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某工厂供配电系统毕业设计本论文要紧是对小型工厂供配电系统的电气部分进行设计。工厂由户 外引入10kV的高压电源，通过工厂变电所降为220/380V的低压电，直截 了当供给工厂车间的动力系统和照明系统。在选择电气设备之前，先对工厂负荷进行运算，确定工厂总的负荷容 量，同时在低压母线侧进行无功功率的补偿，以提升功率因数。按照补偿 后的负荷容量，选择工厂变电所变压器的容量和台数，然后确定工厂采纳 的供电系统，选择合适的车间配电方案，画出供配电系统主接线图。高压一次设备、低压一次设备和导线截面积选择时，都必须满足电路 正常条件下和短路故障条件下工作的要求。电气设备不仅要满足在短路故 障条件下的工作要求，还必须按最大可能的短路故障时的动稳态度和热稳 态度进行校验，以判定设备是否满足工作要求。电路发生三相短路时的短 路电流电流最大，运算三相短路电流，以进行设备的校验。最后，进行继电爱护和防雷接地，来提升系统的安全性和可靠性。关键词：负荷运算，三相短路，主接线，继电爱护，设备选择名目摘要 错误!未定义书签。Abstract 错误!未定义书签。名目II1绪论 12电力负荷及其运算 32.1 负荷分级及供电电源措施32.1.1 工厂电力负荷的分级32.1.2 各级负荷的供电措施32.2 工厂运算负荷的确定 4221负荷运算的目的和意义 4222负荷运算的方法 52.2.3 需要系数法确定运算负荷52.2.4 二项式法确定运算负荷 72.2.5 工厂负荷的运算 72.3 无功功率补偿 112.3.1 功率因数 n232无功补偿的选择 122.3.3 无功补偿的运算 133变压器的选择及其电气主接线153.1 变压器的选择 153.1.1 电力变压器及其分类153.1.2 电力变压器的连接组别 153.1.3 变压器台数和容量的选择163.1.4 电力变压器的校验173.2 工厂变配电所的主接线图173.2.1 电气主接线的概况17322车间和小型工厂变电所的主接线图18323本工厂变电所主接线的确定254短路电流的运算264.1 短路的缘故、后果及其形式 264.1.1 短路的缘故2641.2短路的后果264.1.3短路的形式274.2无限大容量电力系统的三相短路运算27421无限大容量电力系统27422短路电流的运算方法284.2.3工厂三相短路电流的运算29第5章金工车间的配电 325.1 低压配电线路接线方式325.2 低压配电系统的接地型式34第6章设备选择与校验 386.1 导线的选择与校验386.1.1 车间导线截面及配电箱的选择 386.1.2 车间导线的校验 446.2 高压一次设备的选择与校验 466.2.1 一次设备及其分类46622 一次设备的选择 476.2.3 一次设备的校验 506.3 低压补偿柜选择52第7章继电爱护与防雷接地537.1 工厂的继电爱护537.1.1 继电爱护的选择 537.1.2 继电爱护的整定及运算 537.2 工厂的防雷与接地54总结56参考文献57致谢59附录A1绪论电能是现代工业生产的要紧能源和动力。电能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 既简单经济，又便于操纵、调剂和测量，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。一样中小型工厂的电压进线电压为6-10kVo电能先经高压配电所集 中，在由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或者高压配电线路供 给给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将6-10kV的高压 降为一样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。关于大型工厂及其某些电源进线电压为35 kV及以上的中型工厂，一 样通过两次降压，也确实是电源进厂后，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为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 一样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，及35kV线路直截了当引入靠 近负荷中心的车间变电所，经车间变电所的配电变压器直截了当降为低压 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。如 此能够省去一级中间变压，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，提升供电质量。然而这要按照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，否则不宜采纳，以 确保供电安全。关于总供电容量不超过lOOOkV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（220/380V）。如果工厂 所需容量不大于160kVA时，一样采纳低压电源进线，工厂只需设一个低 压配电间。本厂属于中小型工厂，采纳10kV供电电源，在金工车间东侧1020m 处有一座10kV配电室，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变 电所，将6-10kV的高压降为一样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。2电力负荷及其运算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GB 50052-1995供配电系统设计规范规定,按照对供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的缺失或阻碍的程度进 行分级，负荷能够分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷符合下列条件之一的，为一级负荷1）中断供电，将造成人身伤亡的负荷；2）中断供电，将在政治、经济上造成重大缺失的负荷；3）中断供电，将阻碍有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作 的负荷。在一级负荷中，当中断将发生中毒、爆炸和火灾等情形的负荷，以及 专门重要场所不承诺中断的负荷，应视为专门重要的负荷。二级负荷符合下列条件之一的，为二级负荷1）中断供电，将在政治上、经济上造成较大缺失的负荷；2）中断供电，将阻碍重要用电单位的正常工作的负荷。三级负荷不属于一、二级负荷者为三级负荷。2.1.2 各级负荷的供电措施一级负荷的供电措施一级负荷应有两个独立电源供电，当一个电 源发生故障时，另一个电源应不至于同时受到损坏，以坚持供电；而且当 一个电源中断供电时，另一个电源应能承担本用户的全部一级负荷设备的 供电。一级负荷用户的变配电室内的高低压配电系统，应采纳单母线分段 的主结线形式，分列运行并互为备用。一级负荷设备应采纳双电源供电，并在最末一级配电盘（箱）处设置自动切换装置。一级负荷中专门重要的 负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。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。当发生电力变压器故障或线路常见故障时不至于中断供电（或中断 后能赶忙回复）。三级负荷的供电措施三级负荷对供电无专门要求，可采纳单回路 市电供电。但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数 一样不超过四级，同时应在技术经济合理的情形下，尽量减少电压偏差和 电压波动。2.2 工厂运算负荷的确定2.2.1 负荷运算的目的和意义运算负荷是一个假想的连续负荷，其热效应与同时刻内实际变动负荷 所产生的热效应相等。在供配电系统中，以30min的最大运算负荷作为选 择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承担该负荷的长期作用，即可 在正常情形下长期运行。一样将那个最大运算负荷简称运算负荷PCo负荷运算的目的是：运算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容 量的依据。运算流过各要紧电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的 负荷电流，作为选择这些设备的依据。运算流过各条线路（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。运算尖峰负荷，用于爱护电器的整定运算和校验电动机的启动条 件。为电气设计提供技术依据。运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。运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 外表量程的依据，也是整定继电爱护的重要依据。运算负荷确定的是否正 确，直截了当阻碍到电器和导线的选择是否经济合理。正确进行负荷运确 实是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。如果运算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资 和有色金属的白费，而变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运 行。如果运算负荷确定的过小，又将使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产生火灾，造成更大的经济 缺失。因此，正确确定运算负荷具有专门大的意义。222负荷运算的方法在已知用电设备的情形下，负荷运算有需要系数法、二项式法和利用 系数法；在未知用电设备的情形下，负荷运算有负荷密度法、单位指标法 和住宅用电量指标法。需要系数法用设备功率乘以需要系数，直截了当求出运算负荷。这种方法比较简 便，应用广泛，专门适用于配变电所的负荷运算。利用系数法采纳利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台属和功率差 异的阻碍，乘以与有效台数有关的最大系数的运算负荷。这种方法的理论 按照是概率论和数理统计，因而运算结果比较接近实际，但因利用系数的 实测与统计较困难，在电气设计中一样不用。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阻碍，采纳体 会系数进行加权求和法运算负荷。负荷密度法当已知某建筑面积负荷密度P时，某建筑的平均负荷可按下式运算Pav=P,A(kW)式中:P负荷密度(kW/m2)A某建筑面积(m2)在建筑方案设计时期，可采纳建筑面积负荷密度法进行负荷估算。在 建筑施工时期设计时，可采纳需要系数法进行复核。223需要系数法确定运算负荷差不多公式需要系数法确定用电设备组的有功运算负荷的差不多公式为：Ao=K/e 式(2.1)无功运算负荷为：0。二尸3。tan。式（2.2）视在运算负荷为：30 30/COS 式（2.3）运算电流为：，30=30，）式（2.4）&-需要系数月（）-有功运算负荷，单位为kW03。-无功运算负荷，单位为kvarS3。_视在运算负荷，单位为kVAcos。用电设备组的平均功率因数tan。.用电设备组平均功率因数的正切值多组用电设备运算负荷的确定在确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的运算负 荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时显现的因素。因此在确定多 组用电设备的运算负荷时，应结合具体情形对其用功负荷和无功负荷分别 计入一个同时系数K功和勺对车间干线，取=0.85-0.95-0.90-0.97乙q对低压母线，分两种情形：1）由用电设备组运算负荷直截了当相加来运算时，取号=0.80 0.90=0.85-0.95乙q2）由车间干线运算负荷直截了当相加来运算时，取勺=0.900.957-0.93-0.97乙q总的有功运算负荷为：月。=场301 式（2.5）总的无功运算负荷为：。30=理汇。30，式（2.6）以上两式中的2Pm和2。如分别为各组设备的有功和无功运算负荷 之和。总的视在运算负荷为:S30=J 一 02+。302式（2.7）式（2.8）总的运算电流为:I30=S30/（UN）由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在运算负荷和运算 电流一样不能用各组的视在运算负荷或运算电流之和来运算。224二项式法确定运算负荷二项式法的差不多公式是鸟。=上+叱 式（2.9）式中，匕6表示用电设备组的平均功率，其中夕是用电设备组的总容量，其运算方法如前需要系数法所述；叱表示用电设备组中x台容量最大的设 备投入运行时增加的附加负荷，其中巴是x台最大容量的设备总容量，b.c 为二项式系数。由于二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均负荷，而且考 虑了少数容量最大设备投入运行时对总运算负荷的额外阻碍，因此二项式 法比较适合确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的运算 负荷。2.2.5 工厂负荷的运算基础资料：工厂各车间负荷情形，如表2.1所示表2.1各车间负荷表车间4/kW03o Avar最大电动机/kW冷作10011030装配809022仓库20207.5户外照明2015金工车间设备负荷如表2.2所示 表2.2金工车间负荷表序号设备名称设备容量/kW台数/台1-3 1316 232536 3234车床7+0.125144铳床10+2.815 21 35摇臂钻4.5+1.7+0.6+0.12536 7 41 42铳床7+2.8489铳床7+1.7210砂轮机3.2111 12砂轮机1217 18磨床7+1.7+0.5219磨床10+2.8+1.5120 38磨床10+2.8+0.5222 37车床10+0.125226 27磨床14+1+0.6+0.15228 29立床55+7+1137+1.7130车床20+0.15131摇臂钻10+0.5139 40龙门刨75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5243 44 45铳床7+1.7346链床6.5+2.8147铳床7+2.8148桥式起重机(2=25%)11+5+5+2.2149 50桥式起重机(2=25%)16+5+5+3.52全厂照明密度为：12W/m2 按照基础资料提供的各厂房电力负荷清单，全厂差不多上三级负 荷。按需要系数法分别运算出各个厂房及全厂的运算负荷。1)金工车间负荷运算%金属切削机床设备容量：Pe=(7.125x4+12.8+6.925x3+9.8+.+85.4x2+8.7x3+9.3+9.8)公V=654.525kW关于大批生产的金属冷加工机床电动机，其需要系数：Kd=0.18-0.25,cos0=O.5,tan=1.73有功运算负荷：/=Kdpe=(0.25 X 654.525)kW=163.63kW无功运算负荷：2o=尸 30tan 0-(163.63 x 1.73)kvar=283.08kvarb.桥式起重机容量；R=R=(23.2+29.5 x 2)=82.2kW关于锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车，其需要系数:Kd=0.1-0.15;cos。=0.5,tan0=1.73有功运算负荷：Ao=Kdpe=(0.15x 82.2)kW=12.33kW无功运算负荷：。3()二月o tan cp=(12.33x 1.73)kvar=2L33kvarC金工车间照明：车间 面积：60 x 24=1440m2设备容量：Pe=(12x 1440)W=17280W关于生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明，其需要系数：K=0.8-1,cos0=l,tan 9=0有功运算负荷：七=KdPe=(1 x 17.28)kW=17.28kW无功运算负荷：=月0 tan cp-(17.28 x 0)kvar=Ok var2)全厂总负荷取有功同时系数长0=0.95,无功同时系数勺,=0.97有功运算负荷：&=0.95 4=0.95 x(163.63+12.33+17.28+100+80+20+20)kW=392.58 kW无功运算负荷：2(X2)=B972o=0.97 x(283.08+21.33+110+90+20+15)kvar=523.23kvar视在运算负荷：S 3(X2)=J30(2)+30(2)=654.13 1功率因数：COS 0(2)=月0(2)/30(2)=按逐级法运算法确定工厂的运算负荷工厂的运算负荷，应该是高压母线上因此高压配电线路运算负荷之和,在乘以一个同事系数。高压配电线路的运算负荷，应该是该线路所供车间 变电所低压侧的运算负荷加上变压器的功率损耗和高压配电线路的功率损 耗，如此逐级运算即可求得供电系统所有元件的运算负荷。但对一样工厂供电系统来讲，由于高低压配电线路一样不长，其损耗 较小，因此在确定运算负荷时往往不记线路损耗。在符合运算中，新型低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式 运算：有功损耗：A0.01530无功损耗：A。,bO.O5s3。S30为变压器二次侧的视在运算负荷机器厂变压器高压侧的有功运算负荷：鸟0=鸟。(2)+短=392.58+0.01x654.13=399.12BV机器厂变压器高压侧的无功运算负荷：2o(i)=。+Qr=523.23+0.05 x 654.13=555.94k var机器厂变压器高压侧的视在运算负荷：S30(1)=J-0 2+030(1)2=5399.122+555.942=684.37m功率因数：cos 0=骂0/S30(1)=399.12/684.37=0.582.3 无功功率补偿工业与民用用电设备中，有大量设备的工作需要通过向系统吸取感性 的无功功率来建立交变的磁场，这使系统输送的电能容量中无功功率的成 分增加，在系统变配电设备及输送线路规格一定的情形下，直截了当阻碍 到有功功率的输送。电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运 行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等 无功补偿设备以后，能够提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电 源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网 中的流淌，因此能够降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这确实是无功补偿。2.3.1 功率因数功率因数低对供配电系统的阻碍功率因数低是无功功率大的表现，无功功率大会对系统造成如下阻碍:1）使配电设备的容量增加：在三相交流系统中，电流和有功功率的关 系式是：式（2.10）-J3U cos 0其中有功功率P是系统向用电设备提供的，要转化为其他形式能量的 功率，这部分功率是不能减少的。因此在电压一定时，功率因数越小，即 无功重量越大，则电流越大。若要承担较大的电流，系统电气设备的容量必定要加大，这就会增加 系统成本，使电气设备利用率降低。2）使供电系统的损耗增加：从供配电系统功率损耗运算式中不难看出，通过系统的电流增加，系统上的功率损耗也会增加。3）使电压缺失增加：线路电流越大，电压缺失也就越大。4）使发电机效率降低：系统中负荷对无功功率需求量增大时，发电机 必须增发相应的无功功率去平稳，如此就降低了效率。提升功率因数的意义在用电设备中绝大部分为感性负荷，使用电单位功率因数小于1。为 了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发配电设备的容量，减小供 电线路的截面，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压缺失，必须提升用电单位的功率因数。对用户的补偿容量在全国供电规则中已有规定：“无功电力应就地 平稳，用户应在提升用电自然功率应属的基础上，设计和装置无功补偿设 备，并做到随其负荷和电压变动及时投入和切除，防止无功电力倒送，用 户在当地供电局规定的电网高峰时的功率因数，应达到下列规定：高压供电的用户和高压供电装有负荷调整电压装置的电力用户，功率 因数为0.9以上；其他lOOkVA（kW）及以上电力用户和大、中型电力排 灌站，功率因数为0.85以上。因此，在供配电系统中，必须改变无功功率大小，即提升功率因数，以便提升系统中设备的有效利用率。232无功补偿的选择要使供配电系统的功率因数提升，一样可从两个方面采取措施。一是 提升用电设备的自然功率因数，自然功率因数是指不用任何补偿装置时的 功率因数；一是采取人工补偿的方法使使总功率因数得以提升，总功率因 数是指采纳了补偿装置后得到的功率因数。提升自然功率因数的方法：电动机类电气设备的额定功率因数是较 高的，一样都在0.85以上，但是当它们在非额定状态下（如轻载）工作时,功率因数和效率都将大幅度降低，对此，要紧采纳如下措施改善自然功率 因数：1）合理选择电动机的型号和规格。2）合理选择变压器的型号和规格，幸免因长期轻载运行而造成的功率 因数降低。采纳人工补偿提升功率因数的方法：人工补偿方法有发电机补偿、电容器补偿、调相机补偿和静止补偿器补偿，要紧有两种，一是采纳同步 电动机补偿，一是采纳并联电容器补偿。1)在供配电系统中一样只有在能使负荷使用要求得以满足的情形下,才采纳同步电动机代替异步电动机工作，且同步电动机兼作无功补偿设备,现在无功补偿的调剂能够做到平滑的自动调剂；专为无功补偿而设的同步 电动机称为同步调相机，由于投资和损耗较大，又不便于爱护、检修，供 配电系统中专门少采纳这种补偿方式。2)采纳并联电容器补偿是目前供配电系统中普遍采纳的一种无功补 偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有功损耗小、运行爱护方便、补偿容量增减方便、个别电容器的损坏不阻碍整体使用等特点，但不能实 现无级调剂。2.3.3 无功补偿的运算要使功率因数由cos。提升到cos”,必须装设无功补偿装置，其容量为：Qc=Qo-。30=月0On。-tan)=/式(2.11)Me=tan0-tand,称为无功补偿率工厂无功功率的补偿：Qc=A。(tan tan=392.58 x tan(arccos0.6)-tan(arccos0.92)=356.2Avar取0为3608ar补偿后变压器的容量和功率因数补偿后变压器器低压侧的视在运算负荷:S30(2/=h 2+蠹(2)2=V392.582+(523.23-360)2m=425.16日A变压器低压侧的运算电流：Z30(2/=S30(2/(+UN)=425.16/(0X0.38)=645.98A主变压器的功率损耗：鸥 0.01530=0.01x 425.16左W=4.25左WAQt p 0.05s30=0.05x425.16左 var=21.268ar变压器高压侧的运算负荷：有功运算负荷：月。(；=Ao(2；+弓=392.58+4.25=396.83左 W无功运算负荷：03。(1)=。3。(2)+八&=523.23-360+21.26=184.49左 var视在运算负荷：醺。=，6。(1)2+。30(/=396.832+184.492=437.62m 运算电流：=邑。/(6uM1)=425.16/(x0.38)=645.98A功率因数：cos(P；=月0(1)/S30(1/=396.83/437.62=0.907 0.9补偿后功率因数满足要求。3变压器的选择及其电气主接线3.1 变压器的选择3.1.1 电力变压器及其分类电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其要紧功能是将电力系统 的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。常用变压器的种类，在中低压供配电系统中，常用的电力变压器有如 下几种分类方式：按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使 用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器，目前一样 采纳铜绕组变压器。按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器两大类。按绕组联结组别分类：有YynO和Dynll两种。3.1.2 电力变压器的连接组别电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次绕组因采取不同的联结 方式而形成变压器一、二次侧对应的线电压之间不同相位关系。中压配电变压器有YynO,和Dynll两种常见的联结组，配电变压器用 Dynll联结较之采纳YynO联结有一下优点：对Dynll联结变压器来讲，其3n次谐波电流在其三角形接线的一 次绕组内形成环流，从而不致注入公共的高压电网中去，这交之一次绕组 接成星形接线的YynO联结变压器更有利于抑制高次谐波电流。Dynll联结变压器的零序阻抗较之YynO联结变压器的零序阻抗小 的多，从而更有利于低压单相接地故障爱护的动作和故障的切除。当低压侧接用单相不平稳负荷时，由于YynO联结变压器要求低压 中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%,因而严峻限制了其接用单相 负荷的容量，阻碍了变压器设备能力的发挥。GB 50052-1995供配电系统设计规范规定，低压为TN及TT系统 时，宜与选用Dynll联结变压器。Dynll联结变压器的低压侧中性线电流 承诺达到低压绕组额定电流的75%以上，其承担单相不平稳负荷的能力远 比YynO联结变压器大。因此，机器厂的电力变压器选择Dynll联结形式。3.1.3 变压器台数和容量的选择选择主变压器台数应考虑下列原则：1）三级负荷一样设一台变压器，但考虑现有开关设备开断容量的限 制，所选单台变压器的容量一样不大于1250kVA；当用电负荷所需的变压 器容量大于125OkVA时，通常应采纳两台或更多台变压器。2）当季节性或昼夜性的负荷较多时，可将这些负荷采纳单独的变压器 供电，以便这些负荷不投入使用时，切除相应的供电变压器，减少空载损 耗。3）当有较大的冲击性负荷时，为幸免对其他负荷供电质量的阻碍，可 单独设变压器对其供电。4）当有大量一、二级负荷时，为保证供电可靠性，应当设两台或多台 变压器。以起到相互备用的作用。5）在确定变电所住变压器台数时，应考虑负荷的进展，留有一定的余 量。变压器容量的选择1）只装一台主变压器的变电所主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总运算负荷S30的需求，即SNT 530 式（3.1）2）装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量SN.T应该同时满足以下两个条件：a.任一台变压器单独运行时，宜满足总的运算负荷S30的大约60%-70%的需要，即SNT=（0.6-0.7）S30 式（3.2）b.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的要求。即SN.T 530（I+n）式（3.3）车间变电所主变压器的单台容量上限车间变电所主变压器的单台容量，一样不宜大于lOOOkVA。这一方面 是受以往低压开关电器断流能力和短路稳固度要求的限制，另一方面也是 考虑到能够使变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能 损耗、电压损耗和有色金属消耗量。适当考虑负荷的进展应适当考虑今后510年电力负荷的增长，留有一定的余地。本工厂的负荷属于三级负荷，同时补偿后S30(2/=425.16m可选500kVA的变压器，考虑到今后进展的要求，选择S9-630/10型变 压器一台。3.1.4 电力变压器的校验电力变压器的额定容量SN.T是在一定温度条件下的连续最大输出容 量。如果安住地点的年平均气温用田。20时，则年平均气温每升高1 C,变压器容量相应地减少1%,户外电力变压器的实际容量为S产Q磊与mt 式(3.4)关于户内变压器，由于散热条件差，一样变压器室的出风口与进风口 间有约15 C的温差，从而使处于室内中间的变压器环境温度比户外变压 器环境温度要高出大约8 C,因此户内变压器的实际容量较之上式所运算 的容量还要小8%0关于S9-630/10型变压器，考虑本地年平均气温为23.2 C,即年平均 气温不等于20。C,关于室内变压器，事实上际容量为S T=(0.92-2)5 T=(0.92-23-2-20)630mT 100 NT 100=599.44m 425.16m因此，选择的变压器满足要求。3.2 工厂变配电所的主接线图3.2.1 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，直截了当关系着全厂电气设备的选 择、配电装置的布置、继电爱护和自动装置的确定，关系着电力系统的安 全、稳固、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：可靠性：为了向用户供应连续、优质的电力，电气主接线第一必须 满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分 地做好调研工作，力求幸免决策失误，鉴于进行可靠的定量运算分析的基 础数据尚不完善的情形，充分做好调查研究工作显的尤为重要。为了提升主接线的可靠性，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。灵活性：电气主接线应能习惯各种运行状态，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：1）操作的方便性 电气主接线应该在服从可靠性的差不多要求条件 下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员把握,不致在操作过程中出差错。2）调度的方便性 电气主接线在正常运行时，要按照调度要求，方 便的改变运行方式。同时发生事故时，要能尽快地切出故障，故停电时刻 最短，阻碍范畴最小，不致过多地阻碍对用户的供电和破坏系统的稳固运 行。3）扩建的方便性对今后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。经济性：采纳简单的接线方式，少用设备，节约设备上的投资。322车间和小型工厂变电所的主接线图车间变电所的主接线图车间变电所的主接线分两种情形：1）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、爱护装置和测量外表等，一样都安装在高压配电 线路的首段，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、熔断图3.1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能够看出，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。而采纳高压电缆进线时，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。现在变压器高压侧一样能够不再装设 避雷器。如果变压器高压侧为架空线又通过一段电缆引入时，则变压器高 压侧仍应装设避雷器。2）工厂无总变、配电所的车间变电所工厂内无总降压变电所和高压配电所时，其车间变电所往往确实是工 厂的降压变电所，其高压侧的开关电器、爱护装置和测量外表等，都必须 配备齐全，因此一样要设置高压配电室。在变压器容量较小、供电可靠性 要求不高的情形下，就能够不设高压配电室，其高压侧的开关电器就装在 变压器室的墙上或电杆上，而在低压侧计量电能，或者其高压柜就装在低 压配电室内，在高压侧计量电能。小型工厂变电所的主接线图1）只装有一台主变压器的小型变电所主接线图只装有一台主变压器的小型变电所，其高压侧一样采纳无母线的接线。按照其高压侧采纳的开关电器不同，有以下三种比较经典的主接线方案。a.高压侧采纳隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线图（图3.2）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图3.2高压侧采纳隔离开关-熔断器 图3.3高压侧采纳负荷开关一熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线图 或负荷跌开式熔断器的变电所直截了当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。由于隔离开关和跌开式熔断 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峻事故，而且在熔断器熔断后，更换 熔体需一定时刻，从而阻碍供电的可靠性。然而这种主接线简单经济，关 于三级负荷的小容量变电所是相当适宜的。b.高压侧采纳负荷开关-熔断器或负荷跌开式熔断器的变电所主接线图（图3.3）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 发生短路故障时，只能是熔断器熔断，因此这种主接线仍旧存在着在排除 短路故障时复原供电的时刻较长的缺点，供电网靠仍旧不高，一样也只 用于三级负荷的变电所。电源进线图3.4高压侧米纳隔离开关 线的一台主图3.5高压双回路进-断路器的变电所主接线图 电所主接线图变压器变c.高压侧采纳隔离开关-断路器的变电所主接线图（图3.4）这种主接线由于采纳了高压断路器，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，过电流爱护装置动作，断路器会自动 跳闸，如果短路故障差不多排除，则可赶忙合闸回复供电。如果配备自动 重合闸装置，则供电可靠性更高。然而如果变电所只此一路电源进线时，一样也只用于三级负荷；但如果变电所低压侧有联络线与其他变电所相连 时，或另有备用电源时，则可用于二级负荷。如果变电所有两路电源进线,如图3.5所示，则供电可靠性相当提升，可供二级负荷或少量一级负荷。QF5图3.6高压侧无母线、低压侧单母分段的变电所主接线图2）装有两台主变压器的小型变电所主接线图a.高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线图（图3.6）这种主 接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生 故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速复原对整个变电 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影断电而跳闸时，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，复原整个 变电所的供电。这时变电所可供一、二级负荷。图3.7高压采纳单母线、低压单母线分段的变电所主接线b.高压侧采纳单母线、低压侧采纳单母分段的变电所主接线图（图3.7）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是，通过切换 操作，即可迅速复原对整个变电所的供电。然而高压母线或电源进线进线 检修或发生故障时，整个变电所仍要停电。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。c.高低压侧均采纳单母线分段的变电所主接线图（图3.8）这种主接 线的两段高压母线，在正常时能够接通运行，也能够分段运行。任一台主 变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅 速复原整个变电所的供电。因此，其供电可靠性相当高，可供一、二级负 荷。图3.8高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图3.2.3 本工厂变电所主接线的确定本工厂为三级负荷，供电可靠性要求不高，因此选择高压侧采纳 隔离开关-断路器的变电所主接线图，主接线图见附录A4短路电流的运算4.1 短路的缘故、后果及其形式4.1.1 短路的缘故系统中最常见的故障确实是短路，短路确实是指不同电位的导电部分 对地之间的低阻性短接。产生短路的缘故有：电气设备绝缘被损坏绝缘损坏多由于未及时发觉和排除设备的缺陷，以及设计、安装和运 行爱护不良所致。例如，过电压、设备遭雷击、绝缘材料陈旧、机械损害 等等。有关人员误操作这种情形大多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，或者误将低电压设备接入较高电压的电路中而造成击穿短路。鸟兽为害事故鸟兽跨过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，从而导致短路。4.1.2 短路的后果短路后，系统中显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。短路电流对系统产生较大的危 害：短路时要产生专门大的点动力和专门高的温度，而使故障元件和短 路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。短路时电路的电压骤降，严峻阻碍电气设备的正常运行。短路时爱护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路 点越靠近电源，停电范畴越大，造成的缺失也越大。严峻的短路要阻碍电力系统运行的稳固性，可使并列运行的发电机 组失去同步，造成系统结列。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稳 交变电磁场，对邻近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，阻碍其正常 运行，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是十分严峻的，因此必须尽力设法排除可能引 起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的运算，以便正确地选择电气 设备，使设备具有足够的动稳固性和热稳固性，以保证在发生可能有的最 大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路爱 护的继电装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须运算短 路电流。4.1.3 短路的形式在三相系统中，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。按短路电路的对称性来分，三相短路属于对称性短路，其他形式短路 均不为对称短路。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。但一样情形下，专门是远离电源的工厂供电系统中，三相短路的短 路电流最大，因此造成的危害也最为严峻。为了使电力系统中的电气设备 在最严峻的短路状态下也能可靠的工作，因此作为选择和校验电气设备用 的