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某钢管加工厂供配电系统设计摘要电能是现代工业生产的主要能源和动力因为电能的来源多种多样，可由热、光和风等转化而来，又可转化为热、光和机械能等，加之随之工业技术的发展电能的发电、输电、变电、配电、用电越来越便捷和经济而现代科技和工业大部分是建立在电能的普及上的因此电能在现代工业的生产及整个国民经济的生活中应用是非常广泛的本设计首先计算钢管厂各车间的电力负荷，然后通过计算值来确定变压器的容量和台数以及变压器的型号同时确定接线方案通过计算出短路电流的大小，利用大学里面所学的知识，进行一系列的电气设备的选择，将短路的危害降到最低最后进行变电所的防雷与接地保护最后画出必要的变电所主接线图关键词:短路电流；电力负荷；变压器；主接线图3主变压器及主接线方案的选择
3.1主变压器的选择
3.
1.1主变压器台数选择主变压器台数选择的要求表3-1表3-1变压器的选择选择台优缺点数选择一供电计算负荷不大于1250KVA的三级负荷变电所；变电所另有低压联络线，台或有其它备用电源，而总计算负荷不大于1250KVA的含有部分
一、二级负荷的变电所选择两供含有大量
一、二级负荷的变电所；总计算负荷大于1250KVA的三级负荷变台电所；季节性负荷变化较大，从技术经济上考虑运行有利的三级负荷变电所因本厂属于二级负荷，为保证一台变压器故障时，另一台可以马上投入运行必须有备用变压器，所以主变压器应选择两台
3.
1.2变电所主变压器容量的选择为满足本厂需求变压器的容量应同时满足下面两个条件ST
1、任一台单独运行时，ST》
0.6-
0.7S
302、任一台单独运行时，S TNSZ30I+11因为S7=
11714.07KV-A,而且该厂是二级负荷所以按条件2选变30压器ST
20.7X
11714.07=
8199.98KV・A2ST2S I+1130因此选1OOOO KV-A的变压器二台
3.
1.3变电所主变压器型式变电所主变压器型式的选择表3-2变压器的型式变压器的型优缺点式油浸式一般正常环境的变电所干式用于防火要求较高或环境潮湿，多尘的场所密闭式用于具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘、纤维会严重影响变压器安全运行场所防雷式用于多雷区及土壤电阻率较高的山区有载调压式用于电力系统供电电压偏低或电压波动严重且用电设备对电压质量又要求较高的场所由于本设计的变电所为独立式、封闭建筑，故采用油浸式变压器故选择SFZ7-10000-35±3*2,5%/
10.5kV YN,dll的变压器表3-3主变压器技术数据名称参数变压器型号SFZ7-10000/35联接组标号YN,dll空载电流%
1.1额定电压KV高压低压35±3X
2.5%
10.5阻抗电压％高一中
7.
53.2接线方案的选择主接线方案的选择
一、二级负荷的工厂所适用的总降压变应为一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段外桥式接线图3-11电源线路较短而变电所负荷变动较大2适用经济运行需经常切换T\\^11--v vw jq vI v图3-1外桥式接线
一、二次侧进出线较多的总降压变电所，其
一、二次侧均采用单母线分段单母线分段兼有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多也可供
一、二级负荷（图3-2）、0S211~QS221图3-2单母线接线
一、二次侧均采用双母线的总降压变电所，开关设备也增加，极大的增加了初期的投资，所以在工厂变电所中电力系统的枢纽变电所才使用双母线接线（图3-3）图3-3双母线接线易发生故障和停电检修的总降压变电所采用
（1）一次侧采用内桥式接线
（2）二次侧采用单母线分段本文的钢管加工厂是连续运行，所以采用的总降压主接线为:（图3-4）
（1）一次侧采用内桥式接线
（2）二次侧采用单母线分段的主接线电源进线WL1WL
2、QS21x、QS22QF11QF
12、QS23]QS12QS01T2]]\QF21QF22\图3-4一次侧内桥式接线1/X/QS13QF1°
⑥T1134短路电流计算
4.1短路电流计算的目的及方法继电保护装置的整定计算和短路电流计算都是为选择电气设备打下牢固的基础其步骤为:标注在计算电路图上将短路计算的各元件的额定参数都在图上标注出来132编号给各元件依次编号确定短路计算点为了使电气元件有最大可能的短路电流通过，短路计算点要选择得极为精确4等效电路图按所选择的短路计算点生成等效电路图，各主要元件的阻抗要在电路中计算出来5简化电路图在等效电路图上，只需表示出来的是被计算的短路电流所流经的主要元件，并标明其阻抗值和序号，然后将等效电路化简6总阻抗对于本文的工厂供电系统来说，由于将电力系统当作成一个无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此想要将电路化简只需要使用阻抗串、并联的方法,然后求出其等效总阻抗有单位的实际值标幺值=和实际值同单位的基准值7计算短路容量和短路电流:短路电流计算的方法，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
4.2短路电流计算本设计的短路计算是采用标幺值法来进行的所需计算电路归算前的等值电路图KI
0.165T75图4-2归算前等值电路图归算后的等值电路图
1、确定基准值取Sd=100MV•A,U『nOKV,Ud2=37KV,U=
10.5KV4-1d3而Idi=S/V3U=100MV-A/V3X110KV=
0.5KA4-2d dlId2=Sd/0Ud24OOMV-A/V3X37KV=
1.6KA4-3图4-3归算后等值电路图U S/V3U=100MV-A/V3X
10.5KV=
5.5KA4-4d d
32、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1线路L1,L2X=
0.4Q/kmoXi*=
0.4X50X100/110=
0.1654-5X2*=
0.4X50X100/1102=
0.1654-62变压器T1,T2Ud%=14X*=X*=U%S/100S=14X100/100X8=
1.754-734d dN3线路L3,L4Xo=
0.4Q/kmX5*=X*=
0.4X5X100/372=
0.14664-84变压器T3,T4U%=
7.5dX7*=X*=U%S/100S=
7.5X100/100X10=
0.754-98d dN
3、求kl点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值X*EKT=X,泮+X,2*+X3*=
0.0825+
0.875+
0.073=
1.034-102三相短路电流周期分量有效值IKI3=LI2/X*£KT尸
1.6/
1.03=
1.554-113其他三相短路电流1〃3=18⑶=l3=
1.55KA4-12kli3=
2.55X
1.55KA=
3.95KAshI3=
1.51X
1.55KA=
2.34KAsh4三相短路容量S3=Sd/X*2kT=100MVA/L03=
97.1MV・A4-13kl4-
144、求k2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值4-15X*zK-2=X I*+X2*+X3*+X，*/Xs*=
0.0825+
0.875+
0.073+
0.75/2=
1.4-162三相短路电流周期分量有效值405IK-23=Id3/X*z『2=
5.5KA/
1.405=
3.91KA3其他三相短路电流4-171〃3=183=I-3=
3.91KA4-18k2I3=
1.84X
3.91KA=
7.19KAshI3=
1.09X
3.91KA=
4.26KAsh4三相短路容量4-19S-23=Sd/X*zk_2=100MVA/
1.405=
71.2MV*Ak4-20表4-1短路电流计算结果汇总4-21短路点三相短路电流/KA短路容量/MV-AIK ishIsh Skkl
1.
553.
952.
3497.1k
23.
917.
194.
2671.25主要电气设备选择
5.1电气设备选择的条件选择导线和电缆截面计算时必须要符合以下几个条件才能够保证供电系统安全地运行表5T表5-1电气设备选择条件设备选择条件原因发热条件导线和电缆包括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，不应超过其正常运行时的最高允许温度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，不应超过其正常运行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，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小机械强度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母线也应校验短路时的稳定度对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求先按发热条件来选择截面再校验电压损耗和机械强度的一般都是10kV及以下高压线路及低压动力线路对于长距离大电流和35kV以上的高压线路，先按经济电流密度确定经济截面，再比对其它的条件
5.2架空线的选择35kV因为变压器在电压降低5%时他的输出将不会变，所以35kV架空线相应的Igmax=l.05IeBPIgmax=
1.05义具_05X10^
0.173KA5-1V3xt/yVV3X35根据设计条件Tmax=5500h取J=
1.3贝I」导体经济截面面积S=Igmax/J=173/
1.3=
133.08mm25-2521选择导线按照经济电流密度选择LGJ-150/20钢芯铝绞线，他的室外载流量为Ijl=306A,而且他的面积为S=
145.68mm；导线最高允许温度为70℃,根据工作环境温度为30C,所以查综合修正系目录1绪论
1.1工厂供电系统设计的背景
31.2国内外研究动态
31.3本设计的要求以及各车间数据列表32负荷计算及功率补偿
52.1负荷计算的内容和目的
52.2各个车间的负荷计算
52.3全厂负荷计算73主变压器及主接线方案的选择
93.1主变压器的选择
93.2接线方案的选择104短路电流计算
144.1短路电流计算的目的及方法
144.2短路电流计算145主要电气设备选择
185.1电气设备选择的条件
195.4安装在变压器35kV高压侧的断路器
205.5安装在变压器10kV低压侧的断路器
215.635kV侧隔离开关
235.7安装在35kV高压进线侧的电流互感器
235.8安装在10kV变压器低压侧的电流互感器
265.1110kV高压柜的选择276主要设备继电保护设计
286.1变压器的继电保护28数K=
0.94,Ijl xz=KIjl=
0.94x306=
287.64AIgmax,满足要求热稳定校验按最大运行方式d2点短路根据本文任务书所给出的的条件1变电所的继保动作时限要Wl.5s,也就是q=L5s2断路器开短时间
0.2s，3非周期分量等效时间ts=
0.05s那么短路时间t=t p+tos+t=l.5+
0.2+
0.05=
1.75s5-3O s架空线最小截面积S==，
5.15-X
1.
75.103=
73.
69133.08mm25-4minC87SSmin,热定的要求得以满足
5.3母线的选择35kV因为变压器在电压降低5%时他的输出将不会变，所以35kV架空线相应的%ax=l.05Ie义即I=
1.05X_=
1.05X二2一=
0.527KA5-5graax△XUN V3X
11.
55.31选择母线按照最大工作电流母线具体参数见表5-2母线参数参数规格尺寸80mm*8mm面积S=6400mm2长期可支持的载流量Ial=1249A最高允许温度70℃综合修正系数工作环境温度为30C K=
0.94Ie=kxlal=
0.94x1249=
1174.06AIgmax5-6满足要求532热稳定的校验按最大运行方式d2点短路根据本文任务书所给出的的条件1继保动作时限要小于等于
1.5秒，即噎=1与2路器开短时间=
0.2s3非周期分量等效时间1=
0.05s,s短路时间t=t p+t+t=l.5+
0.2+
0.05=
1.75s5-7ima Ooc s母线最小截面积Smin=VH=VHEHl2xio3=
73.69640mm25-8C87SSmin,热定的要求得以满足动稳定校验取跨距L—
1.5m相间距离a=
0.5m,硬铝最大允许应力ml=70x ICT/%,5-9抗弯矩W=协2人=5x10-3x25x10-32/6=
5.2x10—7/5-10相间电动力狐=
1.73x10-7^2/5-11=
1.73Xif
13.133XK32/O.5=
59.68N5-12最大相应力L2/10W5-13=
59.68xl.5/10x
5.2xl0-7=
17.22X106/76Z5-14ycr,满足动稳定的要求al ph
5.4安装在变压器35kV高压侧的断路器
5.
4.135kVQF参数选择额定电压选择Un二Uns=3$kV5T5最高工作电压选择Ualm Usm=Unxl.15=35x
1.15=
38.6KV5-16额定电流选择Ie Igmax5-17因为变压器在电压降低5%时他的输出将不会变，所以相应回路的Igmax=L05Ie即Igmax=L05X JN=1,05X^2—=
0.173CKA5-18V3xt/V3x35/V额定开断电流是ik=r额定短路关合电流是iNcl ish初步选择SW2—35型少油式断路器其参数如下表5-3SW2—35型少油式断路器参数名称数值额定电压U=35kV最高工作电压Ualm=
38.5kV额定电流Ie=600A额定开断电流IK=
6.6kA动稳定电流峰值idw=17kA4s热稳定电流
6.6kA额定合闸时间
0.12S
5.
4.235kVQF的校验热稳定的校验r t t2Qk5-19时间的计算75sQk=I2Xdz=
1.552X
1.75=
4.2kA2・S5-20kI2r t=
6.62X4=
174.24kA2•S5-21也就是I2ttQ,满足要求k动稳定的检验ishW ies即ish=ich=
3.95ges=idw=17kA,要求得以满足所以35kV进线侧断路器最好使用户外SW2—35型少油式断路器才可以使要求满足
5.5安装在变压器10kV低压侧的断路器551断路器参数选择10kV额定电压选择Un Uns=10kV5-22最高工作电压选择Ualm Usm=Unxl.15=10x
1.15=
11.6kV5-23额定电流选择Ie Igmax变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=
1.05Ie即Igmax=
1.05X3XSN=
1.05义-2—=
0.527KA V3xt/NV3x
11.55-24选择的额定开断电流Ik=I〃选择的额定短路关合电流iNcl ish由以上数据可以先选择ZN18—10型真空式断路器，他的其参数如下表5-4ZN18—10型真空式断路器参数名称数值额定电压UN=10kV最高工作电压Ualm=
11.5kV额定电流Ie=630A额定开断电流为IK=25kA动稳定电流峰值idw=63kA3s热稳定电流25kA额定合闸时间
0.045S固有分闸时间
0.03s552断路器校验10kV校验热稳定12tt NQk5-25计算时间t=l.75simaQk=I2Xdz=
3.912X
1.55=
23.7KA2・S5-26kI2r t=252X4=2500kA2-S5-27即F ttQk,满足要求检验动稳定ies即ish=ich=
7.19KAW ies=idw=63KA,满足要求所以说lOkV主变进线侧断路器最好要选择户内ZN18—10型真空式断路器才能使其满足要求
5.635kV侧隔离开关
5.
6.135kV侧QS参数选择额定电压选择Un Uns=35kV5-28额定电流选择Ie Igmax5-29隔离开关与断路器配套使用，隔离开关的Ie应与断路器相同，即Ie=600A综上所述隔离开关参数分别如下表5-5GW4—35H（D）W隔离开关参数名称数值额定电压Up35kV额定电流Ie=630A最高运行电压动稳定电流峰值Ula=
38.5kV4s热稳定电流idw=50kA
5.
6.2校验热稳定下列时间均取自对应断路器，后备保护取2S BPJ2t Qk5-30t计算时间tjs=td+tb=O.O5+2=
2.04S5-31Qk=I lxdz=
1.552x
2.05=
4.91KA2*Sk5-32I2r t=400X4=1600kA2S5-33即12tt2Qk,满足要求
5.
6.3检验动稳定ishW ies即ish=ich=
3.95kAW ies=idw=50kA,满足要求
5.7安装在35kV高压进线侧的电流互感器
5.
7.135kV主变侧TA的配置原则1）直接接地系统；2）户外油浸式；3）二次侧绕组为计量、测量、保护（主保护、后备保护、备用）三种绕组其中保护有三个分支，所以共需5个绕组
5.
7.235kV主变侧TA的一次回路额定电压选择TV的必须得以满足Ug Un=35kV5-
345.
7.335kV主变侧TA的一次回路额定电流选择TV的L必须满足Ig.maxIn5~35In—TA的一次额定电流Igmax一TA的一次最大工作电流因为变压器在电压降低5%时他的输出将不会变，所以相应回路的Igmax=L05Ie显即Igmax=
1.05X—一=
1.05X=
0.173KAUN V3X355-36因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级In=200Ao
5.
7.4准确度选择常规的设计，一般二次绕组准确度的选择计量绕组
0.2S级、测量绕组
0.5级，保护绕组10P级
5.
7.5型号、参数选择按照之前的选择，最终35kV主变侧电流互感器型号及参数为户外油浸式LB-35kV
0.2S30VA/
0.530VA/3*10P30VA200/5Ao
5.8安装在10kV变压器低压侧的电流互感器
5.
8.110kV主变侧TA的配置原则:1非直接接地系统一般进线侧按三相配置，馈线侧按两相配置；2电压互感器也为户内干式绝缘；3二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，共计需要3个绕组
5.
8.210kV主变侧TA的一次回路额定电压选择TA的一次额定电压选需要满足Ug Un=10kV5-
375.
8.310kV主变侧TA的一次回路额定电流选择TA的一次额定电流选择就必须得以满足Ig.maxVln5-38In—TA一次额定电流Igmax一TA一次最大工作电流因为变压器在电压降低5%时他的输出将不会变，所以相应回路的Igmax=l.05Ie即Igmax=
1.05X—一=
1.05X—2—=
0.527CKA5-39J3XUN73X
11.5因此电流互感器一次额定电流能选用与此匹配的等级In=600A
5.
8.4准确度选择计量、测量绕组
0.5级，保护绕组10P级，二者都是在常规情况下一般二次绕组准确度的选择
5.
8.5型号、参数选择根据上述选择，10kV主变侧的TA型号及参数为户内干式LZZJB6-10kV
0.2S30VA/
0.530VA/10P30VA600/5Ao
5.9TV的参数计算与选择的参数计算与选择35kV
5.
9.135kV的配置原则1本站35kV配电装置为户外式；2TV为户外油浸式监视线路电压和满足计量、保护装置的需要；3电容均压式电压互感器TYD；4TV二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组计量对应的一次侧星形；测量对应的二次侧计量测量；保护对应的保护为星形，单相接地监测为开口三角
5.
9.2一次额定电压选择一次额定电压为Un二35kV,允许一次电压波动范围为U=35kV±10%o
5.
9.3二次额定电压选择一次绕组接入相电压上，TV的测量、计量和保护绕组二次额定电压为Un=
0.l/V3kV,单相接地绕组二次额定电压为U2n=
0.IkV
5.
9.4额定容量选择为确保互感器的准确级，Se22S2即Se22s2=Ie22z2f5-40z2f=Vy+Vj+Vd+Vc Q5-41Vy—电阻仪表电流线圈Vj-电阻继电器Vd-线电阻连接导Vc—接触电阻
0.1Q当S2n在常规情况下，各种用途值为1计量、测量45VA2保护、接地监测30VA
5.
9.5准确度选择按照前面的设计任务书要求，本所计量在35kV侧，所以TV二次侧各精确等级为1计量、测量绕组
0.5级2保护绕组10P级3单相接地监测绕组10P级596型号、参数选择综上所述TV型号及参数为JDJJ2-35kV
34.5/百
0.1/
730.1/V
30.1kV
0.530VA/10P30VA/10P30VA
5.10TV的参数计算与选择10kV
5.
10.110kV的配置原则1为满足监视线路电压和满足计量、保护装置的需要，10kV的I、H段母线侧需装设三相TV,所以采用10kV户外式配电装置，户内干式TV2TV二次绕组应分别为计量对应的组别为一次侧星形测量对应的组别为二次侧计量测量保护对应的组别为保护为星形，单相接地监测为开口三角
5.
10.2一次额定电压选择一次额定电压为Un=10kV,允许一次电压波动范围为Un±10%
5.
10.3二次额定电压选择根据接入方式可知1相电压作用于一次绕组，TV二次额定电压为U2n=
0.1/6kV2单相接地绕组二次额定电压为U2n=
0.lkV
5.
10.4额定容量选择当Se22s2时才能保证互感器的准确级，即；Se2s2=2f5-422z f=Vy+V]+Vd+Vc Q5-432Vy-电阻测量仪表电流线圈Vj-电阻继电器Vd-电阻连接导线Vc—接触电阻
0.1当S2n在常规情况下，各种用途值为1计量、测量75VA2保护、接地监测30VA
5.
10.5准确度选择通常情况下二次绕组准确度等级为
0.5级、10P级、10P级
5.
10.6型号、参数选择根据之前的选择，最后10kV的TV型号及参数就是户内干式JDZJl-lOkVIO/
60.1/V3；
0.1/V
30.1kV
0.575VA/1OP30VA/1OP30VA
5.1110kV高压柜的选择根据上文所述，10kV高压柜具体型号为KYN28AT2手车式，尺寸为800mmX1700mmX2300mmo表5-6电气设备汇总选择的器械变压器端口35KV侧变压器端口10KV侧断路器SW2-35ZN18-10隔离开关GW-35IIDW电流互感器LB-35kV LZZJB6-10kV电压互感器JDJJ2-35kV JDZJ1-10kV6主要设备继电保护设计
6.1变压器的继电保护变压器发生事故主要原因有三个；1变压器内部故障2变压器不正常运行3变压器过励磁故障表6-1变压器可能发生的事故变压器的故障故障的主要原因变压器内部故障油箱内故障
①绕组的相间短路
②接地短路
③匝间短路
④铁心的烧损油箱外故障套管和引出线上发生相间短路和接地短路变压器不正常运行
①由于相间短路引起的过电流，外部接地短路引起的过电流和中性点过电压
②由于负荷超过额定容量引起的过负荷，以及由于漏油等原因而引起的油面降低变压器过励磁故障由于额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护表6-2变压器的保护方法变压器的保护方法方法瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应油箱内部所产生的气体或油流动作其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器纵联差动保护或电对变压器绕组、套管及引出线上的故障，根据容量的不同，应装设差流速断保护动保护或电流速断保护
①纵联差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300kV・A以上;单独运行的变压器,容量为10000kV・A以上
②电流速断保护用于10000kV・A以下的变压器，且其过电流保
6.2电流速断保护307防雷与接地设计
327.1防雷设计
327.2接地设计33致谢35参考文献36护的时限大于
0.5so上述各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器外部相间短路时的
①过电流保护
②复合电压启动的过电流保护
③负序电流及单相式保护低电压启动的过电流保护
④阻抗保护外部接地短路时的
①对于中性点直接接地电力网，由于外部接地短路引起过电流时，如保护变压器中性点接地运行,应该设零序电流保护
②对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时,应增设零序方向元件过负荷保护对400kV・A以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护过负荷保护接于一相电流上,并延时作用于信号对于无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸过励磁保护高压侧电压为500kV及以上的变压器，频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸过励磁保护反应实际工作磁密和额定工作磁密之比称为过励磁倍数而动作过负荷保护35kV变压器作为其他负荷备用电源时，需单独运行或并列运行，并且将一相电源上接入过负荷保护，延时作用于保护，过负荷保护在必要时可动作于自动减负荷或跳闸1电流整定取可靠系数Krel=L05,继电器返回系数Kf=
0.85变压器的一次额定电流le=SN/6un=10000/^X35=
164.96,换算成二次额定电流为Ie=
164.96X5/200=
4.12AI=K xle/K=
1.05X
4.12/
0.85=
5.09Ad relf6-1动作时限方二10T5sJ56-2过电流保护1电流整定取可靠系数Krel=
1.3,接线系数Kw=l,电流互感器变比Ki=200/5=40,继电器返回系数Kre=
0.8变压器最大负荷电流L.mXL5XI
111.5XS/XU=
1.5X1000/35XI.732=
247.44AN NKrelxKw
1.3x1T AAnrAIop=XI
1.max=x
247.44=
10.05AKixKre40x
0.86-32保护动作时间整定根据设计任务书要求，本所保护动作时间t=
1.5s3灵敏度效验Sp=I2d2min/Iop.1=
1.6L5满足要求图6-1过电流保护原理图
6.2电流速断保护1）电流整定:取可靠系数已日=
1.3,接线系数Kw=l,电流互感器变比K=200/5=40,电压互感器变比Kt=35/
10.5=
3.33Krel xKw
1.3x1KixKt xik.Max=40x3,33x
5.15=
50.26AIqb=6-42灵敏度效验Klm=I2d2min/Iqbl=116/
50.26=
2.326-5满足要求7防雷与接地设计
7.1防雷设计
7.
1.1防雷的方法各类型避雷器用法见下表表7-1防雷的装置名称用法避雷针避雷针一般用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成它通常安装在构架、支柱或建筑物上，其下端经引下线与接地装置焊接避雷线避雷线架设在架空线路的上边，用以保护架空线路或其他物体（包括建筑物）免遭直接雷击由于避雷线既架空又接地，因此它又称为架空地线避雷线的原理和功能与避雷针基本相同避雷带和避雷网避雷带一般沿屋顶周围装设，高出屋面100〜150mm,支持卡间距离1〜
1.5m装在烟囱、水塔顶部的环状避雷带一般又叫避雷环避雷网除沿屋顶周围装设外避雷带、网必须经引下线与接地装置可靠地连接用网格形导体以一定的网格宽度和一定的引下线间距盖住需要防雷的空间，这种方法通常被称为法拉第保护型式阀式避雷器阀式避雷器由火花间隙和阀片串联组成装在密封的瓷套管内，火花间隙由铜片冲制而成排气式避雷器排气式避雷器亦称管型避雷器，它由产气管、内部间隙和外部间隙等三部分组成，产气管由纤维、有机玻璃或塑料制成，它们在电弧高温的作用下能产生大量气体用于加速灭弧保护间隙又称角式避雷器，它简单经济，维护方便，但是保护性能差，灭弧能力小，且容易造成接地或短路故障金属氧化物避雷
（4）金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器又称氧化锌避雷器它是器-种由压敏电阻片构成的新型避雷器压敏电阻片以氧化锌（ZnO）为主要原料，附加少量其他金属氧化物，经高温焙烧而成为多晶半导体陶瓷元件它具有优良的阀特性，在工频电压下，它呈现极大的电阻，能迅速有效地阻断工频续流;而在过电压下，其电阻又变得很小，能很好地泄放雷电流金属氧化物避雷器体积小，重量轻，结构简单，残压低，响应快，是一种很有发展前途的过电压保护设备
7.
1.2防雷措施的选择这个降压变电所35kV配电装置是户外布置，因此只需要在高压侧进行对雷电的入侵波进行必要的防护，这样才能使变电所不受雷电的损害只有装设独立避雷针才可以很好的避免直接雷击如果选择装设的话，独立避雷针应该距离变压器金属外壳接地点地中距离达到大于15米独立避雷针的接地电阻最好要小于等于lOQo
7.
1.3避雷器的选择35kV所选择的避雷器为Y10W1-51/125型氧化锌无间隙避雷器，10kV所选择的避雷器为HY5WZ-17/45型氧化锌无间隙避雷器其技术数据如下表7-2氧化锌无间隙避雷器序介绍号1在35kV线路进线和母线PT处各安装一套避雷器，这样是为了保护35kV进线设备以及变压器2在10kV I、n段母线PT处各安装一套避雷器是为了保护lOkVPT335kV进线设备和变压器到避雷器的安装点间的距离不能大于15m表7-3避雷器技术数据额定电压灭弧电压冲击放电电压幅值50kV雷电冲击电流下的残压35kV51kV125kV不大于50kV101745不大于17kV
7.2接地设计根据设计任务书的条件，厂区地址地势平坦，地质条件较好，所以电阻率p=100/m,可选用直径为5cm、长
2.5m的钢管作为人工接地体（如图7-1）过电压线接地体的顶面埋设深度为
0.8m,采用环行敷设方式r=
0.65,用长L=
2.5m,直径d=50mm的钢管作单根接地体电阻为⑴=p/2ElnM/d7-1为人工接地体二100/2x
3.14x
2.51〃4x
2.5/
0.05=
33.7Q7-235kV系统为中性点非直接接地系统，允许接地电阻RE=
0.5Q,则垂直接地体根数为:7-3〃⑴/〃氏£=
0.9x
33.7/
0.65x
0.5=
93.3根，取牙=96根综上所知，接地体为长
2.5m的96根650mm镀锌钢管，呈5*5m的网格状布局，钢管之间采用40mni*40mni*4nini的镀锌扁钢构成水平均压带接地体安装完毕后在人行通道出入口铺设沥青地面变电所接地干线均采用25mni*25nini*4nmi的镀锌扁钢致谢本设计是在张凤老师的亲切关怀和悉心指导下完成的，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我张老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向张凤老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！参考文献
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[2]短路计算中不可忽视的电阻影响[J].徐振栋,周海斌,彭澄伟.煤炭工程.200805
[3]煤化工35kV电气系统短路计算[J].韩魁隆.建材与装饰.201740
[4]实用短路计算与电气设备选择一体化程序研究[J].许琅,王侠,李耀,韦兴龙.郑州大学学报工学版.200502
[5]一种电网等值分解及短路计算新方法[J].张武洋,李籽良,李永照,陈哲,牛雪朋.电力系统保护与控制.202014
[6]电流瞬时值控制策略下的分布式电源短路计算方法[J].王忆南,卢奔,陈雷.信息记录材料.202002
[7]关于火电厂短路计算及设备选择的若干问题[J].黄为.山东电力高等专科学校学报.200103
[8]电力系统图形化短路计算及继电保护CAD软件的开发[J].莫毅.冶金动力.200002
[9]三回平行接近输电线的短路计算[J].徐平，盛名良.浙江电力.200304
[10]“短路功率法”在短路计算中的应用[J].张兰保.电工技术.198608371绪论
1.1工厂供电系统设计的背景本次设计是35KV钢管厂的供配电系统设计随着钢管厂的规模的扩大、厂里的用电率不断增高，为了保证厂里的电力系统在配电所的利用率，工厂的配电装置应该满足安全可靠的系统和自然条件，以及合理的选择电气设备以及原件，来保证系统的正常运行为了使平时的检修配电装置和巡视更方便，配电装置的结构最好布置整齐，看着更清晰同时还要装设闭锁装置和连锁装置，这个可以防止带负荷拉合隔离开关，以及误拉合断路器
1.2国内外研究动态“智能电网”一词是未来电网的发展方向，渗透到发电、输电、变电、配电、用电各个环节在上述这些环节中，智能变电站无疑是最核心的一环智能电网技术提供了一种解决方案，可以更好地发电，并提供一种有效的电力传输和分配方式由于其多功能性，与传统网格相比，它可以更轻松地安装且所需空间更少智能电网设计的概念旨在实现电网的可观察性，创建资产的可控制性，增强电力系统的性能和安全性，尤其是运营，维护和计划的经济方面这就是为什么还考虑将智能电网技术用于微电网级别，最终将其连接到所有其他微电网以形成大型智能电网网络的原因智能变电站的建设能够实现设备信息、运行维护策略与电力调度全面互动，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用，保障各级电网安全稳定运行
1.3本设计的要求以及各车间数据列表本文是一个实际工程设计项目，要求根据负荷分布及负荷量进行供电系统设计负荷情况:本厂主要承担钢管加工生产全厂各车间负荷计算表如下表0T全场各车间容量资料序用电单位名P30Kd tanQ30kvar S30kV•A设备容量kW号称cos kW1第一车间
88000.
280.
80.752第二车间
76030.
280.
80.753第三车间
64440.
50.
80.754第四车间
38500.
550.
80.755弯管车间
14920.
60.
80.75华龙防腐
28000.
550.
80.757第五车间
17000.
350.
80.752负荷计算及功率补偿视在计算负荷
2.1负荷计算的内容和目的ERW车间表2-1负荷计算的内容和目的名称作用有功计算负荷计算机负也叫最大负荷，并且它是一种持续性的负荷，在我们设计供配电系统的时无功计算负荷候,荷会通过30分钟的最大平均负荷去找电气设备尖峰电流一台或好几台用电设备持续一秒钟的最大负荷电流，一般用启动电流一上午周期分量来当做计算电压损失、波动以及电压下降和选择的电器元件平均负荷一段时间里面的用电设备消耗的电能和这一段时间的比值，经常选用最大负荷的平均负荷，有时候也计算这一年的平均负荷所以平均负荷经常用来计算最大负荷和电能消耗
2.2各个车间的负荷计算本设计采用需要系数法确定主要计算公式有2-1有功计算负荷kW P=K P3d e2-2无功计算负荷kvar Q=P tanj3030视在负荷计算kV•A S3=2-3COS J通过表可知各个车间的设备容量，按照需要系数法来计算各个车间主要负荷和钢管厂的总负荷UOE车间:有功计算负荷=K P=8500x
0.28=2380KW2-4d e无功计算负荷Go=%tan=2380x
0.75=1785kvar2-5视在计算负荷S30==2380+
0.8=2975KV・A2-6cos9JCOE车间有功计算负荷P=K P=6603x
0.28=
1848.84KW2-73d e无功计算负荷go=%tancp=
1848.84x
0.75=
1386.63kvar2-8S30=-5^=
1848.84+
0.8=
2311.05KV・A cosAo=K/=4464x
0.5=2232KW2-9Q30=60tan cp=2232x
0.75=1674kvar视在计算负荷S30==2232+
0.8=2790KV・A2-10COS新防腐车间2-11有功计算负荷/^=K P=3650xO.55=
2007.5KW0d e2-12无功计算负荷go=Ao tanp=
2007.5x
0.75=
1505.625kvar5==
2007.5-0,8=
2509.375KV-A30COS^92-132-14%=5=1692x
0.6=
1015.2KW视在计算负荷2-15Q30二片tan=
1015.2x
0.75=
761.4kvar弯管车间S==
1015.2-
0.8=1269KV・A30cos2-16有功计算负荷2-17无功计算负荷=K P=2500X
0.55=1375KWd e2-18视在计算负荷=Ro tan°=1375x
0.75=
1031.25kvarJ一^=1375+
0.8=
1718.75KV・A COS0华龙防腐2-19有功计算负荷Ao=KJ,=1725x
0.35=
612.5KW2-20无功计算负荷Q=Ao tanp=
612.5x
0.75=
459.375kvar302-21视在计算负荷视在计算负荷S30=-^=
612.5+
0.8=
765.625KV・ACOS0REB车间由以上计算得各项数据列表如下下表数据均为35kV侧2-22有功计算负荷表2-2全场各车间负荷计算统计资料2-23无功计算负荷序号设备容用电单位名称Kd tan量kW P30kW Q30kvar S30kV•Acos1U0E车间
85000.
280.
80.752380178529752JCOE车间
66030.
280.
80.
751848.
841386.
632311.053ERW车间
44640.
50.
80.752232167427904新防腐车
36500.
550.
80.
752007.
51505.
6252509.375间5弯管车间
16920.
60.
80.
751015.
2761.412696华龙防腐
25000.
550.
80.
7513751031.
251718.757RBE车间
17500.
350.
80.
75612.
5459.
375765.
6252.3全厂负荷计算
2.
3.1计算前提因为现在工厂厂区的范围还不是很大，高压线路上的功率损耗暂时可以忽略，所以表2-1所示的车间的变压器高压侧的一边的计算负荷可以把他认为成总降压变电所上面出现的计算负荷取K2p=
0.92;KZq=
0.95,则总降压变电所低压母线上的计算负荷为P o=K p*ZP o=O.92X
11471.04=
10553.35kW2-253E3Q3o=K q*ZQ o=O.95X
8603.28=
8173.12kvarL32-26S30=713348KV•A2-27cos6=P/S o=
10553.35/13348-
0.793o32-
282.
3.2无功补偿计算在任务书中了解到咱们厂35kV高压侧进线在最大负荷时，其功率因数不应小于
0.9,上面计算可知cos6=
0.
790.9o需要在总的降压变电所低压的那一侧的10KV的母线上面装设并联电容器进行补偿只有这样才能把钢管厂的功率因数提高到了
0.9,然后选用低压侧补偿后的功率因数为
0.92,那么需装设的电容器补偿容量就会是Qc=60密中1_吆中2=
10553.35X tanarccosO.79—tanarccosO.92=3693kvar2-29BWF
10.5-100-1W型电容器，所需个数为n=Q/q=3693/1000=
36.93c c2-30取3的倍数，n=39,那么实际补偿容量为Qc=100义39=3900kvar变电所低压侧经过无功补偿后的计算负荷就会是S’3o2=’-+3一=’
10553.352+
8173.12—3900尸=
11358.64KV-A2-31变压器的功率损耗为估算PT
0.01-
0.02,QT
0.05-
0.08△PT=
0.01S30=
0.01*
11358.64=
113.50kw2-32△Q=
0.05Sso7=
0.05*
11358.64=
567.93kvar2-33T变电所高压侧计算负荷为P一二
10553.35+
113.59=
10666.94kw2-34Q/=
8173.12-3900+
567.93=
4841.05Kvar2-35S=^r2+Cr32=V
10666.942+
4841.052=
11714.07KV-A2-363无功率补偿后，工厂的功率因数为cos6=P30/S30=
10666.94/
11714.07=
0.91^
0.92-37因此，符合本设计的要求。
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