机械厂加工车间变电所初步设计.doc

1 绪论

1.1工厂供电的意义和要求
工厂是工业生产的主要动力能源。工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输，变换，分配到工厂车间中的每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量的迅速增长，对电能的质量，供电的可靠行以及技术经济指标等的要求也日益提高。
电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，也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，又便于控制,调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。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（除电化工业外）一般很小。例如再机械工业中，电费开支仅占产品成本的5%左右。从投资额来看，有些机械工厂在供电设备上的投资，也仅占总投资的5%左右。所以电能在工业生产重要性，并不在于它在产品成本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效率，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，则对工业生产将造成严重的后果。例如某些对供电性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备的损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大得人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。因此，搞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。
工厂供电工作要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并搞好能源节约，就必须达到以下要求：
A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。
B可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。
C优质 应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求。
D经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。
此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等。及照顾
局部和当前的利益，又要有全局观点，能照顾全局，适应发展。
工厂变电所分总降压变电所和车间变电所。变电所的任务是：接受电能，变换电压，分配电能。而配电所的任务是：接受电能，分配电能和在这个过 程中不改变电压。配电所和变电所的根本区别在于是否改变电压。

1.2工厂供电设计的一般知识及、任务
供电设计的任务是从厂区以外的电网取得电源，并通过厂内的变配电中心分配到下厂的各个供电点。它是工程建设施下的依抓，也是日后进行验收及运行
维修的依据。工厂供电设计是整个工厂设计的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产机器发展。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。供电设计首先要确定供电系统并进行用电负荷计算，然后将设计的供电系统图及用电容量向供电部门申请。申请用电容量的大小应满足生产需要，也要考虑到节省投资和节约能源，这就要求设计者对对工艺专业和公用专业用电负荷系数有足够的把握。在设计计算中除了查找资料外，还必须借助于设计者在实践中长期积累的经验数据。由于机械工厂车间组成类型多，产品，工艺日新月异，对供电要求各不相同，非专业设计院或个体设计者一不了解机械生产工艺和生产规律，要作出好的设计，相对来说要困难些。下面我简单的介绍工厂供电设计的一般设计原则，设计内容及要求。
1.2.1工厂供电设计的一般原则
A遵守规程，执行政策 必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，2包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
B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，能耗低和性能较先进的电气产品。
C近期为主，考虑发展 应根据工程特点，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，近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。
D全局出发，统筹兼顾 必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质，用电容量工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
1.2.2 设计内容
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，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题，其基本内容有几方面：
A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。
B工厂总降压变电所的位置和主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。
C配电线路设计
工厂配电线路设计分厂区配电线路设计和车间配电线路设计。
厂区配电线路设计，包括厂区高压供配电线路设计及车间外都低压配电线路的设计。其设计内容应包括：配电线路路径几线路结构形式的确定，负荷的计算，导线或电缆及配电设备和保护设备的选择，架空线路杆位的确定及电杆与绝缘子，金具的选择，防雷保护与接地和接零的设计等。最后需编制设计说明书，设备材料清单及工程概算，绘制厂区配电线路系统图和平面图，电杆总装图及其它施工图纸。车间配电线路设计，包括车间配电线路布线方案的确定，负荷的计算，奚落导线及配电设备和保护设备的选择线路敷设设计等。最后也需编制设计说明说，设备材料清单及工程概算，绘制车间配电线路系统图，平面图等。

2负荷计算

2.1工厂的电力负荷的概念，分级与计算
供电系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中各个元件（包括电力变压器，开关设备及导线，电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率地要求外，最重要地就是要满足负荷电流地要求。因此有必要对供电系统中各个环节地电力负荷进行统计计算。
通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。
2.1.1电力负荷的概念
电力负荷又称电力负载。它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷，不重要负荷，动力负荷，照明负荷等，另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载），重负荷（重载），空负荷（空载），满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。
2.1.2工厂电力负荷的分级
工厂的电力负荷，按GB50052-59规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：
A一级负荷
一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者：或者中断供电将政治，经济上造成重大的损失者，如重大设备损坏，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，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充许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。
B二级负荷
二级负荷为中断供电将在政治，经济上造成较大损失者，如主要设备损坏，大量产品报废，连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等。
C三级负荷
三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一级，二级负荷者。
本设计的负荷除动力有关车间和锅炉属于二级负荷外，其余的均属于三级符合。
2.1.3电力负荷对供电的要求
A一级负荷对供电电源的要求
由于一级负荷属重要负荷，如中断供电造成的后果十分严重，因此要求有两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。
一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。
常用的应急电源可使用下列几种电源：
a独立于正常电源的发电机组。
b供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路。
c蓄电池
d干电池
B二级负荷对供电电源的要求
二级负荷，要两个回路供电，供电变压器也应有两台，（两台变压器不一定在同一变电所）在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。
C三级负荷对供电电源的要求：
由于三级符合为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊的要求。
2.1.4 工厂用电设备的工作制
工厂用电设备，按其工作制分一下三类：
A连续工作制。这类工作制的设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机，水泵，空气压缩机，电机发电机组，电炉和照明灯等。机床电动机的负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。
B短时工作制。这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短（短于达到热平衡的时间），而停歇的时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机），控制匝门的电动机等。
C断续周期工作制。这类工作制的设备周期性地而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机等。

2.2计算负荷
供电系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中的各元件（包括电力变压器，开关设备及导线，电缆等）都必须选择的当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
按通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各个元件的负荷值，称为负荷值。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过充许值。
计算负荷是供电设计的基本依据。计算负荷确定将是否正确合理。直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定的过小，又将是电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。
供电系统能够在正常条件下可靠地运行，则其中各元件都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项法。需要系数法是世界各国均普遍采用的确定计算负荷的基本方法，简单方便。二项法是应用局限性较大，但在确定设备台数少而容量差别特殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，且计算较简单。
我在这里用需要系数法来计算负荷。
2.2.1用需要系数法确定计算负荷
A用电设备组的计算负荷
有功计算负荷（单位为kW）：
(2-1)
式中、用电设备组总的容量（不含备用设备容量，单位为kW）；
用电设备组的需要系数；
无功计算负荷（单位为kvar）：
(2-2)
式中、对应于用电设备组功率因数的正切值。
视在计算负荷(单位为KV·A)：
(2-3)
计算电流(单位为A)：
(2-4)
式中、用电设备组的额定电压（单位为KW）。
（2）多组用电设备计算负荷的确定
总的有功计算负荷（单位为kW）：
（2-5）
式中、所有用电设备有功计算负荷之和；
有功负荷同时系数，可取0.85～0.95。
总的无功计算负荷（单位为kvar）:
（2-6）
式中、所有用电设备有功计算负荷之和
有功负荷同时系数，可取0.9～0.95.
总的视在计算负荷（单位为KV·A）：
（2-7）
总的计算电流（单位为A）：
（2-8）
我们采用的需要系数法来计算八钢机修厂车间变电所负荷。先求各设备的负荷。
机加工车间：
NO.1：

NO.2：
， ，

NO.3：

铸造车间:
NO.4：

NO.5：

NO.6：

NO.7：

铆焊车间：
NO.8：

NO.9

NO.10：
，，

电修车间
NO.11：
，，

NO.12：
，，

NO.13：
，，

总的计算负荷为：

表2-2 二车间负荷
序号
车间名称
供电回路代号
设备容量
kW
计 算 负 荷
P30
kW
Q30
kvar
S30
kVA
I30
A
1
机加工车间
No.1供电回路
260
52
90
114
173
No.2供电回路
250
50
86
100
152
No.3供电回路
50
10
17
20
39
2
铸造车间
No.4供电回路
150
105
89
140
212
No.5供电回路
120
84
71
112
170
No.6供电回路
150
105
89
65
99
No.7供电回路
70
49
42
56
83
3
铆焊车间
No.8供电回路
180
72
192
205
313
No.9供电回路
180
72
192
205
313
No.10供电回路
100
40
107
114
173
4
电修车间
No.11供电回路
210
31
55
63
96
No.12供电回路
200
30
52
104
156
No.13供电回路
80
12
21
24
36
总 计
2000
712
1104
1314
1997

2.3 工厂的功率因数及功率因数补偿
2.3.1 工厂功率因数的概念
A工厂的功率因数
a 瞬时功率因数 可有相位表 ( 功率因数表)直接测出,或用功率表,电压表,电流表的读数通过式(2-9)求得(间接测量)：
（2-9）
式中,P为功率表测出的三相功率读数(KW);U为电压表测出的线电压读数(KV);I为电流表测出的线电流读数(A)。瞬时功率因数可用来了解和分析工厂或设备在生产过程中某一时间的功率因数数值,借以了解当时无功功率变化情况,研究是否需要和如何进行无功补偿的问题。
b 平均功率因数 又称加权平均功率因数,按下式计算：
（2-10）
式中, 为某一段时间(通常取一月)内消耗的有功电能,由有功电能表读取； 为某一段时间(通常取一月时间)内消耗的无功电能,由无功电能表读取。
c 最大负荷功率因数最大负荷功率因数指在年最大负荷时间的功率按式(2-11)计算：
(2-11)
2.3.2 提高功率因数的意义和方法
A功率因数提高的意义
在用电设备中，除了白知灯，电阻电气等设备负荷的功率因数接近于1外，其它如三相交流异步电动机，三相变压器，电焊机，电抗器，架空线路的功率因数均小于1，特别是在轻载情况下，功率因数更为降低，将带来许多不良后果，所以，有必要对用电气设备进行功率因数的提高。
B功率因数提高的方法
提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中，各部分所需的无功功率，特别是减少负荷取用的无功功率，使电力系统在输送一定的有功功率时，可降低，其中通过的无功电流。
其方法很多，一般可分为两大类：
a提高自然功率因数的方法。
b提高功率因数的补偿方法。
现在在工业企业中，具体采用的补偿设备均用移相电容器，它有维护方便，有功功率损耗小等优点。
2.3.3 工厂功率因数补偿
工厂中由于有大量感应电动机,电焊机,电弧炉及气体放电灯等感性负荷,还有感性的电力变压器,从而使功率因数降低,如在充分发挥设备潜力,改善设备运行性能,提高其自然功率因数的情况下,尚达不到规定的工厂功率因数要求时,则需考虑增设无功功率补偿装置。
假设的功率由原来的提高到这时在负荷所需要的不变的情况下，无功功率将由减小到，视在功率将由减小到，相应地减少负荷电流也得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，即节约电能，又能提高了电压质量，而且还可以选用较少容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。其容量为：
(2-12)

(2-13)
式中，，称为无功补偿率，或比补偿容量。这无功补偿率，是
表示要使1KW的有功功率又提高到所需的无功补偿容量Kvar值。
在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量来确定电容器的个数，即
(2-14)
无功功率补偿计算:
A补偿前：

主变压器容量选择时条件为，因此未进行无功功率补偿时，主变压器容量应选为1000KV.A(见工厂供电书附录表5)。
变电所低压侧的功率因数为：

B无功补偿容量：
按规定变电所高压侧的≥0.9。考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗，一般=（4～5）。因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，这里取。要使低压侧功率因数为0.66提高到0.92低压需装设的并联电容器的容量为：

我们取760kvar。
C 补偿后的变压器容量和功率因数变电所低压侧的视在计算负荷为：

因此功率补偿后主变压器容量可选为1000kV·A。
变压器的功率损耗为：

变压器高压侧的计算负荷为：

无功补偿后，工厂的功率因数为：

电流为：

这一功率因数满足本设计的要求。
本设计要选用容量为1000kVA的S9-1000/10型变压器一台。

3短路电流及其计算

3.1 短路的原因，危害及其形式
3.1.1 短路的原因
工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电,以保证工厂生产和生活的正常进行。然而由于各种原因,也难免出现故障,而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分包括对地之间的低阻性短接。
造成短路的主要原因,是电器设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行,绝缘自然老化或由于设备本身质量低劣,绝缘强度不够而被正常电压击穿,或设备质量合格,绝缘合乎要求而被过电压(包括雷电过电压)击穿,或者是设备受到外力损伤而造成短路。
工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作,或者误将低电压设备接入较高电压的电路中,也可能造成短路。
乌兽(包括蛇,鼠等)跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间,或者咬坏设备和导线电缆的绝缘,也是导致短路一个原因。
3.1.2短路的后果
短路后系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在大电力系统中,短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：
A短路时要产生很大的电动力和很高的温度,而使故障元件短路电路的其他元件受到损害和破坏,甚至引发火灾事故。
B短路时电路的电压骤降,严重影响电器设备的正常运行。
C短路时保护装置动作,将故障电路切除,从而造成停电,而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成的损失也越大。
D严重的短路现象要影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,系统解列。
E不对称短路包括单相短路和两相短路,其短路电流将产生较强的不平蘅交变电磁场,对附近的通信线路,电子设备等产生电磁干扰,影响其正常运行,甚至使之发生误动作。
短路的后果是十分严重的,因此必须尽力设法消除可能引起引起短路的一切因素。同时需要计算短路电流的计算，这是为了：
a正确的选择电器设备,使设备具有足够的动稳定性,以保证在发生可能有
的最大短路电流时不致损坏。
b为了选择切除短路故障的开关电器,整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件(如电抗器)等,也必须计算短路电流。
3.1.3短路的形式
在三相系统中，可能发生的短路形式有三相短路，两相短路，两相接地短路
和单相短路。
按短路电路的对称性来分，三相短路属于对称性短路，其他形式的短路均为
不对称短路。电力系统中三相短路的可能性最小，但造成的危害最为严重，用来表示。三相短路图3-1所示：
两相短路是不对称短路，用表示。图3-2所示：

图3-1 三相短路 图3-2 两相短路
单相短路用来表示。图3-3所示：

图3-3 单相短路 图3-4 两相接地短路
性点不接地系统中两个两相接地短路也是一种不对称短路，用表示，是指中不同相均发生单相接地而形成的两相短路，亦指两相短路后又发生接地的情况。图3-4所示：
3.2 短路电流的计算方法和计算
在进行短路电流计算时，首先要绘出计算电路图，最好标出各元件的额定参数。然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。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，而且短路电流也比较简单，因此一般只需要采用阻抗串联，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，常用的有欧姆法和标幺制法。
3.2.1采用欧姆法来计算短路电流
欧姆法，又称有名单位制法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名。
在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值可按下式计算：
(3—1)
式中，和、分别为短路电路的总阻抗和总电阻，总电抗值。为短路点短路计算电压，由于首端短路时其短路最为严重，因此按线路首端电压考虑，即短路计算电压取为比线路额定电压高5%。
在高压电路的短路计算中，通常总电抗远比总电阻大，所以一般可只计电抗，
不计电阻。
如果不计电阻，则三相短路电流的周期分量有效值为：
(3—2)
三相短路容量为：
(3—3)
电力系统的电抗为：
(3—4)
式中，为高压馈电线的短路计算电压，可直接采用短路点的短路计算电压；为系统出口短路器的断流容量。
电力变压器的阻抗为：
(3—5)
式中，为短路点的短路计算电压；为变压器的额定容量；为变压器的短路损耗。
电力变压器的电抗为：

(3—6)
式中，为变压器的短路电压的百分值。
3.2.2采用有名制法计算短路电流
标幺制法，又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量是采用标幺制而得名。
任一物理量的标幺制，为该物理量的实际值A与所选定的基准值的比值，即
(3—7)
按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量和基准电压。
基准容量，工程设计中通常取
基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即取。
选定了基准容量和基准电压以后，基准电流按下式计算：
(3—8)
基准电抗则按下式计算：
(3—9)
因为在高压系统中，由于有多个电压等级存在电抗的换算问题，所以在计算短路电流时，采用欧姆法。
A计算短路电流和短路容量
下面就是采用欧姆法来计算八钢机械厂加工车间变电所的短路计算：
a确定短路计算点
我们将选定K1，K2两个点。

图3-5短路示意图
B计算三相短路电流
求K-1点的三相短路电流和短路容量（UC1=10.5kV）
a计算短路电路中各元件的电抗及总电抗。
工厂总降压变电所10KV母线上的短路容量按200kV·A计。
电力系统的电抗：

架空线路的电抗： （）

图3-6 K-1点短路的等效电路
总电抗为：

b三相短路电流和短路容量：

三相短路次暂态电流和稳态电流：

三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

三相短路容量：

求K-2点的短路电流和短路容量 （）
C计算短路电流和短路容量:
电力系统的电抗:

架空线路的电抗：

电力变压器的电抗:查附录表5 得知()

图3-7 K-2点短路的等效电路
总电抗：

4）计算三相短路电流和短路容量：

三相短路次态电流和稳态电流：

三相短路容量：

满足设计要求。
表 3-1 短路计算结果
短路计算点
三 相 短 路 电 流 /kA
三相短路容量/

3.79
3.79
3.79
9.66
5.72
69

22.4
22.4
22.4
41.2
24.4
15.5

4变电所主变压器和各种设备的选择

4.1变电所变压器的台数和容量的选择
在电力系统中的发电，输电，配电，用电过程中需将电压身升高或降低，变压器就是升高电压和降低电压的电气设备，其作用是将某一等级的交流电压和电流变换成另一等级的交流电压和电流。
为了是变压器安全，经济的运行，变压器制造厂家在设计时就给变压器规定了正常运行的基本参数，并标在铭牌上，以保证变压器的使用寿命。
工厂变配电所，从供电的安全，可靠和经济运行考虑，两台或多台变压器并列运行是非常有利的，在电力系统中广泛的采用变压器并联运行方式。因为采用两台或多台变压器并列运行，当运行中的某台变压器发生故障时，可将故障变压器退出运行，有其它变压器供电，保证重要负荷不中断电源，从而提高了供电的可靠性；并且在运行中可根据负荷的变化，调整投入或退出变压器运行的台数，以达到减少电能的损失，提高变压器工作效率，实现经济运行。可以根据用电容量增加的需要，分期安装变压器。
变电所主变电器台数选择应根据负荷大小，负荷对供电可靠性的要求，经济性及用电发展规划等综合因素考虑确定。变压器台数越多，供电可靠性越高，运行费用也要增加。因此在满足供电可靠性前提下，变压器台数越少越好，在确定变压器台数时，还应适当考虑今后的发展，适当地留有余地。
4.1.1 变压器台数选择时遵守的原则
A总降压变电所主变压器台数选择原则：为保证供电可靠一般应装设两主变压器如只有一条电源进线，或变电所可由低压侧（6～10KV）电力网取得备用电源时，亦可安装一台变压器，若绝大部分负荷属三类负荷，其少量二级负荷还可由邻近低压电力网（6～10KV）取得备用电源时，可只安装一台主变压器。
B车间变电所变压器台数选择原则：一二级负荷较多时应设两台或两台以上变压器，最多不超过三台。只有二级负荷而无一级负荷的变电但要能从临近车间变电所取得低压备用电源。
C当季节负荷或昼夜负荷变动较大时，为了使运行经济，减少变压器空载损耗也可采用两台变压器，以便在低谷负荷时，切除一台变压器除上述情况外一般车间变电所宜采用一台变压器，但是集中负荷较大时为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。
D在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

4.1.2 变压器容量选择
A装有一台变压器的变电所：
主变压器容量ST应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即.
B装有两台变压器的变电所：
每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：
a任意一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约60%——70%的需要， 即
=（0.6—0.7） (4—1)
b任意一台变压器单独运行时，应满足全部一，二级负荷（Ⅰ+Ⅱ）的需要，即
(4—2)
C车间变电所变压器容量的上限值
车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000KVA（或1250KVA）。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制；另一方面也是考虑到可以是变压器各接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗，电压损耗和有色金属消耗量.现在我国已能生产一些断流能力更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器，因此如车间负荷容量较大，负荷集中且运行合理时，也可以选用单台容量为1250（或1600）——2000KVA的配电变压器，这样能减少主变压器台数及高压开关电器和电缆等。
D适当考虑负荷的发展
应适当考虑今后5——10年电力负荷的增长，留有一定的余地，同时要考虑变压器的正常过负荷能力。
最后必须指出：变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主接线方案的选择，对几个较合理方案作技术经济比较，择优而定。
两台或多台变压器并联运行时 ，必须满足三个基本条件：
a所有并联变压器的额定一次电压及二次电压必须对应相等。这也就是说所有并联变压器的电压比必须相同，允许差值不得超过。如果并联变压器的电压比不同，则并联变压器二次绕组的回路内将出现环流，即二次电压较高的绕组将向二次电压较低的绕组供给电流，引起电能损耗，导致绕组过热或烧毁。
b所有并联变压器的阻抗电压（即短路电压）必须相等。由于并联运行变压器的负荷是按其阻抗电压值成反比分配的，所以其阻抗电压必须相等，允许差值不得超过。如果阻抗电压差值过大，可能导致阻抗电压较小的变压器发生过负荷现象。
c所有并联变压器的连接组别必须相同。这也就是说所有并联变压器的一
表4-1变压器参数表
次电压和二次电压的相序和相位都应对应相同，否则不能并联运行。

额定容量（kVA）
额定电压（KV）
联结组标号
损耗（W）
1000
一次
二次

空载
负载
10
0.4
1700
9200
4.2高压一次设备
高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。
变配电所中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路或一次回路，亦称为主电路，主接线。一次电路中所有的电气设备，称为一次设备或一次元件。
一次设备按其功能来分，可分为以下几类。
A变换设备 其功能是按电力系统工作的要求来改变电压或电流，如电流互感器，电压互感器等。
B控制设备：其功能是按电力系统工作的要求来控制一次电路的通断，如各种高低压开关柜。
C保护设备：其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压的保护，如熔断器和避雷器。
D补偿设备：其功能是用来补偿电力系统的无功功率，以提高系统的功率因数，如并联电容器。
E成套设备：它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及二次设备组合为一体的电气装置，如高压开关柜。
以下将简要介绍各种高压一次设备及本设计的选择。
熔断器是一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，使其熔体熔化而分断电流，断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路保护，但有的也具有过负荷保护的功能。
熔断器的工作包括以下四个物理过程：
A流过过载或短路电流时，熔体发热以至熔化；
B熔体汽化，电路断开；
C电路开断后的间隙又被击穿产生电弧；
D电弧熄灭。
RN型熔断器的断流能力很强，是限流熔断器。RN型适合于3—35KV的电力线路和电气设备作为短路和过负荷保护。
A高压断路器：
高压断路器的功能是，不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障.
高压断路器按其采用的灭弧介质分，有油断路器，六氟化硫断路器，真空断
路器以及压缩空气断路器，磁吹断路器等。
在本设计中选择SN10-10I/630-300型断路器，其参数及校验下表(4-2)：
选择校验项目
装置地点数据
设备型号
参数
数据
参数
SN10-10I/630-300
电压

10 kV

10KV
电流

49.7A

630A
断流能力

9.13 kA

16 kA
动稳定

23.28 kA

40 kA
结论
合格
表4-2高压断路器参数表
B电流互感器
电流互感器应按下列条件选择：
a电流互感器的额定电压应大于或等于所接电网的额定电压；
b电流互感器的额定电流应大于或等于所接线路的额定电流；
c电流互感器的类型和结构应与实际安装地点的安装条件，环境条件相适
应。
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