某铸造厂供配电系统设计.docx

供 配 电 技 术课程设计 题目 某铸造厂供配电系统设计 学院 信息科学与工程学院 班级 学号 姓名 完成时间 某铸造厂供配电系统设计前言电力业对我国社会主义建设工农业生产和人民生活影响很大，因此，提高电力系统的可靠性，保证安全供电是从事电力设计的重要任务。变电站是电力系统不可或缺的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务。变电站不仅是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。 本课程设计根据老师所给原始资料，对资料进行分析，完成某铸造厂总降压变电所的电气设计，主要包括（1）对设计对象、设计原则、设计任务等作简要论述（2）外部供电方案设计（3）总降压变电站设计 1、选择最佳方案 2、绘制有关图纸 3、短路电流计算 4、主要电气设备选择与校验 5、配电装置设计6、 继电保护系统设计7、 防雷与接地设计（4） 厂区380V配电系统设计（5） 车间变电所设计 目 录第一章 概述1第一节 设计对象简介1第二节 原始资料介绍1第三节 设计原则4第四节 设计任务4第二章 外部供电方案设计5第一节 供电方案的主要内容5第二节 供电方案的基本原则6第三节 铸造厂供用电情况分析6第四节 供电方案的选择6第五节 经济计算12第六节 方案的确定14第三章 总降压变电站设计14第一节 主接线的设计14第二节 工厂负荷计算及无功补偿18第三节 短路电流计算183.3.1 基本概念163.3.2 确定短路点163.3.3 短路电流计算22最大运行方式16最小运行方式19第四节 主要电气设备选择与校验283.4.1 概述283.4.2 断路器的选择与校验293.4.3 隔离开关的选择与校验303.4.4 负荷开关的选择与校验313.4.5 熔断器的选择与校验323.4.6 电压互感器的选择与校验323.4.7 电流互感器的选择与校验323.4.8 低压一次设备的选择与校验33第五节 配电装置设计35第六节 继电保护系统设计31第七节 防雷与接地设计41第四章 厂区380V配电系统设计43第五章 车间变电所设计44主要参考文献45第一章 概述第一节 设计对象简介变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成 。其中 ，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装23台主变压器；330 千伏及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入5 10年的预期负荷选择。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求 。变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。第二节 原始资料介绍1 、厂区平面布置示意如图1所示图1 某铸造厂厂区平面布置图2、全厂用电设备情况 全厂负荷统计资料如表1所示。表1 工厂负荷统计资料序号车间名称负荷类型计算负荷安装容量（kW）需要系数1空气压缩车间I10000.780.232熔制成型（模具）车间I8000.70.273熔制成型（熔制）车间I7400.80.294后加工（磨抛）车间I32500.20.345后加工（封接）车间I28000.20.276配料车间I18000.20.287锅炉房I28000.150.268厂区其他负荷（一）IIIII8000.50.429厂区其他负荷（二）IIIII6300.70.45同期系数=0.95=0.97（2） 负荷对供电质量要求16车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为级负荷。该厂为三班工作制，全年时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。3、外部电源情况 电力系统与该厂连接如图2所示。图2 电力系统与某铸造厂连接示意图 (1) 工作电源距该厂5km有一座A变电站，其主要技术参数如下：主变容量为231.5MVA；型号为SFSLZ131500kVA110kV三相三绕组变压器；短路电压比110KV/35KV为%=10.5；110KV/10KV为%=17%。110kV母线三相短路容量：1918MVA；供电电压等级：可选用35kV或10kV电压供电；最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑；最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑；（2）备用电源拟由B变电站提供一回10kV架空线作为备电源。系统要求仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源供电。（3）功率因数要求供电部门对该厂功率因数要求为：用35kV供电时，全厂总功率因数不低于0.90;用10kV供电时，全厂总功率因数不低于0.95。（4）电价：供电局实行两部电价。基本电价：按变压器安装容量每1kVA每月4元计费。电度电价：35kV，元/kWh；10kV，元/kWh。（5）线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。第三节 设计原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410kv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。第四节 设计任务（1）对设计对象、原始资料（电网状况、负荷等级、负荷统计资料、地质、气候条件等）设计原则及设计任务作简要论述（2）外部供电方案设计 根据供电部门提供的资料，选择该厂适当的供电方案（3）总降压变电站设计 1、根据对原始资料的计算结果，选择不同主线接线形式和主变形式及容量，组成23个不同方案，进行技术、经济方面的比较，选择最佳方案。 2、绘制有关图纸，对所选方案绘出变电所主接线草图及变电所平面布置草图。 3、短路电流计算，根据电气设备选择校验和继电保护需要确定主接线上的短路计算点，分别按系统最大运行方式和最小运行方式计算各短路点三相短路电流值。 4、主要电气设备选择与校验，主要有断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电压和电流互感器、导线、母线等电气设备的选择与校验。 5、工厂总降压变电所主变压器保护，保护方式的选择、整定值的计算及灵敏度校验。 6、工厂总降压变电所10KV馈线保护，保护方式的选择和整定值计算。（4）厂区10KV配电系统设计 只要求对厂区10KV配电系统设计原则给予扼要的论述，对厂区线路进行初步设计。（5） 车间变电所设计只要求对车间变电所设计原则给予扼要的论述。第二章 外部供电方案设计第一节 供电方案的主要内容 工厂的供电方案主要依据工厂的用电要求、用电性质、现场调查的信息以及电网结构和运行情况来确定。其主要内容包括供电电源位置、出线方式、供电线路敷设、供电回路数、走径、跨越、工厂进线方式、工厂受（送）电装置容量、主接线、继电保护方式、电能计量方式、运行方式、调度通信等内容。第二节 供电方案的基本原则 （1）应能满足供用电安全、可靠、经济、运行灵活、管理方便的要求，并留有发展余度。 （2）符合电网建设、改造和发展规划的要求；满足工厂近期、远期对电力的需求，具有最佳的综合经济效益。 （3）具有满足工厂需求的供电可靠性及合格的电能质量。 （4）符合相关国家标准、电力行业技术标准和规程，以及技术装备先进要求，并应对多种供电方案进行技术经济比较，确定最佳方案。 第三节 铸造厂供用电情况分析高压供电系统的设计要以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性和灵活性。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。本变电所原始资料有两路电源可供选择。并且该厂16车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为级负荷。由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严重，因此要求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。本厂为三本工作制，全年工作小时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。第四节 供电系统方案的选择与确定设计变配电所的主接线，应按照所选主变压器的台数和容量以及负荷对供电可靠性的要求，初步确定2到3个比较合理的主接线方案来进行技术经济比较，择其优着确定变配电所的主接线方案。2.4.1 主接线方案的技术指标1、供电的安全性 主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。2、供电的可靠性 主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应方面的情况。3、供电的电能质量主要是指电压质量，包括电压偏差和电压波动等情况。4、运行的灵活性和运行维护的方便性。5、对变配电所今后增容扩建的适应性。2.4.2 主接线方案的经济指标1、线路和设备的综合投资额 包括线路和设备自身的价格、运行费、管理费、基建安装费等。可按照当地电气安装部门的规定计算。2、变配电系统的年运行费用 包括线路哥设备的折旧费、维修管理费和电能损耗费等。线路哥设备的折旧费和维修管理费，通常都取为线路和设备综合投资的一个百分数。而电能损耗费，则根据线路和变压器的年电能损耗计算。总的年运行费即为以上线路变压器折旧费、维修费与年能损耗费之和。3、供电贴费 有关法规还规定申请用电，用户必须向相关供电部门一次性地缴纳供电贴费。4、线路上的有色金属消耗量 指导线和电缆的有色金属耗用的重量。 2.4.3 供电方案的拟定该厂供电电源可由35KV高压线和10KV高压线提供，可作出三种供电电源设计方案1.电源及备用电源均由35KV高压线提供2.电源及备用电源均由10KV高压线提供3.电源由35KV高压线提供10KV高压线作为备用电源。因供电系统的基本要求是安全、可靠、经济、优质。所以在设计过程要对三种方案综合考虑，在安全可靠的基础上选择最经济的方案。方案一：工作电源与备用电源均采用35KV电压供电。在这个方案中总降压变电所内装设两台主变压器。工厂总降压变电所的高压侧接线方式可采用单母线分段接线和内桥接法。通过经济技术比较可知内桥接线优于单母线分段接线，故采用内桥接线作为本方案的接线方式。方案的优缺点分析：优点：供电电压高，线路功率损耗小，电压损失小，调压问题容易解决，要求的功率因数低，所需的功率补偿容量小，可减少投资，供电的安全稳定性高。缺点：工厂内要设有总降压变电所，占用的土地面积较大。降压变电所要装有两台主变压器，投资及运行费用较高。方案二：工作电源和备用电源均采用10KV高压线供电。两路电源进线均采用断路器控制。方案的优缺点分析：优点：工厂内不设主变压器，可以简化接线，降低了投资及运行费用。工厂内不设降压变电所可以减少土地占有面积，减少工作人员及运行维护工作量。缺点：供电电压低，线路的功率损和电压损耗大，要求的功率因数大，需要补偿的无功补偿容量大，补偿装置的费用会增加。工厂内设总配电所，供电的稳定性不如35KV。方案三：供电电源采用35KV供电电源供电，装设一台主变压器。用架空线引入降压变电所，10KV作为备用电源。10KV经过降压变后接在10KV的一段配电母线上，10KV接在另一段配电母线上。方案的优缺点分析：优点：本方案的经济技术指标介于方案一和方案二之间，由于原始资料要求正常供电时只用一路供电，出现故障时方用备用电源，备用电源供电时间较少。因此该方案既能满足供电的安全可靠性又可降低投资及维护费用。 2.4.4 技术指标计算：经过计算可以得到全厂的计算负荷为4735.24kw,根据供电需求：在正常情况下只有一路电源工作，另一路作为备用电源。本方案选用5000KVA的油浸式变压器两台，型号为SJL1-5000/35，电压为35/10KV,查表可得变压器的主要技术参数为：空载损耗 短路损耗阻抗电压 空载电流变压器的有功功率损耗： Pb=nP0+Pk(Sjs/Sbe)2/n （n为变压器台数）Sjs=4734.24KVA； Sbe=5000KVA; 已知n=2；经过计算可得变压器的有功功率损耗为： 变压器的无功功率损耗：一台变压器运行的有功功率损耗为：一台变压器运行的无功功率损耗为35KV线路的功率：=Pjs+ =Qjs+=/35KV线路的功率因数：Cos电流流过导线时候要产生电能损耗，使导线发热。裸导线的温度过高时会使接头处得氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环最终可能导致短线，为了保证供电系统的正常稳定节能工作，通过导线的最大的最大电流不能大于导线的载流量。为保证供电系统安全可靠优质经济的运行，根据国家电线技术的有关规定，选择导线和电缆界面时候必须满足以下条件：1、发热条件 导线和电缆在通过正常最大度和电流即计算电流时产生的发热温度不应该超过正常运行时允许的最高允许温度2、电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流产生的电压损耗，不应该超过正常运行时候允许的电压损耗。对于工厂内较短的电压线路，可不进行电压损耗校验。3、经济电流密度 35kv及以上的高压线路及35KV以下的长距离，大电流线路例如较长的电源进线和电弧炉的短网进线，其导线截面宜按照经济电流密度选择，以使年运行费用最低，工厂内10KV及以下的线路通常不按照经济电流密度进行选择。4、机械强度 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，但需要校验其短路热稳定度。母线则应校验其短路的动稳定度和热稳定度。根据以上条件，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为2.5米。查表得r=0.85 x=0.35电压损失计算由于线路存在着阻抗，所以通过负荷电流时要产生电压损失。一般线路的允许电压损失不超过5%（对线路的额定电压）。如果线路的电压损耗超过允许值，应适当加大导线截面，使其满足允许电压损耗的要求。 方案一 供电电源电压损失 =（0.8545695+0.41717745）/35 =0.64KV (L1=5Km) 电压损失合格备用电源电压损失 =（0.8545697+0.3517747）/35 =0.90Kv 电压损失合格方案二 根据计算得到全厂计算负荷为4735.24KVA，10KV线路上的计算电流为 Ijs=Sjs/()=273A 功率因数为 COS=0.95根据发热条件，10KV线路选用LGJ-70钢芯铝绞线架设，几何均径确定为1.5米。查表得 r=0.46 x=0.365电压损失： = 0.4645225+0.36514055)/10 = 1.3KV同理可得： ( =（0.4645227+0.36514057）/10 =3.2KV(方案二不满足电压损失要求)方案三 根据计算全厂计算负荷为4735.24KVA,厂内总降压变电所设主变压器一台，其相关数据为： 空载损耗： 短路损耗为： 阻抗电压： Uk%=7 , 空载电流：I0%= 1.1变压器的有功功率损耗：已知 n=1, Sjs=4735.24KVA Sbe=5000KVA所以 69+45（4735.24/5000）2 =47KW变压器的无功功率损耗为：2 =1（1.1/100）5000+1 (7/100) 5000(4735.24/5000)2 =369KVar35KV线路的功率因数为： 根据国家电线产品技术标准的相关规定，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢芯铝绞线架设。几何均距确定为2.5m。查表得r=0.85,X=0.35.电压损失计算： （L=5） =（0.8545695+0.3517745）/35 =0.64KV 电压损失合格10KV备用电源仅用于一级负荷供电，经过计算可得一级负荷的计算负荷为3868.5KVA，10KV线路的计算电流为：根据发热条件选用LGJ-120钢芯铝绞线架设，几何均距确定为1.5m查表得r=0.27, x=0.335 电压损失为： =（0.2737247+0.3351047.677）/10 =0.95KV 但是考虑到是作为备用电源，不是经常使用，还是基本满足要求，通过提高供电侧的电压还可以得以改善。 2.4.5 经济计算：方案一的基建投资设备名称型号规格单价(万元)数量综合投资电力变压器SJL1-5000/357.00214.00线路投资LGJ-351.005+712.00高压断路器SW2-25/10002.0636.18电压互感器JDJJ-35+FZ-350.9221.84附加投资1000元/kw137.4513.745合计47.745方案一的年运行项目计算标准金额（万元）线路折旧费按照线路投资的4%计算0.48线路维护费按照线路折旧标准计算0.48变电设备维护费按照综合投资的6%计算1.32变电设备折旧费按照综合投资的6%计算1.32线路电能损耗380.920.85556000.0510-72.34变压器电能损耗26.98760+45(4985/5000)25600 0.0510-71.85基本电价费用500012410-424.00合计31.79方案三的基建费用设备名称型号规格单价(万元)数量综合投资电力变压器SJL1-5000/357.0017.00线路投资LGJ-35+LGJ_1201.00+1.035+714.45高压断路器SW2-25/10002.0612.06电压互感器JDJJ-35+FZ-350.9210.92附加投资1000元/kw130.4513.045合计37.475方案三的年运行费用项目计算标准金额（万元）线路折旧费按照线路投资的4%计算0.58线路维护费按照线路折旧标准计算0.58变电设备维护费按照综合投资的6%计算0.6变电设备折旧费按照综合投资的6%计算0.6线路电能损耗380.920.85556000.0510-72.34变压器电能损耗6.98760+45 (4985/5000)25600 0.05*10-71.55基本电价费用500012410-424.00合计30.25两种方案的经济比较方案费用方案一方案三差价基建费用47.74537.47510运行费用31.7930.251.54 2.4.6 确定方案：通过对三种方案的技术经济计算可得出以下结论：方案一：方案可靠，运行灵活，线路损失小，但是要装设两台主变压器和三台断路器，投资巨大。方案二：工作电源及备用电源均采用10KV线路，无需装设主变压器。但是线路损失太大，无法保证一级负荷长期运行的正常供电，故排除。方案三：正常运行时，线路损失小，电压损失低，能满足一级负荷长期运行的供电要求，当35KV线路出现故障进行检修时10KV线路进行供电，这时候线路损失大，但是考虑到供电时间短，且这种情况很少出现，综合安全可靠经济的考虑，方案三比方案一少一台主变压器和两台35KV断路器，故方案三最适合作为供电方案。第三章 总降压变电站设计第一节 主接线的设计（1）主接线基本要求安全 符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全可靠 应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。灵活 应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应符合的发展。经济 在满足上述要求的前提下，应尽量是主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量 （2） 变电站主接线的选择原则 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接线。 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。（3） 变电站主接线方案的拟定 方案一：一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如下图3 图3 一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图 这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一、二级负荷的工厂。这种内桥式接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、并且变压器器不需要经常切换的总降压变电所。 方案二：一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如下图4 图4 一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图 这种主接线，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QF11和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，适用于一、二级负荷的工厂。这种外侨式接线适用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。 方案三：一二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如下图图5 一二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图 这种主接线兼有前两种桥式接线运行灵活性的有点，但采用的高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。（4）主接线技术经济比较： 表4 主接线技术经济比较比较方案一次侧内桥式一次侧外桥式一二次侧均用单母线分段技术指标供电安全性满足要求满足要求满足要求供电可靠性较高较高高供电质量满足要求满足要求满足要求灵活方便性较好较好好扩建适应性较高较高高经济指标电力变压器的综合投资一样一样一样高压开关柜的综合投资一般少一点多年运行费一般一般较多供电贴费三种方案基本相同 通过表2的比较得出：在技术指标方面，三种方案均能满足要求；在经济指标方面，方案三的初期投入较方案一、二的多。而方案一更适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总降压变电所；方案二更适合用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。本次设计电源距离变电所5KM或者7KM，且本工厂采用三班工作制，昼夜负荷变动较小，切不需要经常切换变压器。所以综合技术经济指标，最终选择方案一，即一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图。第二节 工厂负荷计算及无功补偿一工厂负荷计算供电系统要能安全可靠的正常运行，各个元件都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统各个环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各个元件的负荷值，称为计算负荷。我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需求系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用确定计算负荷的基本方法，最为简便。二项式法的局限性比较大，但是确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，切计算比较简便。 计算负荷的计算：先求各车间的计算负荷空压车间 设备总容量，故 ，模具车间 设备总容量，故熔制车间 设备总容量，故磨抛车间 设备总容量，故封接车间 设备总容量，, 故配料车间 设备总容量，故，锅楼房 设备总容量，故其他负荷 设备总容量，, 故其他负荷 设备总容量，, 故同时系数，因此总的计算负荷为一级负荷总的计算负荷为各个车间的计算负荷、总的计算负荷及一级负荷总的计算负荷如下表所示。 表5 计算负荷汇总表序号车间名称负荷类型计算负荷序号车间名称负荷类型计算负荷1空压车间7801808007锅炉房4201094342模具车间5601505808其他负荷4001684343熔制车间5901736219其他负荷4401984834磨抛车间650221687共计476714515封接车间560151580同时系数0.950.976配料车间360101374总计算负荷452914074743二、功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求，则需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约电能又提高电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。按规定，用35kV供电时，全厂总功率因数不低于0.90，用10kV供电时，全厂总功率因数不低于0.95。该铸造厂装设两台主变压器，经过计算可知低压侧有功计算负荷为4760Kw，无功计算负荷为1448kvar.视在功率4985kw.高压侧有功计算负荷4522KVA。无功计算负荷为1405KVAR,视在计算负荷为4735.24KVA。35KV的功率因数为0.93，10KV线路的功率因数为0.95均满足供电要求。因此无需再次进行无功功率补偿。第三节 短路电流计算（1）基本概念 短路是指不同电位的导体之间电气短接，这是电力系统中最常见的一种故障，也是电力系统中最严重的一种故障。短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。短路按短路电路的对称性来分可分为对称性短路和非对称性短路，三相短路属于对称性短路，其他形式的短路均为非对称性短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但是一般情况下，三相短路的短路电流最大，因此造成的危害也最为严重。为了使电力系统的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。短路电流的计算，常用的有欧姆法和标幺值法，（本次设计采用欧姆法）。（2） 确定短路点为了选择电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电所35KV侧、380v母线的短路电流。（3）短路电流计算 1、最大运行方式计算电路图图6 最大运行方式的短路计算电路图（1）求K1点的三相短路电流（=37KV）电力系统的电抗:=0.71三线圈变压器的电抗(%=10.5)：=4.56 架空线路的电抗()：=0.35=1.75绘制K1点短路的等效电路，如下图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为=0.71+2.28+1.75=4.74图7 最大运行方式的K1点短路等效电路图三相短路电流=4.51 kA三相短路次暂态电流和稳态电流三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路容量（2）求K2点的三相短路电流()电力系统的电抗:=0.057三线圈变压器的电抗(%=10.5)：=0.37架空线路的电抗()：=0.35=0.14两线圈变压器电抗（%=7）=1.54绘制K2点短路的等效电路，如下图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为=0.057+0.185+0.14+0.77=1.152图8 最大运行方式的K2点短路等效电路图三相短路电流=5.27kA三相短路次暂态电流和稳态电流三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路容量2、最小运行方式计算电路图图9 最小运行方式的短路计算电路图求K1点的三相短路电流（=37KV）电力系统的电抗:=0.71三线圈变压器的电抗(%=10.5)：=4.56 架空线路的电抗()：=0.35=1.75绘制K1点短路的等效电路，如下图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为=0.71+4.56+1.75=7.02图10 最小运行方式的K1点短路等效电路图三相短路电流=3.05 kA三相短路次暂态电流和稳态电流三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路容量求K2点的三相短路电流()电力系统的电抗:=0.057三线圈变压器的电抗(%=10.5)：=0.37 架空线路的电抗()：=0.35=0.14两线圈变压器电抗（%=7）=1.54绘制K2点短路的等效电路，如下图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为=0.057+0.37+0.14+0.77=1.34图11 最小运行方式的K2点短路等效电路图三相短路电流=4.53kA三相短路次暂态电流和稳态电流三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路容量表6 短路计算结果汇总表运行方式短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVA最大运行方式K14.514.514.5115.506.81289.03K25.275.275.279.705.7495.84最小运行方式K13.053.053.057.784.61195.46K24.534.534.538.344.9482.38第四节 主要电气设备选择与校验（一）、概述变配电所中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路，或称为主电路、主接线（主结线）。一次电路中所有电气设备成为一次设备或一次元件。一次设备按其功能来分，可分为以下几类：1、变换设备 其功能是按照电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等。例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频器等。2、控制设备 其功能是按照电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压侧开关。3、保护设备 其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压的保护，例如熔断器和避雷器。4、补偿设备 其功能是用来补偿电力系统的无功功率，提高系统的功率因数，例如并联电容器。5、成套设备 它是按照一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、指示、监测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气设备，例如高压开关柜、低压配电屏和照明配电箱等。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。表7 高压一次设备的选择和校验项目和条件电气设备名称电压/kV电流/A断流能力/kA或MVA短路电流校验动稳定度热稳定度高压断路器高压隔离开关高压负荷开关高压熔断器电压互感器电流互感器选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断能力（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验注：表中“”表示必须校验，“”表示不要校验。（二）、断路器的选择与校验高压断路器（文字符号为QF）的功能是：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。一般35KV及以下的户内配电装置中都采用少有断路器。因为,根据我国生产的高压户内少油断路器型式，初步选用SN10-35型。又根据线路计算电流，试选SN10-35型断路器来进行校验，如下表5所示，校验结果，所选SN10-35型是合格的。表8 高压断路器的选择校验表序号装设地点电气条件SN10-35/1000-1000型断路器项目数据项目数据结论135kV35kV合格278.11A1000A合格34.51kA16kA合格415.50kA40kA合格5合格（三）、隔离开关的选择与校验高压隔离开关（文字符号QS）的功能主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。然而可用来隔离一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器，电容电流不超过5A的空载线路及高压互感器和避雷电路等。高压隔离开关按安装地点不同，可分为户内及户外两大类。根据我国生产的高压户内隔离开关型式，初步选用GN5-35G/600-72户内型隔离开关来进行校验，如下表6所示，校验结果，所选GN5-35G/600-72户内型隔离开关是合格的。 表9 高压隔离开关的选择校验表序号装设地点电气条件GN5-35G/600-72户内型隔离开关项目数据项目数据结论135kV35kV合格278.11A600A合格315.50kA72kA合格4合格（四）、负荷开关的选择与校验高压负荷开关（文字符号QL）是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器，高压负荷开关常与高压熔断器串联配合使用；用于控制电力变压器。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，因为能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。根据我国生产的高压户内负荷开关型式，初步选用FN21-35/630-20户内型负荷开关来进行校验，如下表7所示，校验结果，所选FN21-35/630-20户内型负荷开关是合格的。表10 高压断路器的选择校验表序号装设地点电气条件FN21-35/630-20户内型负荷开关项目数据项目数据结论135kV35kV合格278.11A630A合格34.51kA20kA合格415.50kA50kA合格5合格（五）、熔断器的选择与校验熔断器（文字符号为FU）是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害；按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如屋外跌落式、屋内式，对于一些专用设备的高压熔断器应选专用系列；我们常说的保险丝就是熔断器类。根据我国生产的高压户内熔断器型式，初步选用RN1-35G/1000-2000型熔断器来进行校验，如下表8所示，校验结果，所选RN1-35G/1000-2000型熔断器是合格的。表11 高压熔断器的选择校验表序号装设地点电气条件RN1-35G/1000-2000型熔断器项目数据项目数据结论135kV35kV合格278.11A1000A合格34.51kA20kA合格（六）、电压互感器的选择与校验电压互感器相当于降压变压器，其特点是一次绕组匝数多，二次绕组匝数较少，工作时一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组则并联仪表、继电器的电压线圈。根据我国生产的电压互感器型式，初步选用JDJJ-35型单相油浸式电压互感器来进行校验，如下表9所示校验结果，故所选JDJJ-35型单相油浸式电压互感器满足要求。表12 电压互感器的选择校验表序号装设地点电气条件JDJJ-35型单相油浸式电压互感器项目数据项目数据结论135kV35kV合格（七）、电流互感器的选择与校验电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。根据我国生产的电流互感器型式，初步选用LMCQ-35型电流互感器来进行校验，如下表10所示校验结果，故所选LMCQ-35型电流互感器满足要求。表13 电流互感器的选择校验表序号装设地点电气条件LMCQ-35型电流互感器项目数据项目数据结论135kV35kV合格278.11A200A合格315.50kA40kA合格4合格（八）、低压一次设备的选择与校验低压一次设备。是指供电系统中1000V（或略高）及以下的电气设备。低压一次设备的选择与高压一次设备的选择一样，必须满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。表14 低压一次设备的选择和校验项目和条件电气设备名称电压/kV电流/A断流能力/kA短路电流校验动稳定度热稳定度低压断路器低压隔离开关电压互感器电流互感器选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断能力（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验注：表中“”表示必须校验，“”表示一般可不校验，“”表示不要校验。表15 低压一次设备的选择和校验装设地点电气条件断路器DZ10-600L隔离开关NH3-400电流互感器LAT-300电压互感器JDJ-0.38380V380V380V380V380V273A600A400A300A600A15.45kA52kA32kA52kA20kA50.881632200010241600结论合格合格合格合格第五节 配电装置设计3.5.1 配电所的任务变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配点的任务。配电所担负着从电力系统受电，然后直接配点的任务。显然，变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂中占有特殊重要的地位。3.5.2 高压配电所的设计原则及要求高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重地选用亲布置新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新做到新技术，经济合理、安全可靠运行。配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的接线方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组成，用来接受和分配电能。配电装置按照电气装设地点的不同可分为屋内和屋外配电装置。按照组装方式可分为成套式和组装式。屋内式的特点：（2） 允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积小（3） 维修操作不受气候影响（4） 外界环境影响较小，可以减少维护工作量（5） 房屋建设投资大屋外式的特点：1、 土建工作量及费用较小，建设周期短2、 扩建比较方便3、 相邻设备间距离较大，便于带电作业4、 受外界环境影响设备运行条件差，必须加强绝缘5、 占用面积达大，不良气候对设备维修和操作有影响成套配电装置的特点：（4） 电器布置在封闭半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑占地面积小（5） 所所有元件已经在工厂组成一体，大大缩减现场安装工作量，也便于扩建和搬迁。（6） 运行可靠性高，维护工作量小（7） 耗用钢材多，造价较高。第六节 继电保护系统设计在供电系统中，除了采取各项积极措施消除或者减少发生故障的可能性外，故障一旦发生，必须尽快将故障元件切离电源，以防止故障蔓延。继电保护装置就是及时发现并切除故障，及时报警的一种自动装置。3.6.1 继电保护的基本任务是：1.当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的要求。2.在电气设备不正常供电的情况下，根据不正常工作情况和设备设备运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。3.6.2 继电保护器件介绍:继电器是一种在其输入物理量达到固定值时，其电气输出电路被接通或分断的自动电器。按其组成元件不同可分为：有机电型、晶体管型和微机型；按其反应的物理量分可分为：电流继电器、电压继电器和功率继电器、瓦斯气体继电器等。1.电磁式电流继电器和电压及电器