某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计

xxxx本科生毕业设计 7变电所进出线的选择与校验

7 变电所进出线的选择与校验

7.1进出线方式的选择

进出线的方式有架空线和电缆两种方式，架空线主要用于供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂供电设计中优先选用，电缆主要用于供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用[7]。在本次设计中，锅炉房的供电要求较高，由于该工厂有备用电源，因此在选择进线时采用架空线，出线至母线时采用架空线的方式，备用电源线路也采用架空线路的方式，母线至车间变电所采用电缆的方式。

7.2进出线的选择与校验条件

为保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择电缆和导线的截面时必须满足以下四个条件：

（1）发热条件，电缆或导线在通过正常最大负荷电流（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，电缆或导线在通过最大负荷电流（计算电流）时产生的电压损耗，不应该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，可不校验电压损耗。

（3）经济电流密度，35kV及以上的线路及35kV以下的长距离、大电流线路例如较长的电源进线和电弧炉的短网等线路，其导线和电缆截面应按经济电流密度选择，以使线路的年运行费用支出最小。

（4）机械强度，导线截面不宜小于其最小允许截面，对于电缆，不必校验其机械强度，但需要校验其短路热稳定度。

根据设计的经验，一般10kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于35kV及以上的高压线路，则先按经济电流密度确定经济截面，再校验其他条件[2]。

7.2.1按发热条件选择导线和电缆的截面

三相系统相线截面的选择

导线的正常发热温度一般不得超过额定负荷时的最高允许温度。按发热条件选择三相系统的相线截面时，应使其允许载流量Ia1不小于通过相线的计算电流

I30，即

Ia1?I30 （7-1）

导线的允许载流量，就是在规定的环境温度下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以以下温度校正系数。

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?a1??0'K?? （7-2）

?a1??0式中，?a1为导线额定负荷时的最高允许温度，?0为导线的允许载流量所采用的环境温度，?0'为导线敷设地点实际环境温度[2]。

在选择时需要注意其环境温度，环境温度选择为当地最热月平均气温，在室内时为最热月平均气温加5℃。

7.2.2按经济电流密度选择导线和电缆的截面

按经济电流密度jec计算经济截面Aec的公式为

Aec?I30 （7-7） jec式中，I30为线路的计算电流。

按上式计算出Aec后，应选择最接近的标准截面（可取较小的标准截面），然后校验其他条件。

7.2.3电压损耗的计算

由于线路存在着阻抗，所以线路通过负荷电流时要产生电压损耗。一般线路允许的电压损耗为5%（对线路额定电压）。如果线路的电压损耗超过了允许值，则应适当加大导线的截面，使得满足允许电压损耗的要求。

如果用负荷功率p、q来计算，则电压损耗的计算公式为

(pR?qX)??U? （7-8）

UN式中，p为有功功率，q为无功功率，R为线路阻抗，X为线路电抗，UN为线路的额定电压。

线路电压损耗的百分值为

?U%??U?100% （7-9） UN7.3变电所35kV侧进线的选择

35kV及以上电压等级的导线或截面的选择一般是按经济电流密度进行选择，然后再校验发热条件和电压损耗。

查负荷计算表可知，35kV侧的计算电流为I30?108.14A。该工厂年最大有功负荷利用小时数为2300h，导线材质选择铝，由《工厂供电》中表5-4可查得经济电流密度jec?1.65。

由式7-7可计算出导线的经济截面Aec为

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Aec?I30108.14??65.54mm2 jec1.65因此初选截面为70mm2的LJ型铝绞线导线为35kV侧的进线。 下面进行校验： 1）校验发热条件

在《工厂供电》附录表16中可知，LJ-70的允许载流量（郑州最热月平均温度为32℃）在35℃时为233A。由于导线敷设地点环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同，因此温度校正系数由式7-2可知

?a1??0'50?32K????1.2

?a1??050?35因此Ial?K??233A?1.2?233A?279.6A?I30?108.14A，因此满足发热条件。

2）校验机械强度

查附录表14得35kV架空铝绞线的最小截面Amin?35mm2?A?70mm2，因次所选的导线满足要求。

3）校验电压损耗

该工厂35kV侧的计算负荷P30?5969.6kW，Q30?2708.2kvar。查附录表6可知，LJ-70的每相阻抗为r?0.48??km?1，查表3-1可知单位长度电抗为

x?0.40??km?1，因此总的阻抗、电抗为

R?r?l?0.48?4.5??2.16?

X?x?l?0.40?4.5??1.8?

电压损耗由式7-7可计算

(pR?qX)5969.6kW?2.16??2708.2kvar?1.8???U??UN37kV?480.25V

线路的电压损耗百分值为

?U%??U100?480.25?100%??1.30%?5% UN37000因此所选LJ-70型铝绞线满足电压损耗要求。 综上所述，35kV侧所选的LJ-70型铝绞线满足要求。

7.4变电所出线的选择

10kV侧出线采用的是架空线的方式，选择、校验方法同7.3中35kV进线的选择与校验，只是该线路比较短，则不需要进行电压损耗的校验。因此选择

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LJ-150型铝绞线。

7.5备用电源线的选择

备用电源线是架空线的方式，选择、校验方法同7.3中35kV进线的选择与校验。因此选择LJ-150型铝绞线。

7.6车间馈线的选择

1)母线至电机修造车间变电所电缆线的选择 电机修造车间变电所10kV侧计算电流为

I30?S30768??44.3A 3UN3?10.5根据发热条件选择电缆线则需要满足Ial?I30?44.3A，郑州的年最热月地面下0.8m处土壤平均温度为24.4℃。因此可查表选择电缆线为

YJLQ33-10000-3?120的交联聚乙烯绝缘电力电缆，由于截面大于了16mm2，所以中性线及保护线的截面可以选择为70mm2，因此初步选择电缆线为YJLQ33-10000-3?120+1?70的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。

热稳定度校验：

Amin?I?(3)timaC?5500?1.8?95.8mm2 77热稳定度校验满足要求，由于工厂内线路较短，因此可不进行电压损耗校验。 综上所述，该电缆线满足要求。

2）根据所选电机修造车间电缆的方法，可依次选择其他车间的电缆线，结果如表7.1所示。

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