煤气厂供电配电系统设计.doc

供配电技术实训报告

题 目:某煤气厂供电配电系统设计

系 别:
专 业: 电气工程及其自动化
专 业:
组 别: 第五组
组 员:　　　　　　　　　　
学 号
指导教师:
实训日期:2023.06.11-2023.06.15

摘 要 3
前 言 4
1 负荷计算及功率补偿 6
1.1 负荷计算 6
2总配电所位置及车间变压器台数和容量选择 10
2.1 总配电所的位置选择 10
2.2 车间变压器台数和容量选 11
3短路电流计算 12
3.1 短路电流计算的目的 12
3.2 短路电流的计算环节 13
4电气设备的选择 14
4.1高压电气设备的选择与校验 15
4.2 导线和电缆的选择与校验 19
4.3低压电气设备的选择与校验 20
5 二次侧的设计 21
5.1二次回路与操作电源 21
5.2 测量和监视装置 22
5.3 继电保护设立 24
6 配电所的防雷保护 28
6.1 防雷设备 28
6.2防雷措施 28
6.3 接地与接地装置 29
参考文献 30
致 谢 30

摘 要

本文是某煤气厂供电配电系统设计说明。设计的目的是通过对该电力用户所处的地理环境、地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析，为该工厂寻找完善的供配电系统设计方案。电能是工业生产的重要能源，对整个工厂的正常生产起着举足轻重的作用，因此如何进行合理用电、安全用电、节约用电、高质量用电已经成为工厂建设和运营的重要问题之一。因此，为实现工厂供配电的高效和合理，必须根据各车间的负荷数量和性质，并考虑到电气设备的运营维护以及生产工艺对负荷的规定，进行负荷的记录和短路电流的计算，并最终依此选择高低压设备、输电线路的型号，完毕简朴避雷措施设计，解决对各部门的安全可靠，经济分派电能的问题！
工厂的安全正常生产、节电节能、提高劳动生产率，都必须有一个安全、可靠、经济、合理供配电能和使用电能的系统作保障，才干实现公司利润的最大化。

关键词：供电配电；总降压（总配）变电所；车间变电所之间配电系统；计算负荷；变压器选择；短路计算；二次侧的设计

前 言

本设计为电气工程及其自动化专业的供配电设计，以供电技术为主线，综合考察学生对本专业各科知识的掌握限度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时也检查了本专业学习三年以来的成果。
要想做好毕业设计，一方面要对工厂供电有一个总体的了解，大体上有以下几个方面：
a.工厂供电的意义和规定
工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分派。除某些特殊的大型工业公司带有自备发电站以外，工厂都是由电力系统的终端降压变配电所，即总降（配）变电所提供电能。总降（配）变电所、供电线路和用电设备构成了一个完整的工厂供电系统。供电系统一旦拟定，就决定了用户内部用电负荷的供电可靠性和供电质量。电能易于转换，易于传输，分派简朴经济，便于调节、控制和测量等特点，使得电能成为了工业生产的重要能源。能否保证供电的可靠性和电能质量直接影响到工业生产能否正常进行，能否做到合理用电、节约用电、高质量用电成为决定工厂生产力和公司效益的重要因素。因此，设计符合工厂具体负荷情况的供电系统是工业生产的必备条件。
做好工厂供电工作对发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂公司是国家电力的重要用户，完善工厂供电系统的配置对节约能源、支援国家经济建设也有很大的促进作用。为了使工厂供电工作可以切实为工业生产服务，规定做到以下几点：
1) 安全 在电能的供应、分派和使用过程中，不应发生人身事故和设备事故。
2) 可靠 不同级别的负荷对供电可靠性的规定不同，工厂供电系统必须满足相应负荷的规定。
3) 优质 供电系统提供的电能应当满足电力用户对电压、频率等电能质量的规定。
4) 经济 在保证供电可靠性的情况下，供电系统的投资要尽量少，运营费用要尽量低，并尽也许的节约电能和减少有色金属的消耗量。
b.工厂供电设计的一般原则
工厂供电设计必须以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程的实际情况进行。按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GV50054-95《低压配电设计规范》、《全国通用建筑标准设计.电气装置标准图集》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：
1） 遵守规程、执行政策；
必须遵守国家有关规定及标准，执行国家有关方针和政策，涉及节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
2） 安全可靠、先进合理；
应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，
采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
3） 近期为主、考虑发展
应根据工作特点、规模和发展规划，对的解决近期建设与远期发展的关系，做到
远近结合，适当考虑扩建的也许性。
4） 全局出发、统筹兼顾
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，综合考虑，拟定合理的设计方案。
c.设计的内容及环节
工厂供电系统的设计是根据电力用户所处地理环境、生产工艺对负荷的规定、各个车间的负荷数量和性质、负荷布局以及地区供电条件进行的。规定设计成果能应用于生产实际，可以让该供电系统安全、可靠、经济的分派电能，满足工业生产的需要。设计的具体环节如下：
1）.按照厂区用电设备的资料和其他具体情况，求计算负荷。
2）.根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式。
3）.根据环境和计算负荷，选择变电所的位置、变压器数量和容量。
4）.为变配电所选择安全、可靠、灵活、经济的主接线，选择合理的户外高压配电方案。
5）.用标幺值法进行短路电流的计算。
6）.根据短路电流的计算结果，按照正常工作条件、短路时的工作条件、电气设备自身特点进行电气设备的选择和校验，用主接线图表达设计成果。

1 负荷计算及功率补偿
1.1 负荷计算
1.1.1负荷计算的意义和目的
计算负荷是供电系统设计计算的基础。工厂供电系统设计的原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。这些设备品种多，数量大，工作情况复杂，因此如何根据这些资料对的估计工厂所需的电力和电量非常重要。估计的准确限度，直接影响到工程的质量。假如估算过高，会增长供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增长初投资和运营管理工作量，浪费大量的人力财力；相反，假如估算过低，工厂投产后，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，加速其老化绝缘速度，减少使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运营。由此可见，进行负荷计算是供电系统设计的基础，能否准确的估算计算负荷决定了设计的系统能否安全、经济、可靠的供电。
计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量拟定的、预期不变的最大假想负荷，负荷计算的目的就是求出这个假想负荷。计算负荷是设计时作为选择工厂电力系统的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据 。供电系统设计的第一步，就是通过负荷计算，将复杂、凌乱的负荷数据整理成设计所需要的资料。
1.1.2负荷计算的常用方法
负荷计算的方法有需要系数法、形状系数法、附加系数法等几种。鉴于本厂的负荷特点以及任务书所提供的条件，本设计采用需要系数法拟定计算负荷。用需要系数法求计算负荷的具体环节如下：
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的需要系数及相应的功率因数。
3）.按照需要系数法相应的公式计算Pc,Qc和Sc。
4）.求车间或全厂计算负荷时，应从负荷端逐级算向电源端，并且需要在各级配电点乘以同期系数K∑。在逐级计算时，应记及变压器上的电能损耗，由于厂区高压配电网的距离较短，在负荷计算时可忽略配电网的电能损耗

表1-1 各车间负荷
序号
名称
设备容量
(KW)
负荷等级

1
2
3
4
5
机修车间
电修车间
仪表工段
水泵房1、2、3
加压站1、2、3
320
352
223
3152
3122

70%Ⅱ
70%Ⅱ
0.3
0.6
0.3
0.6
0.7
0.65
0.60
0.65
0.7
0.8
6
7
8
9
脱硫变换车间
造气车间
煤球成型、烘干
综合楼、食堂
2866
242
123
8
70%Ⅱ
70%Ⅱ
70%Ⅱ
0.5
0.5
0.4
0.5
0.65
0.65
0.58
0.7

本设计采用需要系数法，计算负荷为：
有功功率：
Pc=KdPe (1-1)
无功功率：
Qc= Pc×TanΦ
视在功率：
Sc=
电流：
I=

1.1.3 各车间的负荷计算
（1） 机修车间：
Pc=KdPe=3200.3=96 KW
Qc=Pc×TanΦ=961.33=112.32Kvar
Sc= ==147.76KVA
I===224.50A
(2)电修车间：
Pc=KdPe=3520.6=211.2 KW
Qc=Pc×TanΦ=211.21.33=280.90 Kvar
Sc===351.44 KVA
I== =533.96 A
（3）仪表工段：
Pc=KdPe=2230.3=66.9 KW
Qc=Pc×TanΦ=66.91.17=78.27 Kvar
Sc===102.97 KVA
I= ==156.44 A
（4）水泵房：
Pc=KdPe=31520.6=273.6 KW
Qc=Pc×TanΦ=273.61.02=279.07 Kvar
Sc===390.81 KVA
I= ==593.77 A
（5）加压站：
Pc=KdPe=31220.7=256.2 KW
Qc=Pc×TanΦ=256.20.75=192.15 Kvar
Sc===320.25 KVA
I== =486.57 A
（6）脱硫变换车间：
Pc=KdPe=28660.5=1433 KW
Qc=Pc×TanΦ=14331.17=167.61 Kvar
Sc===2205.56 KVA
I= ==3351.01A
（7）造气车间：
Pc=KdPe=2420.5=121 KW
Qc=Pc×TanΦ=1211.17=141.57 Kvar
Sc===186.23 KVA
I= ===282.95A
（8）煤球成型、烘干：
Pc=KdPe=1230.4=49.2 KW
Qc=Pc×TanΦ=49.21.40=68.88 Kvar
Sc===84.65 KVA
I== =128.61A
（9）综合楼、食堂：
Pc=KdPe=80.5=4KW
Qc=Pc×TanΦ=41.02=4.08 Kvar
Sc===5.71 KVA
I= ==8.68A
1.1.4无功功率补偿模块
由计算负荷计算
Pc=2511.1
Sc==3795.38

功率因素1=0.66 ，2=0.92
TanΦ1=1.14 ，TanΦ2=0.43
采用固定补偿方法：
Qc=KaLPc*（ TanΦ1- TanΦ2）=0.752511.1（1.14—0.43）=1337.16
选用BWF10.3-100-1W型电容器
n=1337.16/100=14
由于是三线配电，所以n=15，即选用15台BWF6.3-100-1W型电容器
校正后：
=Pav/Sav=0.945>0.92 符合规定

2总配电所位置及车间变压器台数和容量选择
2.1 总配电所的位置选择
总配电所的位置应当接近负荷中心，同时还要考虑电源的进线方向，以节省导线的费用和减小线路的电能损耗。此外，总配电所的位置还应当根据生产厂房布置、进出线路环境、工厂工艺装备的布局、防火规定、厂区运送、安全保卫以及其他因素综合考虑选择。
综合考虑后，分为两个变电所
变电所1
序

号
用电单位名称
设备容量(KW)

计 算 负 荷

(千
瓦)
（千乏）

（千伏安）

(千安)
1
机修车间
320
0.3
0.65
1.33
96
112.32
147.76
224.50
2
电修车间
352
06
0.60
1.33
211.2
280.90
351.44
533.96
3
仪表工段
223
0.3
0.65
1.17
66.9
78.27
102.97
156.44
4
水泵房
1
2152
0.6
0.7
1.02
182.4
186.05
260.55
395．86
5
加压站
1、2、3
3122
0.7
0.8
0.75
256.2
192.15
320.25
486.57
6
综合楼、食堂
8
0.5
0.7
1.02
4
4.08
5.71
8.68
总计

816.7
853.77
1188.68
1806.01

变电所2
序

号
用电单位名称
设备容量(KW)

计 算 负 荷

(千
瓦)
（千乏）

（千伏安）

(千安)
1
水泵房
2、3
2152
0.6
0.7
1.02
182.4
186.05
260.55
395.86
2
脱硫变换车间
2866
0.5
0.65
1.17
1433
167.61
2205.56
3351.01
3
造气车间
242
0.5
0.65
1.17
121
141.57
186.23
282.95
4
煤球成型、烘干
123
0.4
0.58
1.40
49.2
68.88
84.65
128.61
总计

1785.6
564.11
2736.99
4158.43

2.2 车间变压器台数和容量选
(1) 变压器参数
表2-1变压器参数
额定容量/kV·A
空载损耗△P0/W
短路损耗△Pk/W
阻抗电压Uk%
空载电流I0%
1250
1830
8460
6
0.6
500
1020
4260
4
0.8
400
850
3480
4
0.8

（2）变电所1
经查表得知车间变电所的同时系数Kmep=0.9,Kmeq=0.95
PT= KmeqP=0.9816.7=735.03
QT= KmeqQ=0.95853.77=811.08
ST===1094.58
IT===1663.04
由上式ST=1094.58选择有载调压S9-M-800/10型两个

（3）变电所
经查表得知车间变电所的同时系数Kmep=0.9,Kmeq=0.95
PT= KmeqP=0.91785.6=1607.04
QT= KmeqQ=0.95564.11=535.90
ST===1694.04
IT===2573.83
由上式ST=1694.04选择有载调压S9-M-1600/10型两个

3短路电流计算
3.1 短路电流计算的目的
所谓短路是指供电系统中一切不正常的相与地或相与地（中性点接地系统）在电气上被短接。
短路电流的计算目的：在供配电系统的设计和运营中，不仅要考虑系统的正常运营状态，还要考虑系统的不正常运营状态和故障情况，最严重的故障是短路故障。短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。短路电流计算的目的重要是供母线、电缆、设备等选择和继电保护整定计算之用。
为了限制电路的危害和缩小故障的影响的范围，在变电所和供电系统的设计和运营中必须进行短路电流的计算，以解决下列的技术问题：
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.选择和整定继电保护装置，使之能对的的切除断路故障。
3.拟定限流措施，当短路电流过大导致设备选择困难或不够经济时，可采限制短路电流的措施。
5.拟定合理的主接线方案和重要的运营方式等。

3.2 短路电流的计算环节
（1）基准容量：Sd=100MVA
基准电压：Ud1=10KV Ud2=380V
基准电流：　　　

（2）Ｓ系统

线路１ＷＬ　　
变压器Ｔ１　　　

点三相短路时的短路电流和容量
计算回路总阻抗标幺
计算点所在电压级的基准电流
计算点电流各量

(4) 绘制本次课程设计供电系统短路计算电路图 如图3-1

图3-1 供电系统短路计算电路图

等效电路 如图3-2

图3-2 等效电路
4电气设备的选择
供电系统的电气设备重要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电气设备选择的一般规定必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作规定，同时设备应工作安全可靠，运营方便，投资经济合理。高压设备器件的参考校验项目见表4-1：

表4-1 高压电器的选择校验项目和条件
电气名称
额定电压
额定电流
断流能力
短路电流校验
动稳定
热稳定
高压熔断器
√
√
√
—
—
高压隔离开关
√
√
—
√
√
高压负荷开关
√
√
√
√
√
高压断路器
√
√
√
√
√
电流互感器
√
√
—
√
√
电压互感器
√
—
—
—
—
选择校验的条件
设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压
设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流
设备的最大开断电流（或功率）应不小于它也许开断的最大电流（或功率）
按三相短路冲击电流校验
按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验
4.1高压电气设备的选择与校验
本设计在成套设备的选用时高压侧采用HXGN10-12 系列箱式固定型交流金属封闭环网开关设备（简称环网柜），该环网柜是三相交流额定电压12kV、额定频率50Hz 的环网供配电系统和辐射式供配电系统中的开关成套设备，作为变压器、电缆、架空线等电力设备的保护、控制之用。
其重要开关元件采用福建东方电器有限公司生产的FN11-12 系列压气式负荷开关及其组合电器、FZN40-12 系列真空负荷开关及其组合电器和VEC 系列真空断路器。这些产品均入选国家经贸委下达的“全国城乡电网建设与改造所需重要设备产品及生产公司推荐目录”。
正常使用条件
1) 周边空气温度不超过40℃，日平均温度不超过35℃；0 最低周边空气温度为-15℃。
2) 日相对湿度的平均值不超过95%；日水蒸气压力的平均值不超过2.2kPa；月相对湿度平均值不超过90%；月水蒸气压力平均值不超过1.8kPa。
3) 海拔不超过1000m。
4) 周边空气没有明显地受到尘埃、烟、腐蚀性和/或可燃性气体、蒸气或盐雾的污染。
5) 来自开关设备和控制设备外部的振动或地动是可以忽略的。
6) 在二次系统中感应的电磁干扰的电平幅值不超过1.6V。
下面对这些设备分别进行校验：
（1）XRNT-10高压熔断器的选择与校验，见下表4-2：
表4-2 XRNT-10高压熔断器的选择与校验表
安装地点的电气条件
XRNT-10高压熔断器
项目
数 据
项目
数 据
结论

10kV

10kV
合格

143.02

630A
合格

5.91kA

50kA
合格
(2)高压隔离开关的选择与校验
高压隔离开关没有灭弧机构，在电路中不能带负荷操作，只起一个可见断开点的作用,需根据额定电压、额定电流、动稳定度和热稳定度四个方面去选择并校验。
表4-3 GN30-12/630高压隔离开关的选择校验表
安装地点的电气条件
GN30-12/630高压隔离开关
项目
数 据
项目
数 据
结论

10kV

12kV
合格

143.02A

630A
合格

5.91kA

——
合格

2.55×5.91kA＝15.07kA

63kA
合格

合格
(3)高压负荷开关的选择与校验
①额定电压不得小于其工作电压；
②额定电流不得小于其计算电流；
③断流能力校验；
④动稳定校验≥；
⑤热稳定校验≥。
在本设计中，根据＝143.02A，可初选FN11-12 负荷开关进行校验，见表4-4。

表4-4 FN11-12 系列压气式负荷开关的选择与校验表
安装地点的电气条件
FN11-12 系列压气式负荷开关
项目
数 据
项目
数 据
结论

10kV

12kV
合格

143.02A

630A
合格

5.91kA

31.5kA
合格

2.55×5.91kA＝15.07kA

50kA
合格

合格
(4)高压断路器的选择与校验
高压断路器的选择与校验，重要环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力，按短路条件校验动稳定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和操作电源。
高压断路器是高压供配电系统中最重要的电气开关设备，其作用是正常时能接通和分断电路中的负荷电流，当电路中发生故障时，可由继电保护装置驱动高压断路器迅速切断故障电流。高压断路器的选择一方面按正常使用条件初选一个型号，即：
①断路器的额定电压不得小于其工作电压；
②断路器的额定电流不得小于其计算电流；
③断流能力校验；
④动稳定校验≥；
⑤热稳定校验≥。
在本设计中，根据＝143.02A，可初选VEC-12A/630型进行校验，见表4-5。
表4-5 高压断路器的选择与校验表
安装地点的电气条件
VEC-12A/630高压断路器
项目
数 据
项目
数 据
结论

10kV

12kV
合格

143.02A

630A
合格

5.91kA

20kA
合格

2.55×5.91kA＝15.07kA

63kA
合格

合格
(5)电流互感器的选择与校验
按规定初选LZZBJ12-w1-200-2s电流互感器，如表4-6。校验条件为：
①电流互感器的额定电压不低于装设地点电路的额定电压；
②电流互感器的额定一次电流不小于电路的计算电流，而其额定二次电流一般为5A；
③动稳定度校验：≥ ；
④热稳定度校验：≥。
表4-6 LZZBJ12-W1-200-2s电流互感器的选择校验表
安装地点的电气条件
LZZBJ12-W1-200-2s电流互感器
项目
数 据
项目
数 据
结论

10kV

12kV
合格

143.02A

200A
合格

5.91kA

——
合格

2.55×5.91kA＝15.07kA

60kA
合格

合格
（6）电压互感器的选择与校验
电压互感器是一种特殊用途的变压器,是输变电网络中不可缺少的重要电器，其重要用途是与仪表配合测量线路上的电压、电流、功率和电能,与继电器配合对线路及变配电设备进行定量保护(例如短路、过电流、过电压、欠电压等故障的保护)。电压互感器的选择应按装设地点的条件及一次电压、二次电压、准确度级等条件进行选择。本设计10kV侧采用的是HY5W-17/45电压互感器，电压互感器只需校验电压，HY5W-17/45电压互感器显然满足规定。

表4-7 电压互感器的选择与校验
安装地点的电气条件
HY5W-17/45电压互感器
项目
数据
项目
数据
结论

10kV

12kV
合格
4.2 导线和电缆的选择与校验
（1）导线和电缆的校验方法
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运营，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:
1.发热条件——导线和电缆(涉及母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运营时的最高允许温度。
2.电压损耗条件——导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运营时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。
3.经济电流密度——35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下但距离长电流大的线路，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10kV及以下线路，通常不按此原则选择。
4.机械强度——导线（涉及裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。
（2）各段导线的选择与校验
1.10kV架空线的选择
由于本次设计中，高压侧总的计算负荷为2477.11kVA，架空线上电流为143.02A，根据相关标准，综合考虑本地的气候条件，初选导线截面为70的LJ型铝绞线，在环境温度为35摄氏度时允许载流量为233A，满足发热条件，70LJ型铝绞线单位长度电阻为ro=0.458Ω/km，电抗为xo=0.344Ω/km,导线上电压损失为：错误！未找到引用源。

电压损失满足规定，因此，所选架空线满足条件
2.10kV和0.38kV硬母线的选择
按上述方法，10kV硬母线选择TMY-3(40×4)矩形铜母线，0.38kV硬母线选择TMY-3(63×6.3)矩形铜母线。
3.至各车间电力电缆截面选择
与选择架空进线类似，选择这些电缆线和母线均要根据发热条件进行电缆截面选择，再通过电压损失条件进行校验，综合考虑，至薄膜车间和单丝车间用TMY-3(125×8)矩形铜母线其余车间选择YJV-0.6/1-4×150型号的交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。
4.3低压电气设备的选择与校验
1.按正常工作条件选择
①考虑所选择设备的工作环境，如户内、户外、环境温度、海拔或有无防尘、防腐、防火、防瀑等规定，以及沿海或是温热地区的特点。
②电器的额定电压应不低于所在线路的额定电压。
③电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运营方式下的最大连续工作电流。
④保护电器还应按保护特性选择。
2.按短路条件校验
①也许通过短路电流的电器（如刀开关、熔断器式开关），应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的规定。
②断开短路电流的保护电器（如熔断器、低压断路器），应满足在短路条件下分断能力的规定。
低压一次设备的选择校验项目和条件如下表4-7所示。
表4-7低压设备的选择校验项目和条件
设备名称
额定电压
额定电流
短路电流
开断能力/KA
热稳定
动稳定
低压断路器
√
√
√
√
√
刀熔开关
√
√
√
√
√
熔断器
√
√
—
—
√
电流互感器
√
√
√
√
—

GCK系列低压抽出式成套开关设备的额定电压380V，额定电流1250A，额定短路开断电流30KA，额定短耐受电流（1S）50~80KA，额定峰值耐受电流105~176KA/0.1S。本设计具有分断能力高，动热稳定性好，电气方案灵活、组合方便、系列性、实用性强、结构新奇、防护等级高等特点。
按照前面计算的短路电流可以对低压侧电气设备进行校验,校验结果如表4-8：
表4-8低压电气设备的选择校验
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
结论
安装 地点的电气条件
参数

—
数据
380V
900A
25kA
57kA
(25)2×1.6＝1000kA2·S
刀熔开关QSA630
参数

合格
数据
380V
1000A
30kA
65kA
(30)2×2＝1800kA2·S
MW06~40低压断路器
参数

合格
数据
680V
1600A
65kA
80kA
(65)2×2＝8450kA2·S
NT-1000低压熔断器
参数

合格
数据
380V
1000
1200
——
——
LMK-0.66~1000/5电流互感器
参数

合格
数据
660V
1000A
——
80kA
(40)2×1.6＝2560kA2·S

5 二次侧的设计

5.1二次回路与操作电源
二次回路的操作电源重要有直流操作电源盒交流操作电源两类，直流操作电源有蓄电池供电和硅整流直流电源供电两种。交流操作电源有电压互感器、电流互感器供电和所用电变压器供电两种。
（1）．直流操作电源
1．蓄电池组供电的直流操作电源:蓄电池使用一段时间后，电压下降，需用专门的充电装置来进行充电。由于铅酸蓄电池具有一定危险性和污染性，需要专门的蓄电池室放置，投资大，因此在变电所中现已不予采用。
2.镉镍蓄电池：不受供电系统影响，工作可靠，腐蚀性小，大电流放电性能好，比功率大，强度高，寿命长，不需要专门的蓄电池室，可装于控制室。在变电所（大中型）中应用普遍。
3.硅整流直流操作电源：优点是价格低，与铅酸蓄电池比较占地面积小，维护工作量小，体积小，不需充电装置。其缺陷是电源独立性差，电源的可靠性受交流电源影响，需加装补偿电容和交流电源自动投切装置。二次回路复杂。
（2）．交流操作电源
交流操作电源可取自：a所用电变压器 b电流互感器、电压互感器的二次侧
交流操作电源的优点是：接线简朴，投资低廉，维修方便。缺陷是：交流继电器性能没有直流继电器完善，不能构成复杂的保护。因此交流操作电源在小型变配电所中应用较广，而对保护规定较高的中小型变配电所，采用直流操作电源。
综上所述并结合我们的设计，我们选择采用交流操作电源。

5.2 测量和监视装置
在总配电所10KV侧进行计量，那么在总配电所的进线上就应当装有PT，CT和测量仪表。
5.2.1.电测量仪表
为了监视供电系统一次设备的运营状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运营，工厂供电系统的电力装置中必须装设一定数量的电测仪表。
为了躲开车间变压器损耗引起的误差，决定在电源进线处（即10KV侧）进行计量。
各测量仪表的配置规定如下：
1. 在工厂的电源进线上，装设用于计费的有功电度表和无功电度表，为了解负荷电流，进线上还应装设（1～3）只电流表。
2. 高压配电所的两段母线上，分别装设电压表测量电压。在小电流接地系统中，各段母线上还应装设绝缘监视装置。
3. 10kv母联短路器上应当装设电流表。
4. 对于车间变电所，在高压侧装设电流表和有功电度表各一只。
5. 10KV的配电线路上，应装设电流表、有功和无功电度表各一只。
6. 0.4KV的电源进线或车间变压器低压侧，各相应装设一只电流表。
7. 低压动力线路上，装设一只单相有功电度表，实际电能按其计度的3倍计。
8. 0.4KV低压配电母线上装设一只电压表。
10KV高压线路电气测量仪表接线原理图：

5.2.2绝缘监视装置
绝缘监视装置用于中性点不接地（或经消弧线圈接地）的系统中，以便及时发现单相接地故障，设法解决，以免故障发展为两相接地短路，导致停电事故。

10KV系统的绝缘监视装置，可采用三相双绕组电压互感器和三只电压表，也可采用三个单相三绕组电压互感器或者一个三相五芯柱三绕组电压互感器。接成Y0的二次绕组，其中三只电压表均接各相的相电压。当一次电路其中一相发生接地故障时，电压互感器二次侧的相应相的电压表指零，其它两相的电压表读数则升高到线电压。由指零电压表的所在相即可得知该相发生了单相接地故障。10KV配电母线的电压测量和绝缘监视接线原理图如下：

5.3 继电保护设立
5.3.1系统的保护配置
重要考虑总配电所到车间配电母线的保护，这其中涉及了总配10kv馈出线和车间变压器的保护。为了保证该10kv供电系统的正常运营，必须对的的设立继电保护装置。
按照工厂公司10KV供电系统的设计规范规定，在此10kv供电系统的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设立以下保护装置：
10kv线路应配置的继电保护
10kv线路一般均应装设定期限过电流保护。当过流保护的时限大于0.5s～0.7s时,应当装设电流速断保护。
10kv配电变压器应配置的继电保护
当配电变压器容量为800KVA及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于油浸式配电变压器还应装设瓦斯保护。
10KV分段母线应配置的继电保护
对于不并列运营的分段母线,应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除；此外应装设过电流保护。
5.3.2保护的整定计算
变压器的过流保护整定计算：
10kv供电线路采用定期限过流保护作为主保护（保护动作于继电器跳闸）。本设计中，变压器高压侧通过一段较短的电缆连接到配电母线，因此，过电流保护可以安装在配电所的出口断路器上，用以保护馈出电缆和车间变压器。各车间的保护配置方法相同，现选取比较典型的1号车间对保护值进行整定，其整定过程如下：
（1）过电流动作电流的整定
IL.max = 2.5×0.7×1000KVA/(×10kv)= 101.04A
取Krel = 1.3 , Ki = 100/5 = 20 , KW = 1 , Kre = 0.8
因此Iop = Krel×KW×IL.max/(Kre×Ki) = 1.3×1×101.04A/(0.8×20)=8.21 A
故动作电