《工厂供电技术课程设计》(4)

工厂供电技术课程设计

5 变压器选择

5.1 变压器的选择原则

电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是对接下来主接线设计的一个主要前题。

选择时必须遵照有关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用技术先进的产品。

5.2 变压器类型的选择

电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等。，

变压器按相数分，有单相和三相两种。用户变电所一般采用三相变压器。 变压器按调压方式分，有无载调压和有载调压两种。10kV配电变压器一般采用无载调压方式。

变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电系统大多采用双绕组变压器。

变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。 10kV配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见联结组。由于Dyn11联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式的低压电网中得到越来越广泛的应用。

5.3 变压器台数的选择

变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。《10kV及以下变电所设计规范GB50053－94》中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器：

（1）有大量一级或二级负荷； （2）季节性负荷变化较大； （3）集中负荷容量较大。

变电所中单台变压器（低压为0.4kV）的容量不宜大于1250kV·A。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。

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在一般情况下，动力和照明宜共用变压器。当属下列情况之一时，可设专用变压器：

（1 当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器；

（2）单台单相负荷较大时，宜设单相变压器；

（3）冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。 （4）在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统（IT 系统）的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。

由于本单位的用电设备负荷有二级负荷和三级负荷。根据设计规范GB50053－94的要求，宜装设两台变压器，选择台数为两台。

5.4 变压器容量的选择

变压器的容量SN·T首先应保证在计算负荷SC下变压器能长期可靠运行。

对有两台变压器的变电所，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满足总计算负荷70%的需要，即SN· （5.1） T≈0.7 SC；②满足全部一、二级负荷SN的需要,即SN·（5.2） T≥SC(I+II) 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50%，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。根据无功补偿后的计算负荷，SC=674.19kV·A 即SN·A T≥0.7*674.19=471.933kV·

取变压器容量为500kV·A

因此，选择S9-500/10 Dyn11型电力变压器。为油浸式、无载调压、双绕组变压器。

表5-1 主变压器的选择

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6 高压设备选择

6.1 用电单位总计算负荷

对于本单位而言，变电所变压器高压侧的计算负荷即是全厂及家属住宅区的

总计算负荷，不需要采用需要系数逐级计算法和全厂需要系数法进行计算。

P= Pc +△PT=619.506+10.03=629.91kW Q= Qc+△Q T =285.966+51.36=317.33kvar

S=705.33kV·A I=40.72A

6.2 高压进线的选择与校验

高低压配电电路最普遍的两种户外结构是架空线和电缆。架空线的主要优点是：设备简单，造价低；有故障易于检修和维护；利用空气绝缘，建造比较容易。电力电缆的建设费用高于架空线路，具有美观、占地少，传输性能稳定、可靠性高等特点。

对于高压开关柜，从柜下进线时一般需通过电缆引入，因此，采用架空线长距离传输，再由电缆线引入的接线方式。

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。

6.2.1 架空线的选择

(1) 按热稳定条件选择导体截面：长度为3km

查表，C=87A·s·mm2，tima取1.2（取值为继电器动作时间） A≥Amin=I∞*103tima/C=4.07*103*1.2/87=51.25 mm2 初选70 mm2的LGJ型钢芯铝绞线。 (2)按发热条件进行校验：

全厂总计算电流为：Ic=40.72A

查表，70 mm2的LGJ型钢芯铝绞线在25℃、30℃时的载流量为275A、259A，大于40.72A，故满足条件。 6.2.2 电缆进线的选择

(1) 按热稳定条件选择导体截面：查表，C=143A·s·mm2，tima取1.2

A≥Amin=I∞*103tima/C=4.07*103*1.2/143=31.18mm2 初选35mm2的YJY型交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆

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(2)按发热条件进行校验：

全厂总计算电流为：Ic=32.45A

查表，35 mm2的YJY型三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆在25℃的空气中敷设时的载流量为172A，在20℃直埋敷设时的载流量为166A，大于计算电流，故选择35mm2的YJY型三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。

6.3 变电所一次设备的选择

表6-1 主要电气设备表

序号 1 2

设备名称 10kV真空断路器

隔离开关

型号和规格

VS1—12/630—16型断路器 GN19—10C/400型隔离开关 LZZJ—10Q 200/5 0.5/10P20

3

电流互感器

LZZJ—10Q 200/5 0.2/0.2 LZZJ—10Q 100/5 0.5/10P20 JDZ10—10B 10/0.1 0.2/0.2

4 5 6 7

电压互感器 熔断器 避雷器 10kV开关柜

JDZ10—10B 10/0.1 1.0/90V·A

XRNP3—10型熔断器 HY5WZ-12.7/45

KYN28A—12型高压固定式开关柜

6.3.1 高压断路器的选择

高压断路器除在正常情况下通断电路外，主要是在发生故障时，自动而快速的将故障切除，以保证设备的安全运行。常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。

（1）高压断路器的主要参数：

额定电压：是指断路器正常工作时的线电压；额定电流：是指环境温度在40℃时，断路器允许长期通过的最大工作电流；额定断开电流：它是断路器开断能力的标志，其大小与灭弧室的结构和介质有关；额定开断容量：开断能力常用断流容量表示，SN.br?3UNIN.br；热稳定电流：热稳定电流是表示断路器能随短路电流热效应的能力；

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动稳定电流或极限通过电流：表示能承受短路电流所产生的电动力的能力；断路器的分、合闸时间：表示断路器的动作速度。

（2）选择时，除按一般原则选择外，由于断路器还有切断短路电流，因而必须校验短路容量，热稳定性及动稳定性等各项指标。

按工作环境选择：选择户外或户内，若工作条件特殊，还需要选择特殊型式；按额定电压选择：应该大于或等于所在电网的额定电压，即： UN?U；按额定电流选择：应该等于或大于负载的长时最大工作电流，即： IN?Iar.m；校验高压断路器的热稳定性： It2t≥I∞2tima； 校验高压断路器的动稳定性： imax?ish；校验高压断路器的断流容量（或开断电流）：熔断断流容量按SN.oc?S0.2校验；

根据上述分析并查资料：

10KV高压断路器选择VS1—12/630—16型断路器； 6.3.2 高压隔离开关的选择

（1）高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。

（2）形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置，确保两者之间操作顺序正确。各类高压隔离开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式

（3）选择条件：海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超过8度；环境温度不高于+400C，户内产品环境温度不低于-100C，户外产品环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+250C时其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些产品要求空气相对湿度不大于85%）；户外产品的覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸气的显著污秽的污染，无经常性的剧烈震动。户外产品的使用环境为普通型，用于Ⅰ级污秽区，防污型用于Ⅱ级（中污型）、Ⅲ级（重污型）污秽区。

根据设计条件，选择户内型高压隔离开关，根据上述条件和要求并查表有： 10KV的高压隔离开关选择GN19—10C/400型 6.3.3 高压熔断器的选择

高压熔断器是一种过流保护元件,由熔件与熔管组成。当过载或短路时，熔件熔断，达到切断故障保护设备的目的。电流越大，熔断时间越短。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下（包括设备的起动）熔件不熔断外，还应该符合保护选

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