扩建时需向两个方向均衡扩建。 方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至 中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。 13 方案：低压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时， 通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所

28、的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行 检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。 以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比 其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采 用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案。 第四节第四节 短路计算短路计算 一一 短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的及方法 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。

29、14 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）。 二二 采用标幺制法进行短路计算采用标幺制法进行短路计算 (1)确定基准值 取 Sd = 100MVA,UC1 = 60KV,UC2 =

30、10.5KV 而 Id1 = Sd /3UC1 = 100MVA/(360KV) = 0.96KA Id2 = Sd /3UC2 = 100MVA/(310.5KV) = 505KA (2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统（SOC = 310MVA） X1* = 100KVA/310= 0.32 2）架空线路（XO = 0.4/km） X2* = 0.44100/ 10.52= 1.52 3)电力变压器（UK% = 7.5） X3* = UK%Sd/100SN = 7.5100103/(1005700) = 1.32 绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出

31、短路计算 (3)求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*(K-1)= X1*X2*= 0.32+1.52= 1.84 三相短路电流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/X*(K-1)= 0.96/1.84 =0.52 其他三相短路电流 I“(3) = I(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA ish(3) = 2.550.52KA = 1.33KA Ish(3) = 1.510.52 KA= 0.79KA 15 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/1.84=54.3 (4)求 k-2 点的短路电路总电抗标

32、幺值及三相短路电流和短路容量 1)总电抗标幺值 X*(K-2) = X1*X2*X3*/ X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5 2)三相短路电流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) = 505KA/2.5 = 202KA 3)其他三相短路电流 I“(3) = I(3) = I(k-23) = 202KA ish(3) = 1.84202KA =372KA Ish(3) =1.09202KA = 220KA 4)三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/2.5 = 40MVA 在最大运行方式下： (1)确定基准值 取 Sd =

33、1000MVA,UC1 =60KV,UC2 = 10.5KV 而 Id1 = Sd /3UC1 = 1000MVA/(360KV) =9.6 Id2 = Sd /3UC2 = 1000MVA/(310.5KV) = 55KA （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统（SOC = 1338MVA） X1*= 1000/1338= 0.75 2）架空线路（XO = 0.4/km） X2 = 0.441000/602 =0.45 3）电力变压器（UK% = 4.5） X3 = UK%Sd/100SN = 7.51000103/(1005700) = 13.2 绘制等效电路如图，图上标

34、出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 (3)求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1)总电抗标幺值 X*(K-1) = X1*X2* = 0.75+0.45= 1.2 2)三相短路电流周期分量有效值 16 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)= 9.6KA/1.2 = 8KA 3)其他三相短路电流 I“(3) = I(3) = Ik-1(3) = 8KA ish(3) = 2.558KA = 20.4KA Ish(3) = 1.51X*(K-1)8KA = 12.1KA 4)三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1)= 1000/1.2 =

35、 833MVA (4)求 k-2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1)总电抗标幺值 X*(K-2) = X1*X2*X3*/X4* = 0.750.4513.2/2 = 7.8 2)三相短路电流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) = 55KA/7.8 = 7.05KA 3)其他三相短路电流 I“(3) = I(3) = Ik-2（3） = 7.05KA ish(3) = 2.557.05KA =17.98KA Ish(3) = 1.517.05KA = 10.65KA 4)三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) = 1000/7.05=

36、 141.8MVA 第五节第五节 变电所进出线的选择与校验变电所进出线的选择与校验 一一 导线截面的选择条件导线截面的选择条件 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足 下列条件: （1）发热条件： 导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度， 不应超过其正常运行时的最高允许温度。 （2）电压损耗条件： 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其 17 正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内的低压线路，可不进行电压损耗校检 二二 电流强度的选择电流强度的选择 35KV 及以上的高压线路及电压在 35

37、KV 以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截 面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面” 。 此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的 10KV 及以下线路，通常不按此 原则选择。 三三 低压线路导线的选择低压线路导线的选择 由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用 TN-C-S 系统；从变电 所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用 VV22 型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠 装聚氯乙烯护套电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。 导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其 机械强度，但需校验其短

38、路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和 电缆，还应满足工作电压的要求。 根据设计经验，一般 10KV 及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选 择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此 通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及 35KV 以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。 架空进线的选择按发热条件选择导线截面 补偿功率因素后的线路计算电流 1)已知 I30 = 76.33A 由课本表 5-3 查得 jec=1.65，因此 Aec=76.33/1.65=46.26mm2

39、选择准截面 45mm2 ，既选 LGJ45 型铝绞线 18 第六节第六节 变电所二次回路方案选择变电所二次回路方案选择 一一 二次回路方案选择二次回路方案选择 （一）（一） 二次回路电源选择二次回路电源选择 （1）二次回路种类 变配电站二次回路包括：测量、保护、控制与信号回路部分。测量回路包括：计量测 量与保护测量。控制回路包括：就地手动合分闸、防跳联锁、试验、互投联锁、保护跳 闸以及合分闸执行部分。信号回路包括开关运行状态信号、事故跳闸信号与事故预告信 号。 （2）测量回路 测量回路分为电流回路与电压回路。电流回路各种设备串联于电流互感器二次侧 （5A） ，电流互感器是将原边负荷电流统一变为

40、 5A 测量电流。计量与保护分别用各自的 互感器（计量用互感器精度要求高） ，计量测量串接于电流表以及电度表，功率表与功率 因数表电流端子。保护测量串接于保护继电器的电流端子。微机保护一般将计量及保护 集中于一体，分别有计量电流端子与保护电流端子。 电压测量回路，220/380V 低压系统直接接 220V 或 380V，3KV 以上高压系统全部经过 电压互感器将各种等级的高电压变为统一的 100V 电压，电压表以及电度表、功率表与功 率因数表的电压线圈经其端子并接在 100V 电压母线上。微机保护单元计量电压与保护电 压统一为一种电压端子。 （3）控制回路 合分闸通过合分闸转换开关进行操作，常

41、规保护为提示操作人员及事故跳闸报警需要， 转换开关选用预合-合闸-合后及预分-分闸-分后的多档转换开关。以使利用不对应接线 进行合分闸提示与事故跳闸报警，国家已有标准图设计。采用微机保护以后，要进行远 分合闸操作后，还要到就地进行转换开关对位操作，这就失去了远分操作的意义，所以 应取消不对应接线，选用中间自复位的只有合闸与分闸的三档转换开关。 当合闸回路出现故障时进行分闸，或短路事故未排除，又进行合闸（误操作） ，这时 就会出现断路器反复合分闸，不仅容易引起或扩大事故，还会引起设备损坏或人身事故， 所以高压开关控制回路应设计防跳。防跳一般选用电流启动，电压保持的双线圈继电器。 电流线圈串接于分

42、闸回路作为启动线圈。电压线圈接于合闸回路，作为保持线圈，当分 闸时，电流线圈经分闸回路起动。如果合闸回路有故障，或处于手动合闸位置，电压线 19 圈起启动并通过其常开接点自保持，其常闭接点马上断开合闸回路，保证断路器在分闸 过程中不能马上再合闸。防跳继电器的电流回路还可以通过其常开接点将电流线圈自保 持，这样可以减轻保护继电器的出口接点断开负荷，也减少了保护继电器的保持时间要 求。 有些微机保护装置自己已具有防跳功能，这样就可以不再设计防跳回路。断路器操作 机构选用弹簧储能时，如果选用储能后可以进行一次合闸与分闸的弹簧储能操作机构 （也有用于重合闸的储能后可以进行二次合闸与分闸的弹簧储能操作机

43、构） ，因为储能一 般都要求 10 秒左右，当储能开关经常处于断开位置时，储一次能，合完之后，将储能开 关再处于断开位置，可以跳一次闸；跳闸之后，要手动储能之后才能进行合闸，此时， 也可以不再设计防跳回路。 （4）试验与互投联锁与控制 对于手车开关柜，手车推出后要进行断路器合分闸试验，应设计合分闸试验按钮。进 线与母联断路，一般应根据要求进行互投联锁或控制。 （5）保护跳闸 保护跳闸出口经过连接片接于跳闸回路，连接片用于保护调试，或运行过程中解除某 些保护功能。 （6）合分闸回路 合分闸回路为经合分闸母线为操作机构提供电源，以及其控制回路，一般都应单独画 出。 （7）信号回路 开关运行状态信号

44、由合闸与分闸指示两个装于开关柜上的信号灯组成：经过操作转换 开关不对应接线后接到正电源上。采用微机保护后，转换开关取消了不对应接线，所以 信号灯正极可以直接接到正电源上。 事故信号有事故跳闸与事故预告两种信号，事故跳闸报警也要通过转化开关不对应后， 接到事故跳闸信号母线上，再引到中央信号系统。事故预告信号通过信号继电器接点引 到中央信号系统。采用微机保护后，将断路器操作机构辅助接点与信号继电器的接点分 别接到微机保护单元的开关量输入端子，需要有中央信号系统时，如果微机保护单元可 以提供事故跳闸与事故预告输出接点，可将其引到中央信号系统。否则，应利用信号继 电器的另一对接点引到中央信号系统。 （

45、二）（二） 二次回路操作电源二次回路操作电源 20 二次回路操作电源，分直流和交流两大类。直流操作电源又有由蓄电池组供电的电源 和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用（站用）变压器供电的由仪用互感器 供电的两种。 蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种；整流电源主要有硅整流电容储能式和复 式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和电压源两种。 采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外，还有 大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间等 优点，从而大大降低了投资等优点，因此在工厂供电系统这应用比较普遍。 采用交流操作电源，可使二次回

46、路大大简化，投资大大减少，工作可靠，维护方便，但 是它不适于比较复杂的电路。 中央信号装置是指装设在变配电所值班室或控制室的信号装置。中央信号装置包括事 故信号和预告信号两种。 中央信号装置的要求是：在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响信号，并在控制 屏上或配电装置有表示事故跳闸的具体断路器位置的灯光指示信号。事故音响信号通常 采用电笛（蜂鸣器） ，应能手动或自动复归。 中央事故信号装置按操作电源分，有直流操作的交流操作的两类。按事故音响信号的 动作特性分，有不能重复动作的和能重复动作的两种。 中央预告信号装置的要求是：当供电系统中发生故障和不正常工作状态但不需立即跳 闸的情况时，应及时发出

47、音响信号，并有显示故障性质和地点的指示信号（灯光或光字 牌指示） 。预告音响信号通常采用电铃，应能手动或自动复归。 中央预告信号装置亦有直流操作的和交流操作的两种，同样有不能重复动作的和能重 复动作的两种。 二二 电测量仪表与绝缘监视装置电测量仪表与绝缘监视装置 （一）（一） 电测量仪表电测量仪表 这里的“电测量仪表”按 GBJ6390电力装置的电测量仪表装置设计规范定义， “是对电力装置回路的电力运行参数所经常测量、选择测量、记录用的仪表和作计费、 21 技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。 ” 为了监视供电系统一次设备（电力装置）的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保 证供电系统安全、

48、可靠、优质和经济合理地运行，工厂供电系统的电力装置中必须装设 一定数量的 电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两类，前者是对一次电路的电 力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技 术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电度表。 （二）（二） 变配电装置中各部分仪表的配置变配电装置中各部分仪表的配置 供电系统变配电装置中各部分仪表的配置要求如下： （1）在工厂的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，必须装设计费的有供 电度表和无功电度表，而且宜采用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线 上还应装设一只电流表。 （2

49、）变配电所的每段母线上，必须装设电压表测量电压。在中性点非有效接地的 （即小接地电流的）系统中，各段母线上还应装设绝缘监视装置。如出线很少时，绝缘 监视电压表可不装设。 （3）35110/610KV 的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、无功功率表、 有功电能表和无功电能表各一只，装在哪一侧视具体情况而定。 610/36KV 的电力变 压器，在其一侧装设电流表、有功和无功电度表各一只。610/0.4KV 的电力变压器，在 高压侧装设电流表和有功电度表各一只，如为单独经济核算单位的变压器，还应装设一 只无功电度表。 （4）310KV 的配电线路，应装设电流表、有功和无功电度表各一只。如不是送往 单独经济核算单位时，可不装无功电度表。当线路负荷在 5000KVA 及以上时，可再装 设一只有功功率表。 （5）380V 的电源进线或变压器低压侧，各相应装一只电流表。如果变压器高压