机械工厂供配电系统电气设计设计

机械工厂供配电系统电气设计设计

毕业设计(论文)

题目名称： 机械工厂供配电系统电气设计 题目类别： 毕业设计 学生姓名： 吴友为 学 院(系)： 电子信息学院 专业班级： 电气11103班 指导教师： 常秀莲老师 时 间： 2015.3.23—2015.6.6

目录

长江大学毕业设计(论文)任务书 ...................................... I毕业设计开题报告 ................................................ III 长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见 ........................... IX 长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语 ................................ X 长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定 ......................... XI 摘要 ............................................................ XII abstract ........................................................ XIII 前言 .............................................................. 1

第一章 机械工厂主接线方案的选择 ........................................... 2

1.1电气主接线的概况 .................................. 2

1.1.1车间和小型工厂变电所的主接线图 ............................................................ 3 1.2选择工厂主接线方案 .............................. 8

第二章 工厂的电力负荷及其计算

............................................. 8

2.1负荷分级及供电电源措施 ...................... 8

2.1.1工厂电力负荷的分级 ................... 8 2.1.2各级负荷的供电措施 ................... 9 2.2工厂计算负荷的确定 .............................. 9

2.2.1负荷计算的目的和意义 ............... 9 2.2.2负荷计算的方法 ......................... 10 2.2.3各车间负荷计算如下 ................. 11 2.2.4机械工厂的负荷统计与计算 ..... 12 2.3功率因数的补偿计算 ............................ 14

2.3.1功率因数对供电系统的影响 ..... 14

2.3.2功率因数的补偿 ......................... 14

第三章 厂用主电源供电电压等级的确定

.................................... 15 ................................. 16

第四章 主变压器及三个和用变压器的确定

4.1变电所主变压器台数的选择 ................ 16 4.2变电所主变压器容量选择 .................... 16

第五章 短路电流计算

....................................................... 17

5.1短路的基本概念 .................................... 17

5.1.1短路的原因 ................................. 17 5.1.2短路的后果 ................................. 17 5.1.3短路的形成 ................................. 18 5.2三相短路电流计算的目的 .................... 18 5.3短路电流的计算 .................................... 18

5.3.1绘制短路电流计算图 ................. 19

第六章 机械工厂车间的配电

................................................ 20

6.1低压配电线路的接线方式 .................... 20 6.2方案比较 ................................................ 21

第七章 主要电气设备的选择与校验

......................................... 22

7.1 电气设备选择的一般规定 ................. 22

7.1.1 一般原则 .................................. 22 7.1.2 有关的几项规定 ...................... 22 7.3 高压电气设备选择 ............................. 23

7.3.1 断路器的选择与校验 .............. 23

7.3.2 隔离开关的选择及校验 .......... 26 7.3.3电流互感器的选择及校验 ......... 27 7.3.4 电压互感器的选择及校验 ...... 31 7.3.5 母线与电缆的选择及校验 ...... 32 7.3.6 熔断器的选择 .......................... 34 7.3.7避雷器的选择 ......................... 35

第八章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择

............................. 35

8.1 10KV高压进线和引入电缆的选择 ..... 35

8.1.1.10KV高压进线的选择校验 ...... 35 8.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 .................................. 35 8.2 380V低压出线的选择 .......................... 36

8.2.1金工一车间 ................................. 36 8.2.2装配车间 ..................................... 36 8.2.3金工二车间 ................................. 37 8.2.4冷作车间 ..................................... 37 8.2.5工具机修车间 ............................. 37 8.2.6仓库 ............................................. 37 8.2.7.户外照明 ..................................... 37 8.2.8器件选择总栏表 ......................... 37

第九章 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

........................ 39

9.1二次回路方案选择 ................................ 39

9.1.1二次回路电源选择 ..................... 39 9.1.2高压断路器的控制和信号回路 . 40 9.1.3电测量仪表与绝缘监视装置 ..... 40 9.1.4电测量仪表与绝缘监视装置 ..... 40 9.2继电保护的选择 .................................... 40

9.2.1变压器继电保护 ......................... 41

参考文献致谢

.................................................................... 44

： ............................ 46

......................................................................... 45

............................................................. 47

附录：机械工厂供电系统电气设计原始资料附录：总电路图

长江大学毕业设计(论文)任务书

学院（系） 电信学院 专业 电气工程 班级 电气11103班

学生姓名 吴友为 指导教师/职称 常秀莲 讲师 1. 毕业设计(论文)题目：

机械工厂供配电系统电气设计

2. 毕业设计（论文）起止时间：2015年3月23日～2015年6月6 日

3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）

机械工厂供电系统电气设计原始资料

《电力工程电气设计手册》电气一次部分、电气二次部分、《工厂供电》、《电力工程电气设备手册》上册、下册及相关资料和参考书籍

4．毕业设计(论文)应完成的主要内容

(1) 设计厂用电电气主接线方案 (2) 机械厂供电系统负荷的计算 (3) 厂用主电源供电电压等级的确定 (4) 主变压器及厂用变压器的确定 (5) 短路电流计算

(6) 主要电气设备的选择与校验 (7) 厂用变电所主要保护设计

5．毕业设计(论文)的目标及具体要求

说明书：厂用电电气主接线方案的拟定；厂用主电源供电电压等级的确定

全厂继电保护的配置

计算书：机械厂供电系统负荷的计算；短路电流计算；电气设备的选择及校验

图纸：电气主接线图1张

6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求

一台计算机, windowsXP系统，Auto CAD绘图软件，上机150机时

任务书批准日期 2015 年 3 月 10 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2015 年 3 月 15 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生（签名）

I

长江大学

毕业设计开题报告

题 目 名 称： 机械工厂供配电系统电气设计

院 （系）： 电子信息学院 专 业 班 级： 吴友为 学 生 姓 名： 电子信息学院 指 导 老 师： 常秀莲老师 辅 导 老 师： 常秀莲老师 开题报告日期： 2015.3.28

II

机械工厂供配电系统电气设计

学院（系） 电信学院 专业 电气工程 班级 电气11103班 学生姓名 吴友为 指导教师/职称 常秀莲 讲师

一、题目来源

毕业设计

二、设计目的和意义

在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求很高，某些对供电系统可靠性要求很高的工厂即使在极短时间内停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，则可能对工业生产造成严重的后果。

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。

由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源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，也具有重大的作用。

运用目前学习的知识和资料、设备对其设计，以达到在大学期间对所学专业的深入了解和认识，锻炼自己的独立思考研究能力，初步掌握设计的基本要领，为今后的工作打下良好的基础。同时希望在毕业设计阶段将自己几年所学知识更好地应用于实践之中，与实际工程接轨。更多的了解并能熟练地应用国家规范和标准，由此来指导整个的设计过程。

三、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向

我国变电所主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电

III

所，交流传输向直流传输转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。

四、主要研究内容

(1) 设计厂用电电气主接线方案 (2) 机械厂供电系统负荷的计算 (3) 厂用主电源供电电压等级的确定 (4) 主变压器及厂用变压器的确定 (5) 短路电流计算

(6) 主要电气设备的选择与校验 (7) 厂用变电所主要保护设计

五．解决思路

1、 资料的调研

资料的调研主要分两个方向：（1）、查找纸质版资料：包括图书馆书籍，手册。 （2）、查找电子版资料：包括电子图书馆的电子图书，以及互联网上的相关信息。

2、 负荷计算

根据所给任务书的条件判断负荷等级，通过正确计算得出各负荷功率，并确定总计算负荷，为后续设计提供数据。

3、 主变压器及厂用主变压器的数量的确定以及功率补偿装置的选择 根据负荷情况以及工厂布局确定主变压器及厂用主变压器的数量，以及各车间所需的无功功率补偿。按负荷计算求出变电所的功率因数，根据任务书所给的需求功率因数，由手册或厂品样本选用所需电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。 4、厂用主电源供电电压等级的确定

根据任务书所给条件，确定可选择的供电电压方案，分别通过技术指标（包括电压损失，电能损失，可靠性）以及经济指标（设备投资，电能投资，维护投资）对可选方案进行比较，最终确定在满足供电的可靠性，安全性，灵活性，经济性的的指标前提下的最优供电电压方案。 5、工厂车间变电所的设计及选择

根据负荷性质和电源情况选择变压器（包括容量、调压方式，绕组材质，绕组形式，冷却方式，连接组别等），根据技术指标、经济指标确定变电所类型，

IV

所址，根据载流量查表选择导线，计算线路功率损耗、变压器功率损耗及车间年电能需要量。选择车间变电所的主接线方式，并绘制主接线图。 6、工厂总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，确定主变压器的台数和容量。计算线路功率损耗、变压器功率损耗及车间年电能需要量。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。 7、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。 8、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、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。 9、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。 10、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。 11、说明书的编制以及图形的绘制

根据上述涉及编制设计说明书，设备材料清单，即毕业设计报告，绘制变电所主电路图，二次回路图以及简单的全貌图。

六、 研究工作进度

V

第3周 调研、收集资料，查阅翻译外文资料，总体方案论证及选择，纂写开题报告，开题报告答辩

第4周 设计厂用电电气主接线方案 第5周 机械工厂供电系统负荷的计算 第6周 厂用主电源供电电压等级的确定 第7~8周 主变压器及厂用变压器的确定

第9~10周 短路电流计算主要电气设备的选择和校验，继电保护配置和选择

第11周 主要电气设备的选择与校验

第12周 撰写设计说明书、准备答辩资料、总结、答辩

七、阅读的主要参考文献及资料名称

[1]. 刘涤尘主编. 电气工程基础. 武汉:武汉理工大学出版社, 2002 [2]. 范锡普主编. 发电厂电气部分.北京：水利电力出版社，1987 [3]. 牟道槐等编. 发电厂变电站电气部分. 重庆:重庆大学出版社, 1996 [4]. 张桂香主编. 机电类专业毕业设计指南. 北京:机械工业出版社, 2005 [5]. 山西省电力公司编. 发供电企业总工必读. 北京:中国电力出版社,2002 [6]. 孙国凯等编.电力系统继电保护原理.北京：中国水利水电出版社.2002 [7]. 文远芳编. 高电压技术.武汉：华中科技大学出版社.2001

[8]. 水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册.电气一次部分.北 京：中国电力出版社，1989

[9].何仰赞等编. 电力系统分析.武汉：华中科技大学出版社.2002 [10].供配电技术.北京：化学工业出版社

[11].何仰赞、温增银主编.《电力系统分析》华中科技大学出版社 [12].熊信银、朱永利主编.《发电厂电气部分》中国电力出版社

[13].王士政.电力工程类专题课程设计与毕业设计知道教程.北京：中国水利水电出版社，2007

[14].王荣藩.工厂供电设计与实验. 天津:天津大学出版社，2002

[15].陈跃.电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册.北京:中国水利水电出版社，2003

[16].夏道止.电力系统分析. 北京:中国电力出版社，2004 [17].苏文成.工厂供电.北京:机械工业出版社，2001

VI

[18].戴崇.供配电系统中无功补偿电容器的最佳配置. 低压电器,2010 [19].吴忠林. 工厂供配电的设计. 黑龙江造纸.2009

八、指导老师审查意见

VII

签字： 年 月 日

长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见

学生姓名 毕业论文 (设计)题目 指导教师 职 称 专业班级 评审日期 评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。 评审意见：

VIII

指导教评定成绩(百分制)：_______分 师签名：

长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语

学生姓名 毕业论文 (设计)题目 评阅教师 职 称 专业班级 评阅日期 评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。 评语：

IX

评阅教师签名： 评定成绩(百分制)：_______分 长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定

学生姓名 毕业论文 (设计)题目 专业班级 答辩地点 答辩时间 年 月 日 ～ 时 一、答辩小组组成 答辩小组组长： 成 员： 二、答辩记录摘要 答辩小组提问(分条摘要列举) 学生回答情况评判

X

三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_______分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定) 等级(五级制)：_______ 答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日 院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章) 机械工厂供配电系统电气设计

学院（系） 电信学院 专业 电气工程 班级 电气11103班 学生姓名 吴友为 指导教师/职称 常秀莲 讲师

[摘要]本文对象为一机械工厂，有大量的高低压供电设备。本文通过分析负

荷及增容的具体情况，明确负荷等级，调整母线所接负荷，确定系统方案，运用负荷计算，短路电流计算和动稳定校验计算，选择并校验符合条件的电气设备。判断是否进行无功补偿，接着进行变电所位置和型式选择，并确定变压器台数和容量，主接线方案选择，进行短路电流计算，并对变电所一次设备选择、校验和高低压线路选择，最后进行继电保护和防雷接地，提高系统的安全性和可靠性。

使变电所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置以及操作电源系统能有效的运行。从设计原则、系统配置及结构、功能、技术指标等方面着手，并尽量提高电能的利用率和使用效率。 [关键词]负荷计算 继电保护 利用效率

XI

Electrical machinery plant power supply system

design

College (department) telecom college professional electrical electrical engineering class 11103 class

The student's name Wu You for teachers/title Xiu-lian chang lecturer

[abstract]Object of this article is a machinery factory, there are a large number of high and low voltage power supply equipment. In this article, through analysis of the specific conditions of the load and capacity expansion, clear load level, adjust the load bus receive, determine the system scheme, using the load calculation, short circuit current calculation and stability checking calculation, selection and calibration qualified electrical equipment. Determine whether to carry on the reactive power compensation, and then select the substation location and type, and to determine transformer sets and capacity, main wiring scheme selection, short-circuit current calculation, and the substation equipment

XII

selection, calibration and high and low voltage circuit choice, finally to relay protection and grounding, improve the security and reliability of the system. Make a substation equipment control, regulation, relay protection and automatic device and operating power supply system can run effectively. From the design principle, system configuration and the aspects such as structure, function, technical index, and try to improve the efficiency of energy utilization and use.

[Keywords]:Load caculation

relay protection

XIII

utilization efficiency 前言

机械工厂供配电系统电气设计

前言

电能是现代工业生产的主要能源和动力。既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用，电能的输送和分配既简单又经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产自动化。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。

一般中小型工厂的电压进线电压为6-10kv。电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或者经高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将6-10kv高压降为一般低压用电设备所需的电压（220/380v)，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。 对于大型工厂及其某些电源进线电压为35kv及以上的中型工厂，一般经过再次降压，也就是电源进厂后，先经总降压变电所，有大容量的电力变压器将35kv及以上的电源电压降至6-10kv 的配电电压，再通过高压配电线路或高压配电所将电能送到各个车间变电所，最后经变压器降为一般低压用电设备所需的电压。

有的35kv进线的工厂，只经一次降压，将35kv线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所,经车间变电所的配电变压器直接降为低压用电设备所需电压，这种配电方式称为高压深入负荷中心的直配方式。这样可以省去一级中间变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量。然而这要根据厂区环境条件是否满足35kv架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用，以确保供电安全。

对于总供电容量不超过1000kvA的小型工厂，通常只设一个降压变电所，将6-10kv电压降为低压用电设备所需的电压（220/380) 。如果工厂所需容量不大于160kvA时，一般采用低压电源进线，工厂只需设一个低压配电间。 本厂属于中小型工厂，采用10kv供电电源。先用架空线路引入至本厂变电所，将6-10kv的高压降为一般低压用电设备所需的电压（220/380v），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。

具体过程和步骤：根据工厂总平面图，工厂负荷情况，供电电源情况，气象资料和地区水文资料以及电费制度等，先进行电力负荷计算，判断是否进行无功补偿，接着进行变电所位置和型式选择，并确定变压器台数和容量，主接线方案选择，进行短路电流计算，并对变电所一次设备选择、校验和高低压线路选择。最后进行继电保护和防雷接地，提高系统的安全性和可靠性。

第

0 页 共48 页

机械工厂主接线方案的选择

第一章 机械工厂主接线方案的选择

1.1电气主接线的概况

电气主接线图即主电路图，是表示供电系统中电能输送和分配线路的电路图，亦称一次电路图。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三方面：

①可靠性：为了向用户供应持续、优质的电力，电气主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要。

为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。

②灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换灵活性包括以下几个方面：

⑴操作的方便性：电气主接线应在服从可靠性的基本条件下，接线简单，操作方便，尽可能地减少操作步聚，以便于人员掌握，不致在操作过程中出差错。 ⑵调度的方便性：电气主接线在正常运行时，要根据调度要求，方便的改变运行方式。并且发生事故时，要能尽快地切除故障，故停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统和稳定运行。

⑶扩建的方便性：对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。

③经济性：采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。 1.1.1车间和小型工厂变电所的主接线图 ①车间变电所的主接线图，分为两种情况

⑴有工厂总降压变电所或高压配电所的车间变电所

其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都安装在高压配电线路的

第

1 页 共48 页

机械工厂主接线方案的选择

首段，即总配电所的高压配电室内，而车间变电所只设变压器室和低压配电室，其高压侧多数不安装开关，或只安装简单的隔离开关、熔断器、避雷器等，如图1-1所示。

图1-1车间变电所高压侧主接线

方案

a)高压电缆进线，无开关 b)高压电缆进线，装隔离开关 c)高压电缆进线，装隔离开关-熔断器 d)高压电缆进线，装负荷开关-熔断器 e)高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷器 f)高压架空进线，装隔离开关-熔断器和避雷器 g)高压架空线，装隔离开关-熔断器和避雷器

由图右以看出，凡是高压架空进线，变电所高压侧必须装设避雷器，以防雷电波沿着架空线路侵入变电所击毁电力变压器及其他设备的绝缘。而采用高压电缆进线时，避雷器则装设在电缆的首端，而且避雷器的接地端要连同电缆的金属外皮一起接地。此时变压器高压侧一般可以不再装设避雷器。如果变压器高压侧为架空线又经过一段电缆引入时，则变压器高压侧仍应装设避雷器。 ⑵工厂内无总降压变电所和高压配电所，其车间变电所往往就是工厂的降压变电所，其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，都必须配备齐全，所以一般要设置高压配电室。在变压器容量较小、供电可靠性要求不高的情况下，就可以不设高压配电室，其高压侧的开关侧计量电能，或者在其高压柜就装在低压配电室内，在高压侧计量电能。 ②小型工厂变电所的主接线图

⑴只装有一台主变压器的小型变电所主接线图

第

2 页 共48 页

机械工厂主接线方案的选择

只装有一台主变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的接线。根据其高压侧采用的开关电器不同，有以下三种比较经典的主接线图方案。

a高压侧采用隔离开关—熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线（图1-2）这种主接线，受隔离开关和开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只用地500kvA及以下容量的变电所。

图1-2高压侧采用隔离开关—熔断器或 图1-3高压侧采用负荷开关—熔断器或负 荷跌开式熔断器的变电所直接接线图

这种变电所相当简单经济，但供电可靠性不高，当主变压器或高于侧

停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于隔离开关和跌打式熔断器不能带负荷操作，因此变电所送电和停电的操作程序比较复杂，如果稍有疏忽，还容易发生带负荷拉闸的严重事故，而且在熔断器熔断后，更换熔体需一定时间，从而影响供电的可靠性。但是这种主接线简单经济，对于三级负荷的小容量变电所是相当适宜的。

b.高压侧采用负荷开关—熔断器或负荷跌打式熔断器的变电所主接线图（图1-3），由于负荷开关和负荷跌开式熔断器能带负荷操作，从而使变电所停、送电的操作简便灵活得多，也不存在着在带负荷拉闸的危险。但在发生短路故障

第

跌开式熔断器的变电所主接线

3 页 共48 页

机械工厂主接线方案的选择

时，只能是熔断器熔断，因此这种主接线仍然存在着在排除短路故障时恢复供电的时间较长的缺点，供电可靠性仍然不高，一般也只用于三级负荷的变电所。

图1-4高压侧采用隔离开关—断路器 图1-5高压双回路进线的一台主

变电所主接线图 变电所主接

线图

这种主接线图由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵

活方便，而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故障已经消除，则可立即合闸回复供电。如果配备自动重合闸装置，则供电可靠性更高。但是如果变电所只此一路电源进线时，一般只用于三级负荷，但如果变电所低压侧有联络线或其它变电所相连时，或另有备用电源时，

第

4 页 共48 页

机械工厂主接线方案的选择

则可用于二级负荷。如果变电所有两路电源进线，如图1-5所示，则供电可靠性相当提高，可供二级负荷或少量一级负荷。 ⑵装有两台主变压器的小型变电所主接线图

a.高压无母线、低压单母分段的变电所主接线图（图1-6），这种主接线图的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器高压侧断路器装设互为备用的备用电源自动投入装置，则任一主变压器高压侧断路器因电源断电而跳闸时，另一主变压器高压侧的断路器在备用电源自动投入装置作用下自动合闸，恢复整个变电所的供电。这时变电所可供一、二级负荷。

6~10KV电源进线

c

QF5 图

1-6高压无母线、低压单母分段的变电所主

接线图

第

5 页 共48 页

机械工厂主接线方案的选择

b.高压侧采用单母线、低压侧采用单母分段的变电所主接线图（图1-7） 这种主接线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高。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的供电。但是高压母线或电源进线检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。这时只能供电给三级负荷。如果有与其他变电所相连的高压或低压联络线时，则可供一、二级负荷。

图1-7高压侧采用单母线、低压侧采用单母分

段的变电所主接线图

c.高低压侧均采用单母线分段的变电所主接线图（图1-8），这种主接线的两段高压母线，在正常进可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所的供电。因此，其供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。

第

6 页 共48 页

机械工厂主接线方案的选择

图1-8高低压侧均采用单母线分段的变电

所主接线图

1.2选择工厂主接线方案

鉴于以上的介绍，该工厂的主接线可在图1-6、1-7、1-8中选择，图1-6能够较好的供给全厂用电，且满足设计要求，且比1-7、1-8的可靠性高了不少，故选择图1-6所示的主接线图。

第二章 工厂的电力负荷及其计算

2.1负荷分级及供电电源措施

2.1.1工厂电力负荷的分级

工厂的电力负荷，按GB50052-1995《供配电系统设计规范》规定，根据对供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分组，负荷可以分为一级、二级、三级负荷。 1一级负荷：符合下列条件之一的为一级负荷

第

7 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

①中断供电：将造成人身伤亡的负荷

②中断供电：将在政治、经济上造成重大损失的负荷

③中断供电：将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的单位。 在一级负荷中，当中断将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断的负荷，应视为特别重要的负荷。 2二级负荷：符合下列条件之一的为二级负荷

①中断供电：将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、重点企业大量减产等。 3三级负荷

①三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者 2.1.2各级负荷的供电措施

①一级负荷的供电措施，一级负荷应有两个独立的电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不至于同时受到损坏，以维持供电；而且当一个电源中断供电时，另一个电源应能承担本用户全部负荷设备的供电，对一级负荷特别重要的设备应增设相应的备用电源。

②二级负荷的供电措施，二级负荷应有两个电源供电，即应有两回路供电，且各回路能承担全部二级负荷，当发生电力变压器故障或线路常见故障时不至于中断停电。

③三级负荷的供电措施，由于其为一般不重要的负荷，因此它对供电电源无特殊要求。

2.2工厂计算负荷的确定

2.2.1负荷计算的目的和意义

计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应应与同时间内实际变动负荷所产生和热效应相等，在供配电系统中，以30min的最大计算负荷作为选择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用即可，即可在正常情况下长期运行，一般将这个最大计算负荷简称计算负荷Pc.

负荷计算的目的：

第

8 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

①计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器的依据。 ②计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备和依据。

③计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。

④计算尖峰负荷，用于保护用电器的整定计算和校验电动机的启动条件。 ⑤为电气设计提供技术依据，计算负荷是工程设计中按照发热条件选择导线和电气设备的依据。

计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程和依据，也是整定继电保护的重要依据。计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全，经济运行的必要手段。

如果计算负荷确定的过大，将使用电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费，而变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运行，如果计算负荷确定的过小，又使用电器和导线处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至发生火灾，造成更大的经济损失。因此，正确确定计算负荷具有很大的意义。 2.2.2负荷计算的方法

在已知用电设备和情况下，负荷计算有需要系数法；二项式法和利用系数法，在未知用电设备的情况下，负荷计算有负荷密度法、单位指标法和住宅用电量指标法。需要系数法是世界各国均普遍采用的确定计算负荷的基本方法，简单方便。二项式法的应用局限性较大，但在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，且计算也较方便。故该论文只介绍这两种方法。

①需要系数法：用设备乘以需要系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于变配电所的负荷计算。

需要系数法的计算公式：

计算负荷

计算公式 第

适用条件 9 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

有功功率 无功功率 视在功率 电流 P30=Kd*Pe 已知三相用电Q30=P30*tanα 设备组或用电单位（工厂、车S30=P30/cosα 间）的设备容量I30=S30/(√及功率因数，求3UN) 其计算负荷。 ②二项式法

在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权法计算负荷。

二项式基本公式：P30=bPe+cPx(式中：bPe表示用电设备组的平均功率，Pe是用电设备组的设备总容量；cPx表示用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是x台最大容量的设备总容量；b、c为二项式系数)

2.2.3各车间负荷计算如下 ⑴金工一车间 1.金属切削机床组

查附录表1，取Kd=0.2，cosα=0.5，tanα=1.73 故P30.1=0.2*1800=360kw Q30.1=360*1.73=622.8kvar 2.通风机组

查附录表1，取Kd=0.8，cosα=0.8,tanα=0.75 故P30.2=0.8*100=80kw Q30.2=80*0.75=60kvar 3.电阻炉

查附录表1，取Kd=0.7,cosα=1,tanα=0

第

10 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

故P30.3=0.7*80=56kw Q30.3=0 4.照明

查附录表1，取Kd=0.8,cosα=1,tanα=0 故P30.4=0.8*30=24kw Q30.4=0 ⑵装配车间 P30=150kw Q30=120kw ⑶金工二车间

查附录表1，取Kd=0.3，cosα=0.6，tanα=1.33 故P30=0.3*1800=360kw Q30=360*1.33=478.8kvar ⑷冷冻车间 P30=120kw Q30=100kvar ⑸工具机修车间

1.点焊机、缝焊机，查附录表1，取Kd=0.3，cosα=0.6，tanα=1.33 P30.1=0.3*300=90kw Q30=90*1.33=119.7kvar

2.电动机组，查附录表1，取Kd=0.35，cosα=0.65，tanα=1.17 P30.2=0.5*995=497.5kw Q30.2=497.5*1.17=582.075kvar ⑹仓库 P30=30kw Q30=30kvar

第

11 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

⑺户外照明 P30=40kw Q30=25kvar

2.2.4机械工厂的负荷统计与计算 取全厂的同时系数为K∑p=K∑q=0.8

则全厂的计算负荷为：P=0.8*（360+80+56+24+150+360+120+90+497.5+30+40）=1446kw

Q=0.8*（622.8+60+120+478.8+100+119.7+582.075+30+25)=1710.7kvar S=√(P2+Q2)=2239.96kvA I=2239.96/(√3*0.38)=3403A

编名类设需cota计算负荷 号 称 别 备要snP/Q/S/I/容系α α kw kvkvA 量 数ar A Kd 1 金切180.0.1.3662 工削00 2 5 73 0 2.一机车床间 组 通100.0.0.80 60 风

第

8 12 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

机0 8 8 75 组 电80 0.1 0 56 0 阻炉 照30 0.1 0 24 0 明 2 装 配车间 3 金电180.0.1.3647 工动00 3 6 33 0 8.二机车组 间 4 冷 冻车间 1210 0 0 8 8 1512 0 0 7

第

13 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

5 工点300.0.1.90 11 具焊0 3 6 33 机机修.车缝间 焊机 电990.0.1.4958 动5 35 65 17 7.2.机组 6 仓 库 7 户 外照明 车间总取 K∑p=0.8 计 K∑q=0.8 40 25 5 075 30 30 9.7 1417223446 103903 .7 .96

第

14 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

表1.1

2.3功率因数的补偿计算

2.3.1功率因数对供电系统的影响

在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电厂的特性。这些设备仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电器设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。功率因数的降低产生的不良影响：⑴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，因而增大了初投资费用⑵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损耗相应地增大⑶由于供电系统中的电压损失正比于系统中的流过的电流，因此总电流增大，就使得供电系统中的电压损失增加，使得调压困难⑷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出力。

无功功率的高低对电力系统及工厂内部的供电系统都有不同程度的影响。因此，供电单位、工厂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。 2.3.2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cosα>=0.9，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，对功率因数进行要工补偿。补偿容量可按下式计算：

第

15 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

Qc=P30(tanα1-tanα2)=ΔqcP30

tanα1-补偿前自然平均功率因数cosα1的正切 tanα2-补偿后自然平均功率因数cosα2的正切

由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：S=2239.96KVA,这时低压侧的功率因数为cosα1=1446/2239.96=0.64

而根据设计要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380侧所需无功功率补偿容量：

Qc=P(tanα1-tanα2)=1446[tan(arccos0.64)-tan(arccos0.92)]=1120KVAr 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：S`=√[14462+(1710.7-1120)2]=1562KVA 计算电流I`=1562/(√3*0.38)=2373.2A

变压器的功率损耗ΔPr=0.015S`=0.015*1562=23.43KW ΔQr=0.06S`=0.06*1562=93.72Kvar

变电所高压侧的计算负荷为：P`=1446+23.43=1469.34KW Q`=(1710.7-1120)+93.72=684.42Kvar S`=√(1469.32+684.422)=1620.89KVA I`=1620.89/(√3*10)=93.58A

补偿后的功率因数：cosα1=1469.34/1620.89=0.9065,满足要求

第三章 厂用主电源供电电压等级的确定

由所给原始资料，该厂所处地区的供电电源电压有35KV电源和10KV电源可供选择，且10KV电源的COSα=0.95.如果采取35KV作为该机械工厂的主电源，那么中间会设置一级变电装置，让其变成6~10KV的电压，然后再经车间变电所降为220~380V，然后供给厂内用电设备。从节省成本方面来看，可直接选用10KV的高压电作为该厂的主电源。

第

16 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

第四章 主变压器及三个和用变压器的确定

4.1变电所主变压器台数的选择

变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一

时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。

4.2变电所主变压器容量选择

每台变压器的容量SNT应同时满足以下两个条件： a.任一台变压器单独运行时，应满足SNT=（0.6~0.7）*S30

b.任一台变压器单独运行时，应满足SNT>=S30(I+II)，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：SNT=（0.6~0.7）*2239.96=（1343.976~1567.972）KV.A 又考虑到该厂的气象资料（年平均气温为25。C），所选变压器的实际容量：SNT实=（1-0.05）SNT=1489.6KV.A。也满足使用要求，同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取SNT=1600KV.A。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9系列油浸式变压器

变压器型额定容量额定电压联/KV 结组型号 损耗 空载电流短路阻抗号 /KV.A 一次 二次 10.5、

第

I。% Uk% 空负载 载 S9 16011、6.3DYn2.4 14 2.5 6 17 页 共48 页

错误!文档中没有指定样式的文字。

0 、10、0.4 11 2.4 14.1.3 5.5 6.3、6 Yd12.4 5 1 Yyn0 14.5 0.6 4.5

第五章 短路电流计算

5.1短路的基本概念

短路是指电源通向用电设备的导线不经过负载而相互直接连接的状态，

也称为短路状态。 5.1.1短路的原因

造成短路主要有：a.电气设备绝缘损坏，这种损坏可能是由于设备长期

运行、绝缘老化造成的；也可能是设备本身质量低劣，绝缘强度不够而被正常电压击穿；或者设备质量合格、绝缘合乎要求而被过电压击穿；或者由于设备绝缘受到了外力损坏而造成的。

b.有关人员误操作，这种情况大多数是由于操作人员违反安全操作规程而发生的，例如带负荷拉闸，或者误将电压设备接入较高压的电路中而造成的击穿短路。

c.鸟兽为害事故，鸟兽跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，从而造成短路。 5.1.2短路的后果

短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安，如此大的短路电流可对供电系统产生极大

第

18 页 共48 页

短路电流计算

的危害。

a.短路时要产生很大的点动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其它元件受到损害和破坏，甚至引起火灾事故。

b.短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。

c.短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。

d.严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步造成系统解列。

e.不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路，电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误操作。

由此可见，为了选择切除短路故障的开关电器，整定短路保护的继电装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。 5.1.3短路的形成

在三相系统中，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等，其中两相接地短路，实质是两相短路。

按短路的对称性来分，三相短路发生属对称性短路，其它形式短路均为不对称短路。

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，特别是原理电源（发电机）的工厂供电系统中，三相短路电流最大，因此它造成的危害也最为严重。为了使电力系统中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器设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。实际上不对称短路也可以按对称分量将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序和零序分量，然后用对称量来进行分析和计算，所以对称的三相中的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。

5.2三相短路电流计算的目的

短路电流计算的目的是为了正确的选择和校验电气设备，以及进行继电

保护装置的整定，计算为了保证电力系统安全运行，选择电气设备时，要用流

第

19 页 共48 页

短路电流计算

过该用电设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证设备在运行中能够受住突发短路引起的发热和点动力的巨大冲击。

5.3短路电流的计算

计算短路电流的方法有欧姆法和标幺值法。由于采用标幺值计算时，无

论短路计算点在哪里，电抗标幺值均不需换算。故该论文采用标幺值法。 1.绘制计算电路图，选取短路计算点，与欧姆法相同。

2.设定基准容量Sd和基准电压Ud，计算短路点基准电流Id,一般设Sd=100MVA，设Ud=Ut(短路计算电压）。短路基准电流按下式计算： Id=Sd/(√3Ud)

3.计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值，一般只计算电抗。 ⑴电力系统的电抗标幺值

Xs*=Sd/Soc（式中，Soc—电力系统出口断路器的断流容量，单位MVA） ⑵电力线路的电抗标幺值

Xwl*=X0LSd/Ut2（式中，Ut—线路所在电网的短路计算电压，单位KV） ⑶电力变压器的电抗标幺值

Xt*=Uk%Sd/(100SN)(式中，Uk%—变压器的短路电压百分值；SN—变压器的额定容量，计算与Sd同单位） 5.3.1绘制短路电流计算图

X0 X1 X3 X4 X2 K1 K2 X5 可求出 X0=X3=0.2

X1=X4=0.4*3*100/10.52=1.09 X2=X5=6*100*1000/(100*1600)=3.75 选K1点为短路点，短路阻抗：X=X0+X1+X2=5.04

第

20 页 共48 页

短路电流计算

而Id1=Sd/(√3Uc1)=100/(√3*10.5)=5.5KA

Id2=Sd/(√3Uc2)=100/(√3*0.4)=100/(√3*0.4)=144KA 三相短路电流为：

I``=Id1/(X0+X1+X2)=1.09KA ish=2.55*1.09=2.78KA Ish=1.51*1.09=1.646KA

选K2点为短路点，短路阻抗X1=(X0+X1+X2)/2=2.52 三相短路电流周期分量有效值Ik=Id2/X1=57.14KA 三相短路电流为： I``=57.14KA

ish=1.84*57.14=105.13KA Ish=1.09*57.14=62.28KA 综上，故选K2点为短路选取点。

第六章 机械工厂车间的配电

6.1低压配电线路的接线方式

工厂的低压配电线路有放射式、树干式和环形三种基本结线方式。放射

式结线的特点是：其引出线发生故障时互不影响，供电可靠性较高，而且便于装设自动装置。但有色金属消耗较多，采用的开关设备也较多。放射式接线方式多用于设备容量大或供电可靠性要求较高的设备供电。而树干式结线的特点正好与放射式接线相反。很适于供电给容量较小而分布均匀的用电设备。环形结线供电可靠性较高，但其保护装置及整定配合比较复杂。

因此，根据机械工厂车间的具体情况，本系统采用放射式和树干式组合的结线方式，能满足生产要求。

配电设计方案有如图5.1，5.2两种方案

第

21 页 共48 页

机械工厂车间的配电

6.2方案比较

①方案1和方案2对金工车间的供电是可行且都能达到目的。

②方案1和方案2中，方案1中干线3、5、6、8和方案2中的干线3、5、6、7是同样接地。对功率较大的靠近变电所的设备采用放射性供电，放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高。

③方案1中干线1跨过20多米把设备10、11、12连接，电能损耗大，金属损耗多，这样既不经济，供电可靠性也不可靠。而方案2中，设备1到9由树干式供电，能减少线路有色金属消耗量，采用的高压开关数量少，投资少，能弥补以上的缺点。

第

22 页 共48 页

机械工厂车间的配电

④方案1中的干线2供电的范围中，包括功率较大的设备30和谐9.由于其他设备功率小，这样起动电流大，供电不可靠。方案2中干线2只对13到21、31这小功率的设备供电，功率平衡，供电可靠性相对较高。大功率设备直接采用放射式供电。

⑤方案2中干线4把22~27、32~38、10~12的设备采用树干式供电，减少电能损耗，减短导线长度。从经济上看，节省开支，且不影响供电可靠性。

结论：经以上比较分析，从经济性、供电可靠性两方面考虑，方案2比方案1好。因此采用方案2对金工车间供电。下图为工厂配电示意图。

图5.3低压电的配电示意图

第七章 主要电气设备的选择与校验

导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。

7.1 电气设备选择的一般规定

7.1.1 一般原则

应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。

第

23 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

7.1.2 有关的几项规定

导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条校核电器的基本使用条件。

在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。

回路名称 变压器回路 馈电回路 计算公式 Ig.max=1.05In=1.05SnIg.max1.05Pn3UnCOS3Un 7.3 高压电气设备选择

7.3.1 断路器的选择与校验

断路器型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器， 断路器选择的具体技术条件如下：

1) 电压：

Ug(电网工作电压)Un

2) 电流：

Igmax(最大持续工作电压)In

3) 开断电流：

IdtIkd

式中：Idt——断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；

Ikd——断路器的额定开断电流。

4) 动稳定：

ichimax

第

24 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

式中：ich ——断路器极限通过电流峰值；

imax——三相短路电流冲击值。

5) 热稳定：

QkIt2t

式中：I——稳态三相短路电流 断路器的选择

根据如下条件选择断路器： 电压：Ug(电网工作电压)Un

电流：Igmax(最大持续工作电流)In，各回路的Igmax见表4.1。 各断路器的选择结果见下表：

性能指标 位置 额电额额定动热稳固定 有合闸 时间（s） 定 定 断开稳电电流定电 分（KA电 流 闸压 流 型号 ） 流时（K（（KA（K间V） A） ） A） （s） SN10-10Ⅲ/3000 10 10KV进线侧 3000 43.3 130 43.30.0(4S) 6 0.2

第

25 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

变压器10KV出线侧 SN4-10G/6000 10 6000 105 300 173(0.10.61S) 5 5 表5 断路器选择结果表

注： SN10-10Ⅲ/2000，SN10-10Ⅲ/3000断路器见《发电厂电气部分》第356页；

6）校验变压器10KV进线侧断路器 ① 开断电流：idtikd=43.3KA满足要求 ② 动稳定：ichich=2.78KA

Imax=130KA满足要求 ③ 热稳定：QkIt2t

tk10.060.061.12(s)因为tk大于1s，不计非周期分量

查表得： I0.56*2.534 I1.12*2.464 所

以

I0.62.5344.94912.541KA

I1.12.4644.94912.194KA

I\"210It2kIt2kQk2121.0921012.541212.1942*tk1.12160.78[(KA)2s]

12

第

26 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

而 It2t43.3247499[(KA)2s]

则：QkIt2t 满足要求。

6) 校验10KV出线侧断路器 ① 开断电流：idtich=105.13KA Imax=300KA满足要求

③ 热稳定：QkIt2t

tk10.060.061.12(s)

查表得： I0.5*2.575 I1.2*2.464 所

以

I0.62.5754.94912.744KA

I1.12.4644.94912.194KA

I\"210It2kIt2kQk21257.1421012.541212.1942*tk1.12465.4[(KA)2s]

12而 It2t43.3247499.56[(KA)2s]

则：QkIt2t 满足要求。

7.3.2 隔离开关的选择及校验

隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负

第

27 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。

隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。 隔离开关的选择

根据如下条件选择隔离开关： 电压：Ug(电网工作电压)Un 电流：Igmax(最大持续工作电流)In， 各回路的Igmax见表3.2。 各隔离开关的选择结果见下表：

开关编号 变压器额定额定型号 电压电流(KV) (A) GN10-10T动稳定电流(KA) 热稳定电流(s)(KA) 10KV侧 /5000-200 10KV出线侧 GN10-10T/3000-160 10 5000 200 100(5S) 10 2000 160 51(5S)

第

28 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

表6 隔离开关选择及参数

其中：GN6-10型号隔离开关见《发电厂电气部分》第357页；

7) 变压器10KV侧隔离开关的校验 ① 动稳定：ichimax=200KA满足要求 ② 热稳定：Qk由校验断路器可知：Qk=160.78[(KA)2.s]

It2*t=1002*5=50000[(KA)2.s]

Qk经以上校验此隔离开关满足各项要求。

10KV出线侧隔离开关的校验 ① 动稳定：ichich=57.14KA Imax=160KA满足要求 ② 热稳定：Qk由校验断路器可知：Qk=465.4[(KA)2.s] It2*t=512*5=13005[(KA)2.s]

Qk经过以上校验，所选隔离开关均满足要求 7.3.3电流互感器的选择及校验 电流互感器选择的具体技术条件如下：

第

29 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

8) 一次回路电压：

UgUn （3.6）

式中：Ug——电流互感器安装处一次回路工作电压； Un——电流互感器额定电压。 9) 一次回路电流：

IgmaxIn （3.7）

式中：Igmax——电流互感器安装处的一次回路最大工作电流； In——电流互感器原边额定电流。

当电流互感器使用地点环境温度不等于40C时，应对In进行修正。修正的方法与断路器In的修正方法相同。

10) 准确级

准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准等级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。

① 与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下要求：与仪表相配合分流器、变压器的准确级为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级为0.5。仪表的准确级为1.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级0.5。仪表的准确级为2.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级1.0。

② 用于电能测量的互感器准确级：0.5级有功电度表应配用0.2级互感器；1.0级有功电度表应配用0.5级互感级，2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器；2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用1.0级级互感器。

③ 一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级，零序接地保护可釆用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进行校验计算。

11) 动稳定校验：

第

30 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

ich2ImKd （3.8）

式中：Ich——短路电流冲击值； Im——电流互感器原边额定电流；

Kd——电流互感器动稳定倍数。 12) 热稳定校验：

Qk(ImKt)2 （3.9）

式中：Qk——短路电流热效应； Im——电流互感器原边额定电流。

Kt——t秒时的热稳定倍数。

电流互感器的选择

根据如下条件选择电流互感器：

一次回路电压：

Ug(电网工作电压)Un

一次回路电流：

Igmax(最大持续工作电流)In

Igmax见表3.2。

各电流互感器的选择结果见下表：

数 参额定准二次负1S动型号 级次 10%倍数 电 确 荷(Ω) 热稳

第

31 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

位置 流比组合 级(A) 次 0.51级 级 二次负荷稳定倍定倍数 倍数 (Ω) 数 0.5, 0.2000,变压器 LMC-0.5/5 1.2 3 5000/3 10KV侧 10 5 3 10KV出LMZ12000,0.5/0. <10 75 1.6 2.4 5 5000/ 15 135 线侧 -10 D 2 3 5 D 表7 电

流互感器的型号及参数

其中： LBJ-10型号电流互感器见《发电厂电气部分》第358页； LA-10型号电流互感器见《发电厂电气部分》第358页。 电流互感器的校验

13) 变压器10KV侧电流互感器 ① 动稳定：ich2ImKd ich=2780A

2ImKd2(2000~6000)90(254520~763560)(A) ich2ImKd

第

32 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

② 热稳定：Qk(ImKt)2

由校验断路器可知：Qk160.78[(KA)2s]

(ImKt)2[650]290000[(KA)2s]

Qk(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 10KV出线侧电流互感器 Ich=105130A

√2ImKdw=√2*2000*135=381780A

ich2ImKd

② 热稳定：Qk(ImKt)2

由校验断路器可知：Qk465.4[(KA)2s]

(ImKt)2[(0.6~1)75]2(2025~5625)[(KA)2s]

Qk(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 7.3.4 电压互感器的选择及校验 电压互感器选择的具体技术条件如下：

14) 一次电压U1：

1.1UnU10.9Un （3.10）

式中：Un——电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为

10%Un

15) 二次电压U2n：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按《发电厂电气部分课程设计参考资料》第118页、表538进行选择。

16) 准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。

17) 二次负荷S2：

第

33 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

S2Sn （3.11）

式中：S2—二次负荷；

Sn——对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。 电压互感器的选择

由电压互感器选择的技术条件及各侧使用情况： 10KV侧：

Un10(KV)

U2n100(V)三侧电压互感器准确等级：1级

参考《发电厂电气部分》，三侧电压互感器选择如下表所示：

在下列准确等级 型式 额定变比 下额定容量(VA) 0.5JDZ-10 13级 级 级 单相 10000/100 50 80 200 400 最大容量(VA)

表8 电压互感器型号及参数

其中:JDZ-10型号电流互感器见《发电厂电气部分》第359页。

第

34 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

7.3.5 母线与电缆的选择及校验 10KV母线的选择及校验

18) 按经济电流密度选择母线截面

10KV最大持续工作电流查表4-2得，Igmax5.456KA

19) 采用铝母线，由《发电厂电气部分》第205页、图6-17查得Tmax5600h/a时，经济电流密度J0.86A/mm2

20) 则母线经济截面为：

SIgmaxJ54566344.19(mm2) 0.8621) 由于母线电流大，矩形母线不能满足要求，故选用2条截面稍小的标准槽型母线。

22) 选用2009010其双槽导体截面为 S=6870(mm2),kf1.175,

WY40.0106(m3)惯性距IY254108(m4)，母线允许电流 In7550A。因实际环境温度040oC，综合修正系数K0.816，故040oC时允许电流为：

KIy0.8167550A6160.8AIgmax5456A

可满足长期发热的要求。

23) 热稳定校验

24) 由校验断路器可知，短路电流周期分量QKQP160.78[(KA)2s] 25) 母线正常运行最高温度为：

W0(al0)(Imax/Ial)240(7040)(5456/6160.8)2 （3.16） 63.5(C)参考《发电厂电气部分》205页、表6-12得：C90，则母线最小截面Smin为：

第

35 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

SminQKkfC196.6841061.1.17590 （3.17） 168.9(mm2)6870(mm2)满足热稳定。 26)

动稳定校验

由短路电流计算结果表查得，短路冲击电流为ich57.14KA

2条间应力：fb5108ich115108(57.14103)2265.32Nm h0.22fL265.320.52L0.5m6bbb取 则b0.1410Pa 612WY124010相间允许应力： phalb700.1469.86Pa 单位长度相间电动力（1）

121fph1.73107ich1.73107(32.576103)2262.29NM

a0.7对于双槽型母线，W2WY 所以， Lmax10alW107010624010614.61m

fph262.29满足动稳定的要求。 4）母线共振校验

mSW343527001069.27kgm 取 f1200HZ，则

Nff1EIYm3.56710102541081.57m 2009.27Lmax母线自振频率200HZ时，绝缘子最大跨距不允许超过1.57m，取L=1.5m。

第

36 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

7.3.6 熔断器的选择

高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。

熔断器选择的具体技术条件如下： 27) 电压：

UgUn （3.28）

限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为UgUn

28) 电流：

IgmaxIf2nIf1n （3.29）

式中：If2n——熔体的额定电流。

If1n——熔断器的额定电流

29) 根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之间，或熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。

30) 断流容量：

Ich(或I)Ikd （3.30）

式中：Ich——三相短路冲击电流的有效值。

Ikd——熔断器的开断电流。

熔断器的选择

依据以上熔断器选择的技术条件，参考《发电厂电气部分》360页附表12，10KV熔断器如下表所示：

系列额定电额定断流容量型号 压(KV) 电流

第

备注 37 页 共48 页

主要电气设备的选择和校验

(A) RN2 10 0.5 (MVA) 1000 保护户内电压互感器

表9 熔断器的型号及参数

7.3.7避雷器的选择

避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。选择的一般要求如下：

①应按照使用地区的气温、海拔、风速、污秽以及地震等条件确定避雷器使用环境条件，并按系统的标称电压，系统最高电压，额定频率、中性点接地方式，短路电流值以及接地故障持续时间等条件确定避雷器的运行条件。

②根据被保护设备的额定雷电冲击耐受电压和额定操作冲击耐受电压，按绝缘配合的要求，确定避雷器的雷电过电压保护水平和操作过电压保护水平。 依据以上原则，选取10KV金属氧化锌避雷器

系列型额定电响应时放电电温度范号 7/50

压(KV) 间 2s 流 65KA 围 40 HY5WS-110 第八章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择

8.1 10KV高压进线和引入电缆的选择

8.1.1.10KV高压进线的选择校验

采用LGJ型铜芯铝绞线架空敷设，接往10KV公用干线。

第

38 页 共48 页

变电所进出线与邻近单位联络线的选择

a.按发热条件选择，由I30=I1NT=57.7A及室外环境温度25摄氏度，查表得，初选LGJ-35，其35摄氏度时的Ial=149>I30，满足发热条件。

b.校验机械强度，查表得，最小允许截面积Amin=25mm2,而LGJ-35满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。 8.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验

采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。

a.按发热条件选择：由I30=I1NT=57.7A及环境温度25摄氏度，查表得，初选缆线芯截面为25mm2的交联电缆，其Ial=149A>I30，满足发热条件。

b.校验热路稳定：按式A>=Amin=I&√tp/C（A为母线截面积，单位为mm2；Amin为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为mm2；C为材料热稳定系数；I&为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；tp为短路发热假想时间，单位为s）。本电缆中I&=1960，tp=0.5+0

.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得Amin=22mm28.2 380V低压出线的选择

8.2.1金工一车间

馈电给1号厂房（金工一车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。

a.按发热条件需选择，由I30=201A及地下0.8m土壤温度为25摄氏度。查表初选缆芯截面120mm2，其Ial=212A>I30，满足发热条件。

b.校验电压损耗，估算变电所至1号厂房的距离为200m，而查表得到120mm2的铝芯电缆的R0=0.31欧姆/km（按缆芯工作温度75摄氏度计），X0=0.07欧姆/km，1号厂房的P30=520KW，Q30=682.8Kvar，故线路电压损耗为 ΔU=∑(PR+qX)/UN=34.75V ΔU%=ΔU/UN%=9.1%

c.短路热稳定校验Amin=19700*√0.75/76=224mm2

第

39 页 共48 页

变电所进出线与邻近单位联络线的选择

不满足短路热稳要求，故改选缆芯截面为240mm2，即选VLV22-1000-3*240+1*120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。 8.2.2装配车间

馈电给2号厂房（装配车间）的线路，亦采用VLV22-1000*240+1*120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接敷设（方法从上） 8.2.3金工二车间

馈电给3号厂房（金工二车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3*240+1*120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接敷设。 8.2.4冷作车间

馈电给4号厂房（装配车间）的线路，亦采用VLV22-1000*240+1*120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接敷设 8.2.5工具机修车间

馈电给5号厂房（工具机修车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3*240+1*120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接敷设。 8.2.6仓库

馈电给6号厂房（仓库）的线路，亦采用VLV22-1000-3*240*1+1*120的四芯聚氯乙烯的铝芯电缆直埋敷设。 8.2.7.户外照明

馈电给户外照明电路，亦采用VLV22-1000-3*240+1*120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆 直埋敷设.

8.2.8器件选择总栏表

变

额额定电压联第

损耗 空短40 页 共48 页

变电所进出线与邻近单位联络线的选择

压型定量/KV 结组型载电流路阻抗器 容号 I。% Uk号 /KV.A 一次 二 % 空负 次 载 载 S9 16011、6.3DYn2.4 14 2.5 6 0 10.5、6.3、6 11 2.4 14.1.3 5.2.4 5 14.5 0.6 5 4.5 1 Yyn0

、10、0.4 Yd1 性能指标 额电额额定动热稳固定 有分闸时间（s） 合闸 时间（s） 定 定 断开稳电电流定电 断路器压 流 （KA电 流 位置 型号 ） 流（K（（KA（KV） A） ） A）

第

41 页 共48 页

变电所进出线与邻近单位联络线的选择

变压器10KV出线侧 10KV进线侧 SN4-10G/6000 SN10-1010 6000 3000 105 300 173(0.10.61S) 5 5 Ⅲ10 43.3 130 43.30.00.2(4S) 6 5 /3000 开关编隔离开关号 型号 额定额定电压电流(KV) (A) 动稳定电流(KA) 热稳定电流(s)(KA) 变压器GN10-10T10KV侧 /5000-2010 0 10KV出GN10-10T线侧 /3000-1610 0 准二次负电流额定1S动参数 级次 10%倍数 确 荷(Ω) 互感电 热稳2000 160 51(5S) 5000 200 100(5S)

第

42 页 共48 页

变电所进出线与邻近单位联络线的选择

器型流比组合 级次 0.51级 级 位置 号 (A) 二次负荷(Ω) 稳定倍定倍数 倍数 数 0.5, 0.2000,变压器 LMC-0.5/5 1.2 5000/3 10 3 10KV侧 5 3 10KV出LMZ1线侧 -10 2000,5000/5 0.5/D 0.1.6 2.4 5 2 3 D 在下列准确等级 型式（电压互感器） 额定变比 下额定容量(VA) 0.51JDZ-10 3级 级 级 单相 系

<10 75 15 135 最大容量(VA) 10000/100 50 80 200 400 额定电额定断流容备注（熔断第

43 页 共48 页

变电所进出线与邻近单位联络线的选择

列型号 压(KV) 电流量(A) (MVA) 器） RN2 10 0.5 1000 保护户内电压互感器 流 65KA 围 40 避雷器额定电响应时放电电温度范系列型压(KV) 间 号 HY5WS-10 17/50 缆线

2s 车间 金工一车间 装配车间 金工二车间 冷冻车间 序所用缆线 号 1 VLV22-1000-3*240+1*1202 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 3 4 工具机修车间 5 仓库 6

第

44 页 共48 页

变电所进出线与邻近单位联络线的选择

户外照明

7 第九章 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

9.1二次回路方案选择

9.1.1二次回路电源选择

二次回路操作电源有直流电源、交流电源之分。蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险，由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。考虑到交流操作电流可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便，这里采用交流操作电源。 9.1.2高压断路器的控制和信号回路

高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别，结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。 9.1.3电测量仪表与绝缘监视装置

这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应的绝缘监视装置。

a.10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表，为了解负荷电流，装设电能表一只。

b.变电所每段母线上，装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。 c.电力变压器高压侧，装设电流表和有功电能表各一只。 d.380V的电源进线和变压器低压侧，各装一只电流表。 e.低压动力线路，装设电能表一只。 9.1.4电测量仪表与绝缘监视装置

在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD)（机械一次重合式）、备用电源自动投入装置（APD)。

第

45 页 共48 页

变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

9.2继电保护的选择

继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵活性。

由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护，对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。

继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线，继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠），带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置，型号都采用GL-15/10。其优点是：继电数量大为减少，而且可同时实现过电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。

此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置，在低压侧采用相关断路器实现三段保护。 9.2.1变压器继电保护

变电所内装有两台10/0.4KV1600KV.A的变压器。低压母线三相短路电流为Ik(3)=28.213KA，高压侧继电保护用电流互感器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。

a.过电流保护动作电流的整定：

Krel=1.3 Kre=0.8 Kw=1 Ki=200/5=40 Ilmax=2*2I1NT=4*1600/(√3*10)=369.5A 故其动作电流：Iop=1.3*1/(0.8*40)*369.5=15A 动作电流整定为15A

b.过电流保护动作时限的整定

由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为0.5s。

c.速断保护电流倍数整定

取Krel=1.5 Ikmax=28.213*0.4/10=1128.5A，故其速断电流为： Iqb=1.5*1128.5/40=42.32A

第

46 页 共48 页

变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

因此速断保护电流倍数整定为Nqb=42.32/15=2.82 d.以下是10KV电力变压器继电保护原理图

9.3 接地保护

1）接地与接地装置[5]

电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构

第

47 页 共48 页

变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。

接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。

2）确定此变电站公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢 （1）确定接地电阻

按相关资料可确定公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：RE≤又 IE=27A

综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE≤4Ω。 （2）接地装置初步方案

现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2的扁钢焊接。

（3）计算单根钢管接地电阻

查相关资料得土质的ρ = 100Ω·m，RE1≈ρ/l 式中，ρ为土壤电阻率，l为接地体长度。

则单根钢管接地电阻RE1≈ 100Ω·m/2.5m = 40Ω （4）确定接地钢管数和最后的接地方案

根据RE1/ RE= 40/2 = 20。但考虑到管间的屏蔽效应，初选25根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n =25和a/l = 2再查有关资料可得ηE ≈ 0.75。 因此可得

120VI

E

第

48 页 共48 页

变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

n =RE1 /(ERE) = 40Ω/(0.75×2)Ω ≈ 27

考虑到接地体的均匀对称布置，选30根直径50mm、长2.5m的钢管作 地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。如图16所示。

图16 接地网图

图17 接

地网立面图

总结

经过为期三个月的毕业设计，我不但温习了以前学过的知识，而且又学习了很多相关的专业资料知识，加深了对理论知识的理解，也深刻地理解了理论与实践结合并不是一件容易的事。

这次设计，对小型工厂进行供配电的设计。对工厂配电的设计，最终都要

第

49 页 共48 页

变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

归结到电气设备的选择。需要设计工厂的变电所，选择变电所变压器的台数、容量，选择供电系统的方式，系统中各种高压设备，低压设备，线路的选择，车间的布线，系统的保护等等。

首先要做的就是对工厂负荷进行评级，计算工厂的计算负荷，确定工厂的供电方式和变压器容量和台数。在确定了工厂的供电方式后，就画出工厂电气主接线电路图，完成车间的配电方式。

在确定工厂电气主接线电路图后，就要选择设备，而选择设备就要考虑设备的环境条件和电气要求，使设备满足电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求。因此，进行短路计算，来进行设备的选择和校验。

最后，要进行工厂配电系统的继电保护和防雷措施，完成二次回路的设计。 设计本着“安全、可靠、优质、经济”的基本要求，完成了变电所的设计，高低压设备的选择，工厂车间的配电，各干支路截面的选定，防雷与接地，以及继电保护。

参考文献

[1]刘介才《工厂供电》.【M】北京:机械出版社2009

[2]熊信银主编《发电厂电气部分》.【M】中国电力出版社

[3]何仰赞 温增银主编《电力系统分析》.【M】华中科技大学出版社 [4]《导体和电器选择设计技术规定SDGJ14-86》.【S】 中国电力出版社.

[5]10KV配电工程设计手册[M]北京 中国电力

出版社

[6]余健民,童向前,苏文成编,《供电技术》【M】(第三版),机械工业出版社,2001年 出版. [7]刘介才编,《工厂供电》,【M】机械工业出版社,2003年出版

[8]江文,许慧中 主编,《供配电》,【M】中国电力出版社,2005年出版.

[9]唐志平主编,《供配电技术》,【M】电子工业出版社,2005年出版.

[10]孙传有主编《感测技术基础》.【M】电子工

第

50 页 共48 页

变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

业出版社

[11]邹玲主编《电路理论》.【M】华中科技大学出版社

[12]陈乔夫 辜承林 熊永前编《电机学》【M】 华中科技大学出版社

[13]水利电力部西北电力设计院编.《电力工程

电气设计手册》（电气一次部分上、下）【Z】.北京：中国电力出版社,1998

[14]水利电力部西北电力设计院编.《电力工程

电气设计手册》（电气二次部分） 【Z】.北京：中国电力出版社,1996 [15]《工厂常用电气设备手册》（第2版）.【Z】北京：中国电力出版社，1997 [16]《 国家标准.电气制图国家标准汇编》 【S】中国标准出版社

[17]《国家标准.电气工程CAD制图规则 》【S】国标准出版社

致谢

三个月的毕业设计很快就过去了，在本论文完成之际，首先要向我的导师常秀莲老师致以诚挚的谢意。在论文的写作过程中，常老师给了我许多的帮助和关怀。常老师学识渊博、治学严谨，平易近人，在她的悉心指导下，我不仅学到了扎实的专业知识，也在为人处事等方面收益很多；同时她对工作的积极热情、认真负责、有条不紊、实事求是的态度，深深的打动着我，是我们学习的好榜样。

第

51 页 共48 页

致谢

同时，我要感谢给我授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了专业知识，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事。我也要感谢我的母校长江大学，是它提供了良好的学习环境和生活环境，让我的大学生活丰富多姿，为我的人生留下精彩的一笔。

另外，衷心感谢我的同窗，在我毕业论文写作中，与他们的探讨交流使我受益颇多；同时，他们也给了我很多无私的帮助和支持，我再次深表谢意。

最后，向我亲爱的家人和亲爱的朋友表示深深的谢意，他们给予我的爱、理解、关心和支持是我不断前进的动力。

第

52 页 共48 页

致谢

附录：机械工厂供电系统电气设计原始资料

机械工厂需修建一座厂用变电站，经变压器变压后分配给各重要车间及厂用负荷，该厂基本资料如下： 环境条件：

该厂地处平原地区，可利用面积充裕，厂区环境条件允许35KV及以下架空线路通过。

历年最高气温+39度，年平均最高气温25度，土壤温度16度。 无污染，年雷暴日30.5日／年。 供电电源：

该厂所处地区的供电电源电压有35KV电源和10KV电源可供选择，且上一级供电所到该厂距离为3000米，电力系统出口断路器为SN10-10II。 10KV电源：cosΦ=0.95 35KV电源：cosΦ=0.9 厂负荷情况： 金工一车间：

金属切削机床电动机30台共1800KW(其中较大容量电动机有300KW 2台,140KW 3台，20KW 5台)，通风机10台共100KW，电阻炉20台共80KW，照明30KW. 装配车间：

P30=150KW,Q30=120Kvar,最大电动机为30KW; 金工二车间：

小批生产的金属热加工机床电动机15台共1800KW。 冷作车间：

P30=120KW,Q30=100Kvar,最大电动机为40KW; 工具机修车间：

点焊机，缝焊机5台共300KW，电动机75KW 3台，40KW 8台，30KW 10台，15KW 10台。 仓库

P30=30KW,Q30=30Kvar,最大电动机为9.5KW; g.户外照明：P30=40KW,Q30=25Kvar；

第

53 页 共48

致谢

附录：总电路图

第

54 页 共48