工厂供电大作业

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根据上图负荷分布状况，完成以下几部分工作：

1、对最后的等效电路进行短路电流进行计算，并对主要电气设备进行选择。

2、对整个供电系统做防雷和接地措施，并给出完整的系统图。

一。短路电流计算

1.1 本设计采用标幺值法进行短路计算

在最小运行方式下：绘制等效电路如图5-1，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

确定基准值

取sj=100mv·a,uj1=60kv,uj2=10.5kv

而ij1 = sj /3uj1 =100mv·a/(3×60kv) =0.96ka

ij2 = sj /3uj2 =100mv·a/(3×10.5kv) =505ka

计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

电力系统（soc = 310mv·a）

x1* =100kva/310=0.32

架空线路（xo = 0.4ω/km）

x2* =0.4×4×100/ 10.52=1.52

电力变压器（uk% =7.5）

x3* =uk%sj/100sn = 7.5×100×103/(100×5700) =1.32

求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

总电抗标幺值

x*σ(k-1)= x1*＋x2*= 0.32+1.52=1.84

三相短路电流周期分量有效值

ik-1(3) =ij1/x*σ(k-1)= 0.96/1.84 =0.52

其他三相短路电流

i"(3) =i∞(3) =ik-1 (3) =0.52ka

ish(3) =2.55×0.52ka = 1.33ka

ish(3) =1.51×0.52 ka= 0.79ka

三相短路容量 sk-1(3) =sj/x*σ(k-1) =100mva/1.84=54.3

求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

总电抗标幺值

x*σ(k-2) =x1*＋x2*＋x3*//x4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5

三相短路电流周期分量有效值。

ik-2(3) =ij2/x*σ(k-2) =505ka/2.5 = 202ka

其他三相短路电流

i"(3) =i∞(3) =ik-2(3) =202ka

ish(3) =1.84×202ka =372ka

ish(3) =1.09×202ka = 220ka

三相短路容量

sk-2(3) =sj/x*σ(k-1) =100mva/2.5 = 40mv·a

1.2 在最大运行方式。

绘制等效电路如图1-2，图上标出短路计算点。

确定基准值

取 sj = 1000mv·a,uj1=60kv,uj2= 0.5kv

而 ij1 = sj /3uj1=1000mv·a/(3×60kv) =9.6

ij2 = sj /3uj2 =1000mv·a/(3×10.5kv)=55ka

计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

1）电力系统（soc = 1338mv·a）

x1*=1000/1338=0.75 2）

架空线路（xo = 0.4ω/km）

x2* =0.4×4×1000/602 =0.45 3）

电力变压器（uk% =4.5）

x3* =x4* =uk%sj/100sn = 4.5×1000×103/(100×5700) =13.2

求k-1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*σ(k-1) =x1*＋x2* =0.75+0.45=1.2

2）三相短路电流周期分量有效值

ik-1(3) =ij1/ x*σ(k-1)= 9.6ka/1.2 =8ka

3）其它三相短路电流。

i"(3) =i∞(3)=ik-1(3)=8ka

ish(3) =2.55×8ka=20.4ka

ish(3) =1.51×x*σ(k-1)8ka =12.1ka

4）三相短路容量

sk-1(3) =sj/x*σ(k-1)=1000/1.2=833mva

求k-2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*σ(k-2)=x1*＋x2*＋x3*∥x4* =0.75＋0.45＋13.2/2=7.8

2）三相短路电流周期分量有效值

ik-2(3) =ij2/x*σ(k-2) =55ka/7.8=7.05ka

3）其他三相短路电流

i"(3) =i∞(3) =ik-2(3) =7.05ka

ish(3)=2.55×7.05ka=17.98ka

ish(3)=1.51×7.05ka= 10.65ka

4）三相短路容量

sk-2(3)=sj/x*σ(k-2)=1000/7.05=141.8mv·a

二、主要电气设备选择。

2.1 电气设备选择的条件。

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面计算时必须满足下列条件。

2.1.1 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。

2.1.2 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。

2.1.3 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。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。

工厂内的10kv及以下线路，通常不按此原则选择。

2.1.4 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。一般10kv及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。对长距离大电流及35kv以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。

补偿功率因素后的线路计算电流。

2.2 高压设备的选择要求

高压设备选择的要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。高压刀开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经比较优选出开关柜型号及一次接线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。

2.3 配电所高压开关柜的选择

高压开关柜是按一定的线路方案将有关。

一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式两大类型。由于本设计是10kv电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里选择kyn-12型。

三、电测量仪表与绝缘监视装置

3.1 电测量仪表。

这里的“电测量仪表”是对电力装置回路的电力运行参数所经常测量、选择测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。” 为了监视供电系统一次设备的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济地运行，工厂供电系统的装置必须装设一定数量的电测量仪表。电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两类，前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电度表。

3.2 绝缘监视装置

绝缘监视装置用于小电流接地的系统中，以便及时发现单相接地故障，设法处理，以免故障发展为两相接地短路，造成停电事故。 6～35kv 系统的绝缘监视装置，可采用三相双绕组电压互感器和三只电压表，也可采用三个单相三绕组电压互感器或者一个三相五芯柱三绕组电压互感器。接成y0的二次绕组，其中三只电压表均接各相的相电压。

当一次电路其中一相发生接地故障时，电压互感器二次侧的对应相的电压表指零，其它两相的电压表读数则升高到线电压。由指零电压表的所在相即可得知该相发生了单相接地故障，但不能判明是哪一条线路发生了故障，因此这种绝缘监视装置是无选择性的，只适于出线不多的系统及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装置。

四、防雷与接地。

4.1 防雷设备

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。

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