煤矿供电系统设计毕业设计论文.doc

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1、目 录第一章 绪论41.1朝阳矿供电系统简介41.2 本设计的原始资料41.2.1 电压等级41.2.2 设计容量41.2.3 进出线及负荷情况51.2.4.环境条件5第二章 负荷计算62.1 负荷计算目的62.2负荷计算62.2.1 与负荷计算有关的物理量62.3 计算负荷的实用计算方法82.3.1求计算负荷8第三章 电气主接线选择设计143.1 几种常用主接线方式比较与选择(厂区供电)143.1.1双母线接线143.1.2单母线分段接线143.2 变压器的选择153.2.1 变压器台数选择153.2.2 变压器的选择计算16第四章 短路计算194.1短路计算的方法与步骤194.4.1 欧姆

2、法194.4.2标幺值法194.2 短路计算19第五章 电气设备的选择235.1 导线截面的选择235.2 母线的选择275.3 断路器及隔离开关的选择305.3.1 断路器的选择305.3.2 隔离开关的选择315.3.3 按短路条件进行校验31第六章 无功补偿336.1 功率因数的基本概念336.2 提高功率因数的方法336.3 并联电容器的补偿方式336.3.1 低压集中补偿336.4 无功功率补偿计算34第七章 防雷与接地377.1 避雷针377.1.1 避雷针的作用377.1.2 避雷针的装设原则377.2 避雷器387.2.1 避雷器的作用387.2.2 避雷器的工作原理387.3

3、 保护接地387.3.1 工作原理387.3.2 适用范围397.3.3 接地类型39第八章 结 束 语40参 考 文 献41前 言毕业设计是我们本科结业最后一个综合性教学环节,它主要考察了我们两年多来对理论知识的掌握程度，是学习的深化和升华。通过毕业设计可以有力地衡量我们的独立思考、自行分析、理论应用以及现场实际操作能力。本论文题目是朝阳矿供电系统设计，是根据朝阳矿负荷的特点，就供电系统设计的主要内容展开说明，其内容包括电气主接线方案的比较和选择，负荷计算和统计，变压器的选择，三相短路计算，母线的选择和导线的选择、计算及校验，设备的选择，无功功率的补偿容量的计算和无功补偿方式的选择，防雷及接

4、地。当然，在做毕业设计的过程遇到了许多的困难，为了更好的巩固所学的专业知识，解决毕业设计过程中出现的问题，我参考了电力工程设计手册、供电技术、电气工程、电力系统继电保护原理、发电厂电气部分等书籍 。同时得到了冯博群老师的悉心指导和其他同学的帮忙，由于我的水平有限，在设计中难免有一些错误和不当之处，恳请各位老师批评指正。第一章 绪论1.1朝阳矿供电系统简介矿区供电电源为110KV双回路电源，一路由宝阳变电站采用LGJ150型铝绞线供至矿区110KV变电站，线路总长23.8KM，混凝土杆；另一路由王寨变电站采用LGJ185型铝绞线供至矿区变电站，线路总长13.9KM。矿区变电站安装2台SFSL1型

5、和SFSL6型2万千伏安变压器，主要担负矿区和附近农村用电，平时一台工作，一台备用。变压器输出6KV供各井使用。一井供电由矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ-240)6KV供电至一井地面变电所，目前正准备安装 3回路。110KV变电站往西风井扇风机房有两条专用高压线路。全井总装机容量11140KW，其中地面1640KW，井下9600KW。高压电动机共安装30台，最大负荷5023KW。地面有一个变电所，井下两个水平面共四个变电所。地面往井下中央变电所共用5趟铠装电缆，型号ZLQP-3185型，长度740米。-10变电所往-250变电所用三趟电缆，长度779米。二井供电由矿区110KV变电

6、站双回路(架空线号LGJ-185)6KV供电线路至地面变电所，长度为1.04KM，全井总装机容量6565KW。，其中地面1890KW，井下4675KW。高压电动机共安装5台，最大负荷2460KW。地面有一个变电所，井下两个采区共四个变电所。地面往井下中央变电所共用2趟铠装电缆，型号ZLQP-395型，长度900米。中央变电所往戊2平台变电所用2趟电缆，长度1400米。戊2平台变电所往戊2采区变电所用2趟电缆，长度584米。三井供电由矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ-120)6KV供电线路供至地面变电所，长度为1.67KM，全井总装机容量2620KW，其中地面1120KW，井下1500

7、KW。最大负荷491KW。地面有一个变电所，井下共2个变电所。矿井供电能力满足安全生产要求。地面往井下中央变电所共用2趟铠装电缆，型号ZLQP-370型，长度210米。中央变电所往采区变电所用两趟电缆，长度480米。1.2 本设计的原始资料1.2.1 电压等级10KV/660V,380V； 1.2.2 设计容量拟设计安装五台主变压器；1.2.3 进出线及负荷情况(1)、由矿中央变电所引进两趟110KV进线；(2)、变电所出线为电缆出线；(3)、负荷功率因数为0.8左右；1.2.4.环境条件当地最高气温37.6摄氏度，最低气温-25摄氏度，最热月份平均温度23.3摄氏度，变电所所处海拔高度200

8、M，污秽程度中级。第二章 负荷计算电力负荷的计算，对合理配置电源，合理布局供电线路，以及正确选择各种电器设备和导线、电缆等都是不可缺少的。负荷计算得准确，使设计工作建立在可靠的基础资料之上，得出的工程设计方案经济合理。反之，若负荷计算得过大或过小，则会造成投资和设备器材的浪费，或使设备承受不了符合电流而造成事故，影响安全供电。2.1 负荷计算目的在进行工厂供电设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但是，能否简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备呢?显然是不能的。因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负

9、荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量(也称安装容量)选择供电设备和供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，供配电设计的第一步需要计算全厂和各车间的实际负荷。负荷计算主要包括：(1)求计算负荷(也称需用负荷)。目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络变压器容量和电器设备型号等。(2)算出尖峰电流。用与计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。(3)算出平均负荷。用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。2.2负荷计算2.2.1 与负荷计算有关的物理量一、年最大负荷和最大负荷利用小时数年最大负

10、荷是指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值，并用符号Pmax、Qmax和Smax分别表示年有功、无功和视在最大负荷。所谓最大工作班，是指一年中最大负荷月份内最少出现23次的最大负荷工作班，而不是偶然出现的某一个工作班。年最大负荷利用小时数Tmax，是一个假想时间。其物理意义是：如果用户以年最大负荷Pmax持续运行Tmax小时所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，那么Tmax即为年最大负荷利用小时数。如图22所示，年持续负荷曲线与两轴所包围的面积等于Pmax与Tmax的乘积(即面积I等于面积II)所以Tmax可表达为 Tmax=Wp/Pmax(h) (21)同理 Tmax(无功)=WQ/Q

11、max (22)式中W全年消耗的电量；Wp有功电量(kwh)；WQ无功电量(kvarh)；Tmax一是标志工厂负荷是否均匀的一个重要指标。这一概念在计算电能损耗和电气设备选择中均要用到。二、 平均负荷和负荷系数(1) 平均负荷平均负荷是指电力用户在一段时间内消费功率的平均值，记作Ppj、Qpj、Spj。如图21(b)所示为平均有功负荷，其值为用户在由0到t时间内所消费的电能Wp(KWh)除以时间t，即 PpjWp/t (kw) (23)式中 Wp由0到t时间内消托的有功电能Wp(kWh)。 对于年平均负荷，全年小时数t取8760，Wp是全年消费的总电能。 在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比

12、称为负荷系数并用分别表示有功、无功负荷系数。其关系式为 Ppj/Pmax (24) Qpj/Qmax (25)(2) 负荷系数 负荷系数也称负荷率，又叫负荷曲线填充系数。它是表征负荷变化规律的一个参数。其值愈大，则负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小。根据经验数字，一般工厂负荷系数年平均值多为070075；O76082。 上述数据说明无功负荷曲线的变动比有功负荷曲线平坦。除了大量使用电焊设备的工厂或车间外，一般 值比值高10一15左右。相同类型的工厂或车间具有近似的负荷系数。三、需用系数和利用系数在工厂供配电系统设计和运行中，常使用需用系数和利用系数，其定义为需用系数 Kx=Pn (26)利用系数 K

13、L= Pn (27)式中Pn额定功率。实践表明，同类型的工厂，需用系数Kx，利用系数KL十分相近，可以分别用典型数值表示它们。2.3 计算负荷的实用计算方法常用的计算方法有需用系数法、二项式法、利用系数法等。在实际工程供配电设计中，广泛采用需用系数法。因此这种方法计算简便，多用于方案估算、初步设计和全厂、大型车间变电所的施工设计。根据负荷类型，选择需用系数法求出计算负荷。2.3.1求计算负荷一、设备容量的确定进行负荷计算时，需按性质将用电设备分为不同的用电设备组，然后确定设备容量(或称设备功率)。由于各用电设备的额定工作条件不同，有的长期工作，有的短时工作，因而在求计算负荷时，不能将额定功率直

14、接相加，而需将不同工作制的用电设备额定功率换算为统一规定工作条件下的功率。这个功率称为用电设备的设备功率(或设备容量)，并用PS表示。其值分别为：(1)对长期工作制的用电设备，PSPn(额定功率)；(2)对短时但连续工作制的用电设备，PSPn；(3)以反复短时工作制的用电设备，设备功率是将某一暂载率下的铭牌额定功率统一换算为标准暂载率下的功率。所谓暂载率，是指用电设备工作时间与整个工作周期时间之比值，用Jc表示Jc100% (28)式中 tg工作时间； tx停歇时间。设备铭牌上所给的额定功率时的哲载率用JCn表示，称额定暂载率。二、按需用系数法求计算负荷(1)用电设备各组的计算负荷用电设备组是

15、由工艺性质相同、需用系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中，可根据具体情况将用电设备分为若干组。再分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为 (29) 式中Pjs、Qjs、Sjs该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷；Ps该用电设备组的设备容量总和，但不包括备用设备容量(kW)；Un额定电压(kv)；与运行功率因数角相对应的正切值；Ijs该用电设备组的计算电流(A)；Kx该用电设备组的需用系数；需用系数的物理意义是： (210)式中用电设备组平均效率(用电设备在运行时要产生功率损耗，用电设备(如电动机)输出的功率与实际输人的功率之比即用电设备的效率，1)；K同时系数(用电设备组

16、的设备并非同时都运行。该设备组在最大负荷时工作着的用电设备容量与该组用电设备总容量之比即为同时系数，K1，参见表21，对于一台电动机而言K=1)；Kf 负荷系数(工作着的用电设备一般并非全在满负荷下运行。该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备实际所需功率与工作着的用电设备总功率之比称为负荷系数，Kf1)；线路供电效率(因为电功率通过电力线路在线路上要产生功率损耗，所以末端功率要小于始端功率。其线路末端功率与端功率之比称为线路供电效率，一般为095098)。由此可看出，需用系数是一个综合系数，它标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。需用系数一般小于l。表2

17、1、需用系数法的同时系数K (供参考)应用范围K一、确定车间变电所低压母线的最大负荷时所采用的有功负荷同时系数1、冷加工车间2、热加工车间3、动力站二、确定配电所母线的最大负荷时采用的有功负荷同时系数1、计算负荷小于5000kW2、计算负荷为5000kW-10000Kw3、计算负荷超过10000kW0.7-0.80.7-0.90.8-1.00.9-1.00.850.80注：、无功负荷的同时系数一般采用与有功负荷的同时系数K相同数；、当由全厂各车间的设备容量直接计算全厂最大负荷时，应同时乘以表中两中同时系数。(2)多个用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时

18、工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电缩低压母线的计算负荷时，应在计入一个同时系数K。具体如下： (211) 式中Pjs、Qjs、Sjs为配电干线或变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；K同时系数，参见表21；m该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数；Kxi,Psi分别为某一用电设备组的需用系数，功率因数角正切值，总设备容量；Ijs为该干线或变电站低压母线上的计算电流；(A)Un 为该干线或低压母线上的额定电压；(kV)对于五个变压器，代入以上公式计算如下：(1)变压器一：已知P934kW，取cos=0.75，Kd=0.8，现求其总的计算负荷,并取

19、有功同时系数.无功同时系数都为Ksi=0.9，则： =根据负荷电流,选择自动开关的额定电流为800A。(2)变压器二：已知P770kW，取cos=0.8，K =0.8，现求其总的计算负荷,并取有功同时系数.无功同时系数都为Ksi=0.9，则： 根据负荷电流,选择自动开关的额定电流为700A。(3)变压器三：已知P590kW，取cos =0.7，Kd=0.7，现求其总的计算负荷,并取有功同时系数.无功同时系数都为K=0.9，则：根据负荷电流,选择自动开关的额定电流为800A。(4)变压器四：已知P694kW，取cos=0.85，Kxi=0.8，现求其总的计算负荷,并取有功同时系数,无功同时系数都

20、为K=0.9，则： 根据负荷电流,选择自动开关的额定电流为600A。(5)变压器五：已知P991kW，取cos=0.8，Kxi=0.8，现求其总的计算负荷，并取有功同时系数、无功同时系数都为K=0.9,则：根据负荷电流,选择自动开关的额定电流为800A。根据以上计算， P,Q值可以作为第三章变压器选择，第四章短路电流计算，第六章无功补偿提供数据，其中电流值可以作为选择电缆型号和选择自动开关的依据。表22 各个变压器负荷统计结果汇总变压器名P/kWQ/kvarS/kVAcosI/Asintan一号934593.127896.640.75784.380.6610.6620.751.010.620.

21、75二号770415.8693.00.8606.2350.6三号590379.134464.620.7705.9450.714四号694309.802587.8590.85514.8590.527五号1195645.31075.50.8940.8460.6第三章 电气主接线选择设计主接线设计主要包括选择变压器的容量、台数和电气接线方式。要研究常用类型的电气接线方案，并根据工厂对供电可靠性的要求，经技术经济比较选出最合理的电气主接线。3.1 几种常用主接线方式比较与选择(厂区供电)3.1.1双母线接线 图3.1 双母线接线如图3.1所示，为不分段的双母线主接线图。它具有两组母线W1、W2，两组母

22、线之间用母线联络短路器QF(简称母联)连接起来，每一个回路都经过一台断路器和两组隔离开关接到两组母线上。但母连短路器QF短开时，一组母线带电，另一组母线不带电。带电的称为工作母线，不带电的称为备用母线。正常运行时，接至工作母线的隔离开关接通，接到备用母线的隔离开关断开。3.1.2单母线分段接线图3.2 单母线分断接线如图3.2,单母线用分段断路器QF1进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电，当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离。保证正常段母线不间断供电，不致重要用户停电。通过比较可知，方案一比方案二可靠性要高,但从经济技术条件来

23、说，结合设备选型，综合考虑，方案二在保证供电可靠性的前提下，是比较经济的最佳方案。3.2 变压器的选择3.2.1 变压器台数选择变压器台数选择原则是：(1)选择一台,适用范围：a、总计算负荷不大于1250kVA的三级负荷变电所；b、变电所另有低压联络线，或有其它备用电源，而总的计算负荷不大于1250kVA的含有部分一、二级负荷的变电所。(2)选择两台，适用范围：a、供含有大量一、二级负荷的变电所；b、供总的计算负荷大于1250kVA的三级负荷变电；c、季节性负荷变化较大，从技术经济上考虑经济运行有利的。(3)选择多台,适用范围：a、供电网过大,接地电流过大，对人身及设备安全不利。b、供电会造成

24、电压严重波动的设备较多。根据朝阳矿的负荷特点选用五台变压器对厂区供电。3.2.2 变压器的选择计算在负荷计算中变压器的有功功率和无功功率损耗可以按照以下简化公式计算:对SJL1等型的电力变压器 PT = 0.02Sjs (31) QT 0.08Sjs (32)对SL7,S7,S9等低损耗电力变压器 PT = 0.0015Sjs (33) QT 0.06Sjs (34)(1)对于变压器一：现已知P=934KW，Sjs=896.64KVA,其有功和无功损耗计算，及其变压器的视在功率，功率因数计算如下: 根据以上计算的视在功率，选择变压器一的容量为1000kVA。再根据工程手册工变压器的型号，现选用

25、S91000/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额定容量为1000kVA、高压侧绕组电压为10kV，第九次系列设计的电力变压器，联结组别为Y，yn0。(2)对于变压器二：现已知,其有功和无功损耗计算，及其变压器的视在功率，功率因数计算如下:根据以上计算的视在功率，选择变压器二的容量为800kVA。再根据工程手册工变压器的型号，现选用S9800/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额定容量为800kVA、高压侧绕组电压为10kV，第九次系列设计的电力变压器，联结组别为Y，yn0。(3)对于变压器三：现已知，其有功和无功损耗计算，及其变压器的视在功

26、率，功率因数计算如下:根据以上计算的视在功率，选择变压器三的容量为630kVA。再根据工程手册工变压器的型号，现选用S9630/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额定容量为630kVA、高压侧绕组电压为10kV，第九次系列设计的电力变压器，联结组别为Y，yn0。(4)对于变压器四：现已知，其有功和无功损耗计算，及其变压器的视在功率，功率因数计算如下:根据以上计算的视在功率，选择变压器四的容量为630kVA。再根据工程手册工变压器的型号，现选用S9630/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额定容量为630kVA、高压侧绕组电压为10kV，第九次

27、系列设计的电力变压器，联结组别为Y，yn0。(5)对于变压器五：现已知，其有功和无功损耗计算，及其变压器的视在功率，功率因数计算如下:根据以上计算的视在功率，选择变压器五的容量为1250kVA。再根据工程手册工变压器的型号，现选用S91250/10型的三相电力变压器，它表示三相、油浸自冷式、铜导线绕组、额定容量为1250kVA、高压侧绕组电压为10kV，第九次系列设计的电力变压器，联结组别为Y，yn0。根据以上计算制表如下：表31各个变压器型号统计变压器名型号容量(KVA)cos联结组别一号二号三号四号五号958.492704.428555.917607.2531079.56S9-1000/1

28、0S9-800/10S9-630/10S9-630/10S9-1250/10100080063063012500.7200.7870.6810.8230.673Y，yn0Y，yn0Y，yn0Y，yn0Y，yn0第四章 短路计算为保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，不仅要考虑系统在正常状态下的运行情况，还应该考虑系统发生故障时的运行情况及故障产生的后果等。电力系统短路是各种系统故障中出现最多、情况最严重的一种。所谓“短路”，就是电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地(指中性点直接接地系统)之间发生通路的情况。4.1短路计算的方法与步骤4.4.1 欧姆法(1) 计算短路回路

29、中各主要元件的阻抗；(2) 绘短路回路等效电路，按阻抗串并联求等效阻抗求等效阻抗的方法，化简电路，计算短路回路的总阻抗；(3) 计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路电流和三相短路容量；(4) 列出短路计算表。4.4.2标幺值法(1) 设顶基准容量Sd和基准电压Ud，计算短路点基准电流Id；(2) 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值；(3) 绘短路回路的等效电路，按阻抗串并联回路求等效阻抗的方法，化简电路，计算短路回路的总电抗标幺值；(4) 计算三相短路电流周期分量有效值及其它短路电流和三相短路容量；(5) 列出短路计算表。根据朝阳矿的特点及短路类型选用欧姆法进行短路计算。4.2 短路计算

30、(1)对于第一台变压器，如图41为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为系统，不考虑电抗，即电抗为0，电力变压器为1000kVA，短路电流Uk(%)为4.5。按照欧姆法计算进行三相计算，计算顺序内容，K点短路计算。 图41 电力系统图1电力系统的电抗为 据已知得 X1=0电力变压器的电抗为：,计算得 三相短路电流 ： 及 三相短路容量 (2)对于第二个变压器，如图42为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为系统，不考虑电抗，即电抗为0，电力变压器为800kVA，短路电流Uk(%)为4.5。图42 电力系统图2按照欧姆法进行三相计算，计算顺序内容，K点短路计算。电力系统的电抗为 据已知得

31、 X1=0电力变压器的电抗为： 计算得 三相短路电流： 及 三相短路容量 (3)对于第三台变压器，如图43为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为系统，不考虑电抗，即电抗为0，电力变压器为630kVA，短路电流Uk(%)为4.5。图43 电力系统图3按照欧姆法进行三相计算，计算顺序内容，K点短路计算。电力系统的电抗为 据已知得 X1=0电力变压器的电抗为,计算得 三相短路电流 及 三相短路容量 (4)对于第四台变压器，如图44为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为系统，不考虑电抗，即电抗为0，电力变压器为630kVA，短路电流Uk(%)为4.5。 图44 电力系统图4按照欧姆法进行三

32、相计算，计算顺序内容，K点短路计算。电力系统的电抗为 据已知得 X1=0电力变压器的电抗为,计算得 三相短路电流 及 三相短路容量 (5)对于第五台变压器，如图45为变压器低压侧发生三相短路。现已知电力系统为系统，不考虑电抗，即电抗为0，电力变压器为1250kVA，短路电流Uk(%)为4.5。 图45 电力系统图5按照欧姆法进行三相计算，计算顺序内容，K点短路计算。电力系统的电抗为 据已知得 X1=0 电力变压器的电抗为,计算得 三相短路电流 及 三相短路容量 这时可以根据三相短路容量选择出口断路器的容量。第五章 电气设备的选择正确地选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况

33、下，均能安全、经济合理的运行。在进行设备额选择时，应根据工程实际情况，在保证可靠、的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备选择的一般原则：(1)选择设备的额定电压和额定电流、按短路故障电流校验设备的动稳定和热稳定性。(2)按工作环境，运行要求，经济效果和货源情况，选择设备的型号规格。例如选屋外或室内设备，选防爆型或普通型设备，选不适于频繁操作的少油断路器还是选用适于频繁操作的真空断路器等。(3)按装设地点的三相短路容量Sd，校验开关电器的断流能力(断流容量)。要求设备的额定断流容量不小于装设地点的Sd，即式中 设备在额定电压下的切断电流；安装地点的三相短路

34、电流。开关电器安装在低于额定电压电路时，其断流容量有所降低，可按下式计算：式中 开关电器的额定电压安装地点的实际电压对应实际电压的新断流容量电气设备要能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验其热稳定和动稳定性。5.1 导线截面的选择架设电网时，为保证整个供电系统供电的安全、可靠，减少建设的初期投资，及以后每年支付的运行费用，选择导线和电缆截面时应满足以下条件：一、按发热条件选择导线截面 每一种导线通过电流时,由于导线本身的电阻及电流的热效应都会使导线发热,温度升高.如果导线温度超过一定限度,导线绝缘就要加速老化,甚至损坏或造成短路失火等事故.为使导线能长期通过符合电流

35、而不过热,对一定截面的导线就有一个规定的容许电流值,称为允许载流量.这个数值是根据导线绝缘材料的种类允许温升表面散热情况及散热面积的大小等条件来确定的.按发热条件选择导线截面,就是要求根据计算负荷求出的总计算电流不可超过这个允许载流量,即: (51)若视在负荷为,电网额定线电压为 ,则有 (52)若导线敷设点的环境温度与导线允许载流量采用温度不同时，则导线的允许载流量应乘校正系数： (53)式中 导线正常工作时的最高允许温度； 导线的允许载流量所采用环境温度；一导线敷设地点实际环境温度。必须注意：按发热条件选择的导线截面积还必须注意与保护装置(熔断器及短路器等)配合，若配合不当可能导致导线因过

36、流而发热起燃，但保护装置不动作的情况。二、按线路电压损失选择导线(1)同一截面法 根据允许电压损失，计算出允许电压损失再算出导线电抗产生的电压损失 (54)式中 导线每公里之电抗值()；各干线通过的无功功率(kvar)与本段干线长度(km)的乘积线路额定电压(kv)。般架空线路可假定=0.4()，再算电阻产生的电压损失 (55) (56)然后利用公式求出所需截面： (57)式中 导线材料的电导系数； 一一各段干线上通过的有功功率(kw)与该段干线(km)的乘积；算出截面后，选出标准截面与允许电流 (A)值。(2)不同截面法 利用下式求出不同线段导线的计算截面： (58)第一段导线截面积： (5

37、9)第段导线截面积()： (510)式中 第段导线上通过的有功功率(kw)； 第j段导线上通过的有功功率(kW)。线路电压损失的大小是与导线的材料、截面的大小、线路的长短和电流的大小密切相关的，线路越长，负荷越大，线路电压巡视也越大。在工程计算中，可采用计算相对电压巡视的一种简单公式： (511)或用下式来进行计算 (512)式中，P有功负荷(kW)；L从负荷点到线路首端的长度(km)；单位长度线路的相电阻；单位长度线路的相电抗；U 线路电压(kV)；三相线路每kWkm的电压损失百分值()。求出计算截面积。选用标称截而时对靠近电源的线段可稍向大套用。靠近负荷的线段尽量向小靠。三、按经济电流密度

38、选择导线截面 把投资和运行费用全面考虑，比较经济合理的电流密度称之为经济电流密度，由于电线,电缆截面的大小,直接关系到线路投资和电能损耗的大小,截面小一些可节约线路的投资,但却会增加线路上能量的损耗;而截面选择得大,虽然可以减少线路上的能量损耗,但投资则会相应地增加.因此,在选择导线截面时要综合考虑线路的投资效益和经济运行,可以用一个最经济的电流密度来确定电线和电缆的截面.其计算方法为: I=SJ (513)式中: I-线路上流过的电流;S-导线的横截面积;J -经济电流密度。四、按机械强度选择导线截面 架空线路经常遭到大风覆冰及低温的考验，为保证安全运行，可靠供电，我国规定架空导线允许使用的

39、最小截面如表48所示。如计算出截面低于表中规定数值也必须按表上数值选用。上述四种选择方法，必须同时满足机械强度、发热、允许电压损失等要求方可保证 安全使用，对电缆或较短架空线路，可按允许载流量选择，再以允许电压损失校验。下面以变压器一(出线)为例进行导线选择计算:由前变压器的选择中可知，所选变压器的额定容量为1000kVA，低压侧平均功率因数为，从变压器出线的长度为180m。按发热条件选择采用三相铜芯聚氯乙烯绝缘电缆由查表可知，选择电缆铜芯截面为370mm时25C载流量为1285A874A，因此选择线芯为210 mm的三相铜芯油浸纸绝缘电缆，即ZQ22370型。校验电压损失查表得，因此实际电压

40、损耗百分比为 远小于允许电压损耗。故电压损耗满足要求校验机械强度根据表规定，机械强度的要求是完全能够满足的。校验短路热稳定度满足短路若稳定度的最小截面为待添加的隐藏文字内容2 (514)式中，C查表，得因此由此可见，以上所选电缆线芯截面370 mm满足热稳定度的要求。因此，选择线芯为210mm的三相铜芯油浸纸绝缘电缆，即ZQ22370型。按照以上计算方式可以选择其他几组变压器出线都为ZQ22370型。5.2 母线的选择一、母线的材料、结构和排列方式 母线的材料有铜和铝两种。铜的电阻率低机械强度大，抗腐蚀性强。是很好的母线材料。但由于铜在工业上有很多重要用途、而且储量不多，价格较贵，因此铜母线仅

41、用于空气中含腐蚀性气体(如靠近海岸或化工厂等)的配电装置中。铝的电阻率为铜的1.72倍，重量只有铜的30，而且储藏量多、价格也低，因此广泛应用于屋内外的配电装置中。工厂供电系统10kv以下母线主要是用矩形铝母线，而母线的三相排列布置则根据具体情况而定。二、母线截面的选择母线截面的选择参照导线截面的选择。三、按短路条件校验母线的热稳定按正常条件选择的母线截面，必须校验它们在短路时的热稳定。工程上为简化计算常采用短路时发热满足最高允许温度的条件下，当所选的导线截面大于或等于时，便是稳定的，反之不稳定。按下式计算 (515)其中，三相短路电流(A)；集肤效应系数； 假想时间。四、按短路条件校验母线的动稳定校验由电工基础知，处在空气中的两平行导体分别通以电流时，两导体的轴线距离为a，导体间的电动力为： (516)上式适用于圆截面的实芯和空芯导体，对于每项只有一条