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工厂供电考试题及答案 工厂供电试题库第六章篇一

目 录

绪论

第一章变（配）电所位置及形式的确定

第一节变（配）电所位置的确定 第二节变（配）电所形式的确定

第二章变电所的负荷统计与主变压器的选择

第一节变电所的负荷统计 第二节无功功率的补偿 第三节主变压器的选择 第三章变电所供电系统的拟定

第一节6（10）千伏侧接线 第二节低压供电系统的拟定 第三节变电所的所用电

第四节低压配电系统保护接地形式的确定 第四章电线、电缆的选择与敷设

第一节电线、电缆型号的选择 第二节电线、电缆截面的选择 第三节线路的敷设 第五章短路电流计算

第一节工矿企业低压电网短路电流的计算特点 第二节短路电流计算 第六章电气设备的选择

第一节按使用环境条件选择设备的形式 第二节低压电器电气参数的选择和校验 第三节低压母线的选择 第七章变电所的继电保护

第一节交流操作继电保护的类型 第二节交流操作继电保护的整定计算 第三节低压系统保护装置的整宣扬计算 第八章变电所的所用电系统

第一节变电所的操作电源 第二节变电所的所用电 第九章变电所的中央信号装置

第一节中央信号装置的设计原则 第二节中央信号装置的设计 第十章变电所屋内外布置变电所

第一节变电所布置的一般要求 第二节电气间距、通道与围栏 第三节各电气设备室的布置 第四节屋外变压器的布置 第十一章变电所的防雷与接地

第一节变电所的防雷保护 第二节配电网的防雷保护 第三节变电所的接地系统 第十二章电气照明设计

第一节电气照明设计的原则与要求 第二节电光彩夺目源类型的选择 第三节灯具的选择与布置 第四节照计算

第五节照明供电系统的拟定

第六节设备、保护装置及导线的选择与布

绪 论

一、毕业设计的目的

供电毕业设计是工矿企业电气化和机电等到含电类专业的学生在整个教学过程中最后的综合性实践环节，是学生在毕业前的一项综合性技能训练。对学生的职业能力培养和实践技能训练具有相当重要的意义。因此，毕业设计应体现出专业培养目标中有关业务知识、能力培养和技能训练方面的基本要求。

毕业设计的主要目的在于；通过设计使学生能综合运用所学知识，分析和解决工矿企业供电设计方面的技术问题；巩固和扩展学生的知识领域，培养学生严肃认真的科学态度，提高学生独立工作的能力。通过设计使学生掌握供电设计的方法；熟悉国家有关技术经济方面的方针政策和安全方面的规程和措施；训练学生使用各种规程、设计手册和技术资料的能力；培养学生编写技术文件、绘制图纸的能力；完成电气技术人员供电设计能力的基本训练。

二、对设计的要求

（1） 设计必须符合国家各项技术经济政策和有关规程各项规定。

（2） 设计应尽量采用国家定型的成套设备和系列产品，尽量采用新技术、新产品和国产先进设备，以确保技术的先进性。

（3） 设计应在保证供电可靠性、安全性和供电质量的基础上尽量节约投资，减少有色金属消耗量，降低电能损耗和年运行费用。做到既经济合理又安全适用。 （4） 设计应从生产实际出发，选择设备时应考虑备品配件的来源和本企业的施工、维护和检修条件。

（5） 设计要严肃认真，提倡既有科学严谨的态度又有大胆创新的精神。 三、对设计就明书的要求

(1)设计说明书要反映出基本的设计思想、设计步骤、设计计算结果、方案比较情况、设计选择结果及其技术特征。说明书的前面应有目录，后面应有主要参考资料和必要的附录等。说明书中还应编入收集到的原始资料和工矿企业概况的简要就明等内容。

(2)说明书的文字叙述要层次分明、条理清楚、简明扼要，书写格式要规范统一。说明书的插图应整洁美观，图形及文字符号要符合新的国家标准。

(3)说明书的计算部分应写出公式、代入数据、求出结果、注明单位，避免出现数学运算的中间步骤。对公式中各物理量含义应予说明，必要时还应注明公式的来源。公式中的文字符号要前后统一并符合国家标准，公式中物理量的单位应采用法定计量单位。

(4)对设计中的计算和设备选择结果应以表格形式出现。对方案选择比较也应列表分析，并对方案选择结果加以说明。对相同的计算和选择内容，为了避免重复，可选一例计算和选择，其余结果可通过表格反映出来。

第一章变（配）电所位置及形式的确定

第一节变（配）电所位置的确定

一。

配（变）电所的位置

1。接近负荷中心，进出线方便，便于设备运输；

2。应尽量设在污源的上风侧，尽量避开多尘、震动、高温、潮湿和有爆炸、火灾危险的场所；

3。不应设在厕所、浴室或生产过程中地面上经常潮湿和容易水场所的下面； 4。考虑发展余地，不应妨碍工厂和车间的发展；

5。配电所兼作车间变电所，或车间变电所与本车间商有防火间距要求。

二。有以上所定：我们考虑平煤一矿兼顾地面工厂供电和主井、副井的供电，把配（变）电所的位置定在矿区东南方向。

第二节变（配）电所形式确定

一。

配（变）电所的形式

1。企业总配电所一般为独立式建筑物。也可附于负荷较大的车间，并兼作该车间的变电所。

2。的分布情况，车间变电所的形式有独立变电所，车间内变电所等,其独立变电所结构特点是变电所建筑物独立，适用场合对几个车间供电的变电所，其负荷中心不在某个车间时或为了远离爆炸、火灾及腐蚀场所时。，车间内变电所的结构特点设于车间内部，不与车间外墙相连，占车间面积,适应场合负荷大的多跨厂房中间允许设置变配电装置时。

二．根据以上配电所所采用的形式，我们平煤一矿采用独立式建筑物，因为它适负荷不大的车间。

第二章变电所的负荷统计与主变压器的选择

第一节变电所的负荷统计

一。变电所的负荷统计

变电所的负荷统计仍采用需用系数法计算。在负荷统计时，应首先把不同工作制下低压用电设备的额定功率或额定容量，换算成统一工作制下的额定功率，单相负荷换算成等效的三相负荷。然后计算各组低压用电设备的计算负荷，将各组低压负荷汇总求出低压总负荷后再选择变压器。选出变压器以后将变压器低压计算负荷与变压器损耗相加求出变压器一次侧的高压计算负荷。将该高压负荷与全所其他高压负荷汇总，即可求出全所负荷。

负荷统计数据仍以表格形式出现，为了避免表格太乱，可将低压负荷与全所高压

二。以上方式我们对平煤一矿进行负荷统计计算，功率补偿因数见表2―1平煤一矿负荷统计表。

表2―1平煤一矿负荷统计表

第二节无功功率的补偿

一．无功功率的补偿

当高压用户功率因数低于0.9时，应采取补偿措施。补偿后功率因数应不低于0.95。 1。电容器补偿方案的确定

电容器补偿方案一般可以有以下几种：

（1） 在变电所6kv母线上集中补偿。

（2） 在变电所6kv母线上和变压器低压侧，高、低压混合补偿。

（3） 在变电所6kv母线上和高压线路末端，集中和分散混合补偿（一般装天下级变

电所母线，当变电所负荷较集中，且对其他分散的单个负荷不便管理时，可不采用分散补偿）。 （4） 在变压器低侧补偿。

对上述几种补偿方案应从补偿效果、维护管理的难得程度和设备投资等几方面经技术经济比较后确定。

2、高压与低压补偿方式的选择

对某一台变压器来讲，低压补偿方式的低压电容器容量为 （c1-ch）uw2

qec≤2qca― ――――――――×103 ycttcr

式中qec――低压补偿方式的低压电容器经济容量，kvar；

qca――低压计算负荷无功功率，kvar； c1――低压电容器每千乏的投资，元/kvar； ch――高压电容器每千乏的投资，元/kvar； uw――低压线路的线电压，kv；

y――附加一次投资的还本年限数，一般取5年； ct――电能单价，元/（kw・h）；

r――高压与低压电容器装设地点之间的电阻，

tc――电容器组年利用小时数（对一班制企业取2600h，二班制企业取4800h，

三班制企业取6600h）,h。

若实际所需补偿容量大天低压电容器经济容量，则宜用高压补偿方式，否则宜用低压补偿方式。

二。按以上方式我们对平煤一矿进行负荷统计计算，功率补偿因数见表

2―1平煤一矿负荷统计表。

第三节主变压器的选择

一。变电所中主变压器的容量应按补偿后变电所的负荷总容量及主变压器的台数和运行方式确定，还应考虑5年～的发展规划。主变压器应选择低损耗变压器，同一变电所中的几台主变压器的型号和容量应该相同。

我们平煤一矿变电所变压器的台数，是根据负荷的重要程度来确定的。当选择两台主变压器而且两台同时运行时，其中一台故障，另一台必须保证我矿负荷正常用电，并不得少于变电所总计算负荷的80%或70%。即每台变压器的容量应为

∑

s≥────── =.c cos∮a．c

式中p?――变电所总的有功计算负荷，

sn.t――变压器的额定容量，

cos?a.c――变电所人工补偿合的功率因数，一般应在0.95以上；

sa.c――变电所人工补偿后的视在容量，

kt.p――故障保证系数，根据全企业一、二类负荷所占比例确定（对煤矿企业取k不应小于0.8，工厂企业取k不应小于0.7）。

故障保证系数应按一段母线退出运行，只有一半无功补偿装置运行，由一台变压器担负全所一、二类负荷供电任务的条件计算。

当两台变压器采用一台工作一台备用的运行方式时，则变压器的容量应按下式计算：

sn.t?sa.c

当选择三台变压器，两台工作一台备用时，每台变压器的容量应不小于变电所总计算容量的50%，即

sn.t?0.5sa.c

当变电所只选一台变压器时，主变压器容量s应满足全部用电负荷的需要。此外，一般还应考虑15%～25%的富裕容量，即

sn.t?(1.15―1.25)sa.c

我们在选择变压器的台数和容量时,常常用以上计算方法，拿几种方案进行比较,最后确定最佳方案。

第三章变电所供电系统的拟定

第一节6（10）千伏侧接线

一。我们所设计的变电所有两个电源，采用的是单母线分段接线。变电所的母线联络开关采用的是隔离开关。但当事故时需要切换电源，或需要带负荷操作，或继电保护和自动装置有要求，当具有其中一个条件时则必需装设断路器。

二。变压器的容量为320kva ，为平煤一矿地面工厂变电所，在电源线路末端应装设避雷器。

第二节低压供电系统的拟定

一。我们平煤一矿地面工厂变电所只有二台变压器，采用单母线分段接线；母线联络开关采用刀开关，当需要自动切换时，或母线联络开关不允许停电操作时，我们采用自动开关。变压器低压侧总开关，如果要求带负荷切换或自动切换时，还采用自动开关。否则，宜采用刀开关。

对低压配出线，动力与照明应当分开供电；个别较远的用电负荷，我们采用动力与照明混合线路；对重要负荷采用双回路供电。

低压开关的选择，对负荷容量不大且不重要的负荷采用刀开关或组合开关；对负荷较大或对保护时限有要求时，我们采用自动开关；对远距离操作的我们采用接触器。

第三节变电所的所用电

一。我们采用手动操作的变电所，当所内照明电源可由邻近变压器供给时，可不装所用变压器，其控制、信号电源可由母线电压互感器供给，仅在必在时才装一台所用变压器。所内事故照明采用手电筒或矿灯。

还采用其他方式操作的变电所，当只有一路电源时，在受电断路器的电源装一台所用变压器，并尽量取得备用电源；两路电源时，一般装两台所用变压器，分别接在受电断路器的电源侧，或接在两段母线上，互为备用；若有可靠的低压电源，也可只装一台所用变压器。

当变电所装有380v配电变压器能满足所用电要求时，我们设专用的所用变压器。所用电负荷可由配电变压器兼供。

二。平煤一矿配电所是分三路供电的，有660v，380v，220v，它们各负责各区，互不干扰。

第四节低压配系统保护接地形式的确定

一。低压配电系统保护接地的形式共有tn、tt及it三大类，其中tn系统又分为tn-s、tn-c及tn-c-s三种。在确定低压配电系统保护接地的形式时，我们采用的是

，电气3．tt系统适用范围：适用于功率不大的设备，或作为精密电子仪器设备的屏蔽接地。

第四章电线、电缆的选择与敷设

第一节电线、电缆型号的选择

一。 我们所设计的供电系统电线、电缆的型号是根据电压等级和使用场所来选择的。

1、线路类型的确定

架空线路投资少，容易发现和排除故障，所以输电线路大多采用架空线路。

但架空线路占有空间大，且受自然条件影响大，所以在建筑物密集、人员较多、运输频繁的地区和受空间、安全及美观的限制和需要不宜敷设架空线的地方应用电缆线路。 2、导线材料选择

导线应尽量采用铝导线。但在有爆炸危险、剧烈震动、腐蚀严重的场所，以及用于移动设备、重要操作回路和配电装置的二次回路应采用铜导线。 10kv及以下的架空线路一般选用铝绞线，对机械强度要求较高的应选用钢芯铝绞

线，在有腐蚀的地区应采用防腐型钢芯绞线。 3、绝缘护套及铠装层的选择

架空线路一般均选用无绝缘的裸导线。但我们用的是塑料绝缘电线，电缆按其绝缘材料、护套和铠装层的不同，所选用的是普通外护套（仅用于铝护套）铝护套重量轻、价格低、所以我们选用它。

第二节电线、电缆截面的选择

一． 低压电线、电缆的截面应满足允许温升、电压损失、机械强度要求。 1、按允许温升选择导线截面

供电线路导线的长时允许电流应大于等于线路的最大长时工作电流；直接连接用电设备的导线其长时允许电流应大于等于设备的额定电流。各种导线的长时允许电流见《工厂配电设计手册》或其他手册。 1）短时工作制用电设备

一个周期的总时间不超过10min，工作时间不超过4 min时，导线的允许电流按

下列情况确定：

2）面小于或等于6mm2的铜线，以及截面小于或等于10 mm2的铝线，其允许电流按长时工作制计算。

3）面大于6mm2的铜线，以及截面大于10 mm2的铝线，其允许电流为长时工作制允许乘以

4） 短时工作制电设备

当其工作时间不超过4 min或停歇时间内，导线能冷却到周围环境温度时，则导线的允许电流按重复短时工作确定。 二。中性线截面的选择

三相四线制系统中性线（n线）的长时允许电流不应小于线路中最大不平衡负荷电流，同时应考虑谐波电流的影响。一般中性线的截面不应小于相线截面的50%；对三次谐波电流较大的线路，其中性线的截面应与相线截面相同或相近。

保护线（pe线）的电导不应小于该线路中相线电导的50%；当导线材料与相线相同时，其截面不应小于相线截面的50%，且不得小于16 mm2，以满足单相接地短路热稳定的要求。

第三节线路的敷设

一。电缆线路和高压架空线路的敷设，电杆、绝缘子、金具的选择及架空导线与地面的最小距离车间内导线水平敷设2.5m,垂直敷设1.8m;车间外水平敷设2.7m,垂直敷设2.7m。 1、架空线路的敷设

低压架空配电线路的导线一般采用水平排列。电杆上的中性线应靠近电杆，如线路附近有建筑物，应尽量设在靠建筑物一侧。中性线不应高于相线。同一地区，中性线的位置应一致。 2、屋内、外布线

导线的布线方式有明敷和暗敷两种。 3、绝缘导线明敷布线

⑴屋内护套绝缘导线采用直敷布线方式。

⑵用瓷（塑料）夹在屋内布线以及用绝缘子的屋内或屋外布线时，绝缘导线至地

面的距离不应小于2.5m。

⑶在建筑物顶棚内采用金属管布线。

⑷敷设在槽板内的导线及塑料护套线，不应在中间引出接头。 4、管子布线]

⑴穿管敷设的绝缘导线，其电压等级不应低于交流500v。

⑵明敷于潮湿场所或埋地敷设的金属管布线，应采用焊接钢管。 ⑶不同回路、不同电压、不同电流种类的导线，不得穿入同一管内。 5、钢索布线

⑴对绝缘导线可采用瓷（塑料）夹，鼓形绝缘子或针式绝缘子固定在钢索上。对护套绝缘导线、电缆、金属或硬塑料管可直接固定在钢索上。 ⑵钢索的弛度不应大于100mm，如不能达到，应增加中间吊钩。 6、插接式母线布线

⑴插接式母线至地面的距离不应小2. 2m 。插接式母线终端无引出、引入线时，端头应封闭。

⑵插接式母线的引出支线不宜埋地敷设。

第五章短路电流计算

第一节工矿企业低压电网短路电流的计算特点

一。

工矿企业低压电网短路电流的计算特点

1。短路电流可按无限大电源容量系统计算。

2。当低压电网中的变压器容量不超过电源容量的5%时，高压系统的阻抗可忽略不计。

3。低压电网短路回路需要计及阻抗有：10以上的电缆、母线以及架空线的阻抗；多匝电流互感器一次线圈（300/5a及以下）的阻抗；自动开关的过电流线圈的阻抗，开关触头的接触电阻等（由于单相短路电流值是用来校验保护装置敏度的，所以计算三相四线制电网的单禁止短路电流时，应将回路中所有元件的阻抗全部计入）。 4。低压电网要计及电阻的影响，只有当回路的总电阻小于总抗的分之一时才可以不计电阻的影响。

5。低压电网短路电流一般可以不考虑非周期分量，只有在变压器低压侧母线上或低压配电屏内部发生短路时，才需要计算非周期分量。

6。低压短路电流计算，用有名单位制计算更为方便，即电压用v、电流ka、阻抗用m?、容量用kva。

第二节 短路电流的计算

一．路回路阻抗的计算

当高压系统的阻抗不能忽略时，则应把高压系统的阻抗折算到低压侧参加计算。

1．源系统的电抗

我们所设计变压器一次侧母线的短路容量，则可用下式计算至变压器低压侧的电源系统的电抗（忽略系统的电阻）。即

=rsy(rsy

uav.12

) uav.2

xsy?(

uav.22

) uav.2

式中rsyxxy――高压系统的电阻、电抗，m?；

rsyxxy――折算至变压器低压侧的电源系统电阻、电抗，m?；

‘

uav.1、uav.2――变压器一次侧与变压器二次侧电网的平均电压，v。 2．变压器的阻抗

变压器的阻抗用下式计算：

2

us%u2n.t

zt?2

100sn.t22

xt?zt?rt

式中rtxtzt――变压器每相电阻、电抗（可杳《工厂配电设计手册》或《煤矿电工手册》），m?；

?pn.t、sn.t、u2n.t――变压器的额定短路损耗、额定容量、二次额定电压，kw、kva、v；

us%――变压器的短路电压百分数。 3．线路的阻抗

rw?r0l

xw?x0l

式中rwxw――线路和电阻、电抗，m?；

r0、x0――线路每米电阻、电抗，m?/m； l――线路的长度，m.。 二。三相短路电流及短路冲击电流的计算： 三相短路电流的周期分量有效值按下式计算： is

(3)

?

uavz?

?

uavr?x

2?

2?

式中z?、r?、x?――短路回路总阻、总电阻、总电抗，m?；

is(3)――三相短路电流，ka；

uav――电网的平均线电压（取变压器二次额定电压），v。

第六章电气设备的选择

第一节按使用环境条件选择设备的形式

一．按使用环境条件选择设备的形式

根据设备装设地点、工作环境、使用要求选择电气设备的型号时，可参考6-1进行选择。表中爆炸和火灾危险等级的划分见表6-2和表6-3。

除表中所列形式外，电气设备还有高原型、湿热型、干热型等多种。在《低压电器标准》（gb1479-79）中，规定普通型低压电器的正常工作条件为海拔高度不超过2500m，当海拔超过上述高度时应选用高原型电器；湿热带产品，其代号为th；干热带宜选用干热产品，它可通用于湿热带和干热带，其代号为t。 表6-1按特征环境选择设备的形式

2. ①表示装在保护箱内或有围栏的控制屏上，仅允许运行人员接触；

②表示装在可以锁门的控制箱及柜内，或装在特别隔开的房间内的控制屏上，该房间仅允许运行人员进入；

③表示装在用不燃材料制成的防尘式控制箱、柜内。

④表示装在邻近适于安装该类设备的房间内，或单独的配电室内；

⑤装在与可能堆积易燃品的地方保持适当的距离处，该距离应使易燃品不致因电气设备产生火

花而引起燃烧；

⑥表示装在适合不准或不推荐使用。 3.空格表示不准或不推荐使用。

4.表中所列设备型号均按固定安装方式选择。

表6-2爆炸和火灾危险场所等级的划分

注：1、正常情况是指正常的开车、运转、停车等（如敞开装料）；不正常情况是指装置或设备的事故损坏、误操作、维护不当和拆卸、检修等。

1、正常情况下只能在局部地区成爆炸性混合物时，该局部地区划为q-1级，其余地区可划分

为另一等级。

2、q-1级场所的建筑物和构筑物通向露天的门窗外地人3m （垂直和水平）以内的空间，按

q-2级考虑。

1、门应是难燃体（耐火极限不应低于0.75h）的，有密封措施和自动关闭装置（例如弹簧）。 2、隔墙应是实体的、非燃烧体，隔墙上一般不宜开窗，如必须开窗时，则窗应是密封的、

固定的、难燃烧的。

3、与q-1、q-2或g-1级所相邻的走廊或套间的两道门框之间最短净距不应小于2m.。

二．我们根据平煤一矿的各方面设备条件，通过以上表选择出标准设备。

第二节低压电器电气参数的选择和校验

一．

低压电器电气参数的选择和校验

1、按正常工作条件选择

(3)

设备的额定电压和额定电流的选择：ibc?is或iim

2、按短路条件校验 1） 断路能力校验：

式中ibr――设备的分断电流；

is(3)――最大运行方式下三相短路电流周期分量有效值（动作时间大于0.02s的自动开关用，一般为dw型）；

（熔断器及动作时间不大于0.02s的自动开关用，iim――冲击短路电流有效值

一般为dz型）； 2） 短路稳定性校验

① 用熔断器保护的电器或导体，可不校验稳定。

② 用有限流作用或额定电流60a以下的熔断器保护的电器或导体，且熔断器按要求选择时，可不校验动、热稳定性。

③ 按极限分断电流选择的自动空气开关，一般不再校验动、热稳定性。

第三节低压电器的选择

一．低压电器的选择

1、刀开关的选择

刀开关按额定电压、额定电流及分断电流选择，按短路时的动、热稳定性校验。 刀开关断开的负荷电流不应大于制造厂允许的分断电流值。一般结构的刀开关通常不允许带负荷操作，但装有灭弧室的刀开关，可用不频繁带负荷操作。

作为母线分段开关时，一般按一台变压器额定电流的70%来选择其额定电流。 2、熔断器的选择

熔断器按额定电压、额定电流与分断电流选择。熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流。其最大分断电流大于线路上的短路冲击电流有效值。通常制造厂提供的熔断器的最大分断电流为周期分量的有效值，为简化计算，也可用被保护线路三相短路电流周期分量有效值来校验。 3、自动开关的选择

自动开关按额定电压、额定电流和分断能力选择其电气参数，按用途选择其种类。自动开关的用途分类可分为（1）配电用自动开关（2）电动机保护用自动开关（3）照明用自动开关（4）漏电保护用自动开关 4、接触器与磁力启动器的选择

接触器磁力启动器按额定电压、额定电流选择，按短路时动、热稳定性校验。当切断短路电流时，还应校验设备的分断能力。

另外还应根据控制电源的要求选择吸引线圈的电压等级和电流种类。按联锁接点的数目和它需要遮断的电流大小确定辅助接点。根据操作次数校验接触器所允许的动作频繁。

第四节低压母线的选择

一．

低压母线的选择

我们为了设计简便可根据动力变压器容量选择，选择时可直接查表6-4。对低压母

线一般不做动、热稳定性校验。

表6-4变压器低压侧0.4kv母线选择表

第五节低压配电屏的选择

一。低压配电屏的选择

1、选择配电屏的形式

对我们煤矿企业变电所，常用的低压配电装置一般有开启式的普通型低压配电屏和封闭式你压开关柜。pgl系列低压配电屏为开启式双面维护的低压配电装置，其结构设计比较合理、电路配置安全、防护性能好、分断能力高，一、二次回路编号相对应，而且以屏为单元组合成各种不同方案，便于选型，目前应用较为广泛。

各种类型低压配电装置的性能、特点、适用场所及其一次接线方案参见《工厂常用电气手册》。

2、一次电路方案的选择

1）按用途选择

低压配电屏按用途可分为受电屏、馈电屏、联络屏等。我们选择时可根据其用途选择出合适的配电屏。 2）按进、出线方式选择

配电屏有电缆进、出线和架空进、出线，选择时可根据具体进、出线需要选择。 3）按负荷情况选择

每个配电屏出线有单条和多条两种。对重要用户或负荷较大的用户可选单路馈出的配电屏；对不重要的用户及负荷不大的用户，可选多路馈出的配电屏。

对屏内的主要设备应进行电气参数的校验，如不合格，订货时可提出更必元件的型号和参数，也重选一次电路方案。

第七章变电所的继电保护

第一节交流操作继电保护的类型

一． 交流操作继电保护的类型 1、直接动作式电流脱扣跳闸保护

直接动作式电流脱扣器跳闸保护。它利用操作机构内的过流脱扣器直接动作于跳闸，不需另外装设继电器。这种形式所用设备最少，接线最筒单，用于无时限过电流和电流速断保护。

2、间接动作式去分流跳闸保护 1） 反时限继电器触点去分流跳闸

间接动作式反时限电流继电器触点去分流跳闸保护它是利用gl-15（25）、16（26）型电流继电器的强力切换接点，在故障时去掉分流作用来完成跳闸，平时利用其常闭接点短接跳闸线圈。这种接线可实现带反时限特性的过电流保护和电流速断保护。但我们没有采用此方法。

2） 定时限特性保护的去分流跳闸 ①采用dsj-1型并联时间继电器。由zj6型串联中间继电器及dsj-1型并联时间继电器成的定时限过流保护去流跳闸。它是利用zj6型中间继电器（继电器内附有饱和变流器）强力过渡转换接点去掉分流作用，利用时间继电器建立时限，可实现定时限保护和电流速断保护。

②采用bsj-1型串联时间继电器。目前广泛采用的是由串联中间继电器和bsj-1型串联时间继电器组成的过流保护去分流跳闸的接线。

二。综合以上几种方式，我们平煤一矿采用的是直接动作式电流脱扣器跳闸保护。

第二交流操作继电保护的整定计算

一。直接动作式保护装置的计算内容有：保护装置的整定计算；保护装置灵敏度的校验和电流互感器10%误差校验。去分流跳闸保护装置的计算内容除上述三项外，还有强力切换接点容量校验和脱扣线圈动作可靠性校验。 1、保护装置的动作电流整定及灵敏度校验

保护装置动作电流的整定计算和灵敏度校验与直流操作的计算方法相同。由于直接动作式电流脱扣器误差相对较大，故可靠系数需按表7-1选取。

表7-1直接动作式电流脱扣器可靠系数k

2、电流互感器10%误差校验

1）计算保护装置电流互感器的一次电流倍数m

对定时限过电流保护和电流速断保护应按下式计算：

m?

kkiopi1n

?

2nka.k

式中m――保护装置电流互感器的一次电流倍数；

kk――可靠系数，考虑电流互感器10%误差，一般取1.1；

iop――保护装置的一次动作电流，a； i1n――电流互感器一次额定电流，a；

1.1――由于电流互感器10%误差，使其一次电流倍数大于二次电流倍数的系数； iop.k――继电器的动作电流，a；

ka.k――流过继电器的电流大于电流互感器二次电流的电流分配系数，见表7-2。计算m时应选择使电流互感器二次负载z最大，电流分配系数小的短路类型。

表7-2电流互感器二次负荷计算公式

我们平煤一矿各种短路类型时电流互感器二次负荷的计算公式见表7-2.计算最大二次负荷时应选取接入元件最多的一相,并按照互感器二次负荷最严重的短路故障计算。

由于电流互感器二次回路中所接元件的阻抗是非线性的，因此应按一次电流计算倍数相应流过继电器的电流来查取各元件的阻抗值。各元件的阻抗可查《工厂配电设计手册》和《煤矿电工手册》等有关手册。

第三节低压系统保护装置的整定计算

一．压熔断器的选择 1。熔体额定电流的选择

熔体的额定电流应保证电动机启动时及线路出现尖峰电流时熔体不熔断，因此熔体的额定电流应按以下方法确定：

（1） 保护单台笼型电动机支线：

in.f? （2） 保护绕线型电动机支线：

链式配电线路 in.f?.m?? 树干式配电线路 in.f?.m?? 自启动电动机组 in.f?kf?

(4)保护照明线路：

式中i≥――熔体的额定电流，a；

――尖峰电流时熔体的不熔化系统，决定于启动状况和熔断特性。 ――电动机的额定电流，a； ――电动机的额定启动电流，a；

――线路中启动电流最大的一台电动机的额定启动电流，a；

――除启动电流最大的一台电动机外，其他用电设备的额定电流之和，a； ――自启动电动机的额定启动电流之和，a；

――除启动电流最大的一台电动机外，其他用电设备的最大长时工作电流，a； ――照明线路计算系数，取决于电光源的启动情况和熔断器的特性。

第八章变电所的所用电系统

第一节变电所的操作电源

一。变电所的操作电源

1。6（10）kv变电所可采用直流操作电源，对保护简单的中小型变电所大多采用交流操作电源。

当采用直流操作电源时，变电所一般采用硅整流带储能电容器的直流电源或硅整流带镉镍蓄电池的直流电源。在对操作电源可靠性要求高的变电所中也可选用镉镍蓄电池组的蓄电池直流操作电源。

操作电源的种类确定以后，还应根据对操作电源可靠性的要求和操作电源负荷的大小及所需配出回路的多少确定其型号和技术参数。下面介绍目前变电所设计中常选用的镉镍电池直流操作电源和带镉镍电池的硅整流操作电源的选择。

1）镍蓄电池直流系统的选择

目前生产的镉镍电池直流屏有bzgn系列、zka系列等产品多种 bzgn-1系列直流屏适用于110kv及以下变电站、小型发电厂及工矿企业变（配）电所。

2）带镉镍电池的硅整流系统的选择

带镉镍电池的硅整流直流系统，目前有gka系列和zka系列几种。其中gka41系列为一路交流进线；其他几种系列为两路交流进线，可互为备用。控制回路的交流电源取自所用变压器（单相交流220v），可从电压互感器取得备用电源，但电压互感器的容量不得小于2kva。

现我们所设计的是采用的6（10）kv变电所直流操作电源。

第二节变电所的所用电

一。变电所的所用电

1、所用电负荷

6kv变电所中的用电负荷基本上与35kv变电所相同，但6kv配电变压器无冷却风扇，当采用铅酸蓄电池直流电源时，则没有与其配套的附属设备。另外，所用电负荷的总容量也较35kv变电所小。变电所事故照明可采用手电简、矿灯，或从邻近变电所取得。 2、所用电交流系统

所电交流系统可直接选用高压开关柜中的所用电柜，此时可不设所用电交流屏。当不采用开关柜时，应在控制室中设所用电交流屏。所用电交流系统的接线参考《煤矿电工手册》。

第九章变电所的中央信号装置

第一节中央信号装置的设计原则

一．

中央信号装置的设计原则

6kv变电所在控制室或值班室内一般设中央信号装置。中央信号装置由事故信号和预告信号组成。

变电所可根据操作电源的种类，相应地采用直流操作的中央信号或交流操作的中央信号。变电所一般采用不重复动作的中央信号装置。设计原则的详细内容见下： 1．变电所为集中控制时，控制室内应有被控制断路跳、合闸位置的指标信号。 2．人值班的变电所，应在控制室或值班室内设置能复归音响的中央事故信号及中，中央预告信号装置。

3．中央事故信号装置在断路跳闸时，除能及时发出音响信号外，在控制屏上或配电装置上还应有表示该回路事故跳闸的灯光或其他指示信号。

4．中央预告信号装置地回路故障时，除能及时发出音响信号外，还应有显示故障性质、地点和范围的指示（灯光或信号继电器）。

5．中央事故信号与预告信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器；预告信号用电铃发出音响。

6．各信号的显示装置应适当集中，以便值班人员监视。

7．有可能误发信号或不需要瞬时通知值班人员的信号，应接延时预告信号。 8．对中央事故及预告信号装置及其光字牌应进行完好性试验。

9．信号装置应有可靠的电源，对重要信号装置应对电源熔断器进行监视。 10． 对单灯控制音响监视接线应能实现亮屏或暗屏（运行时断路器位置指示灯亮或暗）

二。总之，要求信号装置力求简单、可靠、醒目，应能正确反映所监视电气设备的运行状态，并能根据需要随时检验信号装置的完好性。当被监视设备发生异常时，信号装置能自动发出音响和灯光信号。信号发出后应判断故障性质、地点和范围，并将该灯光信号保持到保护动作情况记录完毕和故障消除为止，对音响信号应能根

据需要手动或自动复归。

第二节中央信号装置的设计

一． 设计中央信号装置时，一般选择目前定型的接线形式，可不必自行设计。我们选择时参考《35kv变电所定型屏》，该书给出了常用的三种中央信号装置的接线形式，即事故信号不重复动作，预告信号重复动作的接线；事故、预告信号都瞬时重复动作的接线；事故信号重复动作，预告信号延时重复动作的接线。上述可对上述电路做适当的调整，或重复新设计中央信号装置的接线，以适合变电所的实际需要。

二．不重复动作的中央信号装置，其接线原理图可参考《工厂配电设计手册》、《煤矿电工手册》。

三．中央信号装置可布置在屏上。就地操作时，在值班室采用中央信号箱布置。布置在屏上时，其屏面布置及端子排的设计可将其端子排装于箱内左侧面，电铃装于箱于箱外左侧面，蜂鸣器装于箱外右侧面。箱门上装设：事故信号电源监视灯、预告信号电源监视灯（白色）、预告信号灯、事故信号灯（黄色）、事故音响解除按钮（白色）及标签框。箱内装设中间继电器。

第十章变电所屋内外布置变电所

第一节变电所布置的一般要求

一、变电所布置的一般要求

1．6kv变电所一般采用屋内式布置；对小容量的分散负荷供电时，若环境条件允许可采用屋外式或杆上式布置，其变配电装置均布置在屋外或屋外电杆上。采用屋内布置时，一般分高压配电室、低村配电室、电容器室以及变压器室、控制室和值班室等。对变压器也可根据环境条件采用屋外式布置，变压器布置的形式及适用场合可根据表10-1确定。 变电所布置上和般要求如下：

（1） 设备布置应紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和试验，还

要考虑发展的可能性。

（2） 各房间的位置应安排合理。配电室的位置要便于进、出线；低压配电室

尽量靠近变压器室；电容器室尽量与高压配电室相毗连；控制室、值班室和辅助间的位置要便于工作人员工作和管理。

（3）习尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容器室尽量避免西晒，

控制室尽可能朝南。 （4） 配电室、控制室、值班室等的地面，一般应比室外高出150mm～300mm，

附设在车间内的变电所可与车间地面相平。变压器室的地面标高视需要而定。

（5） 有人值班的变电所有单独的控制或值班室，并设有其他辅助间及生活设

施。

表10-1变压器的布置形式及适用场合

第二节电气间距、通道与围栏

一．气间距

1。屋内低压配电装置的电气间距（净距）应不小于表10-2所列数值：

表10-2屋内低压配电装置的安全净距 mm

二．道与围栏

1．屋内低压配电装置的走廊宽度不应小于表10-3中的数值。

表10-3低压配装置走廊的最小宽度 mm

注：在建筑物的局部部分，表中走廊宽度允许缩小200mm.

2．屋内低压配电装置的遮栏高度不应低于：网状遮栏1.7m，栅栏1.2m,无孔遮栏1.7m。

3．无遮栏裸导体布置在走廊上方离地高度小于表10-2中的c值时，应设置遮栏保护，遮栏高度不应小于1.9m。

第三节各电气设备室的布置

一．压配电室

1

．低压配电装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置的正面距墙不宜小于3m。

2．对采用集中控制的厂房或车间（如选煤厂等）允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距应不小于0.8m。

3．室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔在同一中心线上。

1．一般要求

1）每台油量为60kg及以上的变压器应安装在单独的变压器室内。

2）变压器外廓与变压器室墙壁和门的距离，不应小于表10-4所列数值。

表10-4变压器外廓与变压器墙壁和门的最小净距 mm

3门内加设遮拦，以保证操作人员安全。

4）确定变压器室的尺寸时，应考虑发展的可能性，一般按装大一级容量的变压器考虑。

二．压器室的布置

变压器室的布置形式及主要尺寸，与进、出线方式和采用设备有关。电气装置国家标准图集中的布置方案很多，工矿企业常选用的几种方案和变压器室内设备安装示例图见《钢铁企业电力设计参考资料》、《煤矿电工手册》等有关书籍。

第四节屋外变压器布置

一．屋外变压器布置

1、一般要求

（1）10kv及以下屋外变压器装置的电气间距、通道、围栏、防火设施要求一定按照安全规程规定上的做。

（2）杆上变电台的变压器，安装容量不宜超过315kva；变压器底部距地面不应小于2.5m;隔离开关和跌落式熔断器断开后，其带电部分距变压器底部的垂直距离不应小于2.5m。

（3）落地区性安装的屋外变压器装置，其带电部分离地面高度低于2.5m时或虽高于2.5m，但易为外人接近时，均应设置固定围栏。围栏门应有锁。

（4）油量为1000kg及以上的变压器，应设置容量为100%油量的挡油设施。

（5）附设于车间外的普通型变压器，不宜设在屋面倾斜的低侧，防止屋面冰块和水落到变压器上；当外物有可能落到变压器或母线上时，变压器不宜露天放置。

（6）杆上变电台应尽量避开车辆行人较多的场所，在布线复杂、转角、分支、进户、交叉路口等的电杆上不宜装设变压器台。

2、屋外变压器的布置

屋外变压器的布置方式，可根据进、出线的方式和采用设备不同，在标准集中查取。工矿企业常用的几种布置方式可参考《工厂配电设计手册》和《煤矿电式手册》。手册中还列出了与布置方式相对应的屋外变压器装置选型表，可供选择。

第十一章变电所的防雷与接地

第一节变电所的防雷保护

一、变电所的直接雷击保护

1、装设接雷击保护的范围

变电所的屋外配电装置包括组合导线、母线廊道、主变压器，变电所的油处理室、大型变压器修理室和易燃材料库等建筑物设直接雷击保护装置。变电所的主控制室和35kv以下的配电装置室，一般不需装设雷击保护。但当该建筑物较高和年雷暴日较多时，也应装设直接雷击保护。具体装设条件见表11-1。

表11-1建、构筑物装设直接击保护的参考范围

护。当需保护设施已在相邻高建筑物的保护范围内时，可不再装设直接雷击保护装置。

2、对直接雷击保护装置的有关规定

（1）35kv及以下的高压配装置，采用独立避雷针或避雷线。在其架构和房顶上不宜装设避雷针。

（2）在装有避雷针和避雷线的构物上，严禁架设通讯线、广播线和低压线。

（3）独立避雷针或避雷线与被保护设施及周围电力设施的带电部分和接地部分之间，在空气中的距离不得小5m；在地中的距离不得小于3 m。此外还应满足下式的要求： 对独立避雷针，在空气中的距离为

d≥0.3

式中d――空气中的距离，m；

d――地中的距离，m；

r――独立避雷针的冲击接地电阻，

h――被保护建、构筑物或计算点的高度，m。

避雷线与被保护设施之间距离的计算请参见《钢铁企业电力设计参考资料》、《煤矿电工手册》等有关书籍。

二、变电所对线路入侵波的防护

6kv配电装置的防入侵波保护，应在每组母线和每路架空线上装设阀型避雷器按图11-1连接。6kv母子线上的避雷器与主压器的电气距离见表11-2。

表11-2阀型避雷器与主变压器最大电气距离（3kv～10kv）

第二节配电网的防雷保护

（1）与架空线连接的3kv～10kv配电变压器，其3kv～10kv侧应用避雷器保护，并尽量靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧性点（或中性点不接地的电力网中，中性点击穿保险的接地端）以及金属外壳在一起接地。

（2）多雷区的3kv～10kv，y，yn0和y,y接线的配电变压器，除在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧装设一组220v避雷顺、440v压敏电阻、或击穿保险器，以防反变换波和低侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。低压中性点不接地的配电变压器，应在中性点装设击穿保险器。

（3）3kv～10kv柱上断路器和负荷开关，应用阀型避雷器或空气间隙保护。经常断路运行而又带电的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，应在带电侧装设避雷器或保护间隙，其接地线应与柱上断路等的金属外壳连接，且接地电阻不应超过10欧。

（4）3kv～10kv架空配电线路不装设避雷线。

（5）为了提高3kv～10kv钢筋混凝土电杆配电线路的绝缘水平，可采用瓷横和高一级电压的绝缘子。

（6）在多雷区或易雷击段，直接与架空线相连的电度表宜装防雷装置。

第三节变电所的接地系统

一． 变电所的接地系统

1、接地的范围

1）、保护接地的范围

应当接地的部分：

（1）电机、变压器、电器、携带式用电器具的底座和外壳；

（2）电气设备传动装置；

（3）互感器的二次绕组，但继电保护另有规定者除外；

（4）配电屏与控制屏的框架；

（5）交、直流电力电缆接线盒、终端盒的金属外壳和电缆的金属外皮、穿线的钢管等；

不需接地的部分：

（1）在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，额定电压为交流380v及以下直流440v及以下的电力设备外壳；

（2）安装在配电屏、控制屏和配电装置上的仪表、继电器和其他低压电器的外壳，以及当绝缘损坏时，支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。

（3）额定电压220v及以下的蓄电池室内的支架。

2）工作接地的范围

（1）变压器、发电机、电容器组的中性点，在变压器中性点绝缘系统中，经击穿熔断器接地；

（2）电流互感器、避雷针、避雷线、避雷网、保护间隙等。

2、接地装置

交流电力设备的接地装置应充分利用直接埋入地中的或水中的自然地体。凡是埋入地中的金属管道（易燃易爆的液、气体管道除外）、水工建筑物及建、构筑物的地下金属结构、埋于土中的电缆金属外皮、非绝缘的架空地线等都可作为自然接地体。 当自然接地体的电阻符合要求时，一般不敷设人工接地体，但发电厂、变电所除外。一般情况下，垂直接地体对工频电流流散作用不大，流散作用大小主要取决于接地网占地面积的大小。所以，发电厂、变电所的接地装置，除利用自然接地体外，不论采用何种接地体，都应敷设以水平接地和散泄雷电流之用。

第十二章电气照明设计

第一节电气照明设计的原则与要求

一． 电气照明设计的原则与要求

照明设计合理与否不仅影响工作人员的视力健康，而且还会影响工矿企业的安全生产和照明的经济性。为此，照明设计应遵循以下原则：

1。作业面上应有合适的照度。既保证工作和视力健康对照度的要求，又保证照明的经济性。

2。保证照明的均匀度，限制眩光，力求视觉舒适。工作环境中的亮度分布应力求均匀，既保证作业面上照明的均匀，又保证作业面与周围环境（墙、顶棚、地板等）的亮度差动别不致过大。

3。保证照明的稳定性和避免频闪效应。照明的光通量要稳定，防止电光源的摆动，尽量消除电光源的频闪效应或选择频闪效应低的电光源。

4。电光源的显色性要好。在需要辨别颜色的场所，应尽量选择显色指数高的电光源或多种光源混合合作。

5。照明装置要技术先进，工作安全可靠，维护检修方便。

6。照明装置的选择应尽量美观，与周围环境和建筑协调统一。

第二节电光源类型的选择

一． 电光源类型的选择

选择电光源的类型时，应根据电光源的特性和使用场所对电光源的要求选择。选择电光源的一般原则如下：

1．尽量选择发光效率高、使用寿命长的电光源，以保证照明的经济性。

2．有旋转机械的场所，应选择无频闪效应的电光源。

3．在显色性要求高的场所，应选择显色指数高的电光源。

4．在电压波动大的场所，应选择光通量受电压变化影响小的电光源。

5．在温度变化大的场所，应选择光通量受温度变化影响小的电光源。

6．在有震动的场所，应选择耐震性能好的电光源。

此外，在选择电光源的类型时还应注意以下几点：

7．灯的开关频繁、需要及时点亮、调光的场所，或不能有频闪效应及防止电磁波干

扰的场所，宜采用白炽灯或卤钨灯。

8．一般生产车间、辅助车间、仓库以及非生产建筑物、办公楼、宿舍和厂区道路等，

应优先用价格低廉的白炽灯和荧火灯。

9．当悬挂高度在4m及以下时，宜采用荧光灯；当悬挂高度在4m以上时，宜采用高

强气体放电灯，如高压汞灯或高压钠灯；有高挂条件并需要大面积照明的场所，宜采用金属卤化物灯或氙灯。当不宜采用高强气体放电灯时，也可采用白炽灯。

10． 在照明要求不高，且照明时间较短的场所以及在局部照明的场所，宜选用白炽

灯。

11． 应急照明应采用能瞬时点燃的白炽灯、荧光灯等。

12． 当采用一种光源不能满足光色或显色性要求时，可采用两种光源的混光光源，

混光光源的混光通量比。

第三节灯具的选择与布置

一、灯具的选择

1．按使用环境选择灯具的形式

为了保证既安全又经济地使用电光源，必须根据不同的使用环境选择不同结构的灯具。 根据工作场所的环境条件不同，应分别采用下列各种灯具。

（1） 在空气较干燥和少尘的场所，采用开启式灯具。

（2） 在特别潮湿的场所，应采用防潮灯具或带防水灯头的开启式灯具。

（3） 在有腐蚀气体和蒸气的场所，宜采用耐腐蚀材料制成的密闭式灯具。

（4） 在高温场所，宜采用带有散热孔的开启式灯具。

（5） 在有尘埃的场所，应按防尘的保护等级分类来选择合适的灯具。

（6） 在装有锻锤、重级工作制桥式吊车等震动、摆动较大场所的灯具，应有防震措

施和保护网，防止灯泡自动松脱与掉下。

（7） 在易受机械损伤场所的灯具，应加保护网。

（8） 在有爆炸和火灾危险场所使用的灯具，应采用增安型或隔爆型灯具。

2．按配光特性和安装高度选择灯具

灯具的结构形式不同其配光特性也不同，所以还应根据灯具的配光特性和使用环境及生产对配光特性的要求的要求选择灯具。不同照明灯具的配光特性按光通量在灯具水平面上、下两个空间的分配比例分类。

二．灯具的布置

1．室内灯具的布置

（1） 灯具的布置应满足照度要求，并尽量减少眩光和阴影，作业面上照度均匀，布

置经济合理。

（2） 灯具的布置方式。一般采用均匀布置方式，均匀布置可布置成矩形或菱形。需

局部照明或定向照明的地方，可视具体情况进行布置。

（3） 供继续工作用的事故照明，应与正常照灯具相间布置，相间布置时可采取列间

或灯间相间布置，并应尽量保持原有照度的30%～50%。

第四节照度计算

一． 照度计算是按照规定的照度及其他已知条件计算灯泡的功率和盏数，并确定灯具的布置方案；或根据已确定的灯泡功率、盏数和灯具的布置方案等已知条件，校验照度是否达到标准要求。照度计算的方法有单位容量法、利用系数法、概算曲线法和逐点计算法等几种，各种计算方法的特点及其适用范围见表12-1所示。 表12-1照度计算常用方法的特点及适用范围

率和盏数，并确布置方案。

第五节照明供电系统的拟定

一、照明供电电压

1．正常和事故照明灯的工作电压一般为220v。照明网络一般采用380/220v三相四线制中性点直接接地系统，只有在线路电流不超过30a时，才可采用220v单相供电线路。

2．于危险场所的厂房内，当灯具安装高度低于2.2m时，应有防止触电危险的措施（如采用带玻璃罩和金属网的安全灯具），否则应采用36v电压。

3．携带式行灯的电压一般采用36v。在危险场所而又不便于工作的狭窄地点，或工作人员接触大块接地良好的金属面（如锅炉等金属容器和金属平台等），则携带式行灯的电压不得超过12v。

二、供电方式

1．照明设备一般与动力设备共用一台变压器供电。如由于动力负荷的影响，电压偏移过大，不能保证照明质量或灯泡寿命时，可设照明专用变压器。

2．事故照明一般应与工作照明同时装设，作为工作照明的一部分经常接电。供继续工作用的事故照明，应接在独立电源上，一般与工作照明分别由接在不同母线段上的变压器供电。供疏散人员用的事故照明，应接在与工作照明分开的回路上，当建筑物只有一路电源时则应在进线分开。

3．对不设变电所的车间，为了保证照明电压质量，工作照明电源一般均采用专用供电线路。如需要事故照明时，则事故照明电源可与动力合用供电线路。对远离变电所的小型车间或建筑物，才考虑工作照明与动力合用供电线路。与动力合用供电线路时，可将照明电源接在动力配电箱的前面。

4．为了便于检修，车间每回路供电干线上连接的照明配电箱不超过3个。室外用架空干线向各建筑物供电时可不受此限，但在每个建筑物进线处应装设刀开关和熔断器。

5．厂区道路照明，应分区集中由少数变电所供电，并由这些变电所或委托传达室、警卫室控制。

6．人防部门有特殊要求时，应根据其要求统一考虑全厂外部照明的供电和控制。

第六节设备、保护装置及导线的选择与布置

一、照明控制设备及保护装置的选择与布置

1．照明控制设备与保护装置的选择

车间照明应选择照明配电箱控制，配电箱中各回路仅带熔断器的配电箱。大型车间宜采用带低压断路器的配电箱。

照明供电系统一般彩霞熔断器进行短路保护或采用低压断路进行短路、过负荷及漏电保护。对室内照明支线每一单相回路一般采用不大于15a的熔断器或低压断器保护。对安装大功率灯泡的回路允许增大到20a～30a

在三相四线制的中性线上不能装设熔断器；对单相线路，当有接零的设备时，零线上不能装设熔断器。

2．照明控制设备的布置

照明配电箱有悬挂式和嵌入式几种，布置时可根据配电箱形式不同将其悬挂在墙上或镶嵌在墙体中。配电箱及变压器 箱中心距地1.5m。若不在照明配电箱内进行控制，则配电箱的安装高度可提高到2m及以上。

照明控制用的局部开关（拉线开关除外）距地1.3m。插座的安装高度：在厂房内距地1m；在办公室及生活福利设施距1.3m。

二．照明线路导线的选择与敷设

照明线路导线一般采用塑料或橡皮绝缘电线。导线的截面应按导线的长时允许电流、线路的允许电压损失、导线的机械强度选择和校验，导线的截面还应不小于保护装置所允许的最小截面。当采用气体放电灯电时，因其三次谐波电流较大，所以三相四线系统中的中性线截面应按最大一相的电流选择。

三．气照明平面布置图的绘制

为了施工和安装的需要，设计时应绘制电气照明平面布置图。图中应反映出室内的布置轮廓，各场所的名称、尺寸和照度；按国家标准的图形符号标出全部灯具、线路等相关电器的安装位置；根据规定的种种电器的标注格式，标出其型号、规格、安装方式等有关参数。

四． 综上所述，我们平煤一矿对车间照明应选择照明配电箱控制，配电箱中各回路仅带熔断器的配电箱。大型车间宜采用带低压断路器的配电箱采用三相四线制的中性线上不能装设熔断器；对单相线路，当有接零的设备时，零线上不能装设熔断器的方法进行导线的布置和选择。

工厂供电考试题及答案 工厂供电试题库第六章篇二

工厂供电毕业设计

阳泉学院

毕业设计说明书

毕业生姓名 ： 专业 ： 电气自动化技术 学号 ： 指导教师 ： 所属系（部） ： 信息工程与自动化系

二一二年五月

阳泉学院

毕业设计评阅书

题目：某机械厂供电一次系统的设计

电气自动化技术 专业 姓名

设计时间： 年 3 月 5 日~ 5 月 4 日 评阅意见：

成绩：

指导教师： （签字）

职 务：

年 月 日

阳泉学院

毕业设计答辩记录卡

信息 系 电气自动化技术 专业 姓名

答 辩 内 容

成 绩 评 定

注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。

专业答辩组组长： （签名）

201 年 月 日

前 言

设计过程中既要考虑到技术因素，又要考虑到工厂的实际情况，在严格按照供电设计规程及在国家方针政策的引导下，最终确定好一个经济、安全、稳定、可靠的方案。

本次设计从工厂供电的技术要求出发并结合工厂众所周知，电能是现代工业的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供使用。电能的输送和分配既经济又便于控制、调节和测量，有利于生产的自动化，因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。而工厂供电主要是指电能的供应和分配。

工厂供电设计的主要任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换，分配到工厂车间的每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展，工厂的用电量也迅速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善，不仅影响到工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人生安全等密切相关的。工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证企业安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及能源的合理利用。

搞好工厂供电对于企业的发展、工业现代化的实现以及节能减排有重要意义，因此切实保证工厂的正常用电，必须使供电系统在电能的供应、分配和使用中能够安全、可靠、经济、稳定的运行。为此在供电的的实际情况，在各种技术规程及供电协议的要求下设计了一个机械厂供电一次系统，本设计从多个方面介绍了工厂供电一次系统的设计及主要设备的选择、校验等。

摘 要

工厂供电是将从电力系统中获得的电能经过合理的传输变换，分配到工厂的车间里的用电设备上。伴随着社会的发展，工厂对电能的质量，供电可靠性以及经济性等要求也越来越高。工厂供电设计是否完善不仅影响工厂的生产，而且也反映到工厂供电的可靠性与安全生产上，它与企业的经济效益，设备安全运行以及工人的人身安全密切相关，因此，搞好工厂供电工作对于整个工厂的生产发展有十分重要的意义。

本设计是对工厂供电一次部分的设计，对工厂的负荷计算，短路电流计算，变电所变压器的选择，校验，无功补偿等进行了设计说明，该设计从全局出发，按照负荷性质，用电容量等做出了合理的设计。

关键词：配电线路 变压器 负荷 短路电流 电气设备

abstract

power supply in factory is mean to electricity energy which is obtained from the power system is transferred reasonable, and it is distributed to the electric device of the factory floor. with the development of the society, the quality, reliability and economy demands of the electricity energy were increasing to the factory. whether the design of the factory electricity supply is perfect not only affect the plants production, but also reflects the reliability of power supply to the factory and safety, it is closely related to the economic benefit of enterprises, equipment, safe operation and safety of workers, it is important for the development of production for doing a good job of the factory power supply work.

this design is a part of power plant design, including of the plant load calculation, short circuit current calculation, and the choice of transformer substations, verification, reactive power compensation for the design specification, it make a reasonable designfollowed the load nature and electricity capacity ,standing on the overall situation.

key words: distribution list，supply transformer，power load，short?circuit contact，electric apparatus

目 录

前 言 ............................................................... i 摘 要 ............................................................... ii abstract ........................................................... iii

第1章 负荷计算 ...................................................... 1

1.1 负荷概述 ..................................................... 1

1.1.1 负荷的概念 ............................................. 1

1.1.2 电力负荷的等级 ......................................... 1

1.2 用电设备组计算负荷的确定 ..................................... 1

1.2.1 按需要系数法确定计算负荷 ............................... 2

1.2.2 车间负荷计算 ........................................... 6

第2章 变压器选择 .................................................... 8

2.1 变配电所选址 ................................................. 8

2.2 车间变电所变压器选择 ......................................... 9

2.2.1 变压器台数及容量选择 ................................... 9

2.2.2 计算电流 .............................................. 13

2.3 无功补偿及工厂总降压变电所设计 .............................. 15

2.3.1 无功功率平衡及无功补偿 ................................ 15

2.3.2 并联电容器的选择计算 .................................. 16

2.3.3 工厂总降压变电所设计 .................................. 17

第3章 变电所主接线设计 ............................................. 19

3.1 电气主接线选择及运行方式 .................................... 19

3.1.1 主接线设计原则与要求 .................................. 19

3.1.2 电气主接线确定 ........................................ 20

3.2 短路电流计算 ................................................ 21

3.2.1 绘制计算电路 .......................................... 22

3.2.2 最大短路电流计算 ...................................... 22

3.2.3 最小短路电流计算 ...................................... 24

第4章 高压电网一次设备选择 ......................................... 26

4.1 35kv架空线选择 ............................................. 26

4.2 10kv电缆选择 ............................................... 27

4.2.1 假想时间tima的确定 ..................................... 27

4.2.2 高压配电室至各车间电缆的选择校验 ...................... 27

4.3 母线选择 .................................................... 30

4.3.1 35kv母线选择 ......................................... 30

4.3.2 10kv母线选择 ......................................... 31

4.4 电气设备选择校验 ............................................ 32

4.4.1 选择原则 .............................................. 32

4.4.2 电气设备和载流导体选择的一般条件 ...................... 32

4.4.3 35kv侧断路器选择 ..................................... 33

4.4.4 电流互感器的选择 ...................................... 34

4.4.5 电压互感器的选择 ...................................... 35

4.4.6 熔断器选择 ............................................ 36

4.5 高压开关柜选择 .............................................. 36

4.5.1 35kv侧高压开关柜选择 ................................. 36

4.5.2 10kv 高压开关柜选择 ................... 错误！未定义书签。

第五章 防雷及过电压保护 ............................................. 38

5.1 避雷器 ...................................................... 38

5.2 避雷器的选择计算 ............................................ 38

5.2.1 按额定电压选择 ........................................ 38

5.2.2 按持续运行电压选择 .................................... 38

5.2.3 按雷电冲击残压选择 .................................... 38

5.2.4 按标称放电电流选择 .................................... 39

5.2.5 校核陡波冲击电流下的残波 .............................. 39

5.2.6 按操作冲击残压选择 .................................... 39

5.3 变电所的防雷保护 ............................................ 40

结束语 .............................................................. 42

谢 辞 .............................................................. 43

参考文献 ............................................................ 44

附 录 .............................................................. 45

第1章 负荷计算

1.1 负荷概述 1.1.1 负荷的概念

负荷在电力系统中有以下几种含义：

(1)电力负荷是指电力系统中一切用电设备所消耗的总功率，这称为电力系统的用电负荷。用电负荷加上电网的损耗功率，称为电力系统的供电负荷。供电负荷加上发电厂的厂用电，就是各发电厂应发的总功率，称为电力系统的发电负荷。

(2)电力负荷有时又指用用电设备，包括异步电动机，同步电动机，整流设备，电热炉和照明设备等。如分为动力负荷，照明负荷，三相负荷，单相负荷等。

(3)电力负荷有时也指用电设备或用电单位所消耗的电流。如轻负荷，重负荷，空负荷，满负荷等。 1.1.2 电力负荷的等级

工厂的电力负荷，按gb50052-95规定，根据其对供电可靠性要求及中断供电造成的损失或影响程度，电力负荷分为三级。

(1)一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者：或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损害、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

(2)二级负荷

二级负荷若中断供电会造成较大的经济损失，如主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产等。二级负荷也应由两回路供电，也不应中断供电，或中断后能迅速恢复。

(3)三级负荷

三级负荷为一般电力负荷，对供电回路无特殊要求。 1.2 用电设备组计算负荷的确定

计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。

用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式法，而前者应用最为普遍[1]。

当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时、通常都采用需要系数法计算。

当用电设备台数较少而容量又相差悬殊时，则宜于采用二项式法计算。 本设计宜于采用需要系数法。 1.2.1 按需要系数法确定计算负荷

no.1 变电所

(1) 动力部分负荷计算：

已知： pe?kw,kd?0.4,cos??0.65,tan??1.17 所以：

ps

no.2 变电所 (1)铸钢车间

30

?pekd?2000?0.4?800?kw?

q30=p30tan??800?1.17?936?kvar?

30

?p30/cos??800/0.65?1230.8?kva?

kd,?已知： pe?1000kw

0.4?,?cos?0.?7,t an

所以：

pqs

(2) 砂库

303030

?pekd?1000?0.4?400?kw??p30?tan??400?1.02?408?kvar? ?p30/cos??400/0.7?571.4?kva?

kd,?已知： pe?110kw

0.7?,?cos?0.?6,t an

所以：

pqs

no.3 变电所 (1)铆焊车间

303030

?pekd?110?0.7?77?kw??p30?tan??77?1.33?102.4?kvar? ?p30/cos??77/0.6?128.3?kva?

kd,?已知： pe?1200kw

0.?3,?cos?0.?45,t a

所以：

pqs

(2) 1* 水泵房

303030

?pekd?1200?0.3?360?kw??p30tan??360?1.98?712.8?kvar? ?p30/cos??360/0.45?800?kva?

k,d?已知： pe?28kw

0.75?,?cos?0.?8,ta n

所以：

pqs

no.4 变电所 (1)空压站

303030

?pekd?28?0.75?21?kw??p30tan??21?0.75?15.75?kvar? ?p30/cos??21/0.8?26.25?kva?

kd,?已知： pe?390kw

0.8?5,?cos?0.?75, ta

所以：

pqs

(2) 机修车间

303030

?pekd?390?0.85?331.5?kw??p30tan??331.5?0.8?265.2?kvar? ?p30/cos??331.5/0.75?442?kva?

kd,?已知： pe?150kw

0.2?5,?cos?0.?65,t a

所以：

pqs

(3) 锻造车间

303030

?pekd?150?0.25?37.5?kw??p30tan??37.5?1.17?43.9?kvar? ?p30/cos??37.5/0.65?57.7?kva?

kd,?已知： pe?220kw

0.3?,?cos0.??55,t an

所以：

pqs

(4) 木型车间

303030

?pekd?220?0.3?66?kw??p30tan??66?1.52?100.3?kvar? ?p30/cos??66/0.55?120?kva?

,已知： pe?185.85kkwd?

0.?35?,cos??0.6, ta

所以：

pqs

(5) 制材场

303030

?pekd?185.85?0.35?65.05?kw??p30tan??65.05?1.33?86.52?kvar? ?p30/cos??65.05/0.6?108.42?kva?

k,d?已知： pe?20kw

0.28?,?cos?0.?6,ta n

所以：

pqs

(6)终合楼

303030

?pekd?20?0.28?5.6?kw??p30tan??5.6?1.33?7.45?kvar? ?p30/cos??5.6/0.6?9.33?kva?

k,d?已知： pe?20kw

0.9?,c?os0.?7?1 ,t

所以：

pqs

no.5 变电所 (1) 锅炉房

303030

?pekd?20?0.9?18?kw??p30tan??18?1?18?kvar?

?p30/cos??18/0.71?25.35?kva?

kd,? 已知： pe?300kw

0.7?5,?cos?0.?8,t an

所以：

pqs

(2) 2* 水泵房

303030

?pekd?300?0.75?225?kw??p30tan??225?0.75?168.75?kvar? ?p30/cos??225/0.8?281.25?kva?

k,d?已知： pe?28kw

1.75?,?cos?0.?8,ta n

所以：

pqs

(3) 仓库（1、2）

303030

?pekd?28?1.75?49?kw??p30tan??49?0.75?36.75?kvar? ?p30/cos??49/0.8?61.25?kva?

w,已知： pe?88.12kkd?

0.?3?,cos?0.?65, ta

所以：

pqs

(4) 污水提升站

303030

?pekd?88.12?0.3?26.44?kw??p30tan??26.44?1.17?30.93?kvar? ?p30/cos??26.44/0.65?40.68?kva?

k,d?已知： pe?14kw

0.65?,?cos?0.?8,ta n

所以：

pqs

303030

?pekd?14?0.65?9.1?kw??p30tan??9.1?0.75?6.825?kvar? ?p30/cos??9.1/0.8?11.38?kva?

各车间10kv高压负荷： (1) 电弧炉

w,已知： pe?2?1250kkd?

0.?9?,cos

?0.?87, ta

所以：

pqs

(2) 工频炉

303030

?pekd?2?1250?0.9?2250?kw??p30tan??2250?0.57?1282.5?kvar? ?p30/cos??2250/0.87?2586.2?kva?

kd,?已知 pe?2?300kw

0.?8,?cos?0.?9,t an

所以

pqs

303030

?pekd?2?300?0.8?480?kw??p30tan??480?0.48?230.4?kvar?

?p30/cos??480/0.9?533.3?kva?

(3) 空压机

kd,?已知 pe?2?250kw

0.8?5?,cos

?0.?85, ta

所以

pqs

备注：k

?

p

303030

?pekd?2?250?0.85?425?kw??p30tan??425?0.62?263.5?kvar? ?p30/cos??425/0.85?500?kva?

?0.95

?0.9k

?

q

1.2.2 车间负荷计算

确定全厂计算负荷采用需要系数法。用这种方法计算时，先从用电端起逐级往电源方向计算，即首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压侧负荷相加（如有高压用电设备，也加上高压用电计算负荷），再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。

.1变电所

,q?0. 9 kp?0.9k

??

p30.1?kp?p30?0.9?800?720?kw??

q30.1?ks30.1?

?

q

?q

30

?0.95?936?889.2?

kvar?

??1144.1?kva?

2 .no.2变电所

,q?0. 9 kp?0.9k

??

p30.2?kp?p30?0.9?477?429.3?kw??

q30.2?ks30.2?

?

q

?q

30

?0.95?510.4?484.88?

kvar?

??647.62?kva?

3 .no.3变电所

kp?0.9,kq?0.95 ??

p30.3?k

??

p

q30.3?ks30.3?

q

?p?q

30

?0.9?381?342.9?kw??0.95?728.55?692.1?

kvar?

30

??772.39?kva?

4 .no.4变电所

kp?0.9,kq?0.95 ??

p30.4?kp?p30?0.9?523.65?471.29?kw??

q30.4?ks30.4?

?

q

?q

30

?0.95?521.37?495.30?

kvar?

??683.69?kva?

5. no.5变电所

kp?0.9,kq?0.95 ??

p30.5?kp?p30?0.9?309.54?278.59?kw??

q30.5?ks30.5?

?

q

?q

30

?0.95?243.255?231.09?

kvar?

??361.96?kva?

6.车间10kv高压负荷

kp?0.9,kq?0.95 ??

p30.6?kp?p30?0.9?3155?2839.5?kw??

q30.6?ks30.6?

?

q

?q

30

?0.95?1776.4?1687.58?

kvar?

??3303.1?kva?

表1-1各车

第2章 变压器选择

2.1 变配电所选址

变配电所的所址选择原则

选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术与经济比较后确定： (1)接近负荷中心。 (2)进出线方便。 (3)接近电源侧。 (4)设备运输方便。

(5)不应设在有剧烈震动或高温的场所。

(6)不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。

(7)不应设在厕所浴池或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。

(8)不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不易设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准gb50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

(9)不应设在地势低洼和可能积水的场所。

(10)高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

gb50053-94《10kv及以下变电所设计规范》还规定：

(1)装有可燃性电力变压器的车间内变电所，不应设在三四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。

(2)多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变配电所应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁。

(3)高层主体建筑物内不宜设装有可燃性油的电气设备的变配电所。当受条件限制必须设置时，应在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集的场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁，并采取相应的防火措施。

(4)露天或半露天的变电所，不应设在下列场所：有腐蚀气体的场所；挑檐为

燃烧体或难燃烧和耐火等级为四级的建筑物旁；附近有棉粮及其它易燃易爆物品 集中的露天堆放场；容易沉积粉尘，可燃纤维和灰尘，或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所[2]。

2.2 车间变电所变压器选择

主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：

1.有大量一级或二级负荷。

2.季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。 3.集中负荷较大，例如大于1250kva 其它情况下宜装设一台变压器。

2.2.1 变压器台数及容量选择

no.1变电所变压器台数及容量选择 (1) no.1变电所的供电负荷统计

k

?p

?0.9,k

?q

?0.95

?720?0.9?648?kw??p

q30?q30.1kq?889.2?0.95?844.74?

kvar??

p30?p30.1ks30?

??1064.65?kva?

(2) no.1变电所变压器选择。为保证供电可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）。

?0.7?1064.65?745.26?kva? snt?0.7s30

选择变压器型号为sl7?800/10，额定容量为800kva，两台 查表得变压器项参数： 空载损耗 : ?p0?1.54kw； 负载损耗 : ?pk?9.9kw; 阻抗电压 : uk%?4.5; 空载电流 : i0%?2.5；

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

s30?

11

s30??1064.65?532.325?kva? 22

简化公式得:

?pt?0.015s30?0.015?532.325?7.98?kw??qt?0.06s30?0.06?532.325?31.94?kvar?

no.2变电所变压器台数及容量选择 (1) no.2变电所的供电负荷统计

k

?p

?0.9,k

?q

?0.95

?429.3?0.9?386.37?kw??p

q30?q30.2kq?484.88?0.95?460.64?

kvar??

p30?p30.2ks30?

??601.22?kva?

(2) no.2变电所变压器选择。为保证供电可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）。

?0.7?601.22?420.854?kva? snt?0.7s30

选择变压器型号为 sl7?500/10，额定容量为500kva，两台 查表得变压器项参数： 空载损耗 : ?p0?1.08kw； 负载损耗 : ?pk?6.9kw; 阻抗电压 : uk%?4; 空载电流 : i0%?3.2；

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

s30?

11

s30??601.22?300.61?kva? 22

简化公式得:

?pt?0.015s30?0.015?300.61?4.51?kw??qt?0.06s30?0.06?300.61?18.04?kvar?

no.3变电所变压器台数及容量选择 (1) no.3变电所的供电负荷统计

k

?p

?0.9,k

?q

?0.95

?342.9?0.9?308.61?kw??p

q30?q30.3kq?692.1?0.95?657.5?

kvar??

p30?p30.3ks30?

??726.32?kva?

(2) no.3变电所变压器选择。为保证供电可靠性，并降低成本，选用一台变压器。

?726.32?kva? snt?s30

选择变压器型号为sl7?800/10，额定容量为800kva，一台 查表得变压器项参数： 空载损耗 : ?p0?1.54kw； 负载损耗 : ?pk?9.9kw; 阻抗电压 : uk%?4.5; 空载电流 : i0%?2.5；

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

?726.32?kva? s30?s30

简化公式得:

?pt?0.015s30?0.015?726.32?10.89?kw??qt?0.06s30?0.06?726.32?43.58?kvar?

no.4变电所变压器台数及容量选择 （1）no.4变电所的供电负荷统计

k

?p

?0.9,k

?q

?0.95

?471.29?0.9?424.16?kw??p

q30?q30.4kq?495.30?0.95?470.54?

kvar??

p30?p30.4ks30?

??633.5?kva?

(2) no.4变电所变压器选择。为保证供电可靠性，并降低成本，选用一台变压器。

?633.5?kva? snt?s30

选择变压器型号为sl7?800/10，额定容量为800kva，一台 查表得变压器项参数： 空载损耗 : ?p0?1.54kw； 负载损耗 : ?pk?9.9kw; 阻抗电压 : uk%?4.5; 空载电流 : i0%?2.5；

(3) 计算每台变压器的损耗（n=1）

?633.5?kva? s30?s30

简化公式得:

?pt?0.015s30?0.015?633.5?9.50?kw??qt?0.06s30?0.06?633.5?38.01?kvar?

no.5变电所变压器台数及容量选择 (1) no.5变电所的供电负荷统计

k

?p

?0.9,k

?q

?0.95

?278.59?0.9?250.73?kw??p

q30?q30.5kq?231.09?0.95?219.54?

kvar??

p30?p30.5ks30?

??333.26?kva?

(2) no.5变电所变压器选择。为保证供电可靠性，并降低成本，选用一台变压器。

?333.26?kva? snt?s30

选择变压器型号为sl7?400/10，额定容量为400kva，一台 查表得变压器项参数： 空载损耗 : ?p0?0.92kw； 负载损耗 : ?pk?5.8kw; 阻抗电压 : uk%?4; 空载电流 : i0%?3.2；

(3)计算每台变压器的损耗（n=1）

?333.26?kva? s30?s30

简化公式得:

?pt?0.015s30?0.015?333.26?5?kw??qt?0.06s30?0.06?333.26?20?kvar?

表2-1 各变电所变压器台数及容量

2.2.2 计算电流

.1变电所

11p??800?400?kw??30

22 11

q30??q

30??936?468?kvar

?

22

p30?

计其变压器的损耗：

p1?p30??pt?400?7.98?407.98?kw?

q1?q30??qt?468?31.94?499.94?kvar?

s1???645.28?kva?

所以：计算电流 i30?

?

?37.26?a?

.2变电所

11

p??477?238.5?kw??30

22 11

q30??q30??510.4?255.2?kvar?

22

p30?

计其变压器的损耗：

p2?p30??pt?238.5?4.51?243.01?kw?q2?q30??qt?255.2?18.04?273.24?

kvar?s2???365.67?kva?

所以：计算电流

i30?.3变电所

p30??p30?381?kw?q30??q30?728.55?kvar?

?

?21.11?a?

计其变压器的损耗：

p3?p30??pt?381?10.89?391.89?kw?q3?q30??qt?728.55?43.58?772.13?

kvar?s3???865.89?kva?

所以：计算电流

i30?.4变电所

p30??p30?523.65?kw?q30??q30?521.37?kvar?

?

?49.99?a?

计其变压器的损耗：

p4?p30??pt?523.65?9.5?533.15?kw?q4?q30??qt?521.37?38.01?559.38?

kvar?s4?

??772.76?kva?

所以：计算电流

i30?.5变电所

p30??p30?309.54?kw?q30??q30?243.225?kvar?

?

?44.62?a?

计其变压器的损耗：

p5?p30??pt?309.54?5?314.54?kw?q5?q30??qt?243.225?20?263.225?

kvar?s5???410.15?kva?

所以：计算电流

i30?

表2-2 变电所计算电流

?

?23.68?a?

2.3 无功补偿及工厂总降压变电所设计 2.3.1 无功功率平衡及无功补偿

无功平衡是保证电力系统电压质量的基础。合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压质量，而且能提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。

无功负荷包括：电力用户的无功负荷（主要是大量的感应电动机），送电线路及各级变压器的无功损耗，以及发电厂自用无功负荷等。

无功电源包括：发电机实际可调无功容量，线路充电功率，以及无功补偿设备中的容性无功容量等。

无功补偿设备包括：并联电容器，串联电容器，并联电抗器，同步调相机以及静止无功补偿装置等。

电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动，所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。

工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的.无功功率。 并联电容器的补偿方式，有以下三种：

(1) 高压集中补偿：电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。按gb50227-95《并联电容器装置设计规范》规定：高压电容器组宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地电网中，星形接线电容器组的中性

点不应接地。

(2) 低压集中补偿:电容器装在变电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。按gb50227-95规定：低压电容器组可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式。

(3) 低压分散补偿：电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它利用用电设备本身的绕组放电，电容器组多采用三角形接线。 由于本设计在10kv侧补偿，所以选高压集中补偿。

2.3.2 并联电容器的选择计算

(1)无功功率补偿容量（单位为kvar）的计算 qc?p30?tan?1?tan?2???qcp30 式中 p30――工厂的有功计算负荷；

tan?1――对应于原来功率因数cos?1的正切； tan?2――对应于需补偿到的功率因数cos?2的正切； ?qc――无功补偿率；

(2)并联电容器个数的计算

n?

qc

qc

式中 qc――单个电容器的容量

2.3.3 工厂总降压变电所设计

1.工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择

p?2?p?2?p?p?p?p?12345?3155

?2?407.98?2?243.01?391.89?533.15?314.54?3155?5696.56

?q?2?q?2?q

1

2

?q?q?q?1776.4

?0.95

345

?2?499.94?2?273.24?772.13?559.38?263.225?1776.4?4917.5 k

?p

?0.9,k

?q

p?0.9?5696.56?5126.9?kw??p?

q?kq?q?0.95?4917.5?4671.63?kvar??p?k

s??6936.08?kva?

p5126.9

??0.739 s6936.08

功率因数 cos??

总降压变压器10kv侧无功补偿后功率因数不低于0.9，取cos?1?0.92。 无功功率补偿容量为：

qc?p(tan??tan?1)?5126.9?(0.912?0.426)?2492?kvar?

无功补偿后的容量为

?q?qc?4671.63?2492?

2179.63?kvar? qc

s???5570.99?kva?

为保证供电的可靠性，选用两台主变压器（每台可供总负荷的70%） snt?0.7s?0.7?5570.99?3899.7?kva?

所以选择变压器型号为sl7?4000/35 ,额定容量4000kva,两台 ,查表得： 空载损耗 ： ?p0?5.65kw;

负载损耗 : ?pk?32.5kw; 阻抗电压 : uk%?7; 空载电流 : i0%?2.2； 2.计算每台变压器的损耗(n?1)

11

s30??s??5570.99?2785.5?kva?

22

简化公式得：

?pt?0.015s30?0.015?2785.5?41.78?kw??qt?0.06s30?0.06?2785.5?167.13?kvar?

3.变压器高压侧的负荷为

p30?p??pt?5126.9?41.78?5168.68?kw?

q?q??qt?2179.63?167.13?2346.76?kvar?

30

??5676.49?kva? s30

p305168.68

?0.911?0.9, cos?2??

q305676.49

所以选主变压器sl7?4000/35符合要求。

第3章 变电所主接线设计

3.1 电气主接线选择及运行方式 3.1.1 主接线设计原则与要求

变配电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。

1.安全性

(1) 在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。

(2) 在低压断路器的电源侧及可能反馈的另一侧，必须装设低压刀开关。 (3) 在装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。 (4) 35kv及以上的线路末端，应装设与隔离开关关联锁的接地刀闸。 (5) 变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。

2.可靠性

(1) 变电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或者一回6kv及以上专用架空线路或电缆供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆组成的线路，且每根电缆应能承受100%的二级负荷。

(2) 变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关（串熔断器）。当双电源供多个变电所时，宜采用环网供电方式。

(3) 对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变电所采用放射性高压配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。

(4) 变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。

3.灵活性

(1) 变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线。 (2) 35kv及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形接线或线路变压器组接线。

(3) 需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。

(4) 主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。 (5) 主接线方案应考虑到今后可能的扩展。 4.经济性

(1) 主接线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单，变电所高压侧宜采用且断路器较少或不用断路器的接线。

(2) 变配电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。

(3) 中小型工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或sf6断路器。

(4) 工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电度表用。

(5) 应考虑无功功率的人工补偿，是最大负荷时功率因数达到规定的要求。

3.1.2 电气主接线确定

变配电所的主接线常见的形式有：单母线不分段、分段、内桥、外桥、单母线加旁路母线、双母线等。

所谓母线又称汇流排，原理上相当与电气上的一个节点，当用电回路较多时，馈电线路和电源之间的联系常采用母线制。母线有铜排、铝排，它起着接收电源电能和向用户分配电能的作用。

装设两台主变的变电所主接线采用桥形接线，因桥形接线适应性强，对线路变压器的操作方便，运行灵活，且易扩展成单母线分段接线的变电所。考虑到本厂线路较短，且两台变压器要经常切换，检修的情况，采用外桥接线。

10kv侧采用单母线分段式接线，变压器两侧都装有电流互感器，均用成套配电装置配电。二次侧各重要负荷均采用双回路供电，以保证可靠性。

主变压器二次的配电母线，采用单母线分段，当某线路或变压器因故障及检修停止运行时，可能通过母线分段断路器的联络，保证对负荷的不间断供电。 35kv侧电源进线采用双回架空线从而保证供电可靠，根据与供电部门所签订 的供电协议，35kv侧进线不同时运行，正常情况下一趟运行，一趟备用，变压器

的正常运行方式是两台都运行。10kv分段断路器闭合。 运行方式的确定：

当220/35kv区域变电所为最大运行方式时，本变电所为正常运行时，是本厂供电系统的最大运行方式。

当220/35kv区域变电所为最小运行方式时，本变电所一台变压器工作或10kv分段断路器断开时，是本厂供电系统的最小运行方式。

3.2 短路电流计算

在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，两相短路电流和单相短路电流均较三相短路电流小，因此用于选择电气设备和导体的短路稳定校验的短路电流，应采用三相短路电流。

短路电流的计算主要是三相短路电流计算，短路电流计算的方法中常用的有欧姆法和标幺值法。

进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，如图3―1所示。在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元器件一次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择需要进行短路校验的元器件有可能通过的最大的电流。通过等效电路化简。最后计算短路电流和短路容量。

本设计采用标么值法计算短路电流。标么值是选定一个基准值，用此基准值去除与其单位相同的实际值。

计算中取 sd?100mva

按无穷大系统供电计算短路电流。短路计算电路图见图3―1。为简单起见，标幺值版本号*全去掉.

3.2.1 绘制计算电路

(1)gs系统

200mva175mva

(2)

k-1(3)

k-2

35kv

35

sl7-4000/3510kv

图3-1 短路电路图

3.2.2 最大短路电流计算

工厂总降压变35kv母线短路电流（短路点k-1） (1) 确定标幺值基准

sd?1000mva,ud?uc ，式中uc是线路所在电网的短路计算电压，比所在电

网额定电压高5%。即高压侧ud1?37kv ，低压侧ud2?10kv。

则短路基准电流按下式计算

id1?

?

?1.56?

ka?

id2?

??5.77?ka?

(2) 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值

1.因为变电所最大运行方式时电源35kv母线出口断路器的容量是200mva。 所以：系统电抗（取断路器soc?200mva） xs?

sd100

??0.5 soc200

2.架空线路与电缆线路相比有较多的优点，如成本低，投资少，安装容量维护和检修方便，易与发现和排除故障。所以架空线路在一般工厂中应用相当广泛，架空线路由导线，电杆，绝缘子和线路金属等主要元件组成。

本线路采用lgj?50(见下章线路选取) 查表得 x0?0.35?/km，线路长8公里。

因此架空线路标幺值为

xwl?0.38?8?(3) 电力变压器电抗标幺值

100

?0.223 372

对于sl7?4000/35，查表得 uk%?7 故 xt?

uk%sd7100

????1.75 100sn1004

(4) 计算三相短路电流和短路容量 1.k-1短路时总电抗标幺值

x?1

?xs?xwl?0.5?0.223?0.723

2.三相短路电流和三相短路容量

ik3?1?i(3)

id11.56

??2.16?ka?x10.705 ?3?i??ik3?1?2.16?ka?

3

ish?2.55i(3)?2.55?2.16?5.51?ka?3ish?1.51i(3)?1.51?2.16?3.26?ka?

sk3?1?

sd100

??138.31?mva?x10.723?

3.k-2点短路总电抗标幺值为

x?2

?xs?xwl?

xt1.75?0.5?0.223??1.598 22

4.k-2点短路时的三相短路电流和三相短路容量为

ik3?2?i(3)

id25.77

??3.61?ka?x21.58 ?3?i??ik3?2?3.61?ka?

3

ish?1.84i(3)?2.55?3.65?9.21?ka?3ish?1.09i(3)?1.51?3.65?5.45?ka?

sk3?2?

sd100

??62.58?mva?x21.58?

3.2.3 最小短路电流计算

(1) 确定标幺值基准

sd?1000mva,ud?uc ，式中uc是线路所在电网的短路计算电压，比所在电

网额定电压高5%。即高压侧ud1?37kv ，低压侧ud2?10kv。 则短路基准电流按下式计算

id1?id2?

??

?1.56?

ka??5.77?ka?

(2) 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值

1.因为变电所最小运行方式时电源35kv母线出口断路器的容量是175mva。 所以：系统电抗（取断路器soc?175mva） xs?

sd100??0.57 soc175

2.本线路用35kv高压架空线，型号采用lgj?120查表得 x0?0.35?/km，线路长8公里。

因此架空线路电抗标幺值为 xwl?0.38?8?(3) 电力变压器电抗标幺值

对于sl7?4000/35，查表得 uk%?7 故 xt?

uk%sd7100

????1.75 100sn1004

100

?0.223 2

37

(4) 计算三相短路电流和短路容量 1.k-1短路时总电抗标幺值 x

?1

?xs?xwl?0.57?0.223?0.793

2.三相短路电流和三相短路容量

ik3?1?i(3)

id11.56

??1.97?ka?x10.793?3?i??ik3?1?1.97?ka?

表3―2最大运行方式下短路电流

3.k-2点短路总电抗标幺值为

x?2

?xs?xwl?

xt1.75?0.57?0.223??1.668 22

4.k-2点短路时的三相短路电流和三相短路容量为

ik3?2?i(3)

id25.77??3.46?ka?x21.668 ?3?i??ik3?2?3.46?ka?

3

ish?1.84i(3)?2.55?3.46?8.82?ka?3ish?1.09i(3)?1.51?3.46?5.22?ka?

sk3?2?

sd100

??59.95?mva?x21.668?

表3―3最小运行下短路电流

第4章 高压电网一次设备选择

4.1 35kv架空线选择

该架空线导线的选择对电网的技术、经济性的影响很大，只有综合考虑技术经济的效益，才能选出合理的导线截面。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”。

本厂采用两回高压架空线路，线路全长8公里。

35kv供电线路截面选择

1.为保证供电的可靠性，选用两条35kv供电线路 每回35kv架空线路负荷

p30?5168.68?kw?

?2346.76?kvar? q30

s?5676.49?kva?

计算电流：

11s?5676.49i30???46.82?a? 2.按经济电流密度选择导线的截面

由于任务书中给的最大负荷利用小时数为6000小时，查表得：架空线的经济电流密度 jec?0.9a/mm2

所以可得经济截面 ：aec?

i3046.82

??52.02?mm2? jec0.9

可选lgj?50 ，其允许载流量：ial?207a,r0?0.65?/km,x0?0.38?/km 取几何间距为1500mm 按长期发热条件检验：

已知：??

300，温度修正系数为：kt?

?0.988

?ialkt?207?0.988?204.52?a??i30 ial

由上式可知所选导线符合发热条件。

4.2 10kv电缆选择

电缆截面的选择除临时线路或年利用小时在1000h以下者外，均按经济电流密度、长时允许电流、电压损失及热稳定条件进行校验。因为区域变电所35千伏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；

4.2.1 假想时间tima的确定

tima

i2

?tk?0.05

i?

在无限大容量中，由于i?i?，因此 tima?tk?0.05

式中tk―短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当tk?1s时，tima?tk

选择真空断路器，其全分闸时间取0.1s，工厂“总降”不应大于1.5s。 所以 tima?1.6s

4.2.2 高压配电室至各车间电缆的选择校验

采用yj22―10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 .1变电所

(1) 按经济电流密度选择

已知计算电流 i30?37.26a ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54a/mm2

所以可得经济截面：aec?

i3037.26

??24.19mm2 jec1.54

可选截面25mm2的电缆，其允许载流量ial?90a

其中：ial?90?0.94?84.6?i30（乘以修正系数0.94）满足发热条件。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的c值查表得

(3)

smin?i?

?3650??57.71?mm2??25mm2 c80

因此缆芯25mm22的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为yjl22―10000―3×50

.2变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 i30?21.11a ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54a/mm2

所以可得经济截面：aec?

i3021.11

??13.71mm2 jec1.54

可选截面16mm2的电缆，允许载流量不存在。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的c值查有关数据得

(3)

smin?i?

?3650?57.71?mm2??16mm2 因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为yjl22―10000―3×50

.3变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 i30?49.99a ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54a/mm2

所以可得经济截面：aec?

i3049.99

??32.46mm2 jec1.54

可选截面35mm2的电缆，其允许载流量ial?105a

其中：ial?105?0.94?98.7?i30（乘以修正系数0.94）满足发热条件。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的c值查表得

(3)

smin?i?

?3650??57.71?mm2??35mm2 c80

因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为yjl22―10000―3×50

.4变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 i30?44.62a ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54a/mm2

所以可得经济截面：aec?

i3044.62??28.97mm2 jec1.54

可选截面25mm2的电缆，其允许载流量ial?90a

其中：ial?99?0.94?93.06?i30（乘以修正系数0.94）满足发热条件。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的c值查表得

(3)

smin?i?

?3650??57.71?mm2??16mm2 c80

因此缆芯25mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为yjl22―10000―3×50

.5变电所 (1) 按发热条件选择

已知计算电流 i30?23.68a ，年负荷最大利用小时数6000小时，查表得经济电流密度：jec?1.54a/mm2

所以可得经济截面：aec?

i3023.68

??15.38mm2 jec1.54

可选截面16mm2的电缆，其允许载流量不存在。 (2) 校验短路热稳定

按下面的公式计算满足短路热稳定的最小截面，式中的c值查表得

(3)

smin?i?

?3650??57.71?mm2??16mm2 c80

因此缆芯16mm2的交联电缆不满足要求，故改选缆芯50mm2的交联电缆，型号为yjl22―10000―3×50。

6.其余10kv电缆的选择及过程同上，电缆型号及长度见下表

表4-1 电缆型号

4.3 母线选择

选择配电装置中的母线应考虑如下内容： 1.选择母线截面；

2.校验母线短路时的热稳定。

4.3.1 35kv母线选择

母线采用矩形母线，矩形母线具有集肤效应小，散热条件好，安装简单，连接方便等优点。对于传输容量大，年负荷利用小时数高，长度在20m以上的导体，其截面应按经济电流密度选择。

最大持续工作电流imax可由下式计算

imax?

(2?35)

?(2?35)

?131.97?a?

按经济电流密度选择导线截面，可使其年运行费用降低，母线的经济截面可由下式决定

se?

imax131.97

??144.6?mm2? je0.9

式中je―经济电流密度（可查表得到）

按短路条件校验母线的热稳定

按正常条件选择的母线截面，必须校验它在短路时的热稳定。工程上为简化计算常采用短路时发热满足最高容许温度的条件下所需的导体最小截面smin来校验载流导体的热稳定性。当所选的导体截面大于或等于smin时便是 稳定的，反之不稳定

smin?

11i??2210?16.35?mm2? c171

式中 c―热稳定系数

kf?集肤效应系数。当铝矩形母线截面在1000mm2以下时为1，

1000?1200mm2时为1.1

因为 se?144.6mm2?smin 热稳定满足。

4.3.2 10kv母线选择

采用矩形铝母线

最大持续工作电流imax可由下式计算

imax?

(2?10)

?(2?10)

?461.9?a?

按经济电流密度选择导线截面，可使其年运行费用降低，母线的经济截面可由下式决定

se?

imax461.9??513.2?mm2? je0.9

式中je―经济电流密度（可查表得到） 按短路条件校验母线的热稳定

smin?

11

i??3650?27?mm2? c171

式中 c―热稳定系数

kf?集肤效应系数。当铝矩形母线截面在1000mm2以下

1000?1200mm2时为1.1

因为 se?513.2mm2?smin 热稳定满足。

4.4 电气设备选择校验 4.4.1 选择原则

为保证电器供电线路及电器设备自身的安全可靠、经济合理、运行维修方便，电器设备应按正常条件下和短路故障条件下工作的要求来选用。

正常条件是指电器使用中的额定容量、额定电压、额定电流、额定频率及电器所处在的场所、环境温度、海拔高度等。其中所处的场所包括用于户外或户内、有无防尘、防腐、防火、防爆要求，空气中的湿度、盐碱成份等。

短路故障条件是指发生短路时满足动稳定性和热稳定性。 电器设备选用的一般原则是：

1.电器的额定电压?un?大于或等于所在回路的工作电压。 2.电器的额定电流?in?大于或等于所在回路的工作电流。

3.电器设备（指断路器、熔断器、开关、负荷开关等）的额定断流容量应大于或等于该设备所处的短路容量。

4.部分电器设备在选择后要进行短路动稳定度、热稳定度的校验。

4.4.2 电气设备和载流导体选择的一般条件

(1) 按正常工作条件选择

1.按工作电压选择 设备的额定电压un不应小于所在线路的额定电压

uns，即un?uns

但需注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压应与线路额定电压 相同，即un=uns。

2.按工作电流选择 设备的额定电流in不应小于所在线路的计算电流

imax，即in?imax

(2) 按短路条件校验 1.动稳定校验：

3

imax?ish

3sh

imax?i

式中imax、imax?开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为

ka）

33、ish?开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为ka） ish

2.热稳定校验：

当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，i2t?qk，tk?tin?ta，校验电气设备及电缆（3?6kv厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。

4.4.3 35kv侧断路器选择 1.进线侧断路器母联断路器选择 流过断路器的最大持续工作电流为

imax?(2?sn)un)?(2?4000)35)?131.97?a?

额定电压选择 ：un?uns?35kv 额定电流选择 ：in?imax?131.97a

3

开断电流选择 ：inbr?i???2.16ka

在本设计中35kv侧断路器采用sf6高压断路器，因为与传统的断路器相比sf6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。 从《电气工程电器设备手册》（上册）中比较各种35kvsf6高压断路器的应采用ln2?35?型号的断路器。其技术参数如下：

表4-2断路器参数

(3)22

tima?2.162?1.6?7.46?(ka)s?热稳定校验 ：iit2t?qk?i?

??

2

(ka)s? it2t?162?4?1024??? 可知满足热稳定校验

动稳定校验 ：ies?40ka?ish?5.51ka 满足动稳定校验，所选断路器合适。

2.主变压器侧断路器选择

imax?(1.05?sn)un)?(1.05?4000)35)?69.28?a?

额定电压选择 ：un?uns?35kv 额定电流选择 ：in?imax?69.28a

3

开断电流选择 ：inbr?i???2.16ka

可知ln2?35?同样满足主变压器侧断路器的选择，其动稳定热稳定计算与母联侧相同。

4.4.4 电流互感器的选择

电流互感器的选择和配置应按下列条件：

电流互感器应按装设地点条件及额定电压、一次电流、二次电流（一般为5a）准确级等进行选择，并校验其短路动稳定和热稳定。

一次回路电压 ：ug(一次回路工作电压)?un

一次回路电流 ：ig?max(一次回路最大工作电压)?i（原边额定电流） m准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

二次负荷：sn?i2n?z2n(va) s2?i22n?z2n?va? 动稳定：

ishmkdw

式中，kdw 是电流互感器动稳定倍数。

2

（imkt）热稳定：i2?tdz?

kt为电流互感器的1s热稳定倍数。

35kv侧电流互感器的选择

一次回来电压: un?ug?35kv

二次回路电流：im??4?4000(3?un)?87.98a 根据以上两项初选lcw?5)型独立电流互感器

表4-3电流互感器参数

动稳定校验 ：ish?mkdw?100?100?14.14?ka?

22tdz?(imkt)2?(100?65)2?42.25?(ka)s?热稳定校验 ：i?

??

两种校验都满足，选lcw?5)型独立电流互感器适合。

4.4.5 电压互感器的选择

电压互感器的选择和配置应按下列条件：

电压互感器应按装设地点条件及一次电压、二次电压（一般为100v）、准确级等进行选择。电压互感器满足准确级要求的条件也决定于二次负荷。

一次电压u1、un为电压互感器额定一次线电压。 二次电压：按表所示选用所需二次额定电压u2n。

表4-4电压互感器绕组

准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：

用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有

计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。

供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为1级。

用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。

在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按 要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。 负荷s2：s2?sn

1.电压互感器的选择

型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压： u1n=35kv u2n=0.1/3kv

准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计手册，

0.1

/kv 选选择pt的型号：最大容量1200va，

jdjj?35 ，

3择pt的型号：jdz?35，额定变比：kv4.5

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。本设计选择手车式开关柜。

4.4.6 熔断器选择

4.5.1 35kv侧高压开关柜选择

根据主接线图与计算出的断路器容量，35kv母线侧选择jyn1?35型高压开关柜，编号分别为26、38、87、102。开关柜从no.101到no.112共12台。主要电气设备见表4-7。

根据主接线图与计算出的断路器容量，10kv侧选择jyn2?10型高压开关柜，编号分别为01、07、20。开关柜从no.113到no.127共15台。主要电气设备见表4-6。

表 4-5 35kv侧一次设备的选择校验表

表4-6jyn2-10型高压开关柜主要电气设备

第五章 防雷及过电压保护

防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有：避雷针p避雷线p避雷器和防雷接地等装置。

5.1 避雷器

避雷器是一种过电压限制器,它实质上是过电压能量的接受器,它与别保护设备并联运行,当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压,保护电气设备。

目前在新建或技术改造的变电所中，一般都选用氧化锌避雷器，作为电力变压器等电气设备的大气过电压、操作过电压及事故过电压的保护设备。

5.2 避雷器的选择计算 5.2.1 按额定电压选择

选择的避雷器额定电压应大于或等于所在保护回路的标称额定电压：

ubn?usn

式中 ubn---避雷器的额定电压，单位为kv； usn---系统标称额定电压，单位为kv。

5.2.2 按持续运行电压选择

为了保证选择的避雷器具有一定的使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不得超过避雷器的持续运行电压：

uby?uxg

式中 uby---金属氧化物避雷器的持续运行电压有效值，单位为kv； uxg---系统最高相电压有效值，单位为kv。 5.2.3 按雷电冲击残压选择

避雷器的额定电压ubn选定之后，避雷器在流过标称放电电流而引起的雷电

工厂供电考试题及答案 工厂供电试题库第六章篇三

工厂高压供电线路的继电保护

关键词:继电保护；故障；过电流；单相接地；灵敏度电力系统在运行过程中由于自然环境的影响、设备缺陷、绝缘老化和操作不当等原因可能造成电力系统及设备发生故障或处于不正常工作状态。

摘要:本文介绍了在工厂高压供电线路中继电保护装置的作用；提出对保护装置的基本要求对常用的继电保护方式的原理、特点和使用进行探讨；最后给出提高灵敏度的简单措施―低电压闭锁。

能够说电气故障的发生是不可避免的而系统中的任何一处发生故障都可能对电力系统的运行产生重大影响甚至导致事故发生。

因此电力系统在设计和运行时要充分思考系统可能发生的故障和不正常工作状态并采取措施给予消除保证系统的正常运行。

继电保护就是保证电力系统安全运行和提高供电质量的重要措施之一。

1工厂高压供电线路继电保护作为配电系统的工厂高压供电线路电压一般为6~10kv供电半径一般不超过3km供电容量也不很大因此其高压线路的继电保护装置比较简单。

对线路的相间短路保护常采用带时限的过电流保护某些场所需配备电流速断保护在线路出现相间短路故障时继电保护装置作用于断路器的跳闸机构使断路器跳闸切除短路故障。

由于我国6~10kv系统属于不接地系统在线路发生单相接地时接地相对地电压为0其它两相对地电压由相电压升高为线电压但线路线电压的相位和大小不变不影响三相用电设备的正常运行故只需装设绝缘监察或接地保护装置在发生单相接地时发出信号提醒值班人员注意并及时处理。

电力规程规定:电源中性点不接地系统发生单相接地故障时允许继续运行2h。

单相接地故障线路不可长期运行因为如果另一相又发生接地故障就构成了两相短路产生很大的短路电流损坏电路设备。

目前工厂高压供电线路的保护主要是透过缩小故障范围或预报故障的发生来提高系统运行的可靠性并最大限度地保证供电安全的。

因此继电保护装置要有以下作用:①在系统正常运行时能完整、正确地监视设备的运行状态为值班人员带给运行依据；②如果运行过程中发生故障应迅速、有选取地切除故障保证正常部分继续运行；③当运行中出现异常工作状态时要及时发出信号提醒值班人员尽快处理。

2对过电流继电保护的基本要求短路故障是供电系统的常见故障也是危害最大的故障对反应短路故障的过电流继电保护装置的要求:1选取性:当供电系统某一部分发生故障时继电保护装置能有选取性地将故障部分切除。

也就是它就应首先断开距离故障最近的断路器而不影响非故障部分继续运行将故障的影响限制在最小范围。

2快速性:快速切除短路故障能够减轻短路电流对电气设备的破坏程度加快非故障部分电压的恢复减小对用户的影响。

保护装置切除故障的时间等于保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和。

断路器选定后其跳闸时间就确定了那么实现快速性的关键是保护装置应能快速动作。

3灵敏性:灵敏性是保护装置对故障或非正常工作状态的反映潜力。

通常用灵敏度系数来衡量它是根据对保护装置动作最不利状况计算而得的在《继电保护和安全自动装置技术规程》中对各种保护装置的最小灵敏系数都有具体规定。

4可靠性:当发生故障时要求保护装置动作可靠即在应动作时不拒动而不该动作时不误动。

为确保保护装置动作的可靠性保护装置的原理设计、整定值、安装调试要正确合理组成保护装置的元器件质量好系统简化。

这四个基本要求对具体保护装置并不是同等重要的对电力变压器它是供电系统中的关键设备因此对它的保护装置灵敏度要求较高轻微故障也能及时反应动作；而作为一般电力线路的保护装置则对选取性要求较高灵敏度可适当低一些有时无法兼顾选取性和快速性为了快速切除故障保护设备而牺牲选取性。

3工厂高压线路保护常用的几种方式3.1定时限过电流保护定时限过电流保护的动作时限是固定的与透过它的短路电流的大小无关动作时限靠整定时间继电器的值来确定保护装置组成如图1。

图中ka为dl电磁型电流继电器接电流互感器ta二次侧用来鉴别线路电流是否超过整定的动作值；kt为时间继电器延时元件透过它的延时来保证保护装置的选取性；ks为信号继电器是保护装置的显示元件显示装置是否动作并发出报警信号；km中间继电器动作的执行元件驱动断路器跳闸切除故障。

其保护原理:当在保护范围内发生故障或过电流时电流继电器ka动作透过触点的闭合起动时间继电器kt经过kt的预定延时后其触点接通信号继电器ks和中间继电器km的线圈使其动作中间继电器km触点接通断路器的跳闸线圈yr使断路器跳闸切除故障线路而非故障线路继续运行；同时透过ks触点的通断可发出报警信号。

定时限过电流保护的具有动作时间准确整定方便动作的选取性和灵敏性易满足要求的特点但所需继电器的数量较多接线复杂且需直流操作电源投资较大；另外由于定时限过电流保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的级差一般为0.5s即越靠近电源端保护的动作时限越长且线路的阻抗也越小短路电流就越大造成的危害也大因此常在靠近电源端加装电流速断保护元件配合使用。

这种保护方式一般应用在比较重要的场所。

3.2反时限过电流保护反时限过电流继电保护的动作时限与透过它的电流的大小成反比短路电流越大动作时间越短；短路电流越小动作时间越长。

在故障靠近电源端时短路电流较大动作时限也就较短。

如图2反时限过电流保护由gl感应型继电器ka1ka2构成分别接电流互感器ta1、ta3的二次侧由于感应型电流继电器本身具有时限、掉牌功能且有功率大、触点数量多等特点故省去时间继电器、信号继电器、中间继电器；另外它还具有电磁型继电器的速断功能能够实现电流速断保护。

这种保护装置无须直流电源投资少接线简单；缺点是:动作时间整定比较麻烦继电器动作误差较大当短路电流较小时动作时间可能很长快速性不如定时限保护装置。

对中小型工厂供电系统来说此种保护简单、经济因而应用广泛。

保护原理:正常运行时ka1、ka2过电流继电器不会动作其触点都是断开的断路器跳闸线圈yr1、yr2没有接通断路器处于合闸状态；当保护区内发生故障或过电流时电流继电器ka1或ka到达整定的时限后动作它的常开触点先闭合常闭触点后打开因而yr1或yr2通电动作断路器跳闸同时继电器的信号牌自动掉下给出信号；故障切除后继电器回到信号牌可用手动复位。

3.3电流速断保护电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护保护元件为dl系列电磁型电流继电器动作时限为本身固有的动作时间透过它可接通断路器的跳闸回路并在最短的时间内切除短路故障保护线路。

它不带时间继电器其选取性不是依靠时限而是根据线路故障位置不同产生的短路电流不同来选取动作电流的。

电流速断保护的动作电流设定要躲过被保护线路末端的最大短路电流当被保护线路以外发生短路时保护装置应不动作；而在电流速断保护区内即使发生最小的短路电流保护装置也能可靠动作。

电流速断保护虽能快速切除故障但不能保护线路全长只能保护靠近首端的一部分线路因为当靠近末端的线路上发生的不是最大短路电流故障时电流速断保护装置可能不动作此段线路就得不到保护。

这种保护装置不能保护的区域称为“死区”保护死区的大小与系统的运行方式有关当系统运行方式从最大运行方式改变为最小运行方式时死区会增大。

由于存在保护死区因此电流速断保护不能单独使用务必配备带时限的过电流保护装置。

在电流速断的保护区内速断保护为主保护过电流保护为后备保护而在电流速断保护的死区内过电流保护为基本保护。

3.4单相接地保护3.4.1绝缘监视保护利用中性点不接地系统发生单相接地故障时出现零序电压的特点在变电所母线上装一套三相五柱式电压互感器透过配置三只相电压表和一只线电压表加电压转换开关可观察三相相电压和线电压。

有单相接地故障时电压表会指示“一低、二高、三不变”现象即接地相对地电压降低、两未接地相对地电压升高、三个线电压不变。

在电压互感器开口三角形两端接一个过电压继电器正常运行时系统三相电压对称在开口端输出的电压为零继电器不动作；当出现单相接地故障时开口三角形两端出现零序电压使过电压继电器动作发出信号值班人员根据指示逐一短时断开故障相的出线开关进行检查当三个相电压表指示值相同时则被拉开的线路就是故障线路。

该保护装置没有选取性值班人员只明白电网发生了接地故障及故障的相别而不明白接地故障发生在哪条线路上。

它适用于出线线路数目不多并允许短时停电的电网中。

3.4.2零序电流保护零序电流保护是利用单相接地故障线路中会产生零序电流的特点而构成的保护装置它适用于高压线路较多的大中型企业。

在电缆线路或由电缆引出的架空线上安装零序电流互感器它的一次侧为被保护电缆的三相导线即零序电流互感器的铁芯套在电缆外面二次侧接电流继电器。

正常运行或发生相间短路时互感器二次侧不会感应零序电流所接的继电器不会动作；但当线路发生单相接地故障时零序电流反映到互感器二次侧并透过零序电流继电器使保护装置动作发出信号。

该保护装置具有选取性应整定保护装置动作电流大于其它线路发生单相接地故障时流过本保护的零序电流。

务必注意的是电缆头的接地线务必穿过零序电流互感器的铁芯后再接地否则零序电流不穿过互感器的铁芯二次侧不感应电流保护装置不起作用。

对于架空线路的单相接地保护一般采用由三个电流互感器同极性并联组成零序电流滤过器再接零序电流继电器的方式三相电流互感器的二次电流相加后流入电流继电器但一般工厂多用电缆线路故此种方式在工厂供电中用得不多。

4过电流保护的灵敏度及提高灵敏度的措施——/iop.1。

其中ikmin应取为被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流（2）。

iop1为保护装置的一次侧动作电流，而继ikmin电器动作电流为iop保护装置接线系数为kw（相电流接线为1，相电流接线为3，电流互感器变比为ki则iop1kiiop/kw。

因此按规定过电流保护的灵敏度务必满足的条件为kwik2minsp1.5kiiop如满足上式有困难时，个别状况下，能够sp1.2。

4.2低电压闭锁的过电流保护当过电流保护装置的灵敏度达不到上述要求时，可采用低电压继电器闭锁的过电流保护装置来提高其灵敏度，如上图所示。

在供电系统正常运行时，母线电压接近于额定电压，因而低电压继电器kv的触点式断开的。

由于低电压继电器kv的触点与过电流保护装置ka的常开触点相串联，因此只要系统电压正常，即使电流继电器动作其触点闭合，但因电压继电器的触点断开，断路器也不会跳闸。

所以设有低电压继电器闭锁的过电流保护装置，其动作电流不必按躲过线路的最（为i30的1.5~3倍）大负荷电流il。

max来整定，而只需按躲过线路的计算电流i30来整定，当然保护装置的回到电流也应躲过i30。

故此时过电流保护动作电流的整定计算公式为krelkwiopi30kreki由于过电流保护采用低电压继电器闭锁后能够减小保护装置的动作电流iop，从而提高了保护装置的灵敏度。

上述低电压继电器的动作电压按躲过正常最低工作电压umin来整定，当然其回到电压也应躲过umin，因此低电压继电器动作电压的整定计算公式为uminuuop＝0.6nkrelkrekuku式中umin—线路最低工作电压，取（0.85~0.95）un；un—线路额定电压；krel—保护装置的可靠系数，可取1.2；kre—低电压继电器的回到系数，可取1.25；ku—电压互感器的变压比。

5结语从上世纪80年代起计算机技术、微电子技术、电力电子技术被越来越多地应用于输配电系统中技术更新、功能更强的集成电路保护、微机综合保护已成为继电保护装置的重要形式但有触点的机电型继电保护因具有经济、实用、维修方便等特点仍被广泛使用在工厂供电保护线路中。

参考文献:〔1〕刘介才.工厂供〔m〕.北京:机械工业出版社.附:对《工厂供电》教材中主干资料的解读透过对重点章节的段落大意归纳和中心思想的分析能够用“中小型工厂；供配电；电力负荷计算；设计；电气照明”这几个词来概括，全篇十个章节资料是以中小型工厂为讲述对象以供配电基本概念、电能供应与分配、设计计算、电气照明运行维护四大主干贯穿全书。

工厂供电考试题及答案 工厂供电试题库第六章篇四

供配电技术实训

题 目： 某机械厂金工车间配电系统设计 作 者： 系 （部）： 信息与电子工程系 专业班级： 生产过程自动化 指导教师：职 称： 实训时间：

12 月 6 日

某 机 械 厂 金 工 车 间 配 电 系 统 设 计

摘 要

本次供配电技术实训是对某一个机械厂金工车间配电系统进行设计。该厂的生产任务是：承担手拉葫芦共155种不同零件8个品种的加工工作。

本次实训的主要内容是：①对整个车间整体配电方案确定；②对车间配电系统主接线设计，确定主接线图；③配电干线的选择、支线的选择、配电箱的选择、保护设备的选择。在整个设计过程中，确定了树干式式车间配电系统；④运用二项式系数法确定用电设备组计算负荷p30、q30、s30和i；⑤选择xl-21系列配

30

电箱；⑥选择车间线路。

关键词：二项式系数法；配电系统；配电箱；

目 录

摘 要

关键词…………………………………………………………………………………….. 3

1.车间配电系统确定……………………………………………………………..5

1.1低压线路的接线方式 ………………………………………………………………...5

1.1.1放射式接线……………………………………………………..........................5

1.2.2树干式接线 …………………………………………………………………....5 1.2主接线图的确定 ……………………………………………………………………...5

2.车间线路负荷计算及选择……………………………………………………..6

2.1负荷计算的方法……………………………………………………………………….6 2.2二项式系数法 ………………………………………………………………………...6 2.3线路选择……………………………………………………………………………... .7

2.3.1线路类型 ……………………………………………………………………....7

2.3.2线路敷设方式 ………………………………………………………………....7 2.3.3线路敷设部位………………………………………………………………… .7 2.3.4导线选择 ……………………………………………………………………....7 2.4配电箱出线线路负荷计算及线路选择…………………………………………….... 8

2.4.1各个设备的负荷计算………………………………………………………… .8 2.4.2配电箱出线线路选择………………………………………………………… .8 2.5配电箱进线负荷计算及线路选择…………………………………………………. …9

2.5.1配电箱进线的负荷计算…………………………………………………….. ...9 2.5.2配电箱进线的选择 …………………………………………………………..10 2.6车间干线的负荷计算及线路选择…………………………………………………. .10

2.6.1车间干线的负荷计算 ………………………………………………………..10 2.6.2干线的选择 …………………………………………………………………..11 2.7电源进线线路选择 ………………………………………………………………….12

3.配电箱的选择………………………………………………………………….12

3.1配电箱的介绍 ……………………………………………………………………….12 3.2配电箱的选择 ……………………………………………………………………….12 3.3熔断器的选择方法 ………………………………………………………………….13

3.3.1熔断器熔体电流的选择 ……………………………………………………..13 3.3.2熔断器的选择 ………………………………………………………………..13 3.4刀熔开关的选择方法 ……………………………………………………………….13 3.5熔体电流计算及熔断器选择 ……………………………………………………….13

实训总结………………………………………………………………………….17 参考文献………………………………………………………………………….18

1.车间配电系统确定

供电线路是工厂供电系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。

1.1低压线路的接线方式

低压线路的接线方式有放射式，树干式等。其优缺点比较如下：

1.1.1放射式接线

低压线路放射式接线的特点是发生故障时互不影响，供电可靠性较高，但在一般情况下，有色金属消耗较多采用开关设备也较多，且系统灵活性较差。这种线路适用于大型设备的供电。见图1.1。

1.1.2树干式接线

树干式接线的特点正好与放射式相反，其系统灵活性较好，采用的开关设备较少，有色金属消耗的也较少。只是供电可靠性较差。实践证明，低压树干式接线在工厂的机械加工车间，机修车间和工具车间中应用相当普遍。因为它比较适用于供电容量小，且分布较均匀的用电设备组。见图1.2。

0kv

6～10kv

6～10kv

80v

(a)母线放射式配电的树干式 (b)为变压器-干线式树干式 图1.1低压放射式接线图 图 1.2 低压树干式接线

经过两者比较，本设计车间配电系统选择树干式接线，再通过5台配电箱给36台设备供电。具体见图1.3.

1.2车间配电系统主接线

图1.3

2.车间线路负荷计算及选择

2.1负荷计算的方法

常用负荷计算方法有：需要系数法和二项式系数法。

需要系数法的特点是简单方便，计算结果比较符合实际。但是把需要系数看作与一组设备中设备的多少及容量是否相差悬殊等都无关的固定值，这就考虑不周全。需要系数法适用于设备台数较多的车间计算负荷。实际上只有当设备台数较多，总容量足够大，没有特大型用电设备，才用需要系数法。而本系统设备台数较少，故应采用二项式系数法。

2.2二项式系数法

1、单个设备：

p30?pn/?.................................................(2.1)q30?p30/tan?...........................................(2.2)s30?p30/cos??i30?s30/

n..........................................(2.4)

2、单组设备：

p30?bpe?cpx............................................(2.5) (x=n/2,按四舍五入取整）

q30?p30/tan?...........................................(2.6)s30?p30/cos??i30?s30/

n..........................................(2.8)

3、多组设备：

p30?q30

?(bp)?(cp)............................(2.9) ??(bptan?)?(cp)tan?.......(2.10)

e

i

x

max

e

i

x

max

max

2.3线路选择

2.3.1线路类型

线路类型有：架空线路、电缆线路和车间线。架空线路lj铝绞线和lgj钢芯铝绞线。车间线路包括室内配电线路和室外配电线路。室内配电线路大多采用绝缘导线，绝缘导线按线芯材质分铜芯和铝芯两种；按绝缘材料分橡皮绝缘和塑料绝缘。

其中配电箱进、出线采用绝缘导线blv-500；电源进线采用lj铝绞线；干线采用lmy硬铝母线。

2.3.2线路敷设方式

常见的敷设方式有：穿焊接钢管敷设、穿硬塑料管敷设、穿电线管敷设等。其中配电箱进线采用穿硬塑料管敷设pc，配电箱出线采用穿焊接钢管敷设sc。

2.3.3线路敷设部位

常见的线路敷设部位有：沿墙面敷设ws、沿地板或地面下敷设f。其中配电箱进线采用沿墙面敷设ws，配电箱出线采用沿地板或地面下敷设f。

2.3.4导线选择

根据《工厂供电技术》可得，电力线路的导线的选择必须满足下列条件：发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度等。低压动力线路截面选择按发热条件选择，再校验其他条件。

1）三相系统相线截面选择

该实训采用按发热条件选择三项系统中的相线截面，应使其允许载流量i不小于通过相线

al

的计算电流i，即i

30

al

?i30.................(2.11)

2）中性线和保护线截面选择

一般三相四线制线路中的中性线截面a0,应不小于相线截面a?的50%，即

a0?0.5a?....................................2.12 )(

3）保护线截面选择

根据短路热稳定度的要求，保护线（pe线）截面ape，按《低压配电设计规范》规定，当其材料与相线相同时，其最小截面应满足表1.如下。表1

因为保护中性线兼有pe线和n线的双重功能，因此选择截面时应同时满足上述pe线和n线的要求，取其中的最大截面。

2.4配电箱出线线路负荷计算及线路选择

2.4.1各个设备的负荷计算

由公式（2.1）、（2.3）、（2.4）得：单个设备的计算电流为i30?pn/中??0.85~0.95,cos??0.85~0.95;取??0.9,cos??0.9。 以no1车间的1-1-1设备为例： 所以，i30?pn/

n?cos??4.13/

30

n?cos?，其

0.38?0.9?0.9?7.75a.

同理可得其余各个设备的i，见表2。

2.4.2配电箱出线线路选择

以no1车间的1-1-1设备为例：

设工作在30摄氏度环境下，已知i30?7.75a，所以查《工厂供电技术》附表16，根据公式（2.11）可得ial?i30?14a，所以a??2.5mm，据公式（2.12）得，a0?0.5a?

2

和表1得，apen?2.5mm，sc穿钢管径为15mm，所以可得线路型号为：blv-500-（3×2.5+1×2.5）sc15-f。

以此类推可得其他线路的型号，见表2。

2.5配电箱进线负荷计算及线路选择

2.5.1配电箱进线的负荷计算

以no1配电箱为例：

该机械厂金工车间配电系统为大批生产的金属冷加工机床，查《工厂供电技术》附表16，得b?01.4,

c05.,co?s

17.3,

5??

x?

；因为no1车间为单组设备，所以根据公式（2.5）

得：x=n/2=8/2=4,所以

p30?bpe?cpx?0.14?(4.13?8)?0.5?(4.13?4)?12.89kw，

据公式（2.6）（2.7）（2.8）分别得：

q30?p30tan??12.89?

1.73?22.29kvar

s30?

??25.75kv?

a

i30?s30/

n

?25.75/0.38?39.12a

以此类推可得no2、no3、no4、no5、no6的i，见表3。

30

2.5.2配电箱进线的选择

以no1车间为例：

设工作在30℃环境下，已知i=39.12，所以查《工厂供电技术》附表16，根据公式

30

（2.11），可得ial?i30?39.12a，所以ial?41,a??16mm，pc穿硬塑料管管径为

32mm，所以可得线路型号为：blv-500-（3×16+1×16）pc32-ws。

2

以此类推可得其他配电箱的线路型号，见表3。

2.6车间干线的负荷计算及线路选择

2.6.1车间干线的负荷计算

设该机械厂金工车间配电系统为大批生产的金属冷加工机床，查《工厂供电技术》附表16，得，可知b?0.14,c?0.5,cos??0.5,tan??1.73,x?5，且运用公式（2.9）（2.10）可得：

no1：(bpe)1?0.14?(4.13?8)?4.63kw

(cpx)1?0.5?(4.13?4)?8.26kw

no2: (bpe)2?0.14?(2.22?2?9.47?3.13?2)?2.82kw

(cpx)2?0.5?(9.47?3.12?2)?7.87kw

no3: (bpe)3?0.14?(9.13?9.70?3?6.20?2?8.16?7.50)?9.28kw

(cpx)3?0.5?(9.7?3?9.13)?19.12kw

no4: (bpe)4?0.14?(8.16?17.20?7.84)?4.65kw

(cpx)4?0.5?(17.20?8.16)?12.68kw

no5: (bpe)5?0.14?(8.16?6.35?4?3.13?3)?6.01kw

(cpx)5?0.5?(8.16?6.35?3)?13.61kw

no6: (bpe)6?0.14?(22.13?2?2.92)?6.61kw

(cpx)6?0.5?(41.51?41.51)?41.51kw

所以运用公式（2.9）

p30?

?(bp)

e

i

?(cpx)max?4.63?2.82?9.28?4.65?6.01?6.61?41.51?75.51kw

运用公式（2.10） q30?

?(bptan?)

e

i

1

?(cpx)maxtan?max?

(4.63?1.73?2.82?1.73?9.28?1.73?4.65?1.73?6.01?1.73?6.61?1.73?41.51?1.73)

?130.63kvar

所以，s30?所以，i30

??150.88kv?a

?s30/n?229.25a

2.6.2干线的选择

设工作在30℃，据公式（2.11）得，ial?i30?229.25a，则查《工厂供电技术》附表14和《工厂配电设计手册》得，选择线路型号为lmj-3（40×4）+1（25×3）。

2.7电源进线线路选择

设工作在30℃环境下，已知i?229.25a，所以查《工厂供电技术》附表13，根据公

30

式（2.11）得i

al

?i30?229.25a，所以ial?249a，所以额定截面为70mm2，由此得进

线线路型号为lj-70。

3.配电箱的选择

3.1配电箱的介绍

配电箱是按按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电装置。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。故障或不正常运行时借助保护电器切断电路或报警。借测量仪表可显示运行中的各种参数，还可对某些电气参数进行调整，对偏离正常工作状态进行提示或发出信号。常用于各发、配、变电所中。

配电箱中的xl-21系列适用于发电厂及工矿企业中，在交流电压500伏及以下的三相四线或三相五线系统作动力配电之用。所以该车间我采用xl-21系列配电箱。

3.2配电箱的选择

据《工厂常用电气设备手册》和表2的各配电箱的计算电流，选用xl-21-50(改)和xl-21-43(改)两种配电箱。其中xl-21-50(改)配电箱由hr3-400/34刀熔开关和rl6-60/熔断器组成，xl-21-43(改) 配电箱由hr3-400/34刀熔开关和rt0-100/熔断器组成。接线图如(a)、(b)

(a) （b）

3.3熔断器的选择方法

3.3.1熔断器熔体电流的选择

in?fe?i30......(3.1) in?fe?k?ipk......(3.2)

（其中k为小于1的计算系数，取k=0.3；此车间设备均为笼型异步电动机，则i

pk

?7?i30）

3.3.2熔断器的选择

in?fu?in?fe......(3.3)

3.4刀熔开关的选择方法

低压刀熔开关又称熔断器式刀开关，是低压刀开关与低压熔断器组合而成的开关电器，具有刀开关和熔断器的双重功能。目前以广泛用于低压动力配电屏中。 因为刀熔开关是由低压刀开关和rt0-100/熔断器组成，所以选择方法为： 刀开关选择：

in?i30......(3.4)

熔断器选择：

in?fe?i30......(3.5) in?fe?k?ipk......(3.6) in?fu?in?fe......(3.7)

3.5熔体电流计算及熔断器选择

以no1车间为例，已知no1的支干线i?39.12a，据式（3.1），i

30

n?fe

?i30?39.12a,

且据式（3.2），i

efn?

?kkpi?

?1?2.1239.1582.?a。由hr-400/34可知该刀熔开关的刀开

关额定电流为400a,据公式（3.4）得，所以i

n?fu

?82.15a?400a，所以满足要求。又由于

根据表3，可得no1配电箱进线为39.12a，运用公式（3.5）（3.6）、（3.7）、，知i×39.12=82.15a,所以选刀熔开关的熔断器为rt0-100/100型号。 再以no1的1-1-1设备为例，由表1知，i?7.75a，所以i

30

n?fe

n?fe

?k?ipk=2.1

?i30?7.75a

in?fe?k?ipk?2.1?7.75?16.82a，所以in?fu?in?fe?16.82a。由此类推，可得no1各

设备的k?ipk，且均小于60a，所以选rl6-60/熔断器（其中熔体电流选择参考《工厂配电设计手册》）。所以选择xl-21-50(改)配电箱。见表4.

n?fe

由上述得，hr-400/34同样适合no2，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知i

?k?ipk=2.1

×32.50=68.25a,所以选刀熔开关的熔断器为rt0-100/100型号。且求的各设备的k?ipk均小于60a，所以选rl6-60/熔断器，选择xl-21-50(改)配电箱。见表5.

同理，hr-400/34同样适合no3，且求的各设备的k?ipk均小于60a，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知i

?kki?p

efn?

=2.1×86.21=181.04a,所以选刀熔开关的熔断器为rt0-200/200型号。

所以选rl6-60/熔断器，选择xl-21-50(改)配电箱。见表6.

同理，hr-400/34同样适合no4，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知, 且求in?fe?k?ipk?2.1?52.60?110.46a所以选刀熔开关的熔断器为rt0-200/120型号。的1-2-13设备的k?ipk为67.75a，大于60a，所以，选rt0-100/熔断器，选择xl-21-43(改)配电箱。见表7.

同理，hr-400/34同样适合no5，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知i

n?fe

?k?ipk=2.1×

57.56=120.88a,所以选刀熔开关的熔断器为rt0-200/150型号。且求的各设备的k?ipk均小于60a，所以选rl6-60/熔断器，选择xl-21-50(改)配电箱。见表8.

同理，hr-400/34同样适合no6，用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知i

n?fe

?k?ipk=2.1×

87.24=183.20a,所以选刀熔开关的熔断器为rt0-200/200型号。且求的1-1-17、1-2-9设备

k?ipk均为87.15a，大于60a，所以，选rt0-100/熔断器，选择xl-21-43(改)配电箱。见

表9.

实训总结

经过一星期的实训，我们对工厂供电技术这门课的了解更深了。首先简单描述一下供电系统的概述：电能是现代人们生产和生活的重要能源。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单、经济，又易于控制、调节和测量，利于实现声场过程的自动化。因此，电能在工农业生产、交通运输、科学技术、国防建设等各行各业和人民生活方面得到广泛应用。工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配问题。 我们这一小组一共有八个人，虽然有2个人不在，但是我们还是很努力的完成这个实训。首先我们的实训任务设计课题是：《某机械厂金工车间配电系统的设计》，在整个设计任务中我负责用cad画出车间的配电系统图并做适当的修改。我们每个人分工清楚，然后努力完成自己分配到的任务，虽然每个人分配到的任务都不简单，但我们还是很好的完成了。就说我的任务吧，一开始我不会画cad的车间配电系统图，于是用画图板画了一张，结果画出来的效果很差，就这样，一夜的努力白费了。于是，第二次我开始用cad边学边画，遇到不会画的图或线段我就到网上查询方法，又一个夜晚过去了，我终于画出了另大家满意的cad车间配电系统图。虽然过程很简单，但是对我自己来说的意义却很大。在以后的日子里，我会以知难而上，百折不挠为座右铭来时刻鼓励自己克服困难！

参考文献

1.刘介才编.《工厂供电》（第4版）.北京：机械工业出版社，

2.刘介才主编.《工厂供电简明设计手册》.北京：机械工业出版社.1993

3.李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生编著.《工厂供电设计》.长春：吉林科学技术出版社，1985

4.中国航空工业规划设计研究院等编.《工业与名用配电设计手册》.北京：水利电工出版社，1994

5.工厂常用电气设备手册编写组编著.《工厂常用电气设备手册》（上、下册）.中国电力出版社，

6.工厂常用电气设备手册编写组编著.《工厂常用电气设备手册》（上、下册补充本）.水利电子出版社，

7.王国君主编.《电气制图与读图手册》.北京：科学普及出版社，1995

工厂供电考试题及答案 工厂供电试题库第六章篇五

习题一、填空

1、负荷中心一般有变电所或配电所?电压的升高或降低是通过?变压器?来完成。

2、将发电厂的电能送到负荷中心的线路叫?输电?线路。

3、将负荷中心的电能送到各用户的电力线路叫?配电?线路。

4、在电力系统的内部?应尽可能的简化?电压?等级?减少?变电?层次?以节约投资与降低运行费用。

5、决定供电质量的主要指标有?电压、频率、波形、供电连续性?。

6、负荷曲线是一种反应?电力负荷随时间变化情况?的曲线。

7、在近似计算中有时要用到线路平均额定电压?它是线路两端变压器两端电压的?代数平均值?。

8、计算负荷是按?发热条件?选择电气设备的假定负荷。

9、工厂供电系统对第一类负荷要求必需有?两个以上的独立电源供电?。

10、供电部门征收电费将用户的?功率因数?做为一项重要的经济指标。

11、工厂的低压配电电压主要依据?工厂用电设备的性质?来决定。

12、决定总降压变电所和车间变电所通用的原则?其中?靠近负荷中心?是最基本原则。

13、确定负荷中心可以用?直观的负荷指示图?来粗略的制定?也可以用类似于力学的重心的方法。

14、主电路图中的主要电气设备应采用?国家规定的图文符号?来表示。

15、单母线分段方式适用于?一、二级负荷?比重较大?供电可靠性要求较高的车间变电所。

16、连接计费用电度表的互感器准确度应为?0.5级??且规定不与保护、测量等回路共用。

17、在变压系统中不同准确度的电流互感器其二次侧一般不将?测量和保护?混用。

18、在电源进线的专用计量柜上?必需装设计算电费用的三相?有功和无功?电度表。

19、高压配电网和低压配电网的接线方式有三种?放射式、树干式和环形?。

20、工厂低压配电系统接线方式有?放射式、树干式、混和式和环形?等方式。

21、工业企业的户外配电网结构最常见的便是?架 空线和电缆?。

22、车间线路的室内配线线路多采用?绝缘导线??但配电干线多采用?祼导线?。

23、变压器的铁芯有两种基本结构芯式和壳式?铁芯本身由?铁芯柱和铁轭?两部分组成。

24、变压器在运行中内部损耗包括?铜损和铁损?两部分。

25、互感器的功能主要用于?电量的测量和继电保护。?

26、电力系统中出现最多的故障形式是?短路。?

27、电源为有限容量时?电源的阻抗就?不能忽略。?

28、电源为无限大容量时?外电路所引起的功率改变对电源微不足到?电源的?电压和频率?保持不变而恒定。

29、对称分量法是将一个?不对称?三相电流或电压分解成三个对称电流和电压系统。

30、继电保护装置就是反应于供电系统中电气元件发生故障或不正常运行状态??并动作于断路器或反应信号的一种自动装置。

31、电力系统中过电压使绝缘波动造成系统故障?过电压包括内部过电压和外部过电压两种。

32、工厂变电所主接线方案的基本要求有四条? 安全性、可靠性、灵活性、经济性?

33、电力负荷分三类?ⅰ类负荷、ⅱ类负荷、ⅲ类负荷?

34、我国规程规定?电流互感器的电流误差为? ±10℅?、相位差不得大于? 7 ?度。

37、架空线路的单相接地保护采用电流互感器同极性?并联 ?联构成的零序电流滤过器。

38、单相接地保护是利用系统发生单相接地时所产生的?零序电流 ?来实现的。

39、当三相系统任一相发生完全接地时接地相对地电压为零?其他两相对地电压?升高√3倍?

41、保护接地分为三种?it系统、tn系统、tt系统?

42、我国现阶段各种电力设备的额定电压有三类?100v以下、高于100v而低于1000v、高于1000v?。

43、用电设备的端电压一般允许在其额定电压?±5℅?以内变化。

45、架空线路采用?裸导线?架设在杆塔上。

46、电缆是一种特殊的导线?由?导电芯、铅皮、绝缘层和保护层?组成。

47、电缆终端头分?户内型和户外型?

48、绝缘导线的敷设方式有?明敷和暗敷?两种

49、变压器工作原理是建立在?电磁感应原理?基础上。

2 50、电力系统中应用最广泛的电力变压器是?双绕组、油侵自冷变压器?

51、根据变压器的高、低压绕组的相对位置?绕组分为?同心式和交叠式?两种

52、三相变压器同一侧的三个绕组有?星形连接、三角形连接、和曲线连接?三种接线方式。

54、隔离开关没有专门的灭弧装置?不能断开?负荷电流和短路电流?

55、交流装置中a、b、、c三相涂色为?黄、绿、红?

56、接触器按所控制电路的电源种类分?交流接触器和直流接触器?两种。

习题二、选择

1、某 工厂有一台10千伏?500千瓦的备用发电机组?该发电机的额定电压是? d ?。

a、10kv b、9.5kv c、11kv d、10.5kv

2、按电力网的供电范围分为?d?输电网。

a、近距离?远距离 b、高?中?低 c、水力?火力?核能 d、区域?地方

3、电能生产输送、分配及应用过程在? c ?进行。

a、不同时间 b、同一时间 c、同一瞬间 d、以上都不对

4、输配电线路和变压器上的损耗称为? b ?。

a、铁损和铜损 b、网络损耗 c、附加损

b、耗 d、线路损耗

5、中性点经消弧线圈接地系统称为? a ?。

a、小电流接地系统 b、大电流接地系统 c、不接地系统 d、直接接地系统

6、中性点经消弧线圈接地运行方式一般采用?a ?方式。

a、过补偿 b、欠补偿 c、全补偿 d、任意

7、下面说法正确的是? c ?。

a、由于系统运行方式改变及负荷缓慢变化

b、产生的电压变化叫电压偏差

c、由于负荷急剧变化产生的电压变化叫电压偏差

d、由于系统运行方式改变及负荷缓慢变化产生的电压变化叫电压波动

8、短路保护的操作电源可取自? b ?。

a、电压互感器 b、电流互感器 c、空气开关 d、电容器

9、过电流保护装置为了保证装置具有足够的反应故障能力?其最小灵敏度要求ksmin≥? a ?。

a、1.5 b、0.5 c、1 d、2

10、以下接地方式属于保护接地的系统是? b ?。

a、变压器的中性点接地 b、电机的外壳接地 c、把一根金属和地线相连

11、电流互感器在使用过程中必需? a ?。

a 二次侧不得开路 b 二次回路装设熔断器

c 对于已安装而没有使用的电流互感器不必作处理

d 断电保护和测量使用时合用一只

12、电压互感器在使用过程中必需? a ?。

a 二次侧不得短路 b 二次侧不得接地 c 电压互感器端子没的极性

d 只能用在计量装置中

13、供电系统的架空中性线重复接地的电阻? a ?。

a re≤10欧 b re≤4欧 c re≤15欧 d re≤2欧

14、变压器二额定电压是? d ?。

a 二次额定负载下的电压  b 一次有额定电流时的电压

c 一次有额定电压?二次有额定负载的电压

d 一次有额定电压?二次空载时的电压

15、避雷器是防止电侵入的主要保护设备?应与保护设备? a ?。

a 并联 b 串联 c 接在被保护设备后

3 16、下列设备在工作中属于工作接地? a ?。

a 避雷器  b 电压互感器 c 电动机  d 变压器外壳

17、熔断器与导线各电缆配合保护时?在短路条件下其熔体的额定电流应? c ?。

a 大于等于线路的正常负荷电流

b 大于等于线路的最大 负荷电流

c 小于等于线路的最大允许电流

d 小于等于线路的过负荷电流

18、低压断路器作电机保护时?其动作电流应大于等于? d ?电流。

a 正常负荷电流 b 最大负荷电流 c 过负荷电流 d 启动电流

19、真空断路器适用于? d ?。

a 频繁开断感性负载和容性负载

b 频繁开断变压器 c 频繁开断变压电动机

d 频繁操作容性负载

20、最大冲击短路电流一般在短路后? c ?左右?非周期分量即可衰减完了。

a 0.02s  b 0.1s c 0.2s d 0.01s

21、中性点不接地系统相接地事故、接地极对地电压为零?非接地极对地电压升高? c ?

倍。

a 3  b 2  c √3 d 1

22、中性在不接在系统单个接地时应尽快的找出接地点?否则切断电源?主要是考虑? a ?要求。

a 安全性 b 可行性 c 经济性 d 灵敏度

23、对称短路是电力系统中? a ?短路。

a 三相 b 二相 c 单相 d 两极接地

24、联合电力系统在技术和经济上的优越性?错误的说法有??d?

a 提高供电的可靠性

b 提高电能的质量

c 减少系统备用量?提高了设备利用率

d 目的是扩大电网规模

25、确定额定电压的意义?d?

a 电力系统有确定的电压 b所有电器有一个额定电压 c 额定电压随意确定

d 应该经过充分论证?由国家主管部门确定

26、我国现阶段各种电力设备额定电压有三类?不含?c?

a 100v以下 b 高于100v?低于1000v c 等于1000v d 高于1000v

27、发电机额定电压比线路额定电压?a?

a 高5℅ b低5℅ c 相等

28、大电流接地系统指?a?

a 中性点直接接地系统 b 中性点经消弧线圈接地 c 中性点经消电阻接地

d 中性点不接地

29、中性点不接地的系统发生单相接地故障时不变的数据?a?

a 线间电压 b 非故障相对地电压 c 故障相对地电流 d 故障相对地电压

30、当电源中性点不接地的系统发生单相接地时?c?

a 三相用电设备正常工作关系受到影响 b 设备不能照常运行 c设备仍能照常运行 d设备内部立即短

路

31、如果本地区有两种以上可供选择的电源电压?选择供电电压的原则是?d?

a 设备多少 b电压高低 c企业规模 d负荷大小和距离远近

32、变电所主接线又称主电路?指的是变电所中的主要电气设备用导线连接而成?不含的电器元件有?d?

a 开关设备 b 电力变压器 c电压互感器 d 保护用的电流继电器

33、总降压变电所高压侧引入、引出线较多时采用?b?

a 内桥式接线 b 母线制c 线路—变压器组接线 d外桥式接线

4 34、环形接线?a?

a 一般采 用开环运行 b 一般采用闭环运行 c 适用于三级负荷

35、三相四线制低压线路的导线多采用?b?

a 三角形排列 b 水平排列 c 双层排列

36、特别适合于城市、住宅小区的供电方式是?c?

a树干式供电 b放射式供电c环网供电

37、变压器的效率达到最大值是?a?

a铁损等于铜损 b铁损大于铜损c铁损小于铜损d不确定

38、380/220v低压供电线路?用电设备接地电阻为??b?

a re≤10欧 b re≤4欧 c re≤15

欧 d re≤2欧

39、输电时?为减少电能损失?导线的截面积应当?a?

a 减少 b 增加 c 都不是

40、高压线路架设?采用最多的线路敷设方法?a?

a 架空线路 b 电缆敷设 c 地埋电缆 d 都不是

41、根据经验?10kv以下的低压动力线选择?a?

a 先按发热条件选择截面 b 先校验电压损失 c 先校验机械强度 d 都不对

42、对于总降变压器一般还装设以下保护作为主保护?d?

a 速断保护 b瓦斯继电器保护 c欠压保护 d纵差保护

43、变压器的额定电压确定的依据?b?

a变压器的容量 b变压器的允许温升 c 负载的容量 d负载的接线方式

44、在三相四限制的接地中性线上?不允许装接?c?

a电阻 b 电容 c熔断器 d电感

45、电压互感器能将 高电压 变为便于测量的电压? a ??使仪表等与高压隔离 。

a 100v b 200v c 50v

46、二次设备是指对? c ?的工作进行监、测量、操作和控制的设备

a一次设备 b 一、二次设备 c 二次设备

47、母线是中间环节?起的作用?d?

a 分开线路 b 支撑线路 c 过渡电源 d 汇总和分配 电能

48、电力变压器中性点接地属于? b ?接地。

a 保护 b 工作 c 零接地 d 安全接地

49、380/220v系统的三相四线制?中线截面为相线的? a ?

a?0.5倍   b?1倍   c?2倍     d?3倍.

50、高压断路器的额定开断电流是指断路器? c ?

a?开断正常运行的最大负荷电流     b?开断最大短路电流

c?在规定条件下能开断的最大短路电流有效值  d?额定电流的峰值

51、.三绕组变压器的零序保护是? ? ?和保护区外单相接地故障的后备保护

?a?高压侧绕组??b?中压侧绕组?

?c?低压侧绕组??d?区外相间故障的后备保护。

52、.零序保护的最大特点( a )

?a? 只反映接地故障??b?反映相间故障?

?c?反映变压器的内部??d?线路故障

53、.中性点不接地的电力系统?发生单相接地故障时?非故障相电压( c )

a.不变   b.升高 倍   c.升高 倍   d.升高2倍

54、用电设备的额定电压一般与所接网络 的额定电压( b )

a.高5%   b.相同    c.低5%   d.低10%

55、工厂供电系统对第一类负荷供电的要求是? b ?

a?要有两个电源供电。      b?必须有两个独立电源供电。

5 c?必须要有一台备用发电机供电。   d?必须要有两台变压器供电。

工厂供电考试题及答案 工厂供电试题库第六章篇六

一、工厂供电的好处和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后能够大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的好处。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略好处，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就务必到达以下基本要求:

(1)安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

(3)优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

(4)经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

二、工厂供电设计的一般原则

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》、gb50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计务必遵循以下原则:

(1)遵守规程、执行政策;

务必遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，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、思考发展;

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，适当思考扩建的可能性。

(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等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

三、设计资料及步骤

全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电状况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本资料有以下几方面。

1、负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。思考车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

2、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选取

参考电源进线方向，综合思考设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

3、工厂总降压变电所主结线设计

根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。

4、厂区高压配电系统设计

根据厂内负荷状况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

5、工厂供、配电系统短路电流计算

工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

6、改善功率因数装置设计

按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，透过查表或计算求出到达供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用适宜的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还能够采用控制电机励磁电流方式带给无功功率，改善功率因数。

7、变电所高、低压侧设备选取

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选取变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

8、继电保护及二次结线设计

为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。

设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。

9、变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选取防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。

10、专题设计

11、总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。

第二章负荷计算及功率补偿

一、负荷计算的资料和目的

(1)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选取电器或导体的依据。

(2)尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选取电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应思考启动电流的非周期分量。

(3)平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

二、负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。

本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有:有功功率:p30=pe·kd

无功功率:q30=p30·tgφ

视在功率:s3o=p30/cosφ

计算电流:i30=s30/√3un

三、各用电车间负荷计算结果如下表:

四、全厂负荷计算

取k∑p=0.92;k∑q=0.95

根据上表可算出:∑p30i=6520kw;∑q30i=5463kvar

则p30=k∑p∑p30i=0.9×6520kw=5999kw

q30=k∑q∑q30i=0.95×5463kvar=5190kvar

s30=(p302+q302)1/2≈7932kv·a

i30=s30/√3un≈94.5a

cosф=p30/q30=5999/7932≈0.75

五、功率补偿

由于本设计中上级要求cosφ≥0.9，而由上面计算可知cosф=0.75《0.9，因此需要进行无功补偿。

综合思考在那里采用并联电容器进行高压集中补偿。

可选用bwf6.3-100-1w型的电容器，其额定电容为2.89f

qc=5999×(tanarccos0.75-tanarccos0.92)kvar

=2724kvar取qc=2800kvar

因此，其电容器的个数为:n=qc/qc=2800/100=28

而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个正好

无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为:

s30(2)′=[59992+(5463-2800)2]1/2=6564kv·a

变压器的功率损耗为:

△qt=0.06s30′=0.06*6564=393.8kvar

△pt=0.015s30′=0.015*6564=98.5kw

变电所高压侧计算负荷为:

p30′=5999+98.5=6098kw

q30′=(5463-2800+393.8=3057kvar

s30′=(p302+q302)1/2=6821kv.a

无功率补偿后，工厂的功率因数为:

cosφ′=p30′/s30′=6098/6821=0.9

则工厂的功率因数为:

cosφ′=p30′/s30′=0.9≥0.9

因此，贴合本设计的要求

第三章变压器的选取

(1)主变压器台数的选取

由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。

(2)变电所主变压器容量的选取

装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量st应同时满足以下两个条件:

①任一台单独运行时，st≥(0.6-0.7)s′30(1)

②任一台单独运行时，st≥s′30(ⅰ+ⅱ)

由于s′30(1)=7932kv·a，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2选变压器。

③st≥(0.6-0.7)×7932=(4759.2~5552.4)kv·a≥st≥s′30(ⅰ+ⅱ)

因此选5700kv·a的变压器二台

第四章主结线方案的选取

一、变配电所主结线的选取原则

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6~10kv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。

二、主结线方案选取

对于电源进线电压为35kv及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10kv的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。

总降压变电所主结线图表示工厂理解和分配电能的路径，由各种电力设备(变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等)及其连接线组成，通常用单线表示。

主结线对变电所设备选取和布置，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。

1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的qf10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器qf11和qf12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如wl1线路停电检修或发生故障时，则断开qf11，投入qf10(其两侧qs先合)，即可由wl2恢复对变压器t1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。

2、一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图，这种主结线，其一次侧的高压断路器qf10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器qf11和qf12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如t1停电检修或发生故障时，则断开qf11，投入qf10(其两侧qs先合)，使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不透过进线断路器qf11、qf12，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。

3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图(见下图)

这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所

4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短(2.5km，主变压器不需要经常切换，另外再思考到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线(即全桥式结线)。

第五章短路计算

一、短路电流计算的目的及方法

短路电流计算的目的是为了正确选取和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。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，将短路计算所思考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。短路计算点要选取得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流透过。

之后，按所选取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。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，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。

短路电流计算的方法，常用的有欧姆法(有称有名单位制法)和标幺制法(又称相对单位制法)。

二、本设计采用标幺制法进行短路计算

1.在最小运行方式下:

(1)确定基准值

取sd=100mv·a，uc1=60kv，uc2=10.5kv

而id1=sd/√3uc1=100mv·a/(√3×60kv)=0.96ka

id2=sd/√3uc2=100mv·a/(√3×10.5kv)=505ka

(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

1)电力系统(soc=310mv·a

x1*=100kva/310=0.32

2)架空线路(xo=0.4ω/km)

x2*=0.4×4×100/10.52=1.52

3)电力变压器(uk%=7.5)

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

绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

(3)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)=id1/x*σ(k-1)=0.96/1.84=0.52

3)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)=1.51×0.52ka=0.79ka

4)三相短路容量

sk-1(3)=sd/x*σ(k-1)=100mva/1.84=54.3

(4)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*=0.32+1.52+1.32/2=2.5

2)三相短路电流周期分量有效值

ik-2(3)=id2/x*σ(k-2)=505ka/2.5=202ka

3)其他三相短路电流

i”(3)=i∞(3)=ik-23)=202ka

ish(3)=1.84×202ka=372ka

ish(3)=1.09×202ka=220ka

4)三相短路容量

sk-2(3)=sd/x*σ(k-1)=100mva/2.5=40mv·a

在最大运行方式下:

(1)确定基准值

取sd=1000mv·a，uc1=60kv，uc2=10.5kv

而id1=sd/√3uc1=1000mv·a/(√3×60kv)=9.6

id2=sd/√3uc2=1000mv·a/(√3×10.5kv)=55ka

(2)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%sd/100sn=7.5×1000×103/(100×5700)=13.2

绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

(3)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)=id1/x*σ(k-1)=9.6ka/1.2=8ka

3)其他三相短路电流

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)=sd/x*σ(k-1)=1000/1.2=833mva

(4)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

k1)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)=id2/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)=sd/x*σ(k-2)=1000/7.05=141.8mv·a

三.短路电流计算结果:

1.最大运行方式

2.最小运行方式

第六章导线、电缆的选取

概述

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时务必满足下列条件:

发热条件

导线和电缆(包括母线在透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.电压损耗条件

导线和电缆在透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。

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取，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选取原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10kv及以下线路，通常不按此原则选取。

4.机械强度

导线(包括裸线和绝缘导线)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。

根据设计经验，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取截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选取，再校验发热条件和机械强度。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。

架空进线的选取按发热条件选取导线截面

补偿功率因素后的线路计算电流

1)已知i30=76.33a

由课本表5-3查得jec=1.65，因此

aec=76.33/1.65=46.26mm2

选取准截面45mm2，既选lgj—45型铝绞线

校验发热条件和机械强度都合格

第七章开关柜的选取

第八章高、低压设备的选取

高压设备选取的一般要求务必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。

高压刀开关柜的选取应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。

工厂变电所高压开关柜母线宜采用lmy型硬母线

二、配电所高压开关柜的选取

高压开关柜是按必须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(移可式)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，那里选取gg1a-10q(f型。

第九章变压器的继电保护

概述

按gb50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定:对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置:

(1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路;

(2)绕组的匝间短路;

(3)外部相间短路引过的过电流;

(4)中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压;

(5)过负荷;

(6)油面降低;

(7)变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。

对于高压侧为6~10kv的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护;如过电流保护动作时间大于0.5~0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800kv·a及以上的油浸式变压器和400kv·a及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护(又称气体继电保护)。容量在400kv·a及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的状况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时(通称“轻瓦斯”，动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时(通称“重瓦斯”，一般均动作于跳闸。

对于高压侧为35kv及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护;在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000kv·a及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kv·a及以上时，则要求装设纵联差动保护来代替电流速断保护。

在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧:

1)、对于双线圈变压器，装于主电源侧

2)、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。

各侧保护应根据选取性的要求装设方向元件。

3)、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。

4)、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。

5)、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路超多瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。

6)、对某些稀有的故障类型(例如110kv及其以上电力网的三相短路)允许保护装置无选取性动作。

差动保护

变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件

应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流

应躲过变压器的励磁涌流

在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大贴合时，差动保护不应动作

变压器的过电流保护

1.过电流保护动作电流的整定

=2×5700/(√3×60)a=109.7a

取krel=1.3，ki=150/5=30，kw=1，kre=0.8

因此

iop=krel×kw×/(kr×eki)=1.3×1×109.7a/(0.8×30)=5.94a

故动作电流整定为6a。

2.保护动作时间

t〈=t1-△t=2-0.5=1.5s

3.变压器过电流保护的灵敏度

=0.866×7.02×1000×10/60=1037a

则:

sp=kw×/(ki×iop)=1×1037/(6×30)=5.761》1.5

满足保护灵敏度的要求

4.结线图

四、变压器的过负荷保护

过负荷保护动作电流的整定

iop(ol)=1.3i1n.t/ki=1.3×104/40a=3a

动作时间取10~15s

五、变压器的瓦斯保护

瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按gb50062—92规定，800kv·a及以上的一般油浸式变压器和400kv·a及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地透过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%~1.5%的倾斜度;而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有2%~4%的倾斜度。

当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱透过联通管进入油枕。这超多的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路(透过中间继电器)，同时发出音响和灯光信号(透过信号继电器)，这称之为“重瓦斯动作”。

如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，之后继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。

变压器瓦斯保护动作后的故障分析

变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和决定故障的原因几处理要求，如下表:

第十章二次回路操作电源和中央信号装置

二次回路的操作电源

二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其它二次回路所需的电源。因此对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。

二次回路操作电源，分直流和交流两大类。直流操作电源又有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用(站用)变压器供电的由仪用互感器供电的两种。其中，蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种;整流电源主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和电压源两种。

采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行状况的影响、工作可靠外，还有大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间等优点，从而大大降低了投资等优点，因此在工厂供电系统这应用比较普遍。

采用交流操作电源，可使二次回路大大简化，投资大大减少，工作可靠，维护方便，但是它不适于比较复杂的电路。

中央信号装置

中央信号装置是指装设在变配电所值班室或控制室的信号装置。中央信号装置包括事故信号和预告信号两种。

中央信号装置的要求是:在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响信号，并在控制屏上或配电装置有表示事故跳闸的具体断路器位置的灯光指示信号。事故音响信号通常采用电笛(蜂鸣器)，应能手动或自动复归。

中央事故信号装置按操作电源分，有直流操作的交流操作的两类。按事故音响信号的动作特性分，有不能重复动作的和能重复动作的两种。

中央预告信号装置的要求是:当供电系统中发生故障和不正常工作状态但不需立即跳闸的状况时，应及时发出音响信号，并有显示故障性质和地点的指示信号(灯光或光字牌指示)。预告音响信号通常采用电铃，应能手动或自动复归。

中央预告信号装置亦有直流操作的和交流操作的两种，同样有不能重复动作的和能重复动作的两种。

利用zc-23型冲击继电器的中央复归重复动作的事故音响信号装置结线图

第十一章电测量仪表与绝缘监视装置

电测量仪表

那里的“电测量仪表”按gbj63—90《电力装置的电测量仪表装置设计规范》的定义，“是对电力装置回路的电力运行参数所经常测量、选取测量、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(电力装置)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务必装设必须数量的电测量仪表。

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、选取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。

变配电装置中各部分仪表的配置

供电系统变配电装置中各部分仪表的配置要求如下:

1.在工厂的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，务必装设计费的有供电度表和无功电度表，而且宜采用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线上还应装设一只电流表。

2.变配电所的每段母线上，务必装设电压表测量电压。在中性点非有效接地的(即小接地电流的)系统中，各段母线上还应装设绝缘监视装置。如出线很少时，绝缘监视电压表可不装设。

3.35~110/6~10kv的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只，装在哪一侧视具体状况而定。6~10/3~6kv的电力变压器，在其一侧装设电流表、有功和无功电度表各一只。6~10/0.4kv的电力变压器，在高压侧装设电流表和有功电度表各一只，如为单独经济核算单位的变压器，还应装设一只无功电度表。

4.3~10kv的配电线路，应装设电流表、有功和无功电度表各一只。如不是送往单独经济核算单位时，可不装无功电度表。当线路负荷在5000kv·a及以上时，可再装设一只有功功率表。

5.380v的电源进线或变压器低压侧，各相应装一只电流表。如果变压器高压侧未安装设有功电度表一只。

6.低压动力线路上，应安装一只电流表。低压照明线路及三相负荷不平衡率大于15%的线路上，应装设三只电流表分别测量三相电流。如需计量电能，一般应装设一只三相四线有功电度表。对负荷平衡的动力线路，可只装设一只单相有功电度表，实际电能按其计度的3倍计。7.并联电力电容器组的回路上，应装设三只电流表，分别测量三相电流，并应装设一只无功电度表。

二、绝缘监视装置

绝缘监视装置用于小接地电流的系统中，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取性的，只适于出线不多的系统及作为有选取性的单相接地保护的一种辅助装置。

第十二章防雷与接地

防雷

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理解直接雷击(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。

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，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，透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。

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，不必再思考直击雷的保护。(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。阀式避雷器至3~10kv主变压器的最大电气如下表。

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齐。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。

二、接地

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、装置正常运行状况下是不载流的，但在故障状况下要透过接地故障电流。

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。

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

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/ie

re≤10ω

式中ie的计算为

ie=ic=60×(60+35×4)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

现初步思考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40×4mm2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=100ω·m

则单根钢管接地电阻re(1)≈100ω·m/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。但思考到管间的屏蔽效应，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/(0.66×4)ω≈15

思考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40×4mm2的扁钢连接，环形布置。

选取双针等高避雷

小结

我做的是某电机修造厂全厂总降压变电所及配电系统的设计.透过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象总降压的设计，我与其他同学一齐进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习潜力在不断提高，一个月的时间就这样匆匆的过去了，再指导老师我经过多少个白天，黑夜，我们刻苦研究。

这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到此刻的必须程度的掌握，起到了十分重要的作用，对秦绪平老师的关心，指导大家有感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书修改，各种信息的分析，对word文档的使用等多方面的潜力。

不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们十分重视。我们发扬团队合作的精神，互相配合.

工厂供电考试题及答案 工厂供电试题库第六章篇七

工厂供电毕业论文

本文按照钢铁厂供电系统对供电可靠性、经济性的要求，根据钢铁厂的负荷性质、负荷大小和负荷的分

布情况对本厂供电系统做了全面综合的分析，详细阐述了工厂总降压变电所实现的理论依据。通过对整个供电系统的分析和对钢铁厂的电力负荷,功率补偿,短路电流的计算，合理的选择电力变压器、断路器等各种电气设备；对工厂总降压变电所不同的主接线方案进行比较,选择可靠性高,经济性好的主接线方案, 实现了工厂供电系统安全、可靠、优质、经济地运行。

关键词 供电系统；电力负荷；功率补偿；电气设备；主接线；继电保护

目 录

第1章 前 言 ....................................................... 4

1.1概述 .......................................................... 4

1.2 工厂供电设计的一般原则 ....................................... 5

1.3 设计内容及步骤 ............................................... 5

第2章 变配电所的主接线图 .................................................................................................... 7

2.1概述 .......................................................... 7

2.1.1工厂供电必须达到以下基本要求 ............................ 7

2.2主接线方式的介绍 .............................................. 8

2.2.1 母线连接方式 ............................................ 8

2.2.2 供电系统主接线图的确定 ................................. 8

2.3 车间变电所主变压器的选择 .................................... 10

2.3.1 变电所主变压器台数的选择的原则 ......................... 10

2.3.2 变电所主变压器容量的选择 ............................... 10

2.4 车间变电所总的负荷计算 ...................................... 11

2.5炉管公司的负荷计算 ........................................... 12

2.5.1各车间的负荷计算 ....................................... 12

第3章 短路电流的计算 .............................................. 21

3.1 概 述 ...................................................... 21

3.1.1短路电流计算的目的 ..................................... 21

3.1.2产生短路的原因 ......................................... 21

3.1.3短路点位置的选择 ....................................... 21

3.2短路电流的计算 .............................................. 22

3.3在最大运行方式下短路电流的计算 ............................... 23

3.4最大运行方式下短路计算结果如下表3-2： ....................... 26

3.5最小运行方式下短路计算结果如下表3-3： ....................... 27

第4章 电气设备的选择与校验 ........................................ 28

4.1概述 ......................................................... 28

4.2母线的选择 ................................................... 28

4.3 35kv高压开关柜的选择 ........................................ 31

4.3.1 高压开关柜kyn10-40.5型 ................................ 31

4.3.2 ldj5-35型电流互感器的选择 ............................. 32

4.3.3 xrnp-35型高压限流熔断器 ............................... 32

4.3.4 hy5w型避雷器 .......................................... 33

4.3.5 jdz9-35型电压互感器 ................................... 33

4.3.6 jn12-35型接地开关 ..................................... 33

4.3.7 gn27-40.5型隔离开关 ................................... 34

4.4 10kv开关柜的选择 ............................................ 34

4.4.1 高压开关柜kyn28-12型 .................................. 34

4.4.2、lzzj-10q型电流互感器： ................................... 36

4.4.3、rzl10型电压互感器 .................................... 36

4.4.4、xrnp3-10型高压熔断器 ................................. 36

4.4.5、hy5w型避雷器 ......................................... 37

4.4.6、gn22-10型隔离开关 .................................... 37

4.5 0.38kv开关柜的选择 .......................................... 38

第5章 继电保护设计 ................................................ 40

5.1 概 述 ....................................................... 40

5.2 本变配电站的继电保护装置 .................................... 41

第6章 变电站防雷保护 ............................................ 42

6.1 概述 ........................................................ 42

6.1.1 变、配电所的防雷保护 ................................... 42

6.2 本设计采用的防雷保护措施 .................................... 43

6.2.1电缆进线的保护 ......................................... 43

6.2.2母线上的防雷保护 ....................................... 43

致 谢 .............................................................. 44

◆参考文献 .......................................................... 44

1 前 言

1.1概述

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在一般工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人生事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

（4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1.2 工厂供电设计原则

按照国家标准gb50052-95 《供配电系统设计规范》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。必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，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等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

1.3 本课题设计内容

本供电系统设计主要包括总降压变电所一次、二次部分及高压配电线路设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况，解决对各部门的电能分配问题，设计内容有以下几方面：

（1）负荷计算。全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。不考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。

（2）改善功率因数装置设计。按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率，并选用合适的电容器。

（3）变压器的台数及容量选择。参考电源进线方向，综合考虑设置变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

（4）厂区高压配电系统设计。根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电，比较几种可行的高压配电网布置放案，择优选用。

（5）工厂总降压变电所主接线设计。根据变电所配电回路数，负荷要求的可

靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。

（6）工厂供电系统短路电流计算。工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相短路电流。

（7）变电所高压设备的选择。参照短路电流计算数据和计算负荷以及对应的额定值，选择变电所各种高压设备，并根据需要进行热稳定和动稳定检验。

（8）继电装置及二次保护设计。为了监视、控制和保证安全可靠运行，变压器需要设置相应的控制、检测和继电保护装置。

（9）防雷接地装置设计。参考本地区气象地质材料，设计总降压变电所的防雷接地装置。

（10）总降压变电所变、配电装置总体布置设计。综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置设计。

2 供配电系统主接线方案论证

2.1概述

主接线图即主电路图,是表示系统中电能输送和分配线路的电路图,亦称一次电路图.而用来控制指示检测和保护的一次电路及其设备运行的电路图,则称为二次电路图,或二次接线图,通称二次回路图.二次回路是通过电流互感器和电压互感器与主电路相联系的.

我国《变电所设计的技术规程》规定：变电所的主要接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求。

2.1.1工厂供电必须达到以下基本要求

（1）安全性 应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身安全和设备的安全．

（2）可靠性 应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求，其中在检修时，不宜影响对系统的供电，断路器或引线检修及引线故障时，尽量减少长时间停电和大范围停电，并保证对大部分一级负荷及全部及大部分二级负荷的供电。

（3）灵活性 应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展，检修时，可以方便地停运，对母线及其继电保护设备进行安全检修而不致影响电力网和对用户的供电。

（4）经济性 在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金消耗量主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少， 电能损失小，经济合理地选择各种电气，减少电能损失。

2.2主接线方式的介绍

2.2.1 母线连接方式

根据论文资料和电力系统的发展，用户的需求等几方面考虑，从近期及远景的发展规划所以确定某轮毂制造厂供配电系统初步设计：单母线分段。

单母线分段接线具有简单清晰，设备较少，投资较小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，并可提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路。由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，其高压侧采用内桥接线方式，低压侧也采用双回线路-变压器组单元接线，因此在车间变电所的低压侧，设有低压联络线互相连接，以提高供电系统运行的可靠性和灵活性。

2.2.2 供电系统主接线图的确定

工厂电源进线电压为35kv及以上的工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6~10kv的高压配电电压，然后经过车间变电所，降为一般低压用电设备所需的电压如220/380v。

方案1 一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图（如图7）所示。这种主接线，其一次侧的高压断路器qf10跨在两路电源进线之间，犹如一座桥梁，而且处在线路断路器qf11和qf12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷的工厂。如果某路电源例如wl1线路停电检修或发生故障时，则断开qf11，投入qf10（其两侧qs先合），即可由wl2恢复对变压器t1的供电。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电的机会较多，并且变电所的变压器不需经常切换的总降压变电所。

方案2 一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图（如图8）所示。这种主接线，其一次侧的高压断路器qf10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器qf11和qf12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二

级负荷的工厂。但与内桥式接线的适用场合有所不同。如果某台变压器例如t1停电检修或发生故障时，则断开qf11，投入qf10（其两侧qs先合），使用两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式接线适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适于经济运行需经常切换的总降压变电所。

方案3 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图（如图9）

这种主接线兼有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二侧进出线较多的总降压变电所。

根据本厂的实际情况，工厂总降压变电所距该城镇220/35kv变电所（地区变电所）5公里，距离较远；而变电所负荷变动不大，故采用方案1（一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线）。方案2更适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大,适于经济运行需经常切换的总降压变电所；而方案3所用的高压设备较多，增加了初期投资，故不采用方案2和方案3。

采用桥式接线，最大的特点就是使用断路

器数量较少，使用断路器数量较少，一般采用

断路器数都等于或少于出线回路数，从而结构

简单，投资较少。

2.3 车间变电所主变压器的选择

2.3.1 变电所主变压器台数的选择

的原则

（1) 满足用电负荷对供电可靠性的要求。

（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而

宜于采用经济运行方式的变电所。也可考虑采

用两台变压器。

（3) 除上述两种情况外，一般车间变电所

宜采用一台变压器。

（4) 在确定变电所主变压器台数时，应当

考虑负荷的发展，留有一定的余量。

2.3.2 变电所主变压器容量的选择

（1）只装一台主变压器的变电所，主变压器的容量sn.t应满足全部用电设备总

计算负荷s30的需要，即sn.t≥sc

考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取70～85。

（2）装有两台主变压器的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件：

①任一台单独运行时，sn.t≈0.7sc （2-1）

②任一台单独运行时，sn.t≥sc(i+ii) （2-2）

条件①是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的60％，负载率约为0.7

，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算

负荷时，只过载40％，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件②是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。

2.4 车间变电所总的负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果. 供电示意图2―1如下：

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有：

有功功率： pc=k∑p∑pc.i

无功功率: qc=k∑q∑qc.i

2

视在功率: sc=pc2?qc

计算电流: ic=sc3

un

2.5炉管公司的负荷计算

2.5.1各车间的负荷计算

根据图1―1系统中各点的计算负荷 确定变压器t1的计算负荷

1.确定d1点的计算负荷（见下表）：

确定d1点的计算负荷，确定这一级计算负荷的目的是为了选择低压母线及其开关电器、无功补偿容量qn.d1和变压器t1。这一级是一个车间的负荷计算。同时在低压母线上设置无功自动补偿装置，补偿后的目标功率因数一般取0.92，以使变压器高压测得功率因数达到0.9。计算结果见下表2-2：

2.确定c1点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。c1点的计算负荷等于d1点计算负荷加上变压器t1的功率损耗，即pd.c1=pd?d1+△pt1；qd?c1=qd.d1+△qt1。根据d1点补偿后的视在计算负荷sc=1030kv・a，选择scb10-1250/10型变压器，

变压器额定容量sn?t=1250kva，(可查附录表13)。计算结果见下表2-3：

确定变压器t2的各点负荷确定

1.确定d2点的计算负荷（见下表）：

确定d2点的计算负荷，确定这一级计算负荷的`目的是为了选择低压母线及其开关电器、无功补偿容量qn.d1和变压器t2。这一级为一个车间用电设备的计算。

同时在低压母线上设置无功自动补偿装置，补偿后的目标功率因数一般取0.92，以使变压器高压测得功率因数达到0.9，计算结果见表2-4：

2.确定c2点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。c2点的计算负荷等于d2点计算负荷加上变压器t2的功率损耗，即pd.c2=pd?d2+△pt2；qd?c2=qd.d2+△qt2。根据d2点补偿后的视在计算负荷sc=918 kv・a

，选择scb10-1000/10型变压器，变压器额定容量sn?t=1000 kv・a (可查附录表13)。计算结果见下表2-5：

确定变压器t3的各点负荷确定

1.确定d3点的计算负荷（见下表）：

确定d3点的计算负荷，确定这一级计算负荷的目的是为了选择低压母线及其开关电器、无功补偿容量qn.d3和变压器t3。这一级为一个车间用电设备的计算。同时在低压母线上设置无功自动补偿装置，补偿后的目标功率因数一般取0.92，以使变压器高压测得功率因数达到0.9，计算结果见表2-6：

2.确定c3点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。c3点的计算负荷等于d3点计算负荷加上变压器t3的功率损耗，即pd.c3=pd?d3+△pt3；qd?c3=qd.d3+△qt3。根据d3点补偿后的视在计算负荷sc=712.4 kv・a，选择

scb10-800/10型变压器，变压器额定容量sn?t=800kv・a (可查附录表13)。计算结果见下表2-7：

确定变压器t4的各点负荷确定 1.确定d4点的计算负荷（见下表）：

确定d4点的计算负荷，确定这一级计算负荷的目的是为了选择低压母线及其开关电器、无功补偿容量qn.d4和变压器t4。这一级为一个车间用电设备的计算。同时在低压母线上设置无功自动补偿装置，补偿后的目标功率因数一般取0.92，以使变压器高压测得功率因数达到0.9，计算结果见表2-8：

2.确定c4点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。c4点的计算负荷等于d4点计算负荷加上变压器t4的功率损耗，即pd.c4=pd?d4+△pt4；qd?c4=qd.d4+△qt4。根据d4点补偿后的视在计算负荷sc=742kv・a，选择

scb10-800/10型变压器，变压器额定容量sn?t=800kv・a (可查附录表13)。计算结果见下表2-9：

确定变压器t5的各点负荷确定 1.确定d5点的计算负荷（见下表）：

确定d5点的计算负荷，确定这一级计算负荷的目的是为了选择低压母线及其开关电器、无功补偿容量qn.d5和变压器t5。这一级为一个车间用电设备的计算。同时在低压母线上设置无功自动补偿装置，补偿后的目标功率因数一般取0.92，以使变压器高压测得功率因数达到0.9，计算结果见表2-10：

2.确定c5点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。c5点的计算负荷等于d5点计算负荷加上变压器t5的功率损耗，即pd.c5=pd?d5+△pt5；qd?c5=qd.d5+△qt5。根据d5点补偿后的视在计算负荷sc=732.5kv・a，选择

scb10-800/10型变压器，变压器额定容量sn?t=800kv・a (可查附录表13)。计算结果见下表2-11：

确定变压器t6的各点负荷确定 1.确定d6点的计算负荷（见下表）：

确定d6点的计算负荷，确定这一级计算负荷的目的是为了选择低压母线及其开关电器、无功补偿容量qn.d6和变压器t6。这一级为一个车间用电设备的计算。同时在低压母线上设置无功自动补偿装置，补偿后的目标功率因数一般取0.92，以使变压器高压测得功率因数达到0.9，计算结果见表2-12：

2.确定c6点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。c6点的计算负荷等于d6点计算负荷加上变压器t6的功率损耗，即pd.c6=pd?d6+△pt6；qd?c6=qd.d6+△qt6。根据d6点补偿后的视在计算负荷sc=595.9kv・a，选择

scb10-630/10型变压器，变压器额定容量sn?t=630kv・a (可查附录表13)。计算结果见下表2-13：

确定b1点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择高压母线及其开关电器和高压进线电力电缆。因此b1点的计算负荷由c1、c3、c6点的计算负荷确定，计算负荷见下表2-14：

确定a1点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。a1点的计算负荷等于a1点计算负荷加上变压器t的功率损耗，即pc.b1=pc?c1+△pt；qc?b1=qc?c1+△qt。根据a1点视在计算负荷sc =2261.1kv・a，选择sz9系列双绕组有载变压器，每台变压器额定容量sn?t＞sc =2261.1kv・a 因此，取每台变压器额定容量sn?t=2500kv・a，计算结果见下表2-15：

确定b2点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择高压母线及其开关电器和高压进线电力电缆。因此b2点的计算负荷由c2、c4、c5点的计算负荷确定，计算负荷见下表2-16：

确定a2点的计算负荷

确定这一级计算负荷的目的是为了选择变压器配电电缆及其开关电器，确定高压进线的计算负荷。a2点的计算负荷等于a2点计算负荷加上变压器t的功率损耗，即pc.b2=pc?c+△pt；qc?b2=qc?c1+△qt。根据a2点视在计算负荷sc =2261.1kv・a，选择sz9系列双绕组有载变压器，每台变压器额定容量sn?t＞sc =2261.1kv・a 因此，取每台变压器额定容量sn?t=2500kv・a，计算结果见下表2-17：

第3章 短路电流的计算

3.1 概 述

3.1.1短路电流计算的目的

（1）校验电气接线的合理性，选择限制短路电流的方式。 （2）进行电气设备和校验。

（3）主变压器继电保护的整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据 3.1.2产生短路的原因

所谓短路是指电力系统正常运行情况以外的某处相与相式相与地之间的“短接”，在电力系统正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的，如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生了“短路”故障，如过电压、设备直接遭受雷击，绝缘材料陈旧和机械损伤等原因，就常使绝缘损坏。

电力系统其它某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等，此外运行人员不遵守操作技术规程和安全规程，造成误操作式小动物跨接裸导体时，都可能造成短路。 3.1.3短路点位置的选择

（1）选择原则

短路电流的计算，是为了选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。

（2）短路点的选择分析如图3.1。

图3.1短路计算电路图

3.2短路电流的计算

由于电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路时，系统母线上的电压变动很小，可以为电压维持不变，即系统容量为无限大。所以我们在这里进行短路电流计算方法，以无限大容量电力系统供电作为前提计算的， 其方法常用的有欧姆法和标幺制法．

1、计算的基本情况

1）电力系统中所有电源均在额定负荷下进行。 2）短路发生在短路电流最大值的瞬间。

3）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电流。 2、计算容量

应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，根据设计任务书的要求，为选10kv配电装置的电器和导线需计算在最大运行方式下通过电气设备的短路电流，选择一个短路点k-1。其电抗值的选择如表3-1。

3.3在最大运行方式下短路电流的计算

（1）确定基准值

设s d =100mv・a，ud=uc，即ud1=38.5kv，ud2=10.5kv，ud3=0.4kv 则 i d1=s d/u d1=100mv・a/（3×38.5kv）=1.49ka i d2 =s d/u d2=100mv・a/（×10.5kv）=5.5ka i d2 =s d/3u d2=100mv・a/（×0.4kv）=144.34 ka

（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

1）电力系统（soc= 500mv・a） x1*= 100/500=0.2

2）电缆线路

x2*=（0.1×5）ω×100mv・a/（38.5kv）2=1.29 3）电力变压器

查表13得sz9-2500/35变压器uk%=6.5

scb10―1250/10变压器uk%=6 scb10―1000/10变压器uk%=6 scb10―800/10变压器uk%=6 scb10―630/10变压器uk%=4

x3*= uk%×s d／100sn?.t=6.5×100×1000／100×2500=2.6 x4= uk%×s d／100sn?.t=6×100×1000／100×1250=4.8 x5*= uk%×s d／100sn?.t=6×100×1000／100×1000=6 x6*= uk%×s d／100sn?.t=6×100×1000／100×800=7.5 x7*= uk%×s d／100sn?.t=4×100×1000／100×630=6.3

绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

*

图3-3 等效电路

（3）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*=0.2+1.29=1.49 2）三相短路电流周期分量有效值 i（3）k-1=id1/x*∑（k-1）=1.49/1.49=1ka

3）其他三相短路电流 i“(3)=i(3)∞= i(3) k-1=1ka

i(3)sh=2.55 i”(3)=2.55×1ka= 2.55ka i(3) sh =1.51 i“(3)=1.51×1ka=1.51ka 4）三相短路容量

s(3) k-1=s d/ x*∑（k-1）=100mva/1.49=67.1mv・a

（4）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*=0.2+1.29+2.6=4.09

2）三相短路电流周期分量有效值 i（3）k-2=id2/x*∑（k-2）=5.5ka/4.09=1.34ka

3）其他三相短路电流 i”=i

(3)

(3)∞

=i

(3) k-2=1.34ka

i(3)sh=2.26 i“(3)=2.26×1.34ka=3.04ka i(3) sh =1.51i”(3)=1.51×1.34ka=2.03ka 4）三相短路容量

s(3) k-2=s d/ x*∑（k-2）=100mva/4.09=24.4mv・a

（5）求k-3点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（变压器t1运行下）

1）总电抗标幺值

x*∑（k-3）=x*1+x*2+x3*+x*4=0.2+1.29+2.6+4.8=8.89 2）三相短路电流周期分量有效值

i（3）k-3=id2/x*∑（k-3）=144.34ka/8.89=16.2ka 3）其他三相短路电流 i“(3)=i(3)∞=i(3) k-3=16.2ka

i(3)sh=2.26 i”(3)=2.26×16.2ka=36.6ka i

(3) sh

=1.51i“=1.51×16.2ka=24.5ka

(3)

4）三相短路容量

s(3) k-2=s d/ x*∑（k-3）=100mva/8.89=11.24mv・a

（6）求k-4点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（变压器t2运行下）

1）总电抗标幺值

x*∑（k-4）=x*1+x*2+x3*+x*5=0.2+1.29+2.6+6=10.09

2）三相短路电流周期分量有效值 i

（3）

k-4

=id2/x∑（k-4）=144.34ka/10.09=14.3ka

*

3）其他三相短路电流 i”(3)=i(3)∞=i(3) k-4=14.3ka

i(3)sh=2.26 i“(3)=2.26×14.3ka=32.3ka i(3) sh =1.51i”(3)=1.51×14.3ka=21.6ka 4）三相短路容量

s(3) k-2=s d/ x*∑（k-4）=100mva/10.09=9.9mv・a

（7）求k-5点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（变压器t2运行下）

1）总电抗标幺值

x*∑（k-4）=x*1+x*2+x3*+x*6=0.2+1.29+2.6+7.5=11.59

2）三相短路电流周期分量有效值

i（3）k-4=id2/x*∑（k-4）=144.34ka/11.59=12.45ka 3）其他三相短路电流

i“(3)=i(3)∞=i(3) k-4=12.45ka

i(3)sh=2.26 i”(3)=2.26×12.45ka=28.13ka i(3) sh =1.51i“(3)=1.51×12.45ka=18.8ka 4）三相短路容量

s(3) k-2=s d/ x*∑（k-4）=100mva/11.59=8.6mv・a

（8）求k-6点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（变压器t2运行下）

1）总电抗标幺值

x*∑（k-4）=x*1+x*2+x3*+x*7=0.2+1.29+2.6+6.3=10.39

2）三相短路电流周期分量有效值

i（3）k-4=id2/x*∑（k-4）=144.34ka/10.39=13.9ka 3）其他三相短路电流 i”(3)=i(3)∞=i(3) k-4=13.9ka

i(3)sh=2.26 i“(3)=2.26×13.9ka=31.4ka i(3) sh =1.51i”(3)=1.51×13.9ka=21ka 4）三相短路容量

s(3) k-2=s d/ x*∑（k-4）=100mva/10.39=9.6mv・a

3.4最大运行方式下短路计算结果如下表3-2：

表3-2 最大运行方式下短路计算结果

3.5最小运行方式下短路计算结果如下表3-3：

表3-3最小运行方式下短路计算结果

第4章 电气设备的选择与校验

4.1概述

电气设备的选择是变电站电气设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全。经济运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备，电气设备要可靠地工作必须按正常条件进行选择，并按短路状态校验其热稳定和动稳定。 电气设备选择的一般要求:

1）满足正常情况下短路、过电压、检修。 2）按当地环境条件校核。 3）力求技术先进和经济合理。 4）与整个工程建设标准协调一致。 5）同类设备尽量减少品种。

6）选用新产品应具有可靠试验数据，并经正式鉴定合格。

4.2母线的选择

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:

（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）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。

（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。

（4）机械强度：导线（包括裸线和绝缘导线）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。

（5）短路热稳定条件：对绝缘导线、电缆和母线，应校验其短路热稳定性，检验公式amin= i∞(3) tmin/c。

根据设计经验：①对于一般负荷电流较大的低压配电线路，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。②对负荷电流不大而配电距离较长的线路，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。③对给变压器供电的高压进线以及变电所用电电源线路，因短路容量较大而负载电流较小，一般先按短路热稳定条件选择导体截面，然后再校验发热条件。根据课题要求和负荷计算，我选择电缆线作为母线。 对电缆线的校验

对给变压器供电的高压进线以及变电所所用电电源进线，因短路容量较大而负荷电流较小，一般先按短路热稳定条件选择导体截面，然后再校验发热条件；对长距离大电流线路及35kv以上高压进线，可先按经济电流密度条件选择导体截面，然后再校验其他条件。

10kv变电所侧采用屋内配电装置中，所以配电线路母线选用硬母线，为了经济选用铝硬母线即矩形母线，矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大。为了避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大不超过1250mm?。 （一）35kv及以上高压线路及电压35kv以下但距离长、电流大的线路，其导线和电缆截面按经济电流密度j计算经济截面aec而选择电缆截面

35kv高压线路进线计算电流为ic=39.4a。aec= ic／jec=39.4／1.54=25.58mm2，因此选择lmy40×4型电缆。

1、采用母线电缆的发热条件选电缆截面:

查附录表17，得160mm2截面的lmy型电缆在20℃的载流量ial=480a＞i30=39.4a，因此满足发热条件。

2、对母线电缆的热稳定度校验:

可利用式amin= i∞min×103/c =0.96×2.05×103/87mm=15.79 mm2 由于母线实际截面为:a=40×4mm2=160mm2>amin.，故该母线满足短路热稳定度要求.

因此校验结果满足要求。

（二）对负荷电流不大而配电距离较长的线路，因此通常先按按发热条件选择电缆截面，再校验短路热稳定的度。 a3点母线的选择和校验

1、先按发热条件选择电缆截面 10kv线路计算电流ic=130.6a

查附录表29，得160mm2截面的lmy型电缆在20℃的载流量ial=480a＞i30=130.6a，因此满足发热条件。

2、按短路热稳定的校验

可利用式amin= i∞min×103/c =1.93×2.05×103/87mm=31.7mm2 由于母线实际截面为:a=40×4mm2=160mm2>amin.，故该母线满足短路热稳定度要求，因此校验结果满足要求。 a4点母线的选择和校验

1、先按发热条件选择电缆截面 10kv线路计算电流ic=134.4a

查附录表29，得160mm2截面的lmy型电缆在20℃的载流量ial=480a＞i30=134.4a，因此满足发热条件。

2、按短路热稳定的校验

可利用式amin= i∞min×103/c =1.93×2.05×103/87mm=31.7mm2 由于母线实际截面为:a=40×4mm2=160mm2>amin.，故该母线满足短路热稳定度要求. 因此校验结果满足要求。

因此，10kv母线选择lmy40×4型电缆。

（三） 对于一般负荷电流较大的低压配电线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验短路热稳定度。

1、先按发热条件选择电缆截面 0.38kv线路计算电流ic=1565.5a

查附录表17，得504mm2截面的lmy型电缆在20℃是载流量为1038a，大于1003a，因此，选择lmy63×8型电缆。

2、按短路热稳定的校验

可利用式amin= i∞min×103/c =16.2×2.05×103/87mm=265.9mm2

由于母线实际截面为:a=63×8mm2=504mm2>amin.，故该母线满足短路热稳定度要求，因此校验结果满足要求。

4.3 35kv高压开关柜的选择

由电气设备手册可查得:本方案的开关柜选择为:kyn61-40.5型。 4.3.1 高压开关柜kyn61-40.5型 （1）概念

kyn61-40.5型高压开关柜是三相交流频率为50hz，额定工作电压为35kv、最大额定电流为1000a及以下的供电系统中的变电所中，额定开断电流20ka的高压成套配电装置。

表4-1高压电器设备的选择与校验

（2）各开关器件的选择和校验

1、zn85-40.5型真空断路器的选择

zn85-40.5型户内高压真空断路器，适用于三相交流50hz，额定电压40.5kv电力系统中，可供工矿企业、发电厂及变电站作为分合负荷电流、过载电流、故障电流之用。

4.3.2 lzzbj9-35型电流互感器的选择

lzzbj9-35型电流互感器为环氧树脂真空浇注式全封闭式结构，供额定频率50-60hz，额定电压35kv及以下系统中做电流，电能测量的继电保护。

4.3.3 xrnp-35型高压限流熔断器

本产品适用于交流50hz，额定电压3.6-40.5kv，本设计中采用xrnp-35型高压熔断器，用作高压电压互感器过载短路保护，熔断器在规定条件下，能可靠的分断，使其熔体熔化电流之间任何故障。

4.3.4 hy5w型避雷器

hy5w型避雷器就是金属氧化物避雷器的一种，在工频电压下，他呈现极大的电阻，能迅速有效的阻断工频续流，因此无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧。而在雷电过电压作用下，其电阻又变得很小，能很好的泄放雷电流。由于这种间隙的金属氧化物避雷器具有比普通的普通阀式避雷器更有优异的保护性能，且运行更安全可靠。

4.3.5 jdz9-35型电压互感器

本型电压互感器与jdz9-35型在结构和性能上有相同之处，都适用于交流50hz

、10kv及以下线路中,供测量电压、电能和功率以及继电保护、自动装置和信号装置。为环氧树脂浇注成型的产品。

4.3.6 jn22-40.5型接地开关

本型接地开关适用于40.5 kv及以下交流50hz的电力系统中，可与各种型号高压开关柜配套使用，亦可作为高压电器设备检修时接地保护用。

4.3.7 gn27-40.5型隔离开关

高压隔离开关主要是隔离高压电能,以保证其他设备和线路的安全检修.因此其机构特点是断开后有明显可见的断开间隙,而且断开间隙的绝缘及相间绝缘是足够可靠的,能充分保障人身和设备的安全.但是隔离开关没有专门的灭弧装置,因此它不允许带负荷操作.然后可用来通断一定的小电流。

4.4 10kv开关柜的选择

由电气设备手册可查得:本方案的开关柜选择为:kyn28-12型 4.4.1 高压开关柜kyn28-12型 （1）概述:

kyn28-12/20型金属铠装移开式开关柜是根据国内特点自行设计研究的新一代开关设备，kyn28-12型高压开关柜用于交流50hz、电压3～10kv、额定电流3000a及以下单母线以及母线分段系统中作为接受电能、分配电能的电气设备和输送电能计量户内配电装置.并对电路实现控制、保护、监测。该柜有完善的“五防”功能，即防误分、误合断路器；防带负荷分、合隔离开关；防带电挂地线；防带地线合闸；防误入带电间隔。配置abb公司vd4型高性能真空断路器，和真空接触器、负荷开关，是一种理想的配电装置。

（2）各开关器件的选择和校验 1

、vd4型真空断路器的选择与校验

高压真空断路器，是利用“真空”灭弧的一种断路器，其触头装在真空灭弧室里，由于真空中不存在气体游离的问题，所以该断路器的触头断开时很难发生电弧，但是在感性电路中，灭弧速度过快，瞬间切断电流极大，从而使电路中的电压过大，这对系统很不利，因此，这真空不能是绝对的真空，而能在触头断开时因高电场和热电场发射而产生电弧，这个电弧称为真空电弧，它能在电流在第一次过零时熄灭。这样，燃弧时间既短，又不至产生很大的过电压。高压真空断路器具有体积小，动作快，寿命长，安全可靠和便于维护检修等优点，主要用在频繁操作的场所。根据负荷计算,可知:u=10kv

4.4.2、lzzbj9-12型电流互感器：

lzzj-10q型系列电流互感器是替代德国mwb公司的lzzbj9型的产品，适用额定频率为50 hz、额定电压为10kv以及下户内装置的电力系统中，作电气测量和继电保护用。根据负荷计算,可知:u=10kv≤10kv ,i=134a

4.4.3、jdz10型电压互感器

jdz10型电压互感器，适用于交流50hz、10kv及以下线路中,供测量电压、电能和功率以及继电保护、自动装置和信号装置。它们都为单相双线圈浇注式户内型产品。

4.4.4、xrnp3-10型高压熔断器

熔断器是一种在电路电流超出规定值并经一定时间后,使其熔体熔化而分段电流、断开电路的一种保护电器.熔断器的功能是对电路及电路设备进行短路保护,有的熔断器还具有过负荷保护的功能。本设计中采用xrnp3-10型高压熔断器，用作高压电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5a。

4.4.5、hy5w型避雷器

hy5w型避雷器就是金属氧化物避雷器的一种，金属氧化物避雷器有两种类型，最常见的是一种无火花间隙只有压敏电阻片的避雷器，在工频电压下，他呈现极大的电阻，能迅速有效的阻断工频续流，因此无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧。而在雷电过电压作用下，其电阻又变得很小，能很好的泄放雷电流。由于这种间隙的金属氧化物避雷器具有比普通的普通阀式避雷器更有优异的保护性能，且运行更安全可靠。

4.4.6、gn22-10型隔离开关

高压隔离开关主要是隔离高压电能,以保证其他设备和线路的安全检修.因此其机构特点是断开后有明显可见的断开间隙,而且断开间隙的绝缘及相间绝缘是足够可靠的,能充分保障人身和设备的安全.但是隔离开关没有专门的灭弧装置,因此它不允许带负荷操作.然后可用来通断一定的小电流。

4.5 0.38kv开关柜的选择

由电气设备手册可查得:本方案的开关柜选择为:gcs型 4.5.1 低压开关柜gcs型 （1）概念

gcs低压抽出工开关柜是三相交流频率为50（60）hz，额定工作电压为380（660）v、额定电流为4000a及以下的供电系统中的配电、电动机集中控制、电抗器限流、无功功率补偿使用的低压成套配电装置。

表4-15 低压电器设备的选择与校验

（2）各开关器件的选择和校验 1、dw15型低压断路器的选择

dw15型系列1000～4000a断路器适用于交流50hz，额定电压0.69 kv的配电网中作为接受，分配电能和线路及电源设备过载，短路，欠压保护和正常情况下作为不频繁转换的控制保护开关之用。根据负荷计算,可故可选择dw15型低压断路器。

2、laj-0.66型电流互感器的选择

laj-0.66型电流互感器为半封闭式浇注绝缘与全封闭浇注绝缘户内型产品。适用于交流50hz，额定电压0.69 kv的线路中，供电能，电流，功率测量和继电保护用。根据负荷计算,可知:u=0.38kv

3、nt00型低压熔断器

熔断器是一种在电路电流超出规定值并经一定时间后,使其熔体熔化而分段电流、断开电路的一种保护电器.熔断器的功能是对电路及电路设备进行短路保护；适用于交流50hz，额定绝缘电压690v，额定工作电流2150a，主要用于配电线路中的短路保护和过负荷保护。

第5章 继电保护设计

5.1 概 述

电力系统必须保证安全可靠的运行，在此前提下才能谈到运行的经济性、合理性。为了保证电力系统运行可靠，必须设置继电保护装置。 （1）继电保护

适用于要求供电可靠性较高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供配电系统中.继电保护装置在过负荷时动作,一般只发出报警信号,引起运行值班人员的注意,以便及时处理,只不过负荷危机人身或设备安全时,才动作于跳闸;而在发生短路故障时,则要求有选择性地动作于跳闸,将故障部分切除. （2）对保护装置的基本要求 ① 选择性

当供电系统发生故障时,只远离故障点最近的保护装置动作,切除故障,而供电系统的其他部分仍然正常工作.保护装置满足这一要求的动作,称为“选择性动作”.如果供电系统发生故障时,靠近故障点的保护装置不动作,而远离故障点的前一级保护装置动作,就称之为“失去选择性”

② 速动性

为了防止故障扩大,减轻其危害程度,并提高电力系统运行的稳定性,因此在系统发生故障时,保护装置应尽快地动作,切除故障.

③ 可靠性

保护装置在应该动作时,就应该动作,不应该拒绝动作;而不应该动作时,就不应该误动.保护装置的可靠程度,与保护装置的元件质量、接线方案以及安装、整定和运行维护等多种因素有关.

④ 灵敏度

灵敏度或灵敏系数是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数.如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作,就说明保护装置的灵敏度.

5.2 本变配电站的继电保护装置

（1）概述

通过我们的分析本变电站的设计应该设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护.

作为线路的相间短路保护,主要采用带时限的过电流保护和瞬间动作的电流速断保护.如果过电流保护动作时限不大于0.5―0.7s时,可不装设电流速断保护.相间短路保护应动作于断路器的跳闸机构,使断路器跳闸,切除短路故障部分.作为线路的单相接地保护,有两种方式:

① 绝缘监视装置,装设在变配电所的高压母线上,动作于信号.

② 有选择性的单相接地保护,也动作于信号,但是当单相接地鼓掌危及人身和设备安全时,则动作于跳闸.

（2） 反时限过电流保护装置的组成和原理

我们采用反时限过电流保护装置，gl型感应式电流继电器组成及其原理电路图，如附录2

当一次电路发生相间短路时,电流继电器ka动作,经过一定延时后,其常开触点闭合,紧接着其闭合触点断开,这时断路器qf因其跳闸线圈yr被“去分流”而跳闸,切除短路故障.在继电器ka去分流跳闸的同时,其信号牌掉下,指示保护装置已经动作.在短路故障却除后, 继点器自动返回,其信号牌可利用外壳上的旋扭手动复位.

（3）过电流保护动作电流的整定

带时限过电流保护的动作电流iop,应躲多线路的最大负荷电流il..max,以免在

il..max通过时保护装置误动作;而且其返回电流ire也应躲过线路的最大负荷il..max,否则保护装置还可能发生误动作.

所以过电流保护装置不仅动作电流应躲过线路的最大负荷电流,而且其返回电流也应躲过线路的最大负荷电流。

第6章 变电站防雷保护

6.1 概述

电力系统受雷击时,系统内的电气设备会受到雷击损害. 雷电流在变、配电所母线上所引起的短路，将造成电力系统严重事故，为此,必须采取相应的防雷措施以保证安全运行. 变配电所为防护直击雷，一般采用避雷针保护。避雷针的作用是通过接闪器主动引导雷电流按预定的通道安全泻入大地，以保护变配电所免遭雷击。

6.1.1 变、配电所的防雷保护

3～10ka变电所为防止侵入雷电波,应在每一路进(出)线及每段母线上hy5w型避雷器,具体接线要求如下:

（1） 具有电缆进(出)线段的架空线路,应架空线路与电缆终端盒接续处,装设hy5w型避雷器并集中接地装置. 避雷器的接地线还应和电缆头金属外皮相连,电缆另一端的终端盒与变电所的接地网相连,这种连接法的目的是,一旦线路落雷时,避雷器放电,雷电流经集中接地体流入大地的同时,有一部分雷电流沿电缆金属外皮流入变电所内接地网,这样在电缆外皮产生螺旋磁场,相当于增加电缆的电感使波阻抗加大,因此,经电缆芯线侵入变电所的截断雷电波很快衰减,使波幅和陡度都有所减少,有利于保护变压器的安全.

（2） 母线上的hy5w型避雷器,应尽量靠近主变压器,如母线上的阀型避雷器离主变压器电气距离超过规定时,应考虑在变压器附近再加一组hy5w型避雷器. hy5w型避雷器与主变压器的电气距离应符合规定要求.

（3） 由于电缆进(出)线端与架空线路相连接处波阻抗变化较大,从架空线路侵入电缆的进行波,由于从高阻抗到底阻抗的变换,使进行波发生折射,有可能使电缆终端盒处的避雷器不动作,结果使较大幅值的雷电波直接侵入变电所,导致母线上避雷器流过的冲击电流过大,而引起爆炸的危险,因此,在木杆线路的情况下.应考虑在距电缆终端盒200m处,装设一组冲击放电电压为200～300kv的放电间隙.

（4） 对于在出线上装有限流电抗器的线路,又是与电缆线连接,考虑到电抗器的波阻抗大,防止雷电进行波在电抗器处发生反射,而引起电压升高损坏设备,因此,在电抗器和电缆之间还应加装一组hy5w型避雷器.

6.2 本设计采用的防雷保护措施

6.2.1电缆进线的保护

由于本站全部进出线均为地下电缆，则变电所可以不安装防雷电过电压的避雷器。

6.2.2母线上的防雷保护

为了防止雷电过电压侵入配电所是击毁其中的电气设备，其母线上装设了避雷器，避雷器与电压互感器同在一个高压柜内，如附录1所示。

致 谢

在这段时间里，我学到了不少的知识，这次的设计，是对我这这个学期学的专业知识的检验，也让我在这段时间中所学知识进行了综合。也让我温习了一些已经快要淡忘的专业知识，让我们能够更加牢固的记住自己所学的专业知识。

对某炉管工业公司供配电系统初步设计的初步理解，在徐老师的细心指导下，我基本上完成了本次设计的要求，从主接线路的设计、短路电流的计算、负荷计算、电气设备的选择及校验到继电保护等整个设计过程有了全面的认识和掌握。本次设计培养了工程设计、手册运用、资料查找、计算机绘图以及资料分析与处理等实际动手能力，提高了自学能力、组织能力和自身综合素质。同时，我还认识到在设计时应保持冷静、有条理，遇到疑难问题要联系书本积极思考。

我深深的体会到了老师为我们成材所付出的艰辛劳动，为我们提出了许多建设性的意见；在设计中，与我们一同讨论课题，对我们设计中遇到的难题一一进行认真的解答；在设计基本完成时，徐老师又对我们的初稿仔细审阅，并提出了宝贵的修改意见，在此向徐老师表示由衷的感谢

同时，我要通过自己的不懈努力，不断巩固自己所学的专业知识，加强自己的实际操作能力的训练把理论知识与实际相结合，做一名合格的大学生。

◆参考文献

[1]：刘介才.工厂供电:第四版.北京:机械工业出版社,

[2]：余键明等.供电技术:第三版.北京:机械工业出版社,

[3]：刘介才.实用供配电技术手册.北京:中国水利水电出版社,

[4]：黄德仁等.供用电实用技术手册.北京:中国水利水电出版社,

[5]：中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册:第2版.北京:水利电力出版社,1994

[6]：刘介才. 工厂供电设计指导.北京:机械工业出版社,1998

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