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第一章 前 言1.1 选题背景电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电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。工厂厂区供电设计是整个工厂建设设计中的重要组成部分。供电设计质量, 会直接影响到日后工厂的生产与发展。尤其对那些工业生产自动化程度很高的大型现代化工厂, 如果能有一个高质量的供电系统, 那么, 就有利于企业的快速发展。稳定可靠的供电系统, 有助于工厂增加产品产量, 提高产品质量, 降低生产成本, 增加企业经济效益。如果供电系统设计质量不高, 将会给企业, 给国家造成不可估量的损失 1 。1.2 供电系统设计的原则工厂供电系统设计必须遵循以下原则：1) 工厂供电设计必须遵循国家的有关法令、标准和规范，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) 工厂供电设计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，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。3) 工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。4) 工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展计划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。1.3 供电系统设计的意义在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，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。本文中的设计是对全厂总配电所及配电系统的设计，通过对各部分的计算，最终选定厂中所需各种设备 2 。1.4 工厂简介及设计要求（1） 工厂总平台布置图（图1）。（2） 工厂生产任务、规模及产品规格：本厂承但某大型钢铁联合企业各附属厂的大型电机，变电器、锅炉配件制造任务。年生产规模为制造大型电机配件7500台，总容量为45万KW，制造电机总容量6万KW，制造电机最大容量为5520KV.A;生产电气器件60万件。本厂为某大型钢铁联合企业重要组成部分。（3） 工厂各车间负荷情况及转供负荷情况如表1所示。表1 工厂各车间负荷情况及转供负荷情况车间变电所序号车间名称设备容量（kW）需要系数计算负荷KdcostanPc(KW)Qc(kvar)Sc(kv.A)1电机修理车间22501190650 2机械加工车间520570880 3新产品试验车间300340160650 4原料车间5702300 5备件车间700528 6锻造车间3600 （4） 供电协议：1) 当地供电部门提供两个供电电源，供设计者选用。从某220/35kV区域变电所提供电源，该变电所距厂南10km。从某220/35KV区域变电所提供电源，该变电所距厂南侧5km。2) 电力系统短路数据如表2所示。表2 电力系统短路数据电源编码电源来源母线电压短路容量距离l(km)继电保护整定时间tp(s)U（KV）A区域变电所3560028010B某变电所352501505 3) 供电部门提出的技术要求：a 区域变电所35KV馈出线定时限过电流保护整定时间为，某变电所10KV馈出线过电流保护整定时间为。b 工厂最大负荷时功率因素不得低于。c 在总降压变电所35KV侧进行计量。d 供电贴费为700元/(KW.A),每月电费按两部电价制：基本电费为18元/(KV.A),动力电费为元/(KW.h)，照明电费为元/(KW.h)。e 工厂负荷性质。本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班制或三班制，年最大有功负荷利用小时数为2300h。锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险，又由于该厂距离市区较远，消防用水需要厂方自备。锅炉房供电要求有较高的可靠性，其中60%为一、二级负荷。f 工厂自然条件：气象资料。年最高温度31，年平均温度20，年最低温度-27，年最热月平均最高温度31。年最热月地下土壤中0.71m出平均温度20，常年主导风向为南风。年雷暴雨37天。地质水文资料。平均海拔31m，地层以沙质黏土为主且可耕地，自然接地电阻10，地下水位35m，地耐压为20t/m。第二章 负荷计算及功率因数补偿计算2.1 负荷计算2.1.1 负荷计算的意义工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量，但是这种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷称为计算负荷，从而根据计算负荷按照允许发热条件选择供电系统的导线截面，确定变压器容量，制订提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等，是一件较为复杂的事。电力装备设计部门对机械设备进行电气配套设计时总有一定的裕度，即使电动机功率完全门分机械计算的配套要求。在工厂中使用的情况不同，也会影响到电力负荷的大小，但是这种电气计算负荷还必须认真地确定因为它的浓度程度，直接影响整个工厂供电设计的质量 3 。如计算过高，将增加供电设备的容量，浪费有色金属，增加初投资。计算过低则可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏增大电能影响供电系统的正常运行。还会给工程扩建将来很大的困难。更有甚者，由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂计算负荷为基础的国家电力系统的建设，将给国民经济带来很大的浪费和危害，而且使电力系统的建设和运行受到影响，给国民经济带来很大损失。所以对于本设计来说，负荷计算尤其重要。2.1.2 负荷计算的方法常用负荷计算的方法：(1) 需要系数法(2) 二项式系数法(3)形状系数法。在此次设计中，设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以考虑采用需要系数法。需要系数法的主要步骤：(1)将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。(2)查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。(3)用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K。负荷计算的主要公式有：（1） 有功计算负荷（单位为KW）（2） 无功计算负荷（单位为KVar）（3） 视在计算负荷（单位为KVA）（4） 计算电流（单位为A）Un为车间或工厂的用电设备配电电压（单位为KV）车间变电所序号车间名称设备容量（kW）需要系数计算负荷KdcostanPc(KW)Qc(kvar)Sc(kv.A)1电机修理车间225011906502机械加工车间520570880 3新产品试验车间3003401606504原料车间57023005备件车间7005286锻造车间3600 2.2 功率因数补偿计算2.2.1 功率因数对供电系统的影响在工厂供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大，即供电系统的功率因数降低将会引起： (1) 系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了投资费用；(2) 由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备及供电线路的有功功率损耗相应地增大；(3) 由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，就使的供电系统中的电压损失增加，使得调压困难；(4)对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大激磁电流，从而使转子绕组的温升超过允许范围，为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预定的效果。无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良的影响。因此，供电单位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求，无功功率的减少就相应地提高了功率因数。2.2.2 功率因数的补偿供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数都要提出一定的要求，它是根据工厂电源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的。根据全国供用电规则的规定，本设计要求用户的功率因数。供电单位对工厂功率因数这样高的要求，仅仅依靠提高自然功率因数的办法，一般不能满足要求。因此，工厂便需要装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。由上表可知，可知该厂220V侧最大负荷时的功率因数只有0.72，而要求该厂35KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此220V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，选取0.92来计算220V侧所需的无功功率补偿容量：需装设的并联电容器容量为：取Qc=3170KVA3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：变压器的功率损耗为：变电所高压侧的计算负荷为补偿后工厂的功率因数为采用PGJ1型补偿屏，并联电容器为BWF10.5-120-1W型采用其方案一（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量 120*6kvar*5=3600kvar。因此无功补偿后工厂220V侧和35KV侧的负荷计算如下表所示：项目 COS计算负荷 Pc(KW）Qc(kvar)Sc(kv.A)/A220V侧补偿前负荷14229.2 220V侧无功补偿容量-3600220V侧补偿后负荷11280主变压器功率损耗35kv侧负荷计算4292.3 变压器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，且集中负荷较大，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 。计算无功补偿容量 根据功率因数考核基准值的要求，应将本站功率因数补偿至。 所以补偿电容值为 选用的补偿电容型号及台数：2250/25 两套 装有两台主变压器的变电所每台容量不应小于总的计算负荷的60%，最好为总计算负荷的70%左右，即=(0.6-0.7)同时每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷之和,即(0.6-0.7) ； （不应小于全部一、二级负荷之和）=（0.6-0.7）=（4879-5692）KVA因此选两台SL7-6300/35型低损耗配电变压器。工厂二级的备用电源亦由与邻近单位相连的高压联络线来承担。主变压器的链接组别均采用Y/d-11.车间变电所变压器选择车间变电所位置一般按下述原则确定：分散设置并接近负荷中心；便于低压网络的备用联络，节省变压器及开关等设备的投资。根据厂区平面布置图提供的车间分布情况及各车间负荷的性质及大小，本厂拟设置六个车间变电所，由于主要车间的负荷均属于类负荷，故每个车间变电所均设置两台变压器。每台变压器的容量按能担负全部车间负荷来选择 6 。车间变电所的名称、位置、型式以及变压器的容量和台数如下表所示：第三章 总配电所主结线方案的设计设计依据：变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。通常用单线图表示。主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系.它是供电设计中的重要环节. 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。3.2 电气主接线的设计原则和要求3.2.1 电气主接线的设计原则(1) 考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2) 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。(3) 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。(4)考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3.2.2 电气主接线设计的基本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。（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。具体要求：1）断路器检修时，不影响对系统和负荷的供电。2）断路器检修和母线故障以及母线检修应尽量减少停电时间及回数，并保证一级负荷及大部分二级负荷的供电。3）应尽量避免全所停运、停电的可能性。（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，应可以灵活地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渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投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）投资省：主接线应力求简单清晰，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；要能限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备或轻型电路；如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电可采用简易电器。 2）占地面积下：主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽量使占地面积减少。 3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类、数量、容量，要避免两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽。为简化主接线，发电厂、变电所所接入系统的电压等级一般不超过2种。(4) 操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。(5) 便于发展设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经35年后，需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。第4.3节 电气主接线方案的比较变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。本次设计的*新北区市希望化工厂35KV总降变电所，地位较为重要，应尽量保证供电的可靠性，又由于是总降变电所，从经济性来考虑主接线不宜复杂。(1)只装有一台主变压器的总降变电所主接线通常采用一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线。一次侧采用断路器为主开关。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适用于三级负荷。(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线 这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷。这种内桥式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。(3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接线这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所。(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的情况。(5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大提高，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在企业中少用，主要用于电力系统中。综合上述的主接线方案的比较,一次侧选用线路变压器组接线方式,即采用两台变压器分列运行,二次侧采用单母分段接线方式。第四章 短路计算4.1 概述工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路.发生短路时，因短路回路的总阻抗非常小，故短路电流可能达到很大值。强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备遭受破坏，短路点的电弧可能烧毁电气设备，短路点附近的电压显著降低，使供电受到严重的影响或中断。若在发电厂附近发上短路，还可能会使电力系统运行解列，引起严重后果。此外，接地短路故障所造成的零序电流会在邻近的通信线路内产生感应电动势，干扰通信，亦可能危及人身和设备安全 8 。因此为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围，在供电系统的设计和运行中，必须进行短路电流计算，已解决下列技术问题。1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度；2）设置和整定继电保护装置，使之正确的切除短路故障；3）确定限流措施，当短路电流过大造成设备选择困难或不够经济时，可采取限制短路电流的措施；4）确定合理的主接线方案和主要运行方式等。4.2 短路计算 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。短路计算常用的方法有两种：有名值法和标幺值法。对于低压回路中的短路，由于电压等级较低，一般用有名值法计算短路电流。对于高压回路中的短路，由于电压等级较多采用有名值法计算时，需要多次折算，非常复杂。为了计算方便，在高压回路短路中，通常采用标幺值法计算短路电流。故本次设计选择标幺值法进行短路电流计算。（1）先取基准值：，基准值电压，基准电流：电源内阻：线路：变压器：（2） 计算K1点和K2点的短路电流为：则：所以短路容量为：高压冲击系数，则低压冲击系数，则运行方式短路点K1K2最大运行方式短路电流（KA）最小运行方式短路电流（KA）冲击电流值（KA）最大三相短路容量（MV.A）第5章 电气设备选择和校验5.1 高压电器选择的一般原则高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。要使企业供电系统的安全可靠，必须正确合理的选择各种电气设备，选择企业供电系统中高压电气设备的一般原则，除按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验，但各种电气设备的选择与校验项目也不尽一样，表5-1：设备名称选择项目校验项目额定电压KV额定电流KV装置类型户内户外准确度级电抗百分数x%短路电流开断能力二次容量剩余电压热稳定动稳定高压短路器*负荷开关*隔离开关*熔断器*电流互感器*电压互感器*电抗器*支持瓷瓶*套管瓷瓶*母线*电缆* 需要选择的项目 * 需要校验的项目5.2 设备的选择校验要求1、为了保证一次设备安全可靠的运行，必须按下列条件选择和校验 ：(1).应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。(2).应满足安装地点和当地环境条件校核。(3).应力求技术先进和经济合理。(4).同类设备应尽量减少品种。(5).与整个工程的建设标准协调一致。(6).选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。2、技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。(1).电压 选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压。(2).电流选用的电器额定电流不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流。3、电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。4、用熔断器保护的电器可不校验热稳定。5、短路的热稳定条件6、短路热稳定校验短路热稳定校验就是要求所选的电器，当短路电流通过它时，其最高温度不应超过制造厂规定的短路时发热允许温度，即：I2RtjIt2Rt或 I2tjIt2t式中 I2Rtj短路电流所产生的热量； I2Rt 电器在短路时的允许发热量,制造厂通常以t秒（通常为1，4，5 秒）内通过的电流It所产生的热量表示；tj短路延续时间,秒tj=td秒 =tb+tfd秒式中 td短路延时时间tb主保护动时间tfd断路器分闸时间如果缺乏断路器分闸时间数据，当主保护为速动时，短路电流可取下列数据；对于快速及中速短路器，td 秒。对于低速断路器 td =0.2 秒。此外当td1秒时，可认为td= tj7、动力稳定校验电动力稳定是指电器承受短路电流引起机械效应的能力，在校验时，用短路电流的最大幅值与制造厂规定的最大允许电流进行比较即： ich imax或： Ich Imax式中 Ich，ich 短路冲击电流及其有效值； Imax，imax电器极限通过电流的最大值及有效值。5.3 电器设备的选择、校验5.3.1 35KV侧的选择一、 母线的选择1、10KV母线选择校验 （1） 母线形式确定 由于正常工作时流经母线的电流因此应选择矩形铝导体。 （2） 母线截面积选择 按经济电流密度选择，铝导体经济电流密度1.15A/mm2， 截面则应选择; 本方案按按经济电流密度选择母线型号： LMY-638 （3） 热稳定校验 ,t取1，70时C=87 mm2 mm2,故满足热稳定条件。 2、35KV母线选择校验35KV母线采用户外布置，选择软导体较为经济，便于施工。 （1）型式选择 选择钢芯铝绞线。 （2）截面选择 按经济电流密度选择，Tmax=5000h，铝导体经济电流密度1.15A/mm2， 截面则应选择经查表即选取LGJ-150/8。 （3） 截面热稳定校验 即满足热稳定要求。 二、 隔离开关的选择 隔离开关也是发电厂和变电所中常用的开关电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。(1)35KV隔离开关的选择根据隔开发展和应用情况，选取隔离开关型式为GW4-35T/630A户外双柱隔离开关。 其铭牌参数如下： 额定工作电压; 额定工作电流(2) 10KV 隔离开关选择GN19-10C/1000型 其额定工作电压为10KV，满足要求额定工作电流1000A I g =939A三、断路器高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳定和热稳定校验。 按额定电压选择断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即Uzd Ue式中 Uzd制造厂保证的最高工作电压，KV；Ue 断路器的额定电压，KV。 按额定电流选择断路器的额定电流Ie应不小于回路的持续工作电流，即Ie IG式中 Ie断路器额定电流，A；Ig回路持续工作电流，A。 按配电装置种类选择装置的种类指断路器安装的场所。装设在屋内的应选屋内型，装设在屋外的，应选屋外型。 按构造型式选择在相同技术参数的条件下，有各种型式的断路器，如多油断路器、少油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器等。要根据配电装置的工作条件和要求，结合各断路器的特点来选用。少油断路器的特点是油量少、重量轻，不用采取特殊的防火防爆措施。且其尺寸小、占地面积小，造价低。因此，凡是在技术上能满足要求的场合应优先采用。但少油断路器由于油量少，在低温下易于凝冻，故不适宜严寒地区低温下运行。也不适于多次重合的场合。空气断路器是无油不会起火，而且其动作速度快，断路时间短，断流容量大，适用于多次重合的场合。但是，其结构复杂，附有一套压缩空气装置，价值高。因此，只在要求动作速度快，多次重合的情况下，才选用空气断路器。六氟化硫断路器的特点灭弧性能好，在密封不好的情况下，在断路器周围环境中易于沉积SF6气体，并需进行充气。在设计时，具体问题要具体分析，根据上述条件，选用技术上合理而又经济的断路器为宜。35KV侧断路器选择ZN85校验如下： 表5-2ZN85计算数据37KV1250A63KA25KA热稳校验10KV侧断路器选择ZN10/1250表5-3ZN10/1250数据计算数据10KV1250A40KA热稳校验开断电流100KA四、电流互感器（1)电流互感器选择步骤： 选择额定电压和额定电流 确定装置类别和结构 确定准确度级 校验二次负荷或容量 校验动稳定性 校验热稳定性(2) 电流互感器的选择电流互感器的准确度级别有0.2，0.5,1.0，3.0，10等级。测量和计量仪表使用的电流互感器为0.2级，只为电流、电压测量用的电流互感器允许使用1.0级，对非重要的测量允许使用3.0级。根据上述条件和短路电流计算结果选LCW35（L:电流互感器，C:链式，w:瓷绝缘，35：额定工作电压（KV）型，0.2级，额定电流比为300/5.表5-4型号额定电流比(KA)级次组合二次容量(VA)热稳定电 流KA动稳定电流KA35kV侧LCW35300/550(1S)10kV侧LZZQB-10D1600/55040(4S)100 35KV侧电流互感器校验表5-5项目数据项目数据35KV35KV1250A动稳定热稳定 校验合格.五、电压互感器（1)电压互感器选择步骤： 选择额定电压 确定电压互感器类型及结构 选择准确度级 校验二次容量2)电压互感器的选择项目如下： 其额定电压要与供电电路的额定电压相同 合适的类型：户内、户外型 准确度和二次侧负荷应满足下式关系 式中的及为仪表并联线圈所消耗的功率及其功率因数。此值可查有关手册得到。由于电压互感器两侧均装有熔断器，故不需要进行短路的力稳定和热稳定校验。型 号额定电压JDZ3535000/100JDZX9106000/100电压感器的主要技术参数如下表6-7电压互感器型号表示：JDZ35 J电压互感器 D单相 Z浇注绝缘六、避雷器,因此可选FZ35型(F:阀式避雷器,Z:电站用,35:额定工作电压(KV)。,因此可选FZ210型(F:阀式避雷器,Z:电站用,2：设计序号，6:额定工作电压(KV)。七、接地开关根据短路电流计算结果选JN35 型(J:接地开关,N:户内用, 35:额定工作电压(KV)。根据短路电流计算结果选JN210 型(J:接地开关,N:户内用, 2：设计序号，10:额定工作电压(KV)。 5.3.2 220V 侧低压母线的选择1) 各车间变电所计算电流计算如下： 表 5.2 各车间变电所计算电流序号车间负荷(KW)计算电流（A）4131145957916214501140850184554012342) 根据计算电流选择母线截面及其载流量（见下表）： 表 5.3 选择导线截面及其载流量序号导线类型导线截面导线数量允许载流量结论矩形铝母线100811542合格矩形铝母线1001011728合格矩形铝母线631011168合格矩形铝母线1251012089合格矩形铝母线801011427合格第6章 变电所的平面布置第6.1节 变电所位置选择选择变电所位置时，应依照国家十至二十年的长远规划和五至十年的系统设计，搞清所选变电所的负荷分布，近期和远期在系统中的地位和作用，系统连接方式，电源潮流，负荷对象，供电要求等，以满足国民经济发展的需要，从而使所址位置选择得比较合理。变电所位置的选择必须适应电力系统发展规划和布局的要求，尽可能的接近主要用户，靠近负荷中心。这样，必然就会减少输电线路的投资和电能的损耗，既经济又节省能源。因此变电所位置的确定遵循以下原则：(1)接近负荷中心。接近负荷中心主要从节约一次投资和减少运行时电能损耗的角度出发。(2)进出线方便。要有足够的进出线走廊，提供给架空进线、电缆沟或电缆隧道。(3)靠近电源侧。变电所应靠近电源进线侧布置，以免过大的功率倒送，产生不必要的电能损耗和电压损失。 (3)满足供电半径的要求。由于电压等级决定了线路最大的输送功率和输送距离，供电半径过大导致线路上电压损失太大，使末端用电设备处的电压不能满足要求。因此变电所的位置应保证所有用电负荷均处于该站的有效供电半径内，否则应增加变电所或采取其他措施。(4)运输设备方便。(5)避免设在有剧烈震动和高温的场所。(6)避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所。(5) 避免设在潮湿或易积水场所。 目前，在635KV 各级电压屋内配电装置中，成套柜已被广泛使用。这些柜在屋内的布置，虽有单、双列之分或所处楼层的不同，其布置方法基本相同。室内平面布置，主要是协调室内设备、通道及地下管沟道的相对位置。也是土建专业进行房屋设计的主要依据之一。室内平面布置是依据上述配置图和第一节所讲述的对配电装置基本要求第三条内容及对尺寸进行布置，布置时还应考虑下列内容：(1) 柜体基础槽钢的埋设。 (2) 电缆管沟道的布置。(2) 防爆缓冲间的设置。配电室宜采用百叶窗与轴流风机并用进行通风。风机的选择应按事故排烟量要求，装设足够数量的事故通风装置。6.3 控制室布置在有人值班的变电所，主控制室布置应考虑三部分内容：A二次系统平台的摆设；B值班人员工作活动的场所；C电缆沟道的设置。(1) 屏台的布置 屏台排列顺序 屏间及通道宽度 (2) 值班人员的工作场所 对于主控制室屏前值班人工作活动场所，规程没有明文规定，所以在实施时也就各异。究竟选用多大尺寸为宜，这里不探讨。(3) 电缆沟道布置 控制室处于底层时，电缆沟道按常规作法进行，常规作法电缆沟道设计。主控室平面布置，除考虑上述三项内容外，还应考虑防火通道及规程规定有关内容，这里不再细述。对于无人值班站，与有人值班的，又是二次设备数量多少的差别，其作法与有人值班站类同，不再多述。 6.4 配电设备的布置原则配电装置场地是变电所用地的主要部分，我们这次设计的变电所建于郊区，故其配电装置可采取占地较少的高层或半高层的户外过半户外布置。凡设备安装在户外支架或较高的基础上，周围不设置防护围拦，母线在上方的称为半高层布置；母线为双母线上下两层重叠布置，母线隔离开关在上层操作的称为高层布置。若将电压较高的配电装置和主变压器布置在户外，电压较低的配电装置布置在内，或将高低压配电装置布置在户内，主变压器布置在户外，则称为半人型布置。第7章 防雷接地、照明7.1 防雷保护装置 (1)避雷针和避雷线防直击雷最常用的措施是装设避雷针,它是由金属制成,比被保护设备高,具有良好接地的装置,其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中,从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。40mm4mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。所谓避雷针的保护范围是植被保护物再次空间范围内不致遭受雷击而言.它是在实验中用冲击电压下小模型的放电结果求出的,由于它与近似直流电压的雷云对空间极长间隙下的放电有很大差异,所以这一保护范围并未得到科学界的公认,但我们可以把它看成一种用以决定避雷针的高度与数目的工程办法。(2) 避雷器避雷器共有三种形式，即保护间隙、管形避雷器和阀式避雷器。变电所通常采用阀式避雷器。阀式避雷器一般用来保护交、直流系统中的变压器和电气设备的绝缘，以免由于过电压而损坏。它主要由火花间隙和非线性电阻（阀片）组成。当发生大气过电压时，火花间隙放电，使雷电流流入大地，从而降低过电压幅值，使其在设备的绝缘可以承受的水平以下。当过电压过去以后，避雷器通过阀片电阻的非线性特性和间隙灭弧的作用，自行将工频续流切断。7.2 防雷接地设计接地是指电气设备的带电部分或不带电部分与大地连接。接地可分为故障接地、工作接地、保护接地和重复接地。(1)接地的一般要求 在供电系统的某些部位，由于工作的需要或安全的需要而和大地进行直接连接，这就是接地。为了保证达到接地的目的，接地装置必须正确设置（包括正确的布置、正确的连接、采用适当的散流电阻等），并且连接可靠，否则，不仅达不到接地的目的，还可能反而带来不利的影响。 变电所的接地装置除采用自然接地体外，还应设置人工接地网，通常用钢管或角钢作垂直接地体埋入地中，用扁钢作水平接地体来连接各条垂直接地体形成一个接地网，两垂直接地体之间应大于2.5m，以免影响散流电阻。扁钢应侧放而不应平放，以提高散流效果。接地装置的形式有外引式和回路式两种。(2)接地的种类按实施接地的目的不同可分为工作接地、保护接地和防雷接地。工作接地是指为了电力系统的正常运行，人为的将供电系统的某些点（例如发电机和变压器的中性点）和大地进行金属性的连接。保护接地是指由于电气设备绝缘损坏时可能危及人身安全而将电气设备不带电的金属外壳与大地相连。防雷接地则是为了引泄雷电流而将防雷设备（如避雷针、避雷器等）与大地相连。7.3 过电压接地保护电器设备在运行中的承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和系统系数发生变化时电磁产生振荡积蓄而引起的内部过电压，按其产生原因又可分为雷过电压和内过电压。(1)雷过电压雷过电压又称为大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内的设备或构筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安培，因此对供电系统危害极大，必须采用有效的措施防护。雷过电压有两种基本形式：一种是雷电直接击中电气设备，线路和构筑物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地，产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电，称直接雷击或直击雷。另一种是雷电对设备，线路或其他物体的静电感应或电磁感应引其的过电压，称感应雷。雷过电压可分为：直击雷过电压、感应雷过电压、侵入雷过电压。(2)内过电压内过电压是由于电力系统中的开关操作，出现故障或其他原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其过度过程中出现因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压。(3)直击雷的保护范围和保护措施可设直击雷保护装置设施发电厂，变电所的直击雷过电压可采用避雷针，避雷器和钢筋焊接成网等。下列设备应装设直击雷变化装置。不设直击雷保护装置设施。发电厂有钢筋结构的主厂房，主控制室和配电装置。为保护其他设备而装设的避雷针，不宜装在独立的主控制室和350kV以下的高压屋内配电装置室的顶上。在不相邻高建筑物保护范围内的建筑或设备。7.4 照明 (1)照明方式为适应生产工艺对室内照度的不同要求，通常采用下述三种照明方式：一般照明局部照明混合照明(2)照明种类 照明 用来保证被照明场所正常工作时具有需要照度适合视力条件的照明。 照明 当工作照明由于电气事故而熄灭后，为了继续工作或从房间内疏散人员而设置的照明。第8章 继电保护8.1 任务、基本要求、微机保护继电保护装置,就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运动状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。(1) 基本任务是: 自动地、迅速地、有选择性地将故障元件从供电系统切除，迅速恢复非故障部分的正常供电。 能正确反映电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号，以便值班人员采取措施，保证电气设备的正常工作；或经一段时间运行处理后，电气设备仍不能正常工作，则保护动作于断路器跳闸，将不能正常工作的电气设备切除。 与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置 ARD 、备用电源自动投人装置 APD等）配合，缩短事故停电时间，提高供电系统的运行可靠性。(2)基本要求选择性当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。速动性为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障时尽快动作将故障切除。灵敏性指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。可靠性继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。（3）微机保护配电系统是电力系统的一部分，通常是指 35kV 及以下电压等级向用户和用电设备配电的供电系统。配电系统中工厂供配电系统的继电保护装置，主要由机电型继电器构成。机电型继电保护属于模拟式保护，多年来已具有丰富的运行和维护经验，基本上能满足系统的要求。随着城市的扩大、工农业生产的发展和人民生活水平的提高，配电系统的容量日趋增大、结构日趋复杂，因而对继电保护的要求也不断提高。现有的模拟式保护难以满足要求，微机型继电保护因此应运而生。计算机在继电保护领域的运用早在20世纪 50 年代就开始了，首先利用计算机进行离线的故障分析及继电保护装置的整定计算，进行继电保护的动作行为的分析。 70 年代以来随着计算机性能的增强和价格的下降，用微机保护代替原来的机电型继电保护装置成为可能进人 90 年代后，微机保护主要发展方向是多 CPU 、单片机、并行处理式以及引人人工智能等。国内在微机保护方面的研究工作起步较晚，但发展却很快，已经推出了不少成型的产品，现已进人全面应用期。8.2 保护的设置（1）变压器的主保护变压器的主保护机箱包括高、中、低压侧三个断路器的操作回路。高，中压侧有操作闭锁插件，可以重动三个操作闭锁开入，低压侧无操作闭锁插件，直接作用于断路器。在操作回路插件中，有跳、合闸保持回路、防跳回路、开关位置显示灯，并产生合位跳位接点，供装置使用。差动保护对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设差动保护。差动保护是反应被保护元件两侧电流的差额而动作的保护装置。纵联差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。过电流保护为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设过电流保护。过负荷保护对于400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单台运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷情况，装设过负荷保护。过负荷一般情况下是对称的，因此只装于一相电流上，延时作用于信号。对于无人职守的变电所，要装设自动减载装置；对于有人职守的变电所，作用于预告信号。（2）35KV进线保护 电流速断保护； 定时限过电流保护； 一次重合闸； 接地检测；（3）10KV线路保护自动按频率减负荷装置自动按频率减负荷装置的作用：当电力系统出现用功功率缺额而引起频率下降时，有按频率自动减载装置根据频率下降的程度自动切除一部分不重要的负荷，使系统频率迅速恢复至正常值，以免因频率的继续下降引起系统瓦解的严重事故。三相一次重合闸双侧电源线路重合闸的特点：双侧电源线路重合闸装置除满足单侧电源线路对重合闸的要求外，还必须考虑如下特点：当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸。当线路上发生故障跳闸以后，再进行重合闸时两侧电源是否同步。小电流接地检测动作于信号装置小电流接地检测动作于信号装置的作用：为了监视335KV配电系统的绝缘，一般均采用三相三绕组电压互感器，它的一次绕组接成星形中性点接地，辅助二次绕组接成开口三角形，构成了零序电压滤过器。当电网发生单相接地故障时出现零序电压，使电压继电器动作，而动作于信号装置。10KV母联断路器保护电流速断保护电流速断保护+定时限过电流保护整定计算1）10KV母联断路器保护电流速断保护一次侧动作值： 继电器动作值：2）线路保护电流速断保护一次侧动作值： 继电器动作值：定时限过电流保护一次侧动作值： 继电器动作值： 灵敏度校验：，合格（4）
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