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1、某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计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：0401100136 指导教师：张季萌摘 要 随着我国国民经济的飞速进展，工业对电力的需求也越来越迫切。随着中国工业规模的不断扩大，对电力供应的安全性、可靠性提出了更高的要求，因此电力系统与用户直截了当关联的供电系统尤为重要。作为供电系统的要紧组成部分，电气设备的质量及其性能的先进性是决定供电系统安全可靠运行的前提条件之一。本设计依照该冶金机械厂的相关资
2、料和实际情形，对该厂的总降压变电所和高压供电系统进行设计。本设计第一依照工厂提供的资料对工厂的负荷情形进行了运算，依照负荷情形对变压器的容量和台数进行了选择。该厂电源由某变电因此35kV双回路架空线引出，本设计选择在该厂设立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。为保证供电系统的可靠性，总降压变电所采纳单母线分段式接线方式，厂区供电系统采纳放射式接线方式。通过运算，本设计对各变电所的要紧电气设备、电缆和母线进行了选择和校验，对一次侧要紧设备进行了继电爱护整定，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 工厂供电的
3、意义及要求11.2 工厂供电设计的一样原则11.3 设计的具体内容21.4 工厂原始资料22 工厂的电力负荷及其运算32.1 工厂的电力负荷32.2 车间运算负荷的确定32.3 工厂运算负荷的确定42.4 无功功率补偿及其运算53 降压变电所及变压器的选择73.1 总降压变电所所址的选择73.2 降压变电所形式的选择73.3 厂区供电电压的选择83.4 总降压变电所变压器台数和容量的选择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的设计104.1 总降压变电所的任务和类型104.2 变电所主接线方案的设计原则与要求104.3 主接线方案的选择114.4 厂区配电线路的设
4、计114.5 总降压变电所二次回路操作电源设计125 短路电流运算135.1 短路电流运算的目的135.2 短路电流运算的方法和步骤145.3 该厂供电系统电路及短路等效电路155.4 短路运算155.5 短路运算结果216 一次设备的选择与校验226.1 一次设备的选择校验的条件与项目226.2 一次设备效验公式226.3 一次设备的选择与校验236.4 电缆、母线的选择247 继电爱护装置的整定运算267.1 总降压变电所35/10kV变压器的爱护277.2 35kV电力线路爱护297.3 10kV电力线路爱护298 防雷爱护与接地装置的设计308.1 变电所防雷爱护与防雷装置的选择308
5、.2 接地装置的设计运算31结 论321 绪论从十九世纪七十年代开始，人类开始了以电能的广泛使用为显著特点的第二次工业革命。那个时期的电力工业和电器制造业迅速进展起来，同时为社会制造了庞大的社会财宝，也极大地提高了人们的生活水平，更为以后电子运算机的问世奠定了基础。1831年，法拉第发觉了电磁感应定律，它揭示了电、磁现象之间的相互联系，为以后发电机的发明、电能的大规模生产和传输以及电能的广泛应用提供了重要理论基础。随着电能在社会各个方面的广泛应用，人类社会从此进入了电气化时代，电能成为要紧的能源，并极大地促进了社会生产力的进展。1.1 工厂供电的意义及要求电能不仅是人们生活的能源，更重要的是工
6、业生产的要紧能源和动力。电能容易从其他一次能源中获得，也容易转化为工业生产中的电能、动能，而且使用方便灵活。电能的输送和分配简单经济是电能的又一优点，通过导线能够直截了当把电能引至负荷，不像蒸汽机、内燃机那样笨重，更幸免了一次能源费时耗力的运输。当代工厂里应用的信息技术、生产自动化技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。因此，电能在当代工业生产有着及其广泛的应用，是工业生产中不可替代的能源。在工厂里，电能尽管是工业生产的要紧能源和动力，然而它在产品成本中所占的比重一样专门小。电能在工业生产中的重要性，在于工业生产实现电气化以后能够大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生
7、产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。因此，做好工厂供电工作关于进展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。在工厂中，供电系统起着至关重要的作用。要保证工厂内的正常生活生产秩序、保证人民群众财产，就要有一个可靠稳固的供电系统。一个优质的工厂供电系统必须达到以下差不多要求：（1）安全 电能在供应、分配和使用中，要保证输电线路的安全性，设计合理的供电系统，不能够因为供电系统显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的要求。关于一些要求连续不间断供电的企业，可靠性是第一位的。关于一些负荷，假如由于电力系统故障供电系统突然中断，可能会造
8、成重大设备损坏、大量产品报废专门严峻的经济财产缺失，甚至发生重大的人身伤亡事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大缺失；（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。使用电设备在额定的电压、频率下进行生产，不仅能够幸免设备损坏，而且也以提高产品质量，给企业带来利润；（4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。1.2 工厂供电设计的一样原则工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和技术规范，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属和爱护环境等技术经济政策；（2）工厂供电设计应做到保证人身和设备的安
9、全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采纳符合国家标准的效率高、能耗低、性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电器产品；（3）工厂供电设计必须从全局动身，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案；（4）工厂供电设计应依照工程特点、规模和进展规划，正确处理近期建设与远期进展的关系，做到远近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。1.3 设计的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，是依照各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情形，解决对电能分配的安全可靠，经济合理的问题。其差不多内容有以下几方
10、面：（1） 工厂的负荷运算及无功补偿；（2） 确定工厂总配变电所的所址和型式；（3） 确定工厂总配变电所的所址、形式、主接线方式，确定主变压器的型式、容量和台数；（3） 短路电流运算；（4） 一次设备的选择；（5） 选择工厂电源进线及高压配电线路；（6） 对一次侧进行继电爱护整定运算；（7） 工厂总配变电所防雷爱护及接地装置的设计。1.4 工厂原始资料本设计的原始资料如下：1、 工厂总平面布置图，如图1.1。图1.1 工厂总平面布置图2、工厂生产任务、规模及产品规格：本厂要紧承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，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
11、，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。3、工厂各车间负荷情形及车间变电所的容量见表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）系统的短路数据，如表1.1所示。3）供电部门对工厂提出的技术要求:区域变电站35kV馈线电路定时限过流爱护装置的整定时刻top=2s，工厂总降压变电所爱护的动作时刻不得大于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
12、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式系统短路容量系统运行方式系统短路容量最大运行方式Socmax=200MVA最小运行方式Socmin=175MVA2 工厂的电力负荷及其运算2.1 工厂的电力负荷电力负荷（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的功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情形而定，本章指的是用电设备或用户耗用的功率大小。运算负荷又称需要负荷或最大负荷Pmax。运算负荷是一个假
13、想的连续性的负荷，其热效应与同一时刻内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采纳半小时最大平均负荷P30作为按发热条件选择电器或导体的依据。运算负荷是供电设计运算的差不多依据。运算负荷确定得是否正确合理，直截了当阻碍到电器和导线电缆的选择是否经济合理。假如运算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的白费。假如运算负荷确定得过小，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，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾。由此可见，正确确定运算负荷意义重大。然而负荷情形复杂，阻碍负荷运算的因素专门多，尽管各类负荷的变化有一定规律可循，但仍难准确确定运
14、算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷运算只能力求接近实际。2.2 车间运算负荷的确定车间运算负荷是选择工厂内配电线路电缆型号和要紧电气设备包括车间变压器的差不多依据。我国目前普遍采纳的确定运算负荷的方法有需要系数法、利用系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采纳的确定运算负荷的差不多方法，本设计采纳需要系数法进行负荷运算。运算的差不多公式如下：有功运算负荷P30为 （2.1）那个地点的Kd称为需要系数（demand coefficient），Pe为车间用电设备总容量。无功运算负荷Q30为 （2.2）式中，
15、tan为对应于车间用电设备的正切值。视在运算负荷为 （2.3）式中，为车间供电设备的平均功率因素。运算电流I30为 （2.4）式中，UN为用电设备组的额定电压。依照工厂给出的资料，通过运算整理，得出该工厂各车间的负荷运算表及该工厂6kV高压设备的负荷运算表，结果见表2.1和表2.2。2.3 工厂运算负荷的确定工厂运算负荷是选择工厂电源进线及要紧电气设备包括主变压器的差不多依据，也是运算工厂的功率因素及无功补偿容量的差不多依据，确定工厂运算负荷的方法专门多，有需要系数法、年产量估算工厂运算负荷和逐级运算法等。依照国际普遍的运算方法和该冶金机械厂的实际情形，本设计采纳需要系数法运算工厂的运算负荷。
16、依照该厂提供的各车间及工厂高压设备负荷数据，运用需要系数法，依照上面给出的公式通过运算、整理得出该工厂的负荷运算表2.3。表 2.1 各车间380V负荷运算表序号车间（单位）名称设备容量/kWKd运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20000.40.651.178009361230.81870No.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.
17、8955.4（续表）序号车间（单位）名称设备容量/kWKd运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锻造车间2200.30.551.5266100.312
18、0182.3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.
19、9490.6表2.2 各车间6kV高压负荷运算表序号车间（单位）名称高压设备名称设备容量/kWKd运算负荷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 工厂负荷运算表全厂设备容量/kWKd运算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A111540.350.790.7839
20、043045.14941.8285.32.4 无功功率补偿及其运算工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的电力变压器，从而使功率因素降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因素的情形下，尚达不到规定的工厂功率因素要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。假设功率因数由cos提高到cos，这时在用户需要的有功功率P30不变的条件下，由公式（2.2）和公式（2.3）知无功运算功率和视在功率都有所减小。相应地负荷电流I30也得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此
21、提高功率因素对供电系统大有好处。在提高功率因素的同时，工厂总降压变电所的主变压器容量能够选的小一些，这不仅可降低变电所的初投资，而且能够减少工厂的电费开支，因此进行无功功率补偿对工厂本身也有一定经济实惠。通过该厂的负荷运算表可知该厂的功率因素=0.79，不能达到供电部门的要求。在供电营业规则中规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因素应达到下列规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因素为0.90以上。”并规定，凡功率因素未达到上述规定的，应增加无功补偿装置。无功功率的人工补偿装置要紧有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行爱护方便、有功损耗小以及组装灵活
22、、扩容方便等优点，因此本设计选用并联电容进行无功补偿。由该厂的负荷运算表可知，总变压器低压侧的视在运算负荷为4942kVA，因此为进行功率补偿时，主变压器容量应选为5000kVA。现在变电所低压侧的功率因素未0.79。按规定，变电所高压侧的功率因素cos0.9.。考虑到变压器本身的无功功率损耗QT远大于其有功功率损耗PT，一样QT=（45）PT，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因素应略高于0.90，那个地点取cos=0.93。要使低压侧功率因素由0.79提高到0.93，低压侧需装设的并联电容器容量为QC = 3904（tanarccos0.79tanarccos0.93）k
23、var = 1486.9kvar取 QC=1500kvar补偿后变电所低压侧的视在运算负荷为 因此主变补偿后选择容量不变，仍为5000kVA。变压器的功率损耗为PT 0.015= 0.0154198.6kVA = 63kWQT 0.06= 0.064198.6 kVA=251.9kvar变电所高压侧的运算负荷为= 3904kW + 63kW = 3967kW =（3045.11500）kvar + 251.9kvar =1797kvar补偿后工厂的功率因素为这一功率因素满足供电部门规定的要求。依照以上运算，本设计从常用并联电容器中选出型号为BWF10.5-120-1的并联电容器13台进行该工厂
24、的无功功率补偿。3 降压变电所及变压器的选择3.1 总降压变电所所址的选择变电所所址的选择按照国家有关标准和规范，应依照下列要求，选择确定：1、靠近负荷中心；2、节约用地，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和谐，便于架空和电缆线路的引入和引出；4、交通运输方便；5、环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源阻碍最小处；6、具有适宜的地质、地势和地貌条件(例如躲开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所)，所址宜幸免选在有重要文物或开采后对变电所有阻碍的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意；7、所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则，所区应有
25、可靠的防洪措施或与地区(工业企业)的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位；8、应考虑职工生活上的方便及水源条件；9、应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互阻碍。依照上面的要求，本设计结合该工厂的负荷情形和工厂的布局，选择该厂的西南角锅炉房东面作为总降压变电所的所址，其变电所所址示意图见图3.1所示3.2 降压变电所形式的选择变电所的形式有专门多种，优点各异。露天式配电装置具有运行爱护方便，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侧采纳屋外式配电装置，变压器放置于露天，10kV侧采纳屋内式配电装置。依照各车间的地理位置，车间建筑物结构、周围环境和车
26、间负荷等情形，本设计详细考虑了各个车间的变电所形式，其中第一、二、三和四号车间变电所采纳车间附设式变电所。由于第五号车间变电所在锅炉房旁边，故采纳独立式，以保证供电安全。3.1 工厂高压配电系统示意图3.3 厂区供电电压的选择工厂供电电压的选择，要紧取决于当地电网的供电电压登记，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。由于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，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。该冶金机械厂通过与当地供电部门协商，工厂电源从电力系统的某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，
27、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。工厂供电系统的高压配电电压，要紧取决于工厂高压用电设备的电压和容量、数量等因素。工厂通常采纳的高压配电电压为10kV。假如工厂拥有想当数量的6kV用电设备，或者供电电源电压确实是从邻近发电厂取得的6.3kV直配电压，则可考虑采纳6kV作为工厂的高压配电系统。假如当地电网供电电压为35kV，而厂区环境条件又承诺采纳35kV架空线路和较经济的35kV电气设备时，则可考虑采纳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的直配方式，能够省去一级中间变压，大大简化供电系统接线，节约投资和有色金属，降低电能损耗和电
28、压损耗，提高供电质量，但必须要保证人身生产安全。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，为了确保厂区内的人身和生产安全，保证正常的生产生活秩序，故本设计不采纳35k高压深入负荷中心的直配方式，而需要通过工厂内的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，因此本设计仍采纳将35kV电源经总降压变电所降压至10kV作高压配电电压，而6kV高压负荷则通过专用的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的选择依照工厂提供的数据，本工厂负荷为二级负荷，且工
29、厂视在运算负荷为4941.9kVA，故本工厂总降压变电所应选择两台主变压器。由于本工厂选用两台主变压器，故每台主变压器的容量SNT不应小于总的运算负荷S30的60%70%。但由于本工厂的负荷均为二级负荷，故该工厂的总降压变电所选用两台容量为5000kVA型号为S9-5000/35的变压器，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的35kV供电电源引入该厂后，通过厂区内的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。依照工厂布局并结合实际情形，在该工厂设立五个10/0.4kV车间变电所，给
30、车间380V以下负荷供电。由于该厂有6kV高压负荷，故在有高压负荷的车间变电所需专门设立10/6kV变压器给高压负荷供电。关于有重要的二级负荷且容量较大的车间变电所，需要采纳两台变压器进行供电，以保证供电的可靠性。本设计结合工厂实际情形和各车间的负荷需要，总结各车间变电所所需变压器型号见表3.2所示，以及所需变压器的技术参数见表3.3所示。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
31、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
32、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的设计4.1 总降压变电所的任务和类型总降压变电所是工厂供电系统中最重要的变电所，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的命脉，在工厂中占有专
33、门重要的地位。工厂变配电所分总降压变电所和车间变电所，只是一样中小型工厂不设总降压变电所。变电所的要紧类型有露天式、独立式、地下式、楼上式等。由于本章内容设计的是总降压变电所，故本设计的总降压变电所采纳半露天式变电所，这种变电所建筑费用低，人力物力投入小，同时考虑到该厂为大型冶金机械厂，负荷专门大，总降压变电所是全厂电能的来源，要保证总降压变电所的可靠运行，因此我们结合实际情形，将35kV母线和主变压器露天放置，10kV采纳屋内开关柜接线。4.2 变电所主接线方案的设计原则与要求变电所的主接线，应依照变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因素综合分析确定，并应满足安全、
34、可靠、灵活和经济等要求。1、安全性（1）在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；（2）在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关；（3）在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；（4）35kV及以上的线路末端，应装设与隔离开关联锁的接地刀闸；（5）变电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器公用一组隔离开关，接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。2、可靠性（1）变电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。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
35、线或电缆供电； 其中采纳电缆供电时，应采纳两根电缆并联供电，且每根电缆应能承担100%的二级负荷；（2）变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路爱护的断路器或负荷开关-熔断器。当双电源供多个变电所时，宜采纳环网供电方式；（3）对一样生产区的车间变电所，宜由工厂总变配电所采纳放射式高压配电，以确保供电可靠性，但关于辅助生产区及生活区的变电所，可采纳树干式配电；（4）变电所低压侧的总开关，宜采纳低压断路器。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，均应采纳低压断路器。3、灵活性（1）变配电所的高低压母线，一样宜采纳单母线或单母线分段接线方式；（2）35kV及以上电源进线
36、为双回路时，宜采纳桥形接线和线路-变压器组接线；（3）需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；（4）变电所的主接线方案应与主变压器的经济运行要求相适应；（5）变电所的主接线方案应考虑到今后可能的增容扩展，专门是出线柜便于添置；4、经济性（1）变电所的主接线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单。变电所高压侧宜采纳断路器较少或不用断路器的接线；（2）变电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令剔除的产品；（3）工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电能表使用；（4）应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到
37、规定的要求。4.3 主接线方案的选择由于工厂的负荷为二级负荷，总降压变电所出线较多，故本降压变电所采纳单母线分段方式的接线，电气接线图见图4.1。这种接线方式采纳的高压开关设备较多，初期投资较大。但单母线分段接线方式比其他接线方式的灵活性、可靠性更高，考虑到总降压变电所的在工厂的专门地位，故本设计采纳单母线分段方式的主接线方案，变电所平面布置图见附录A。作为主变照明及应急用电，本设计采纳由主变一次侧单引一个35/0.4的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，以保证供电系统检修和爱护的可靠性。4.4 厂区配电线路的设计该工厂高压配电系统采纳常见的单回路放射式接线方式。该种方式线
38、路敷设容易，爱护简便，易于实现自动化，切运行中线路之间互不阻碍，较之单回路树干式的供电可靠性高，但高压开关设备用的较多，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），是指用来操纵、指使、监测和爱护一次电路（primary circuit）运行的电路，包括操纵系统、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的电源和由整流装置供电的电源两种。交流操作电源有由所用变压器供电的和通过仪用互感器供电的两种。1、直流操作电源本设计总
39、降压变电所采纳复式整流的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的整流装置有两个：（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操纵等二次回路。（2）电流源由电流互感器供电，同样经铁磁谐振稳压器和硅整流器供电给操纵等二次回路。复式整流装置的接线示意图如图4.2所示。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纳镉镍蓄电池组作为备用电源。镉镍蓄电池组具有工作可靠，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。故总变电所的镉镍蓄电池组
40、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，作为爱护变压器内部故障的瓦斯爱护电源。5 短路电流运算5.1 短路电流运算的目的工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。然而由于各种缘故（如工作人员误操作、鸟兽跨过在裸露的相线之间）也难免显现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障确实是短路（short circuit）。短路确实是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路后，系统中显现的短路电流（short-circuit current）比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流
41、可达几万安甚至几十万安。如此大的电流可产生专门大的点动力和专门高的温度，而使线路中的原件受到损害。由于短路时电路的电压骤降，严峻阻碍电气设备的正常运行和降低产品质量。继电爱护装置在发觉短路电流后动作，切除故障线路，可造成不同范畴的停电。由此可见，短路的危害是专门大的，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。 为了断则切除短路故障的开关电源、整定短路爱护的继电爱护装置和选择限制短路电流的原件等，也必须运算短路电流。5.2 短路电流运算的方法和步骤进行短路电流运算的
42、方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺值法（又称相对单位制法），工程上常用标幺制法。故本设计采纳标幺值法进行运算。1、绘制运算电路图、选择短路运算点。运算电路图上应将短路运算中需计入的所有电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。短路运算点应选择得使需要进行短路效验的电器元件有最大可能的短路电流通过。2、设定基准容量Sd=100MVA和基准电压Ud=Uc（短路运算电压，即1.05UN），并运算基准电流Id。 （5.1）3、运算短路回路中各要紧元件的阻抗标幺值（一样只运算电抗标幺值）（1）电力系统的电抗标幺值 （5.2）式中，SOC电力系统出口断路器的断流容量，单位为MVA。（
43、2）电力线路的电抗标幺值 （5.3）式中，UC线路所在电网的短路运算电压，单位为kV，UC=1.05UN.采纳标幺值运算时，不管短路运算点在哪里，线路的电抗标幺值不需换算。（3）电力变压器的电抗标幺值 （5.4）式中，Uk%变压器的短路电压（阻抗电压）百分值； SN 变压器的额定容量。4、绘制短路回路等效电路，并运算总阻抗（总电抗标幺值）。5、运算短路电流，分别对各短路运算点运算各短路电流、等。 （5.5）在无穷大容量系统中，存在下列关系： = （5.6）高压电路中的短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似运算： （5.7） （5.8）低压电路中的短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似运算： （5.9） （5.10）5、运算短路容量，三相短路容量按下式运算：
