10KV供电系统设计

摘 要

本文是某中小型纺织企业供电系统的设计说明。设计的目的是通过对该电力用户所处的地理环境、地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析，为该工厂寻找完善的供配电系统设计方案。电能是工业生产的主要能源，对整个工厂的正常生产起着举足轻重的作用，因此如何进行合理用电、安全用电、节约用电、高质量用电已经成为工厂建设和运行的主要问题之一。工厂的安全正常生产、节电节能、提高劳动生产率，都必须有一个安全、可靠、经济、合理供配电能和使用电能的系统作保障，才能实现企业利润的最大化。

关键词：工厂供电；总降压（总配）变电所；电气主接线；供电可靠性；高压配电系统；电气设备选择；继电保护

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Take to

This is a small textile enterprise power supply system design. The purpose of design is based on the power user geographical environment, regional power supply conditions, production technology and utilities for electricity load data analysis, for the factory to find the perfect power supply and distribution system design. Electric power industrial production is the major energy, the whole plant production play a decisive role, so how to reasonably use of electricity, safe use of electricity, saving electricity, high quality electric power plant construction and operation has become one of the main problems. Factory safety and normal production, saving energy, improve labor productivity, must have a safe, reliable, economic, rational distribution and use of electric energy system for security, in order to achieve the maximization of profits.

Key words: power plant; total step-down substation ( total

coordination ); electrical main wiring; reliability; distribution system; electrical equipment; relay protection

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目录

前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.负荷计算及功率补偿„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

1.1 负荷计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.2功率因数和无功补偿„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

2.供电方案和厂区配电电压选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

2.1对任务书的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 2.2供电方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 2.3供电线路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 2.4 厂区配电电压选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 2.5 工厂供电系统概况„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3总配电所电气主接线及厂区高低压配电系统设计„„„„„„„„„14

3.1配电所电气主接线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.2 高压配电系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3 低压配电系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

4总配电所位置及车间变压器台数和容量选择„„„„„„„„„„„19

4.1 总配电所的位置选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 4.2 车间变压器台数和容量选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

5短路电流计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22

5.1 短路电流计算的目的和步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 5.2 用标幺值法进行短路计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 5.3 结果表达„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26

6导线的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27

6.1选择的方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27 6.2气候条件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27 6.3 架空进线的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27 6.4 配电母线到1号车间变电所的电缆选择„„„„„„„„„„„„„„28 6.5 配电母线到2号车间变电所的电缆选择„„„„„„„„„„„„„„29

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6.6 配电母线到3号车间变电所的电缆选择„„„„„„„„„„„„„„29 6.7 配电母线到所用变的电缆选择„„„„„„„„„„„„„„„„„30 6.8 线路上的电压和功率损失„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30

7电气设备的选择和校验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31

7.1选择与校验电器的原则„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31 7.2 10KV高压电气设备的选择与校验„„„„„„„„„„„„„„„„„31

8 配电装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„42 9 二次部分的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„43

9.1 测量和监视装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„43 9.2 继电保护设置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„45

10防雷与接地„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„48

10.1 防雷„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„48 10.2接地„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„50

11 照明系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„51

11.1照明系统设计的要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„51 11.2总配电所照明系统设计的大致步骤„„„„„„„„„„„„„„„52

12 二次回路图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„52 13 主要设备材料表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„52 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„54 参 考 文 献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„55 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„56

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前 言

本设计为电气工程及其自动化专业的毕业设计，以供电技术为主线，综合考查对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时也检验了本专业学习三年以来的成果。

要想做好毕业设计，首先要对工厂供电有一个总体的了解，大体上有以下几个方面：

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a.工厂供电的意义和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。除某些特殊的大型工业企业带有自备发电站以外，工厂都是由电力系统的终端降压变配电所，即总降（配）变电所提供电能。总降（配）变电所、供电线路和用电设备构成了一个完整的工厂供电系统。供电系统一旦确定，就决定了用户内部用电负荷的供电可靠性和供电质量。电能易于转换，易于传输，分配简单经济，便于调节、控制和测量等特点，使得电能成为了工业生产的主要能源。能否保证供电的可靠性和电能质量直接影响到工业生产能否正常进行，能否做到合理用电、节约用电、高质量用电成为决定工厂生产力和企业效益的重要因素。因此，设计符合工厂具体负荷情况的供电系统是工业生产的必备条件。

做好工厂供电工作对发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂企业是国家电力的主要用户，完善工厂供电系统的配置对节约能源、支援国家经济建设也有很大的促进作用。为了使工厂供电工作能够切实为工业生产服务，要求做到以下几点：

1) 安全 在电能的供应、分配和使用过程中，不应发生人身事故和设备事故。 2) 可靠 不同级别的负荷对供电可靠性的要求不同，工厂供电系统必须满足相应负荷的要求。

3) 优质 供电系统提供的电能应该满足电力用户对电压、频率等电能质量的要求。

4) 经济 在保证供电可靠性的情况下，供电系统的投资要尽量少，运行费用要尽量低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。

b.工厂供电设计的一般原则

工厂供电设计必须以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程的实际情况进行。按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GV50054-95《低压配电设计规范》、《全国通用建筑标准设计.电气装置标准图集》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则： 1）遵守规程、执行政策；

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必须遵守国家有关规定及标准，执行国家有关方针和政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

2）安全可靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，

采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

3）近期为主、考虑发展

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到

远近结合，适当考虑扩建的可能性。

4）全局出发、统筹兼顾

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，综合考虑，确定合理的设计方案。

c.设计的内容及步骤

工厂供电系统的设计是根据电力用户所处地理环境、生产工艺对负荷的要求、各个车间的负荷数量和性质、负荷布局以及地区供电条件进行的。要求设计成果能应用于生产实际，能够让该供电系统安全、可靠、经济的分配电能，满足工业生产的需要。设计的具体步骤如下：

1）.按照厂区用电设备的资料和其他具体情况，求计算负荷。

2）.根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式。 3）.根据环境和计算负荷，选择变电所的位置、变压器数量和容量。

4）.为变配电所选择安全、可靠、灵活、经济的主接线，选择合理的户外高压配电方案。

5）.用标幺值法进行短路电流的计算。

6）.根据短路电流的计算结果，按照正常工作条件、短路时的工作条件、电气设备自身特点进行电气设备的选择和校验，用主接线图表达设计成果。

7). 主变压器和馈线电路保护装置的设计及整定，包括保护方式的确认、保护值的整定、保护装置的选择以及灵敏度校验。 8). 变电所的防雷和接地设计，总降的电照设计。 9).需要核算建设所需器材与总投资。

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1 负荷计算及功率补偿

1.1 负荷计算

1.1.1负荷计算的意义和目的

计算负荷是供电系统设计计算的基础。工厂供电系统设计的原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。这些设备品种多，数量大，工作情况复杂，因此如何根据这些资料正确估计工厂所需的电力和电量非常重要。估计的准确程度，直接影响到工程的质量。如果估算过高，会增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量，浪费大量的人力财力；相反，如果估算过低，工厂投产后，供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其老化绝缘速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。由此可见，进行负荷计算是供电系统设计的基础，能否准确的估算计算负荷决定了设计的系统能否安全、经济、可靠的供电。

计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷，负荷计算的目的就是求出这个假想负荷。计算负荷是设计时作为选择工厂电力系统的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据 。供电系统设计的第一步，就是通过负荷计算，将复杂、凌乱的负荷数据整理成设计所需要的资料。

1.1.2负荷计算的常用方法

负荷计算的方法有需要系数法、形状系数法、附加系数法等几种。鉴于本厂的负荷特点以及任务书所提供的条件，本设计采用需要系数法确定计算负荷。用需要系数法求计算负荷的具体步骤如下：

1）.将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。 2）.查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。 3）.按照需要系数法对应的公式计算Pc,Qc和Sc。

4）.求车间或全厂计算负荷时，应从负荷端逐级算向电源端，而且需要在各级配电点乘以同期系数K∑。在逐级计算时，应记及变压器上的电能损耗，由于厂区高压配电网的距离较短，在负荷计算时可忽略配电网的电能损耗。

1.1.3车间变电所负荷计算

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各车间用电负荷计算如下：

1#变电所负荷：

变电所 用电单位 设备容量Pe 需要系数Kd CosΦ TanΦ 0.78 0.79 0.8 0.65 0.55 0.8 0.8 0.80 0.78 0.75 1.17 1.52 0.75 0.75 P30 273 Q30 218.4 S30 I30 1#变电所 制条车间 纺纱车间 软水站 锻工车间 机修车间 幼儿园 仓库 小计 350 360 90 40 300 20 40 1200 0.78 0.78 0.6 0.35 0.35 0.66 0.3 280.8 219.0 54 14 105 13.2 12 40.5 16.4 159.6 9.9 9 676.8 605.5 908.1 1380 主要计算公式为：P30(i)= Pe³Kd Q30(i)= P30(i)³TanΦ P30=∑P30(i) Q30=∑Q30(i)。

S30=√(P2+Q2) I30= S30/(√3³Un) 其中Un的值为0.38千伏。无功、有功、视在功率的单位分别为kW，kvar,kVA,计算电流I30的单位为A。计算如下： 制条车间：P30= Pe³Kd=350³0.78=273 Q30= P30³TanΦ=273³0.8=218.4 纺纱车间：P30= Pe³Kd=360³0.78=280.8 Q30= P30³TanΦ=280.8³0.78=219.0 软水站：P30= Pe³Kd=90³0.6=54 Q30= P30³TanΦ=54³0.75=40.5 锻工车间：P30= Pe³Kd=40³0.35=14 Q30= P30³TanΦ=14³1.17=16.4 机修车间：P30= Pe³Kd=300³0.35=105 Q30= P30³TanΦ=105³1.52=159.6 幼儿园：P30= Pe³Kd=20³0.66=13.2 Q30= P30³TanΦ=13.2³0.75=9.9 仓库：P30= Pe³Kd=40³0.3=12 Q30= P30³TanΦ=12³0.75=9 小计：P30=∑P30(i)³K∑=（273+280.8+54+14+105+13.2+12）³0.9=676.8

Q30=∑Q30(i)³∑=（218.4+219.0+40.5+16.4+159.6+9.9+9）³0.9=605.5

K

S30=√(P2+Q2)=908.1 I30= S30/(√3³Un)=1380 由于无功和有功的

K∑值均为0.9，故在小计时P30，Q30的值应该乘以0.9，相应

的S30的值也应该乘以0.9，结果表达如上表。2＃和3＃变电所计算方法与此相同。

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2#变电所负荷：

变电所 用电单位 织造车间 染整车间 设备容量Pe 需要系数Kd 600 500 40 30 20 1190 0.85 0.8 0.8 0.75 0.8 CosΦ TanΦ 0.78 0.79 1 0.8 1 0.80 0.78 0 0.75 0 P30 510 400 32 22.5 16 Q30 408 312 0 16.9 0 S30 I30 2#变电所 综合楼 餐厅 宿舍 小计 882.5 663.21 1103.85 1677.15 3#变电所负荷：

变电所 用电单位 设备容量Pe 需要系数Kd 锅炉房 水泵房 200 120 50 30 400 0.75 0.75 0.8 0.75 CosΦ TanΦ P30 0.78 0.8 0.85 0.78 0.80 0.75 0.62 0.80 150 90 40 22.5 Q30 120 67.5 24.8 18 S30 I30 3#变电所 化验室 卸油泵房 小计 272.3 207.3 342.18 519.93 1.1.4所用变负荷计算 P30= Pe³Kd=80³0.8=64 Q30= P30³TanΦ=64³0.75=48 S30=√(P2+Q2)=80

1.1.5全厂负荷计算

上面三个表格表达了车间变电所低压母线上的计算负荷，其计算结果可用来选择车间变电所变压器的容量，然后选择车间变压器，查表算出变压器上的功率损耗。为了简化计算，可以采用公式△PT≈(0.015～0.02) SN.T △QT≈(0.08～0.1) SN.T估算。当采用低损耗变压器时，也可以用公式△PT≈0.015S30 △QT≈0.06S30 估算出车间变压器上的功率损耗。

1＃变电所： △PT≈0.015S30＝0.015³908.1＝13.62

△QT≈0.06S30＝0.06³908.1=54.49 2＃变电所: △PT≈0.015P30＝0.015³1103.85=16.56

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△QT≈0.06Q30＝0.06³1103.85=66.23 3＃变电所: △PT≈0.015P30＝0.015³342.18=5.13 △QT≈0.06Q30＝0.06³342.18=20.53 所用变压器： △PT≈0.015P30＝0.015³80=1.2 △QT≈0.06Q30＝0.06³80=4.8

由于厂区高压配电网距离较短，故在确定计算负荷时，厂区高压输电线路上的

功率损耗可以忽略不计，因此高压配电所引出线上的计算负荷可以认为是变电所低压母线上的计算负荷加上变压器的功率损耗。

高压引出线上的计算负荷分别为：

P1=P+△PT=690.42 P2=P+△PT=899.06 P3=P+△PT=277.43 Q1=Q+△QT=659.99 Q2=Q+△QT=729.44 Q3=Q+△QT=227.83 P0=P+△PT=65.2 Q0=P+△PT=52.8

根据计算负荷的等级查表可知高压配电母线的同期系数为0.9～1.0，取0.92。

本厂没有高压用电负荷，故配电所进线上的的计算负荷为：

P= (P1﹢P2﹢P3+ P0)³0.92=1777.54 Q=(Q1﹢Q2﹢Q3+ Q0)³0.92=1536.46

K∑＝

1.2功率因数和无功补偿

S=√(P2+Q2)=2349.54 功率因数为CosΦ=1777.54/2349.54=0.7565

设计要求达到的功率因数为0.9以上，显然不符合要求，需要进行无功补偿。工厂企业广泛采用的补偿装置是静电电容器，其补偿方式有个别补偿、分组补偿和集中补偿。由于集中补偿具有电容器利用率高，易于管理的特点，故采用集中补偿方式。高压补偿的电容器比较便宜，电容器利用率高，但是投切电容器的开关设备及保护装置价格都比较高；低压补偿的补偿效果好，开关及保护设备价格低且易于实现自动投切，但是电容器利用不充分。考虑到低压静电电容器与高压静电电容器价格差别不大，而高压断路器等开关设备价格高昂、维护费用高，从节约建设和运行成本的角度考虑，在设计中采用低压补偿的方式。为了提高车间变电所变压器的负荷能力，在车间变电所的低压侧进行集中补偿。 补偿容量计算：

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1＃变电所：

变电所低压侧视在计算负荷：S30=908.1 低压侧功率因数：CosΦ=676.8/908.1=0.745

在低压侧装设补偿电容器，考虑到变压器的无功损耗，低压侧补偿后的功率因数应稍高于0.9，不妨取0.92。

低压侧无功补偿容量：Qc=676.8³(tancos-10.745- tancos-10.92)=317.49

选择低压单相并联电容器BZMJ0.4-14-1，单个容量为14kvar,共选24个，由于所选电容器是单相的，所以个数应为3的倍数，符合条件。则补偿容量整合为24³

14=336

补偿后的数据：

变电所低压侧视在计算负荷：S30=√676.8*676.8+（605.5-336）*（605.5-336）=728.48 变压器的功率损耗： △PT≈0.015S30＝0.015³728.48＝10.93

△QT≈0.06S30＝0.06³728.48=43.71

变电所高压侧的计算负荷：P=676.8+10.93=687.73 Q=(605.5-336)+43.71=313.21

S=√(P2+Q2)=755.69 变电所高压侧的功率因数：CosΦ=687.73/755.69=0.91 同理，2＃变电所选择21个 BZMJ0.4-14-1电容器，则： 变电所低压侧计算负荷及功率因数：

P=882.5 Q=369.21 S=√(P2+Q2)=956.62 CosΦ=0.923 变电所高压侧计算负荷及功率因数：

P=896.85 Q=426.61 S=√(P2+Q2)=993.14 CosΦ=0.903 3＃变电所选择6个 BZMJ0.4-16-1电容器，则： 变电所低压侧计算负荷及功率因数：

P=272.3 Q=111.3 S=√(P2+Q2)=294.17 CosΦ=0.926 变电所高压侧计算负荷及功率因数：

P=276.7 Q=128.95 S=√(P2+Q2)=305.27 CosΦ=0.906 所用变压器选择3个 BZMJ0.4-8-1电容器，则： 变压器低压侧计算负荷及功率因数：

P=64 Q=24 S=√(P2+Q2)=68.352 CosΦ=0.936

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变压器高压侧计算负荷及功率因数：

P=65.025 Q=28.101 S=√(P2+Q2)=70.84 CosΦ=0.918 全厂的功率因数计算：∑P=1926.305 ∑Q=896.871

∑S=2124.86

P=K∑*∑P=0.92*1926.305=1772.2 Q=K∑*∑Q=0.92*896.871=825.12 S=√(P2+Q2)=1954.87 CosΦ=P/ S=0.907

经过无功补偿以后，全厂功率因数为0.907﹥0.9，满足设计要求。在装设无功补偿装置以后，减少了无功损耗，因此总的视在计算负荷也随之减小，有可能使进线选用更细的导线，车间变压器容量可能选小1级，节约了有色金属和变电投资。这不仅可以降低初投资，而且可以减少企业的电费支出，对提高电能质量和系统调压能力也有好处。计算负荷以补偿后的为准。

2 供电方案和厂区配电电压选择

2.1对任务书的分析

本工厂供电系统的电源是从电业部门某35/10kv变电所用10kv双回架空线引入厂变的，架空线的长度为0.5km。进线电压等级为10kv，属于一般车间变压器的进线电压等级。具体的供电电压选择要看负荷情况而定。一般工厂供电系统有两种供电方案，即一次降压供电和二次降压供电。

2.2供电方案论证

电源使用方案：

从可靠性上来看，如果电源的投切速度够快的话，双回线路同时工作和一回工作一回备用的方式的可靠性都比较高，两者区别不大；从经济性上来看，双回线路供电时系统能耗较少，因此本设计中的两路架空线都当作工作电源。 系统供配电方案：

由于电源进线为10kv,如果采用二次降压供电的话，应该将电压降至6kv或者3kv,然后再降至0.4 kv进行供电。由于本工厂没有高压电动机等高压用电负荷（没有6（3）kv的用电设备），二次降压没有实际性的作用，相反还增加了变电设备的投资，加大了维护的工作量和难度，增加了电能损耗和有色金属消耗，从技术性和经济性的角度都不应该采用二次降压供电。一次降压供电又有两种可能：一是

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不设置总降压变电所而仅设一个总配电所，以10kv电压输送电能到车间，在经车间变压器将电压降至0.4kv对低压负荷供电；二是将整个工厂变电所当成一个车间变电所，在工厂变电所装设10/0.4kv变压器，通过低压配电系统将电能分配到各个车间，再通过车间低压配电母线送往各用电设备。从技术性角度来看，如果先降压再配电的话，由于全厂计算负荷S=1954.87，假设工厂变电所采用2台主变（变电所一般只有1～2台变压器），2台主变按照暗备用方式运行（可减小单台变压器的容量），每台主变的容量为1954.87³70%=1368.4 kVA，而按照相关规定，由于低压开关的断流能力有限，车间变电所单台变压器的容量不宜大于1250 kVA，所以选择先降压再配电的方式会造成一些安全隐患。如果采取先配电再降压的方式，由于负荷被分到了3个车间中，单台变压器承受的负荷减小，便不存在这个问题；从经济性来考虑，先配电再降压的方式采用的是高压配电线路，和先降压再配电的方式相比，可以减小电能损耗，选取供电导线时也可以选择较细的导线，节约了有色金属。从企业的长期发展考虑，先配电再降压的供电方式从经济性和可靠性上来看都是较优的方案，故在设计中采用电源——总配电所——车间变电所——用电负荷的供电方式。

2.3供电线路

查表可知，10kV架空线输送3000kW的功率时可以输送5～15km,本厂的负荷小于3000kW，故可输送更远距离，因此选择10kV架空线路是合理的。

2.4 厂区配电电压选择

电源进线为10kV,又没有高压用电设备，加之10kV技术经济指标好，高压配电显然选择10kV的配电电压较合理。低压配电采用较常见的380/220V。

2.5 工厂供电系统概况

高压配电所以两回10kV架空线接入电力系统某35/10kV变电站，馈出线接至工厂车间变电所。车间变电所高压侧中性点经消弧线圈接地，低压侧中性点直接接地。

3 总配电所电气主接线及厂区高低压配电系统设计

3.1 配电所电气主接线

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3.1.1主接线的基本要求

主接线的选择，要达到安全、可靠、灵活、经济的要求。要在满足供电可靠性的情况下，尽量节省投资。

安全：要求选择合适的电气设备，具有良好的监视和保护系统，以保证人身和设备安全。

可靠：满足各级负荷的不中断供电要求。

灵活：利用较少的切换来适应不同的运行方式，检修方便，电源和负荷投切方便。

经济：保证供电可靠性的情况下，尽量节省初投资和年运行费用。 此外，变电所扩建的可能性较大，其主接线应该方便改造和扩建。

3.1.2主接线的选择

主接线对变电所设备的选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。在工厂供电系统中，最主要的部分就是总降压变（配）电所。总降压变电所中，高压侧（电源侧）的主接线概括为两类：线路-变压器组方式和桥型接线方式。线路变压器组方式即“一进线一主变”方式，用于二、三级负荷的供电，也可扩展成为双回线路-变压器组接线，用于一、二级负荷供电。桥型方式能实现线路和变压器的充分利用，可靠性非常高，但线路复杂，操作不便，投资较大。主变的低压侧（配电所的电源进线）接到母线上进行电能分配。在工厂供电系统中涉及到的母线制较少，常用的母线制有：单母线，单母分段，双母。

由于没有总降压变电所，故电源进线直接接到高压配电母线上。电源进线为两回，负荷等级为二级，因此单母线方式不能适应该供电系统的可靠性要求。双母线制尽管可靠性比较高，但是开关数目较多，连锁机构复杂，切换操作繁琐，造价高，经济上不合理。采用单母分段方式配电，当一回线路故障时，合上分段开关可保证对所有重要负荷的供电；当一段母线故障时，另一段母线上的负荷不受影响。从电压等级以及该配电所在电力系统中的位置来看，该工厂的用电负荷用单母分段方式已经可以完全满足其供电可靠性，和双母线方式相比它又节约了安装维护费用，因此，高压配电所采用单母分段接线。

单母分段开关在运行时是合是分，要按照具体情况进行技术经济比较而定。

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在本设计的工厂供电系统中，有双回路同时供电，采取“分”的方式运行比较好，分析原因如下： 1.按供电可靠性考虑

如果采取“合”的方式，一路电源故障时，其电源侧开关跳开，所有负荷由另一路电源供电；一段母线故障时，两个电源侧断路器都跳开，整条母线停电，也就是说停电范围波及到了另外一段正常的母线及其负荷，而且这时运行人员不好确定是哪段母线故障，出于安全考虑，不可能快速恢复供电。而采取“分”的方式，一路电源故障时，入口开关跳开，合上分段开关对故障部分的负荷供电，这中间会有短时的停电，这是“分”的不足之处；但采取“分”的方式时，如果一段母线故障，不会影响到另一段母线的正常供电。而且出现故障后，运行人员马上就能发现哪一段是故障母线，缩小了故障排查范围，能够较快地恢复供电。 2.按检修的工作量及检修给断路器带来的影响考虑

采取“分”的方式运行时，如果检修线路和母线的话，可以采用分段检修，不会使全部负荷中断；采取“合”的方式的话，如果断开电源检修，会使全部负荷的供电中断，显然不合理，如果也采取分段检修方式，要求先拉闸，检修完以后又合闸，加大了工作量，也降低了断路器的寿命，经济上不合理。 3.按短路给系统带来的影响考虑

采用分段运行方式，显然短路电流会比较小，对限制短路电流起到很明显的作用。

综上所述，该配电所在正常情况下采用分列运行方式，单母分段开关要拉开。

3.2 高压配电系统设计

3.2.1高压配电系统的类型

工厂供电系统常用的典型配电方式有放射式，树干式和环式三种。 放射式：放射式的特点是配电母线上每条馈出线仅给车间变压器、高压电动机以及高压配电所的母线等设备单独供电。放射式的优点是：

1.供电可靠性较高，故障发生后影响范围小。 2.继电保护装置简单、易于整定且易于实现自动化。 3.运行简单，切换操作方便。

其缺点有：一旦线路或开关设备发生故障，由该回路供电的负荷将中断供电且难

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以恢复；配电线路和高压开关柜数量多，投资大。根据不同的供电可靠性要求，可以选择单回路或者是双回路放射式配电。（如下图）

树干式：树干式的特点是一条配电线路沿厂区走线，连接多个用户，为检修方便，线路通常采用架空线，一般用于对三级负荷供电。树干式的优点是配电所馈出线回路数少，投资小，结构简单，其缺点是可靠性差，线路，线路故障范围大。

环式：环形接线供电可靠性较高，运行方式灵活，可用于对二、三级负荷供电。环式配电系统的保护装置整定和配合都比较复杂。

3.2.2高压配电方案的选择

从本厂的负荷分布情况、供电可靠性要求、自动化程度要求以及工程投资综合考虑，认为利用放射式供电是较优的方案。根据变压器个数的不同，大致拟定3种方案：

方案一：3个变电所可以全部采用两台变压器，用双回路放射式配电。这样做的好处是供电可靠性高，在变压器故障时，另外一台变压器可以承担车间的全部负荷；其缺点是接线复杂，投资较大。

方案二：全部采用1台变压器，用单回路放射式配电。由于变压器故障率比较低，所以两台及以上变压器同时故障的情况我们不考虑。观察本厂的负荷情况，虽然是二级负荷，但是其容量并不大。将1号车间和3号车间接至10kv母线第一分段，2号和所用接至第二分段，可以看到两段母线上承受的负荷为1022KVA和1024KVA。在1号和2号，1号和3号，2号和3号车间之间装设低压联络线，形成环形的低压联络，联络线在正常运行时处于断开状态。当1号或者3号的变压器故障时，由2号的联络线给他们的低压负荷供电；当2号的变压器故障或者是母线二分段故障时，由1号和3号同时对2号车间供电；当母线一分段故障时，1号和3号的变压器均被切除，这时由2号车间变压器同时对3个车间供电。在故障最严重时，即母线故障或者2号车间变故障时，单台变压器过负荷率约为100%，

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允许的抢修时间较短，约为10分钟。

方案三：1号车间和3号车间变电所均只设一台变压器。2号车间装设两台变压器，分别由两段母线供电，其低压侧也采用单母分段制，对重要的用电设备由两段母线交叉供电。车间变电所的低压侧，设低压联络线相互连接，以提高供电系统运行的可靠性和灵活性。观察2号变电所的负荷特点，调整两段母线的负荷，将染整车间和织造车间分别连在不同的分段上，可以使两段母线带的负荷比较平均。

当1号车间变压器故障时，由2号车间变压器通过联络线供电，变压器过负荷率约为（690+450-800）÷800≈43%，保证了1号车间重要负荷的持续供电；2号车间变电所两台变压器互为备用，可靠性较高；3号车间变电所通过2号车间的联络线也能保证其供电可靠性。本方案可靠性高，允许的抢修时间长（50分钟左右），和方案一相比投资较少，缺点是配电方案依然复杂，不便于维护。

由于母线的故障率也很低，一般情况下不考虑母线故障的情况。即使母线故障，由于本厂还是存在一些不重要的负荷。在出现母线故障的时候，可以切除部分不重要的负荷，可以将变压器的过负荷倍数控制在30%～40%左右，同理，2号车间变故障的时候也能控制过负荷倍数在这个范围内。因此2号方案中的变压器的实际工作条件并不是那么恶劣。由此可见，采用2号方案时，如果发生故障，变压器能够在过负荷情况下保证重要负荷的供电，满足本厂对供电可靠性的要求。方案2采用低压联络，和双回放射有着同样的可靠性保证，在投资方面却有了很大的节省，因此该方案比较合理。

综合考虑，由于2号方案已经能够保证该工厂负荷的供电可靠性，而该方案和其他方案相比，所选变压器个数最少，高压开关设备最少，具有投资省，接线清晰，便于运行检修的特点，因此选择2号方案。在配电方案确定以后，也可以确定每个车间都是选择1台变压器。

在所用变采用高压熔断器进行保护，以节省投资；根据馈出线方案的相关规定，负荷小于500 kVA 的馈出线可以用熔断器保护，由于3号车间的负荷较小（294.17kVA），出于经济性考虑，馈线可采用带熔断器的负荷开关。1号和2号车间由于负荷较大，采用断路器馈电以保证供电的可靠性。（此图为草图，主接线以手绘图为准）。

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至2号车间10kv电源进线至所用变分段开关10kv电源进线至所用变至1号车间至3号车间

（供电系统草图）

3.2.3高压配电系统的线路

工厂配电系统中，和架空线相比，电缆具有的优点有： 1.供电可靠，不受外界影响。 2.地下敷设有利与人身安全。

3.不用杆塔，不用占地，节约钢材，木材，水泥。

4.不占地上空间，不受路面和地上建筑物的影响，不影响厂区美化。 5.适合特殊场所使用，如易燃易爆等条件特殊的场所。

因此，本设计中厂区采用电缆配电。综合本厂情况考虑，将电缆敷设在深约1m,底部宽约1.5m的电缆沟中。

3.3 低压配电系统设计

低压配电系统，采用树干式与放射式混合配电。

4总配电所位置及车间变压器台数和容量选择

4.1 总配电所的位置选择

总配电所的位置应该接近负荷中心，同时还要考虑电源的进线方向，以节省导

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线的费用和减小线路的电能损耗。另外，总配电所的位置还应该根据生产厂房布置、进出线路环境、工厂工艺装备的布局、防火要求、厂区运输、安全保卫以及其他因素综合考虑选择。

4.2 车间变压器台数和容量选择

4.2.1变压器选择的原则

变压器的台数选择：变压器台数应根据供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑而定。变电所的变压器台数一般不超过两台。供电可靠性要求不高时，可用一台变压器供电；当一、二级负荷较大时，为满足供电可靠性，应采用两台变压器供电，在有足够容量的低压备用电源时也可采用一台变压器。

变压器的容量选择：

1.变压器的容量变压器的容量首先要满足在计算负荷下，变压器能够长期可靠运行。对于单台变压器SNT≥SC，对于两台并列运行的变压器SNT1+SNT2≥SC，SNT1≥SC

Ⅰ

+SCⅡ， SNT2≥SCⅠ+SCⅡ，式中SCⅠ、SCⅡ--分别为负荷SC中一级和二级负荷的容量；SNT1、

SNT2—分别为并列运行的两台变压器的额定容量。

2.其次，为适用工厂发展和调整的需要，变压器容量还应留有一定的裕量。 3.而且所选方案要满足变压器经济运行的条件。

暗备用方式运行时，变压器的容量为70%S﹥50%S，满足条件1、2；其负荷率为50%S/70%S≈70%,负荷率大于68%，满足条件3。暗备用方式投资省，能耗小，故应用广泛。

变压器调压方式选择：视负荷大小、可靠性要求、电压质量要求而定，一般车

间变电所不使用有载调压变压器。

变压器相数选择：一般选择三相变压器。

4.2.2车间变压器台数选择

由负荷计算的结果，1#车间，2#车间，3#车间，所用变低压侧的计算负荷分别为：

1#车间：P=676.8 Q=605.5 S=728.48 2#车间：P=882.5 Q=369.21 S=956.62 3#车间：P=272.3 Q=111.3 S=294.17

所用变：P=64 Q=24 S=68.352

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由于变压器故障率是比较低的，且各车间计算负荷S均不超过1000KVA,按照规定各车间均可只设一台变压器。考虑到该工厂属于二级负荷，对供电可靠性要求较高，为了防止变压器或者母线故障时供电中断，保证负荷的持续供电，可以考虑采用低压联络线。当然，在车间选择2台变压器可以提高供电可靠性，也是合理的方案。经过配电方案的比较，决定选用1台变压器，方案比较的内容在高压配电系统设计中已完成。

4.2.3车间变压器容量选择

1号变电所选用1台变压器，其低压侧计算负荷为728.48kVA，变压器选择时应留有一定裕量，但是也要保证其负荷率不能过低，这样会浪费变压器的容量。综合考虑后，决定选择800 kVA的变压器。

2号变电所选择1台1000kVA的变压器供电。

3号变电所选用1台变压器，其容量为315kVA；所用变压器选择2台，按照暗备用方式，容量应为68.35*70%=48.85，考虑到所用变的重要性，留出一些裕量，选择其容量为80kVA。

唐山地区年平均气温和宜昌接近，约为18C°。在年平均温度为20C°时，变压器的寿命为正常寿命，因为厂区的气温比较接近20C°，为了方便计算，变压器的容量可不必校正。

在选出车间变压器的容量以后，可以由此算出变压器上的功率损耗。对于1号车间变电所：

有功损耗△PT=△P0.T+△PCU..N.T（Sc/SNT）2 =1.4+7.5*（728.6/800）2

=8.77

无功损耗△QT=△Q0.T+△QN.T（Sc/SNT）2

=（0.8/100）*1000+（4.5/100）*1000*（728.6/800）2 =45.4

2号车间采用1台变压器，容量为1000KVA，则功率损耗为： 有功损耗△PT=△P0.T+△PCU..N.T（Sc/SNT）2 =12.8

无功损耗△QT=△Q0.T+△QN.T（Sc/SNT）2 =55.4

- 21 -

由变压器容量验算车间变压器的损耗，和前面的运算结果误差较小，证明变压器的选择符合设计的要求。

4.2.4车间变压器型号选择

选择S9型低损耗变压器，按照其容量大小，选择变压器型号为：

1号车间：S9—800/10，800 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.8，，△PK=7.5KW，

△P0=1.4KW △Uk%=4.5 1台

2号车间：S9—1000/10，1000 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.7，△PK=10.3KW，

△P0=1.7KW △Uk%=4.5 1台

3号车间：S9—315/10，315 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.1，，△PK=2.65KW，

△P0=0.67KW △Uk%=4 1台

所用变压器：S9—80/10，80 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.8，，△PK=1.25KW，

△P0=0.24KW △Uk%=4 2台

所选的S9型电力变压器采用无激磁调压，调压范围是±5%，足以保证电压质量。

5短路电流计算

5.1 短路电流计算的目的和步骤

短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。当电源运行状态变化时，短路电流发生显著变化，选择设备时，需要知道通过该设备最大可能的三相短路电流，因此要按最大运行方式计算短路电流；校验继电保护装置的灵敏度时，按最小运行方式短路时的灵敏系数是否合格，需算出最小运行方式下的短路电流。

进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电

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流通过。本设计中，经过短路电流的定性比较，选择10kv母线和0.4kv母线作为短路点。

接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。国家电网供电的工厂，都按“无限大电源系统”进行短路电流计算，使计算内容简化。工厂供电系统的短路电路比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量，短路方式一般选择按三相短路方式。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法。高压系统的短路电流计算多用标么值法，用此方法可以避免不同电压等级间复杂的折算。

5.2 用标幺值法进行短路计算

5.2.1最大运行方式下短路电流计算

本设计中，需要选择10千伏的高压电气设备，0.4千伏的电气设备选择不做要求，只需作一个保护值的整定计算，不必详细计算低压侧的短路电流。由于3个变电所的情况比较相似，选择负荷较大的2号车间的低压母线计算短路电流。 ⑴选取功率基准值Sj=100MV*A， 对于K

⑶

1

点短路时，取基准电压Uj1=10.5KV，则基准电流

Ij1=Sj/(√3Uj1)=100/(√3*10.5)=5.50KA。 对于K

⑶

2

点短路时，取基准电压Uj2=0.4KV，则基准电流Ij2=

Sj/(√3Uj2)=100/(√3*0.4)=144.34KA。 ⑵计算各元件阻抗的标么值 电源电抗标么值：X

*

(3)

=100/187=0.535 1M=Sj/Sk.max

*

2

10千伏单回架空线路电抗标么值：X2=x0l*SJ/Uav=0.4*0.5*100/10.52=0.18 由于是采用最大运行方式，则两回架空线并列运行，其等效阻抗为： X2=0.18∥0.18=0.09

高压母线阻抗较小，其阻抗值可以忽略。厂区配电使用电缆，电缆的阻抗较架空线小很多，从厂区的分布图可以看出，比例尺为1：4000，到2号车间变电所

*

- 23 -

的电缆长度大约为2cm³4000=0.08km，则这段电缆的阻抗为：0.08³0.08³100/10.52=0.0053,这段阻抗完全可以忽略。为了方便计算，0.4千伏的母线也是不计阻抗的。

2号车间变压器电抗标么值：X3 =(△uk%/100)*(Sj/SNT)=(4.5/100)*（100/1）=4.5 ⑶求电源至短路点总阻抗 对K⑶1点：X对K2点：X

⑶

*

*

**

∑k1= X1M + X2=0.535+0.09=0.625 *

∑k2= X1M

*

+ X2+ X3=0.535+0.09+4.5=5.125

⑶*

=I/ X1.Mj1∑k1=5.50/0.625=8.8KA

⑶

1.M=2.55*8.8=22.44KA

**

⑷求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量 对K⑶1：周期分量有效值I

冲击短路电流i

⑶

ch1.M=2.55* I

⑶

短路电流最大有效值 I三相短路容量S

对K⑶2：周期分量I

⑶

⑶

⑶

ch1.M=1.51*I1.M=1.51*8.8=13.29KA

K1.M= I

⑶**

1.M*SJ=1/ X∑k1*SJ=1/0.625*100=160MV*A

2.M=144.34/5.125=28.16KA ⑶

ch2.M=2.55*28.16=71.82KA

⑶

ch1.M=1.51*I

⑶

1.M=1.51*28.16=42.52KA

短路冲击电流i

短路电流最大有效值I三相短路容量S

⑶

K2.M=100/5.125=19.51MV*A

最大运行方式下的短路电流计算电路图：

- 24 -

10kV短路点0.4kV短路点电源阻抗电源架空进线阻抗车间变压器阻抗

5.2.2最小运行方式下短路电流计算

⑴选取功率基准值Sj=100MV*A，

对于K⑶1点短路时，取基准电压Uj1=10.5KV，则基准电流Ij1=5.50KA。 对于K2点短路时，取基准电压Uj2=10.5KV，则基准电流Ij2=144.34KA。 ⑵计算各元件阻抗的标么值 电源电抗标么值：X

*

1M=100/107=0.935

*

xl=0.4*0.5*100/10.5

2

⑶

10千伏单回架空线路电抗标么值：X=0.18

最小运行方式下单母分段开关打开，两回线路分列运行，电源-配电母线-车间母线单线供电，架空线路阻抗为0.18。

变压器电抗标么值：XB=4.5/100*（100/1）=4.5 ⑶求电源至短路点总阻抗 对K⑶1点：X对K⑶2点：X

*

∑k1=0.935+0.18=1.115 ∑k2=0.935+0.18+4.5=5.615

*

*

⑷求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量 对K⑶1：周期分量有效值I

冲击短路电流i

⑶

⑶

1.M=5.50/1.115=4.93KA

ch1.M=2.55*4.93=12.58KA

- 25 -

⑶

⑶

1.M=1.51*4.93=7.44KA

短路电流最大有效值I三相短路容量S

对K⑶2：周期分量I

⑶

⑶

ch1.M=1.51*I

K1.M=100/1.115=89.69MV*A

2.M=144.34/5.615=25.71KA ⑶

ch2.M=2.55*25.71=65.55KA

⑶

⑶

ch1.M=1.51*I1.M=1.51*25.71=38.82KA

短路冲击电流i

短路电流最大有效值I三相短路容量S

⑶

K2.M=100/5.615=17.81MV*A

最小运行方式下的短路电流计算电路图：

10架空线阻抗母线短路0.4母线短路电源阻抗车间变压器阻抗

5.3 结果表达

最大运行方式下的短路电流计算：

三相短路电流/KA I⑶1.M I⑶ I⑶∞ i⑶ch1.M I⑶ch1.M 8.8 22.44 13.29 三相短路容量/MVA S⑶K1.M 160 19.51 K-1点 8.8 8.8 K-2点 28.16 28.16 28.16 71.82 42.52

最小运行方式下的短路电流计算：

三相短路电流/KA

三相短路容量/MVA - 26 -

⑶I2.M I⑶ I⑶∞ i⑶ch2.M I⑶ch1.M S⑶K2.M K-1点 4.93 4.93 4.93 12.58 7.44 K-2点 25.71 25.71 25.71 65.55 38.82 89.69 17.81

6导线的选择

电源进线为双回架空线，厂区配电采用电缆，现选择进线和高压配电电缆的型号。

6.1选择的方法

选择导线的方法主要有按发热条件选择、按经济电流密度选择以及按电压损失选择。按照相关规定，10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗、热稳定和机械强度；低压照明线路由于电压质量要求高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件、热稳定和机械强度。架空线路可不校验动、热稳定，电缆可不校验动稳定。

6.2气候条件

当地最热月份下午1点的平均温度为40℃，土壤0.8m深处（电缆沟的底部）的平均温度为25℃。进行电缆选择时，这两个温度都是常用的基准温度，故不必校正电流。

6.3 架空进线的选择

总配电所电源进线上的计算负荷为 P=K∑*∑P=0.92*1926.305=1772.2 Q=K∑*∑Q=0.92*896.871=825.12 S=√(P2+Q2)=1954.87 CosΦ=P/ S=0.907 考虑到进线或者母线故障时，单回线路要带全部负荷，架空线的截面按此情况计算。

没有总降压变电所，不能用总降变压器的容量来确定导线的计算电流，可用总的计算负荷进行选择：Imax= I1N.T =1954.87/（√3*10*0.907）=124.44A。如果以车间变压器的工作电流作为参考，不妨把进线的最大工作电流取作各车间额定工作电流的总和：

I=I1+I2+I3+I4=46.19+57.74+18.19+4.62*2=126.74A，经过配电母线的时候要考虑同期，同期系数为0.92，还要考虑功率因数，因此实际的工作电流为：

- 27 -

126.74³0.92/0.907=128.56，以此作为选择截面的标准。 按照发热条件选择导线截面：

由任务书可知当地最高平均气温为40℃。查表可知，低压单根架空聚乙烯绝缘电线在30℃且导线的截面为35 mm2 时，载流量为136A。查校正系数表可知40℃时的校正系数为0.87，故该架空线的实际载流量为0.87³136=118.32﹤128.56不满足条件。换选50 mm2架空线，30℃时载流量为168A，实际载流量为0.87³168=146.16﹥128.56，满足发热条件。

电压损失校验：

要求电压损失在5%以内，由所选导线的型号查表可知： r0=0.65Ω/km , x0=0.35Ω/km，带入公式： △U%=[P*(r0³l)+Q*(x0³l)]/10UN2中可得：

△U%=[1772.2*0.65*0.5+825.12*0.35*0.5]/[10*10*10] =0.72﹤5

所选导线也满足电压损失的要求，因此选择的导线能够满足系统的要求。

6.4 配电母线到1号车间变电所的电缆选择

1号变电所装设有800KVA变压器一台，正常工作时，电缆通过的最大电流按变压器的额定电流计算，即：

Imax= I1N.T =800/（√3*10）=46.19A 按照发热条件选择电缆截面：

环境温度即土壤温度为25℃时，查表可知BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆（明敷）截面为10 mm2 时，载流量为59A﹥46.19A，满足电缆的正常工作条件。

热稳定校验：

短路电流作用的假想时间

tj 等于短路电流周期分量作用的假想时间与非周

期分量作用的假想时间之和。电力系统35/10kv变电所的馈出线路的定时限过流保护装置的整定时间为1.5秒（主保护时间），设计时拟采用中速断路器，则短路电流周期分量作用的假想时间为:

t保护+ t分闸=1.5S+0.1S=1.6S；

由于电源是无限大功率电源，短路电流非周期分量作用的假想时间为：

- 28 -

tjfi=0.05*（Iz/ I∞）=0.05S

2

则短路电流假想时间（产生相同热量的等效时间）为：tj=1.6S＋0.05S=1.65S 查表可知，BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆的热稳定系数C=65，则：

Amin= I∞*√tj/C =8800*√1.65/65=173.9mm2，Amin 是满足热稳定的最小截面，为了满足热稳定要求，故选择185mmBLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆。

电压损失校验：

要求电压损失控制在5%以内，由所选导线的型号查表可知： r0=0.25Ω/km , x0=0.08Ω/km，带入公式： △U%=[P*(r0³l)+Q*(x0³l)]/10UN2中可得：

△U%=[687.73*0.25*0.08+313.12*0.08*0.08]/[10*10*10] =0.016﹤5

所选导线也满足电压损失的要求，因此选择的导线能够满足系统的要求。

2

6.5 配电母线到2号车间变电所的电缆选择

2号变电所装设有1000KVA变压器一台，正常工作时，电缆通过的最大电流为： Imax= I1N.T =1000/（√3*10）=57.74A

按照发热条件选择电缆截面：

环境温度即土壤温度为25℃时，查表可知BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆（明敷）截面为10 mm2 时，载流量为59A﹥57.74A，能够满足条件。

热稳定校验：

由于三个变电所和所用变的短路情况均相同，因此利用短路条件选择的电缆型号也应相同，即选择185 mm2BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆。

经检验，这段电缆也满足电压损失要求。

6.6 配电母线到3号车间变电所的电缆选择

3号变电所装设有315KVA变压器一台，正常工作时，电缆通过的最大电流为： Imax= I1N.T =315/（√3*10）=18.19A 按照发热条件选择电缆截面

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环境温度即土壤温度为25℃时，查表可知BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆（明敷）截面为2.5mm2 时，载流量为25A﹥18.19A，满足电缆的正常工作条件。

热稳定校验：

由于三个变电所和所用变的短路情况均相同，因此利用短路条件选择的电缆型号也应相同，即选择185 mm2BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆。

经检验，这段电缆也满足电压损失要求。

6.7 配电母线到所用变的电缆选择

所用变为2台80kVA的变压器，正常工作时，电缆通过的最大电流为： Imax= I1N.T =（80/2）/（√3*10）=4.62A 按照发热条件选择电缆截面：

环境温度即土壤温度为25℃时，查表可知BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆（明敷）截面为2.5mm2 时，载流量为25A﹥4.62A，满足电缆的正常工作条件。

热稳定校验：

由于三个变电所和所用变的短路情况均相同，因此利用短路条件选择的电缆型号也应相同，即选择185 mm2BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆。

经检验，这段电缆也满足电压损失要求。

6.8 线路上的电压和功率损失

由于离电源较近，电源和配电母线之间又没有变压器，故10KV母线短路阻抗小，短路电流较大，从热稳定方面考虑选择了粗导线。该工厂的架空线和电缆都比较短，粗导线的阻抗又小，加之负荷和负荷电流的值较小，所以电压和功率的损失非常小，容易保证电压质量和电能节约。

7电气设备的选择和校验

本设计只对配电所内高压设备进行选择。总配电所的各种高压电气设备，主要是指10KV的断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、互感器、电抗器、母线、电缆、支持绝缘子及穿墙套管等。这些电器各自的功能和特点不同，要求的运行条件和装设环境各不相同，但有共同遵守的原则。它们要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路情况进行校验。

- 30 -

7.1选择与校验电器的原则

7.1.1按正常工作条件选择电器

正常工作条件是指：

1.电器的额定电压Ue不应小于所在回路的工作电压U0。

2.电器的额定电流Ie不应小于所在回路的最大长期工作电流Imax。 3.选择电器时应考虑设备的装设环境。

4.我国目前生产的电器，设计时取周围介质温度为40℃，如果电器工作的环境温度大于或小于40℃，由于冷却条件不同，其允许电流应加以校正。当地最高平均气温为40℃，因此不必校正工作电流。

7.1.2按短路情况校验电器的稳定性

1.热稳定校验：短路热稳定校验是要求所选的电器，当短路电流通过它时，其最高温度不超过制造厂规定的短路时发热最高允许温度，即I2∞Rtj≤I2tRt。

2.动稳定校验：电动力稳定校验是电器承受短路电流引起机械效应能力，在校验时，用短路电流的最大幅值与制造厂规定的最大允许电流进行比较，即ich≤Imax。

特殊情况：

1.短路情况下熔断器会熔断以保护其它设备，因此用熔断器保护的电器和导体可不验算热稳定，用有限流作用的熔断器保护的电器不用校验动、热稳定；

2.电压互感器二次侧呈开路，阻抗大，且两端均有熔断器保护，故不必考虑短路情况，只校验额定电压即可；

3.架空线路可不验算动、热稳定。电缆动稳定由厂家保证，只校验热稳定； 4．如果采用出线电抗器，应进行残压校验。

7.2 10KV高压电气设备的选择与校验

本设计拟采用户内成套配电装置，设备的选择以此为准。 7.2.1断路器的选择与校验

高压断路器是供电系统中最重要的开关电器之一，由于高压断路器具有良好的灭弧能力，因此它不仅能安全地切合负荷电流，而且能在系统发生短路故障时，

- 31 -

在保护装置的作用下可靠并迅速地切除短路电流。 断路器的选择项目和计算公式： ① 断路器的种类和型式选择：

本设计中采用户内型少油断路器。 ②额定电压选择：UN.et≥UN.S ③额定电流选择：IN.et≥Ir.max ④额定遮断容量选择：SN.K.QF≥SK ⑤热稳定校验：i

2t

⑶

t≥QK

⑥动稳定校验：ies≥ish

UN.et--设备额定电压，UN.S—电网额定电压； IN.et—设备铭牌标出的额定电流；

Ir.max—设备或载流导体长期通过的最大工作电流； SN.K.QF—断路器的额定遮断容量； S

⑶

K—断路器安装处的三相短路容量；

进线侧和母联的断路器选择：

考虑单回进线带全部负荷，忽略母线阻抗。在一回电源进线故障后，合上母联开关，用单回线路带全部负荷，此时母联和正常线路的进线开关属于串联，均达到最大负荷电流，以此时的负荷电流作为选择的依据。（实际上短路电流最大值和负荷电流最大值不可能同时出现，因为最大运行方式时负荷电流分到两条进线上，而最小方式时短路电流较小）进线侧断路器和母联断路器可以选择同一型号：

电路的计算数据：UNS=10KV，Imax=128.56A，I=8.8KA，ish=22.44KA，Sk=160MV*A，

″

Qk =I（3）2∞³tima=8.8*8.8*(1.5+0.1)=123.904，Ish=13.29KA

在计算Qk =I

（3）2

∞³ima时，保护动作时间定为

t

1.5秒。拟采用少油断路器，

其固有分闸时间t≦0.1秒，以0.1秒计算。由于短路假想时间超过了1秒，故忽

- 32 -

略非周期分量产生的热量。短路电流热效应Qk =I一部分，为了方便比较，已将常数约去。

（3）2

∞³

tima是热量计算公式的

通过查表，可选择SN10-10I户内型少油断路器，其参数如下： UN.et=10KV，IN.et=630A，SN.K.QF=300MV*A，it=2=16KA，ies=40KA，tQF=0.06s 进线侧和母联的断路器校验： 校验表： 计算数据 UN.S=10KV Imax=128.56A ish=22.44KA 2SN10-10I UN.et=10KV IN.net=630A 备注 INC1—断路器额定关INC1=40KA 2合电流 I∞tima =123.9（KA）2*s Itt=512（KA）2*s ish=22.44KA SK=160MV*A I=8.8KA ″ies=40KA SN.K.QF=300MV*A I⑶∞=16KA 经过比较可知各校验条目均满足要求，故所选断路器型号SN10-10I型满足要求。 馈出线断路器的选择：

馈线断路器的选择和校验的方法与进线断路器相同。以 2号车间为例，选择出线断路器：

电路的计算数据：UNS=10KV，Imax=57.74A，I=8.8KA，ish=22.44KA，Sk=160MV*A，

″

Qk =I（3）2∞³tima=8.8*8.8*(1.5+0.1)=123.904，Ish=13.29KA

分析本厂的车间变电所的情况，每台车间变压器都由其他变压器的低压联络作为备用。按30%过负荷情况考虑，则负荷电流应该校正为： Imax=57.74*1.3=75.06A

通过查表，可选择SN10-10I户内型少油断路器，其参数如下：

- 33 -

UN.et=10KV，IN.et=630A，SN.K.QF=300MV*A，it=2=16KA，ies=40KA，tQF=0.06s 馈出线的断路器校验： 校验表： 计算数据 UN.S=10KV Imax=75.06A ish=22.44KA 2SN10-10I UN.et=10KV IN.net=630A 备注 INC1—断路器额定关INC1=40KA 2合电流 I∞tima =123.9（KA）2*s Itt=512（KA）2*s ish=22.44KA SK=160MV*A I=8.8KA ″ies=40KA SN.K.QF=300MV*A I⑶∞=16KA 经过比较可知各校验条目均满足要求，故所选断路器型号SN10-10I型满足要求。

根据相关规定，10kv出线断路器应该选择轻型断路器，如果不符合这个条件的应该采取限流措施，由于SN10-10I型断路器属于轻型断路器，故满足相关要求。

从2号车间的断路器选择上我们可以看到，其短路数据和进线的短路数据一致。由于负荷电流都在630A以下，而少油断路器最小负荷电流只到630A，没有更小的型号，故所有馈线的断路器都只能选择同一型号。经过上面的分析，在3个车间馈线均采用SN10-10I户内型少油断路器，断路器的最大工作电流Imax﹤128.56A﹤IN.net=630A，满足条件，其他项目校验与上表相同。

7.2.2隔离开关的选择与校验

隔离开关是发电厂和变电所中常用的电器，它需要和断路器配合使用。隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通或切断负荷电流和短路电流。隔离开关主要用于：隔离电压、倒闸操作以及分、合小电流。 隔离开关的选择项目与计算公式： ①隔离开关的种类和型式选择

选择户内型隔离开关。

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②额定电压选择UN≥UN.S ③额定电流选择IN≥Imax ④热稳定校验Itt≥QK ⑤动稳定校验ies≥ish 10KV隔离开关的选择：

电路的计算数据：UNS=10KV，Imax=128.56A，I=8.8KA，ish=22.44KA，Sk=160MV*A，

″

2

Qk= I（3）2∞³tima=8.8*8.8*(1.0+0.1)=85.18，I

sh

=13.29KA

和断路器的情况相同，额定电流为200A已经是最小型号，故所有进出线的隔离开关均选用同一型号，型号选择以进线的负荷数据以及短路数据为准。可选用GN6-10T/200型户内型隔离开关，其参数如下：

UN=10KV，IN=200A，ies=25.5KA，It=5s=10KA，操动机构型号CS6-1T

隔离开关的校验： 隔离开关校验表： 校验项目 UN.S=10KV Imax=128.56A QK=123.9（KA）2*s ish=22.44KA GN6-10T/200 UN=10KV IN=200A Itt=102*5=500（KA）2*s ies=25.5KA 2由表格知选用GN6-10T/200型户内型隔离开关满足要求。

7.2.3电流互感器的选择与校验

电流互感器可按以下技术条件选择：

1.电流互感器一次回路额定电压和电流应满足UN1≥UNS，IN1≥INS，且为了确保

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所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近；

2.本设计中电流互感器的二次额定电流选择5A；

3.选择时应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择其型式，本设计中采用屋内式；

4.为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级；

5.为保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量。

由于本设计条件有限，电流互感器选择主要依据前四点，电流互感器选用有两个二次绕组的，分别用于测量和保护。

1. 电源进线和母联开关的电流互感器的选择、校验 选择型号：LFZ1-10 型高压电流互感器，变比为200/5

级次组合为0.5/3，1/3，用于保护和测量。 校验：1）额定电压UN=10KV 电网UNS=10KV 满足：UN≧UNS

2) 额定电流 IN=200A 考虑过负荷和自启动电流后的实际值（以后简称实

际值）为：INB=128.56*1.5=192.84A

满足：IN≥INB

3) 热稳定校验： QK= I″DL4 tk = 123.9[(kA)2s] 而查LFZ1-10 的参数有:It

2

2

t=[（90*200）/1000]*1=324[(kA)s]＞QK

2

2

4) 动稳定校验： ish = 22.44kA

而查LFZ1-10的参数有:Ies=1.414*160*200/1000=45.25kA ＞22.44kA 校验可得，选用LFZ1-10型电流互感器符合要求。 2.1号车间馈线电流互感器的选择、校验

选择型号：LFZ1-10 型高压电流互感器，变比为150/5（额定电流为150的CT是

在本设计情况下能够同时满足热稳定和动稳定的最小型号，故舍弃100/5的型号而选取高一级的CT）

级次组合为0.5/3，1/3，用于保护和测量。

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校验： 1）额定电压UN=10KV 电网UNS=10KV

满足：UN≧UNS

2) 额定电流 IN=150A 实际值电流

INB=46.19*1.3*1.5=90.07A 满足：IN≥INB

3) 热稳定校验： QK= I″DL4 tk = 123.9[(kA)s]

2

2

而查LFZ1-10 的参数有:It

2

t=[（90*150）/1000]*1=182.25[(kA)s]＞QK

2

2

4) 动稳定校验： ish = 22.44kA

而查LFZ1-10的参数有:Ies=1.414*160*150/1000=33.94kA ＞22.44kA 校验可得，选用LFZ1-10型电流互感器符合要求。 3.2号车间馈线电流互感器的选择、校验

选择型号：LFZ1-10 型高压电流互感器，变比为150/5

级次组合为0.5/3，1/3，用于保护和测量。 校验： 1）额定电压UN=10KV 电网UNS=10KV

满足：UN≧UNS

2) 额定电流 IN=150A 实际值电流INB=112.59A

满足：IN≥INB

3) 热稳定校验： QK= I″DL4 tk = 123.9[(kA)2s]

而查LFZ1-10 的参数有:It

2

2

t=[（90*150）/1000]*1=182.25[(kA)s]＞QK

2

2

4) 动稳定校验： ish = 22.44kA

而查LFZ1-10的参数有:Ies=1.414*160*150/1000=33.94kA ＞22.44kA 校验可得，选用LFZ1-10型电流互感器符合要求。 4.3号车间馈线电流互感器选择校验

选择型号： LFZ1-10 型高压电流互感器，变比为50/5

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级次组合为0.5/3，1/3，用于测量。

校验： 1）额定电压UN=10KV 电网UNS=10KV

满足：UN≧UNS

2) 额定电流 IN=50A 实际值电流INB=18.19*1.3*1.5=35.47A

满足：IN≥INB

采用有限流作用的RN1型熔断器进行保护，因此电流互感器不必校验动、热稳定。

校验可得，选用LFZ1-10型电流互感器符合要求。 5.所用变馈线电流互感器选择与校验

选择型号：LFZ1-10 型高压电流互感器，变比为10/5

级次组合为0.5/3，1/3，用于测量。 校验：1）额定电压UN=10KV 电网UNS=10KV

满足：UN≧UNS

2) 额定电流 IN=10A 所用变可以不考虑过负荷情况，则 实际值电流INB=4.62*1.5=6.93A

满足：IN≥INB

所用变采用带限流作用的RN1型熔断器进行保护，因此电流互感器不必进行动稳定和热稳定校验。

校验可得，选用LFZ1-10型电流互感器符合要求。

7.2.4电压互感器的选择与校验

电压互感器是比较特殊的电器，它的二次侧呈开路，阻抗很大，且有熔断器的保护，因此不必校验其动稳定和热稳定。 电压互感器的选择项目： 1.一次回路电压的选择

电压互感器一次绕组所接电网电压UNS应在（0.8-1.2）UN1范围内变动，电网额定电压为10KV，故选择电压互感器一次侧额定电压为10KV。 2.电压互感器的类型选择

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选用户内型电压互感器。 3.二次回路电压的选择

电压互感器的二次侧额定电压应满足保护、测量和监控仪表的要求。仪表用电一般都是100V或者100/√3V。本设计中选用三相五芯三绕组电压互感器进行Y0/Y0/开口三角 的联结方式（如图），据此查表可知电压互感器的二次侧电压应为100V。

4.容量和准确级选择

首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。

由于电压互感器三相负荷常不相等，为了满足准确级要求，通常以最大相负荷进行比较。 电压互感器的选择：

选择JSJW-10型三相屋内式电压互感器，这种互感器有辅助二次线圈联结成开口三角形。其参数如下UN1=10KV；额定电压比系数：10000/100/100/3；额定容量：0.5级时为120VA；1级时为200VA；3级时为480VA；最大容量为960VA。

7.2.5负荷开关的选择和校验

负荷开关目前只用到10kv及以下。负荷开关的选择只需按照一般条件进行，

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不需进行动、热稳定校验。

选择负荷开关的型号为：FRN12-12D/125-31.5型户内高压负荷开关。其额定电压为10KV，额定电流为200A，额定短路开断电流50KA，均能满足要求。

7.2.6熔断器的选择和校验

电压互感器保护用熔断器：

由于电压互感器一次绕组电流很小，故选择额定电流较小的熔断器。根据额定电压选用RN2-10/0.5型熔断器，其参数为：UN1=10KV；IN=0.5A。其最大开断容量为200MV*A，最大切断电流为12KA，均大于10KV母线短路时的数值，故所选熔断器满足要求。 所用变保护用熔断器：

所用变压器采用熔断器进行保护，和变压器配套使用的熔断器的选择有以下条件：

1.躲开变压器的正常过负荷电流。 2.躲开来自变压器低压侧的尖峰电流。 3.躲开变压器高压侧的励磁涌流。

综合以上三个条件，熔断器的额定电流可以选在计算电流的2倍左右。可以选择 RN1-10型熔断器，额定电流选择10A，其额定电压为10KV，最大开断容量200MV*A，最大切断电流为12KA，满足要求。

3号车间变保护用熔断器：

选择方法和所用变相同。选择RN1-10型熔断器，额定电流选择50A，其额定电压为10KV，最大开断容量200MV*A，最大切断电流为12KA，满足要求。对3号车间的熔断器进行灵敏度校验：

0.4KV母线上的短路电流归算到10KV侧的值为：

25.71*1000/(10/0.4)=1028.4A，则熔断器所保护的线路末端的两相最小短路电流为：

I

（2）

min =[(√3)/2]*1028.4=890.59A

（2）

min/IN=890.59/50=17.8﹥7，满足灵敏度要求。

熔断器的灵敏度为：Ksen= I

7.2.7 10KV母线的选择和校验

10KV高压母线一般选择矩形或槽型。现选择型号为：LMY—40³4单条矩形铝母线。

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选取母线支柱绝缘子跨距l=1.2m，相间距离a=0.3m，室内空气温度T=40℃。 10kV母线的最大持续工作电流Imax=128.56A。校验如下： 1. 按长期发热条件校验：

选用40mm³4mm单条矩形竖放铝导线，环境温度为40℃，经查表知，此

母线的载流量为395A，集肤效应系数Ks为1.0。 I=395﹥Imax=128.56，故该母线满足长期发热条件。 2. 按热稳定校验：

S≧Smin

S----------------所选导体截面积mm2；

Smin------------由热稳定决定的导体最小截面积 Smin=C---------------铝母线的热稳定系数87

QK--------------短路电流热效应

QK=I″tK

2

QKKSC

tK为短路电流假想时间为1.65S,则有：

Smin=

QKKSC=8800*√1.65/87=129.93

S=160﹥Smin=129.93，满足热稳定要求。 3. 按动稳定校验：

保证导体动稳定的根本条件是：

phl22ish103 al ph=1.76aW 其中，al --------导体材料的许用应力,铝的许用应力al为（500～700）

105Pa；

ph----------导体截面上实际产生的最大应力(Pa)； L ----------母线支柱绝缘子的跨距；

W -----------导体的截面系数m3 ，对于水平布置的三相母线，平放为

0.167bh2，立放为0.167b2h；

a -------------导体的相间距离；

本设计选择母线水平布置，且为立放的，故有：

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W=0.1670.00420.04=1.0710-7 m3

l22ish103=39.76106Pa＜（500～700）³105Pa ph=1.76aW 可见所选的母线也满足动稳定要求。

综上，选用LMY—40³4型铝母线符合要求。

7.2.8避雷器的选择和校验

避雷器选择主要考虑其额定电压有效值大于工频过电压。工频过电压和Um

的取值情况要求如下表。 选择依据:

避雷器工频过电压U > UNS

选用FS-10型配电用阀式避雷器，其额定电压为10kv,灭弧电压12.7 kv，工频放电电压为26～31 kv。

表1

中性点接地方式 系统标称电压（kV） 过电压值 （kV） 不直接接地 35～66 110～220 1.1Um Um 直接接地 330 母线 线路 500 母线 线路 3～10 1.4Um1.35Um1.4Um3331.3Um1.4Um33 表2 电压等级 Um 3kV 3.5kV 6kV 6.9kV 10kV 12.7kV 35kV 40.5kV 由于两段母线分列运行，因此在每个分段上都应该装设一个避雷器。

8 配电装置

该工厂由10kv电源供电。3～10kv配电系统的大多采用成套配电装置，因此选

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择合适的室内开关柜即可。现选择GG-1A（F）II型开关柜，根据进线、母联和馈线的不同接线方案，选择不同的开关柜型号，在主接线图和设备材料表中表达结果。

9 二次部分的设计

9.1 测量和监视装置 在总配电所

和测量仪表。

10KV侧进行计量，那么在总配电所的进线上就应该装有PT，CT

9.1.1.电测量仪表

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、优质和经济合理地运行，工厂供电系统的电力装置中必须装设一定数量的电测量仪表。

为了躲开车间变压器损耗引起的误差，决定在电源进线处（即10KV侧）进行计量。

各测量仪表的配置要求如下：

1. 在工厂的电源进线上，装设用于计费的有功电度表和无功电度表，为了解负荷电流，进线上还应装设（1～3）只电流表。

2. 高压配电所的两段母线上，分别装设电压表测量电压。在小电流接地系统中，各段母线上还应装设绝缘监视装置。 3. 10kv母联短路器上应该装设电流表。

4. 对于车间变电所，在高压侧装设电流表和有功电度表各一只。 5. 10KV的配电线路上，应装设电流表、有功和无功电度表各一只。 6. 0.4KV的电源进线或车间变压器低压侧，各相应装设一只电流表。

7. 低压动力线路上，装设一只单相有功电度表，实际电能按其计度的3倍计。 8. 0.4KV低压配电母线上装设一只电压表。

10KV高压线路电气测量仪表接线原理图：

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6-10电流表有功电度表无功电度表6-10高压线路电气测量仪表接线原理图

9.1.2绝缘监视装置

绝缘监视装置用于中性点不接地（或经消弧线圈接地）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。

10KV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。10KV配电母线的电压测量和绝缘监视接线原理图如下：

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母线电压6-10电压互感器二次电路电压测量及绝缘观察6-10母线电压测量及绝缘监视9.2 继电保护设置

9.2.1系统的保护配置

低压系统的保护由低压断路器和低压熔断器共同完成，35/10kv出线已经安装了保护且足以保护线路全长，故本设计主要考虑总配电所到车间配电母线的保护，这其中包括了总配10kv馈出线和车间变压器的保护。为了确保该10kv供电系统的正常运行，必须正确的设置继电保护装置。 该10KV系统中应配置的继电保护 ：

按照工厂企业10KV供电系统的设计规范要求，在此10kv供电系统的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置： 1.10kv线路应配置的继电保护

10kv线路一般均应装设定时限过电流保护。当过流保护的时限大于0.5s～0.7s时,应该装设电流速断保护。 2.10kv配电变压器应配置的继电保护

当配电变压器容量为800KVA及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于油浸式配电变压器还应装设瓦斯保护；另外尚应装设温度保护。 3. 10KV分段母线应配置的继电保护

对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间

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投入，合闸后自动解除；另外应装设过电流保护。

9.2.2保护的整定计算

馈线和变压器的过流保护整定计算：

10kv供电线路采用定时限过流保护作为主保护（保护动作于跳闸）。本设计中，变压器高压侧通过一段较短的电缆连接到配电母线，因此，过电流保护可以安装在配电所的出口断路器上，用以保护馈出电缆和车间变压器。各车间的保护配置方法相同，现选取比较典型的2号车间对保护值进行整定，其整定过程如下：

选取DL型继电器，其参数为：Krel=1.2, Kre=0.85, Kw=1，考虑到用电设备启动电流以及变压器过负荷的影响，取最大负荷电流IL.max=1.5*（100%+30%）* I30=1.5*1.3*57.74=112.59 ，其中I30为线路的计算电流。上面等式的意思是：在2号车间变压器过负荷运行时，馈线断路器上的过流保护不应动作。

变压器短时过负荷引起过电流时，过流保护不应动作，只在馈线或者变压器外部短路故障引起过流且超过整定值时，过流保护才会动作。

继电器的动作电流为：

Iop.2= KrelKwIL.max/ Kre Ki=1.2³1³112.59/(0.85³150/5)=5.30A,取6A。 选用DL-21C/10型电流继电器，其动作电流整定为2.5A～10A，并整定动作电流 Iop.2=6A，则保护装置的一次侧动作电流为： Iop.1= Ki Iop.2/ Kw=（150/5）³6/1=180A。

灵敏度的校验：

作为本线路的近后备保护时，灵敏度校验点选在被保护的本级线路的末端，即0.4KV母线。最小方式时，0.4KV母线上的三相短路电流为25.71KA，其归算到10KV侧的值为25.71*1000/(10/0.4)=1028.4A，则： 两相最小短路电流：I

（2）

min =[(√3)/2]*1028.4=890.59A

灵敏度为：Ksen= I

（2）

min.1/ Iop.1=890.59/180=4.95﹥1.5，满足要求。

过流保护的动作时限：

按照时限阶梯原则，35/10kv变电所馈出线的保护时限为1.5秒，那么10kv配电所馈出线的保护时限应该减去一个阶梯时限0.5S，即：

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时间继电器的整定时限：t= t1-△t=1.5-0.5=1.0S

电流速断保护的整定计算：

由于过流保护的动作时限大于0.7秒，必须再加上电流速断保护（保护动作于跳闸）。不妨选用DL型电流继电器。则Krel=1.25, Kw=1, Ki=(150/5)。整定过程如下：

一次动作电流：Iop.1= Krel I继电器的动作电流为：

Iop.2=（Kw/ Ki）³Iop.1=[1/（150/5）]³1408=46.93A ，取47A，校正一次动作电流为：

Iop.1= Iop.2³（Ki/ Kw）=47³(150/5)=1410A

以线路首端（10KV母线）为校验点，校验速断保护的灵敏度： Ksen= I

（2）

min.2/Iop.1=（√3/2³4.93*1000）/1410=3.03﹥1.5，满足要求。

（3）

max=1.25³28.16*1000/(10/0.4)=1408A

变压器的过负荷保护：

该工厂车间变压器过负荷的可能性比较大，因此有必要装设过负荷保护以反映过载而引起的过电流（过负荷保护动作于信号），提醒运行人员注意。过负荷保护整定过程如下： 变压器额定电流：

INT= SN/（√3 UN）=1000/10√3=57.74A 过负荷保护的动作电流：

Iop.K=(kk/Kfh) ³(INT/KTA) =(1.05/0.85)³（57.74/30）=2.37A， 过负荷保护启动时，一次侧的电流为： Iop.1= Iop.k³（Ki/ Kw）=2.37³(150/5)=71.2A 过负荷保护的整定时限为10～15秒。

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9.2.3部分二次图

图1－1 10kV线路过电流保护原理接线图

10防雷与接地

10.1 防雷

10.1.1.防雷设备

防雷的设备主要有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网以及避雷器。

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1.避雷器的作用和类型

避雷器能够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。避雷器主要有管型避雷器、阀式避雷器和氧化锌避雷器等。本设计选用阀式避雷器。

10.1.2.防雷措施

1. 架空线路的防雷措施

1.架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，且难以避免反击，故35千伏以下的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设或者不装设避雷线。而本设计中的架空线为10千伏，输电线路不长，架设的高度较低，且受到高层建筑和树木的屏蔽，遭受雷击的几率非常低，按照相关规定，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 自动重合闸装置（ARD）可以快速恢复供电，减小雷电引起的瞬时故障带来的停电损失。

（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 在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，装设阀式避雷器或保护间隙。

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。避雷针的保护范围应能覆盖被保护的建筑物，应能有效地避免反击现象。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。由于本设计采用的是户内配电，因此总配电所不必单独装设避雷针。

（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

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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。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气距离如下表。 雷雨季节经常运行的进线路数 避雷器至主变压器的最大电气距离 1 15 2 23 3 27 ≧4 30 由于本设计中没有总降压变电所，只有高压配电所，不用考虑其主变的防雷，因此在电源进线处不用安装避雷器。而为了防止车间变电所的变压器被损坏，可在高压配电所的配电母线上安装避雷器，用以保护各个车间的供电安全。避雷器的安装位置应满足上表的要求，由于两回进线均属于工作电源，故避雷器与车间各主变的电气距离应该限制在23米以内。

（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本设计中变压器的低压侧电压为0.4千伏，属于中性点直接接地系统，过电压可以通过接地装置接入大地，而且该地区的雷雨天气不多，厂区配电又是采用的电缆，出现雷击事故的几率很小，因此低压侧可不必装设避雷器。

10.1.3 避雷器的型号选择

避雷器的选择过程在电气设备选型时完成。

10.2接地

10.2.1.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。

10.2.2.确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢

1.确定接地电阻

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本系统接地情况：1000V以上小接地电流系统，仅用于高压电气设备。按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件： RE ≤ 250V/I RE ≤ 10Ω 式中IE的计算为

IE = IC = 60³(60＋35³4)A/350 = 34.3A 故 RE ≤ 350V/34.3A = 10.2Ω

综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE≤10Ω （2）接地装置初步方案

现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40³4mm2的扁钢焊接。 （3）计算单根钢管接地电阻 查相关资料得土质的ρ = 100Ω²m

则单根钢管接地电阻RE(1) ≈ 100Ω²m/2.5m = 40Ω （4）确定接地钢管数和最后的接地方案

根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得ηE ≈ 0.66。 因此可得

n = RE(1)/(ηERE) = 40Ω/(0.66³4)Ω ≈ 15

考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作 地体，用40³4mm2的扁钢连接，环形布置。

11 照明系统设计

11.1照明系统设计的要求

照明系统的设计要求：

1.合适的照度 照度的选择，必须与所处环境的要求一致。 2.限制眩光 眩光会造成视觉不适、视觉降低。

3.良好的光色 本厂属于纺织企业，某些车间对光色的要求比较高。

4.电压质量 照明系统对电压质量要求较高，要求电压偏差不超过额定值的5%。

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5.安全经济 这也是照明系统设计方案是否合理的主要判断依据。

11.2总配电所照明系统设计的大致步骤

1.按照照度、光色和经济性的要求，选择合理的光源。配电所可以选择节能、显色性好的荧光高压汞灯。

2.灯具的选择和布置。土建工程完成以后，根据配电所的建筑面积、房屋高度，母线的布置情况，选择合适的灯具型号以及布置方案，检验等效灯距和距高比是否满足要求。

3.查表得出墙壁和天花板的反射系数，用利用系数法求总配电所的照度，看是否满足要求。

12 二次回路图

主要的二次回路图在二次部分设计时已画出。

13 主要设备材料表

1号车间变压器：S9—800/10，800 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.8， △PK=7.5KW，△P0=1.4KW △Uk%=4.5 1台 2号车间变压器：S9—1000/10，1000 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=0.7，△PK=10.3KW，△P0=1.7KW △Uk%=4.5 1台 3号车间变压器：S9—315/10，315 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.1，，△PK=2.65KW，△P0=0.67KW △Uk%=4 1台 所用变压器：S9—80/10，80 kVA，（6；6.3；10）/0.4，Y,yn0, IO%=1.8，，△PK=1.25KW， △P0=0.24KW △Uk%=4 2台 断路器：SN10-10I户内型少油断路器，UN.et=10KV，IN.et=630A，SN.K.QF=300MV*A，it=2=16KA，ies=40KA，tQF=0.06s 5*3=15个 隔离开关：GN6-10T/200型户内型隔离开关，UN=10KV，IN=200A，ies=25.5KA，It=5s=10KA，操动机构型号CS6-1T 13*3=39个 - 52 -

电流互感器：LFZ1-10 型高压电流互感器18个，其中200/5的3*2=6个，150/5的2*2=4个，50/5的1*2=2个，10/5的2*3=6个 电压互感器：JSJW-10型三相屋内式电压互感器 2个 负荷开关：FRN12-12D/125-31.5 10千伏户内型高压负荷开关 1*3=3个 熔断器：RN1-10型熔断器9个，其中额定电流为50A的1*3=3个，额定电流为10A的2*3=6个，RN2-10/0.5型熔断器2*3=6个，其额定电流为0.5A 母线（竖放）：LMY—40³4单条矩形铝母线 2*3=6根 避雷器：HY5WS-10/12.6 型10千伏配电用氧化锌避雷器 8个 开关柜：GG-1A（F）II型开关柜 11个 ，具体型号参考主接线图 架空线：50 mm2低压单根架空聚乙烯绝缘电线 2*3=6根 电缆：185mm2BLV铝芯聚氯乙烯绝缘电缆 5*3=15根 静电电容器：低压单相并联电容器BZMJ0.4-14-1 24个 BZMJ0.4-14-1电容器 21个 BZMJ0.4-16-1电容器6个 BZMJ0.4-8-1电容器 3个

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结 论

知识经济时代，以不确定性为特征的竞争环境向现代企业提出了新的挑战，人力资源管理作为管理学的一个分支，在企业管理活动中的地位越来越重要。企业要实现利润最大化，有效来发人力资源，就必须更新观念，实现向人力资源管理的转变。我国国有企业人力资源管理存在开发考评、选人用人等方面，解决问题的对策在于树立新的人力资源管理观念，建立实施新的机制，完善相关法规体系，采用新的科学手段实现依法管理。

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参考文献

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[2] 焦留成.实用供配电技术手册.机械工业出版社.2001.9 [3] 张朝英.供电技术.机械工业出版社.2005.8 [4] 居容.供配电技术.化学工业出版社.2005.2 [5] 唐志平.供配电技术.电子工业出版社.2005.1 [6] 余建明.供电技术（第三版）.机械工业出版社.1998.5

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致 谢

在老师的精心指导下，经过2个多月的努力，我终于顺利完成了本次设计任务。通过这次设计，我初步了解了工厂供电的设计方法，不仅积累和巩固了专业知识，还锻炼了自学的能力。在此我要特别要感谢岳树盛老师，他为我们不辞辛苦的点拨，给我们解决了不少课题中的疑难问题，提供了很多指导性的意见。在感叹老师渊博的学术理论知识及丰富的实践经验的同时，我也看到了老师严谨的治学态度和一丝不苟的敬业精神，这些都将使我终身受益。另外，我也向在本次设计过程中给予我帮助的老师和同学表示衷心的感谢。

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学 号：45

设计（论文）题目：10KV供电系统设计

—某中小型纺织企业供电系统的设计

学生姓名：

专业班级： 09自动化1班

学 院： 电气工程学院

指导教师： 岳树盛

2011年12月15日

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