第一章车间电力负荷计算及变压器的选择

第一章车间电力负荷计算及变压器的选择

1.1 负荷计算的目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2负荷计算的方法及加氢裂化装置主要原始资料„„„„„„„„„„3 1.3按需要系数法确定负荷计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 1.4尖峰电流„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 1.5车间变压器选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 第2章 短路及短路电流的计算

2.1短路的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 2.2电力网路中的短路计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 第3章 导线及其截面的选择

3.1导线和电缆的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29 3.2导线截面选择及校验的方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„30 第4章 车间高、低压电气设备及其选择

4.1 低压电气的选择及校验条件„„„„„„„„„„„„„„„„„„35 4.2 高压电气选择及校验条件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„37 第5章 车间变电所和供配电系统的主结线

5.1 车间变电所所址选择的要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„47 5.2 车间变电所的总体布置及要求„„„„„„„„„„„„„„„„„48 5.3 车间供电系统的主结线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„49 第6章供电系统的继电保护

6.1 继电保护的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„53 6.2 常用继电保护的结线及整定计算„„„„„„„„„„„„„„„„53 6.3 车间部分装置的继电保护 „„„„„„„„„„„„„„„„„„55 第7章 防雷和接地

7.1 变电所的防雷保护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„57 7.2 配电变压器和电容器的保护„„„„„„„„„„„„„„„„„„58 7.3 接地保护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„59 谢 辞„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„60 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„61

1

摘要

工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分外，通常均由电力系统供给。工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变换电压后，分配到各用电设备。因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处地位十分重要。

本人对炼油厂1000万吨/年炼油系统改造工程---200万吨/年加氢裂化装置供配电系统进行了设计,石化企业负荷等级属等一类负荷, 它对供电的可靠性和电能品质的要求很高,这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤害危险或造成重大设备损坏且难以修复,或给国民经济带来极大损失.所以,如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。此设计采用的是需用系数法、标幺值法等方法对加氢裂化装置电力负荷、最大短路电流等进行了计算的。经过优化计算, 科学合理对配电间进行选址、布局,并选用新一代S10系列节能型变压器, 最大化的为企业节省投资、运行成本,为加氢裂化装置供配电系统方面的安全稳定节能可靠运行、保证优质供电提供了强有力的保证.

2

炼油厂1000万吨/年炼油系统改造工程 200万吨/年加氢裂化装置供配电系统设计

第1章 车间电力负荷计算及变压器的选择

1.1 负荷计算的目的

工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分外，通常均由电力系统共给。工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变换电压后，分配到各用电设备。因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处地位十分重要。如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。 1.2 负荷计算的方法及加氢裂化装置主要原始资料

一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。

此设计采用的是需用系数法来对加氢裂化装置进行电力负荷计算的。 因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。而单位面积功率法和单位指标法主要多用于民用建筑；单位产品耗电量法主要适用于某些工业。

3

（表1.1） 加氢裂化装置及相关参数一览表

台数 装置名称 规格型号 Pe（KW） Ue(V) Ie(A) 分馏塔顶冷凝水泵 硫化剂泵 反冲洗污油泵 循环氢压缩机 重污油抽油泵 轻污油抽油泵

新氢压缩机水站水泵

新氢压缩机水站水箱加热器

热高分子空冷器

热低分子气/航煤空冷器 硫化氢气提塔顶空冷器 分馏塔顶空冷器 柴油空冷器 稳定塔顶空冷器

新氢压缩机辅助油泵电机新氢压缩机油箱电加热器吸收塔一中段回流泵 吸收塔二中段回流泵 稳定塔进泵 塔顶循环回流泵 脱吸塔底泵 航煤泵

注氨泵

K-3101新氢压缩机盘车电机 阻垢剂泵 引风机 压缩机厂房吊车 重石脑油泵

2 YB132S-4 1 YB200L-4 2 YB200L-4 1 YB132S1-2 1 YB180M-2 1

YB180M-2 2 YB200L1-2 2

8 YB200L1-2 6 YB200L1-2 6 YB200L1-2 8 YB180M-2 8 YB180M-2 6

YB180M-2 3 YB160M2-2 3

1 YB160L-2 2 YB160L-2 2 YB225M-2 2 YB280S-2 2 YB225M-2 2 YB250M-2 1 YB160M2-2 3 YB132S2-2 2 YB801-4 1 YB280S-2 1 YB280S-2 2

YB250M-2

4

5.5 380 30 380 30 380 5.5 380 22 380 22 380 30 380 30 380 30 380 30 380 30 380 22 380 22 380 22 380 15 380 15 380 18.5 380 18.5 380 45 380 75 380 45 380 55 380 15 380 7.5 380 0.55 380 75 380 75 380 90

380

11.6 56.8 56.8 11.1 42 42 56.9 45 56.9 56.9 56.9 42 42 42 29.4 22.8 35.5 35.5 83.9 83.9 29.4 15 1.5 167

140.1 102.7 140.1 140.1 柴油泵

K-3102循环氢压缩机油泵电机 抗氧剂泵 缓蚀剂泵 分馏塔中断回流泵 低压脱硫贫胺液泵 硫化氢汽提塔顶泵 开工循环泵

石脑油分馏塔顶回流泵

3 2 2 2 2 2 2 2 2

YB280S-2 YB200L1-2 YB801-4 YB90L-2 YB280S-2 YB250M-2 YB280S-2 YB801-4 YB200L1-2 YB200L1-2 YB200L1-2 YB90S-2 YB250M-2 JR1410-8 JR1410-8 YK2200-2\\990 TAW2000-20/2600 JR138-4 YB160M-4

75 30 0.55 2.2 75 55 75 0.55 30 30 30 1.5 90 280 280 2200 2000 280 11 84 7.5 176 30

380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 6000 6000 6000 6000 6000 380 380 380 380 380

140.1 56.9 1.5 4.7 140.1 102.7 140.1 1.5 56.9 56.9 56.9 3.4 167 36 36 261 223 35 22.6 127.6 11.4 267.4 45.6

热低分子气/航煤空冷器 1 硫化氢气提塔顶空冷器 1 新氢压缩机注油器电机 分馏塔顶回流泵 尾油泵(P-3206A/B) 分溜塔进料泵 反应进料泵

3 2 2 2 2

新氢压缩机(K-3101)主机 3 注水泵(P-3103/A.B.C) 3 新氢压缩机

3

办公室外空调室外机 6 办公室外空调室内机 30 控制室风恒温恒湿空调机 2

2 配电间风冷空调机

（表1.2） 加氢裂化装置技术参数一览表

装置名称 分馏塔顶冷凝水泵 硫化剂泵 循环氢压缩机 重污油抽油泵 轻污油抽油泵 分馏塔顶空冷器 稳定塔顶空冷器

Pe(kw) 5.5 30 5.5 22 22 22 22 5

kx 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 cosφ 0.84 0.87 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 tanφ 0.6 0.567 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 柴油空冷器 反冲洗污油泵 新氢压缩机辅助油泵电机 新氢压缩机油箱电加热器 吸收塔中段回流泵 新氢压缩机水站水泵 稳定塔进泵 热高分子空冷器 塔顶循环回流泵 脱吸塔底泵 航煤泵 注氨泵 新氢压缩机盘车电机 阻垢剂泵 引风机 压缩机厂房吊车 柴油泵 重石脑油泵 循环氢压缩机油泵电机 抗氧剂泵 缓蚀剂泵 热低分子气/航煤空冷器 硫化氢气提塔顶空冷器 分馏塔中断回流 低压脱硫贫胺液泵 硫化氢气提塔顶泵 开工循环泵 分馏塔顶冷凝水泵 石脑油分馏塔顶回流泵

22 30 15 15 18.5 30 45 30 75 45 55 15 7.5 0.55 75 75 90 30 0.55 2.2 30 30 75 55 75 55 15 45 6

0.8 0.8 0.8 0.5 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.88 0. 0.84 0.65 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.84 0.88 0.76 0. 0. 0. 0. 0.76 0.86 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.88 0. 0.54 0.512 0.6 1.17 0.512 0.512 0.512 0.512 0.512 0.512 0.512 0.6 0.54 0.882 0.512 0.512 0.512 0.512 0.882 0.593 0.512 0.512 0.512 0.512 0.512 0.512 0.54 0.512 新氢压缩机注油器电机 分馏塔顶回流泵 分溜塔进料泵(P-3204A/B) 新氢压缩机(K-3101)主机 尾油泵 反应进料泵 注水泵 新氢压缩机 办公室外空调室外机 办公室外空调室内机 控制室风恒温恒湿空调机 配电间风冷空调机

3 90 280 2000 280 2200 280 11 84 7.5 176 30 0.8 0.8 0.8 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.87 0. 0.85 -0.9 0.85 0.85 0.85 0.84 0.84 0.84 0.84 0.84 0.567 0.512 0.62 0.36 0.62 0.62 0.62 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 1.3 按需要系数法确定负荷计算

1.3.1 需用系数法计算负荷的有关公式

A. 确定用电设备组或用电单位计算负荷的公式:

a. 有功计算负荷 (KW) P30=KxPe；式中，Kx为用电设备组或用电单位的需要系数；Pe为用电设备组或用电单位的总设备容量；

b. 无功计算负荷 Kvar Q30P30tan

式中，tan为设备铭牌给定功率因数角用电设备组或用电单位功率因数角的正切值

c. 视在计算负荷(KV·A) S30P30Sd. 计算电流(A) I30303cos

UN 式中UN为用电设备组或用电单位供电电压额定值

(KV)

B. 确定多组用电设备组或多个用电单位总计算负荷的公式: a. 有功计算负荷 (KW) P30=KPP30i

7

式中，P30i为各组的计算负荷(KW)；KP为有功负荷同时系数，由设备组计算车间配电干线负荷时可取KP=0.85～0.95，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取

KP=0.8～0.9。

b. 无功计算负荷 Kvar Q30KqQ30i

式中，Q30i为各组无功计算负荷(Kvar)；Kq为无功负荷同时系数,由设备组计算车间配电干线负荷时可取Kq=0.9～0.97，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取

Kq=0.85～0.95 。

c. 视在计算负荷(KV·A) S30P30Q30

SU 式中UN为用电设备电压额定值(KV) d. 计算电流(A) I30303N

e. 无功补偿公式 QCP30(tan1tan2) 补偿前 cos1=0.85, tan1=0.62 补偿后cos2=0.95, tan2=0.33

2221.3.2 需用系数法计算负荷的结果

（表1.3） 加氢裂化装置 计 算 负 荷 一 览 表

装置名称

分馏塔顶冷凝水泵 硫化剂泵 反冲洗污油泵 循环氢压缩机 重污油抽油泵 轻污油抽油泵

热低分子气/航煤空冷器 硫化氢气提塔顶空冷器

P30i（KW) 4.4 24 24 4.4 17.6 17.6 150 150

Q30i（Kvar）

2.842 13.608 13.608 2.376 9.5 9.5 96. 96.

S30i（KVA）

5.24 27.5 27.5 5 20 20

8

分馏塔顶空冷器 稳定塔顶空冷器 柴油空冷器

新氢压缩机水站水泵 新氢压缩机水站水箱加热器

热高分子空冷器

新氢压缩机辅助油泵电机新氢压缩机油箱电加热器吸收塔一中段回流泵 吸收塔二中段回流泵 稳定塔进泵 塔顶循环回流泵 脱吸塔底泵 航煤泵 注氨泵

新氢压缩机盘车电机 阻垢剂泵 引风机 柴油泵 压缩机厂房吊车 重石脑油泵

循环氢压缩机油泵电机 抗氧剂泵 缓侍剂泵

办公室外空调室外机分馏塔中断回流泵 低压脱硫贫胺液泵 硫化氢汽提塔顶泵 开工循环泵

办公室外空调室内机134.4 82.294 100.8 62.47 134.4 82.294 24 12.288 30 0 200 129.187 24 15.505 30 0 14.8 7.578 14.8 7.578 36 18.432 60 30.72 36 18.432 44 22.528 12 6.48 12 7.437 0.44 0.388 60 30.72 71.8 46.614 60 30.72 72 36.8 24 12.288 0.44 0.388 1.76 1.043 67.2 50.4 60 30.72 44 22.528 60 30.72 88 45.056 6

4.5

9

26.963 30 28.57 30 16.627 16.627 40.445 67.407 40.445 49.432 13.638 0.587 67.407 67.407 80. 26.963 0.587 2.046 67.407 49.432 67.407

控制室风恒温恒湿空调机 140.8 105.6 配电间风冷空调机 石脑油分馏塔顶回流泵 新氢压缩机注油器电机 分馏塔顶回流泵 新氢压缩机 车间低压装置合计 （380V） 乘以同时系数

低压无功补偿 补偿后计算负荷

新氢压缩机主机 分溜塔进料泵 尾油泵 反应进料泵 注水泵

车间总合计

乘以同时系数

高压无功补偿 补偿后计算负荷 车间变压器损耗 6KV侧计算负荷

备注： 低压（380V）侧：

24 18 24 12.288 2.4 1.8 72 36.8 3.6 2.232 P30（KW） Q30（Kvar） 2594.9 1734.42 Kp=0.9 Kq=0.95 2335.41

17.699 -677.26 2335.41

970.4301

3600 -1296 224 138.88 224 138.88 1760 1091.2 448 276.76 10632.31 5258.2801 Kp=0.9 Kq=0.95 9569.079

4995.3661 -2775.032 9569.079 2220.3341 4.404 21.12 9573.483

2241.4541

I30=3842.5A ；高压(6KV)侧：10

26.963 80. 4.236 S30（KVA） 3121.17

921.052

2529.01 (依此数据选车间变

压器)

263.56 263.56 2070.83

12108.11

7670.476

9832.38

I30=946.1A

1.4 尖峰电流

尖峰电流是指持续时间只1~2s左右的短时最大负荷电流，它对导线和电器设备有很大的损害作用，一般用来作为选择校验熔断器、自动开关、断路器等设备的依据。

1.4.1 尖峰电流的计算

(1) 单台用电设备的尖峰电流 IPKISTKSTIN

式中，IPK为尖峰电流；KST为设备的启动电流倍数；IST为设备的启动电流；

对一般的笼型异步电动机而言 KST=6～7； 对于级数≤4的笼型异步电机KST一般取7。 依次为计算依据，可以计算出整个加氢裂化车间各装置的尖峰电流，计算结果如表1.4所示。

(2) 低压380V的车间总设备的尖峰电流 IPKI30ISTINma x已知车间低压设备的总计算电流I30=3842.5A

所以 IPKI30ISTINma=3842.5+267.4·6=5446.9A x

（表1.4） 加氢裂化装置的尖峰电流和计算电流一览表

装置名称 分馏塔顶冷凝水泵 硫化剂泵 注氨泵 循环氢压缩机 重污油抽油泵 轻污油抽油泵 分馏塔顶空冷器 稳定塔顶空冷器 柴油空冷器 反冲洗污油泵 新氢压缩机辅助油泵

Ie(A) 11.6 56.8 29.4 11.1 42 42 42 42 42 56.9 29.4 KTS 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 11

IPK（A） 81.2 397.6 205.8 77.7 294 294 294 294 294 398.3 205.8 I30（A） 7.96 41.92 20.72 7.6 30.39 30.39 30.39 30.39 30.39 40.97 20.72 电机 新氢压缩机水站水泵 热低分子气/航煤空冷器 硫化氢气提塔顶空冷器 新氢压缩机油箱电加热器 热高分子空冷器 吸收塔一中段回流泵 吸收塔二中段回流泵 稳定塔进泵 塔顶循环回流泵 脱吸塔底泵 航煤泵 阻垢剂泵 引风机 压缩机厂房吊车 柴油泵 重石脑油泵 循环氢压缩机油泵电机 抗氧剂泵 缓侍剂泵 分馏塔中断回流 低压脱硫贫胺液泵 硫化氢气提塔顶泵 开工循环泵 硫化氢气提塔顶泵 分馏塔顶冷凝水泵 石脑油分馏塔顶回流泵 新氢压缩机注油器电机 分馏塔顶回流泵

56.9 56.9 56.9 45.6 56.9 35.5 35.5 83.9 140.1 83.9 102.7 1.5 140.1 140.1 140.1 167 15 1.5 4.7 140.1 102.7 140.1 102.7 140.1 29.4 15 3.4 167 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 12

398.3 398.3 398.3 398.3 398.3 248.5 248.5 587.3 980.7 587.3 718.9 10.5 980.7 980.7 980.7 1169 105 10.5 32.9 980.7 718.9 980.7 718.9 980.7 205.8 105 23.8 1169 40.97 40.97 40.97 40.97 40.97 25.26 25.26 61.45 102.42 61.45 75.11 0. 102.42 102.42 102.42 122.9 10.36 0. 3.11 102.42 75.11 102.42 75.11 102.42 20.72 10.36 2.15 122.9 尾油泵 分溜塔进料泵 反应进料泵 新氢压缩机主机 注水泵 加药装置加药泵 控制室新风净化机 新氢压缩机 36 36 261 223 35 3.4 3.4 22.6 7 7 5.2 5.2 7 7 7 7 252 252 1357.2 1159.6 245 23.8 23.8 158.2 24.5 24.5 199.27 199.27 24.5 2.15 2.15 15.92

1.5车间变压器的选择

变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电器设备，它的作用就是升高和降低电压。

车间变电站变压器台数的选择原则：

（1） 对于一般的生产车间尽量装设一台变压器；

（2）如果车间的一、二级负荷所占比重较大，必须两个电源供电时，则应装设两台变压器。每台变压器均能承担对全部一、二级负荷的供电任务。如果与相邻车间有联络线时，当车间变电站出现故障时，其一、二级负荷可通过联络线保证继续供电，则亦可以只选用一台变压器。

（3）当车间负荷昼夜变化较大时，或由（公用）车间变电站向几个负荷曲线相差悬殊的车间供电时，如选用一台变压器在技术经济上显然是不合理的，则亦装设两台变压器。

变压器容量的选择：

（1） 变压器的容量ST（可近似地认为是其额定容量SN·T）应满足车间内所有用电设备计算负荷S30的需要，即 ST≥S30 ；

（2）低压为0.4Kv的主变压器单台容量一般不宜大于1000KV·A

13

（JGJ/T16—92规定）或1250 KV·A（GB50053—94规定）。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的变压器。[这样选择的原因：一是由于一般车间的负荷密度，选用1000-1250 KV·A的变压器更接近于负荷中心，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；另一是限于变压器低压侧总开关的断流容量。]

低压为230/400V的配电变压器联结组别的选择： （1） 选择Y,yn0联结组别的几种情况：

① 三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流25%时；

② 供电系统中高次谐波干扰不严重时；

③ 低压单相接地短路保护的动作灵敏度达到要求时； （2） 选择D,yn11联结组别的几种情况：

① 由单相不平衡负荷引起的中性电流超过变压器低压绕组额定电流25%时；

② 供电系统中存在较大的“谐波源”，三次及以上高次次谐波电流比较突出时；

③ 需要增大单相短路电流值，以确保低压单相接地短路保护的动作灵敏度；

除此之外,考虑到加氢裂化装置在整个厂生产过程中所起到的作用，车间应该设有四台变压器，四套设备同时运行；每台变压器承担50%的计算负荷，两台变压器互为暗备用；但两台变压器的容量均按计算负荷的70%∽80%来选择。

14

这样，变压器在正常运行时的负载率β不超过下列百分值：

β=(50/80)%∽(50/70)%≈62.5%∽71%

基本上满足经济运行的要求。在故障的情况下,不用考虑变压器的过负荷能力就能担负起对全部负荷供电的任务。 综上所述:

依据车间低压装置的计算负荷可以选定催化车间变压器为： 选用10KV级S10系列节能型电力变压器四台。 其技术参数如下：

额定容量：1600KVA 一次侧额定电压：6000V 二次侧额定电压：400V 联结组别：Y,yn0或Dyn11 空载损耗：ΔPk=2.20KW 短路损耗：ΔPe=13.8KW 短路电压百分值：ud %=4.5 空载电流百分值：Ik %=0.6

当电流通过变压器时，就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损耗也需要由电力系统供给。因此，在确定车间主结母线时需要考虑到这部分功率损耗。

变压器的负荷率：β=S30/Se =2529.01/1600·4≈40% 变压器的有功损耗为：ΔPb=ΔPk+β²·ΔPe ΔPb =2.20+0.4²·13.8=4.408Kw

变压器的无功损耗为：ΔQb=ΔQk+β²·ΔQe ΔQb = Ik %/100 ·Se+β²·[ud %/100 · Se ]

=0.6/100·1600+0.4²·[4.5/100 ·1600 ]

15

=21.12Kvar

第2章 短路及短路电流的计算

2.1 短路的概述

“短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是指电网某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或地接触。电器设备载流部分绝缘损坏是形成短路的主要原因，它带来的危害也是相当严重的。后果：

（1）损坏电气设备：短路电路要产生很大的电动力和很高的温度，可使故障设备造成严重的损坏，并可能损坏电路其它设备。

（2）造成停电事故：由于电路中装设有短路保护装置，因此在电路短路时，将使得短路电路断开，从而造成停电。短路点越靠近电源，短路引起停电的范围越大，给国民经济造成的损失越大。

（3）引起电压骤降：短路时电压要骤降，从而严重影响电气设备的运行。电压的严重下降，还可能破坏各发电厂并列运行的稳定性，使得并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列.

（4）造成电磁干扰：不对称短路电流产生的不平衡磁场，对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生严重的干扰，影响其正常运行，甚至可能造成误动作。

常见的几种短路类型 （1） 对称短路：

三相短路k(3)：

（2） 不对称短路：

16

两相短路k(2)

两相接地短路k(1.1)

单相短路k(1):

17

进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统安全运行，在设计选择电器设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路故障引起的发热效应和电动理效应的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，采用了各种继电保护和自动装置，这些装置的整定计算也需要准确的短路电流数据。

为了校验各种电器设备，必须找出可能出现的最严重的短路电流。经分析，发现在空载线路上且恰好当某一相电压过零时刻发生三相短路，在该相中就会出现最为严重的短路电流。 2.2 电力网络中的短路计算 2.2.1 短路计算的相关公式

（表2.1） 有名值与标幺值换算公式 参数名称 功率 有名值 S 标幺值 SS Sd说明 一般取Sd=100MVA 电压 电流 电抗 U I X UU UdI Id一般取Ud=Uev Sd3UdIId XXXSd=2 XdUdX是以Sd为基准容量的标幺值 变压器电抗 UK%U2N XT100SNXTUk%Sd 100SN 18

线路电抗 XLX1L XLX1LSd 2UdX1为线路每公里电抗值 XR%为电抗器铭牌电抗器电抗 XRXR%UN1003INXRXR%UNSd21003INUd上数值 SK为某点短路容 系统等值电抗 U2XSN SKXS SdSdSK3IKUNSK（MVA） 量，Ik为该点的三相短路电流 IK（KA） 电动机电抗 UK%U2NX100SN''M 'X'MSd KSTSNKST为启动电流倍数 根据经验值，一般6KV 电压级的基准数据如下示：

Sd=100MVA；Ud=Uav；基准电压为6.3KV；基准电抗为0.397；基准电流为

9.16KA

高压网络中对于无穷大电源系统三相短路标幺值法计算公式：

''IIIt1X X为系统电源到短路点间的总阻抗；

I''I1XSd3Ud（KA） Ud为短路点处的平均电压，I''为次暂态短路电流；

'=3I''UN（MVA）； S'Kish2kshI''（KA） ish为冲击电流，ksh为短路电流冲击系数；

低压配电网络中短路电流的计算 （1） 高压侧系统的的等值电抗

19

配电变压器容量较小，阻抗值较大，一般可认为短路时其高压侧母线电压保持不变，即为无穷大电源系统。可据下式算出系统的等值阻抗（折算到400V 侧）：

4002 Sk配电变压侧短路容量，KVA ZSm；RS0.1XS；XS0.995ZSm；SK（2） 变压器的阻抗

PKU2UK%U222NNRTm；Zm；XZRm TTTT2100SSNN式中，PK的单位为KW；UN的单位为V；SN的单位为KVA

（3） 低压电网内电阻值较大，不能略去。用ZR2X2来代替计算中的

电抗X。

（4） 一般采用标幺值法或有名值计算比较简便。

采用有名值计算时电压单位用V，电流用KA，容量用KVA，阻抗用m。 有关计算公式

（3）‘’ IKIIUav3ZUav223RX（2）（3）；IK0.866IK

式中，Z 为短路回路每相的总阻抗，m；R、X分别为短路回路每相的总电阻、总电抗，m；Uav为平均额定线电压，V。

2.2.2 短路计算中应注意的问题 1. 短路电流冲击系数ksh的取值

在高压电网中其它地点短路取1.8；在1000V 及以下变压器低压侧0.4KV 短路时取1.3；

2. 对电网中异步电动机负荷的处理

20

一些接在短路点附近（5m内）且容量较大的异步电动机（电动机容量大于100KW或总容量大于100 KW的感应电动机），在短路初瞬次暂态阶段，短路点的电压为零，这些电动机因为有较大的惯性，转速不能立即降到零，因此其反电动势大于电网的剩余电压。此时看作一台发电机，能向短路点反馈次暂态短路电流和冲击短路电流。可按下公式计算：

I''M'E'M0.9IMN5.3IMN； ''IMN0.17XM'ish(M)2Ksh(M)I'M2Ksh(M)5.3IMN7.48KshIMN； '式中，E'M为电动机次暂态电势标幺值，一般取0.9；

'一般取0.17；Ksh(M)为电动机短路电流冲击系X'M为电动机次暂态电抗标幺值，

数，一般高压电动机取1.4~1.6，低压电动机取1.0；

3. 系统等值电抗的估算：

XSSd， Sk为系统分界母线处的短路容量（有时用该处断路器额定断流Sk容量代替）

4. 短路时母线残压的计算：

电网中发生三相短路时，短路点的电压降为零，短路点附近的电压也大为降低。为分析短路时电力系统的运行状态或因继电保护整定计算的要求，需要计算系统中某点在短路时的电压（残压）

UreIX X为由短路点算起到系统某点的电抗标幺值；

高压侧三相短路电流计算系统图

21

（表2.2） 高压侧三相短路电流计算一览表

短 路 点 d—1、8 d—2 3)I(ZqII''Ish ish ish(M) ish S'' （KA） （KA） （KA） （KA） （KA） （MVA） 327.68 254.44 494.8 831.65 384.2 5.77 2.93 0.4 0.39 0.39 2.93 831.65 3575.56 5.77 2773.14 752.86 3220.44 258.72 1109.3 258.71 1109.3 258.71 1109.3 752.86 3220.44 d—3、13 295.48 446.17 749.93 d—4、10 101.78 153.69 258.32 d—5、11 101.78 153.69 258.32 d—6、12 101.78 153.69 258.32 d—7、9 295.48 446.17 749.93 22

3)备注：（1）I(Zq---为三相短路时周期分量的有效值，用来作为推算其它各短路

电流计算量的基本依据。

（2）I---为三相短路电流的稳态有效值，用来校验电器和电路中载流部件的热稳定性。

（3）I''---为次暂态短路电流，用来作继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流量。

（4）Ish---为三相短路后第一周期内短路电流（指最严重情况下的最严重相的第一周期的电流峰值）的有效值，用来校验电器设备的动稳定性，有时也用作校验断路器的额定断流量。

（5）ish---为三相短路冲击电流（指最严重短路情况下，三相短路电流中最严重相的第一周期的电流峰值），用来校验电器设备和母线的动稳定性。

（6）S''---为次暂态三相短路容量，用来校验断路器的遮断能力。 （7）ish(M)---为电动机的反馈冲击电流

（8）ish---为考虑了电动机的反馈电流后短路电流的冲击值

ishishish(M)

低压侧三相短路电流计算系统图

23

（表2.3） 低压侧三相短路电流计算一览表

短路点 3)I(ZqII'' Ish ish(M) S'' （KA） d—1、9 d—2 d—3 d—4 d—5 d—6

（KA） 344.67 61.13 192.09 45.27 263.92 23.28 24

（KA） 162.2 29.63 93.1 21.94 127.91 11.28 （MVA） 102.98 18.81 59.1 12.66 81.21 7.17 148.81 27.18 85.41 20.13 117.35 10.35 d—7 d—8 。 。 。

8.37 33.65 。 。 。 18.82 75.68 。 。 。 9.12 36.68 。 。 。 5.79 23.28 。 。 。 第3章 导线及其截面的选择

3.1 导线和电缆的选择

导线和电缆选择是工业企业供电网络设计中的一个重要组成部分，因为它们是构成供电网络的主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。在选择导线和电缆的型号及截面时，既要保证供电的安全可靠，又要充分利用导线和电缆的负载能力。

选择导线和电缆截面时，必须考虑以下几个因素，这些因素也是我们的选择原则：

（1）发热问题 电流通过导线或电缆时将引起发热，从而使其温度升高。当通过的电流超过其允许电流时，将其绝缘线和电缆的绝缘加速老化，严重时将烧毁导线或电缆，或引起其它的事故，不能保证安全供电。另一方面为了避免浪费有色金属，应该充分利用导线和电缆的负荷能力。因此，必须按导线或电缆的允许载流量来选择其截面。

（2）电压损失问题 电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于线路上有电阻和电抗，还产生电压损失。当电压损失超过一定的范围后，将使用电设备

25

端子上的电压不足，严重影响用电设备的正常运行。

（3）架空线路的机械强度 架空线路经受风、雪、覆冰和温度变化的影响，因此必须有足够的机械强度以保证其安全运行，其截面不得小于某一最小允许截面。

（4） 经济条件 导线和电缆截面的大小，直接影响网络的出投资及电能损耗的大小。截面选的小些，可节约有色金属和减少电网投资，但网络中的电能损耗增大。反之，网路中的电能损耗虽然减少，但有色金属耗用量和电网投资都随之增大。因此这里有一个经济运行的问题，即所谓按经济电流密度选择导线和电缆截面，此时网路中的年运行费用最小。 3.2 导线截面选择及校验的方法

常用选择导线截面的方法有：按发热条件选择；按照允许电压损失条件选择；按照机械强度条件选择；按照经济电流密度条件选择。

从原则上讲，上述四个条件都满足，以其中最大的截面作为我们应该选取的导线截面。但是，对一般工业企业6~10KV线路来说，因为电力线路不长，如按照经济电流密度来选择导线的截面，则往往偏大，所以一般只作为参考数据。只有大型工业企业的外部电源线路，但负荷较大、线路较长时，特别是35KV 及以上的输电线路，主要应按经济电流密度来选择导线截面。

对于一般的工业企业内部6~10KV 线路，因线路不长，其电压损失不大，所以一般按发热条件选择，然后按其它条件进行校验。对于380V 低压线路，虽然线路不长，但因电流较大，在按发热条件选择的同时，还应按允许电压损失的条件进行校验。

按照允许电压损失条件选择条件：

26

R0U%10U2NX0pLaa10U21NnqLa1na≤5% 进行校验，各设备导线的选择均满足此条

件。

式中，R0、X0为每公里线路的电阻和电抗；

R010U2NpLa1nana为由有功负荷及电阻引起的电压损失； 为由无功负荷及电抗引起的电压损失；

X 0210UNqL1a除此校验条件外，还需考虑到熔断器和自动开关与导线截面的配合问题，它们之间也需要满足一定的关系：

（1） 对于动力支线采用电缆敷设时，熔断器和电缆允许电流的倍数关系是

Ier；自动2.5（Ier 为熔断器熔体的额定电流，A；IY 为电缆允许的电流，A）

IY开关和电缆允许电流的倍数关系是

IgzdIY1.0，

Iszd4.5（Igzd 为长延时脱扣器整IY定电流，Iszd为瞬时脱扣器整定电流，A）。

（2） 对于动力干线采用电缆敷设时，熔断器和电缆允许电流的倍数关系是

IgzdIerI1.5；自动开关和电缆允许电流的倍数关系是1.0，szd4.5。 IYIYIY（3） 对于有爆炸危险的厂房中选择电缆截面的条件为综上所述：

IY>1.25。 IN 加氢裂化车间各用电设备导线及其截面的选择和校验情况如下表所示：

（表3.1） 车间各用电设备导线截面的选择和校验

27

设备名称 电缆型号 IY（A） IN(A) IY>1.25 IN分馏塔顶冷凝水泵 硫化剂泵 循环氢压缩机 重污油抽油泵 轻污油抽油泵 分馏塔顶空冷器 稳定塔顶空冷器 柴油空冷器 新氢压缩机水站水泵 新氢压缩机水站水箱加热器 热高分子空冷器 热低分子气/航煤空冷器 硫化氢气提塔顶空冷器 新氢压缩机辅助油泵电机 新氢压缩机油箱电加热器 反冲洗污油泵 新氢压缩机水站水泵 吸收塔一中回流泵 吸收塔二中回流泵 稳定塔进料泵

VLV29-34 VLV29-325 VLV29-34 VLV29-316 VLV29-316 VLV29-316 VLV29-316 VLV29-316 VLV29-325 VLV29-325 VLV29-325 VLV29-325 VLV29-325 VLV29-36 VLV29-34 VLV29-325 VLV29-325 30 87 30 67 67 67 67 67 87 87 87 87 87 38 30 87 87 11.6 56.8 11.1 42 42 42 42 42 56.8 56.8 56.8 56.8 56.8 29.4 11.1 56.9 56.9 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 VLV29-310 VLV29-310 VLV29-335 51 51 108 28

35.5 35.5 83.9 合格 合格 合格 塔顶循环回流泵 脱吸塔底泵 航煤泵 注氨泵 新氢压缩机盘车电机 阻垢剂泵 引风机 柴油泵 压缩机厂房吊车 重石脑油泵 循环氢压缩机油泵电机 抗氧剂泵 缓侍剂泵 分段塔回流泵 低压脱硫贫胺液泵 硫化氢气提塔顶泵 开工循环泵 分馏塔顶冷凝水泵 分馏塔顶回流泵 新氢压缩机主机 石脑油分馏塔顶回流泵 新氢压缩机注油器

VLV29-395 VLV29-335 VLV29-350 VLV29-36 VLV29-34 VLV29-34 VLV29-395 VLV29-395 VLV29-395 VLV29-3120 VLV29-325 192 108 132 38 30 30 192 192 192 218 87 140.1 83.9 102.7 29.4 15 1.5 140.1 140.1 140.1 167 56.9 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 VLV29-34 VLV29-34 VLV29-395 VLV29-350 VLV29-395 VLV29-350 VLV29-36 VLV29-3120 YJLV-3240 VLV29-325 30 30 192 132 192 132 38 218 396 87 1.5 4.7 140.1 102.7 140.1 102.7 29.4 167 261 56.9 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 VLV29-34 30 29

3.4 合格 电机 反应进料泵 注水泵 分溜塔进料泵 VLV29-310 尾油泵 高压干线 低压干线 VLV29-310 2(VLV29-3240) 2(VV-1800) 51 51 473 1921 36 36 YJLV-3240 VLV29-310 396 51 261 35 合格 合格 合格 合格 合格 合格

第4章 车间高、低压电气设备及其选择

4.1 低压电气的选择及校验条件 4.1.1 按工作电压选择

一般电器额定电压UNe应不低于所在电路额定电压UN即UNeUN 4.1.2 按工作电流来选择熔断器熔体的额定电流

一般电器额定电流INe应不低于所在电路的计算电流I30即INeI30 A 保护动力线路的熔断器的选择

a. 熔体的电流INFE应不小于电路的计算电流I30，即 INFEI30 b. 熔体电流INFE应躲过电路的尖峰电流Ipk，即 INFEK·Ipk 轻载起动电动机K=0.25~0.3； 供多台电动机K=0.5~1

c. 熔体电流INFE应与被保护线路配合，以免线路过负荷引起过热甚至绝缘燃烧而熔体不熔断F，因此需要满足 INFE≤KOL·Ial

Ial 为导线或电缆的允许载流量；KOL为导线或电缆的允许短时过负荷系数(当

熔断器只作短路保护时，对电缆导线取 KOL =2.5；当熔断器同时作短路保护

30

和过载保护时，KOL =1)。

B. 保护照明线路的熔断器的选择

INFE≥KI·I30 对于荧光灯或高压汞灯取KI=1 根据经验一般选择RC1A型熔断器 C. 保护变压器的熔断器的选择

保护变压器的熔断器的熔体电流INFE应躲过变压器的允许过负荷电流和励磁涌流,须按下式选择:

INFE=（1.5~2.0）I1NT；I1NT为变压器一次侧额定电流

D. 保护电容器的熔断器的选择

保护并联电容器的熔断器容体电流应躲过电容器的合闸电流，一般应按下公式选择：

INFE= KC·INC 式中INC为电容器的额定电流； KC为计算系数 （一台电容器 KC = 1.5~2.0） E. 保护电压互感器的熔断器的选择

根据经验: 保护电压互感器的熔断器熔体电流INFE=0.5A 4.1.3 低压熔断器的选择

低压熔断器宜选择限流式熔断器（RT、RS 等型）。

因为这类限流式熔断器的熔件一般为导热性好、热容量小的铜、银等金属材料，通常熔件上焊锡，利用其“冶金效应”来改善其保护性能；熔断管内一般充填石英砂，以改善灭弧性能。主要用于要求快速断开短路、断流能力要求较大及同时要求保护过负荷的场所。

而非限流式熔断器（RC、RM 等型）的熔件一般为导热性差、热容量较大的铅、锡、锌等金属材料，熔管内一般不充填石英砂，一般用于断流能力要求较

31

小及次要场所。

4.1.4 车间低压配电屏的选择

选用BFC—2B 型抽屉式低压配电屏。BFC—2B 型抽屉式低压配电屏适用于发电厂、变电所等500V以下的交流三相三线制或三相四线制系统，作为动力及照明配电用。该配电屏配用了AH系列开关，按主电路方案的组合方式分为空气断路器柜、单面抽屉柜和双面抽屉柜三种类型。

（表4.1） 车间各低压设备选用低压配电屏的主结线方案表 设备名称（方案号） 分馏塔顶回流泵（10） 重石脑油泵（10） 引风机（52）柴油泵 (52) 结线方案 主要电器设备 额定电流200A DW15-600型自动开关 LMZJ1-0.5型电流互感器 额定电流150A RT0-400型熔断器 LMZJ1-0.5型电流互感器 压缩机厂房吊车(52) 分馏塔中段回流泵 （52） 硫化氢汽提塔顶泵（52） 低压脱硫贫胺液泵（52） 航煤泵（52）开工循环泵（52） 32

反冲洗污油泵1#（53） 反冲洗污油泵2#（53） 吸收塔中段回流泵（53） K-3102循环氢压缩机油泵电机（53） 重污油抽油泵（53） 轻污油抽油泵(53) 分馏塔顶空冷器（53）柴油空冷器（53）稳定塔顶空冷器（53） 稳定塔进料泵 （53） 石脑油分馏塔顶回流泵（53） 脱吸塔底泵（53） 热高分子空冷器（53） 反冲洗污油泵（53）热低分子气/航煤空冷器（53）硫化氢气提塔顶空冷器（53） 新氢压缩机水站水泵（53） 额定电流100A RT0-200型熔断器 LMZJ1-0.5型电流互感器 额定电流100A RT0-200型熔断器 LMZJ1-0.5型电流互感器 33

分馏塔顶冷凝水泵1# （54） 额定电流40A RT0-100型熔断器 CJ10-40型接触器 JR15-40型热继电器 分馏塔顶冷凝水泵2# （54）新氢压缩机辅助 油泵电机(54) 吸收塔一中回流泵(54) 吸收塔二中回流泵(54) K-3101新氢压缩机盘车电机（54）注氨泵(54) 分馏塔顶冷凝水泵 （55） 额定电流20A RT0-50型熔断器 CJ10-20型接触器 JR15-40型热继电器 循环氢压缩机（55） 阻垢剂泵（56） 抗氧剂泵（56） 额定电流10A RT0-50型熔断器 CJ10-10型接触器 JR15-40型热继电器 新氢压缩机注油器电 机（56） 缓蚀剂泵（56） 新氢压缩机（56） 左右联络线（120）

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AH---16B型自动开关 总受电柜（106） 额定电流1500A AH---16B型自动开关 LMZJ1-0.5型电流互感器 额定电流400A DW15-600自动开关 LMZJ1-0.5型电流互感器 电容器室（9）

各主要电器设备简介：

LMZJ1-0.5型电流互感器为母线式、浇注绝缘、户内产品，适用于交流50HZ、500V及以下的线路中，供电流、电能和功率测量以及继电保护用。

RT0系列有填料封闭管式熔断器，适用于交流50 HZ、额定电压380V及以下短路电流大的网络或配电装置中，作为电缆、导线及电器设备的短路保护及导线、电缆的过负荷保护。尤其适用于供电线路或断流能力要求较高的场所。

CJ10 系列交流接触器为一般任务接触器，适用于50HZ、电压380V及以下，电流150A及以下电力线路中，并适用于频繁启动和控制交流电动机。

JR15系列热继电器是一种双金属片式热继电器，适用于长期工作的一般交流电动机的过载保护。 4.2 高压电气选择及校验条件

4.2.1 按工作电压选择

电器额定电压UNe应不低于所在电路额定电压UN即UNeUN 4.2.2 按工作电流来选择熔断器熔体的额定电流

35

一般电器额定电流INe应不低于所在电路的计算电流I30即INeI30 4.2.3 短路动稳定度的校验条件

（1） 断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的动稳定电流的峰值imax应不小于可能的最大的短路冲击电流ish，或其动稳定电流有效值Imax 应不小于可能的最大的短路冲击电流Ish即 imaxish；ImaxIsh

（2）电流互感器大多数给出动稳定倍数 Kesimax条件为 Kes2I1Nish；

式中，I1N为电流互感器的额定一次电流 4.2.4 短路热稳定度的校验条件

(3)2断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的热稳定度校验条件为I2ttItima

(2I1N)，其动稳定度校验

式中，It为电器的热稳定电流；t为其热稳定时间；I(3)为通过电器的三相短路稳态电流；tima为短路发热假象时间。

电流互感器大多给出热稳定倍数Ktit(2I1N)和热稳定时间t，其热稳定度

校验条件为 (KtI1N)2tI(3)2tima 式中，I1N为电流互感器额定一次电流

母线、电缆的短路热稳定度，可按其满足热稳定度的最小截面Amin来校验，

I(3)即 AAminCtima 式中，A 为母线、电缆的导体截面积；C 为导体

的短路热稳定系数

4.2.5 高压断路器的选择 选择真空断路器（ZN 型）

真空断路器的开关触头在高真空的容器内闭合和断开，灭弧能力强，燃弧时间短，属于高速断路器。真空断路器触头不受外界有害气体的侵蚀，点磨损

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小，寿命长；并且它的结构简单、体积小,且可采用积木式结构,系列性强，无易燃易爆危险。主要适用于频繁操作和高速开断的场合。多油断路器虽结构简单，油兼有灭弧和绝缘功能，但需油量多，体积较大，耗用钢材多，有易燃易爆的危险。少油断路器虽结构简单，体积小、重量轻，但外壳带电，人体不许触及，有燃烧爆炸的危险，适用于不需频繁操作及不要求高速开断的场合。六氟化硫断路器中的六氟化硫气体兼有灭弧和绝缘功能，灭弧能力强。结构简单，无燃烧爆炸的危险。六氟化硫气体本身无毒，但在电弧的高温作用下产生氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物，给检修带来不便。压缩空气断路器的灭弧能力强，分断时间短，断流能力大。但是其结构复杂，主要用于超高压电网中及不适于六氟化硫断路器的高寒地区。

4.2.6 高压开关柜的选择

选用JYNZ—10 型手式交流金属封闭高压开关柜

JYNZ—10 型手式交流金属封闭高压开关柜主要适用于3~10KV、交流50HZ单母线系统，作为一般接受和分配电能的户内式配电设备。

（表4.2） 车间各高压设备选用高压配电屏的主结线方案表 设备名称（方案号） 主结线方案 主要电器设备 37

尾油泵(P-3206A/B) （01） 分溜塔进料泵 (P-3204A/B) （01） 注 水泵(P-3103/A.B.C) （01） 反应进料泵（01） 新氢压缩机(K-3101)主机(01) 变压器室（01） 总受电柜（01） 电容器室（01） 避雷器及互感器（20） 左右联络断路器柜（13） ZN 型高压真空断路器 CD10型电磁操动机构 LZZQB6~10型电流互感器 RN2---10型熔断器 JDZ6---6型电压互感器 FS2型避雷器 ZN5—10 型真空断路器 CD10---10型电磁操动机构 主要电器设备简介：

RN系列户内限流式高压熔断器，熔丝熔断时产生的电弧由充满熔丝管内的石英砂填料来熄灭。

JDZ6 型电压互感器为单相、双绕组、浇注式户内型产品，适用于50HZ、10KV及以下电路中，供测量电压、电能以及继电保护、自动装置用。

38

FS2 系列普通阀式避雷器用于保护配电变压器和电缆等电器设备免受大气过电压的损害。

4.2.7 并联电容器的选择

并联电容器是一种静止的无功功率发生器。将并联电容器接在35KV、10KV、6KV 或0.38KV 电压母线上，由开关设备分组投入或切除，以满足系统对无功负荷增加或减少的需求变化，使系统无功平衡使负荷的功率因数保持在一个合适的范围内，同时也使母线电压保持在规定的范围内。

A. 电力电容器及放电电阻的选择计算： a. 容量的选择

用于调整母线电压时电压时所需电容量QCU%SK(Kvar) 100式中，U%为要实现的电压变化百分数，一般为1.5%~2.5%左右；

SK为该母线处系统的短路容量，MVA

一般对于6KV 母线：QC对于380V母线：QC2%4500.09Kvar 1002%7000.14Kvar 100根据车间的负荷的无功补偿容量的计算可知，6KV母线的无功补偿容量为677.3Kvar；380V母线的无功补偿容量为2775.032Kvar

6KV母线侧并联电容器台数的选择计算：

nQC677.30.0957（台） qc12380V母线侧并联电容器台数的选择计算：

nQc2775.0320.14214（台） qc13b. 电容器放电电阻的选择计算：

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0.4KV 时R0.7077106；6.3 KV时R106 QCQC式中，R 为每相的放电电阻；Qc为每相电容器的容量Kvar

综上所述：选用GR-1型高压电容器柜和PGJ1型低压无功功率自动补偿屏 A. GR-1型高压电容器柜采用01号方案结线图

（a） （b）

图a为01号方案结线图，图b为放电互感器柜03号方案结线图 电容器为BW6.3—12型，互感器为JSJB型。

B. PGJ1型低压无功功率自动补偿屏01号方案结线图

电容器为BW0.4—14—3型，每屏六个，84kvar；采用6步控制，每步投入14kvar。

第5章 车间变电所和供配电系统的主结线

5.1 车间变电所所址选择的要求

1. 接近负荷中心

这样可以缩短低压配电线路，降低了线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。

2. 接近电源侧。 3. 设备运输方便

应考虑到电力变压器和高低压开关柜等大件设备的运输通道。 4. 不应设在有剧烈振动的场所

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振动场所不仅影响变配电所本身建筑及其中设备的安全，而且可导致开关设备和继电保护、自动装置的误动作。

5. 不应设在厕所、浴室附近及地势低洼和易积水的场所。 6. 不宜设在有爆炸危险和火灾危险环境的正下方或正上方。 7. 不应妨碍企业单位的发展，并适当考虑将来发展的可能。 5.2 车间变电所的总体布置及要求

便于运行维护；保证运行安全；便于进出线；节约土地和建筑费；留有发展余地。

加氢裂化装置变电所布置方案

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备注：1、2 ------6KV 电缆进线 ；3 ---- 高压开关柜；

T1、T2、T3、T4 ------ 6/0.4KV变压器；5 、6----- 低压配电屏；配电间为四层，一三层为电缆夹层，二四层为高低压配电间； 5.3 车间供电系统的主结线

车间变电站的主结线由于车间的负荷性质及生产工艺要求决定。一般采用线路---变压器组、单母线及分段单母线三种结线方式。

（1） 线路---变压器组主结线多用在只对三级负荷供电且用电量较小的车间

变电站。

（2） 当6---10KV 高压负荷的出线较多时，可采用单母线结线。如负荷中心有

一、二级负荷，则应有与其它电源相联络的线路，作为备用电源。 （3） 分段单母线结线方式主要用在一、二级负荷比较重，要求供电可靠性高

的车间。

低压配电线路常见的结线方式有放射式结线、树干式结线、变压器—干线结线、环形结线和柴油发电机组作备用电源的结线。

放射式结线方式的优点是配电线路互不影响，供电可靠性高；主要用于容

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量大、负荷集中或重要的用电设备，或需要集中联锁起动、停车的用电设备。

树干式结线方式虽配电设备和导线材料耗用较少，运行灵活性好，但是干线故障时影响范围比较大；一般用于用电设备布置较均匀、容量不大的场合。

变压器---干线式结线方式虽结线简单，能大量减低压配电设备，但是供电可靠性不高，并且不适用于频繁起动，容量较大的冲击负荷及对电压质量要求严格的用电设备。

环形结线方式供电可靠性高，但是保护装置及其整定配合较复杂。 综上所述，车间供配电系统的结线方式选择为分段单母线式和放射式结线方式。

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第6章供电系统的继电保护

6.1 继电保护的概述

6.1.1 继电保护的任务 (1) 故障时作用于跳闸

在电力系统出现短路等故障时，作用于前方最近的断路器，使之迅速跳闸，切除故障部分，恢复系统其它部分的正常运行，同时发出信号，提醒运行值班人员及时处理事故。

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（2）异常时发出信号

在电力系统出现不正常工作状态如过负荷或故障苗头时，发出报警信号，提醒运行值班人员及时处理，以免发展为故障。 6.1.2 继电保护的要求

可靠性；选择性；灵敏性；速动性 6.1.3 继电保护装置的操作电源

继电保护装置常用的操作电源采用镉镍蓄电池组直流操作电源。 镉镍蓄电池组的优点：不受供电系统运行情况的影响，工作可靠，大电流放电性能好，使用寿命长，腐蚀性小，投资少，运行维护简便。

6.2 常用继电保护的结线及整定计算 6.2.1 常用继电保护的结线

A. 定时限过电流保护的结线

图中QF ----断路器 TA----电流互感器 KA----DL型电流继电器

KM----DZ型中间继电器 YR----跳闸线圈 KT----DS型时间继电器 KS----DX型信号继电器

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B. 电流速断保护的结线

图QF ----断路器 TA----电流互感器 KA----DL型电流继电器 KM----DZ型中间继电器 YR----跳闸线圈 6.2.2 继电保护的整定计算公式

A. 过电流保护动作电流整定计算公式 IOPKrelKwILmax 式中，Krel为保护装置的可靠系数，对DL型电KreKi流继电器取1.2，对GL型电流继电器取1.3；Kw为保护装置的结线系数，对两相两继电器式结线取1，对两相一继电器式结线取3；Kre为保护装置的返回系数，一般取0.8或0.85；Ki为电流互感器变流比；ILmax为线路或变压器的最大负荷电流。

B. 速断电流整定计算公式 IqbKrelKwIkmax 式中Ikmax为线路末端的最大短路电流 Ki6.3 车间部分装置的继电保护 6.3.1 车间变压器的保护配置

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A. 车间变压器需要的保护：

过电流保护-----防御内外部相间短路及作后备保护； 电流速断保护-----防御内外部引线短路； 瓦斯保护-----防御内部匝间故障，油面降低； 过负荷保护-----监视变压器的过负荷；

温度保护------监视变压器油温升高和冷却系统得故障； B. 保护配置

装设两个GL---11型继电器和变比为1500/5的电流互感器1~2TA，组成过电流保护兼作电流速断保护；装设瓦斯保护； 6.3.2 高压电动机及电容器的保护配置

尾油泵(P-3206A/B) 分溜塔进料泵(P-3204A/B) 注水泵(P-3103/A.B.C)需装设电流速断保护、过负荷保护和低压保护；新氢压缩机主机 反应进料泵需装设纵联差动保护、过负荷保护和低压保护；

采用GL----13 型感应式电流继电器构成电动机的过负荷与瞬时电流速断保护。

高压并联电容器组需要装设电流速断保护、低压保护和单相接地保护。 6.3.3 6KV线路的继电保护

6KV线路二相式过电流保护结线图

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图中 TAa、TAc------电流互感器 KA1、KA2-----电流继电器（GL型） TAN-----零序电流互感器

第7章 防雷和接地

7.1 变电所的防雷保护

一般35KV及以下变、配电所的直击雷需用避雷针保护。 避雷针的设置要求：

（1）避雷针与被保护物之间应保持一定的距离，以免避雷针上落雷时造成对保护物的反击。

避雷针对被保护物不发生反击的最小距离Sa应满足下式的要求：

Sa0.3Rsh0.1h 式中，Rsh为避雷针的冲击接地电阻；h为避雷针

校验高度；

（2）避雷针宜装设的接地电阻，工频接地电阻不宜大于10。避雷针的接地装置与被保护物的接地间最小允许的距离Se0.3Rsh式中，Se为地中距离，一般不应小于3m。

（4） 避雷针不宜设在人经常通行的地方。

7.1.1 车间变电所采用单支避雷针保护

避雷针在地面上的保护半径r=1.5h，如被保护物的高度为hx时，在hx水平面上的保护半径rx按下列公式计算：

当hxh/2时，rx=（h-hx）p；当hx﹤h/2时，rx=（1.5h-2hx）p p-----考虑到针太高时保护半径不成比例而应减小的系数。 当h≤30m时，p=1；当30﹤h≤120m时，p

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5.5h。

h---避雷针的高度；rx----避雷针在hx高度水平面上的保护半径；

hx----被保护物的高度；

该车间变电所的高度hx=10m ；避雷针高度h=30m；则避雷针保护的半径rx=（30-10）×1=20m 。

7.2 配电变压器和电容器的保护 7.2.1 配电变压器的保护

一般3~10KV变压器应装设阀型避雷器。

6KV Y，yn0 接线变压器防雷保护接线图

7.2.2 电力电容器的保护

装在配电线路上的电容器，既是较贵重的电气设备，也是线路的绝缘弱点，宜装设阀型避雷器或间隙保护。

电容器的保护接线图

7.3 接地保护

在电力系统中有两类接地保护方式：一类为中性点接地，即大电流接地系 统；另一类为中性点不接地系统，即小电流接地系统。 7.3.1 车间低压系统的接地保护

为保证电气设备的正常工作和工作人员的安全，车间变压器采用中性点直

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接接地的方式，即工作接地。其它配电设备与电器采用接零保护，即将设备的金属外壳接到零线上；另外还需重复接地保护，这样当线路发生碰壳或接地短路时，可以降低零线对地电压，使人身避免触电危险。 7.3.2 接地电阻的计算

6KV配电系统为中性点不接地系统，过电压保护规程中规定避雷针的冲击接地电阻应不大于10。初步考虑采用三相放射式的复式接地装置，每支水平射线长10m，射线用40×4mm2的扁钢，每支水平射线上焊三支垂直接地体，垂直接地体半径为50mm，长为2m的铁管。 试校验次接地体装置能否符合要求： 单根垂直接地的工频为：RCZ4l0.81044200LnLn32.3 2ld22005水平接地体的工频接地电阻为：

RSP0.810430002l2LnALn0.8675.2 2ldh23000502式中A查资料为0.867，埋深h=1m，扁钢等值直径为2cm。

已知Im=100KA，故每支路水平射线泄流约33KA，每支垂直接地体最多泄流11KA。已知单根垂直接地体的冲击系数为0.8，水平射线冲击系数为0.55，因此可以求得：

单根垂直接地体的接地电阻RCZC=0.8×32.3=25.84；水平接地体的冲击接地电阻RSPC=0.55×5.2=2.87。

已知此复式接地体的冲击系数ch0.65，故其冲击接地电阻为

RchRCZCRSPC125.842.8712.2

RCZCnRSPCch25.8492.870.65故接地装置满足要求。

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谢 辞

经过近两个月时间的努力，我初步完成了炼油厂1000万吨/年炼油系统改造工程200万吨/年加氢裂化装置供配电系统设计。通过本次设计，使我对工厂企业供配电系统各方面的知识有了更全面、更深入的了解和认识，对自己所学知识也有了更进一步的巩固加深，为今后的工作学习奠定了一定的基础。由于本人的知识水平有限，考虑问题不够全面，所以设计过程中有许多的不足之处，还望各位专家给予批评指正，在此深表感谢！

在本设计过程中，电工车间胡单明主任和宋建立副主任给予了我很大的支持和帮助,还有第九作业部的刘艳睿技术员、二催化电工班的李志强班长、双宇技师等也给予了我很大的帮助，给我提供了车间的一些原始材料。在此，我对以上四位同志的帮助表示感谢！

参考文献

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11. 水利水电部西北电力设计院、东北电力设计院编 电力工程设计手册（1、2、3册）1973

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