某工厂供电系统的设计 说明书

LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 毕业设计(论文) 题 目 某工厂供电系统的设计 学生姓名 学 号 专业班级 指导教师 学 院 电信学院 答辩日期 2013.06.17

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摘要 作为当今工业发展最重要的能源和动力，电能既可以由其他能量转化也可以转化为其他的能量。电能的输送和分配具有可靠、经济、安全、快捷的特点。电力用户包括工业、农业、交通运输等国民经济各个部门以及市政和居民生活用电等。因此，保证可靠、安全、经济、高质量的供电对于工农业的生产和人民生活有着很大的影响和重要意义。 冶金厂供配电设计应根据各个车间的负荷数量和性质、无功补偿、变压器的台数和容量的选择、短路电流的计算以及变电所高低压侧电气设备选择等因素，从而为该冶金厂提供安全可靠、优质的电力资源，并可最大限度的减少公司的资金投入和降低运行成本。使用的方法：工厂的供配电设计应考虑多个方面，运用负荷计算，变压器容量、型号、数量的计算，无限大容量电源系统供电时短路电流的计算，以确定各高低压侧电气设及导线的规格，再进行变压器继电保护装置的设计和整定以及防雷接地设计。最终为本冶金机械修造厂设计一个安全可靠、经济合理、技术先进的供配电控制系统图，满足该厂的生产需求。 关键词：电力系统；继电保护；供配电；负荷计算；短路电流 I

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Abstract As of today's most important industrial development of energy and power, power not only by other energy conversion can also be converted into other energy. Electricity transmission and distribution of reliable, economical, safe, fast. Electricity users, including industry, agriculture,transportation and other various national economic sectors aswell as municipal and residential electricity. Therefore, to ensure reliable, safe, economical,high quality power supply for industrial and agricultural production and people's lives have a great impact and significance of. Metallurgical plant for distribution design should be based on the number and nature of each workshop load, reactive power compensation, transformer station numberand choice of capacity, the calculation of shortcircuit current and the substation high and low pressure side of the electrical equipment selection and other factors, which forthe metallurgical plant providing safe,reliable, high-quality power resources, and can minimize the company's capital investment and lower operating costs. Using the method: the plant for distribution design should take intoaccount various aspects, the use of load calculation, transformer capacity, model, quantity calculation, the calculation of the infinite bulk power system short-circuitcurrent when powered to determine the high and low pressure side of the electrical equipment and wire specifications, design and tuning of transformer protection devices, and lightning protection and grounding design.Final-based metallurgicalmachinery repair workshop to design a safe and reliable and economically reasonable, technologically advanced power supply control system diagram to meet the production needs of the plant. Key words：Power systems; protection; supply and distribution; load calculation; short-circuit current II

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目 录 错误！未定义书签。 第一章 前言 1.1 选题的背景及意义 1.1. 1 选题的背景 现阶段工厂的供配电系统还不发达，所涉及的常规供配电系统最突出的问题就是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低等缺点。虽然这样的现状落后但是方便简单，适合初学者进行锻炼。并且本次毕业设计的主要目的是运用所学的知识分析和解决生产实际问题的能力。从最简单的工程设计入手来掌握工厂变电站电气一次侧，二次侧初设的一般过程，运用在工厂供电等专业课中学到的知识解决实际问题如主接线设计、短路电流计算、主要电气设备选择等问题；学习查阅各种相关的手册和参考资料，为以后从事相关专业打下基础。 1.1.2 选题的意义 在这个学期的毕业设计过程中，通过学习对工厂供电的设计规范、各种电气设备的选择以及设计过程中应该注意到的问题有了更加深入的认识。对工厂的供配电技术有了初步的掌握与理解，有助于以后的工作学习。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。因此工厂供电的设计应做到供电可靠、保证人身和设备安全，在设计过程中要充分的考虑：进线电压的选择，变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。做好工厂的供配电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。 1.2 工厂供电设计的要求及原则 工厂供电设计的过程应具备以下几个基本原则： 1、遵守规程、执行政策 按照国家相关的标准及规定，贯彻国家的相关方针和政策，包括节约资源，合理施工的要求。 2、安全可靠、先进合理 1

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在设计过程共要充分考虑工作人员和设备的安全，保证供电设备的安全有序运行。在经济条件允许的情况下协调各方面的优势，采用经济环保的电器产品。 3、近期为主、考虑将来 考虑工作的特点、规模和进一步的发展情况。合理处理近期和将来的关系，适当考虑扩建的可能性，做到可持续的发展。 4、全局出发、统筹兼顾 按照用电情况、负荷特性、地区供电状况、项目特点等，正确制定设计方案。作为整个工厂设计中的主要环节工厂供电设计方案的设计状况直接关系到工厂是否正确运行。工厂的供配电设计人员也应该充分考虑各方面的因素，在设计过程中做到心中有数。 1.3 本设计的主要要求 在了解冶金厂的生产工艺过程基础上，并适当考虑生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，合理设计一个适合的供配电系统。设计过程包括：⑴资料收集； ⑵进行负荷计算，确定主变压器台数和容量，设计供配电系统图； ⑶ 进行短路容量计算，以确定各高、低压电气设备及导体规格；⑷ 进行变压器继电保护装置的设计和整定，以及供电电源的设计；⑸根据供电要求设计控制系统图和绘制二次接线图。要求采用CAD绘制部分图纸。 冶金厂各个车间的负荷如下： 表1.1各车间380V负荷资料 序号 变电所1 变电所3 变电所4 变电所5 车间或设备组名称 1 铸钢车间 2 砂库 1 铆焊车间 2 水泵房 1 空压站 2 机修车间 3 锻造车间 4 木型车间 5 制材场 6 综合楼 1 锅炉房 2 水泵房 2000 1150 120 960 100 580 160 230 180 60 90 360 40 0.4 0.53 0.66 0.36 0.65 0.78 0.32 0.36 0.35 0.28 0.83 0.7 0.75 变电所2 1 铸铁车间 设备容量(kW) 需用系数kd 功率因数 cosφ 0.60 0.80 0.64 0.57 0.87 0.82 0.76 0.70 0.65 0.77 1.00 0.88 0.85 2

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3 仓库 4污水提升站 14 20 0.35 0.65 0.69 0.86 表1.2 各车间6KV负荷资料 序号 1 2 3 车间或设备组名称 电弧炉 工频炉 空压机 2×1250 2×300 2×250 0.9 0.8 0.85 设备容量(kW) 需用系数kd 功率因数 cosφ 0.88 0.92 0.81 1、工厂电源从供电部门某220/35kV变电所以35kV双回路架空线引入本厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距离厂东侧8km。 2、要求本厂的功率因数在0.9以上。 3

兰州理工大学毕业设计(论文) 第二章 负荷计算和无功补偿计算 2.1 负荷计算的目的及其计算方法 2.1.1 负荷计算的目的 作为供电设计的基本依据，计算负荷是否合理会直接影响各种电力器材的选择以及电气设备的使用情况。计算负荷应该定的合理，否则假如定得过小会造成电气设备工作在过负荷状态，供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热，影响供电系统的正常运行。假如把计算负荷定的过小会造成电缆、架空线等有色金属的浪费。所以考虑到安全、经济等角度应该合理确定计算负荷。 2.1.2负荷计算的计算方法 电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总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。负荷计算的方法有需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷，适用于全厂和车间变电所负荷计算；利用系数法:采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台娄和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数求得计算负荷；二项式将负荷分为基本负荷和附加负荷,后者考虑一定数量大容量设备影响。 由于在初步设计且无大功率设备时宜采用需要系数法，且需要系数法简单易行所以本设计应采用需要系数法确定。 （1）单台用电设备计算负荷： 有功功率 P30?PeKd?kW? （2.1） 无功功率 Q30?P30tan??kvar? （2.2） A? （2.3） 视在功率 S30?P30/cos??kV·计算电流 I30?S30/(3UN)?A? （2.4） 式中P30、Q30、S30——电设备组的有功、无功、视在功率的计算负荷； Pe——用电设备组的设备总额定容量； tan?——功率因数角的正切值； 4

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I30——用电设备组的计算电流； UN——额定电压； （2）用电设备组的计算负荷： 有功功率 P30??K ∑P(kW) (2.5) 无功功率 Q30?K∑Q∑Q30i(kvar) (2.6) 视在功率 S30?P302?Q302(kV·A) (2.7) 计算电流 I30?S30/(3UN)?A? (2.8) 式中∑P30i——所有设备组有功计算负荷P30之和； K∑P——有功负荷同时系数，本设计取0.9； ∑Q30i——所有设备组无功计算负荷Q30之和； K∑Q——无功负荷同时系数，本设计取0.9。 2.2 负荷计算 为了通过计算得出冶金厂的电气设备型号，本次设计采用逐级计算法。该方法可以通过供配电原理图，从最基础的电气设备开始计算。向着进线方向逐级计算，经过计算后可以得出整个工厂的计算负荷。 2.2.1 380V车间负荷计算 （1）冶金厂第一变电所负荷计算由式（2.1）、（2.2）和（2.3）可得 Pe.1?2000kw Kd.1?0.4 cos?1?0.6 tan?1?1.33 P30.1?Pe.1Kd.1?2000?0.4?800(KW) Q30.1?P30.1tan?1?800?1.33?1064(kvar) S30.1?P30.1?Q30.1?8002?10642?1331.2(kV?A) （2）冶金厂第二变电所负荷计算由式（2.1）、（22）和（2.3）可得 P30.2??Pe.2Kd.2?(1150?0.53?120?0.66)?688.7(KW) 22 5

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Q30.2??P30.2tan?.2?(609.5?0.75?79.2?1.2)?552.1(kvar) S30.2?P30.2?Q30.2?688.72?552.12?882.7(kV?A) （3）冶金厂第三变电所负荷计算算由式（2.1）、（2.2）和（2.3）可得 P30.3??Pe.3Kd.3?960?0.36?100?0.65?410.6(KW) Q30.3??P30.3tan?.3?345.6?1.44?65?0.57?534.8(kvar) S30.3?P30.3?Q30.3?410.62?534.82?674.2(kV?A) （4）冶金厂第四变电所负荷计算由式（2.1）、（2.2）和（2.3）可得 P30.4??Pe.4Kd.4?740.9(KW) Q30.4??P30.4tan?.4?532.8(kvar) S30.4?P30.4?Q30.4?740.92?532.82?912.6(kV?A) （5）冶金厂第五变电所负荷计算由式（2.1）、（2.2）和（2.2）可得 P30.5??Pe.5Kd.5?299.9(KW) Q30.5??P30.5tan?.5?167.9(kvar) S30.5?P30.5?Q30.5?299.92?167.92?416.7(kV?A) 222222222.2.2 6KV车间负荷计算 （1）有功计算负荷：P30?KdPe(KW) 1) 电弧炉：P30?0.9?2?1250?2250(KW) 2) 工频炉：P30?0.8?2?300?480(KW) 3) 空压机：P30?0.85?2?250?425(KW) （2）无功计算负荷：Q30?P30tan?(kVar) 1）电弧炉：Q30?2250?0.54?1215(kVar) 6

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2）工频炉：Q30?480?0.43?206.4(kVar) 3）空压机：Q30?425?0.72?306(kVar) （3）视在计算功率：S30?P30/cos?(kV?A) 1）电弧炉：S30?2) 工频炉：S30?3) 空压机：S30?2250?2557(kV?A) 0.88480?522.5(kV?A) 0.92425?523.7(kV?A) 0.85（4）6KV侧总负荷计算由公式（2.4）、（2.5）、（2.6） 1）计算6KV侧总有功负荷 P30?0.9?(2250?480?425)?2839.5(KW) 2）计算6KV侧总无功功率 Q30?0.9?(1215?206.4?306)?1554.7(kVar) 3）计算6KV侧总视在功率 S30?2839.52?1554.72?3685.9(kV?A) 2.2.3 冶金厂总负荷列表 经过上面各式的计算可以得出全厂各车间的有功功率、无功功率、视在功率，并将计算值写入表（2.1）、（2.2）中： 车间变电所 NO1 NO2 NO3 NO4 NO5 总计 表2.1 380V车间负荷计算 Q30/kvar /kW P30800 688.7 410.6 740.9 299.9 2646 1064 552.1 534.8 532.8 167.5 2566.1 S30/kV?A 1331.2 882.7 674.2 912.6 343.5 3685.9 表2.2 6KV车间负荷计算 车间变电所 /kW P30Q30/kvar S30/kV?A 7

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1电弧炉 2工频炉 3空压机 小计 2250 480 425 2839.5 1215 206.4 306 1554.7 2557 522.5 523.7 3237.2 2.3无功补偿方式及其计算 2.3.1无功补偿的方式 为了防止无功电力倒送，改善企业用电的功率因数，应在配电系统中设计安装无功补偿设备，并做到随负荷和电压的变动及时投入或切除。工厂中基本上采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。并联电容器的方法有三种：高压集中补偿、低压集中补偿、低压分散补偿。本次无功补偿采用6kv高压集中补偿和低压集中补偿方式相结合。 无功补偿计算主要计算公式： 功率因数角的余弦 cos??无功功率补偿容量 QC?P30?(tan?1?tan?2) （2.10） 补偿后视在计算负荷 S30?P30?(Q30?QC.)2 （2.11） 式中cos?——功率因数角的余弦值； QC.380V——无功功率补偿容量 ； ?1、?2——补偿前后的功率因数角； S30—— 补偿后视在计算负荷 。 'P30 （2.9） S30'22.3.2 380V车间无功补偿的计算 下面以NO.1变电所为例进行无功补偿计算： 1） 由公式（2.9）得 cos?1?P30?S30?800?1331.2?0.60 2） 由最大负荷的功率因数为0.9以上取0.92。则 NO.1所需无功功率补偿容量 由公式 （2.10）得 8

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QC.NO1?P30?(tan?1?tan?2)?800?(1.33?0.43)?720(kvar) 选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1台与方案4（辅屏）6台相组合，总共容量112kvar×7=784kvar。 补偿后有功计算负荷：P30'=P30=800KW 补偿后无功计算负荷：Q30'=Q30-Qc=1064-784=280 Kvar 补偿后视在计算负荷：S30'=P30'2?Q30'2=847.6 KV·A 高压侧功率因数的校检：?PT=0.015S30'=0.015×847.6=12.7 KW ?QT=0.06S30'=0.06×847.6=50.9 Kvar 高压侧有功计算负荷：P30''=?PT+P30'=812.7 KW 高压侧无功计算负荷：Q30''=?QT+Q30'=330.9 KV·A 高压侧视在计算负荷：S30''=P30''2?Q30''2=887.5 KV·A 887.5S30''高压侧计算电流：I30===85.4 A 3UN3?6'P''30高压侧的功率因数：cos?=''=0.916>0.9，满足要求。 S30''其它车间的无功补偿计算同理可得。 表2.3 各380V车间功率补偿计算结果 变电所 补偿 前 补偿后 高压侧 cos?NO.1 0.6 800 1064 1331.2 0.94 800 280 847.6 0.92 812.7 330.9 887.5 NO.2 0.78 688.7 552.1 882.7 0.95 688.7 216.1 721.8 0.94 699.5 259.4 746 NO.3 0.61 410.6 534.8 674.2 0.96 410.6 114.8 426.3 0.95 417 440 440 NO.4 0.81 740.9 532.8 912.6 0.92 740.9 308.8 802.7 0.904 752.9 357 833.3 NO.5 0.87 299.9 167.5 343.5 0.92 299.9 125.5 325.1 0.90 304.8 145 337.5 P30(KW) Q30(Kvar) S30(KV·A) cos?' P30(KW) Q30(Kvar) S30(KV·A) cos?'' P30(KW) Q30(Kvar) S30(KV·A) 2.3.3 6KV侧无功补偿的计算 9

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1) 由公式（2.9）cos??P30/S30?0.88。 2) 由最大负荷的功率因数为0.9以上取0.94。则 6KV所需无功功率补偿容量 由公式（2.10）得 QC.6KV?P30?(tan?1?tan?2)?511.1(kvar) 根据计算的所需无功功率补偿容量可以看出应并联QC.6KV?600(kvar) 可用的方法是每一相并联接上2个BWF6.3-100-1型号的电容器。 4）补偿后功率因数为0.92>0.9 变压器低压侧补偿后视在功率由公式(2.11)得 S30.1?P30.1?Q30.1?2839.52?954.72?2995.7(kV?A) 因此主变压器容量比补偿前容量减少了241.5(kV?A)。 表2.4 6KV侧无功功率补偿后的计算负荷 项目 补偿前负荷 无功补偿容量 补偿后负荷 cos? 22P30/kW Q30/kvar S30/kV?A 0.87 0.948 2839.5 2839.5 1554.7 600 954.7 3237.2 2995.7 2.3.4 变压器损耗的计算 35KV变压器损耗由公式（2.12）、（2.13）： ?PT?0.015S30?0.015?6223.5?93.4(kW) ?QT?0.06S30?0.06?6223.5?373.4(kvar) 2.3.5 全厂计算负荷 35KV侧总有功功率计算由公式（2.5）： P30??PT?P30.380V?P30.6KV?93.4?2986.9?2839.5?5919.8(KW) 35KV侧总无功功率计算由公式（2.6）： Q30??QT?Q30.380V?Q30.6KV?373.4?1232.7?954.7?2560.8(kVar) 35KV侧视在功率计算由公式（2.7）： S30?Q30?P30?6450(kV?A) 35KV侧总计算电流由公式（2.8）： S I30?30?106.4(A) 3UN22 10

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经过上面的计算可以得出工厂工厂功率补偿后的计算负荷列表如下： 表2.5 全厂功功率补偿后的计算负荷 项目 全厂车间 cos? P30/kw0.918 5919.8 Q30/kvar S30/kV?A I30/A 2560.8 6450 106.4 11

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第三章 主变压器的选择 变压器具有降低和升高电压的功能，是变电系统中最重要的一次设备，有利于电能合理的输送、分配、使用。 变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯，XED型，ED型，CD型。变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器。 按照经济的原则，变压器台数应根据供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合确定。在确定变压器容量时，除考虑正常负荷外，还应考虑到变压器的过负荷能力和经济运行条件。 3.1变压器台数和容量的选择原则 1、主变压器台数的原则选择应根据负荷特点和经济运行要求选择。 1）应满足用电负荷对可靠性的要求。再有一二级负荷的变电所中，应选择两台变压器。 2）由于季节和昼夜的变化引起负荷发生变化宜采用经济运行的变压器，技术性合理时可选择两台变压器。 由于本厂为二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，应考虑采用两台变压器。采用暗备用的方式，目的是当一台变压器发生故障时另一台变压器可以继续供电。 2、由于本设计要求两台变压器，应考虑采用两台变压器采用暗备用（暗备用是指两台变压器都工作，两路电源变压器容量都是按计算负荷一、二级负荷确定）的方式，当其中一台变压器发生发生故障另一台主变压器容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%则可保证80%负荷供电。 1）主变压器装设一台时应满足：主变压器容量SNT应不小于总计算负荷S30，即： SN.T?(1.15~1.4)S30 (3.1) 2) 主变压器装设两台时应满足：每台变压器容量SNT不应小于总计算负荷S30的60%最好为70%左右，即： 12

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SN.T?(0.6~0.7)S30 (3.2) 3.2变压器台数和容量的选择 （1）NO.1 由于该车间对电压可靠性要求较高所以用两台变压器，用公式 (3.2) SN.T?(0.6~0.7)S30?508.56~593.3(KV?A) 选择两台 S9-500/6变压器。 （2）NO.2 由于该车间对电压可靠性要求较高所以用两台变压器，用公式 (3.2) SN.T?(0.6~0.7)S30?(433.1~505.3)(KV?A) 选择两台S9-500/6变压器。 (3) NO.3 由于对电源的可靠性要求比较低所以用一台变压器，用公式 (3.1) SN.T?(1.15~1.4)S30?(490.2~596.8)(KV?A) 选择一台S9-500/6变压器。 (4) NO.4 由于对电源的可靠性要求比较低所以用一台变压器，用公式 (3.1) SN.T?(1.15~1.4)S30?(923.1~1123.8)(KV.A) 选择一台S9-1000/6变压器。 (5) NO.4 由于对电源的可靠性要求比较低，所以用一台变压器，用公式 (3.1) SN.T?(1.15~1.4)S30?(373.9~455.1)(KV.A) 选择一台S9-400/6变压器。 （6）总降压变电所变压器容量和台数的选择，由于冶金厂的负荷为二级负荷，所以应选择两台变压器，变压器容量计算： SN.T?(0.6~0.7)S30?(3870~4515)(KV?A) 选择两台S9-4000/35变压器。 由于本设计主要为二级负荷所以整个工厂的主变压器采用两台变压器变压器的型号为S9-4000/35，所以车间NO.1、NO.2为铸钢和铸铁车间，而在冶金厂中铸钢、铸铁两个车间相对于其他车间重要，对电能的可靠性要求较高，所以应采用两台变压器并列工作,从而提高工厂供电的可靠性。 13

兰州理工大学毕业设计(论文) 第四章 变电所的主接线的设计 4.1变电所主接线的原则 变电所的主接线是指实现电能输送和分配的一次电气接线，应根据不同的变电所在整个供电系统中的地位、设备特点、进出线回路数、符合性质等条件确定。应满足安全、经济、灵活可靠等要求。虽然一台主变压器的主接线方案在成本上比两台主变要低一些，但是冶金厂为二级负荷，假入出现中途断电，在经济上的损失远大于装设的费用，因此决定两台主变的方案。在大中型企业配电室的位置应该尽量靠近负荷中心，总配电所主接线图表示工厂接受、分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、隔离开关、熔断器、互感器）组成。主接线直接关系到运行的安全、经济、灵活、可靠要求，是供电系统的中心环节。 （1） 安全性：包括设备安全和人身安全。因此，电气设计必须遵守国家标准和电气设计规范，正确设计各个线路电气接线，合理选择电气设备，严格配置正常监视系统和故障保护系统，全面考虑各种保障人身安全的技术要求。 （2） 可靠性：就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。提高供电可靠性的途径很多，例如设置备用并采用备用电源自动投入装置、多路并联供电等。电气设备是供电系统中最薄弱的元件，为了使供电系统工作可靠，接线方式应力求简单清晰，减少电气设备的数目等。 （3） 灵活性：就是在保障安全可靠的前提下，主接线能够适应不同的运行方式。例如负荷较时，能方便地切除不必要的变压器，而在负荷增大时，又能方便地投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。 （4） 经济性：是在满足以上要求的前提下尽量降低建设投资和年运行费用。但是，在投资增加不多或经济许可的情况下，应尽量提高供电可靠性，减少停电损失。实现经济效益和环境效益的协调发展。 4.2变电所主接线方式

（1） 变电所常用的主接线基本形式有线路-变压器组接线、单母线接线、桥式接线三种类型。 1) 线路-变压器组接线，只有一路电源供电线路和一台变压器时可采用线路-变压器组接线。优点：所用电气设备少，结构简单。缺点：该单元中任一设备发生故障或者检修时，变电所全部停电，可靠性差。如图 4.1所示。 14

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图 4.1 线路-变压器组接线 2) 单母线接线 ，单母线不分段接线如图4.2。 图4.2 单母线不分段接线 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。 适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。 3) 单母线接线 ，单母线分段接线如图4.3。 15

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图4.3 单母线分段接线 优点：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。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。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。 适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。 3）桥式接线，将两个线路—变压器单元通过—组开关连在一起的接线。断路器跨接在进线断路器内侧靠近变压器成为内桥式接线，如图4.4；若断路器跨在进线断路器外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线，如图4.5。 内桥接线适用范围：供电线路距离长，线路容易发生故障；负荷不出现大的波动，主变压器基本不切换；没有穿越功率的中断总将压变电所。 外桥接线适用范围：供电线路距离长，线路不容易发生故障；负荷经常出现大的波动，主变压器经常切换，有穿越功率的中断总将压变电所，因为采用住外桥式接线根据其特点可以看出不会影响电力系统潮流。 16

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图4.4 内桥接线 图4.5 外桥接线 4.3变电所主接线方案的确定 方案一：35kV侧采用内桥接线，6kV侧采用单母线分段接线。 方案二：35kV侧采用单母线分段接线，6kV侧采用单母线分段接线。 此两种方案的比较：

方案一 35kV、10kV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。

方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。

由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即35kV侧采用内桥接线，6kV侧采用单母线分段接线。如图4.6所示：

4.4 主接线中的设备配置 4.4.1 隔离开关的配置 ⑴ 中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 ⑵ 在出线上装设电抗器的6—10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 ⑶ 接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。 ⑷ 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。

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图4.6 工厂主接线图 4.4.2 接地刀闸或接地器的配置 ⑴ 为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上每段母线根据长度宜装设1—2组接地刀闸或接地器，每两接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地器。 ⑵ 63KV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路宜配置接地刀闸。 4.4.3 电压互感器的配置 ⑴ 电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护 装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。 18

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⑵ 旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。 ⑶ 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。 ⑷ 当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容 式套管上的电压抽取装置。 ⑸ 发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。 4.4.4 电流互感器的配置 ⑴ 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。 ⑵ 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。 ⑶ 对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。 ⑷ 一台半断路器接线中，线路—线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路—变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。 4.4.5 避雷器的装置 ⑴ 配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。 ⑵ 旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。 ⑶ 220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。 ⑷ 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 ⑸ 下列情况的变压器中性点应装设避雷器 ① 直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。 ② 直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。 ③ 接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。 ④ 发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设 19

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避雷器。 ⑤ SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。 ⑥ 110—220KV线路侧一般不装设避雷器。 20

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第五章 短路电流的计算 5.1短路电流计算的目的和方法 短路是指供电系统中一相或多相载流导体接地或者相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。供电系统的短路的类型与其电源的中性点是否接地有关。短路基本上分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。为了选择和效验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流。 进行短路计算，应该先绘制计算电路图。在计算电路图终将要所需要的各种元件的各种额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，对短路电流大的点需要进行短路校验。计算短路电流的方法有两种：一种是有明值法，另一种是标幺值法。在电力工程计算中广泛应用的一种计算方法是标幺值法。 标幺值法的概念： 某量的标幺值?该量的实际值（任意单位）该量的基准值（与实际值同单位） 所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户线路，为了求出电源至短路点的短路电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的标幺值。计算出每个元件的电抗后，画出由电源至短路点的等效电路图。 （1）输电线路 X*?x0LSjUj2 L——输电线路的长度； x0——每公里电抗值； （5.1） Sj——系统阻抗相对于基准容量； Uj——基准电压； （2）变压器 21

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?uk%SjX?100SN.T （5.2） *T ?uk%——变压器的短路电压百分数； (3) 电抗器 *XLR? XLR%UN.LRXLRSj21003UN.LRIN.LRUj (5.3) XLR%——额定电抗百分数； UN.LR——额定电压； IN.LR——额定电流； （4）电源 Xs?*SjSk （5. 4） Sk——电力系统变电站出口断路器处的短路容量； Sj——系统阻抗相对于基准容量； （5） 基准电流 Ij? SjSj3Uj （5.5）—— 基准容量 —— 基准电压 Uj15.2短路电流计算 冶金厂从区域变电站采用长8KM架空线供电，电压等级为35KV，电源为无限大容量系统（一种运行方式），最大运行方式短路容量为200MVA。绘制短路电流计算电路图，确定短路计算点，如图5.1所示。 22

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图5.1 短路电流计算电路图 采用标幺值法计算 （1）确定短路电流计算基准值： 设Sj?100(MV?A) Uj?1.05UN即高压侧 基准电压Uj1?37(KV) 低压侧 基准电压Uj2?6.3(KV) 由公式（5.5）得基准电流： Ij1?Sj3Uj1?100?1.56(kA) 3?37 Ij2?Sj3Uj2Sj3Uj3?100?9.16(kA) 3?6.3100?144.3(kA) 3?0.4 Ij3??（2）计算系统各元件阻抗的标幺值，绘制等效电路图5.2。 23

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图5.2 等效电路图 一、最大运行方式下的短路电流计算 1）电力系统 由材料可知本系统在短路容量是SOC?200MV?A:由公式（5.4） X1??100MV?A?0.5 200MV?A2）架空线路 查表6.1得X0?0.4?/kmx,架空线路L=8km，因此由公式（5.1） ： ??0.4?8? X2100?0.23 2373) 电力变压器 查表的 Uk%?7，由公式（5.2）： ?? X3?X4?7?100000?1.75 100?4000（1）求K-1点的短路电抗总阻抗标幺值及短路电流的周期分量，冲击电力短路容量： 1) 计算线路总电抗标幺值： X*K?1?Xs*?X1*?0.5?0.23?0.73 （5.6） ? 2) K-1处的短路参数： （3）* IK?1?1X*K?1??1?1.37 （5.7） 0.733) 三相短路电流周期分量有效值： 3) I(K?1?Id1X?(K?1)??1.56?2.14(KA) （5.8） 0.73 24

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4）其他短路电流 3)(3)(3) I``(（5.9） K?1?I??IK?1?2.14(kA) 5）冲击电流： （3）(3) i K?1?2.55IK?1?2.55?2.14?5.46(kA) （5.10）6）短路冲击电流： （3）(3) I K?1?1.51IK?1?1.51?2.14?3.23(kA) （5.11）7）三相短路容量： （3）（3）*·A) （5.12） S K?1?IK?1?Sd?1.37?100?137(MV(2) 求K-2点的短路电抗总阻抗标幺值及短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量： 1）计算线路总电抗标幺值，由公式（5.6）： 1.75***X*K?2?X1?X*?X//X?0.5?0.23??1.6025 234?22) K-1处的短路参数，由公式（5.7）： （3）* IK?2?1X*K?2??1?0.623 1.60253) 三相短路电流周期分量有效值，由公式（5.8）： 3) I(K?2?Id1X?(K?2)??9.16?5.7(KA) 1.6054）其他短路电流，由公式（5.9）： '(3)(3)(3) I'K?2?I??IK?2?5.7(kA) 5）冲击电流，由公式（5.10）： （3）(3)?2.55I iK?2K?2?2.55?5.7?14.5(kA) 6）短路冲击电流，由公式（5.11）： （3）(3) IK?2?1.51IK?2?1.51?5.7?8.6(kA) 7） 三相短路容量，由公式（5.12）： （3）（3）*·A) SK?2?IK?2?Sd?0.623?100?62.3(MV（3）求K-3点的短路电抗总阻抗标幺值及短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量： 1）计算线路总电抗标幺值，由公式（5.6）： **X5?X6?4.5?100000?5.6 100?800 25

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1.755.6******X*K?3?X1?X2?X3//X4?X5//X6?0.5?0.23???4.4 ?222) K-1处的短路参数，由公式（5.7）： （3）* IK?2?1X*K?3??1?0.23 4.43) 三相短路电流周期分量有效值，由公式（5.8）： (3) IK?2?Id1X?(K?2)??144.3?32.8(KA) 4.44）其他短路电流，由公式（5.9）： ''(3)(3)(3)) IK?2?I??IK?2?32.8(kA5）冲击电流，由公式（5.10）： （3）(3) iK?2?2.55IK?2?2.55?32.8?83.6(kA) 6）短路冲击电流，由公式（5.11）： （3）(3) IK?2?1.51IK?2?1.51?32.8?49.5(kA) 7） 三相短路容量，由公式（5.12）： （3） SK?2?SjX*?K?2???100?22.7(MV·A) 4.4表5-1 最大运行方式下短路计算结果 三相短路电流/ KA 短路计算点 (3) IK三相短路 容量/MV·A (3) IShI''(3) 2.14 5.7 32.8 25.8 23.7 27.8 15.0 (3) I?(3)iSh (3) SKK1 K2 1#变K3 2#变K3 3#变K3 4#变K3 5#变K3 2.14 5.7 32.8 25.8 23.7 27.8 15.0 2.14 5.7 32.8 25.8 23.7 27.8 15.0 5.46 14.5 83.6 65.8 60.4 70.9 38.3 3.23 8.6 49.5 39 35.8 42 22.7 137 62.3 22.7 17.9 16.4 19.2 10.4 二、最小运行方式下的短路电流计算 1）电力系统 由材料可知本系统在短路容量是SOC?100MV?A:由公式（5.4） X1??100MV?A?1 100MV?A 26

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2）架空线路 查表6.1得X0?0.4?/kmx,架空线路L=8km，因此由公式（5.1） ： ??0.4?8? X2100?0.23 2373) 电力变压器 查表的 Uk%?7，由公式（5.2）： ?? X3?X4?7?100000?1.75 100?4000（1）求K-1点的短路电抗总阻抗标幺值及短路电流的周期分量，冲击电力短路容量： 1) 计算线路总电抗标幺值： X*K?1?Xs*?X1*?1?0.23?1.23 ?2) K-1处的短路参数： （3）* IK?1?1X*K?1??1?0.81 1.233) 三相短路电流周期分量有效值： (3) IK?1?Id1X?(K?1)??1.56?1.27(KA) 1.234）其他短路电流 ``(3)(3)(3)) IK?1?I??IK?1?1.27(kA5）冲击电流： （3）(3)?2.55I iK?1K?1?2.55?1.27?3.2(kA) 6）短路冲击电流： （3）(3) IK?1?1.51IK?1?1.51?1.27?1.9(kA) 7）三相短路容量： （3）（3）*A) SK?1?IK?1?Sd?0.81?100?81(MV·(4) 求K-2点的短路电抗总阻抗标幺值及短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量： 1）计算线路总电抗标幺值，由公式（5.6）： 1.75**** X*K?2?X1?X2?X3//X4?1?0.23??2.1 ?2 2) K-2处的短路参数，由公式（5.7）： 27

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（3）* IK?2?1X*K?2??1?0.56 1.773) 三相短路电流周期分量有效值，由公式（5.8）： (3) IK?2?Id1X?(K?2)??9.16?5.2(KA) 1.774）其他短路电流，由公式（5.9）： ''(3)(3)(3) IK?I?I) ?2?K?2?5.2(kA 5）冲击电流，由公式（5.10）： （3）(3) iK?2?2.55IK?2?2.55?5.2?13(kA) 6）短路冲击电流，由公式（5.11）： （3）(3) IK?2?1.51IK?2?1.51?5.2?7.8(kA) 7） 三相短路容量，由公式（5.12）： （3）（3）*A) SK?2?IK?2?Sd?0.56?100?56(MV·表5-2 最小运行方式下短路计算结果 短路计算点 (3) IK三相短路电流/ KA 三相短路 容量/MV·A (3) IShI''(3) 1.27 4.4 (3) I?(3)iSh (3) SKK1 K2 1.27 4.4 1.27 4.4 3.2 1 1.9 7.8 81 56 28

兰州理工大学毕业设计(论文) 第六章 厂各变电所进线及一次设备的选择 6.1变电所进线的选择 工厂的高压进线主要有架空线和电缆两种。 电缆的导体部分和绝缘部分都在一个整体中，所以电缆线路的结构问题实际上就是电缆的敷设方法。①一般环境或者场所可以采用铝芯电缆，但在特殊的场所，应采用铜芯电缆。②采用带保护层的铠装电缆可以埋入地下，倘若在无机械损伤可能的场所，电缆可以用塑料护套电缆或者铅包电缆。③电缆除了按照铺设环境来选择外还要考虑电压需要，是电器元件能够安全的运行。 架空线的主要优点有：①设备简单，造价低；②露置空气中，依靠定期巡线便能及时发现缺陷，有故障时易于检修和维护；③利用空气绝缘，建造比较容易。导线常用的材料是铜、铜锡合金、铝、铝合金及钢。选择架空线的导线截面积，机械强度是重要的考虑因素之一。 电线、电缆截面选择应该满足允许工作的最高温度、电压损失、机械强度等要求。电缆线路还应效验热稳定，以达到安全运行，降低电能损耗、减少运行费用的目的。导线截面的选择主要有三种： (1) 按照发热选择导线截面积 当导线传输一定负荷时，其电阻上能耗使导线温度升高，导致绝缘老化和机械强度降低。因此，各种导线通常都规定有其最高允许长期工作的温度。 (2) 按经济电流密度选择导线截面积 在建设电网时，从经济上要求考虑两方面的问题：一是要减少建设的初投资，另一方面也要考虑如何减少以后每年所支付的年运行费用。线路上的电能损耗是供电系统运行费用的一个组成部分。 (3) 按电压损失要求选择导线截面积 为保证供电质量，导线上的电压损失应低于最大允许值，通常不超过5%。因此，对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按运行电压损失来选择或效验导线截面积。 该冶金厂从区域变电站采用长8KM架空线供电到母线上，再经电缆接线连接到各变电所的高压开关柜上。 6.1.1 架空线的选择及校验 根据冶金厂的相关资料，该冶金厂从区域变电站采用长8KM架空线供电，本厂最大负荷利用时数为6000小时，采用LJ钢芯铝绞线。采用按经济电流密度选择导线截面积确定架空线的导线型号。 （1）经济截面的选择 29

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I30?S306450??106.4(A) (6.1) 3UN3?35表6.1 短路计算结果 线路类别 导线材质 铝 架空线路 铜 铝 电缆线路 铜 2.50 2.25 2.00 3.00 1.92 2.25 1.73 1.75 1.54 年最大负荷利用小时/h 3000以下 1.65 3000-5000 1.15 5000以上 0.90 查表知，Jec=0.9A/mm2，则经过计算的最小截面积 Aec?I30106.4??118.2(mm2) （6.2） Jec0.9选择95mm2裸铜绞线，即LJ-95型。相应的参数x0=0..0.355Ω/km，r0=0.336Ω/km 。 （2）发热条件效验 查表知，LJ-95在室外30℃时，运行的载流量I=305A＞I`30，满足发热要求。 （3）机械强度效验 查表知，LJ-95钢芯铝绞线机械强度最小截面积Smin?35mm2?95mm2，满足机械强度要求。 6.1.2 6kv母线的选择 I'30=S'306223.5==598.9 A 3?UN3?6查表知，Jec=1.54A/mm2，则经过计算的最小截面积 Aec?I30598.9??388.9(mm2) Jec1.54查询相关附录表：根据当地温度的需要选择适宜的导线，因此这里应该选择LMY型矩形硬铝母线，选择导线的截面积为80×6mm2，其允许载流量Ial为1010A。 6.1.3 各变电所进线选择 30

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NO.1变电所： 年最大负荷利用小时在5000h以上的架空线路且材料为铝芯电缆的经济电流密度为1.54A/mm2。 'S30887.5回路电流：I'30===42.7 A 3UN3?6?2I'3042.7所以?ec===27.7mm2 jec1.54查表知：可选择ZLQ20-10000-3×35 mm2的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防 腐电缆，相关参数：在温度为30℃时，允许的载流量是105A，正常允许的最高温度为60℃。 其他变电所均采用ZLQ20-6000型电缆，其选择结果如表6.2所示： 表6.2 各变电所高压进线列表 变电所 回路电截面积?ec流I（mm2） 30 架空线 电力电缆（每回路） 型号 S（mm2根35℃允许载流） 数 量（A） 2 2 1 1 1 112 90 112 177 90 （A） NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 42.7 35.9 42.3 80.2 32.5 27.7 23.3 27.5 52.1 21.1 ZLQ20-6000-3×35 ZLQ20-6000-3×25 ZLQ20-6000-3×35 ZLQ20-6000-3×50 ZLQ20-6000-3×25 25 70 35 25 35 6.1.4 变电所低压出线的选择 选择原则:根据计算变电所计算电流大小，来选择线型。 NO.1变电所： 847.6S'30低压侧回路电流：I30===643.9A 3UN3?0.38?2'所选母线载流量应大于回路电流，查表可知：矩形硬铝母线LMY—50×6,其 放平时的载流量是695A，能够满足载流要求。其他变电所选择如下表6.3所示： 表6.3 各变电所低压进线列表

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变电所 回路电流（A） 型号 NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 643.9 543.4 647.7 1219.6 494 LMY—50×6 LMY—50×5 LMY—50×6 LMY—80×8 LMY—40×5 低压侧回路母线 尺寸（mm2） 根数 允许载流量（A） 50×6 50×5 50×6 80×8 40×5 2 2 1 1 1 695 625 695 1240 507 6.2 用电设备的选择与校验 6.2.1 高压开关柜的选择 供电系统中各种电气设备的选择是根据根据系统运行的要求和设备的安装环境条件，保证在正常工作，安全可靠、运行维护方便，投资经济合理。在短路情况下，能满足动稳定和热稳定的要求而不致损坏，并在技术合理的情况下力求经济。 （1）按正常工作条件选择 1、按工作环境选择 供电系统的电气设备在制造上分户内型及户外型，户外型设备工作条件较恶劣，户内型设备不能用于户外了。此外，还应考虑防腐、防爆、防尘、放火及海拔等要求。 2、按电压选择 通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1~1.15倍，因此，在选择电气设备的额定电压时，应使电气设备的额定电压不低于设备装设地点的电网额定电压UN.et即 UN。et?UN （6.3） 3、按电流选择 电气设备的额定电流是指在规定的环境温度θ0（θ0一般由设备生产厂家规定）下，电气设备长期运行通过的电流。选择设备或载流导体时应保证满足以下条件： IN。et?Ir.max （6.4） 式中 IN.et——设备铭牌标出的额定电流； Ir.max——设备或载流导体长期通过的最大的工作电流。 4、按断流能力选择 32

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设备的额定断开电流或者断流容量应该大于等于设备分断瞬间的短路电流 效值或者短路容量。 （2） 按短路情况进行动稳定和热稳定效验 1、 动稳定效验 即以设备出厂时最大稳定试验电流与短路电流的冲击电流相比较，且 （3）i?ietsh （6.5） 式中 iet——设备出厂时的最大稳定试验电流幅值； （3） i——设备在系统中安装处的短路冲击电流。 sh2、短路情况下的热稳定 对电流互感器要满足下面的热稳定关系，即 22（ktIN1.TA）t?I?tj （6.6） 式中 kt——产品目录中给定的热稳定倍数; IN1.TA——电流互感器一次侧额定电流; t ——由产品目录中给定的热稳定时间， 3、由于技术方面的规定下列各种情况不用进行热稳定或者动稳定校验： 1）用熔断器保护的电气设备。 2）用限流电阻保护的电气设备及各种线路 3）架空线电力线路。 目前市场上流行的开关型号很多,归纳起来有以下几种型号,现把各种型号的开关型号及其优缺点列举如下: 1）GG-1A系列: GG-1A固定式交流金属封闭开关设备:适用于3.6-10Kv三相交流50Hz系统中作为接受与分配电能之用，其母线系统为单母线，并可派生出单母线带旁路结构。本开关柜的主开关采用ZN28-10系列真空断路器，可配用CD10Ⅱ型、CD17电磁操作机构，也可配用CT8、CT17G、CT19B弹簧操作机构，隔离开关采用GN19-10或GN24-10、GN22-10（用于2000A以上）本开关柜加装闭锁装置，具有“五防”闭锁功能。 33

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图6.1 GG-1A开关柜 柜内不采用任何形式的相间、相对地绝缘隔板（或复合绝缘）。相间、相对地绝缘距离≥125mm。 主开关采用ZN28-10系列真空断路器固定安装在开关柜的中部，并与母线隔离开关由隔板隔开，便于维修人员检修、维护； 开关柜上加装闭锁装置，达到“五防”要求 a. 防止走错间位，错分错合断路器； b. 防止带负荷分，合隔离开关； c. 防止误入带电间隔； d. 防止带电挂地线； e. 防止带地线路闸。 可配用CD10Ⅱ型、CD17、CT8、CT19B等多种操作机构。 适用条件: 环境温度：上限+40℃； 下限—10℃ （允许在—30℃时储运） 海拔高度：不超过1000m； 相对湿度：日平均值不大于95%，月平均值不大于90%； 地震烈度：不超过8度； 没有火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈振动的场所。 表6.4 GG-1A开关柜参数 项目 额定电压 额定频率 额定电流 额定开断电流 额定短路关合电流. 单位 kV Hz A kA kA 参 数 3.6，7.2，12 50 630~3150 16，20，31.5，40 40，50，80，100 34

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额定短路稳定电流 额定热稳定电流 额定热稳定时间 母线系统 操作方式 外形尺寸（宽X深X高） 2）XGN系列 用途：XGN箱型固定式金属封闭开关设备（简称开关），主要用于电压为3KV、6KV、10KV，频率为50HZ的三相交流电力系统中电能的接受与分配。本系统具有可靠的“五防”闭锁功能，性能可靠，可广泛用于高压电动机的起动、投切运行等场合。 结构特点：XGN15-12型环网柜采用金属封闭箱式结构，主开关与柜体为固定安装，主回路系统的各隔室均有压力释放装置和通道，各隔室均可靠接地，而且封闭完善，外壳防护等级达到IP3X。开关室内装有FL（R）N36-12D型三工位负荷开关，该负荷开关的外壳为环氧树脂浇注而成，内充六氟化硫（SF6）气体。 XGN2—10箱型固定式交流金属封闭开关设备（简称开关）用于3.6KV，10KV三相交流50Hz系统中作为接受和分配电能之用的户内成套配电设备，具有对电路控制保护和监测等功能。其母线系统为单母线及单母线带旁路母线，并可派生出双母线结构。 本开关符合国家标准GB3960《3-35KV交流金属封闭开关设备》及国际标准IEC298的要求，并具有一套完善的性能可靠，功能齐全、结构简单、操作方便的机械式防误闭锁装置，简便而有效的达到两部提出的“五防”闭锁功能。 开关的主开关采用SNl0—10型系列少油断路器及ZN28A—10型系列真空断路器。断路器配用CDl0系列电磁橾动机构或CT8弹簧操动机构；真空断路器也可配用CDl7系列电磁操动机构、CTl7或CT19B弹簧操动机构。开关采用GN30—10旋转式开关系列产品。 3）HXGN系列: HXGN—10型开关柜（简称环网柜），系三相交流额定电压10kV、额定频率50Hz的户内箱式交流金属封闭开关设备。适用于工厂、车间、小区住宅、高层建筑等场所的配电系统，环网供电或双电源幅射供电系统，起接受、分配和保护作用，也适用于箱式变电站中。 4）JYN系列 JYN1-35移开式交流金属封闭型开关设备 （以下简称开关设备）系三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的户内成套装置，作为接受和分配35kV的网络电能之用。本开关设备性能满足GB3906和IEC298等标准要求，具有防止带负荷推

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kA kA S mm 40，.50，80，100 10，20，31.5，40 4 单母线和单母线带旁路 电磁式、弹簧储能式 1200X1200X2800 兰州理工大学毕业设计(论文)

拉断路器手车、防止误分误合断路器。防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、防止误入带电隔室、防止在带电时误合接地开关的“五防”联锁功能。 图6.1 JYN1-35开关柜实体图 使用条件： a) 周围空气温度：-15℃~+40℃； b) 海拔高度：不超过1000m； c) 湿度条件：日平均相对湿度不大于95； 水蒸气压力日平均值不超2.2kPa；月平均相对湿度不大于90；水蒸气压力月平无值不超1.8kPa； d) 地震烈度：不超过8度； e) 无火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈振动的场所。 产品结构特征 JYN1-35移开式交流金属封闭开关设备属于间隔型结构，它由型钢及钢板弯制焊接而成的柜体与手车两部分组成。手车按其用途可分为断路器手车、避雷器手车、隔离手车、“Y”型接法电压互感器手车、“V”形接法电压互感器手车、单相电压互感器手车和站用变压器手车等七种。其中断路器手车又分真空断路器手车和SF6断路器手车。 5）KYN系列 用途： 1. KYN-10户内交流金属铠装移开式开关设备（以下简称手车式柜）手车柜适用于交流50Hz额定电压3—10KV中心点不接地的单母线及单母线分段系统的户内成套配电装置，供各类型发电厂、电站及工矿企业作为接受和分配网络电能对电路实行控制保护监测。 2. KYN-（F-C）型户内铠装双层移动开式交流金属封闭开关设备系3.6~12kV三相交流50Hz、单母线及单母线分段系统的户内成套开关设备，主要作为发电厂、变电所、冶金、造纸、石化、纺织及工矿企业的高压配电装置，可用于电动机、变压器和电容器的控制与保护。 36

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3. KYN-12/1250-31.5户内铠装移开式交流金属封闭开关设备称开关，系3.6-12KV、三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的成套配电装置。主要用于发电厂、中小型发电机送电、工矿企事业配电以及电业系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等，实行控制保护、监测之用。本开关满足IEC298、GB3906等标准要求。 结构特点： 1. KYN户内交流金属铠装移开式开关设备（以下简称手车式柜）是根据《3-35KV交流金属封闭开关设备》按IEC298《交流金属封闭开关设备和控制设备》标准设计制造，同时也能满足水电部提出的开关柜应具有“五防”功能的要求。 2. KYN-（F-C）型户内铠装双层移动开式交流金属封闭开关设备系KYN-（F-C）户内铠装双层移开式交流金属封闭开关设备中一部分，可与KYN-（F-C）户内铠装双层移开式交流金属封闭开关设备配套使用，构成组合式配电装置。本开关是一种双层铠装F-C柜，一面开关可容纳两台F-C手车，相当于两面单层柜的功能，而占地面积同一面单层柜差不多。为用户节省大量的占地面积及设备投资。本产品选用的真空接触器是专门为双层柜结构计的，具有结构简单、体积小、造型美观、绝缘水平高、寿命长等优点，有电保持和机械锁扣两种结构。 3. KYN-12/1250-31.5户内铠装移开式交流金属封闭开关设备,柜体为铠装式结构，采用中置式布置，分为断路室、主母线室、电缆室和电器仪表室，为使柜体具有承受内部故障电弧的能力，除电器室外，各功能隔室均设有排气通道和汇压窗，一次触头为捆绑式圆触头。 开关高备可按用户要求，采用前维护型结构，使设备可以靠墙安装或背靠背安装。开关设备内装有安全可靠的联锁装置，完全满足“五防”闭锁要求。 a. 断路器手车在推进或拉出过程中，无法合闸； b. 断路器手车只有在试验位置或工作位置时，才能进行合、分操作而且在断路器合闸合，手车无法从工作位置拉出； c. 仅当接地接地开关处在分闸位置时，断路器手车才能从试验位置移至工作位置；仅当断路器手车处于试验位置或柜外时，接地接地开关才能进行分、合闸操作； d. 接地接地开关处于分闸位置时，后门无法打开； e. 手车在工作位置时，二次插头被锁定，不能被拨除。 断路器室底盘架两侧除设有供手车运动的固定导轨外，为便于对断路器进行观测与检查，在固定导轨两侧专门设有可抽出的延伸导轨，当断路器分闸后，可将两根延伸导轨拉至柜外，这样手车即可从柜内直接移至柜外的延伸导轨上。 6.2.2 35kv高压侧设备的选择与校验 37

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