冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统标准设计.doc

河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute毕 业 设 计论文题目：某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计 专 业：电气自动化技术 班 级：电气1001班 姓 名：张志海 学 号： 指导老师：张季萌摘 要 伴随中国国民经济飞速发展，工业对电力需求也越来越迫切。伴随中国工业规模不停扩大，对电力供给安全性、可靠性提出了更高要求，所以电力系统和用户直接关联供电系统尤为关键。作为供电系统关键组成部分，电气设备质量及其性能优异性是决定供电系统安全可靠运行前提条件之一。本设计依据该冶金机械厂相关资料和实际情况，对该厂总降压变电所和高压供电系统进行设计。本设计首先依据工厂提供资料对工厂负荷情况进行了计算，依据负荷情况对变压器容量和台数进行了选择。该厂电源由某变电所以35kV双回路架空线引出，本设计选择在该厂设置总降压变电所先将电压降为厂区供电电压10kV，在由各车间变电所降为负荷所需电压。为确保供电系统可靠性，总降压变电所采取单母线分段式接线方法，厂区供电系统采取放射式接线方法。经过计算，本设计对各变电所关键电气设备、电缆和母线进行了选择和校验，对一次侧关键设备进行了继电保护整定，对避雷和接地装置进行了选择。关键词：变电所；供电系统；电气设备目 次1 绪论11.1 工厂供电意义及要求11.2 工厂供电设计通常标准11.3 设计具体内容21.4 工厂原始资料22 工厂电力负荷及其计算32.1 工厂电力负荷32.2 车间计算负荷确实定32.3 工厂计算负荷确实定42.4 无功功率赔偿及其计算53 降压变电所及变压器选择73.1 总降压变电所所址选择73.2 降压变电所形式选择73.3 厂区供电电压选择83.4 总降压变电所变压器台数和容量选择93.5 车间变电所变压器选择94 总降压变电所主接线方案及供电线路设计104.1 总降压变电所任务和类型104.2 变电所主接线方案设计标准和要求104.3 主接线方案选择114.4 厂区配电线路设计114.5 总降压变电所二次回路操作电源设计125 短路电流计算135.1 短路电流计算目标135.2 短路电流计算方法和步骤145.3 该厂供电系统电路及短路等效电路155.4 短路计算155.5 短路计算结果216 一次设备选择和校验226.1 一次设备选择校验条件和项目226.2 一次设备效验公式226.3 一次设备选择和校验236.4 电缆、母线选择247 继电保护装置整定计算267.1 总降压变电所35/10kV变压器保护277.2 35kV电力线路保护297.3 10kV电力线路保护298 防雷保护和接地装置设计308.1 变电所防雷保护和防雷装置选择308.2 接地装置设计计算31结 论321 绪论从十九世纪七十年代开始，人类开始了以电能广泛使用为显著特点第二次工业革命。这个时期电力工业和电器制造业快速发展起来，同时为社会发明了巨大社会财富，也极大地提升了大家生活水平，更为以后电子计算机问世奠定了基础。1831年，法拉第发觉了电磁感应定律，它揭示了电、磁现象之间相互联络，为以后发电机发明、电能大规模生产和传输和电能广泛应用提供了关键理论基础。伴随电能在社会各个方面广泛应用，人类社会以后进入了电气化时代，电能成为关键能源，并极大地促进了社会生产力发展。1.1 工厂供电意义及要求电能不仅是大家生活能源，更关键是工业生产关键能源和动力。电能轻易从其它一次能源中取得，也轻易转化为工业生产中电能、动能，而且使用方便灵活。电能输送和分配简单经济是电能又一优点，经过导线能够直接把电能引至负荷，不像蒸汽机、内燃机那样粗笨，更避免了一次能源费时耗力运输。现代工厂里应用信息技术、生产自动化技术和其它高新技术无一不是建立在电能应用基础之上。所以，电能在现代工业生产有着及其广泛应用，是工业生产中不可替换能源。在工厂里，电能即使是工业生产关键能源和动力，不过它在产品成本中所占比重通常很小。电能在工业生产中关键性，在于工业生产实现电气化以后能够大大增加产量，提升产品质量，提升劳动生产率，降低生产成本，减轻工人劳动强度，改善工人劳动条件，有利于实现生产过程自动化。所以，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，含有十分关键意义。在工厂中，供电系统起着至关关键作用。要确保工厂内正常生活生产秩序、确保人民群众财产，就要有一个可靠稳定供电系统。一个优质工厂供电系统必需达成以下基础要求：（1）安全 电能在供给、分配和使用中，要确保输电线路安全性，设计合理供电系统，不能够因为供电系统出现人身伤亡事故和设备事故；（2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性要求。对于部分要求连续不间断供电企业，可靠性是第一位。对于部分负荷，假如因为电力系统故障供电系统忽然中止，可能会造成重大设备损坏、大量产品报废很严重经济财产损失，甚至发生重大人身伤亡事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上重大损失；（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量要求。使用电设备在额定电压、频率下进行生产，不仅能够避免设备损坏，而且也以提升产品质量，给企业带来利润；（4）经济 供电系统投资要少，运行费用要低，并尽可能地节省电能和降低有色金属消耗量。1.2 工厂供电设计通常标准工厂供电设计必需遵照以下标准：（1）工厂供电设计必需遵守国家相关法令、标准和技术规范，实施国家相关方针政策，包含节省能源、节省有色金属和保护环境等技术经济政策；（2）工厂供电设计应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量合格、技术优异和经济合理，设计中应采取符合国家标准效率高、能耗低、性能优异及和用户投资能力相适应经济合理电器产品；（3）工厂供电设计必需从全局出发，统筹兼顾，根据负荷性质、用电容量、工程特点和地域供电条件，合理确定设计方案；（4）工厂供电设计应依据工程特点、规模和发展计划，正确处理近期建设和远期发展关系，做到远近结合，以近期为主，合适考虑扩建可能性。1.3 设计具体内容该冶金机械厂总降压变电所及高压配电系统设计，是依据各个车间负荷数量和性质，生产工艺对负荷要求，和负荷布局，结合国家供电情况，处理对电能分配安全可靠，经济合理问题。其基础内容有以下几方面：（1） 工厂负荷计算及无功赔偿；（2） 确定工厂总配变电所所址和型式；（3） 确定工厂总配变电所所址、形式、主接线方法，确定主变压器型式、容量和台数；（3） 短路电流计算；（4） 一次设备选择；（5） 选择工厂电源进线及高压配电线路；（6） 对一次侧进行继电保护整定计算；（7） 工厂总配变电所防雷保护及接地装置设计。1.4 工厂原始资料本设计原始资料以下：1、 工厂总平面部署图，图1.1。图1.1 工厂总平面部署图2、工厂生产任务、规模及产品规格：本厂关键负担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件1000t，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。3、工厂各车间负荷情况及车间变电所容量见表2.1和表2.2。4、供用电协议1）工厂电源从供电部门某220/35kV变电站以35 kV双回架空线路引入本厂，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。变电站距厂东侧8km。2）系统短路数据，如表1.1所表示。3）供电部门对工厂提出技术要求:区域变电站35kV馈线电路定时限过流保护装置整定时间top=2s，工厂总降压变电所保护动作时间不得大于1.5s工厂在总降压变电所35k电源侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0. 9。5、厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000h属二级负荷。表1.1 区域变电站35kV母线短路数据系统运行方法系统短路容量系统运行方法系统短路容量最大运行方法Socmax=200MVA最小运行方法Socmin=175MVA2 工厂电力负荷及其计算2.1 工厂电力负荷电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能用电设备或用户，另一是指用电设备或用户耗用功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷具体含义视具体情况而定，本章指是用电设备或用户耗用功率大小。计算负荷又称需要负荷或最大负荷Pmax。计算负荷是一个假想连续性负荷，其热效应和同一时间内实际变动负荷所产生最大热效应相等。在配电设计中，通常采取半小时最大平均负荷P30作为按发烧条件选择电器或导体依据。计算负荷是供电设计计算基础依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆选择是否经济合理。假如计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属浪费。假如计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷状态下运行，增加电能损耗，产生过热，造成绝缘过早老化甚至燃烧引发火灾。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。不过负荷情况复杂，影响负荷计算原因很多，即使各类负荷改变有一定规律可循，但仍难正确确定计算负荷大小。实际上，负荷也不是一成不变，它和设备性能、生产组织、生产者技能及能源供给情况等多个原因相关。所以负荷计算只能努力争取靠近实际。2.2 车间计算负荷确实定车间计算负荷是选择工厂内配电线路电缆型号和关键电气设备包含车间变压器基础依据。中国现在普遍采取确实定计算负荷方法有需要系数法、利用系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采取确实定计算负荷基础方法，本设计采取需要系数法进行负荷计算。计算基础公式以下：有功计算负荷P30为 （2.1）这里Kd称为需要系数（demand coefficient），Pe为车间用电设备总容量。无功计算负荷Q30为 （2.2）式中，tan为对应于车间用电设备正切值。视在计算负荷为 （2.3）式中，为车间供电设备平均功率原因。计算电流I30为 （2.4）式中，UN为用电设备组额定电压。依据工厂给出资料，经过计算整理，得出该工厂各车间负荷计算表及该工厂6kV高压设备负荷计算表，结果见表2.1和表2.2。2.3 工厂计算负荷确实定工厂计算负荷是选择工厂电源进线及关键电气设备包含主变压器基础依据，也是计算工厂功率原因及无功赔偿容量基础依据，确定工厂计算负荷方法很多，有需要系数法、年产量估算工厂计算负荷和逐层计算法等。依据国际普遍计算方法和该冶金机械厂实际情况，本设计采取需要系数法计算工厂计算负荷。依据该厂提供各车间及工厂高压设备负荷数据，利用需要系数法，依据上面给出公式经过计算、整理得出该工厂负荷计算表2.3。表 2.1 各车间380V负荷计算表序号车间（单位）名称设备容量/kWKd计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸钢车间0.40.651.178009361230.81870No.1车变216002铸铁车间10000.40.701.02400408571.4867.5No.2车变2800砂库1100.70.601.3377102.4128.3194.9小计(K=0.9)2110429.3459.4628.8955.4（续表）序号车间（单位）名称设备容量/kWKd计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A3铆焊车间12000.30.451.98360712.88001215.No.3车变21000No.1水泵房280.750.80.752115.826.339.6小计(K=0.9)1228342.9655.7740.011244空压站3900.850.750.88331.5291.7442671.5No.4车变1800机修车间1500.250.651.1737.543.957.787.7铸造车间2200.30.551.5266100.3120182.3木型车间1860.350.601.3365.186.6108.5164.8制材场200.280.601.335.67.49.314.1综合楼200.9101801827.3小计(K=0.9)986471.3476.9670.510185锅炉房3000.750.800.75225168.8281.3427.4No.5车变1400No.2水泵房280.750.800.752115.826.340.0仓库（1、2）880.30.651.1726.430.940.661.9污水提升站140.650.800.759.16.811.417.3小计(K=0.9)430253.4200.1322.9490.6表2.2 各车间6kV高压负荷计算表序号车间（单位）名称高压设备名称设备容量/kWKd计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸钢车间电弧炉212500.90.870.5722501282.52586.2248.92铸铁车间工频炉22000.80.90.48320153.6355.634.23空压站空压机22500.850.850.62425263.550048.1小计340029951699.63443.6331.4表2.3 工厂负荷计算表全厂设备容量/kWKd计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A111540.350.790.7839043045.14941.8285.32.4 无功功率赔偿及其计算工厂中因为有大量感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性电力变压器，从而使功率原因降低。如在充足发挥设备潜力、改善设备运行性能、提升其自然功率原因情况下，尚达不到要求工厂功率原因要求时，则需考虑增设无功功率赔偿装置。假设功率因数由cos提升到cos，这时在用户需要有功功率P30不变条件下，由公式（2.2）和公式（2.3）知无功计算功率和视在功率全部有所减小。对应地负荷电流I30也得以减小，这将使系统电能损耗和电压损耗对应降低，既节省了电能，又提升了电压质量，而且可选较小容量供电设备和导线电缆，所以提升功率原因对供电系统大有好处。在提升功率原因同时，工厂总降压变电所主变压器容量能够选小部分，这不仅可降低变电所初投资，而且能够降低工厂电费开支，所以进行无功功率赔偿对工厂本身也有一定经济实惠。经过该厂负荷计算表可知该厂功率原因=0.79，不能达成供电部门要求。在供电营业规则中要求：“用户在当地供电企业要求电网高峰负荷时功率原因应达成下列要求：100kVA及以上高压供电用户功率原因为0.90以上。”并要求，凡功率原因未达成上述要求，应增添无功赔偿装置。无功功率人工赔偿装置关键有同时赔偿机和并联电容器两种。因为并联电容器含有安装简单、运行维护方便、有功损耗小和组装灵活、扩容方便等优点，所以本设计选择并联电容进行无功赔偿。由该厂负荷计算表可知，总变压器低压侧视在计算负荷为4942kVA，所以为进行功率赔偿时，主变压器容量应选为5000kVA。此时变电所低压侧功率原因未0.79。按要求，变电所高压侧功率原因cos0.9.。考虑到变压器本身无功功率损耗QT远大于其有功功率损耗PT，通常QT=（45）PT，所以在变压器低压侧进行无功赔偿时，低压侧赔偿后功率原因应略高于0.90，这里取cos=0.93。要使低压侧功率原因由0.79提升到0.93，低压侧需装设并联电容器容量为QC = 3904（tanarccos0.79tanarccos0.93）kvar = 1486.9kvar取 QC=1500kvar赔偿后变电所低压侧视在计算负荷为 所以主变赔偿后选择容量不变，仍为5000kVA。变压器功率损耗为PT 0.015= 0.0154198.6kVA = 63kWQT 0.06= 0.064198.6 kVA=251.9kvar变电所高压侧计算负荷为= 3904kW + 63kW = 3967kW =（3045.11500）kvar + 251.9kvar =1797kvar赔偿后工厂功率原因为这一功率原因满足供电部门要求要求。依据以上计算，本设计从常见并联电容器中选出型号为BWF10.5-120-1并联电容器13台进行该工厂无功功率赔偿。3 降压变电所及变压器选择3.1 总降压变电所所址选择变电所所址选择根据国家相关标准和规范，应依据下列要求，选择确定：1、靠近负荷中心；2、节省用地，不占或少占耕地及经济效益高土地；3、和城镇或工矿企业计划相协调，便于架空和电缆线路引入和引出；4、交通运输方便；5、环境宜无显著污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处；6、含有适宜地质、地形和地貌条件(比如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石场所)，所址宜避免选在相关键文物或开采后对变电全部影响矿藏地点，不然应取得相关部门同意；7、所址标高宜在50年一遇高水位之上，不然，所区应有可靠防洪方法或和地域(工业企业)防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位；8、应考虑职员生活上方便及水源条件；9、应考虑变电所和周围环境、邻近设施相互影响。依据上面要求，本设计结合该工厂负荷情况和工厂布局，选择该厂西南角锅炉房东面作为总降压变电所所址，其变电所所址示意图见图3.1所表示3.2 降压变电所形式选择变电所形式有很多个，优点各异。露天式配电装置含有运行维护方便，占地面积少、投资少等优点，而屋内式配电装置安装方便、运行可靠，故本设计总降压变电所35kV侧采取屋外式配电装置，变压器放置于露天，10kV侧采取屋内式配电装置。依据各车间地理位置，车间建筑物结构、周围环境和车间负荷等情况，本设计具体考虑了各个车间变电所形式，其中第一、二、三和四号车间变电所采取车间附设式变电所。因为第五号车间变电所在锅炉房旁边，故采取独立式，以确保供电安全。3.1 工厂高压配电系统示意图3.3 厂区供电电压选择工厂供电电压选择，关键取决于当地电网供电电压登记，同时也要考虑工厂用电设备电压、容量和供电距离等原因。因为在同一输送功率和输送距离条件下，供电电压越高，则线路电流越小，从而使线路导线或电缆截面越小，可降低线路初投资和有色金属消耗量。该冶金机械厂经过和当地供电部门协商，工厂电源从电力系统某220/35kV变电站以35kV双回路架空线引入工厂，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。系统变电站距工厂东侧8km。工厂供电系统高压配电电压，关键取决于工厂高压用电设备电压和容量、数量等原因。工厂通常采取高压配电电压为10kV。假如工厂拥有想当数量6kV用电设备，或供电电源电压就是从邻近发电厂取得6.3kV直配电压，则可考虑采取6kV作为工厂高压配电系统。假如当地电网供电电压为35kV，而厂区环境条件又许可采取35kV架空线路和较经济35kV电气设备时，则可考虑采取35kV作为高压配电电压深入工厂各车间负荷中心。这种高压深入负荷中心直配方法，能够省去一级中间变压，大大简化供电系统接线，节省投资和有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提升供电质量，但必需要确保人身生产安全。该厂从邻近变电所引入35kV电压电源作为工厂电源，考虑到该工厂车间密集，道路狭窄，厂区布局复杂，为了确保厂区内人身和生产安全，保障正常生产生活秩序，故本设计不采取35k高压深入负荷中心直配方法，而需要经过工厂内总降压变电所降压后在厂内配电。工厂有6kV高压负荷电弧炉2台，工频炉2台和空压机2台，但6kV高压用电设备不多，所以本设计仍采取将35kV电源经总降压变电所降压至10kV作高压配电电压，而6kV高压负荷则经过专用10/6.3kV变压器单独供电。3.4 总降压变电所变压器台数和容量选择依据工厂提供数据，本工厂负荷为二级负荷，且工厂视在计算负荷为4941.9kVA，故本工厂总降压变电所应选择两台主变压器。因为本工厂选择两台主变压器，故每台主变压器容量SNT不应小于总计算负荷S3060%70%。但因为本工厂负荷均为二级负荷，故该工厂总降压变电所选择两台容量为5000kVA型号为S9-5000/35变压器，其技术参数见表3.1。3.5 车间变电所变压器选择电力系统35kV供电电源引入该厂后，经过厂区内35/10kV总降变电所将电压降至10kV给厂区供电。10kV仍是高压电源，不能被380V以下负荷所用，固还需要进行降压才能供负荷使用。依据工厂布局并结合实际情况，在该工厂设置五个10/0.4kV车间变电所，给车间380V以下负荷供电。因为该厂有6kV高压负荷，故在有高压负荷车间变电所需专门设置10/6kV变压器给高压负荷供电。对于相关键二级负荷且容量较大车间变电所，需要采取两台变压器进行供电，以确保供电可靠性。本设计结合工厂实际情况和各车间负荷需要，总结各车间变电所所需变压器型号见表3.2所表示，和所需变压器技术参数见表3.3所表示。表3.1 S9-5000/35变压器技术参数额定容量/kVA额定电压/kV损耗/kW阻抗电压（%）空载电流（%）联结组别总体质量/t备注高压低压空载短路500035，38 22.5%3.156.310.56.5031.0070.7Y d1111.15沈变上变福变武变等表3.2 车间变电所变压器型号车间变电所代号变压器台数及容量/kVA变压器型号No.121600S9-1600/1012500S7-2500/10No.22800S9-800/101630S7-630/10No.321000S9-1000/10No.41800S9-800/101630S7-630/10No.51400S9-400/10表3.3 各型号变压器技术参数变压器型号额定容量/kVA额定电压/kV损耗/kW阻抗电压（%）空载电流（%）联结组别总体质量/t备注高压低压空载短路S7-630/10630105%6.31.308.14.52.0Yd112.385常变天变宁变福变佛变等S7-2500/1025003.65235.51.26.34S9-400/1040065%6.35%105%0.40.844.2041.4Y yn01.64S9-800/108001.457.204.51.23.26S9-1000/1010001.7210.01.13.82S9-1600/1016002.4514.01.05.1584 总降压变电所主接线方案及供电线路设计4.1 总降压变电所任务和类型总降压变电所是工厂供电系统中最关键变电所，它担负着从电力系统中受电，然后将电压从35kV降至厂区内高压供电系统电压，然后将电能分配到各车间变电所。总降压变电所是工厂能源命脉，在工厂中占有特殊关键地位。工厂变配电所分总降压变电所和车间变电所，不过通常中小型工厂不设总降压变电所。变电所关键类型有露天式、独立式、地下式、楼上式等。因为本章内容设计是总降压变电所，故本设计总降压变电所采取半露天式变电所，这种变电所建筑费用低，人力物力投入小，而且考虑到该厂为大型冶金机械厂，负荷很大，总降压变电所是全厂电能起源，要确保总降压变电所可靠运行，所以我们结合实际情况，将35kV母线和主变压器露天放置，10kV采取屋内开关柜接线。4.2 变电所主接线方案设计标准和要求变电所主接线，应依据变配电所在供电系统中地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等原因综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。1、安全性（1）在高压断路器电源侧及可能反馈电能另一侧，必需装设高压隔离开关；（2）在低压断路器电源侧及可能反馈电能另一侧，必需装设低压刀开关；（3）在装设高压熔断器-负荷开关出线柜母线侧，必需装设高压隔离开关；（4）35kV及以上线路末端，应装设和隔离开关联锁接地刀闸；（5）变电所高压母线上及架空线路末端，必需装设避雷器。装于母线上避雷器，宜和电压互感器公用一组隔离开关，接于变压器引出线上避雷器，不宜装设隔离开关。2、可靠性（1）变电所主接线方案，必需和其负荷等级相适应。对一级负荷，应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或一回6kV及以上专用架空线或电缆供电； 其中采取电缆供电时，应采取两根电缆并联供电，且每根电缆应能承受100%二级负荷；（2）变电所非专用电源进线侧，应装设带短路保护断路器或负荷开关-熔断器。当双电源供多个变电所时，宜采取环网供电方法；（3）对通常生产区车间变电所，宜由工厂总变配电所采取放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对于辅助生产区及生活区变电所，可采取树干式配电；（4）变电所低压侧总开关，宜采取低压断路器。当低压侧为单母线，且有自动切换电源要求时，低压总开关和低压母线分段开关，均应采取低压断路器。3、灵活性（1）变配电所高低压母线，通常宜采取单母线或单母线分段接线方法；（2）35kV及以上电源进线为双回路时，宜采取桥形接线和线路-变压器组接线；（3）需带负荷切换主变压器变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；（4）变电所主接线方案应和主变压器经济运行要求相适应；（5）变电所主接线方案应考虑到以后可能增容扩展，尤其是出线柜便于添置；4、经济性（1）变电所主接线方案在满足运行要求前提下，应努力争取简单。变电所高压侧宜采取断路器较少或不用断路器接线；（2）变电所电气设备应选择技术优异、经济适用节能产品，不得选择国家明令淘汰产品；（3）工厂电源进线上应装设专用计量柜，其中电流、电压互感器只供计费电能表使用；（4）应考虑无功功率人工赔偿，使最大负荷时功率原因达成要求要求。4.3 主接线方案选择因为工厂负荷为二级负荷，总降压变电所出线较多，故本降压变电所采取单母线分段方法接线，电气接线图见图4.1。这种接线方法采取高压开关设备较多，早期投资较大。但单母线分段接线方法比其它接线方法灵活性、可靠性更高，考虑到总降压变电所在工厂特殊地位，故本设计采取单母线分段方法主接线方案，变电所平面部署图见附录A。作为主变照明及应急用电，本设计采取由主变一次侧单引一个35/0.4小型干式变压器供电，作为主变照明及应急用电，并加直流屏，以确保供电系统检修和维护可靠性。4.4 厂区配电线路设计该工厂高压配电系统采取常见单回路放射式接线方法。该种方法线路敷设轻易，维护简便，易于实现自动化，切运行中线路之间互不影响，较之单回路树干式供电可靠性高，但高压开关设备用较多，投资较高。其接线方案示意图见图4.1。图4.1 总降压变电所电气主接线图4.5 总降压变电所二次回路操作电源设计变电所二次回路（secondary circuit），是指用来控制、指使、监测和保护一次电路（primary circuit）运行电路，包含控制系统、信号系统、监测系统和自动化系统等。二次回路操作电源分直流和交流两大类。直流操作电源有由蓄电池组供电电源和由整流装置供电电源两种。交流操作电源有由所用变压器供电和经过仪用互感器供电两种。1、直流操作电源本设计总降压变电所采取复式整流直流操作电源做工作电源，用镉镍蓄电池作为备用直流操作电源。复式整流是指提供直流操作电压整流装置有两个：（1）电压源由所用变压器或电压互感器供电，经铁磁谐振稳压器和硅整流器供电给控制等二次回路。（2）电流源由电流互感器供电，一样经铁磁谐振稳压器和硅整流器供电给控制等二次回路。复式整流装置接线示意图图4.2所表示。图4.2 复式整流装置接线示意图TA电流互感器 TV电压互感器 U1、U2硅整流器直流操作电源采取镉镍蓄电池组作为备用电源。镉镍蓄电池组含有工作可靠，大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间装设等优点。故总变电所镉镍蓄电池组安放在电容器室即可。2、交流操作电源本设计总降压变电所只用到了交流电压源，可取自变压互感器，作为保护变压器内部故障瓦斯保护电源。5 短路电流计算5.1 短路电流计算目标工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以确保工厂生产和生活正常进行。然而因为多种原因（如工作人员误操作、鸟兽跨越在裸露相线之间）也难免出现故障，而使系统正常运行遭到破坏。系统中最常见故障就是短路（short circuit）。短路就是指不一样电位导电部分包含导电部分对地之间低阻性短接。短路后，系统中出现短路电流（short-circuit current）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。如此大电流可产生很大点动力和很高温度，而使线路中原件受到损害。因为短路时电路电压骤降，严重影响电气设备正常运行和降低产品质量。继电保护装置在发觉短路电流后动作，切除故障线路，可造成不一样范围停电。由此可见，短路危害是很大，所以必需尽力设法消除可能引发短路一切原因；同时需要进行短路电流计算，方便正确地选择电气设备，使设备含有足够动稳定性和热稳定性，以确保在发生可能有最大短路电流时不致损坏。 为了断则切除短路故障开关电源、整定短路保护继电保护装置和选择限制短路电流原件等，也必需计算短路电流。5.2 短路电流计算方法和步骤进行短路电流计算方法，常见有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺值法（又称相对单位制法），工程上常见标幺制法。故本设计采取标幺值法进行计算。1、绘制计算电路图、选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入全部电路元件额定参数全部表示出来，并将各个元件依次编号。短路计算点应选择得使需要进行短路效验电器元件有最大可能短路电流经过。2、设定基准容量Sd=100MVA和基准电压Ud=Uc（短路计算电压，即1.05UN），并计算基准电流Id。 （5.1）3、计算短路回路中各关键元件阻抗标幺值（通常只计算电抗标幺值）（1）电力系统电抗标幺值 （5.2）式中，SOC电力系统出口断路器断流容量，单位为MVA。（2）电力线路电抗标幺值 （5.3）式中，UC线路所在电网短路计算电压，单位为kV，UC=1.05UN.采取标幺值计算时，不管短路计算点在哪里，线路电抗标幺值不需换算。（3）电力变压器电抗标幺值 （5.4）式中，Uk%变压器短路电压（阻抗电压）百分值； SN 变压器额定容量。4、绘制短路回路等效电路，并计算总阻抗（总电抗标幺值）。5、计算短路电流，分别对各短路计算点计算各短路电流、等。 （5.5）在无穷大容量系统中，存在下列关系： = （5.6）高压电路中短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似计算： （5.7） （5.8）低压电路中短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似计算： （5.9） （5.10）5、计算短路容量，三相短路容量按下式计算： （5.11）5.3 该厂供电系统电路及短路等效电路该厂电源从在距该厂东侧8km处220/35kV变电站以35kV双回路架空线引入工厂，其中一路做为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行。其供电系统电路图图5.1所表示。该供电系统中，需计算图中四处短路点短路电流、短路容量等，以用于确定一次设备，其短路等效电路图图5.2所表示。图5.1 工厂供电系统电路图5.4 短路计算1、取基准容量Sd=100MVA；2、计算基准电流3、电力系统电抗：4、架空线路电抗：本设计采取表5.1数据进行架空线路电抗计算表5.1 电力线路每相单位长度电抗平均值线路结构线 路 电 压35kV及以上610kV220/380V架空线路0.400.350.32电缆线路0.12