电气工程课程设计

电气工程1106班

电气工程基础课程设计

某冶金机械修造厂供电系统设计

王滔 0909113214 马静哲 0909113212

2014/1/22

中南大学电气工程基础课程设计

1．某冶金机械修造厂供电系统设计说明书 .......................................................................... 3

一、概述 ............................................................................................................................ 3 二、设计基础资料 ............................................................................................................ 4 2.主变压器及主接线设计 ......................................................................................................... 7 1、厂用负荷计算 .................................................................................................................. 7 2、无功补偿计算 .............................................................................................................. 7

2.1主变压器的选择 ................................................................................................... 8 2.2 架空线路的选择 .................................................................................................. 8 2.3 补偿电容的选择 .................................................................................................. 9 2.4 各车间变电所的选择 ........................................................................................ 10

3．短路电流计算 .................................................................................................................... 11 3.1 三相短路电流计算的目的 ....................................................................................... 11 3.2 短路电流计算公式 ................................................................................................... 11

3.3 各母线短路电流的计算 .................................................................................................. 13

4．主变压器继电保护 ............................................................................................................ 15 4.1保护要求 ........................................................................................................................ 15 4.2整定计算 ........................................................................................................................ 15 5．变电所设计说明 ................................................................................................................ 17 5.1设计概述 ........................................................................................................................ 17 5.2 室内布置 ....................................................................................................................... 18 5.3 室外布置 ....................................................................................................................... 18 6.防雷和接地 ........................................................................................................................... 18 6.1 防雷设备和措施 ........................................................................................................... 18 6.2接地与接地装置 ............................................................................................................ 20

7. 设计体会................................................................................................................................. 22

参考资料......................................................................................................................................... 21

某冶金机械修造厂供电系统设计说明书

一、概述

1、设计目的

（1）复习和巩固《电气工程基础》课程所学知识（2）培养分析问题和解决问题的能力

（3）将课本理论知识与工程实际相结合，培养工程应用能力（4）学习和掌握某冶金机械修造厂供电系统设计的基本原理和设计方

法

2、设计内容

本设计只做电气部分的初步设计，不作施工设计和土建设计。（1）主变压器选择：根据负荷主变压器的容量、型式、电压等级等（2）电气主接线设计：可靠性、经济性和灵活性

（3）配电系统设计：可靠性，开环运行，经济性，稳定性

（4）供、配电系统短路电流计算：不同运行方式（大、小、主）、短路点与短路类型

（5）改善功率因素：调整无功出力和适当提高运行电压

（6）主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感

器、高压熔断器、消弧线圈、避雷器等（7）绘制电气主接线图 3、设计要求（1）负荷计算；

（2）工厂总降压变电所（终端变电站5个）的位置（地理接线图）和主变压器的台数及容量选择；

（3）工厂总降压变电所主接线设计（电气一次接线）；（4）厂区高压配电系统设计；（5）工厂供、配电系统短路电流计算；（6）改善功率因数装置设计；（7）变电所高、低压侧设备选择；（8）继电保护装置及二次接线的设计；（9）变电所防雷装置设计（选做）

二、设计基础资料

1、冶金机械修造厂产品及生产规模

该厂主要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、锻造、铆焊、毛坯件为主体，生产规模为：铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨、铆焊件2千5百吨。 2、冶金机械修造厂车间组成

（1）铸钢车间；（2）铸铁车间；（3）锻造车间；（4）车间及木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场；（9）

；（5）木型；（10）锅

炉房；（11）综合楼；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提升站等，各车间位置见全厂总车间布置图，如图1所示。

3、全厂各车间负荷计算表如下（表1、表2）下浮10%

工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下：（1）工厂电源从电业部门某220/35kV变压所，用35kV双回架空线引入该厂，

其中一个作为工作电源，一个作为备用电源，两个电源不并列运行，该厂变电所距厂东侧9公里。（2）供电系统短路技术数据

区域降压变电所本厂总降压变电所 220/35kV （待设计）

图2 供电系统图

（3）电业部门对该厂提出的技术要求

 区域变电所35kV配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂

“总降”不应大于1.5秒；

 在总降压变电所35kV侧进行计量；  该厂的功率因数值应在0.9以上。 5、冶金机械修造厂负荷性质

该厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。

6、自然条件

（1）最热月平均最高气温为30C；

（2）土壤中0.7～1米深处一年中最热月平均温度为20C；（3）年雷暴日为31天；

（4）土壤冻结深度为1.1米；（5）夏季主导风向为南风。

2、主变压器及主接线设计

主变压器的选择主要根据负荷计算表。因为要求全厂的功率因数在0.9以上，所以要进行无功补偿，从而计算出补偿后变电所的视在功率。本厂的负荷性质属于二级负荷，可靠性要求较高，所以主变压器应选择两台，其中一台备用。当一台故障时，另一台可以马上投入运行以保证此冶金机械修造厂全厂的供电需求。 1、厂用负荷计算 380V

1号变电所 P1=907.2 kw Q1=1061.42kvarS1=1396.29 KV·A 2号变电所 P2=348.3 kw Q2=373kvar S2=510.34 KV·A 3号变电所 P3=335.95 kwQ3=640.52kvar S3=723.28 KV·A 4号变电所 P4=457.2 kw Q4=480.27kvar S4=663.09 KV·A 5号变电所 P5=271.74 kw Q5=213.81kvar S5=345.77 KV·A 总380V P’=2320.39 kwQ’=2769.02kvar S’=3612.71 KV·A 6KV

P’’=2874.6kw Q’’=1630.6kvar S’’=3304.9 KV·A 总有功功率 ∑P = 5194.99kw 总无功功率 ∑Q = 4399.62kvar 总视在功率 ∑S = 6807.69 KV·A

全厂功率因数 COSP/S=5194.99/6807.69=0.763

通过上面负荷计算，我们可以得到380V那5个车间的最大视在功率： S1=1396.29kVA，可以选择2个S9-1600/10(6)变压器，分别装进车间1的2个配电房；S2=510.34kVA，可以选择2个S9-400/10(6)变压器装进车间2的配电房；S3=723.28kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间3的配电房；S4=663.09kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间4的配电房；S5=345.77VA，可以选择1个S9-400/10(6)变压器装进车间5的配电房。 2、无功补偿计算

根据本资料所给的条件：工厂最大负荷时的功率因数值在0.9以上，所以必需采用并联电容器来采取无功补偿。

供电系统中装设无功功率补偿装置以后，对前面线路和变压器的无功功率进行了补偿，从而使前面线路和变压器的无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流得以减小，功率因素得以提高。

QCP(tanarccos0.763tanarccos0.92)2187.09kvar

取QC2400kvar 低压侧补偿后无功功率：

Q1QQC4399.6224001999.62kvar

低压侧补偿后视在功率：

S1P)2(Q1)25566.54变压器损耗：

KV·A

P0.015S183.50kw Q0.06S1333.99kvar

高压侧有功功率：

P2PP5278.49kw

高压侧无功功率：

Q2Q1Q2333.61kvar

高压侧视在功率：

S2P2Q2

5771.32

KV·A

补偿后的功率因数：

COSP2/S20.915> 0.9

2.1主变压器的选择

由于工厂采用明备用的变压器选择方式，每台变压器必须承担100%的工厂总负荷，所以我们选择型号为SC8-6300/35的变压器两台。一台工作，一台备用。表2-1主变型号及参数

2.2 架空线路的选择

2.2.1根据经济电流密度选择导线截面积

因为工业电源从电业部门某220/35千伏变电所用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个做工作电源，一个做备用电源，两个电源不并列运行。架空线最大工作电流： IgS2

3UN95.202A

因为本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时。属于二级负荷，所以选取经济电流密度：Jec0.9

SjId

105.780mm2

导线的经济截面积：

选LGT-120型铝导线。

2.2.2长时允许电流校验导线截面积 LGT-120型铝导线，长期允许工作电流

Iy380A

，最高允许温度为900C 。其中

190OC,025OC,0'30OC

IIy

长时允许电流：

10'

365.1A

10

I95.202AIgy线路承受的最大负荷电流就为符合要求。

2.2.3电压损失校验

双回路供电，每条导线上的最大负荷电流：

Ig.maxIg95.202A

r00.27/kmx00.4/km

线路电压损耗百分比：

U%

3Ig.maxL(r0cosx0sin)/10UN=1.731%

符合要求

2.2.4功率因数校验

2mm35KV最小允许截面积为10,满足负荷要求。

35KV架空线的损耗：

Pl[(P22Q22)/UN2]R10364.99kwQl[(P22Q22)/UN2]X103102.64kvar

35kv架空线电路电源入口处的功率因数

PP2Pl5278.4964.995343.48kwQQ2Ql2333.61102.642436.25kvarS

P2Q5872.66kVA

cos

P

0.9100.9Q

满足要求

2.3 补偿电容的选择

为了提高功率因数，安装并联电容器，用于无功补偿。补偿无功后可以提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设备的使用效率。本设计中本厂的功率因数值应在0.9以上，必须6KV母线上并联电力电容器，使变电所35KV处的功率因数得到提高到0.9，需要补偿的总电力电容器容量为QC2400kvar, 所以选24台BWF-6.3-100-1w的电容器。

质

2.4 各车间变电所的选择

3．短路电流计算

3.1 三相短路电流计算的目的

短路时电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。在电力系统和电气设备设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，这些问题主要是：

选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算制定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。

为了合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算与分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也包含有一部分短路计算的内容。

要对系统进行短路计算，必须先要求出变压器和输电线路的电抗值，所以先要选择线路的材料。

短路计算的目的主要有以下几点： 1．用于变压器继电保护装置的整定。 2．选择电气设备和载流导体。 3．选择限制短路电流的方法。

4．确定主接线方案和主要运行方式。 3.2 短路电流计算公式

短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则[5]：

 正常工作时，三相系统对称运行。  所有电源的电动势相位角相同。

 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

 不考录短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

 元件的计算数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。  输电线路的电容略去不计。

表3-1：电力系统各元件电抗标幺值计算公式：

注：

Sd为系统无限大电源处不同运行方式时的短路容量

3.3 各母线短路电流的计算 3.3.1各母线短路电流计算过程如图1，图2所示：取SD100MVA

X6SD/Sdmax100/1800.556(最大运行方式）X(最小运行方式）6SD/Sdmin100/157.50.635

2X7XL(SD/U20.294av)0.49100/35

X8(UK%/100)(SD/ST(N))(9/100)(100103/6000)1.500X1(UK%/100)(SD/ST(N))(4.5/100)(100103/1600)2.813同理可得：X25 X35.625

X45.625 X510

A. 当系统处于最大运行方式时：Sdmax180MVA 无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0

(1) 当35KV母线K1点发生三相短路时：

XX6X70.725I1/X1/0.7251.38

Id(s)SD/3Ud100/(335)1.650KA

Id(s)2.277KA 所以II

（2）当6.3KV母线K2点发生三相短路时：

X2.35

同理可得：

0.4255I

Id(s)SD/3Ud100/(6.3)9.164KA

Id(s)3.899KAII

B. 当系统处于最小运行方式时：Sd

min

157.5MVA

(1)当35KV母线K1点发生三相短路时：

XX6X70.929I1/X1/0.9291.076

Id(s)SD3Ud1000/(35)1.650KAId(s)1.775KA所以II

（2）当6.3KV母线K2点发生三相短路时：

X2.429

同理可得：

0.412I

Id(s)SD/3Ud1000/(6.3)9.164KA

Id(s)3.775KAII

3.3.2各母线短路电流列表

表3-2各短路点短路电流计算：

4．主变压器继电保护

4.1保护要求

4.1.1继电保护的定义

继电保护技术是一种电力系统安全保障技术，是指安装在电力系统各电气元件上，能在指定的保护区域内迅速地，准确地反应电力系统中各元件的故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置保护。 4.1.2继电保护的作用继电保护的主要作用是：在电力系统范围内，按指定保护区实时地检测各种故障和不正常运行状态，及时地采取故障隔离或警告措施，力求最大限度地保证用户安全连续用电。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行根本不可能。 4.1.3继电保护装置性能：

继电保护装置是保障电网可靠运行的重要组成部分，一般由感受元件、比较元件和执行元件组成。

继电保护装置必须具备以下4项基本性能： ①灵敏性。

灵敏性表示保护范围内发生故障或不正常运行状态时，继电保护装置的反应能力，通常以灵敏系数表示。在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。 ②可靠性。

在规定的保护范围内发生了属于其应该动作的故障时，保护装置不应拒动作；而在任何不属于其应该动作的情况下，保护装置不应该误动作。 ③快速性。

为防止故障扩大，减轻其危害程度，加快系统电压的恢复，提高电力系统运行的稳定性，在系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障。④选择性。在可能的最小区间切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电。即首先由距故障点最近的断路器动作切除故障线路，尽量减小停电范围，保证系统中无故障部分仍能正常运行。 4.1.4对继电保护装置的要求

(1)变压器的电流速断保护：瓦斯保护不能反映变压器外部故障。因而对于较小容量的变压器需要在电源侧装设电流速断保护，作为电源侧绕组、管套及引出线故障的主要保护，并用过电流保护作为变压器内部故障的后备保护。

(2)变压器的过电流保护：为了反映变压器外部短路引起的过电流并作为变压器主保护的后备保护，变压器还要装设过电流保护。

(3)过负荷保护：为了防止长期过负荷而引起的过电流，变压器要装设过负荷保护。 4.1.4本厂对继电保护的要求

根据实际情况，本厂的继电保护要求有以下三点： (1)电流速断保护 (2)过电流保护 (3)过负荷保护 4.2整定计算

4.2.1有关参数计算下表所示：

表4-1各参数值计算表：

4.2.2电流速断保护的动作电流整定：

I(3)6.33.8991036.3

Imax17.5455A

K354035

IIoperKjxKrelImax11.317.545522.80915A

其中

Krel为可靠系数：取Krel=1.3；

Kjs

为接线系数z

Imax为变压器低压侧母线三相短路时最大短路电流;

K为电流互感器变比。

II取oper27A，

I段灵敏度校验：

原则：按保护安装处的最小运行下两相短路电流校验；

Ksen(1.775103)/(24026)1.4781.5

符合要求。

4.2.3过电流保护的动作电流整定：

按照躲过最大负荷电流整定计算来得到电流继电器的整定值

IⅡoper

KrelKzqKjx

KfK

INB

1.31.51

103.1275.725A

0.8540

其中：

Kzq

为电机的自动启动系数。

整定值为6A，动作时限t=2.0S

根据小运行方式下，被保护线路末端发生短路的情况进行校验 Ⅱ段灵敏度校验：

Ksen

Ⅱ

2)I(min

Ⅱ

KIoper

/23.7751036.3/35

2.4522

406

(2)Imin其中：为折算到高压侧的低压侧两相短路电流最小短路电流值。

故符合要求。

4.2.4过负荷保护

动作于发出信号，时限一般取4~15s。动作电流按下式整定：

Idzj

KkKjxIn.B

KfKLH



1.151103.923

3.515A

0.8540

式中

Kk——可靠系数，视变压器过负荷能力而定，可取1.05~1.15；

——继电器返回系数，取0.8~0.85；

InB——变压器额定电流。

5.变电所设计说明

5.1设计概述

本设计为35KV压降变电所及配电系统的一次设计，该设计是针对生产规模为：铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨、铆焊件2千5百吨的冶金机械修造厂而设计的。变电所内一次设备主要：有两台主变压器(型号为SC8-6300/35)、各车间变压器、断路器、隔离开关、所用变压器、避雷器、高压开关进线柜等。设计主要遵循中华人民共和国建设部发布的《35kv~110kv变电所设计规范》以及其他相关法律法规。且满足以下设计原则：

(1).当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。

(2).当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。 (3).当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。 (4).为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。

(5).接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。

(6).6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。

(7).采用6～10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。 (8).由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。

(9).变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。

(10).当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。 5.2 室内布置

整个主控制室和高压配电室坐北朝南，这样便于主控制室采光。主控制室内装设有低压配电屏，主变保护屏，中央信号，中央信号继电器及电镀表屏，主变控制屏，中央信号布置在北侧，正对着值班人员。两段母线的配电装置分别设在两个单独的房间内，两个配电室之间通过双开钢门相连接，另外两个配电室还有一个外形式双开钢门。电容器应单独布置在一个房间内。 5.3 室外布置

35KV电源进线由变电所东侧的区域降压变电所通过架空线引进，配电装置采用低压布置，避雷器、电源变压器以及保护用的熔断器，低压布置在母线两端，避雷器、电源变压器布置在主控制器的东侧，6KV高压电缆从主变电所引来，低电压电缆经过穿墙套管进人主控制室，配电装置间隔为5米，进线相间距离为1.3米，最大允许尺度为0.7米。 5.3.1工厂主接线方案的比较

5.3.1.1工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较

从原始资料可知工厂的高压侧仅有2回35kV进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有8km。因此将可供选择的方案有如下三种：

1、单母线分段。该接线方式的特点是结线简单清晰、运行操作方便、便于日后扩建、可靠性相对较高，但配电装置占地面积大，断路器增多投资增大。根据本厂的实际情况进线仅有2回，其中一回为工作，另一回备用，扩建可能性不大。故此没有必要选择单母线分段这种投资相对较大的接线方式；

2、内桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于输电线路较长，故障机率较高，而变压器又不需经常切换时采用。根据本厂特点输电线路仅8km，出现故障的机率相对较低，因此该接线方式不太合适。

3、外桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于较短的输电线路，故障机率相对较低，而变压器又需经常切换，或系统有穿越功率流经就较为适宜。而输送本厂电能的输电线路长度仅8km，出现故障的机会较少，因此，该接线方式比较合适。

通过上述接线方式比较，选择C即外桥的接线方式[4]。 5.3.1.2工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较考虑到本厂低压侧的负荷较大和出线较多，以及便于日后馈线的增扩，决定选择有汇流母线的接线方式，具体方案论证如下：

A、单母线。具有接线简单清晰、设备少、投资相对小、运行操作方便，易于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差，故不采用；

B、单母线隔离开关分段。具有单母线的所有优点，且可靠性和灵活性相对有所提高，用隔离开关分段虽然节约投资，但隔离开关不能带负荷拉闸，对日后的运行操作等带来相当多的不便，所以不采用；

C、单母线用断路器分段。具有单母线隔离开关分段接线的所有优点，而且可带负荷切合开关，便于日后的运行操作，可靠性和灵活性较高。

经综合比较，选择方案C作为工厂总降压变电所低压侧主接线方式[4]。 5.3.1.3工厂总降压变电所供配电电压的选择

目前，此类降压变电所的低压侧常用电压等级一般为：10kV和6kV两个，但考虑到本厂低压侧有6kV的负荷，如采用10kV的电压等级，还需进行二次降压，这样会增加一套降

压设备，投资增大，不符合经济原则。所以，在本设计中选择只用6kV的电压等级，将35kV的电压降为6kV等级的电压使用即可。选择这种变压的供配电方式既可以节省投资，又能够降低损耗。

而对于380V的5个车间，分别根据容量来选择6kV的电压降为380kV的变压器。 5.3.2总降压变电所电气主接线设计

总降压变电所35kV侧（高压侧）采用外桥接线方式，2台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行）；6kV侧（低压侧）由运行的主变供电，采用单母（开关）分段的接线方式，经开关供9路出线负荷，其中6路通过变压器将6kV降到380V。

根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论；变压器的选择，确定了总降压变电所的主接线图3-3主接线图。

5.3.3电气设备选择与校验的条件与项目

为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验[2]： 1)按正常工作条件包括电压、电流、频率及开断电流等选择。 2)按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验。

3)考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。

4)按各类设备的不同特点和要求如短路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确度级等进行选择。

5.3.4设备选择 a断路器的选择

断路器形式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据当前我国生产制造情况，电压6～200kV的电网一般选用少油断路器；电压110～330kV的电网，当少油短路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器；大容量机组采用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器[6]。

断路器选择的具体技术要求如下：

（1）电压：（2）电流：

Ug(系统工作电压)UN

(5.1)

(5.2)

Ig.max(最大持续工作电流)IN

（3）开断电流：

Id.tIkd(或Sd.tSkd)

(5.3)

Id.t—断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量。 Sd.t—断路器t秒的开断容量。 Ikd—断路器的额定开断电流。 Skd—断路器额定开断容量。

（4）动稳定：

ichimax (5.4)

imax—断路器极限通过电流峰值。

ich—三相短路电流冲击值。

（5）热稳定：

I2tdzIt2t (5.5)

I—稳态三相短路电流。 tdz—短路电流发热等值时间。 It—断路器t秒而稳定电流。

各电压等级断路器的选择：

35kV等级变压器高压侧选择少油断路器SW3-35[6]。电压： 35kV35kV 电流： 88A603A 断流能力： 2.1kA6.6kA 动稳定度： 3.78kA17kA

22It2.128.82kV dz热稳定度：

It2t6.624174kV I2tdzIt2t满足要求

6kV等级变压器低压侧与出线选择少油短路器SN10—10Ⅱ[6]。电压： 6kV10kV 电流： 512A1000A 断流能力： 6.94kA31.5kA 动稳定度： 12.94kA80kA

22It6.941.572.25kV dz热稳定度：

It2t31.5221984.5kV I2tdzIt2t满足要求

380V等级选择低压断路器DW15—1500/3D[4]。电压： 380V380kV

电流： 1124A1500A 断流能力： 10.44kA40kA

380V低压短路器不需要考虑动稳定和热稳定，所以满足。 b隔离开关的选择负荷开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，但由于其主要是用来接通和断开正常工作电流，而不能断开短路电流，所以不校验短路开断能力。

隔离开关型式的选择，应该根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定[6]。

（1）电压：（2）电流：

Ug(系统工作电压)UN

(5.6)

(5.7)

Ig.max(最大持续工作电流)IN

（3）动稳定：

ichimax (5.8)

imax—断路器极限通过电流峰值。 ich—三相短路电流冲击值。

（4）热稳定：

I2tdzIt2t (5.9)

I—稳态三相短路电流。 tdz—短路电流发热等值时间。 It—断路器t秒而稳定电流。

各电压等级隔离开关的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择隔离开关GW4—35T[6]。电压： 35kV35kV 电流： 88A630A 动稳定度： 3.78kA50kA

22It2.128.82kV dz热稳定度：

It2t15.8kV

I2tdzIt2t 满足要求。

6kV等级：变压器低压侧选择隔离开关GN19—10/1000[1]。电压： 6kV6kV

电流： 512A1000A 动稳定度： 12.49kA80kA

22It6.941.572.25kV dz热稳定度：

It2t31.52415.8kV I2tdzIt2t 满足要求。

380V等级隔离开关选择为HD13—1500/30[6]。电压： 380V380V 电流： 1124A1500A

低压隔离开关不需要考虑动稳定和热稳定，所以满足要求。

c高压熔断器选择

熔断器的形式可根据安装地点、使用要求选用。高压熔断器熔体在满足可靠性和下一段保护选择性的前提下，当在本段保护范围内发生短路时，应能在最短时间内切断故障，以防止熔断时间过长而加剧被保护电器的损坏[4]。

（1）电压：

Ug(系统工作电压)UN

(5.10)

限流式高压熔断器不宜使用在工作低于其额定电网中，以免因过电压使电网中的电器损坏，故应该

UgUN

。

(5.11)

（2）电流：

Ig.maxIf2NIf1N

If2NIf1N

—熔体的额定电流。 —熔断器的额定电流。

（3）断流容量：

Ich(或I")Ikd (5.12)

Ich—三相短路冲击电流的有效值。 Ikd—熔断器的开断电流。

各电压等级高压熔断器的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择高压熔断器RW10-35/0.5[4]。电压： 35kV35kV

电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足要求。断流容量：

Ich2.1kA

Ikd

66kA

IchIkd 满足要求。

6kV等级：变压器低压侧选择高压熔断器RN1—6[4]。电压： 6kV6kV

电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足要求。断流容量：

Ich6.94kA

Ikd

192.5kA

IchIkd 满足要求。

d电压互感器的选择

（1）电压互感器的选择和配置应按以下条件[6]：

6—20kV屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘接共的电压互感器。

35—110kV配电装置，一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。

220kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器组。

（2）一次电压

U1： 1.1UNU10.9UN (5.13)

UN为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即为10%UN。

（3）准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表和继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。

各电压等级电压互感器的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择油浸式电压互感器JDJ2—35[2]。根据环境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器电压：35kV满足要求

准确等级：准确等级为0.5级。

6kV等级：变压器低压侧选择JDZX8—6环氧树脂全封闭浇注电压互感器根据环境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器：电压：6kV满足要求。

准确等级：准确等级为0.5级。 f电流互感器的选择

（1）型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6—20kV屋内配电装置，可采用次绝缘技工或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以上配电

装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘接共的独立式电流互感器。一般尽量采用套管式电流互感器[6]。

（2）一次回路电压：

UgUN

(5.14)

为电流互感器安装处一次回路工作电压，

UN为电流互感器额定电压。

（3）一次回路电流：

Ig.maxIN

(5.15)

Ig.max

为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流，

IN为电流互感器原边额定电流。

（4）准确等级：电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同。（5）动稳定：内部动稳定

式中额定电流

ich1NKdw (5.16)

Kdw电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值idw与一次绕组I1N峰值之比。

I2tdz(I1NKt)2 (5.17)

（6）热稳定：

Kt为电流互感器的1秒钟热稳定倍数。

各电压等级电流互感器的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择LZZB8—35（D）电流互感器[2]。电压： 35kV35kV 电流： 88A200A 动稳定度： 3.78kA79kA

22It2.128.82kV dz热稳定度：

It2t31.521992.25kV I2tdzIt2t 满足要求。

6kV等级：变压器低压侧与出线选择LZZQB6—6/1000[2]。电压： 6kV6kV 电流： 512A1000A 动稳定度： 12.49kA110kA

22It6.94296.33kV dz热稳定度：

It2t61213721kV I2tdzIt2t 满足要求。

380等级：变压器选择LMZ1—0.5电流互感器[2]。电压： 380V380V 电流： 1124A1500A

380V低压电流互感器不需要动稳定和热稳定校验。

经过以上的一次设备的选择与校验，我们可以归纳出以下表：表5.1、表5.2、表5.3。所选设备均满足要求。

5.3.4母线与各电压等级出线选择 (1) 6kV母线的选择在35kV及以下、持续工作电流在4000及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线。已知：6kV母线最大负荷电流可达608A，所以选择LMY-505的铝母线，相间距离

0.35m，Nf3.65，E71010Pa，h50mm，b5mm

热稳定校验：母线最小截面积[4]：

Smin

(5.18)

Qk—短路电流通过电器时所产生的热效应。 KS—校正系数。

C—热稳定系数。

(al)(

IMAX2

)Ial

(5.19)

—母线通过持续工作电流Imax时的温度。

 —实际环境温度。

al—母线正常最高允许温度，一般为70度。

Ial—母线对应于θ允许电流。

35(7035)

272.8

K1。

取75C，查表得C85，S

Qk

tk"2

(I10I2tkI2tk)122

(5.20)

tk1.5s，Ik12.49kA，Itk6.94kA

Qk

1.5

(12.921012.4926.942)221.82(kA)2S12

I2tk

与I的数值较接近所以用I代替。

Smin

175250mm2

满足要求。

共振校验：

bh3J

12 (5.21)

M2hb (5.22)

LMAX

(5.23)

bh30.053

J0.0051106m4

1212

M2hb20.0050.0527001.35m

选取

LMAX2.28

L1.5LMAX则1。

动稳定校验：

0.167bh2

(5.24)

7

FMAX1.7310



ish2

(5.25)

FMAX

1.52321.7310(12.910)12

0.350.1670.0050.05

7

14.87106pa696pa 满足要求。

结论：从上面的动稳定和热稳定分析，选用LMY-505（截面积为250mm）的铝母线

是符合要求的。

(2)选择35kV线路导线

裸导体应根据具体使用情况按下列条件选择与校验[1]:

载流导体一般采用铝质材料。回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导体。

根据计算负荷所得，降压变电所高压侧： S30=5325.2kVA，P30=4942.9Kw， Q30=1981.2kVar

Igmax



(5.26)

Igmax

88A

查资料并考虑到经济输送功率的要求，选择线径为50mm2的导线，因此选择LGJ-70（R为0.46/kM，X为0.315/kM）型号的导线。

要求： U5%

U

根据公式：

(PRQX)

(5.27)

U

得：

(PRQX)(4942.90.4681981.20.3158)

599.6V

Ue38

U

100%Ue

(5.28)

U%

根据公式：

U%

得：

U0.5996

100%100%1.57%5%Ue38

热稳定校验：根据选择好的导体界面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。

SSmin

(5.29)

Smin—根据热稳定决定的导体最小允许截面。

C—热稳定系数。

I—稳态短路电流。 tdz—短路电流等值时间。

Smin

36mm2

Smin36mm250mm2 满足要求。

(3) 6kV出线的选择

电缆应按下列条件选择[1]: 明敷的电缆，一般采用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。在易受腐蚀地区应选用塑料外护层电联。在需要使用钢带铠装电缆时，宜选择用二级外护层式。

直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。其他地区可选用黄麻外护层。

电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。 1）对NO.1车间6kV进线进行电缆选择：

S301108.2kVAP30720kWQ30842.4kVar

I30

工作电流：

107A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由

I30107A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取

缆芯截面50mm2

R=0.76Ω/km X=0.079Ω/km

U

(PRQX)



(7200.760.15842.40.0790.15)

15.3V

U%

U

5%U 满足要求。

热稳定校验：

Smin

110mm

Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以50mm2的截面积不符合，要选择150mm2。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

2）对NO.2车间6kV进线进行电缆选择：

S30628kVAP30429.3kWQ30459.4kVar

I30

60A

工作电流：

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由

I30107A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取

缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U

(PRQX)



(429.30.250.15459.40.0850.15)

3.7V

U%

U3.7

5%U6000

满足要求。

热稳定校验：

Smin

110mm

Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

3）对NO.3车间6kV进线进行电缆选择：

S30739.9kVAP30342.9kWQ30655.7kVar

I30

工作电流：

71.2A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3071.2A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(342.90.250.15655.70.0850.15)3.5V6 U%

U3.55%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

4）对NO.4车间6kV进线进行电缆选择：

S30670.9kVAP30471.3kWQ30477.5kVar

I30

工作电流：

64.6A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3064.6A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(471.30.250.15477.50.0850.15)4V6 U%

U45%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

5）对NO.5车间6kV进线进行电缆选择：

S30322.8kVAP30253.4kWQ30200kVar

I30

工作电流：

31A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3031A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(253.40.250.152000.0850.15)2V6 U%

U25%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

6）对负荷最大的6KV铸钢车间进行电缆选择：

S302330.86kVAI30224.29AP302025kWQ301154.25kVar

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I30224.29A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)



e(20250.250.151154.250.0850.15)15V6 U%

U155%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

7）对铸铁车间6kV进线进行电缆选择：

S30319.5kVAP30288kWQ30138.2kVar

I30

工作电流：

21.7A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3021.7A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(2880.250.15138.20.0850.15)2V6 U%

U25%U6000 满足要求。

Smin

110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

8）对空压站车间6kV进线进行电缆选择：

S30450kVAP30382.5kWQ30237.2kVar

I30

工作电流：

43.3A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆

母线距离厂房约150m，由I3043.3A及地下0。7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U

(PRQX)Ue(382.50.250.15237.20.0850.15)2.9V6

U%

U2.95%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin7.18110mm85 Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表5.4所示。

表5.4变电所进出现的型号规格

6.防雷和接地

6.1 防雷设备和措施

防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。

避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压

对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。

6.1.1防雷措施为：

（1）架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。

（2）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。

（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。

（4）装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。

（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。

6.1.2变配电所的防雷措施

（1）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。

（2）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。

避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。

（3）低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。

在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。

6.2接地与接地装置

电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。

接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。

图3-3 电气主接线图

设计体会

刚刚开始拿到这个题目的时候，我们只有课堂上学的基础的知识，完全不能作出一个工厂的供电设计。不过我们并没有放弃，而是确定了几个关键词，工厂，供电设计，电气一次接线，电气接线图，电气安全等。然后，就去网上查资料和去图书馆找资料。我在图书馆找到了《工厂供电》这本书，这让我们本来很茫然的线索，一下子就清晰了，然后还借了《电气安全手册》以及一些电气相关书籍。因为学习时候知道，电气运行一定要注意安全，不管是运行安全，还是操作安全，最重要的是刚刚开始设计的时候的系统安全，因为如果电气系统存在安全隐患的话，会造成更加巨大的损失与危险。在连续吃了两三天的资料后，我们就开始设计我们的供电系统。

电气主接线设计包括可行性研究、初步设计、技术设计和施工设计等四个阶段。而我们的设计主要是初步设计。对于更进一步的技术设计和施工设计，目前凭借我们的知识储备量还不足以胜任。

刚开始的时候，我们首先对老师提供给我们的原始资料进行了分析。然后得出以下一些结果，主要设计工厂自用电，电压范围在35kv以下，冶金工厂属于二级负荷应该采用两个主变压器，而且是明备用，每个主变压器都要负担全部负荷。接线采用两段母线供电，并且可以手动切换。这些是分析得到基础的结论。然后我们开始设计电气接线。刚刚开始设计的时候，对于主变压器的类型不是很清楚，以至于在设计的时候出现了没有合适规格的主变压器，后来经过查阅资料和修改，最终在一家变压器制造企业提供的资料上选好和确定了我们需要的变压器。对于我们来说比较简单的是短路电流的计算，因为这个是电气工程基础学习过的所以并没有花费太多时间。后面便是安全保护，主要是保护变压器的安全运行，还要要找到合适的电流互感器，所以在这个阶段花了较长时间。最后就是变电所的设计与避雷接地等，在变电所的设计里，我们通过查阅供电接线，和比较各种的优势，确定了外桥和单母线带断路器的接线方式，后面就是cad制图，这是第一次接触这个软件，所以我们还借了一本《AutoCAD2010电气制图》。最终在耗费了一天的时间，画好了接线图。

通过这次电气课程设计，我学到了很多，也大概知道了我们以后从事的工作内容，所以对于我们将课本理论知识和思考实践能力完美的结合起来有了很大的提高。我觉得其实这样的课程设计只是最简单最基本的东西，不过对于我们学校学习的知识量来说，是完全不能够做出一份好的甚至合格的工厂供电设计图，主要是培养了我们自学、自查和自己思考的能力，毕竟纸上学来终觉浅，绝知此事要躬行啊！书本给了我们前人们总结和体会的知识，而实践才是真正把这些知识变成自己的东西的最重要手段。

参考文献：

1．黄纯华，《工厂供电》，天津大学出版社

2．马永祥、李颖峰，《发电厂变电所电气部分》，北京大学出版社

3．熊信银，《电气工程基础》，华中科技大学出版社

4．谷水清，《电力系统继电保护》，中国电力出版社

5．华智明，《电力系统》，重庆大学出版社

6．熊信银、张步涵，《电力工程基础》，华中科技大学出版社

7．《35kv~110kv变电所设计规范》，中华人民共和国建设部

8．陆荣华、《电气安全手册》，中国电力出版社

9．Colin Bayliss、Brian Hardy 著，陈力等译，《输配电工程》，机械工业出版社

10. 孙明，《中文版电气制图》，电子工业出版社

电气工程1106班

电气工程基础课程设计

某冶金机械修造厂供电系统设计

王滔 0909113214 马静哲 0909113212

2014/1/22

中南大学电气工程基础课程设计

1．某冶金机械修造厂供电系统设计说明书 .......................................................................... 3

3.3 各母线短路电流的计算 .................................................................................................. 13

7. 设计体会................................................................................................................................. 22

参考资料......................................................................................................................................... 21

某冶金机械修造厂供电系统设计说明书

一、概述

1、设计目的

（1）复习和巩固《电气工程基础》课程所学知识（2）培养分析问题和解决问题的能力

（3）将课本理论知识与工程实际相结合，培养工程应用能力（4）学习和掌握某冶金机械修造厂供电系统设计的基本原理和设计方

法

2、设计内容

（3）配电系统设计：可靠性，开环运行，经济性，稳定性

（4）供、配电系统短路电流计算：不同运行方式（大、小、主）、短路点与短路类型

（5）改善功率因素：调整无功出力和适当提高运行电压

（6）主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感

器、高压熔断器、消弧线圈、避雷器等（7）绘制电气主接线图 3、设计要求（1）负荷计算；

（2）工厂总降压变电所（终端变电站5个）的位置（地理接线图）和主变压器的台数及容量选择；

二、设计基础资料

1、冶金机械修造厂产品及生产规模

（1）铸钢车间；（2）铸铁车间；（3）锻造车间；（4）车间及木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场；（9）

；（5）木型；（10）锅

炉房；（11）综合楼；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提升站等，各车间位置见全厂总车间布置图，如图1所示。

3、全厂各车间负荷计算表如下（表1、表2）下浮10%

工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下：（1）工厂电源从电业部门某220/35kV变压所，用35kV双回架空线引入该厂，

其中一个作为工作电源，一个作为备用电源，两个电源不并列运行，该厂变电所距厂东侧9公里。（2）供电系统短路技术数据

区域降压变电所本厂总降压变电所 220/35kV （待设计）

图2 供电系统图

（3）电业部门对该厂提出的技术要求

 区域变电所35kV配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂

“总降”不应大于1.5秒；

 在总降压变电所35kV侧进行计量；  该厂的功率因数值应在0.9以上。 5、冶金机械修造厂负荷性质

该厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。

6、自然条件

（1）最热月平均最高气温为30C；

（2）土壤中0.7～1米深处一年中最热月平均温度为20C；（3）年雷暴日为31天；

（4）土壤冻结深度为1.1米；（5）夏季主导风向为南风。

2、主变压器及主接线设计

P’’=2874.6kw Q’’=1630.6kvar S’’=3304.9 KV·A 总有功功率 ∑P = 5194.99kw 总无功功率 ∑Q = 4399.62kvar 总视在功率 ∑S = 6807.69 KV·A

全厂功率因数 COSP/S=5194.99/6807.69=0.763

根据本资料所给的条件：工厂最大负荷时的功率因数值在0.9以上，所以必需采用并联电容器来采取无功补偿。

QCP(tanarccos0.763tanarccos0.92)2187.09kvar

取QC2400kvar 低压侧补偿后无功功率：

Q1QQC4399.6224001999.62kvar

低压侧补偿后视在功率：

S1P)2(Q1)25566.54变压器损耗：

KV·A

P0.015S183.50kw Q0.06S1333.99kvar

高压侧有功功率：

P2PP5278.49kw

高压侧无功功率：

Q2Q1Q2333.61kvar

高压侧视在功率：

S2P2Q2

5771.32

KV·A

补偿后的功率因数：

COSP2/S20.915> 0.9

2.1主变压器的选择

2.2 架空线路的选择

2.2.1根据经济电流密度选择导线截面积

3UN95.202A

因为本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时。属于二级负荷，所以选取经济电流密度：Jec0.9

SjId

105.780mm2

导线的经济截面积：

选LGT-120型铝导线。

2.2.2长时允许电流校验导线截面积 LGT-120型铝导线，长期允许工作电流

Iy380A

，最高允许温度为900C 。其中

190OC,025OC,0'30OC

IIy

长时允许电流：

10'

365.1A

10

I95.202AIgy线路承受的最大负荷电流就为符合要求。

2.2.3电压损失校验

双回路供电，每条导线上的最大负荷电流：

Ig.maxIg95.202A

r00.27/kmx00.4/km

线路电压损耗百分比：

U%

3Ig.maxL(r0cosx0sin)/10UN=1.731%

符合要求

2.2.4功率因数校验

2mm35KV最小允许截面积为10,满足负荷要求。

35KV架空线的损耗：

Pl[(P22Q22)/UN2]R10364.99kwQl[(P22Q22)/UN2]X103102.64kvar

35kv架空线电路电源入口处的功率因数

PP2Pl5278.4964.995343.48kwQQ2Ql2333.61102.642436.25kvarS

P2Q5872.66kVA

cos

P

0.9100.9Q

满足要求

2.3 补偿电容的选择

质

2.4 各车间变电所的选择

3．短路电流计算

3.1 三相短路电流计算的目的

要对系统进行短路计算，必须先要求出变压器和输电线路的电抗值，所以先要选择线路的材料。

短路计算的目的主要有以下几点： 1．用于变压器继电保护装置的整定。 2．选择电气设备和载流导体。 3．选择限制短路电流的方法。

4．确定主接线方案和主要运行方式。 3.2 短路电流计算公式

短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则[5]：

 正常工作时，三相系统对称运行。  所有电源的电动势相位角相同。

 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

 不考录短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

 元件的计算数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。  输电线路的电容略去不计。

表3-1：电力系统各元件电抗标幺值计算公式：

注：

Sd为系统无限大电源处不同运行方式时的短路容量

3.3 各母线短路电流的计算 3.3.1各母线短路电流计算过程如图1，图2所示：取SD100MVA

X6SD/Sdmax100/1800.556(最大运行方式）X(最小运行方式）6SD/Sdmin100/157.50.635

2X7XL(SD/U20.294av)0.49100/35

X8(UK%/100)(SD/ST(N))(9/100)(100103/6000)1.500X1(UK%/100)(SD/ST(N))(4.5/100)(100103/1600)2.813同理可得：X25 X35.625

X45.625 X510

A. 当系统处于最大运行方式时：Sdmax180MVA 无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0

(1) 当35KV母线K1点发生三相短路时：

XX6X70.725I1/X1/0.7251.38

Id(s)SD/3Ud100/(335)1.650KA

Id(s)2.277KA 所以II

（2）当6.3KV母线K2点发生三相短路时：

X2.35

同理可得：

0.4255I

Id(s)SD/3Ud100/(6.3)9.164KA

Id(s)3.899KAII

B. 当系统处于最小运行方式时：Sd

min

157.5MVA

(1)当35KV母线K1点发生三相短路时：

XX6X70.929I1/X1/0.9291.076

Id(s)SD3Ud1000/(35)1.650KAId(s)1.775KA所以II

（2）当6.3KV母线K2点发生三相短路时：

X2.429

同理可得：

0.412I

Id(s)SD/3Ud1000/(6.3)9.164KA

Id(s)3.775KAII

3.3.2各母线短路电流列表

表3-2各短路点短路电流计算：

4．主变压器继电保护

4.1保护要求

4.1.1继电保护的定义

继电保护装置是保障电网可靠运行的重要组成部分，一般由感受元件、比较元件和执行元件组成。

继电保护装置必须具备以下4项基本性能： ①灵敏性。

(2)变压器的过电流保护：为了反映变压器外部短路引起的过电流并作为变压器主保护的后备保护，变压器还要装设过电流保护。

(3)过负荷保护：为了防止长期过负荷而引起的过电流，变压器要装设过负荷保护。 4.1.4本厂对继电保护的要求

根据实际情况，本厂的继电保护要求有以下三点： (1)电流速断保护 (2)过电流保护 (3)过负荷保护 4.2整定计算

4.2.1有关参数计算下表所示：

表4-1各参数值计算表：

4.2.2电流速断保护的动作电流整定：

I(3)6.33.8991036.3

Imax17.5455A

K354035

IIoperKjxKrelImax11.317.545522.80915A

其中

Krel为可靠系数：取Krel=1.3；

Kjs

为接线系数z

Imax为变压器低压侧母线三相短路时最大短路电流;

K为电流互感器变比。

II取oper27A，

I段灵敏度校验：

原则：按保护安装处的最小运行下两相短路电流校验；

Ksen(1.775103)/(24026)1.4781.5

符合要求。

4.2.3过电流保护的动作电流整定：

按照躲过最大负荷电流整定计算来得到电流继电器的整定值

IⅡoper

KrelKzqKjx

KfK

INB

1.31.51

103.1275.725A

0.8540

其中：

Kzq

为电机的自动启动系数。

整定值为6A，动作时限t=2.0S

根据小运行方式下，被保护线路末端发生短路的情况进行校验 Ⅱ段灵敏度校验：

Ksen

Ⅱ

2)I(min

Ⅱ

KIoper

/23.7751036.3/35

2.4522

406

(2)Imin其中：为折算到高压侧的低压侧两相短路电流最小短路电流值。

故符合要求。

4.2.4过负荷保护

动作于发出信号，时限一般取4~15s。动作电流按下式整定：

Idzj

KkKjxIn.B

KfKLH



1.151103.923

3.515A

0.8540

式中

Kk——可靠系数，视变压器过负荷能力而定，可取1.05~1.15；

——继电器返回系数，取0.8~0.85；

InB——变压器额定电流。

5.变电所设计说明

5.1设计概述

(1).当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。

(5).接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。

(6).6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。

5.3.1.1工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较

A、单母线。具有接线简单清晰、设备少、投资相对小、运行操作方便，易于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差，故不采用；

C、单母线用断路器分段。具有单母线隔离开关分段接线的所有优点，而且可带负荷切合开关，便于日后的运行操作，可靠性和灵活性较高。

经综合比较，选择方案C作为工厂总降压变电所低压侧主接线方式[4]。 5.3.1.3工厂总降压变电所供配电电压的选择

而对于380V的5个车间，分别根据容量来选择6kV的电压降为380kV的变压器。 5.3.2总降压变电所电气主接线设计

根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论；变压器的选择，确定了总降压变电所的主接线图3-3主接线图。

5.3.3电气设备选择与校验的条件与项目

3)考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。

4)按各类设备的不同特点和要求如短路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确度级等进行选择。

5.3.4设备选择 a断路器的选择

断路器选择的具体技术要求如下：

（1）电压：（2）电流：

Ug(系统工作电压)UN

(5.1)

(5.2)

Ig.max(最大持续工作电流)IN

（3）开断电流：

Id.tIkd(或Sd.tSkd)

(5.3)

Id.t—断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量。 Sd.t—断路器t秒的开断容量。 Ikd—断路器的额定开断电流。 Skd—断路器额定开断容量。

（4）动稳定：

ichimax (5.4)

imax—断路器极限通过电流峰值。

ich—三相短路电流冲击值。

（5）热稳定：

I2tdzIt2t (5.5)

I—稳态三相短路电流。 tdz—短路电流发热等值时间。 It—断路器t秒而稳定电流。

各电压等级断路器的选择：

35kV等级变压器高压侧选择少油断路器SW3-35[6]。电压： 35kV35kV 电流： 88A603A 断流能力： 2.1kA6.6kA 动稳定度： 3.78kA17kA

22It2.128.82kV dz热稳定度：

It2t6.624174kV I2tdzIt2t满足要求

6kV等级变压器低压侧与出线选择少油短路器SN10—10Ⅱ[6]。电压： 6kV10kV 电流： 512A1000A 断流能力： 6.94kA31.5kA 动稳定度： 12.94kA80kA

22It6.941.572.25kV dz热稳定度：

It2t31.5221984.5kV I2tdzIt2t满足要求

380V等级选择低压断路器DW15—1500/3D[4]。电压： 380V380kV

电流： 1124A1500A 断流能力： 10.44kA40kA

隔离开关型式的选择，应该根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定[6]。

（1）电压：（2）电流：

Ug(系统工作电压)UN

(5.6)

(5.7)

Ig.max(最大持续工作电流)IN

（3）动稳定：

ichimax (5.8)

imax—断路器极限通过电流峰值。 ich—三相短路电流冲击值。

（4）热稳定：

I2tdzIt2t (5.9)

I—稳态三相短路电流。 tdz—短路电流发热等值时间。 It—断路器t秒而稳定电流。

各电压等级隔离开关的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择隔离开关GW4—35T[6]。电压： 35kV35kV 电流： 88A630A 动稳定度： 3.78kA50kA

22It2.128.82kV dz热稳定度：

It2t15.8kV

I2tdzIt2t 满足要求。

6kV等级：变压器低压侧选择隔离开关GN19—10/1000[1]。电压： 6kV6kV

电流： 512A1000A 动稳定度： 12.49kA80kA

22It6.941.572.25kV dz热稳定度：

It2t31.52415.8kV I2tdzIt2t 满足要求。

380V等级隔离开关选择为HD13—1500/30[6]。电压： 380V380V 电流： 1124A1500A

低压隔离开关不需要考虑动稳定和热稳定，所以满足要求。

c高压熔断器选择

（1）电压：

Ug(系统工作电压)UN

(5.10)

限流式高压熔断器不宜使用在工作低于其额定电网中，以免因过电压使电网中的电器损坏，故应该

UgUN

。

(5.11)

（2）电流：

Ig.maxIf2NIf1N

If2NIf1N

—熔体的额定电流。 —熔断器的额定电流。

（3）断流容量：

Ich(或I")Ikd (5.12)

Ich—三相短路冲击电流的有效值。 Ikd—熔断器的开断电流。

各电压等级高压熔断器的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择高压熔断器RW10-35/0.5[4]。电压： 35kV35kV

电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足要求。断流容量：

Ich2.1kA

Ikd

66kA

IchIkd 满足要求。

6kV等级：变压器低压侧选择高压熔断器RN1—6[4]。电压： 6kV6kV

电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足要求。断流容量：

Ich6.94kA

Ikd

192.5kA

IchIkd 满足要求。

d电压互感器的选择

（1）电压互感器的选择和配置应按以下条件[6]：

6—20kV屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘接共的电压互感器。

35—110kV配电装置，一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。

（2）一次电压

U1： 1.1UNU10.9UN (5.13)

UN为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即为10%UN。

（3）准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表和继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。

各电压等级电压互感器的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择油浸式电压互感器JDJ2—35[2]。根据环境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器电压：35kV满足要求

准确等级：准确等级为0.5级。

6kV等级：变压器低压侧选择JDZX8—6环氧树脂全封闭浇注电压互感器根据环境要求和上述条件应选择油浸式电压互感器：电压：6kV满足要求。

准确等级：准确等级为0.5级。 f电流互感器的选择

装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘接共的独立式电流互感器。一般尽量采用套管式电流互感器[6]。

（2）一次回路电压：

UgUN

(5.14)

为电流互感器安装处一次回路工作电压，

UN为电流互感器额定电压。

（3）一次回路电流：

Ig.maxIN

(5.15)

Ig.max

为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流，

IN为电流互感器原边额定电流。

（4）准确等级：电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同。（5）动稳定：内部动稳定

式中额定电流

ich1NKdw (5.16)

Kdw电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值idw与一次绕组I1N峰值之比。

I2tdz(I1NKt)2 (5.17)

（6）热稳定：

Kt为电流互感器的1秒钟热稳定倍数。

各电压等级电流互感器的选择：

35kV等级：变压器高压侧选择LZZB8—35（D）电流互感器[2]。电压： 35kV35kV 电流： 88A200A 动稳定度： 3.78kA79kA

22It2.128.82kV dz热稳定度：

It2t31.521992.25kV I2tdzIt2t 满足要求。

6kV等级：变压器低压侧与出线选择LZZQB6—6/1000[2]。电压： 6kV6kV 电流： 512A1000A 动稳定度： 12.49kA110kA

22It6.94296.33kV dz热稳定度：

It2t61213721kV I2tdzIt2t 满足要求。

380等级：变压器选择LMZ1—0.5电流互感器[2]。电压： 380V380V 电流： 1124A1500A

380V低压电流互感器不需要动稳定和热稳定校验。

经过以上的一次设备的选择与校验，我们可以归纳出以下表：表5.1、表5.2、表5.3。所选设备均满足要求。

0.35m，Nf3.65，E71010Pa，h50mm，b5mm

热稳定校验：母线最小截面积[4]：

Smin

(5.18)

Qk—短路电流通过电器时所产生的热效应。 KS—校正系数。

C—热稳定系数。

(al)(

IMAX2

)Ial

(5.19)

—母线通过持续工作电流Imax时的温度。

 —实际环境温度。

al—母线正常最高允许温度，一般为70度。

Ial—母线对应于θ允许电流。

35(7035)

272.8

K1。

取75C，查表得C85，S

Qk

tk"2

(I10I2tkI2tk)122

(5.20)

tk1.5s，Ik12.49kA，Itk6.94kA

Qk

1.5

(12.921012.4926.942)221.82(kA)2S12

I2tk

与I的数值较接近所以用I代替。

Smin

175250mm2

满足要求。

共振校验：

bh3J

12 (5.21)

M2hb (5.22)

LMAX

(5.23)

bh30.053

J0.0051106m4

1212

M2hb20.0050.0527001.35m

选取

LMAX2.28

L1.5LMAX则1。

动稳定校验：

0.167bh2

(5.24)

7

FMAX1.7310



ish2

(5.25)

FMAX

1.52321.7310(12.910)12

0.350.1670.0050.05

7

14.87106pa696pa 满足要求。

结论：从上面的动稳定和热稳定分析，选用LMY-505（截面积为250mm）的铝母线

是符合要求的。

(2)选择35kV线路导线

裸导体应根据具体使用情况按下列条件选择与校验[1]:

载流导体一般采用铝质材料。回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导体。

根据计算负荷所得，降压变电所高压侧： S30=5325.2kVA，P30=4942.9Kw， Q30=1981.2kVar

Igmax



(5.26)

Igmax

88A

查资料并考虑到经济输送功率的要求，选择线径为50mm2的导线，因此选择LGJ-70（R为0.46/kM，X为0.315/kM）型号的导线。

要求： U5%

U

根据公式：

(PRQX)

(5.27)

U

得：

(PRQX)(4942.90.4681981.20.3158)

599.6V

Ue38

U

100%Ue

(5.28)

U%

根据公式：

U%

得：

U0.5996

100%100%1.57%5%Ue38

热稳定校验：根据选择好的导体界面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。

SSmin

(5.29)

Smin—根据热稳定决定的导体最小允许截面。

C—热稳定系数。

I—稳态短路电流。 tdz—短路电流等值时间。

Smin

36mm2

Smin36mm250mm2 满足要求。

(3) 6kV出线的选择

直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。其他地区可选用黄麻外护层。

电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。 1）对NO.1车间6kV进线进行电缆选择：

S301108.2kVAP30720kWQ30842.4kVar

I30

工作电流：

107A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由

I30107A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取

缆芯截面50mm2

R=0.76Ω/km X=0.079Ω/km

U

(PRQX)



(7200.760.15842.40.0790.15)

15.3V

U%

U

5%U 满足要求。

热稳定校验：

Smin

110mm

Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以50mm2的截面积不符合，要选择150mm2。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

2）对NO.2车间6kV进线进行电缆选择：

S30628kVAP30429.3kWQ30459.4kVar

I30

60A

工作电流：

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由

I30107A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取

缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U

(PRQX)



(429.30.250.15459.40.0850.15)

3.7V

U%

U3.7

5%U6000

满足要求。

热稳定校验：

Smin

110mm

Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

3）对NO.3车间6kV进线进行电缆选择：

S30739.9kVAP30342.9kWQ30655.7kVar

I30

工作电流：

71.2A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3071.2A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(342.90.250.15655.70.0850.15)3.5V6 U%

U3.55%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

4）对NO.4车间6kV进线进行电缆选择：

S30670.9kVAP30471.3kWQ30477.5kVar

I30

工作电流：

64.6A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3064.6A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(471.30.250.15477.50.0850.15)4V6 U%

U45%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

5）对NO.5车间6kV进线进行电缆选择：

S30322.8kVAP30253.4kWQ30200kVar

I30

工作电流：

31A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3031A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(253.40.250.152000.0850.15)2V6 U%

U25%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

6）对负荷最大的6KV铸钢车间进行电缆选择：

S302330.86kVAI30224.29AP302025kWQ301154.25kVar

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I30224.29A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)



e(20250.250.151154.250.0850.15)15V6 U%

U155%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

7）对铸铁车间6kV进线进行电缆选择：

S30319.5kVAP30288kWQ30138.2kVar

I30

工作电流：

21.7A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。

母线距离厂房约150m，由I3021.7A及地下0.7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U(PRQX)

U

e(2880.250.15138.20.0850.15)2V6 U%

U25%U6000 满足要求。

Smin

110mm Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

8）对空压站车间6kV进线进行电缆选择：

S30450kVAP30382.5kWQ30237.2kVar

I30

工作电流：

43.3A

选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆

母线距离厂房约150m，由I3043.3A及地下0。7m土壤温度为20度可知，可初步选取缆芯截面150mm2。

R=0.21Ω/km X=0.082Ω/km

U

(PRQX)Ue(382.50.250.15237.20.0850.15)2.9V6

U%

U2.95%U6000 满足要求。

热稳定校验：

Smin7.18110mm85 Smin110mm2150mm2 满足要求。

所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。

综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表5.4所示。

表5.4变电所进出现的型号规格

6.防雷和接地

6.1 防雷设备和措施

对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。

6.1.1防雷措施为：

6.1.2变配电所的防雷措施

在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。

6.2接地与接地装置

图3-3 电气主接线图

设计体会

参考文献：

1．黄纯华，《工厂供电》，天津大学出版社

2．马永祥、李颖峰，《发电厂变电所电气部分》，北京大学出版社

3．熊信银，《电气工程基础》，华中科技大学出版社

4．谷水清，《电力系统继电保护》，中国电力出版社

5．华智明，《电力系统》，重庆大学出版社

6．熊信银、张步涵，《电力工程基础》，华中科技大学出版社

7．《35kv~110kv变电所设计规范》，中华人民共和国建设部

8．陆荣华、《电气安全手册》，中国电力出版社

9．Colin Bayliss、Brian Hardy 著，陈力等译，《输配电工程》，机械工业出版社

10. 孙明，《中文版电气制图》，电子工业出版社

电气工程课程设计

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