供配電設計論文

word文檔可自由編輯word文檔可自由編輯目錄摘要 Ⅰ ABSTRAT ⅡTOC\o"1-3"\h\u第1章前言 11.1設計目的 11.2設計的主要內容 1第2章負荷計算和無功補償 22.1負荷計算的意義 22.2負荷計算方法 22.3計算過程 32.3.1機修車間負荷計算 32.3.2各車間及建筑的計算負荷 8第3章變壓器的選擇 123.1主變壓器臺數(shù)的確定原則 123.2變壓器的分配 123.2變壓器容量的確定 133.2.1車間變電所變壓器選擇 133.2.2由以上知選廠內主變壓器 173.3電氣主接線的設計 193.3.1電氣主接線的概述 193.3.2電氣主接線的設計原則和要求 193.3.3電氣主接線設計的基本要求 203.4電氣主接線方案的比較 203.4.1單母線接線 203.4.2單母線分段接線 203.4.3單母線帶旁路接線 213.4.4雙母線接線 213.4.5橋式接線 21第4章短路電流計算 224.1短路的概述和產生的原因 224.1.1短路的概述 224.1.2產生原因 224.2短路的危害和類型 234.2.1短路的危害 234.2.2短路的類型 234.3短路計算過程 234.3.135kV側母線(K1) 244.3.210kV側母線（K2） 254.3.30.4kv側母線（K3） 26第5章電氣設備的選擇與校驗 275.1一次設備選擇與校驗的條件與項目 275.1.1母線的短路穩(wěn)定度校驗原則 285.1.2電纜的短路熱穩(wěn)定度校驗原則 295.1.3斷路器的選擇校驗原則 295.1.435kV側斷路器的選擇校驗 305.1.510KV側斷路器的選擇校驗 315.1.60.4KV側斷路器的選擇校驗 315.1.735kV側隔離開關的選擇 325.1.810kV側隔離開關的選擇 325.1.9電流互感器的選擇原則 335.1.1035kV側電流互感器的選擇 335.1.11電壓互感器的選擇原則 345.1.12高壓熔斷器的選擇與校驗原則 345.2二次回路設計 355.2.1二次回路的基本概念 355.2.2二次回路的組成 355.2.1二次回路的分類 35第6章避雷器 366.1避雷器的簡介 366.2避雷器的配置原則及其選擇 37總結 37致謝 38參考文獻 39附錄word文檔可自由編輯word文檔可自由編輯第1章前言1.1設計目的1.要求對電力電子技術有較全面和深刻的理解。2.通過此次課程設計，使所學的電力電子技術進行全面的復習和總結，鞏固所學的理論知識。3.通過理論與實踐相結合，提高分析問題和解決問題的能力。4.學會使用規(guī)范、標準及有關設計資料。5.初步掌握設計步驟和基本內容，掌握編寫設計說明書的基本方法。6.在繪制MATLAB仿真圖得到了初步鍛煉。1.2設計的主要內容1.負荷計算。2.短路電流計算。3.系統(tǒng)保護的設置和整定。4.電氣設備的選擇。5.畫低壓和高壓接線圖以及變電所平面圖。第2章負荷計算和無功補償2.1負荷計算的意義人防工程進行供電設計的原始資料是工程工藝設計提供的用電設備的安裝容量。但是由于在設備設計時，與設備配套的電動機的容量通常留有一定的裕度，即使電動機功率完全符合設備的配套要求，由于使用的情況不同，也會影響電力負荷的大小。因此，要進行工程的供電設計，必須首先將這些原始資料變成電力設計所需要的假想負荷——即計算負荷，然后根據計算負荷按允許發(fā)熱條件來確定發(fā)電機組和變壓器的容量，選擇供電系統(tǒng)的導線截面，確定提高功率因數(shù)的措施，選擇及整定保護設備以及校驗供電電壓的質量等等。所以，電力負荷的計算是整個工程供電設計的依據。如負荷計算過低可能使供電元件過熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常工作，甚至影響工程的戰(zhàn)時指揮、通信聯(lián)絡等戰(zhàn)時作用的發(fā)揮。反之，如果負荷計算過大，將使發(fā)電機組和變樂器的容量過大，會使工程的一次性投資增加，過大的設備在長期負荷率嚴重不足的情況下運行也不經濟。因此，負荷計算的正確與否，將直接關系到工程的供電質量和經濟指標，必須認真對待。2.2負荷計算方法目前，負荷計算的方法主要有：需用系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、“ABC”法等。

需用系數(shù)法是在大量的測量與統(tǒng)計的基礎上，給出各類負荷的需用系數(shù)和同時系數(shù)，然后把設備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法山于簡單易行，在人防工程設計中被普遍采用。但是，當用電設備臺數(shù)少而功率相差懸殊時，其計算結果往往偏小，因而這種方法只適用于整個工程的負荷計算。

二項式法是把計算負荷看作兩個分量組成，一個分量是平均負荷，另一分量是數(shù)臺大功率設備工作對負荷影響的附加功率。這種方法雖然也比較簡單，但山于過分突出廣大型設備對電氣負荷的影響，使計算結果往往偏大，而且方法本身所推薦的公式和系數(shù)，儀限于機械加工工業(yè)，與人防工程內負荷情況相差較大，使用起來比較困難。

利用系數(shù)法是采用利用系數(shù)求出最大負荷的平均功率，再考慮設備臺數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關的最大系數(shù)得出計算負荷。這種方法是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計作為理論根據的，計算結果比較接近實際，適用范圍較廣，但囚計算過程繁瑣，人防工程中一般不使用。

“ABC”法是一種較新的負荷計算方法。它把計算負荷看作是平均負荷與計算負荷對平均負荷參差值的疊加，這個參差值是由沒備的容量總平方和的方根表征的，因而人設備對計算負荷的影響將更接近實際，而且這種方法只需對設備臺數(shù)進行簡單的加法，不牽扯到設備容量的繁瑣計算，比較方便。但目前在人防丁程中平均利用系統(tǒng)的實測數(shù)據不足，故此法尚未被采用。2.3計算過程2.3.1機修車間負荷計算工廠常用的用電設備種類繁多，根據其用途和特點，大致可分為四類：生產加工機械的拖動設備；電焊、電鍍設備；電熱設備；照明設備。生產加工機械的拖動設備是機械加工類工廠的主要用電設備，是工廠電力負荷的主要組成部分，又可分為機床設備和起重運輸設備兩種。其中機床設備常見的有：車床、銑床、刨床、鉆床等；起重運輸設備常見的有：起重機、傳送機等設計任務書只給出了設備容量和臺數(shù)（見下表），通過查閱相關資料可以查得其功率因數(shù)和需要系數(shù)（見下表），在進行負荷計算時，先將車間內多臺設備按其特點進行分組，因而在這里我們可以把機修車間的用電設備進行分組計算：龍門刨床、立式車床、普通車床、立式銑床、立式鉆臺分為第一組，雙人鉗工臺、木工車床分為第二組，木模圓鋸、搖臂鉆床分為第三組，三臺起重機分為第四組，其他設備由于其工作特點不一樣，需要進行單獨計算。表2-1機修車間的用電設備容量設備名稱設備容量臺數(shù)龍門刨床1802普通車床855立式銑床703立式鉆床1810雙人鉗工臺117木工車床310木模圓鋸55搖臂鉆床362砂輪機93壓力機17.53臥式鏜床93起重機351起重機381起重機361電焊變壓器65、cos=0.65通風機38電阻爐51照明27、cos=0.55表2-2機修車間的用電設備需要系數(shù)設備序號設備名稱（需要系數(shù)）1龍門刨床0.551.510.162立式車床0.551.510.163普通車床0.551.510.164立式銑床0.551.510.165立式鉆床0.551.510.166雙人鉗工臺0.61.330.257木工車床0.61.330.258木模圓鋸0.51.730.129搖臂鉆床0.51.730.1210砂輪機0.71.020.511壓力機0.51.730.1512臥式鏜床0.551.510.1613起重機0.51.730.1514起重機0.51.730.1515起重機0.51.730.1516電焊變壓器0.61.330.517通風機0.80.750.8518電阻爐0.890.20.719照明0.551.5112-3各車間的計算負荷編號負荷計算負荷(KW)(KW)1線材車間2602802型鋼車間4502003電爐車間3001004動力車間2502805冷軋車間3602006生活設施1501007鍋爐房1001208倉庫30409車庫202510綜合樓406011機修車間根據表中數(shù)據計算機修車間總負荷：（1）第一組設備===（2）第二組設備===（3）第三組設備==（4）第四組設備（5）砂輪機（6）壓力機（7）臥式鏜床（8）電焊變壓器（JC應該換算到100%下計算）（9）通風機（10）電阻爐（11）照明機修車間總負荷（查表可得有功功率同時系數(shù)，無功功率同時系數(shù)）2.3.2各車間及建筑的計算負荷表2-3車間計算負荷表編號負荷計算負荷1線材車間2602802型鋼車間4502003電爐車間3001004動力車間2502805冷軋車間3602006生活設施1501007鍋爐房1001208倉庫30409車庫202510綜合樓406011機修車間2684001)總負荷計算（有資料知有功功率同時系數(shù)為0.85，無功功率同時系數(shù)0.9）在任務書上可以得知該廠5年后負荷增長20%左右，在這里我們取該廠5年后負荷增長20%，因而5年后的總負荷為：2）各個車間負荷計算①線材車間由于該車間的功率因數(shù)為0.68，低于電力部門的要求，因為當?shù)仉娏Σ块T要求平均功率因數(shù)到0.9以上。因而需要進行無功補償。要使功率因數(shù)由提高到，需要裝設的無功補償裝置的容量為=152取補償后：符合要求5年后的負荷②型鋼車間不需要進行無功補償5年后的負荷③電爐車間符合要求，不需要進行無功補償5年后的負荷④動力車間不符合要求，需要進行無功補償，取，補償后符合要求5年后的負荷⑤冷軋車間不符合要求，需要進行無功補償取，補償后符合要求5年后的負荷生活設施5年后的負荷⑦鍋爐房5年后的負荷倉庫5年后的負荷車庫5年后的負荷綜合樓5年后的負荷說明：6、7、8、9，放在一起補償，變壓器選擇時進行補償；10和鍋爐房一起補償.以上所用到的功率補償是以功率三角形計算的如圖2-1圖2-1功率補償三角形第3章變壓器的選擇3.1主變壓器臺數(shù)的確定原則1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。2）主變壓器的容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當?shù)目紤]到10-20年負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。3）根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的60%～70%。3.2變壓器的分配通過查閱相關資料得知，只要車間的總負荷不超過1000kw，同時電氣距離比較接近時，就可以把這些車間合并在一起用一臺變壓器供電，如果一類、二類負荷過多就要單獨一臺變壓器供電。所以我們在這里把所有車間分為6臺變壓器供電，其中型鋼車間和線材車間為一類和二類負荷，因此我們對這兩個車間單獨供電，各設一臺變壓器，保證其電力供應，同時在低壓側設置聯(lián)絡線作為后備電力，確保其不會因為一臺變壓器故障而停止工作。由于其他的車間都為三類負荷，我們適當考慮在5年后總負荷不超過1000kw的車間可以合并到一起，用一臺變壓器供電。所以在這個設計中各個車間的電力供應分配如下一號變電所對生活設施、車庫、倉庫、鍋爐房等車間進行供電二號變電所對綜合樓、電爐車間等進行供電三號變電所對冷軋車間、動力車間進行供電四號變電所對型鋼車間（一、二類負荷）供電五號變電所對線材車間（一、二類負荷）供電六號變電所對機修車間供電3.2變壓器容量的確定3.2.1車間變電所變壓器選擇查閱相關資料可以得知：有功同時系數(shù)為0.85，無功同時系數(shù)為0.91號車間變電所：需要進行無功補償，要使功率因數(shù)由0.705提高到0.9，必須裝設的無功補償裝置的容量至少為：取，補償后符合要求5年后的負荷為：變壓器選擇用：S9-315/10變壓器損耗:2號車間變電所：需要進行無功補償，要使功率因數(shù)由0.895提高到0.9，必須裝設的無功補償裝置的容量至少為：取：補償后：所以變壓器選擇為：S9-400/10變壓器損耗：3號車間變電所：不符合要求，需要進行無功補償5年后的負荷為：所以變壓器選擇為：S9-630/10變壓器損耗：4號車間變電所：不需要進行無功補償5年后的負荷變壓器選擇為：S9-630/10變壓器損耗：5號車間變電所：由于該車間的功率因數(shù)為0.68，低于電力部門的要求，需要進行無功補償，要使功率因數(shù)由0.705提高到0.9，必須裝設的無功補償裝置的容量至少為：取補償后：符合要求5年后的負荷變壓器選擇為：S9-400/10變壓器損耗：6號車間變電所:需要進行無功補償，要使功率因數(shù)由0.55提高到0.9，必須裝設的無功補償裝置的容量至少為：補償后：符合要求5年后的負荷為：所以變壓器選擇為：S9-400/10變壓器損耗：變壓器統(tǒng)計表：車間變電所編號變壓器型號無功補償（kVar）視在功率（kW）變壓器損耗(kW)(kVar)1S9-315/10200313.4164.718.82S9-400/10100350.25.2213S9-630/102106289.4237.684S9-630/10無590.948.939.55S9-400/10200326.4364.919.66S9-400/10300348832表3-1變壓器統(tǒng)計表3.2.2由以上知選廠內主變壓器查閱相關資料可以得知廠區(qū)內所有車間同時工作的同時系數(shù)為：有功功率同時系數(shù)為：0.85；無功功率同時系數(shù)：0.9不符合當?shù)仉娏Σ块T的要求，需要進行無功補償。由于該廠發(fā)展，5年后負荷要增長20%左右，在這里我們取該廠5年后增長20%，則5年后的總功率為：方案一：選擇一臺變壓器當主變壓器為一臺時，其容量應不少于總的計算負荷，即：表3-2變壓器參數(shù)表1型號額定容量/kVA額定電壓/KV聯(lián)結組別損耗/W空載電流(%)阻抗電壓(%)參考價格(元/臺)一次側二次側空載短路S9-1600/3525003538.56.310.5Yd114000230001.36.5170800方案二：選擇兩臺變壓器當主變壓器為兩臺時，每臺變壓器的容量應不少于總的計算負荷的60%-70%，即：(0..6--0.7)表3-3變壓器參數(shù)表2型號額定容量/kVA額定電壓/KV聯(lián)結組別損耗/W空載電流(%)阻抗電壓(%)參考價格(元/臺)一次側二次側空載短路S9-1600/351600356.310.5Yd112650195001.46.5128500兩方案的比較：表3-4兩方案比較表比較項方案一方案二供電安全性滿足滿足供電可靠性滿足滿足供電變量損耗較大損耗較小靈活方便性較差較好擴建適應性較差較好經濟性較好較差由以上分析，方案一的技術指標差一些，經濟性好些；方案二的技術指標好一些，但經濟性差些。根據該廠給出的要求，5年內負荷增長20%左右，而且廠內含有部分的一類、二類負荷，出于可靠性的原則，選擇方案二為最佳方案。3.3電氣主接線的設計3.3.1電氣主接線的概述電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設備包括發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經濟合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運行方式時，為了清晰和方便，通常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全圖時，將互感器、避雷器、電容器、中性點設備以及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來。對一個電廠而言，電氣主接線在電廠設計時就根據機組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運行的靈活性和方便性、經濟性、發(fā)展和擴建的可能性等方面，經綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。3.3.2電氣主接線的設計原則和要求1）考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設計應根據五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據負荷的大小及分布負荷增長速度和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。3）考慮用電負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級用電負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級用電負荷不間斷供電；對二級用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級用電負荷供電，三級用電負荷一般只需一個電源供電。4）考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將會產生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性的要求低。5）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時是否允切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。3.3.3電氣主接線設計的基本要求變電所的電氣主接線應根據該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接總數(shù)、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。1）運行的可靠性：主接線系統(tǒng)應保證對用戶供電的可靠性，特別是保證對重要負荷的供電。2）靈活性：主接線系統(tǒng)應能靈活地適應各種工作情況，特別是當一部分設備檢修或工作情況發(fā)生變化時，能夠通過倒換開關的運行方式，做到調度靈活，不中斷向用戶的供電。在擴建時應能很方便的從初期建設到最終接線。3）主接線系統(tǒng)還應保證運行操作的方便以及在保證滿足技術條件的要求下，做到經濟合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資。3.4電氣主接線方案的比較3.4.1單母線接線單母線接線由線路、變壓器回路和一組（匯流）母線所組成的電氣主接線。單母線接線的每一回路都通過一臺斷路器和一組母線隔離開關接到這組母線上，見圖。這種接線方式的優(yōu)點是簡單清晰，設備較少，操作方便和占地少。但因為所有線路和變壓器回路都接在一組母線上，所以當母線或母線隔離開關進行檢修或發(fā)生故障,或線路、變壓器繼電保護裝置動作而斷路器拒絕動作時，都會使整個配電裝置停止運行，運行可靠性和靈活性不高，僅適用于線路數(shù)量較少、母線短的牽引變電所和鐵路變、配電所。這種接線適用于單電源進線的一般中、小型容量的用戶，電壓為6～10KV級。[9]3.4.2單母線分段接線單母線分段接線方式就是雙電源分別進線在1-2段上，通過母聯(lián)開關聯(lián)絡。每一回路連到一段母線上，并把引出線均分到每段母線上。兩段母線用隔離開關、斷路器等開關電器連接形成單母線分段接線。單母線分段便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍，提高了供電可靠性和靈活性。這種接線形式適用于雙電源進線的比較重要的負荷。3.4.3單母線帶旁路接線斷路器經過長期運行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修。為了能使采用單母線的配電裝置檢修斷路器時，不致中斷該回路供電，可增設旁路母線。這種接線適用于配電線路較多、負載性質較重要的主變電所和高壓配電所。該運行方式靈活，檢修設備時可以利用旁路母線供電，減少停電。3.4.4雙母線接線雙母線接線方式，其中兩段母線互為備用。該接線適用于負載較重要的用戶，運行可靠性和靈活性都較好。3.4.5橋式接線橋式接線有內橋和外橋接線兩種，內橋式接線適用于35kV及35kV以上的電源線路較長和變壓器不需要經常操作的系統(tǒng)中?？晒┮弧⒍壺摵墒褂?。外橋式接線適用于35kV及35kV以上的電源線路較短且變壓器需要經常操作的系統(tǒng)中?？晒┮弧⒍壺摵墒褂?。綜合上述各接線的特點和使用范圍，廠內主變電所的35kV側用單母線和10kV側選用單母線分段接線。由于該廠各車間的負荷大部分都為三類負荷，只有型鋼車間和線材車間有一類、二類負荷，所以在各車間變電所內采用單母線接線即滿足要求。第4章短路電流計算4.1短路的概述和產生的原因4.1.1短路的概述所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運行之外的相與相或相遇地之間的“短接”。在正常運行的電力系統(tǒng)中，除中性點之外，相與相和相與地之間是絕緣的，不論由于何種原因使絕緣遭到破壞而構成通路，即所謂電力系統(tǒng)發(fā)生了短路故障。4.1.2產生原因電氣設備載流部分的絕緣損壞,造成絕緣損壞的原因有很多,主要有以下幾點:1）由于設備長期運行,絕緣自然老化,被正常電壓擊穿2）設備質量低劣,絕緣強度不夠,被正常電壓擊穿3）設備絕緣滿足要求,但被過電壓擊穿4）設備絕緣受外力損傷,造成短路,像被老鼠咬壞絕緣這類再有，自然界的各種動物跨接到裸露的載流導體，以及大風、風雪、冰雹、地震等自然災害也是引起故障短路的常見因素。4.2短路的危害和類型4.2.1短路的危害短路對電力系統(tǒng)的危害有以下幾點:1）短路時產生很大的電動力和很高的問題,會使短路電路中的元件受到損壞,很可能引發(fā)火災事故2）短路時電路的電壓驟降,嚴重影響電氣設備的正常運行3）.短路時保護裝置動作,如熔斷器的保險絲熔斷,將短路電路切除,這會造成停電,而且短路點越靠近電源,停電范圍越大,造成生活的不便和經濟上的損失4）嚴重的短路會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,可使并列運行的發(fā)電機組失去同步,造成系統(tǒng)解列5）不對稱短路,像單相短路和兩相短路,短路電流會產生較強的不平衡交變電磁場,對附近的通信線路、電子設備等產生電磁干擾，影響其正常運行，有可能引發(fā)誤動作。4.2.2短路的類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電動機還可能發(fā)生一相繞組匝間或層間短路等。根據運行經驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的60%，兩相短路約占15%，兩相接地短路約占20%，三相短路約占5%。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利的影響。4.3短路計算過程等值電路圖：圖4-1短路等值電路圖由任務書可以得知系統(tǒng)阻抗表么值為0.8，基準容量為100MVA在這里我們設3個短路點，35kV側母線、10kV側母線、以及0.4kV側母線，如上圖所示的K1、K2、K3短路點。假設等值電路圖中的X1、X2、X3、X4為系統(tǒng)阻抗、35kV線路阻抗、主變壓器阻抗、車間變壓器阻抗。4.3.135kV側母線(K1)（1）確定標么值基準：（2）計算各元件標么值：已知系統(tǒng)電抗標么值：35kV線路電抗標么值：（3）K1點短路點以前的系統(tǒng)總阻抗標么值:（4）求三相短路電流和短路容量：A、三相短路電流周期分量有效值：B、其他三相短路電流：C、三相短路容量：4.3.210kV側母線（K2）（1）確定標么值基準：（2）計算主要元件電抗標么值：主變壓器電抗標么值：（3）K2短路點以前總阻抗標么值：（一般情況下，主變壓器都投入工作隔離開關閉合，兩臺變壓器并聯(lián)運行。）（4）求三相短路電流和短路容量A、三相短路電流周期分量有效值：B、其他三相短路電流：C、三相短路容量：4.3.30.4kv側母線（K3）（1）確定標么值基準：（2）計算主要元件電抗標么值：由于廠內10kv供電線路很短，電抗很小，可以忽略不計，因而在這里就不考慮廠內10kv供電線路的電抗。車間變電所的變壓器電抗計算，在這里我們取容量最大的變壓器作為短路計算值，3號車間變電所的變壓器容量最大，就以他為K3短路點的變壓器電抗：（3）K2短路點以前總阻抗標么值：（4）求三相短路電流和短路容量A、三相短路電流周期分量有效值：B、其他三相短路電流：C、三相短路容量：由以上的計算可以得出：表5-1各點短路電流表短路點三相短路電流(ka)三相短路容量(MVA)0.760.761.941.1548.51.621.624.132.4529.4161640.824.1611.9第5章電氣設備的選擇與校驗5.1一次設備選擇與校驗的條件與項目為了保證一次設備的安全可靠運行，必須按下列條件選擇和校驗：（1）按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開短電流等選擇。（2）按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗。（3）考慮電氣設備運行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。（4）按各類設備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負荷和準確級等進行選擇。表5-1設備需要校驗項目表設備名稱選擇項目校驗項目額定電壓kV額定電流kV裝置類型戶內戶外準確度級電抗百分數(shù)x%短路電流開斷能力二次容量剩余電壓熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓短路器×××***負荷開關×××***隔離開關×××**熔斷器×××*電流互感器××××***電壓互感器×××*支持瓷瓶××*套管瓷瓶×××*母線××***電纜××***注：×——需要選擇的項目*——需要校驗的項目5.1.1母線的短路穩(wěn)定度校驗原則1）動穩(wěn)定校驗條件式中—母線材料的最大允許應力，硬銅=140MPa，硬鋁=70MPa；—母線通過時所受到的最大計算應力（單位為MPa）。上述最大計算應力按下式計算：式中M—母線通過時所產生的彎曲力矩（單位為Nm），當母線的檔數(shù)為1~2時，當檔數(shù)多于2時，這里（單位為N），其中為檔距（單位為m），a為兩母線軸線間距離（單位為m），為通過母線的三相短路沖擊短電流（單位為A）；W—母線的截面系數(shù)（單位為），當母線水平放置時，，這里的b為母線截面的水平寬度（單位為m）；h為母線截面的垂直高度（單位為m）。2）熱穩(wěn)定校驗條件：式中A—母線截面積（單位為）； —滿足短路熱穩(wěn)定條件的最小截面積（單位為）；C—母線材料的熱穩(wěn)定系數(shù)；—母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為A）。5.1.2電纜的短路熱穩(wěn)定度校驗原則電纜不校驗短路動穩(wěn)定度，電纜短路熱穩(wěn)定的校驗條件與母線相同。5.1.3斷路器的選擇校驗原則1）按工作電壓選擇設備的額定電壓不應小于所在線路的額定電壓，即但需注意：使用限流式高壓熔斷器時，熔斷器的額定電壓應與線路額定電壓相同，即。例如10kV熔斷器不能用在6kV電路上。2）按工作電流選擇設備的額定電壓不應小于所在電路的計算電流，即3）按斷流能力選擇設備的額定開斷電流或斷流容量不應小于設備分段瞬間的短路電流有效值，即4）按短路條件校驗短路條件校驗，就是校驗電器和導體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗動穩(wěn)定校驗條件或式中—開關的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為kV）；—開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kV）。熱穩(wěn)定校驗條件式中—開關的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kV）；t—開關的熱穩(wěn)定試驗時間（單位為s）；—關所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kV）；—短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。5.1.435kV側斷路器的選擇校驗1)額定電壓選擇：UN≥UNS=35kV2)額定電流選擇：IN≥Imax考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的3)按開斷電流選擇：INbr≥I″=1.14kA4）按短路關合電流選擇：iNcl≥ish=3.69kA根據以上數(shù)據可以初步選擇高壓少油斷路器SW2-35/1000參數(shù)為：額定電壓：35kv，額定電流1000A，額定開斷電流為16.5kA，動穩(wěn)定電流峰值1000kA，4s的熱穩(wěn)定電流為16.5kA5）動穩(wěn)定校驗：≥=1000≥3.96kA滿足要求6）熱穩(wěn)定校驗：短路計算時間取=4s因>1，故不考慮非周期分量即符合要求5.1.510KV側斷路器的選擇校驗1)額定電壓選擇：≥=10KV2)額定電流選擇：≥考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路3)按開斷電流選擇：≥I″=1.62kA4）按短路關合電流選擇：≥=4.13kA根據以上數(shù)據可以初步選擇高壓少油斷路器SN10-10/630參數(shù)為：額定電壓：10kv，額定電流630A，額定開斷電流為16kA，動穩(wěn)定電流峰值80kA，2s的熱穩(wěn)定電流為15kA5）動穩(wěn)定校驗：≥=80≥4.13kA滿足要求6）熱穩(wěn)定校驗：短路計算時間取=2s因>1，故不考慮非周期分量即符合要求5.1.60.4KV側斷路器的選擇校驗1)額定電壓選擇：≥=400V2)額定電流選擇：≥考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的（考慮到三號車間的變壓器容量最大，故以此為準3)按開斷電流選擇：≥I″=16kA4）按短路關合電流選擇：≥=40.8kA根據以上數(shù)據可以初步選擇低壓斷路器DZ20-1000參數(shù)為：額定電壓：380v，額定電流1000A。5.1.735kV側隔離開關的選擇1)額定電壓選擇：≥=35KV2)額定電流選擇：≥考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的根據以上數(shù)據可以初步選擇高壓隔離開關GW4-35/630，參數(shù)為：額定電壓35kV，額定電流630A，4s時熱穩(wěn)定電流20kA，動穩(wěn)定電流為50kA。3）動穩(wěn)定校驗：≥，=50kA≥3.96kA滿足要求4）熱穩(wěn)定校驗：短路計算時間取=4s因>1，故不考慮非周期分量即符合要求5.1.810kV側隔離開關的選擇1)額定電壓選擇：≥=10kV2)額定電流選擇：≥考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的根據以上數(shù)據可以初步選擇高壓隔離開關GN19-10/400，參數(shù)為：額定電壓10kv,額定電流400A，4s時熱穩(wěn)定電流12.5kA，動穩(wěn)定峰值電流為31.5kA。3）動穩(wěn)定校驗：≥，=31.5kA≥4.13kA滿足要求4）熱穩(wěn)定校驗：短路計算時間取=4s因>1，故不考慮非周期分量即符合要求5.1.9電流互感器的選擇原則電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/3左右以保證測量儀表的最佳工作電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必須滿足：≤≥，為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次工作電流應盡量接近額定電流:—電流互感器所在電網的額定電壓—電流互感器的一次額定電壓和電流—電流互感器一次回路最大工作電流熱穩(wěn)定檢驗:電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流來表示，即：動穩(wěn)定校驗:電流互感器常動穩(wěn)定可用下式校驗：ies≥ish注:電流互感器的一次工作電流應盡量接近額定電流5.1.1035kV側電流互感器的選擇1)額定電壓選擇：≥=35KV2)額定電流選擇：≥考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的根據以上數(shù)據初步選擇電流互感器LB6-35，參數(shù)為：額定電壓35kV，額定電流50/5A，4s動穩(wěn)定電流為12.75kA，熱穩(wěn)定電流為12.75kA。3)動穩(wěn)定校驗：≥，=12.75kA≥3.96kA滿足要求4)熱穩(wěn)定校驗：短路計算時間取=4s因>1，故不考慮非周期分量符合要求5.1.11電壓互感器的選擇原則1）電壓互感器的準確級和容量由于電壓互感器本身有勵磁電流和內阻抗，導致測量結果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負荷有關，所以用一臺電壓互感器對于不同的準確級有不同的容量，通常額定容量是指對應于最高準確級的容量。2）按一次回路電壓選擇為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在（1.1~0.9）范圍內變動，即應滿足：1.1>>0.93）電壓互感器及型式的選擇電壓互感器的種類和型式應根據安裝地點和使用條件進行選擇，在6~35kV屋內配電裝置中一般用油浸式或澆注式電壓互感器。110~220kV配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。220kV及以上配電裝置，當容量和準確級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。按照以上原則，35kV側選用電壓互感器JDZX-35；10kV側選擇電壓互感器JDJ-10。5.1.12高壓熔斷器的選擇與校驗原則對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓Un必須大于或等于電網的額定電壓1）熔管額定電流的選擇。為了保證熔斷器殼不至于損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流大于或等于熔體的額定電流，即2）熔體額定電流的選擇。為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路及電動機自啟動等沖擊電流時誤動作，保護35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流應根據電力變壓器回路最大工作電流來選擇。K為可靠系數(shù)。根據以上要求，可以選出35kV側高壓熔斷器型號為RW9-35/0.5。參數(shù)為額定電壓35kV，額定電流0.5A，最大開斷容量為2000MVA。10Kv側的高壓熔斷器型號為RN2-10。參數(shù)為額定電壓10Kv,額定電流0.5A，最大開端電流為50kA。校驗：5.2二次回路設計5.2.1二次回路的基本概念由二次設備互相連接，構成對一次設備進行監(jiān)測、控制、調節(jié)和保護的電氣回路稱為二次回路。在電氣系統(tǒng)中由互感器的次級繞組、測量監(jiān)視儀器、繼電器、自動裝置等通過控制電纜聯(lián)成的電路。用以控制、保護、調節(jié)、測量和監(jiān)視一次回路中各參數(shù)和各元件的工作狀況。用于監(jiān)視測量表計、控制操作信號、繼電保護和自動裝置等所組成電氣連接的回路均稱為二次回路或稱二次接線。5.2.2二次回路的組成指對一次設備的工作進行監(jiān)視、控制、測量、調節(jié)和保護，所配置的如：測量儀表、繼電器、控制和信號元件，自動裝置、繼電保護裝置、電流、電壓互感器等，按一定的要求連接在一起所構成的電氣回路，稱為二次接線或稱為二次回路。一次回路的組成由發(fā)電機、變壓器、電力電纜、斷路器、隔離開關、電壓、電流互感器、避雷器等構成的電路，稱為一次接線或稱為主接線。5.2.1二次回路的分類A、按電源性質分：交流電流回路由電流互感器（TA）二次側供電給測量儀表及繼電器的電流線圈等所有電流元件的全部回路。交流電壓回路由電壓互感器（TV）二次側及三相五柱電壓互感器開口三角經升壓變壓器轉換為220V供電給測量儀表及繼電器等所有電壓線圈以及信號電源等。直流回路使用所變輸出經變壓、整流后的直流電源。蓄電池適用于大、中型變、配電所，投資成本高，占地面積大。B、按用途區(qū)分：測量回路、繼電保護回路、開關控制及信號回路、斷路器和隔離開關的電氣閉鎖回路、操作電源回路。操動回路包括從操動（作）電源到斷路器分、合閘線圈之間的所有有關元件，如：熔斷器、控制開關、中間繼電器的觸點和線圈、接線端子等。信號回路包括光字牌回路、音響回路（警鈴、電笛），是由信號繼電器及保護元件到中央信號盤或由操動機構到中央信號盤。第6章避雷器6.1避雷器的簡介避雷器是用來防止線路的感應雷及沿線路入侵的過電壓波對變電所內的電氣設備造成損害。它一般接于各段母線與架空線的進出口處，裝在被保護設備的電源側，與被保護設備并聯(lián)。目前使用的避雷器主要有三種形式，即管形避雷器、閥式避雷器和金屬氧化物避雷器。變電所通常采用閥式避雷器。 閥式避雷器主要由火花間隙和閥片組成，裝在密封的瓷套管內?；鸹ㄩg隙用銅片沖制而成。每對間隙用厚0.5~1mm的云母墊圈隔開。正常情況下，火花間隙能阻斷工頻電流通過，但在雷電過電壓作用下火花間隙被擊穿放電。閥片是用陶瓷粘固的電工用的金剛