毕 业 设 计
（阳矿供电系统设计）
姓 名
专 业 电气动化
年 纪
目 录
第章 绪 4
11阳矿供电系统简介 4
12 设计原始资料 4
121 电压等级 4
122 设计容量 4
123 进出线负荷情况 5
124环境条件 5
第二章 负荷计算 6
21 负荷计算目 6
22负荷计算 6
221 负荷计算关物理量 6
23 计算负荷实计算方法 8
231求计算负荷 8
第三章 电气接线选择设计 14
31 种常接线方式较选择(厂区供电) 14
311双母线接线 14
312单母线分段接线 14
32 变压器选择 15
321 变压器台数选择 15
322 变压器选择计算 16
第四章 短路计算 19
41短路计算方法步骤 19
441 欧姆法 19
442标幺值法 19
42 短路计算 19
第五章 电气设备选择 23
51 导线截面选择 23
52 母线选择 27
53 断路器隔离开关选择 30
531 断路器选择 30
532 隔离开关选择 31
533 短路条件进行校验 31
第六章 功补偿 33
61 功率数基概念 33
62 提高功率数方法 33
63 联电容器补偿方式 33
631 低压集中补偿 33
64 功功率补偿计算 34
第七章 防雷接 37
71 避雷针 37
711 避雷针作 37
712 避雷针装设原 37
72 避雷器 38
721 避雷器作 38
722 避雷器工作原理 38
73 保护接 38
731 工作原理 38
732 适范围 39
733 接类型 39
第八章 结 束 语 40
参 考 文 献 41
前 言
毕业设计科结业综合性教学环节考察两年理知识掌握程度学深化升华通毕业设计力衡量独立思考行分析理应现场实际操作力
文题目阳矿供电系统设计根阳矿负荷特点供电系统设计容展开说明容包括电气接线方案较选择负荷计算统计变压器选择三相短路计算母线选择导线选择计算校验设备选择功功率补偿容量计算功补偿方式选择防雷接然做毕业设计程遇许困难更巩固学专业知识解决毕业设计程中出现问题参考电力工程设计手册供电技术电气工程电力系统继电保护原理发电厂电气部分等书籍 时王老师悉心指导学帮忙水限设计中难免错误处恳请位老师批评指正
第章 绪
11阳矿供电系统简介
矿区供电电源110KV双回路电源路宝阳变电站采LGJ—150型铝绞线供矿区110KV变电站线路总长238KM混凝土杆路王寨变电站采LGJ—185型铝绞线供矿区变电站线路总长139KM矿区变电站安装2台SFSL1型SFSL6型2万千伏安变压器担负矿区附农村电时台工作台备变压器输出6KV供井
井供电矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ240)6KV供电井面变电目前正准备安装 3回路110KV变电站西风井扇风机房两条专高压线路全井总装机容量11140KW中面1640KW井9600KW高压电动机安装30台负荷5023KW面变电井两水面四变电面井中央变电5趟铠装电缆型号ZLQP3×185型长度740米10变电250变电三趟电缆长度779米
二井供电矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ185)6KV供电线路面变电长度104KM全井总装机容量6565KW中面1890KW井4675KW高压电动机安装5台负荷2460KW面变电井两采区四变电面井中央变电2趟铠装电缆型号ZLQP3×95型长度900米中央变电戊2台变电2趟电缆长度1400米戊2台变电戊2采区变电2趟电缆长度584米
三井供电矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ120)6KV供电线路供面变电长度167KM全井总装机容量2620KW中面1120KW井1500KW负荷491KW面变电井2变电矿井供电力满足安全生产求面井中央变电2趟铠装电缆型号ZLQP3×70型长度210米中央变电采区变电两趟电缆长度480米
12 设计原始资料
121 电压等级
10KV660V380V
122 设计容量
拟设计安装五台变压器
123 进出线负荷情况
(1)矿中央变电引进两趟110KV进线
(2)变电出线电缆出线
(3)负荷功率数08左右
124环境条件
高气温376摄氏度低气温25摄氏度热月份均温度233摄氏度变电处海拔高度200M污秽程度中级
第二章 负荷计算
电力负荷计算合理配置电源合理布局供电线路正确选择种电器设备导线电缆等缺少负荷计算准确设计工作建立基础资料出工程设计方案济合理反负荷计算会造成投资设备器材浪费设备承受符合电流造成事影响安全供电
21 负荷计算目
进行工厂供电设计时基原始资料工艺部门提供种电设备产品铭牌数额定容量额定电压等设计否简单设备额定容量选择导体种供电设备呢显然安装设备非时运行运行着设备实际需负荷时刻等设备额定容量超额定容量范围时时变化着直接额定容量(称安装容量)选择供电设备供配电系统必导致色金属浪费工程投资增加供配电设计第步．需计算全厂车间实际负荷
负荷计算包括：
(1)求计算负荷(称需负荷)目合理选择工厂级电压供电网络变压器容量电器设备型号等
(2)算出尖峰电流计算电压波动电压损失选择熔断器保护元件等
(3)算出均负荷计算全厂电需量电损耗选择功补偿装置等
22负荷计算
221 负荷计算关物理量
年负荷负荷利时数
年负荷指全年中工作班半时均功率值符号PmaxQmaxSmax分表示年功功视负荷
谓工作班指年中负荷月份少出现2—3次负荷工作班偶然出现某工作班
年负荷利时数Tmax假想时间物理意义：果户年负荷Pmax持续运行Tmax时消耗电恰等全年实际消耗电Tmax年负荷利时数图2—2示年持续负荷曲线两轴包围面积等PmaxTmax积(面积I等面积II)Tmax表达
TmaxWpPmax(h) (2—1)
理
Tmax(功)WQQmax (2—2)
式中W——全年消耗电量
Wp—功电量(kw·h)
WQ——功电量(kvar·h)
Tmax标志工厂负荷否均匀重指标概念计算电损耗电气设备选择中均
二 均负荷负荷系数
(1) 均负荷
均负荷指电力户段时间消费功率均值记作PpjQpjSpj图2—1(b)示均功负荷值户0t时间消费电Wp(KW·h)时间t
Ppj＝Wpt (kw) (2—3)
式中 Wp——0t时间消托功电Wp(kW·h)
年均负荷全年时数t取8760Wp全年消费总电
工作班均负荷负荷称负荷系数．分表示功功负荷系数关系式
＝PpjPmax (2—4)
＝QpjQmax (2—5)
(2) 负荷系数
负荷系数称负荷率负荷曲线填充系数表征负荷变化规律参数值愈负荷曲线愈坦负荷波动愈根验数字般工厂负荷系数年均值＝0．70—0．75＝O．76—0．82
述数说明功负荷曲线变动功负荷曲线坦量电焊设备工厂车间外般 值值高10％15％左右相类型工厂车间具似负荷系数
三需系数利系数
工厂供配电系统设计运行中常需系数利系数定义
需系数 KxPn (2—6)
利系数 KL Pn (2—7)
式中Pn——额定功率
实践表明类型工厂需系数Kx利系数KL十分相分典型数值表示
23 计算负荷实计算方法
常计算方法需系数法二项式法利系数法等实际工程供配电设计中广泛采需系数法种方法计算简便方案估算初步设计全厂型车间变电施工设计
根负荷类型选择需系数法求出计算负荷
231求计算负荷
设备容量确定
进行负荷计算时需性质电设备分电设备组然确定设备容量(称设备功率)
电设备额定工作条件长期工作短时工作求计算负荷时额定功率直接相加需工作制电设备额定功率换算统规定工作条件功率功率称电设备设备功率(设备容量)PS表示值分：
(1)长期工作制电设备PS＝Pn(额定功率)
(2)短时连续工作制电设备PS＝Pn
(3)反复短时工作制电设备设备功率某暂载率铭牌额定功率统换算标准暂载率功率
谓暂载率指电设备工作时间整工作周期时间值Jc表示
Jc＝100 (2—8)
式中 tg——工作时间
tx——停歇时间
设备铭牌额定功率时哲载率JCn表示称额定暂载率
二需系数法求计算负荷
(1)电设备组计算负荷
电设备组工艺性质相需系数相设备合成组电设备车间中根具体情况电设备分干组分计算电设备组计算负荷
计算公式
(2—9)
式中PjsQjsSjs——该电设备组功功视计算负荷
Ps——该电设备组设备容量总包括备设备容量(kW)
Un——额定电压(kv)
——运行功率数角相应正切值
Ijs——该电设备组计算电流(A)
Kx——该电设备组需系数
需系数物理意义：
(2—10)
式中——电设备组均效率(电设备运行时产生功率损耗电设备(电动机)输出功率实际输功率电设备效率＜1)
K∑——时系数(电设备组设备非时运行该设备组负荷时工作着电设备容量该组电设备总容量时系数K∑＜1参见表2—1台电动机言K∑1)
Kf ——负荷系数(工作着电设备般非全满负荷运行该设备组负荷时工作着电设备实际需功率工作着电设备总功率称负荷系数Kf＜1)
——线路供电效率(电功率通电力线路线路产生功率损耗末端功率始端功率线路末端功率端功率称线路供电效率般0．95—0．98)
出需系数综合系数标志着电设备组投入运行时供电网络实际取功率电设备组设备功率需系数般l
表2—1需系数法时系数K∑ (供参考)
应范围
K∑
确定车间变电低压母线负荷时采功负荷时系数
1冷加工车间
2热加工车间
3动力站
二确定配电母线负荷时采功负荷时系数
1计算负荷5000kW
2计算负荷5000kW10000Kw
3计算负荷超10000kW
0708
0709
0810
0910
085
080
注：功负荷时系数般采功负荷时系数K∑相数
全厂车间设备容量直接计算全厂负荷时应时表中两中时系数
(2)电设备组计算负荷
配电干线车间变电低压母线常电设备组时工作电设备组负荷非时出现求配电干线车间变电缩低压母线计算负荷时应计入时系数K∑具体：
(2—11)
式中PjsQjsSjs――配电干线变电站低压母线功功视计算负荷
K∑――时系数参见表2—1
m――该配电干线变电站低压母线接电设备总数
KxiPsi――分某电设备组需系数功率数角正切值总设备容量
Ijs――该干线变电站低压母线计算电流(A)
Un―― 该干线低压母线额定电压(kV)
五变压器代入公式计算：
(1)变压器：已知P＝934kW取cos075Kd08现求总计算负荷取功时系数功时系数Ksi09：
根负荷电流选择动开关额定电流800A
(2)变压器二：已知P＝770kW取cos08K∑ 08现
求总计算负荷取功时系数功时系数Ksi09：
根负荷电流选择动开关额定电流700A
(3)变压器三：已知P＝590kW取cos 07Kd07现求总计算负荷取功时系数功时系数K∑09：
根负荷电流选择动开关额定电流800A
(4)变压器四：已知P＝694kW取cos085Kxi08现求总计算负荷取功时系数功时系数K∑09：
根负荷电流选择动开关额定电流600A
(5)变压器五：已知P＝991kW取cos08Kxi08现求总计算负荷取功时系数功时系数K∑09：
根负荷电流选择动开关额定电流800A
根计算 PQ值作第三章变压器选择第四章短路电流计算第六章功补偿提供数中电流值作选择电缆型号选择动开关
表2－2 变压器负荷统计结果汇总
变压
器名
PkW
Qkvar
SkVA
cos
IA
sin
tan
号
934
593127
89664
075
78438
0661
0662
075
101
062
075
二号
770
4158
6930
08
606235
06
三号
590
379134
46462
07
705945
0714
四号
694
309802
587859
085
514859
0527
五号
1195
6453
10755
08
940846
06
第三章 电气接线选择设计
接线设计包括选择变压器容量台数电气接线方式研究常类型电气接线方案根工厂供电性求技术济较选出合理电气接线
31 种常接线方式较选择(厂区供电)
311双母线接线
图31 双母线接线
图31示分段双母线接线图具两组母线W1W2两组母线间母线联络短路器QF(简称母联)连接起回路台断路器两组隔离开关接两组母线母连短路器QF短开时组母线带电组母线带电带电称工作母线带电称备母线正常运行时接工作母线隔离开关接通接备母线隔离开关断开
312单母线分段接线
图32 单母线分断接线
图32单母线分段断路器QF1进行分段提高供电性灵活性重户段引出两回馈电线路两电源供电段母线发生障时分段断路器动障段隔离保证正常段母线间断供电致重户停电
通较知方案方案二性高济技术条件说结合设备选型综合考虑方案二保证供电性前提较济佳方案
32 变压器选择
321 变压器台数选择
变压器台数选择原：
(1)选择台适范围：
a总计算负荷1250kVA三级负荷变电
b变电低压联络线备电源总计算负荷1250kVA含部分二级负荷变电
(2)选择两台适范围：
a供含量二级负荷变电
b供总计算负荷1250kVA三级负荷变电
c季节性负荷变化较技术济考虑济运行利
(3)选择台适范围：
a供电网接电流身设备安全利
b供电会造成电压严重波动设备较
根阳矿负荷特点选五台变压器厂区供电
322 变压器选择计算
负荷计算中变压器功功率功功率损耗简化公式计算
SJL1等型电力变压器
△PT 002Sjs (3－1)
△QT ≈ 008Sjs (3－2)
SL7S7S9等低损耗电力变压器
△PT 00015Sjs (3－3)
△QT ≈ 006Sjs (3－4)
(1)变压器：现已知P934KWSjs89664KVA功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器容量1000kVA根工程手册工变压器型号现选S9－100010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量1000kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(2)变压器二：现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器二容量800kVA根工程手册工变压器型号现选S9－80010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量800kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(3)变压器三：现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器三容量630kVA根工程手册工变压器型号现选S9－63010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量630kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(4)变压器四：
现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器四容量630kVA根工程手册工变压器型号现选S9－63010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量630kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(5)变压器五：现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器五容量1250kVA根工程手册工变压器型号现选S9－125010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量1250kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0根计算制表：
表3－1变压器型号统计
变压器名
型号
容量(KVA)
cos
联结组
号
二号
三号
四号
五号
958492
704428
555917
607253
107956
S9100010
S980010
S963010
S963010
S9125010
1000
800
630
630
1250
0720
0787
0681
0823
0673
Yyn0
Yyn0
Yyn0
Yyn0
Yyn0
第四章 短路计算
保证电力系统安全运行电力系统设计运行分析中仅考虑系统正常状态运行情况应该考虑系统发生障时运行情况障产生果等电力系统短路种系统障中出现情况严重种谓短路电力系统中切正常相相间相(指中性点直接接系统)间发生通路情况
41短路计算方法步骤
441 欧姆法
(1) 计算短路回路中元件阻抗
(2) 绘短路回路等效电路阻抗串联求等效阻抗求等效阻抗方法化简电路计算短路回路总阻抗
(3) 计算三相短路电流周期分量效值短路电流三相短路容量
(4) 列出短路计算表
442标幺值法
(1) 设顶基准容量Sd基准电压Ud计算短路点基准电流Id
(2) 计算短路回路中元件电抗标幺值
(3) 绘短路回路等效电路阻抗串联回路求等效阻抗方法化简电路计算短路回路总电抗标幺值
(4) 计算三相短路电流周期分量效值短路电流三相短路容量
(5) 列出短路计算表根阳矿特点短路类型选欧姆法进行短路计算
42 短路计算
(1)第台变压器图4－1变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器1000kVA短路电流Uk()45
欧姆法计算进行三相计算计算序容K点短路计算
图4－1 电力系统图1
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗：计算
三相短路电流 ：
三相短路容量
(2)第二变压器图4－2变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器800kVA短路电流Uk()45
图4－2 电力系统图2
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗： 计算
三相短路电流：
三相短路容量
(3)第三台变压器图4－3变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器630kVA短路电流Uk()45
图4－3 电力系统图3
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗计算
三相短路电流
三相短路容量
(4)第四台变压器图4－4变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器630kVA短路电流Uk()45
图4－4 电力系统图4
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗计算
三相短路电流
三相短路容量
(5)第五台变压器图4－5变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器1250kVA短路电流Uk()45
图4－5 电力系统图5
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗计算
三相短路电流
三相短路容量
时根三相短路容量选择出口断路器容量
第五章 电气设备选择
正确选择电气设备目导体电器正常情况障情况均安全济合理运行进行设备额选择时应根工程实际情况保证前提积极稳妥采新技术注意节约投资选择合适电气设备
电气设备选择般原：
(1)选择设备额定电压额定电流短路障电流校验设备动稳定热稳定性
(2)工作环境运行求济效果货源情况选择设备型号规格例选屋外室设备选防爆型普通型设备选适频繁操作少油断路器选适频繁操作真空断路器等
(3)装设点三相短路容量Sd校验开关电器断流力(断流容量)求设备额定断流容量装设点Sd
式中 ——设备额定电压切断电流
——安装点三相短路电流
开关电器安装低额定电压电路时断流容量降低式计算：
式中 ——开关电器额定电压
——安装点实际电压
——应实际电压新断流容量
电气设备安全工作必须正常工作条件进行选择短路条件校验热稳定动稳定性
51 导线截面选择
架设电网时保证整供电系统供电安全减少建设初期投资年支付运行费选择导线电缆截面时应满足条件：
发热条件选择导线截面
种导线通电流时导线身电阻电流热效应会导线发热温度升高果导线温度超定限度导线绝缘加速老化甚损坏造成短路失火等事导线长期通符合电流热定截面导线规定容许电流值称允许载流量数值根导线绝缘材料种类＼允许温升＼表面散热情况散热面积等条件确定发热条件选择导线截面求根计算负荷求出总计算电流超允许载流量
(5－1)
视负荷电网额定线电压
(5－2)
导线敷设点环境温度导线允许载流量采温度时导线允许载流量应校正系数：
(5—3)
式中 ——导线正常工作时高允许温度
——导线允许载流量采环境温度
—导线敷设点实际环境温度
必须注意：发热条件选择导线截面积必须注意保护装置(熔断器短路器等)配合配合导致导线流发热起燃保护装置动作情况
二线路电压损失选择导线
(1)截面法 根允许电压损失％计算出允许电压损失．算出导线电抗产生电压损失
(5—4)
式中 ——导线公里电抗值()
——干线通功功率(kvar)段干线长度(km)积
——线路额定电压(kv)
—般架空线路假定04()算电阻产生电压损失
＝— (5—5)
(5—6)
然利公式求出需截面：
(5—7)
式中 ——导线材料电导系数
段干线通功功率(kw)该段干线(km)积
算出截面选出标准截面允许电流 (A)值
(2)截面法 利式求出线段导线计算截面：
(5—8)
第段导线截面积：
(5—9)
第段导线截面积()：
(5—10)
式中 ——第—段导线通功功率(kw)
——第j段导线通功功率(kW)
线路电压损失导线材料截面线路长短电流密切相关线路越长负荷越线路电压巡视越工程计算中采计算相电压巡视种简单公式：
(5－11)
式进行计算
(5－12)
式中P――功负荷(kW)
L――负荷点线路首端长度(km)
――单位长度线路相电阻
――单位长度线路相电抗
U ――线路电压(kV)
――三相线路kWkm电压损失百分值(％)
求出计算截面积选标称截时．电源线段稍套负荷线段量
三济电流密度选择导线截面
投资运行费全面考虑较济合理电流密度称济电流密度电线电缆截面直接关系线路投资电损耗截面节约线路投资会增加线路量损耗截面选择然减少线路量损耗投资会相应增加选择导线截面时综合考虑线路投资效益济运行济电流密度确定电线电缆截面计算方法
ISJ (5－13)
式中 I线路流电流
S导线横截面积
J 济电流密度
四机械强度选择导线截面
架空线路常遭风．覆冰低温考验保证安全运行供电国规定架空导线允许截面表4—8示计算出截面低表中规定数值．必须表数值选
述四种选择方法必须时满足机械强度发热允许电压损失等求方保证 安全电缆较短架空线路允许载流量选择允许电压损失校验
面变压器(出线)例进行导线选择计算
前变压器选择中知选变压器额定容量1000kVA低压侧均功率数变压器出线长度180m
①发热条件选择
采三相铜芯聚氯乙烯绝缘电缆
查表知选择电缆铜芯截面3×70mm²时
25ºC载流量1285A＞874A选择线芯210 mm²三相铜芯油浸纸绝缘电缆ZQ22－3×70型
②校验电压损失
查表
实际电压损耗百分
远允许电压损耗
电压损耗满足求
③校验机械强度
根表规定机械强度求完全够满足
④校验短路热稳定度
满足短路稳定度截面
(5－14)
式中
C查表
见选电缆线芯截面3×70 mm²满足热稳定度求
选择线芯210mm²三相铜芯油浸纸绝缘电缆ZQ22－3×70型
计算方式选择组变压器出线ZQ22－3×70型
52 母线选择
母线材料结构排列方式
母线材料铜铝两种铜电阻率低．机械强度抗腐蚀性强母线材料铜工业重途储量价格较贵铜母线仅空气中含腐蚀性气体(海岸化工厂等)配电装置中
铝电阻率铜17—2倍重量铜30％储藏量价格低广泛应屋外配电装置中
工厂供电系统10kv母线矩形铝母线母线三相排列布置根具体情况定
二母线截面选择
母线截面选择参导线截面选择
三短路条件校验母线热稳定
正常条件选择母线截面必须校验短路时热稳定工程简化计算常采短路时发热满足高允许温度条件选导线截面等时便稳定反稳定式计算
(5—15)
中――三相短路电流(A)
――集肤效应系数
――假想时间
四短路条件校验母线动稳定校验
电工基础知处空气中两行导体分通电流时两导体轴线距离a导体间电动力：
(5—16)
式适圆截面实芯空芯导体项条矩形截面导体线路般适果三相线路发生两相短路应式计算导线间电动力
(5—17)
式中 ——二相短路击电流(A)
果三相线路中发生三相短路时三相短路电流中间相产生电动力
(5—18)
母线等硬导体般短路时受应力校验动稳定度满足条件：
(5—19)
式中 ——作母线三相短路击电流计算应力
——母线允许应力硬铝70硬铜140
M——母线通时受弯曲力矩
W——母线截面系数单位
面变压器例进行母线选择计算：
(1)根负荷统计中计算电流知负荷电流时考虑年利时少采铜母线较负荷供电低压供电母线形状选择矩形较实心圆母线具冷条件交流电阻率相条件截面较优点
述选择矩形铜母线长时工作电流计算电流确定
根长时工作电流选80×10mm2矩形铜母线查允许载流量1747A
环境高温度42ºC长时允许电流根公式
(5－20)修正
中――母线高允许温度般70ºC
――高环境温度
――母线截面长时允许电流(A)
――长时允许电流修正值
考虑动稳定度母线采放允许电流值应降低8％
长时允许电流符合求
(2)母线动稳定校验
GCK配电柜宽12m柜间空隙0018m母线中心距a025m采中间进线联运行时母线两端短路母线受电动力数值根公式计算中短路电流22kA(第五章短路电流计算中算出)
母线弯矩
母线计算应力
铜材料允许弯曲应力1372×108Nm2
动稳定符合求
(3)母线热稳定校验
根公式
(5－21)
确定母线热稳定截面
查 C＝175取
选铜母线截面80×10mm2热稳定符合求
计算方法外四变压器母线截面80×10mm2符合求
变压器相接电气设备电缆型号查表计算统计结果见供电系统图标识
53 断路器隔离开关选择
531 断路器选择
断路器供电系统中重电器设备负荷情况接通断开电路系统产生短路障时迅速切断短路电流仅通断正常负荷电流通断定短路保护装置作动跳闸切短路障
断路器根技术参数选择前面述般条件外应满足额定切断电流切断容量条件
(5—22)
式中——断路器额定电压切断电流(切断容量)
——断路器安装点发生三相短路时次暂态短路电流
——短路容量
选择断路器时考虑电流电压额定值外校验断流容量短路时动稳定热稳定否符合求技术指标运行指标否够满足时选择配套操作机构
根原10KV侧断路器选择型号ZN28A1263025 ZN28A12系列户高压真空断路器三相交流50HZ额定电压12KV户装置装设固定开关柜中工矿企业发电厂变电站电路保护控制适频繁操作场少油路器开关柜改造换断代产品断路器总体结构开关体操作机构体式分体式安装两种形式体式结构ZN2812基型分体式结构ZN28A12型安装种固定式开关柜中GG1A(Z)XGN210(Z)等
532 隔离开关选择
隔离开关种没灭弧装置控制电器功隔离高压电源保证电气设备安全检修允许带负荷操作
选时应根额定电压额定电流安装点环境条件规格型号然短路电流进行校验选隔离开关时需选定配套操作机构
根原10KV侧隔离开关选择型号GN1912C系列 GN191212C40063010001250型户高压隔离开关(简称隔离开关)额定电压12KV三相交流50Hz户装置作电压负荷情况分合电路
533 短路条件进行校验
热稳定校验
校验电气设备热稳定性校验设备载流部分短路电流作金属导电部分温度应超高允许值满足条件选出电器设备符合热稳定求
做动稳定校验时通电气设备三相短路电流工程计算中常式校验选电气设备否满足热稳定求
(5－23)
式中三相短路电流周期分量稳定值(KA)
等值时间
Ith制造厂规定t秒电器热稳定电流(KA)
T Ith相应时间(s)
二动稳定校验
电气设备中短路电流通时产生电动力电气设备产生严重破坏作允许电流幅值效值表示电动力稳定程度表明电器通述电流时致电动力作损坏满足动稳定条件
(5－24)
式中三相短路时击电流效值电流
三断路器校验：
(1)额定电压12KV 10KV≥符合技术条件
(2)额定电流630A长期工作电流
≥符合技术条件
(3)断路器开断电流 40KA 3207KA > 符合技术条件
(4) 满足动稳定校验
(5)
四隔离开关校验：
10KV侧隔离开关型号GN1912C400 GN1912C630
(1)额定电压12KV＝10KV＝符合技术条件
(2)额定电流＝1250A长期工作电流
1250A
符合技术条件
(3)＝63KA＝157KA满足动稳定校验
第六章 功补偿
61 功率数基概念
工厂供配电系统中电设备绝数根电磁感应原理工作部分作功电转换机械称功功率—部分建立交变磁场电转换磁磁转换电样反复交换功率称功功率两种功率构成视功率功功率P功功率Q视功率S间存述关系：
(6—1)
(6—2)
称功率数功率数户负荷性质关功功率需感性功功率越功率数越
62 提高功率数方法
改善功率数途径减少电设备功功率方法调整然工功率数
63 联电容器补偿方式
功功率工补偿设备联电容器步补偿机两类联电容器旋转部分运行维护方便安全便安装耗低投资省般工厂广泛采联电容器进行功补偿联电容器补偿方式：
631 低压集中补偿
装设点般接变电低压母线电容器柜装设低压配电柜原理电路图图6－1示
特点补偿低压母线前功功率变压器功功率补偿减少变压器容量运行维护较方便适范围适中型工厂车间变电低压侧基功功率补偿
图6－1 低压集中补偿电路原理图
厂采低压供电补偿方式采低压集中补偿方式变压器出线端采取电容器补偿
64 功功率补偿计算
(1)变压器说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝690413kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器补偿前然均功率数cos＝072
利 求出补偿容量Qc
需补偿235431kvar功功率补偿功率数原072提高095
(2)变压器二说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝5544kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器二补偿前然均功率数cos＝0787
利 求出补偿容量Qc
需补偿85551kvar功功率补偿功率数原0787提高095
(3)变压器三说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝378669kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器三补偿前然均功率数cos＝0681
利 求出补偿容量Qc
需补偿173809kvar功功率补偿功率数原0681提高095
(4)变压器四说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝499074kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器四补偿前然均功率数cos＝0823
利 求出补偿容量Qc
需补偿31974kvar功功率补偿功率数原0823提高095
(5)变压器五说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝796899kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器五补偿前然均功率数cos＝0673
利 求出补偿容量Qc
需补偿386404kvar功功率补偿功率数原0673提高095
根计算选低压动功补偿滤波装置型号KDCF30004
第七章 防雷接
供配电系统防雷保护接装置安全供配电重设施确保运行中身安全供电应根工程特点规模发展规划雷电情况质特点等合理确定防雷接设计方案
71 避雷针
711 避雷针作
避雷针作：
吸引雷雷电流通避雷针安全泄入保护避雷针附电力设备建筑物免受直击雷危害
712 避雷针装设原
(1) 独立避雷针宜设独立接装置非高土壤电阻区工频接电阻宜超10欧姆困难时该接装置接网连接两者接电阻降低防止接网反击35kV设备求避雷针接网连接点35kV设备接网连接点接体长度15M15M长度般接体传播雷电电压衰减35kV设备危险程度独立避雷针应该设常通方避雷针接装置道路出路口等距离宜3m否应采取均压措施铺设沥青砾石面
(2) 独立避雷针配电装置带电部分间空气中距离独立避雷针接装置接网间中距离应符合列求：
1)独立避雷针配电装置带电部分变电电力设备接部分架构接部分间空气中距离应符合列求：
SK ≥03Rch+01h (7—1)
式中 SK— 空气中距离(m)
RCh—独立避雷针接电阻(Ω)
h—避雷针效验点高度(m)
2) 独立避雷针接装置发电厂变电接网间中距离应符合式求：
Sb≥03R ch (7—2)
式中 Sb—中距离(m)
3) 述求外避雷针空气中距离益5m中距离宜3m63kV设备包括组合导线母线廊道等量降低感应电压条件许时空气中距离应量增
单避雷针保护范围：
避雷针保护范围折线构成两圆锥形保护空间公式表示：
Hx≥H2时 Rx(H—Hx)KhHaKh (7—3)
Hx 式中 Hx—保护物高度
Rx—保护物高度水保护高度
Ha—避雷针效高度
Kh—高度影响系数H≤30m时Kh1120m≥H>30m时Kh55
72 避雷器
721 避雷器作
防止雷电产生气电压(雷电侵入波)架空线路侵入变电建筑物时危害电气设备绝缘避雷器保护设备联放电电压低保护设备绝缘耐压值
722 避雷器工作原理
架空导线发生感应雷击雷电波导线两方传播果雷电击波电压超电气设备绝缘耐压值绝缘必击穿导致电气设备立烧毁显然连条线路电气设备必定耐压水低设备首先雷击穿避雷器专设放电电压低保护设备正常耐压值保护设备具良接雷电波时避雷器首先击穿放电电气设备受保护电压消失避雷器动恢复起始状态
73 保护接
731 工作原理
保护接保证身安全防止触电事进行接中性点接系统电气设备绝缘损坏发生相碰壳障时设备外壳电位升相电压时接触设备时障电流全部通体流中显然危险：时电气设备外壳电阻接体电阻形成联电路流体电流部分接电流通体接体电网绝缘阻抗形成问路流条回路电流值电阻成反：
(7—5)
式中 ——流体电流(A)
——流接体电流(A)
——接体接电阻()
——体电阻()
式知接体接电阻愈．流体电流愈时漏电设备电压决定接保护接体电阻
732 适范围
接保护适三线三相制三相四线制电力系统供电系统中绝缘破坏原呈现危险电压金属部分例变压器电机电器等外壳底座均应采接保护
733 接类型
工作接
保证电气设备正常事情况工作进行接工作接例变压器旋转电机中性点接根接方式工作接分中性点直接接变压器旋转电机中性点直接阻抗接装置连接接中性点非直接接中性点接消弧线圈电压互感器高电阻接装置连接非直接接系统称电流接系统防雷设备接属工作接
二保护接
电气设备金属外壳钢筋混凝土杆金属杆塔出带电导体绝缘损坏带电防止危身安全设接称保护接
第八章 结 束 语
段时间里先完成资料收集设计方案拟定计算画图等方面工作深深体会设计程复杂艰辛时设计中乐趣收获前未
设计中根阳煤矿负荷特点供电系统容展开说明容包括电气接线选择负荷计算变压器选择功补偿电气设备选择校验低压保护装置设备防雷接进行说明
毕业设计程中全面培养方面力时更加巩固专业课知识设计中遇少问题例短路电流计算许参考书没针阳煤矿讲述实际计算带定麻烦电气设备选择书介绍设备已发展需解决类似样问题次查阅资料时指导老师请教学讨终解决问题
参 考 文 献
[1]刘介韩永元编工厂供电简明设计手册北京：机械工业出版社1998
[2]范锡普编发电厂电气部分北京：中国电力出版社1995
[3]孙国凯霍利民柴玉华编电力系统继电保护原理北京：中国水利水电出版社2002
[4]王崇林邹明编供电技术北京：煤炭工业出版社1997
[5]吴希熊信银张国强编电力工程武汉：华中科技学出版社1997
[6]胡天禄虞瑞增张宏勋张洪钧编煤炭电工手册北京煤炭工业出版社1987
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
（阳矿供电系统设计）
姓 名
专 业 电气动化
年 纪
目 录
第章 绪 4
11阳矿供电系统简介 4
12 设计原始资料 4
121 电压等级 4
122 设计容量 4
123 进出线负荷情况 5
124环境条件 5
第二章 负荷计算 6
21 负荷计算目 6
22负荷计算 6
221 负荷计算关物理量 6
23 计算负荷实计算方法 8
231求计算负荷 8
第三章 电气接线选择设计 14
31 种常接线方式较选择(厂区供电) 14
311双母线接线 14
312单母线分段接线 14
32 变压器选择 15
321 变压器台数选择 15
322 变压器选择计算 16
第四章 短路计算 19
41短路计算方法步骤 19
441 欧姆法 19
442标幺值法 19
42 短路计算 19
第五章 电气设备选择 23
51 导线截面选择 23
52 母线选择 27
53 断路器隔离开关选择 30
531 断路器选择 30
532 隔离开关选择 31
533 短路条件进行校验 31
第六章 功补偿 33
61 功率数基概念 33
62 提高功率数方法 33
63 联电容器补偿方式 33
631 低压集中补偿 33
64 功功率补偿计算 34
第七章 防雷接 37
71 避雷针 37
711 避雷针作 37
712 避雷针装设原 37
72 避雷器 38
721 避雷器作 38
722 避雷器工作原理 38
73 保护接 38
731 工作原理 38
732 适范围 39
733 接类型 39
第八章 结 束 语 40
参 考 文 献 41
前 言
毕业设计科结业综合性教学环节考察两年理知识掌握程度学深化升华通毕业设计力衡量独立思考行分析理应现场实际操作力
文题目阳矿供电系统设计根阳矿负荷特点供电系统设计容展开说明容包括电气接线方案较选择负荷计算统计变压器选择三相短路计算母线选择导线选择计算校验设备选择功功率补偿容量计算功补偿方式选择防雷接然做毕业设计程遇许困难更巩固学专业知识解决毕业设计程中出现问题参考电力工程设计手册供电技术电气工程电力系统继电保护原理发电厂电气部分等书籍 时王老师悉心指导学帮忙水限设计中难免错误处恳请位老师批评指正
第章 绪
11阳矿供电系统简介
矿区供电电源110KV双回路电源路宝阳变电站采LGJ—150型铝绞线供矿区110KV变电站线路总长238KM混凝土杆路王寨变电站采LGJ—185型铝绞线供矿区变电站线路总长139KM矿区变电站安装2台SFSL1型SFSL6型2万千伏安变压器担负矿区附农村电时台工作台备变压器输出6KV供井
井供电矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ240)6KV供电井面变电目前正准备安装 3回路110KV变电站西风井扇风机房两条专高压线路全井总装机容量11140KW中面1640KW井9600KW高压电动机安装30台负荷5023KW面变电井两水面四变电面井中央变电5趟铠装电缆型号ZLQP3×185型长度740米10变电250变电三趟电缆长度779米
二井供电矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ185)6KV供电线路面变电长度104KM全井总装机容量6565KW中面1890KW井4675KW高压电动机安装5台负荷2460KW面变电井两采区四变电面井中央变电2趟铠装电缆型号ZLQP3×95型长度900米中央变电戊2台变电2趟电缆长度1400米戊2台变电戊2采区变电2趟电缆长度584米
三井供电矿区110KV变电站双回路(架空线号LGJ120)6KV供电线路供面变电长度167KM全井总装机容量2620KW中面1120KW井1500KW负荷491KW面变电井2变电矿井供电力满足安全生产求面井中央变电2趟铠装电缆型号ZLQP3×70型长度210米中央变电采区变电两趟电缆长度480米
12 设计原始资料
121 电压等级
10KV660V380V
122 设计容量
拟设计安装五台变压器
123 进出线负荷情况
(1)矿中央变电引进两趟110KV进线
(2)变电出线电缆出线
(3)负荷功率数08左右
124环境条件
高气温376摄氏度低气温25摄氏度热月份均温度233摄氏度变电处海拔高度200M污秽程度中级
第二章 负荷计算
电力负荷计算合理配置电源合理布局供电线路正确选择种电器设备导线电缆等缺少负荷计算准确设计工作建立基础资料出工程设计方案济合理反负荷计算会造成投资设备器材浪费设备承受符合电流造成事影响安全供电
21 负荷计算目
进行工厂供电设计时基原始资料工艺部门提供种电设备产品铭牌数额定容量额定电压等设计否简单设备额定容量选择导体种供电设备呢显然安装设备非时运行运行着设备实际需负荷时刻等设备额定容量超额定容量范围时时变化着直接额定容量(称安装容量)选择供电设备供配电系统必导致色金属浪费工程投资增加供配电设计第步．需计算全厂车间实际负荷
负荷计算包括：
(1)求计算负荷(称需负荷)目合理选择工厂级电压供电网络变压器容量电器设备型号等
(2)算出尖峰电流计算电压波动电压损失选择熔断器保护元件等
(3)算出均负荷计算全厂电需量电损耗选择功补偿装置等
22负荷计算
221 负荷计算关物理量
年负荷负荷利时数
年负荷指全年中工作班半时均功率值符号PmaxQmaxSmax分表示年功功视负荷
谓工作班指年中负荷月份少出现2—3次负荷工作班偶然出现某工作班
年负荷利时数Tmax假想时间物理意义：果户年负荷Pmax持续运行Tmax时消耗电恰等全年实际消耗电Tmax年负荷利时数图2—2示年持续负荷曲线两轴包围面积等PmaxTmax积(面积I等面积II)Tmax表达
TmaxWpPmax(h) (2—1)
理
Tmax(功)WQQmax (2—2)
式中W——全年消耗电量
Wp—功电量(kw·h)
WQ——功电量(kvar·h)
Tmax标志工厂负荷否均匀重指标概念计算电损耗电气设备选择中均
二 均负荷负荷系数
(1) 均负荷
均负荷指电力户段时间消费功率均值记作PpjQpjSpj图2—1(b)示均功负荷值户0t时间消费电Wp(KW·h)时间t
Ppj＝Wpt (kw) (2—3)
式中 Wp——0t时间消托功电Wp(kW·h)
年均负荷全年时数t取8760Wp全年消费总电
工作班均负荷负荷称负荷系数．分表示功功负荷系数关系式
＝PpjPmax (2—4)
＝QpjQmax (2—5)
(2) 负荷系数
负荷系数称负荷率负荷曲线填充系数表征负荷变化规律参数值愈负荷曲线愈坦负荷波动愈根验数字般工厂负荷系数年均值＝0．70—0．75＝O．76—0．82
述数说明功负荷曲线变动功负荷曲线坦量电焊设备工厂车间外般 值值高10％15％左右相类型工厂车间具似负荷系数
三需系数利系数
工厂供配电系统设计运行中常需系数利系数定义
需系数 KxPn (2—6)
利系数 KL Pn (2—7)
式中Pn——额定功率
实践表明类型工厂需系数Kx利系数KL十分相分典型数值表示
23 计算负荷实计算方法
常计算方法需系数法二项式法利系数法等实际工程供配电设计中广泛采需系数法种方法计算简便方案估算初步设计全厂型车间变电施工设计
根负荷类型选择需系数法求出计算负荷
231求计算负荷
设备容量确定
进行负荷计算时需性质电设备分电设备组然确定设备容量(称设备功率)
电设备额定工作条件长期工作短时工作求计算负荷时额定功率直接相加需工作制电设备额定功率换算统规定工作条件功率功率称电设备设备功率(设备容量)PS表示值分：
(1)长期工作制电设备PS＝Pn(额定功率)
(2)短时连续工作制电设备PS＝Pn
(3)反复短时工作制电设备设备功率某暂载率铭牌额定功率统换算标准暂载率功率
谓暂载率指电设备工作时间整工作周期时间值Jc表示
Jc＝100 (2—8)
式中 tg——工作时间
tx——停歇时间
设备铭牌额定功率时哲载率JCn表示称额定暂载率
二需系数法求计算负荷
(1)电设备组计算负荷
电设备组工艺性质相需系数相设备合成组电设备车间中根具体情况电设备分干组分计算电设备组计算负荷
计算公式
(2—9)
式中PjsQjsSjs——该电设备组功功视计算负荷
Ps——该电设备组设备容量总包括备设备容量(kW)
Un——额定电压(kv)
——运行功率数角相应正切值
Ijs——该电设备组计算电流(A)
Kx——该电设备组需系数
需系数物理意义：
(2—10)
式中——电设备组均效率(电设备运行时产生功率损耗电设备(电动机)输出功率实际输功率电设备效率＜1)
K∑——时系数(电设备组设备非时运行该设备组负荷时工作着电设备容量该组电设备总容量时系数K∑＜1参见表2—1台电动机言K∑1)
Kf ——负荷系数(工作着电设备般非全满负荷运行该设备组负荷时工作着电设备实际需功率工作着电设备总功率称负荷系数Kf＜1)
——线路供电效率(电功率通电力线路线路产生功率损耗末端功率始端功率线路末端功率端功率称线路供电效率般0．95—0．98)
出需系数综合系数标志着电设备组投入运行时供电网络实际取功率电设备组设备功率需系数般l
表2—1需系数法时系数K∑ (供参考)
应范围
K∑
确定车间变电低压母线负荷时采功负荷时系数
1冷加工车间
2热加工车间
3动力站
二确定配电母线负荷时采功负荷时系数
1计算负荷5000kW
2计算负荷5000kW10000Kw
3计算负荷超10000kW
0708
0709
0810
0910
085
080
注：功负荷时系数般采功负荷时系数K∑相数
全厂车间设备容量直接计算全厂负荷时应时表中两中时系数
(2)电设备组计算负荷
配电干线车间变电低压母线常电设备组时工作电设备组负荷非时出现求配电干线车间变电缩低压母线计算负荷时应计入时系数K∑具体：
(2—11)
式中PjsQjsSjs――配电干线变电站低压母线功功视计算负荷
K∑――时系数参见表2—1
m――该配电干线变电站低压母线接电设备总数
KxiPsi――分某电设备组需系数功率数角正切值总设备容量
Ijs――该干线变电站低压母线计算电流(A)
Un―― 该干线低压母线额定电压(kV)
五变压器代入公式计算：
(1)变压器：已知P＝934kW取cos075Kd08现求总计算负荷取功时系数功时系数Ksi09：
根负荷电流选择动开关额定电流800A
(2)变压器二：已知P＝770kW取cos08K∑ 08现
求总计算负荷取功时系数功时系数Ksi09：
根负荷电流选择动开关额定电流700A
(3)变压器三：已知P＝590kW取cos 07Kd07现求总计算负荷取功时系数功时系数K∑09：
根负荷电流选择动开关额定电流800A
(4)变压器四：已知P＝694kW取cos085Kxi08现求总计算负荷取功时系数功时系数K∑09：
根负荷电流选择动开关额定电流600A
(5)变压器五：已知P＝991kW取cos08Kxi08现求总计算负荷取功时系数功时系数K∑09：
根负荷电流选择动开关额定电流800A
根计算 PQ值作第三章变压器选择第四章短路电流计算第六章功补偿提供数中电流值作选择电缆型号选择动开关
表2－2 变压器负荷统计结果汇总
变压
器名
PkW
Qkvar
SkVA
cos
IA
sin
tan
号
934
593127
89664
075
78438
0661
0662
075
101
062
075
二号
770
4158
6930
08
606235
06
三号
590
379134
46462
07
705945
0714
四号
694
309802
587859
085
514859
0527
五号
1195
6453
10755
08
940846
06
第三章 电气接线选择设计
接线设计包括选择变压器容量台数电气接线方式研究常类型电气接线方案根工厂供电性求技术济较选出合理电气接线
31 种常接线方式较选择(厂区供电)
311双母线接线
图31 双母线接线
图31示分段双母线接线图具两组母线W1W2两组母线间母线联络短路器QF(简称母联)连接起回路台断路器两组隔离开关接两组母线母连短路器QF短开时组母线带电组母线带电带电称工作母线带电称备母线正常运行时接工作母线隔离开关接通接备母线隔离开关断开
312单母线分段接线
图32 单母线分断接线
图32单母线分段断路器QF1进行分段提高供电性灵活性重户段引出两回馈电线路两电源供电段母线发生障时分段断路器动障段隔离保证正常段母线间断供电致重户停电
通较知方案方案二性高济技术条件说结合设备选型综合考虑方案二保证供电性前提较济佳方案
32 变压器选择
321 变压器台数选择
变压器台数选择原：
(1)选择台适范围：
a总计算负荷1250kVA三级负荷变电
b变电低压联络线备电源总计算负荷1250kVA含部分二级负荷变电
(2)选择两台适范围：
a供含量二级负荷变电
b供总计算负荷1250kVA三级负荷变电
c季节性负荷变化较技术济考虑济运行利
(3)选择台适范围：
a供电网接电流身设备安全利
b供电会造成电压严重波动设备较
根阳矿负荷特点选五台变压器厂区供电
322 变压器选择计算
负荷计算中变压器功功率功功率损耗简化公式计算
SJL1等型电力变压器
△PT 002Sjs (3－1)
△QT ≈ 008Sjs (3－2)
SL7S7S9等低损耗电力变压器
△PT 00015Sjs (3－3)
△QT ≈ 006Sjs (3－4)
(1)变压器：现已知P934KWSjs89664KVA功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器容量1000kVA根工程手册工变压器型号现选S9－100010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量1000kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(2)变压器二：现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器二容量800kVA根工程手册工变压器型号现选S9－80010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量800kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(3)变压器三：现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器三容量630kVA根工程手册工变压器型号现选S9－63010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量630kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(4)变压器四：
现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器四容量630kVA根工程手册工变压器型号现选S9－63010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量630kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0
(5)变压器五：现已知功功损耗计算变压器视功率功率数计算
根计算视功率选择变压器五容量1250kVA根工程手册工变压器型号现选S9－125010型三相电力变压器表示三相油浸冷式铜导线绕组额定容量1250kVA高压侧绕组电压10kV第九次系列设计电力变压器联结组Yyn0根计算制表：
表3－1变压器型号统计
变压器名
型号
容量(KVA)
cos
联结组
号
二号
三号
四号
五号
958492
704428
555917
607253
107956
S9100010
S980010
S963010
S963010
S9125010
1000
800
630
630
1250
0720
0787
0681
0823
0673
Yyn0
Yyn0
Yyn0
Yyn0
Yyn0
第四章 短路计算
保证电力系统安全运行电力系统设计运行分析中仅考虑系统正常状态运行情况应该考虑系统发生障时运行情况障产生果等电力系统短路种系统障中出现情况严重种谓短路电力系统中切正常相相间相(指中性点直接接系统)间发生通路情况
41短路计算方法步骤
441 欧姆法
(1) 计算短路回路中元件阻抗
(2) 绘短路回路等效电路阻抗串联求等效阻抗求等效阻抗方法化简电路计算短路回路总阻抗
(3) 计算三相短路电流周期分量效值短路电流三相短路容量
(4) 列出短路计算表
442标幺值法
(1) 设顶基准容量Sd基准电压Ud计算短路点基准电流Id
(2) 计算短路回路中元件电抗标幺值
(3) 绘短路回路等效电路阻抗串联回路求等效阻抗方法化简电路计算短路回路总电抗标幺值
(4) 计算三相短路电流周期分量效值短路电流三相短路容量
(5) 列出短路计算表根阳矿特点短路类型选欧姆法进行短路计算
42 短路计算
(1)第台变压器图4－1变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器1000kVA短路电流Uk()45
欧姆法计算进行三相计算计算序容K点短路计算
图4－1 电力系统图1
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗：计算
三相短路电流 ：
三相短路容量
(2)第二变压器图4－2变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器800kVA短路电流Uk()45
图4－2 电力系统图2
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗： 计算
三相短路电流：
三相短路容量
(3)第三台变压器图4－3变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器630kVA短路电流Uk()45
图4－3 电力系统图3
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗计算
三相短路电流
三相短路容量
(4)第四台变压器图4－4变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器630kVA短路电流Uk()45
图4－4 电力系统图4
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗计算
三相短路电流
三相短路容量
(5)第五台变压器图4－5变压器低压侧发生三相短路现已知电力系统∞系统考虑电抗电抗0电力变压器1250kVA短路电流Uk()45
图4－5 电力系统图5
欧姆法进行三相计算计算序容K点短路计算
电力系统电抗 已知 X10
电力变压器电抗计算
三相短路电流
三相短路容量
时根三相短路容量选择出口断路器容量
第五章 电气设备选择
正确选择电气设备目导体电器正常情况障情况均安全济合理运行进行设备额选择时应根工程实际情况保证前提积极稳妥采新技术注意节约投资选择合适电气设备
电气设备选择般原：
(1)选择设备额定电压额定电流短路障电流校验设备动稳定热稳定性
(2)工作环境运行求济效果货源情况选择设备型号规格例选屋外室设备选防爆型普通型设备选适频繁操作少油断路器选适频繁操作真空断路器等
(3)装设点三相短路容量Sd校验开关电器断流力(断流容量)求设备额定断流容量装设点Sd
式中 ——设备额定电压切断电流
——安装点三相短路电流
开关电器安装低额定电压电路时断流容量降低式计算：
式中 ——开关电器额定电压
——安装点实际电压
——应实际电压新断流容量
电气设备安全工作必须正常工作条件进行选择短路条件校验热稳定动稳定性
51 导线截面选择
架设电网时保证整供电系统供电安全减少建设初期投资年支付运行费选择导线电缆截面时应满足条件：
发热条件选择导线截面
种导线通电流时导线身电阻电流热效应会导线发热温度升高果导线温度超定限度导线绝缘加速老化甚损坏造成短路失火等事导线长期通符合电流热定截面导线规定容许电流值称允许载流量数值根导线绝缘材料种类＼允许温升＼表面散热情况散热面积等条件确定发热条件选择导线截面求根计算负荷求出总计算电流超允许载流量
(5－1)
视负荷电网额定线电压
(5－2)
导线敷设点环境温度导线允许载流量采温度时导线允许载流量应校正系数：
(5—3)
式中 ——导线正常工作时高允许温度
——导线允许载流量采环境温度
—导线敷设点实际环境温度
必须注意：发热条件选择导线截面积必须注意保护装置(熔断器短路器等)配合配合导致导线流发热起燃保护装置动作情况
二线路电压损失选择导线
(1)截面法 根允许电压损失％计算出允许电压损失．算出导线电抗产生电压损失
(5—4)
式中 ——导线公里电抗值()
——干线通功功率(kvar)段干线长度(km)积
——线路额定电压(kv)
—般架空线路假定04()算电阻产生电压损失
＝— (5—5)
(5—6)
然利公式求出需截面：
(5—7)
式中 ——导线材料电导系数
段干线通功功率(kw)该段干线(km)积
算出截面选出标准截面允许电流 (A)值
(2)截面法 利式求出线段导线计算截面：
(5—8)
第段导线截面积：
(5—9)
第段导线截面积()：
(5—10)
式中 ——第—段导线通功功率(kw)
——第j段导线通功功率(kW)
线路电压损失导线材料截面线路长短电流密切相关线路越长负荷越线路电压巡视越工程计算中采计算相电压巡视种简单公式：
(5－11)
式进行计算
(5－12)
式中P――功负荷(kW)
L――负荷点线路首端长度(km)
――单位长度线路相电阻
――单位长度线路相电抗
U ――线路电压(kV)
――三相线路kWkm电压损失百分值(％)
求出计算截面积选标称截时．电源线段稍套负荷线段量
三济电流密度选择导线截面
投资运行费全面考虑较济合理电流密度称济电流密度电线电缆截面直接关系线路投资电损耗截面节约线路投资会增加线路量损耗截面选择然减少线路量损耗投资会相应增加选择导线截面时综合考虑线路投资效益济运行济电流密度确定电线电缆截面计算方法
ISJ (5－13)
式中 I线路流电流
S导线横截面积
J 济电流密度
四机械强度选择导线截面
架空线路常遭风．覆冰低温考验保证安全运行供电国规定架空导线允许截面表4—8示计算出截面低表中规定数值．必须表数值选
述四种选择方法必须时满足机械强度发热允许电压损失等求方保证 安全电缆较短架空线路允许载流量选择允许电压损失校验
面变压器(出线)例进行导线选择计算
前变压器选择中知选变压器额定容量1000kVA低压侧均功率数变压器出线长度180m
①发热条件选择
采三相铜芯聚氯乙烯绝缘电缆
查表知选择电缆铜芯截面3×70mm²时
25ºC载流量1285A＞874A选择线芯210 mm²三相铜芯油浸纸绝缘电缆ZQ22－3×70型
②校验电压损失
查表
实际电压损耗百分
远允许电压损耗
电压损耗满足求
③校验机械强度
根表规定机械强度求完全够满足
④校验短路热稳定度
满足短路稳定度截面
(5－14)
式中
C查表
见选电缆线芯截面3×70 mm²满足热稳定度求
选择线芯210mm²三相铜芯油浸纸绝缘电缆ZQ22－3×70型
计算方式选择组变压器出线ZQ22－3×70型
52 母线选择
母线材料结构排列方式
母线材料铜铝两种铜电阻率低．机械强度抗腐蚀性强母线材料铜工业重途储量价格较贵铜母线仅空气中含腐蚀性气体(海岸化工厂等)配电装置中
铝电阻率铜17—2倍重量铜30％储藏量价格低广泛应屋外配电装置中
工厂供电系统10kv母线矩形铝母线母线三相排列布置根具体情况定
二母线截面选择
母线截面选择参导线截面选择
三短路条件校验母线热稳定
正常条件选择母线截面必须校验短路时热稳定工程简化计算常采短路时发热满足高允许温度条件选导线截面等时便稳定反稳定式计算
(5—15)
中――三相短路电流(A)
――集肤效应系数
――假想时间
四短路条件校验母线动稳定校验
电工基础知处空气中两行导体分通电流时两导体轴线距离a导体间电动力：
(5—16)
式适圆截面实芯空芯导体项条矩形截面导体线路般适果三相线路发生两相短路应式计算导线间电动力
(5—17)
式中 ——二相短路击电流(A)
果三相线路中发生三相短路时三相短路电流中间相产生电动力
(5—18)
母线等硬导体般短路时受应力校验动稳定度满足条件：
(5—19)
式中 ——作母线三相短路击电流计算应力
——母线允许应力硬铝70硬铜140
M——母线通时受弯曲力矩
W——母线截面系数单位
面变压器例进行母线选择计算：
(1)根负荷统计中计算电流知负荷电流时考虑年利时少采铜母线较负荷供电低压供电母线形状选择矩形较实心圆母线具冷条件交流电阻率相条件截面较优点
述选择矩形铜母线长时工作电流计算电流确定
根长时工作电流选80×10mm2矩形铜母线查允许载流量1747A
环境高温度42ºC长时允许电流根公式
(5－20)修正
中――母线高允许温度般70ºC
――高环境温度
――母线截面长时允许电流(A)
――长时允许电流修正值
考虑动稳定度母线采放允许电流值应降低8％
长时允许电流符合求
(2)母线动稳定校验
GCK配电柜宽12m柜间空隙0018m母线中心距a025m采中间进线联运行时母线两端短路母线受电动力数值根公式计算中短路电流22kA(第五章短路电流计算中算出)
母线弯矩
母线计算应力
铜材料允许弯曲应力1372×108Nm2
动稳定符合求
(3)母线热稳定校验
根公式
(5－21)
确定母线热稳定截面
查 C＝175取
选铜母线截面80×10mm2热稳定符合求
计算方法外四变压器母线截面80×10mm2符合求
变压器相接电气设备电缆型号查表计算统计结果见供电系统图标识
53 断路器隔离开关选择
531 断路器选择
断路器供电系统中重电器设备负荷情况接通断开电路系统产生短路障时迅速切断短路电流仅通断正常负荷电流通断定短路保护装置作动跳闸切短路障
断路器根技术参数选择前面述般条件外应满足额定切断电流切断容量条件
(5—22)
式中——断路器额定电压切断电流(切断容量)
——断路器安装点发生三相短路时次暂态短路电流
——短路容量
选择断路器时考虑电流电压额定值外校验断流容量短路时动稳定热稳定否符合求技术指标运行指标否够满足时选择配套操作机构
根原10KV侧断路器选择型号ZN28A1263025 ZN28A12系列户高压真空断路器三相交流50HZ额定电压12KV户装置装设固定开关柜中工矿企业发电厂变电站电路保护控制适频繁操作场少油路器开关柜改造换断代产品断路器总体结构开关体操作机构体式分体式安装两种形式体式结构ZN2812基型分体式结构ZN28A12型安装种固定式开关柜中GG1A(Z)XGN210(Z)等
532 隔离开关选择
隔离开关种没灭弧装置控制电器功隔离高压电源保证电气设备安全检修允许带负荷操作
选时应根额定电压额定电流安装点环境条件规格型号然短路电流进行校验选隔离开关时需选定配套操作机构
根原10KV侧隔离开关选择型号GN1912C系列 GN191212C40063010001250型户高压隔离开关(简称隔离开关)额定电压12KV三相交流50Hz户装置作电压负荷情况分合电路
533 短路条件进行校验
热稳定校验
校验电气设备热稳定性校验设备载流部分短路电流作金属导电部分温度应超高允许值满足条件选出电器设备符合热稳定求
做动稳定校验时通电气设备三相短路电流工程计算中常式校验选电气设备否满足热稳定求
(5－23)
式中三相短路电流周期分量稳定值(KA)
等值时间
Ith制造厂规定t秒电器热稳定电流(KA)
T Ith相应时间(s)
二动稳定校验
电气设备中短路电流通时产生电动力电气设备产生严重破坏作允许电流幅值效值表示电动力稳定程度表明电器通述电流时致电动力作损坏满足动稳定条件
(5－24)
式中三相短路时击电流效值电流
三断路器校验：
(1)额定电压12KV 10KV≥符合技术条件
(2)额定电流630A长期工作电流
≥符合技术条件
(3)断路器开断电流 40KA 3207KA > 符合技术条件
(4) 满足动稳定校验
(5)
四隔离开关校验：
10KV侧隔离开关型号GN1912C400 GN1912C630
(1)额定电压12KV＝10KV＝符合技术条件
(2)额定电流＝1250A长期工作电流
1250A
符合技术条件
(3)＝63KA＝157KA满足动稳定校验
第六章 功补偿
61 功率数基概念
工厂供配电系统中电设备绝数根电磁感应原理工作部分作功电转换机械称功功率—部分建立交变磁场电转换磁磁转换电样反复交换功率称功功率两种功率构成视功率功功率P功功率Q视功率S间存述关系：
(6—1)
(6—2)
称功率数功率数户负荷性质关功功率需感性功功率越功率数越
62 提高功率数方法
改善功率数途径减少电设备功功率方法调整然工功率数
63 联电容器补偿方式
功功率工补偿设备联电容器步补偿机两类联电容器旋转部分运行维护方便安全便安装耗低投资省般工厂广泛采联电容器进行功补偿联电容器补偿方式：
631 低压集中补偿
装设点般接变电低压母线电容器柜装设低压配电柜原理电路图图6－1示
特点补偿低压母线前功功率变压器功功率补偿减少变压器容量运行维护较方便适范围适中型工厂车间变电低压侧基功功率补偿
图6－1 低压集中补偿电路原理图
厂采低压供电补偿方式采低压集中补偿方式变压器出线端采取电容器补偿
64 功功率补偿计算
(1)变压器说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝690413kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器补偿前然均功率数cos＝072
利 求出补偿容量Qc
需补偿235431kvar功功率补偿功率数原072提高095
(2)变压器二说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝5544kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器二补偿前然均功率数cos＝0787
利 求出补偿容量Qc
需补偿85551kvar功功率补偿功率数原0787提高095
(3)变压器三说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝378669kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器三补偿前然均功率数cos＝0681
利 求出补偿容量Qc
需补偿173809kvar功功率补偿功率数原0681提高095
(4)变压器四说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝499074kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器四补偿前然均功率数cos＝0823
利 求出补偿容量Qc
需补偿31974kvar功功率补偿功率数原0823提高095
(5)变压器五说：
前面负荷统计知变压器出线回路计算负荷P＝796899kW假设采功功率补偿功率数达cos＝09未采功功率补偿时需功率数提高cos＝095
时已知变压器五补偿前然均功率数cos＝0673
利 求出补偿容量Qc
需补偿386404kvar功功率补偿功率数原0673提高095
根计算选低压动功补偿滤波装置型号KDCF30004
第七章 防雷接
供配电系统防雷保护接装置安全供配电重设施确保运行中身安全供电应根工程特点规模发展规划雷电情况质特点等合理确定防雷接设计方案
71 避雷针
711 避雷针作
避雷针作：
吸引雷雷电流通避雷针安全泄入保护避雷针附电力设备建筑物免受直击雷危害
712 避雷针装设原
(1) 独立避雷针宜设独立接装置非高土壤电阻区工频接电阻宜超10欧姆困难时该接装置接网连接两者接电阻降低防止接网反击35kV设备求避雷针接网连接点35kV设备接网连接点接体长度15M15M长度般接体传播雷电电压衰减35kV设备危险程度独立避雷针应该设常通方避雷针接装置道路出路口等距离宜3m否应采取均压措施铺设沥青砾石面
(2) 独立避雷针配电装置带电部分间空气中距离独立避雷针接装置接网间中距离应符合列求：
1)独立避雷针配电装置带电部分变电电力设备接部分架构接部分间空气中距离应符合列求：
SK ≥03Rch+01h (7—1)
式中 SK— 空气中距离(m)
RCh—独立避雷针接电阻(Ω)
h—避雷针效验点高度(m)
2) 独立避雷针接装置发电厂变电接网间中距离应符合式求：
Sb≥03R ch (7—2)
式中 Sb—中距离(m)
3) 述求外避雷针空气中距离益5m中距离宜3m63kV设备包括组合导线母线廊道等量降低感应电压条件许时空气中距离应量增
单避雷针保护范围：
避雷针保护范围折线构成两圆锥形保护空间公式表示：
Hx≥H2时 Rx(H—Hx)KhHaKh (7—3)
Hx
Rx—保护物高度水保护高度
Ha—避雷针效高度
Kh—高度影响系数H≤30m时Kh1120m≥H>30m时Kh55
72 避雷器
721 避雷器作
防止雷电产生气电压(雷电侵入波)架空线路侵入变电建筑物时危害电气设备绝缘避雷器保护设备联放电电压低保护设备绝缘耐压值
722 避雷器工作原理
架空导线发生感应雷击雷电波导线两方传播果雷电击波电压超电气设备绝缘耐压值绝缘必击穿导致电气设备立烧毁显然连条线路电气设备必定耐压水低设备首先雷击穿避雷器专设放电电压低保护设备正常耐压值保护设备具良接雷电波时避雷器首先击穿放电电气设备受保护电压消失避雷器动恢复起始状态
73 保护接
731 工作原理
保护接保证身安全防止触电事进行接中性点接系统电气设备绝缘损坏发生相碰壳障时设备外壳电位升相电压时接触设备时障电流全部通体流中显然危险：时电气设备外壳电阻接体电阻形成联电路流体电流部分接电流通体接体电网绝缘阻抗形成问路流条回路电流值电阻成反：
(7—5)
式中 ——流体电流(A)
——流接体电流(A)
——接体接电阻()
——体电阻()
式知接体接电阻愈．流体电流愈时漏电设备电压决定接保护接体电阻
732 适范围
接保护适三线三相制三相四线制电力系统供电系统中绝缘破坏原呈现危险电压金属部分例变压器电机电器等外壳底座均应采接保护
733 接类型
工作接
保证电气设备正常事情况工作进行接工作接例变压器旋转电机中性点接根接方式工作接分中性点直接接变压器旋转电机中性点直接阻抗接装置连接接中性点非直接接中性点接消弧线圈电压互感器高电阻接装置连接非直接接系统称电流接系统防雷设备接属工作接
二保护接
电气设备金属外壳钢筋混凝土杆金属杆塔出带电导体绝缘损坏带电防止危身安全设接称保护接
第八章 结 束 语
段时间里先完成资料收集设计方案拟定计算画图等方面工作深深体会设计程复杂艰辛时设计中乐趣收获前未
设计中根阳煤矿负荷特点供电系统容展开说明容包括电气接线选择负荷计算变压器选择功补偿电气设备选择校验低压保护装置设备防雷接进行说明
毕业设计程中全面培养方面力时更加巩固专业课知识设计中遇少问题例短路电流计算许参考书没针阳煤矿讲述实际计算带定麻烦电气设备选择书介绍设备已发展需解决类似样问题次查阅资料时指导老师请教学讨终解决问题
参 考 文 献
[1]刘介韩永元编工厂供电简明设计手册北京：机械工业出版社1998
[2]范锡普编发电厂电气部分北京：中国电力出版社1995
[3]孙国凯霍利民柴玉华编电力系统继电保护原理北京：中国水利水电出版社2002
[4]王崇林邹明编供电技术北京：煤炭工业出版社1997
[5]吴希熊信银张国强编电力工程武汉：华中科技学出版社1997
[6]胡天禄虞瑞增张宏勋张洪钧编煤炭电工手册北京煤炭工业出版社1987
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
