纺织厂供配电系统设计

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 设计题目：某纺织厂供配电系统设计

学号：

姓名：丁亮

班级：自动化1106班

指导老师：桂武鸣

目录

第一章原始资料 (3)

第二章接入系统设计 (4)

第三章车间供电系统设计 (16)

第四章工厂总降压变的选择 (26)

第五章所用变的选择 (27)

第六章主接线设计 (28)

第七章短路电流计算 (30)

第八章电气设备选择 (35)

第九章继电保护装置 (41)

结束语 (42)

参考文献 (43)

题目2某纺织厂供配电系统设计

一.原始资料

1.工厂负荷数据：工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。工厂负荷统计资料见表1。设计需要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%）。

表1：化纤厂负荷情况表

序号车间及设备安装容量(kW) 需要系数

d

K

1 纺

练

车

间

纺丝机200

筒绞机30

烘干机85

脱水机12

通风机180

淋洗机 6

变频机840

传送机40

2 原液车间照明1040

3 酸站照明260

4 锅炉房照明320

5 排毒车间照明160

6 其他车间照明240

2.供电电源请况：按与供电局协议，本厂可由16公里处的城北变电所（110/11kV），90MVA 变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入10kV电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%（重要负荷），平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。

3.电源的短路容量（城北变电所）：35kV母线的出线断路器断流容量为400MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。

4.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每1kVA为18元/月，电费为元/ kW·h。

5.气象资料：本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。

6.地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2 m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计

（1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。

（6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

（7）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。

2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。

3．厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

第二章接入系统设计

一、计算厂总降压变负荷

Ⅰ.计算负荷方法

目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并

K，然后按照表一给出的公式求出该组用电设根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数

x

备的计算负荷。

此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。用需要系数法确定计算负荷都有如表2

的通用公式：

表2：公式表

名称公式备注

用电设备组的容量P

—设备的额定容量

n

用电设备组有功计算负荷

K

∑

－设备组的同时系数

K

L

－设备组的负荷系数

η

e

－设备组的平均效率 η

wl

－配电线路的平均效

率

?tan －对应用电设备组

?cos 的正切值

?

cos －用电设备组的平均

功率因数

U

N

－用电设备组的额定

电压

以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。

需要系数 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流

有功负荷的同时系数 无功负荷的同时系数 总的有功计算负荷 总的无功计算负荷

总的视在计算负荷

二、设备容量的确定

由于各用电设备的额定工作制不同，在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一的设备功率。

Ⅰ.对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般电动机组和电热设备等，其铭牌上的额定功率（额定容量）就等于设备功率。

式中e P ——设备功率，kw ；

N P ——用电设备铭牌上的额定功率，kw 。

Ⅱ.负荷持续率()ε优势也称负载持续率或赞载率，是用电设备在一个工作周期内工作时间和工作周期的百分比值，用ε表示：

式中 T ——工作周期；

t ——工作周期内的工作时间； 0t ——工作周期内的停歇时间。

Ⅲ.对于电焊机及各类电焊装置的设备功率，是指将额定功率换算到负荷持续率为100%时的有功功率。当ε不等100%时，用下式换算：

式中 e P ——换算到100%ε=时的设备功率，kw ；

N ε——换算前铭牌上的负荷持续率，应和N P 、n S 、cos N ?相对应（计算中用小数值）；

N P 、n S 、cos N ?——分别为换算前与N ε对应的铭牌上的额定有功功率()kw 、额定视

在功率()kw ，额定功率因数；

100ε——其值为100%的负荷持续率（计算用1.00）。

Ⅳ.对于断续或短时工作制电动机的设备功率，是指将额定功率换算到负载持续率为25%时的有功功率。当ε不等于25%时，用如下公式换算：

式中 e P ——换算到25%ε=时的设备功率，kw ；

N P 、N ε——分别为对应换算前电动机铭牌标称的额定功率，kw ；额定负荷持续率

（计算时用小数值）；

25ε——换算到25%ε=时的负荷持续率（计算时用小数值）。

三、设备的功率因素

按照我国供电部门的规定，高压供电的用户必须保证功率因数在9.0以上，低压供电的用户必须在85.0以上。为了使用户注意提高功率因数，供电部门还对大宗用电单位实行按户月平均功率因数调整电费的办法。调整功率因数标准一般为85.0，大于85.0时给以奖励，低于85.0时便要增收电费甚至罚款，功率因数很低时供电部门要停止供电。

Ⅰ.提高功率因数方法

1.通过适当措施提高自然功率因数。提高自然功率因数可以通过合理选择感应电动机的容量、使用中减少感应电动机的空载运行、条件许可时尽量使用同步电动机、以最佳负荷率选择变压器等方法达到目的。

2.并联同步调相机。同步调相机是一种专用于补偿无功功率的同步电动机，通过调节同步调相机的励磁电流可补偿供电系统的无功功率，从而提高系统的功率因数。同步调相机输出无功功率为无极调节方式，调节的范围较大，并且在端电压下降10%以内时，无功输出基本不变，当端电压下降10%以上时，可强行励磁增加无功输出。但是，同步调相机补偿单位无功功率造价高。每输出1var k 的无功功率要损耗0.5%

~3%的有功功率，基建安装要求高、不易扩建、

运行维护复杂，所以一般用于电力系统中的枢纽变电站及地区降压变电站。

3.并联适当的静电电容器。并联电容安装简单、容易扩建、运行维护方便，补偿单位无功功率的造价低、有功损耗小（小于0.3%），因此广泛用于工厂企业及民用建筑供电系统中。

a.电容器的选择

电容器无功容量的计算 b.电容器（柜）台数的确定

需电容器台数：2

???? ??=

NC W nc c

U U q Q N

每相所需电容器台数：3

N

n =取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。

c.电容器的补偿方式和联接方式 1）电容器的补偿方式

①单独就地补偿方式：接线、优缺点、适用对象。 ②分散补偿方式：接线、优缺点、适用对象。

③集中补偿方式：接线、优缺点、适用对象：0.6~10kV 大中型煤矿主要补偿方式，如：平煤各矿

2）电容器的联接方式 ①三角形接法：优缺点 ②星形接法：优缺点

△或Y （双Y ） 优选△，因为容量为Y 的1/3 且电压低，放电1分钟，残压50V 以下。

1000V 以上的电容器应采用电压互感器放电。

电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。

四、动力支路负荷计算

在采用需要系数法进行动力支路负荷计算时，应将计算范围内的用电设备分组，分别进行各个组内的负荷计算并将计算结果相加得到总的计算负荷，然后根据用电设备的台数和容量的大小以及用电设备的性质乘以一个同时系数，得到计算结果。

每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行： 式中 c P ——支路上有功计算负荷，kw ；

c Q ——支路上无功计算负荷，var k ；

c S ——支路上视在计算负荷，kVA ；

p K ∑、q K ∑——分别为支路上有功同时系数，无功同时系数； c I ——支路上计算电流； N U ——支路的额定电压。

在使用上述公式时要注意：

1.分组的原则：用电设备的性质相同、功率因数相同、需要系数相同的分一组。

2.有功、无功同时系数的概念和数值是不同的，通常对于同一组用电设备组无功同时系数的值比有功同时系数要大。通常情况下有功同时系数的范围(0.8~0.97)、无功同时系数范围

(0.8~1.0)。

五、各车间的负荷计算

1.纺练车间：

①纺丝机：)(1608.02001.30KW P K P N d =?=?= ②筒绞机：)(5.2275.0302.30KW P K P N d =?=?= ③烘干机 )(75.6375.0853.30KW P K P N d =?=?= ④脱水机 )(2.76.0124.30KW P K P N d =?=?= ⑤通风机 )(1267.01805.30KW P K P N d =?=?= ⑥淋洗机 )(5.475.066.30KW P K P N d =?=?= ⑦变频机 )(6728.08407.30KW P K P N d =?=?= ⑧传送机 )(328.0408.30KW P K P N d =?=?= 总的计算负荷，取同时系数9.0=p K 95.0=q K 2.原液车间照明： 总的计算负荷， 3.酸站照明: 总的计算负荷， 4.锅炉房照明：

总的计算负荷， 5.排毒车间照明： 总的计算负荷， 6.其他车间照明： 总的计算负荷，

各车间计算负荷统计见表5。

全厂负荷的计算：

计算全厂的计算负荷时，总的计算负荷要小于每个用电负荷加起来的和，我们在通常情况下取的全部用电负荷之和的95%。取全部用电负荷之和的90%，这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发生,提高了运行效率,符合了经济生产、生活的需要。

因此，本次课程设计中的全厂计算负荷就为各个设备计算负荷之和的95%即：

全厂计算负荷=0.90(纺练车间计算负荷+原液车间计算负荷+酸站照明计算负荷+锅炉房照明计算负荷+ 排度车间计算负荷+其他车间计算负荷) 对于全厂负荷系数，取9.0=p K 95.0=q K 有功功率： ∑==+++++?==6

1

)(34.2203)16811224016978016.979(9.0i i p

KW P K P

无功功率： 视在功率：

考虑5年的发展，年增长率按2%计算，全厂计算负荷

六、城北变电压等级的确定

输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级，选择电压等级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电所总负荷和五年发展规划。 Ⅰ.电压等级的确定

电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。 有关资料提供了供电电压与输送容量的关系：

1.当负荷为2000kw 时，供电电压易选6kV ，输送距离在310-公里；

2.当负荷为30005000kw -时，供电电压易选10kV ，输送距离在515-公里；

3.当负荷为200010000kw -时，供电电压易选，35kV 输送距离在2050-公里；

4.当负荷为1000050000kw -时，供电电压易选110kV ，输送距离在50150-公里；

5.当负荷为50000200000kw -时，供电电压易选220kV ，输送距离在150300-公里；

6.当负荷为200000kw 以上时，供电电压易选500kV ，输送距离在300公里以上。 Ⅲ.本厂电压等级的确定

设计任务书提供了三个电压等级：180/38.5/11kV 在要 考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%），五年以后的最大功率为2435.89kW

并且输送距离为

16

公里，因此

我选用负荷为

200010000kw

-，供电电压易选

35kV

，输送距离在

2050

-公里。

七、城北变的线路回数的确定

本厂多数车间为二班制，年最大负荷利用小时为4600小时，并且有20%的重要负荷，考虑到本厂有重要负荷，为了保证重要负荷的供电可靠性，本设计采用35kV 二回路进线，这样当有一回路发生故障时，另一回路可以继续供电。另外，在与本厂相距5公里处引入其他工厂10KV 电缆做备用电源，但只能满足本厂20%的重要负荷，平时不准投入，只有在本厂主要电源故障或检修时投入。全厂负荷分布，根据毕业设计任务书的厂区平面布置图。

八、确定接入系统每回线路线型、规格、截面。

Ⅰ．35kV 架空线路导线截面的选择：

选择原则：计算负荷电流，先按经济密度选导线标称截面，然后按发热复核。 1．计算负荷电流：

选择经济截面：由设计资料知年最大负荷利用小时为4600小时，根据《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》P 57查表5-4得经济电流密度2

1.1/J A mm =，按经济电流密度选择接入系统每回导线型号、规格、截面的选择：

截面的选择：

选择标准截面50mm ，即选50LGJ -型钢芯绞线线2回路。

2．复核电压降：

正常运行时：N=2 查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-1，

50LGJ -导线的电阻10.63/r km =Ω；线路电抗取10.42/x km =Ω。

符合要求

故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 符合要求

3．复核发热条件：

查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-5得50LGJ -允许载流量，

按环境温度30度234a I A =，查P 60表5-7得环境温度30度时的温度校正系数0.94K

=

因此满足发热条件。

结论：经上述计算复核决定采用二回路50LGJ

-导线接入系统。

Ⅱ.10工厂总降压变电所主变压器台数及容量选择 总降压变10kV 侧无功补偿试取：

300var C Q k =

为保证供电的可靠性，选用两台主变压器（每台可供总负荷的70%）： 选择变压器型号72000/35SL -，两台。 查表得出变压器的各项参数： 空载损耗 3.4o P kW ?=； 负载损耗19.8k P kW ?=； 阻抗电压% 6.5k U =； 空载电流% 1.1o I =。 Ⅲ.35kV 供电线路截面选择

为保证供电的可靠性，选用两回35kV 供电线路。 用简化公式求变压器损耗： 每回35kV 供电线路的计算负荷： 线路的功率损耗： 线路首端功率：

35kV 线路电压降计算：

第三章 车间供电系统设计

一、变电所所址的选择

变电所所址的选择是否合理,直接影响供配电系统的造价和运行。工厂变配电所所址的选择,应考虑以下原则:

1.尽量靠近负荷中心,以便减少电压损耗、电能损耗和有色金属消耗量。

2.节约用电,不占或少占耕地及经济效益高的土地。

3.与城乡或工矿企业规划相协调,便于架空线路和电缆线路的引入和引出。

4.交通运输方便。

5.尽量避开污染源或选择在污染源的上风侧。

6.应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。

7.尽量不设在低洼积水场所及其下方。

8.应远离易燃易爆等危险场所。

二、车间变电所位置的确定

根据地理位置及各车间计算负荷大小，决定设立3个车间变电所，各自供电范围如下：变电所Ⅰ：纺炼车间、锅炉房。

变电所Ⅱ：原液车间。

变电所Ⅲ：排毒车间、其他车间、酸站。

三、变电所变压器台数的确定

Ⅰ.确定原则

1.对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。

2.对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。

3.对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 1—2 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

Ⅱ.选择变压器台数时,应考虑以下因素:

1.应满足用电负荷对供电的可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。

2.对于一级负荷的场所，邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时,宜采用两台变压器。

3.是否装设变压器，应视其负荷的大小和邻近变电所的距离而定。当负荷超过320KVA时，任何距离都应装设变压器。

Ⅲ.变压器绝缘结构的选择

根据绝缘结构方式不同，一般有矿物油变压器、硅油变压器、六氟化硫变压器、干式变压器及环氧树脂浇变压器等。

多层或高层主体建筑内变电所，一般选用不燃或难燃型变压器.在多尘或有腐蚀性气体严重影响安全运行的场所内，应选用防尘型或防腐型变压器。

Ⅳ.变电所选择一台或两台变压器各有其优点和缺点：

1. 选用两台变压器的变电所，当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。当负荷大时候，两台变压器又可以配合运用。但是两台变压器的投资比较大，一般小的变电所甚至承担不起这样的消耗,运行损耗也比较大，它工作时候两个铁心同时运行,这样势必增大了运行成本。

2.选用一台变压器的变电所，当变压器发生故障或检修时，那么将会出现全厂停电的严重情况，如果一级负荷遇到了停电情况,那么损失将会是无法估算的，因此一台变压器的供殿可靠性比较差，但是一台变压器的投资小、运行损耗小，因为太工作时只要一个铁心在工作，这样势必减少了运行成本。

变电缩通常为了生产、生活、用电等的需要，都会选用两台变压器，因为它的优点太明显了，而且非常的多。

四、变压器容量的确定

Ⅰ.变压器容量选择时应遵循的原则

1.只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。

2.装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件： a.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要； b.任一台变压器单独运行时，宜满足全部用电容量设备70%的需要。

3.变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的70%~80%为宜，以提高运行率。 Ⅱ.各车间变压器台数及容量选择 1.变压所I 变压器及容量选择

a.变压所I 的供电负荷统计。取同时系数：0.9P K ∑=，0.95Q K ∑=

b.变压所I 得的无功补偿（提高功率因数到以上）。 无功补偿试取：450var C Q k =

补偿以后：

956.34450506.34var Q k =-=

c.变电所I 的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70%）：

查《课程设计一毕业设计指导教程》附表3-2：选择变压器型号7SL 系列，额定容量为

1000kVA ，两台。

查表得出变压器的各项参数： 空载损耗 1.8o P kW ?=； 负载损耗11.6k

P kW ?=；

阻抗电压% 4.5k U =； 空载电流% 1.1o I =。 d.计算每台变压器的功率损耗()1n =。

也可用简化经验公式：

2.变压所Ⅱ变压器台数及容量选择 a.变压所Ⅱ的供电负荷统计。

b.变压所Ⅱ的无功补偿（提高功率因数到以上）。 无功补偿试取：200var C Q k =

补偿以后：

546200346var Q k =-=

c.变电所Ⅱ的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70%）：

查《课程设计一毕业设计指导教程》附表3-2：选择变压器型号7SL 系列，额定容量为

630kVA ，两台。

查表得出变压器的各项参数： 空载损耗 1.3o P kW ?=； 负载损耗8.1k P kW ?=； 阻抗电压% 4.5k U =； 空载电流%2o I =。

d.计算每台变压器的功率损耗。 也可用简化经验公式：

3.变压所Ⅲ变压器台数及容量选择 a.变压所Ⅲ的供电负荷统计。

b.变压所I 的供电负荷统计。取同时系数：0.9P K ∑=，0.95Q K ∑=

c.变压所Ⅲ的无功补偿（提高功率因数到以上）。 无功补偿试取：150var C Q k =

补偿以后：

295.93150145.93var Q k =-=

变电所Ⅱ的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的

70%）：

查《课程设计一毕业设计指导教程》附表3-2：选择变压器型号7SL 系列，额定容量为

315kVA ，两台。

查表得出变压器的各项参数： 空载损耗0.76o P kW ?=； 负载损耗 4.8k P kW ?=； 阻抗电压%4k U =； 空载电流% 2.3o I =。

d.计算每台变压器的功率损耗。

也可用简化经验公式： Ⅲ.厂内10kV 线路截面选择 1.供电给变电所Ⅰ的10kV 线路

为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷： 计及变压器的损耗：

由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时，查表可得：架空线的经济电流密度

20.9/ec j A mm =。

所以可得经济截面：

可选用导线型号50LGJ -，其允许载流量为1234a I A =。 相应参数为0.63/o r km =Ω，0.38/o x km =Ω。 在按发热条件检验：

已知30o

C θ=

，温度修正系数为：

由上式可知，所选导线符合长期发热条件。

由于变电所Ⅰ紧邻35/11kW 主变压器，10kV 线路很短，其功率损耗可忽略不计。 线路首端功率：

2.供电给变电所Ⅱ的10kV 线路

为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷： 计及变压器的损耗：

根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为0.32l km =。

10kV 线路很短功率损耗

线路首端功率：

a ．先按经济电流密度选择导线经济截面：

由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时，查表可得：架空线的经济电流密度

21/ec j A mm =。

所以可得经济截面：

选择标准截面2

35mm ，即选导线型号为35LGJ -。

b ．复核电压降

正常运行时：N=2 查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-1，35

LGJ

-导线的电阻 10.9/r km =Ω；线路电抗取 10.39/x km =Ω，根据负荷另供电距离为公里，则

符合要求

故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 符合要求 c.复核发热条件

查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-5得35LGJ -允许载流量，按

环境温度30度189al

I A =，查《送电线路》P 233表6-5得环境温度30度时的温度校正系数

0.94K =

因此满足发热条件。

结论：经上述计算复核变电所Ⅰ决定采用10kV 电压等级二回路35LGJ -导线接入。

3.供电给变电所Ⅲ的10kV 线路

为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷： 计及变压器的功率损耗：

10kV 线路很短功率损耗

线路首端功率：

线路电压降计算（仅计算最长厂内10kV 线路电压降）：

0.02

%100%100%0.2%10N U U U ??=

?=?= 合格（其余线路更合格了）

a.按经济电流密度选择导线经济截面：

由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时，查表可得：架空线的经济电流密度

21/ec j A mm =。

所以可得经济截面：

选择标准截面2

25mm 符合条件，但根据最小导线截面积的规定，应选导线型号为

35LGJ -。

b.复核电压降

正常运行时：N=2 查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-1，35

LGJ

-导线的电阻1 1.26/r km =Ω；线路电抗取 10.4/x km =Ω，根据负荷另供电距离为公里，则

符合要求

故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 符合要求 c.复核发热条件

查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-5得35LGJ -允许载流量，按

环境温度30度189al

I A =，查《送电线路》P 233表6-5得环境温度30度时的温度校正系数

0.94K =

因此满足发热条件。

结论：经上述计算复核变电所Ⅰ决定采用10kV 电压等级二回路LGJ-35导线接入。 4.10kV 联络线（与其相邻其他工厂）的选择 已知全厂总负荷：P 2451.4kW =总，

1864.17var Q k =总。

10kV 联络线容量满足全厂总负荷30%：

因运用时间很少，可按长期发热条件选择和校验。 选导线25LJ -，其允许载流量为：1135a I A =。

相应参数为 1.33/o r km =Ω，0.35/o x km =Ω。已知线路长度：5l km =。 线路电压降计算：

0.59

%100%100% 5.9%10N U U U ??=

?=?= 合格

第四章 工厂总降压变的主变选择

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。

一、供电方案论证

由于本地区能提供110kV 、35kV 和10kV 三个电压等级，由于城北变电所提供110kV 电压，经变压器变成35kV 或10kV 对工厂进行供电，所以需要35kV 或10kV 中的一种电压，所以将两种电压的优缺点扼要分析如下：

Ⅰ.35kV 与10kV 供电特点

方案一：采用35kV 电压供电的特点:

1.供电电压较高，线路的功率损耗及电能损耗小，年运行费用低；

2.电压损失小，调压问题容易解决；

3.对cos ?的要求较低，可以减少提高功率因数补偿设备的投资；

4.需建设总降压变电所，工厂供电设备便于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积；

5.根据运行统计数据，35kV架空线路的故障比10kV架空线路的故障低一半，因而供电的可靠性高；

6.有利于工厂的进一步扩展

方案二：采用10kV电压供电的特点:

1.不需要投资建设工厂总降压变电所，并少占土地面积；

2.工厂内不装设主变压器，可简化接线，便于运行操作；

3.减轻维护工作量，减少管理人员；

4.供电电压较35kV低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也会增大；

5.要求

cos?的值高，要增加补偿设备的投资；

6.线路的故障比35kV的高，即供电可靠性不如35kV。

由上述分析可知，方案一优于方案二。因此，选用方案一，即采用35kV电压供电，建设厂内总降压变电所是合理的。

第五章所用变电所选择

一、选择原则：

所用电负荷按0.1%变电所容量计，设置2台所用变相互备用。

二、所用变负荷:

三、所用变容量计算：

根据选择要求，所用变型号为950/10

S-一台双绕组变压器见表6，一台所用变分别接在10kVⅠ段、Ⅱ段母线上，当一台主变有故障时，所用变由另一台供电。

表6：所用变压器的选择

型号额定容

量kVA 额定电压

()

kV

损耗

()

kw阻抗电压

(%)

空载电流

(%)

高压低压空载短路

50 10 4

第六章主接线设计

电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的

中间环节，起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主

接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。

一、基本接线型式

Ⅰ.单母线接线

a.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。

b.缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及隔离开关等）故障或检修，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，方能恢复非故障段的供电。

c.适用范围：6~10kV配电装置出线回路数不超过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两回。

Ⅱ.单母线分段接线

a.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，分段短路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不使重要用户停电。

b.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；扩建时需两个方向均衡扩建。

c.适用范围：6~10kV配电装置出线回路数为6 回及以上时；35~63kV配电装置出线回

路数为4~8回时；110~220kV V配电装置的出线回路数为3~4回时。

Ⅲ.双母线接线：双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定的方式运行。

Ⅳ.双母线分段接线：

当220kV进出线回路数甚多时，双母线需要分段。

a.分段原则：

①当进出线回路数为10~14回时，在一组母线上用断路器分段；

②当进出线回路数为15 回及以上时，两组母线均用断路器分段；

③在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器；

④为了限制220kV母线短路电流或系统解裂运行的要求，可根据需要将母线分段；变压器-线路单元接线：

b.优点：接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。

c.缺点：线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停运3 适用范围：只有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。

Ⅴ.桥形接线：

两回变压器-线路单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥两种接线，是长期开环运行的四角形接线

a.内桥形接线

①优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器；

②缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；出线断路器检修时，线路需长时期停运，为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上需加装两组隔离开关，桥联断路器检修时，也可利用此跨条；

③适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

b.外桥形接线

①优点：同内桥形接线；

②缺点:线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条。桥联断路器检修时，也可利用此跨条；3﹑适用范围：适用于较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线；

c.3~5角形接线：

多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。

为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用3~5角形为宜。并且变压器与出线回路一对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。

二、主接线初步设计方案

综上所述，下面有两个技术合理的方案供比较选择： 单母线分段接线 双母线接线。

总结：对比两种接线方式，从可靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方面考虑，我认为单母线分段接线方式较适合本设计要求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。

第七章 短路电流计算

工厂供电系统要求正常地不简断地用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于种种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。

一、短路的种类及计算

1.短路：供电系统中不等电位的点没有经过用电器而直接相连通。

2.类型：三相、两相、两相接地、单相、单相接地。 分对称性短路和非对称性短路。

对称短路：a b c Z Z Z ==、a b c U U U ==、a b c I I I ==

最关键的两个短路电流：最大短路电流---选择设备、导线，最小短路电流---继电保护装置校验

短路的电压与电流的相位差较正常时增大，接近于90度。 单相短路只发生在中性点直接接地系统或三相四线制系统中。

其他：层间、层间短路。主要指电动机、变压器和线圈等。

Ⅲ.造成短路原因：绝缘损坏、设备老化、使用不当、外力作用、误操作、鸟兽触及等。 Ⅷ.短路电流的计算见表7。

表7:公式及参数列表 参数名称

有名值 标幺值

说明

功率 S 一般取Sd=100MVA 电压 U 一般取Ud=Uev

电流 I

电抗

X

d X X X =*=2d

d

U XS *X 是以Sd 为基准容

量的标幺值 变压器电抗

线路电抗

1X 为线路每公里电

抗值

电抗器电抗

R X %为电抗器铭牌上

数值

系统等值电抗

N

K d

K d S U I 3S S S X ==

*K S （MVA ）

K I （KA ）

K S 为某点短路容量，k I 为该点的三相短路电流

电动机电抗

ST K 为启动电流倍数

按无穷大系统供电计算短路电流。短路计算电路图见图2 。为简单起见，标幺值符号*全去掉。

1.工厂总降压变35kV 母线短路电流（短路点①) a.确定标幺值基准：100d S MVA =，37av U kV = b.计算各主要元件的电抗标幺值： 系统电抗（取短路器400oc S MVA =）

35kV 线路电抗()35LGJ -

c.求三相短路电流和短路容量： ①总电抗标幺值：

②三相短路电流周期分量有效值：

③其他三相短路电流电流值： ④三相短路容量：

2.10kV 母线短路电流（短路点②)

a.确定标幺值基准：100d S MVA =，10.5av U kV =

b.计算各主要元件的电抗标幺值：

①系统电抗

11000.25400d oc S X S =

==

②35kV 线路电抗

()35LGJ -

③35/11kV kV 电力变压器电抗

()% 6.5k U =

c.求三相短路电流和短路容量： ①总电抗标幺值：

②求三相短路电流周期分量有效值： ③其他三相短路电流电流值： ④三相短路容量：

3.0.4kV 母线短路电流（短路点③)

a.确定标幺值基准：100d S MVA =，0.4av U kV =

b.计算各主要元件的电抗标幺值：

①系统电抗

11000.25400d oc S X S =

==

②35kV 线路电抗

()35LGJ -

③35/11kV kV 电力变压器电抗

()% 6.5k U =

④10kV 厂内架空线路电抗（给变电所Ⅰ供电）： 因这段10kV 架空线路很短，0l ≈，电抗可不计。

⑤10/0.4kV 电力变压器（1000kVA 变压器% 4.5k U =）： c.求三相短路电流和短路容量： ①总电抗标幺值：

②求三相短路电流周期分量有效值： ③其他三相短路电流电流值： ④三相短路容量：

三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如表8所示。

表8：三相短路电流计算列表