XX機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì).doc

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西安思源學(xué)院 工廠供電課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)課題： 機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 日 期： 指導(dǎo)教師： 前言 本課程設(shè)計(jì)檢驗(yàn)我們本學(xué)期學(xué)習(xí)的情況的一項(xiàng)綜合測(cè)試，它要求我們把所學(xué)的知識(shí)全部適用，融會(huì)貫通的一項(xiàng)訓(xùn)練，是對(duì)我們能力的一項(xiàng)綜合評(píng)定。 電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占比例一般很?。ǔ娀I(yè)）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于在產(chǎn)品成本或投資總額所占比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化后可以大大增加產(chǎn)量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善工作條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。另一方面，如果工廠電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重后果。因此做好工廠供電工作對(duì)發(fā)展工業(yè)生、實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化都具有極其重要的意義，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)同樣也具有重大意義。 本設(shè)計(jì)為工廠變電所設(shè)計(jì)，對(duì)在工廠變電所設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題如負(fù)荷計(jì)算，三相短路分析，短路電流計(jì)算，高低壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，防雷與接地，變電所的過(guò)電壓保護(hù)，計(jì)量無(wú)功補(bǔ)償?shù)葞追矫娴脑O(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述。 工廠供電工作要很好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，同時(shí)做好節(jié)能工作，要從以下基本要求做起: （1）安全 在電能的供應(yīng)、分配和利用過(guò)程中，不應(yīng)發(fā)生人生事故及設(shè)備事故。 （2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。 （3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求。 （4）經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)投資要盡量少，運(yùn)行費(fèi)要低，盡可能節(jié)約電能和減少有色金屬消耗。 此外，在供電工作中，要合理處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，要做到局部與全局協(xié)調(diào)，顧全大局，適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求。 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95<<供配電系統(tǒng)實(shí)際規(guī)范>>,GB50053-94<<10KV及以下設(shè)計(jì)規(guī)范>>,GB50054-95<<低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范>>等的規(guī)定,進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則: (1) 遵守規(guī)程，執(zhí)行政策：必須遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 (2) 安全可靠，先進(jìn)合理：應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高，能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 (3) 近期為主，考慮發(fā)展：應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)，規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 (4) 全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧：按負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)工作的需要。 目錄 前言 2 目錄 4 第一章 工廠供電設(shè)計(jì)任務(wù) 7 1.1 設(shè)計(jì)題目 7 1.2 設(shè)計(jì)要求 7 1.3 設(shè)計(jì)依據(jù) 7 1.3.1 工廠總平面圖 7 1.3.2 工廠負(fù)荷情況 8 1.3.3 供電電源情況 8 1.3.4 氣象資料 9 1.3.5 地質(zhì)水文資料 9 1.3.6 電費(fèi)制度 9 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 9 1.4.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 1.4.2 設(shè)計(jì)圖紙 10 1.5設(shè)計(jì)時(shí)間 10 第二章 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 10 2.1負(fù)荷計(jì)算 10 2.1.1單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 10 2.1.2多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 11 2.2無(wú)功功率補(bǔ)償 12 第三章 變電所位置和型式選擇 15 第四章 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量與類型選擇 17 4.1變電所主變壓器的選擇 17 4.2 變電所主接線方案的選擇 17 4.2.1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案 18 4.2.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案 19 4.3 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 20 第五章 短路電流的計(jì)算 21 5.1 繪制計(jì)算電路 21 5.2 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 21 5.3 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值 21 5.3.1電力系統(tǒng) 21 5.3.2架空線路 22 5.3.3電力變壓器 22 5.4.1總電抗標(biāo)幺值 22 5.4.2 三相短路電流周期分量有效值 22 5.4.3 其他短路電流 22 5.4.4 三相短路容量 23 5.5 k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算 23 5.5.1總電抗標(biāo)幺值 23 5.5.2三相短路電流周期分量有效值 23 5.5.3 其他短路電流 23 5.5.4三相短路容量 23 第六章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 24 6.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 24 6.1.1按工作電壓選則 24 6.1.2按工作電流選擇 24 6.1.3按斷流能力選擇 24 6.1.4 隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 25 6.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 26 6.3 高低壓母線的選擇 27 7.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇 28 7.1.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn) 28 7.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 28 7.2 380低壓出線的選擇 29 7.2.1鑄造車間 29 7.2.2 鍛壓車間 29 7.2.6 熱處理車間 30 7.2.5 電鍍車間 30 7.2.10 倉(cāng)庫(kù) 30 7.2.4 工具車間 30 7.2.3金工車間 30 7.2.9鍋爐房 31 7.2.7裝配車間 31 7.2.8機(jī)修車間 31 7.2.11 生活區(qū) 31 7.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗(yàn) 32 7.3.1按發(fā)熱條件選擇 32 7.3.2校驗(yàn)電壓損耗 32 7.3.3短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 32 第八章 變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定 34 8.1變電所二次回路方案的選擇 34 8.2.1主變壓器的繼電保護(hù)裝置 34 8.2.2護(hù)動(dòng)作電流整定 34 8.2.3過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定 35 8.2.4過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn) 35 8.3裝設(shè)電流速斷保護(hù) 35 8.3.1速斷電流的整定 35 8.3.2、電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn) 35 8.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置 36 8.4.1裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 36 8.4.2裝設(shè)電流速斷保護(hù) 36 8.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置 37 第九章 變電所主接線圖 38 設(shè)計(jì)總結(jié) 39 附錄 40 第一章 工廠供電設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1 設(shè)計(jì)題目 機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì) 1.2 設(shè)計(jì)要求 要求根據(jù)本廠所取得的10kV電源進(jìn)線及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，適當(dāng)考慮工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的類型和型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。最后寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪出電器主接線圖。 注：整個(gè)設(shè)計(jì)要求格式準(zhǔn)確，章節(jié)分明，圖表清晰。正文用小四號(hào)字，圖、表的標(biāo)識(shí)用五號(hào)字，要求必須有前言、目錄、正文、參考資料、附錄等。 1.3 設(shè)計(jì)依據(jù) 1.3.1 工廠總平面圖 工廠總平面圖如圖1.1所示 圖1.1 工廠總平面圖 1.3.2 工廠負(fù)荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000小時(shí)，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為2小時(shí)，該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的符合統(tǒng)計(jì)資料如表1.1所示。 表1.1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料 1.3.3 供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)前定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首段距離本廠約為10kM。干線首段所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)流保護(hù)盒電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)為80kM，電纜線路總長(zhǎng)度為25kM。 1.3.4 氣象資料 本廠地區(qū)的年最高氣溫為36℃，年平均氣溫為21℃，年最低氣溫為-10℃，年最熱月平均最高氣溫為33℃，年最熱月平均氣溫為25℃，年最熱月地下0.8m處平均氣溫為25℃。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，年暴雷日數(shù)為10。 1.3.5 地質(zhì)水文資料 本廠所在地區(qū)平均海拔為400m，地層以紅土為主，地下水位為3m。 1.3.6 電費(fèi)制度 本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制繳納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/kVA，動(dòng)力電費(fèi)0.9元/kWh，照明電費(fèi)為0.5元/kWh。工廠最大負(fù)荷的功率因數(shù)不得低于0.92，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性向供電部門(mén)繳納電貼費(fèi)：6～10kV為800元/kVA 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.4.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1）前言 2）目錄 3）負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 4）變電所位置和型式選擇 5）變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量與類型選擇 6）變電所主接線方案的選擇 7）短路電流計(jì)算 8）變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 9）變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn) 10）變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定﹡ 11）防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì)﹡ 12）附錄—參考文獻(xiàn) 13）設(shè)計(jì)總結(jié) 1.4.2 設(shè)計(jì)圖紙 變電所主接線圖1張 在完成以上設(shè)計(jì)后，將設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙用A4紙打印上交。 1.5設(shè)計(jì)時(shí)間 2012年12月12日至2012年12月25日（2周） 第二章 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 2.1負(fù)荷計(jì)算 2.1.1單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 a)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW） = ， 為系數(shù) b)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） = tan c)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA） = d)計(jì)算電流（單位為A） =, 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV） 2.1.2多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 a)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW） = 式中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.80~0.90。 b)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） =，是所有設(shè)備無(wú)功之和；是無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.85~0.95。 c)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA） = d)計(jì)算電流（單位為A） = 經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表，如表2.1所示（額定電壓取380V） 表2.1 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表 2.2無(wú)功功率補(bǔ)償 無(wú)功功率的人工補(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。 由表2.1可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有0.74。而供電部門(mén)要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.92?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.92，暫取0.94來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： 參照?qǐng)D2，選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償評(píng)屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺(tái)與方案3（輔屏）6臺(tái)相結(jié)合，總共容量為84kvar6=504kvar。補(bǔ)償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷基本不變，而無(wú)功計(jì)算負(fù)荷=（806.39-504）kvar=302.39 kvar，視在功率=939.97 kVA，計(jì)算電流=1428.14 A,功率因數(shù)提高為cos==0.946839. 圖2.1 PGJ1型低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償屏的接線方案 在無(wú)功補(bǔ)償前，該變電所主變壓器T（S9）的容量為應(yīng)選為1250kVA(S9-1250/10(6)),才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無(wú)功補(bǔ)償后，主變壓器T(S9)的容量選為1000kVA(S9-1000/10(6))的就足夠了。變比為10/0.4，可以知道10KV側(cè)的計(jì)算電流隨著380V側(cè)的計(jì)算電流的減小也相應(yīng)的減少，使補(bǔ)償點(diǎn)在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)減小，因此無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益十分可觀。根據(jù)上面的分析可以求取無(wú)功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的計(jì)算計(jì)算如表2.2所示。 表2.2 無(wú)功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷 第三章 變電所位置和型式選擇 變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心，工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來(lái)確定。工廠的負(fù)荷中心假設(shè)在P(,),其中P=+++=。因此仿照《大學(xué)物理》中計(jì)算中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)： （3-1） （3-2） 表3.1負(fù)荷中心的計(jì)算 圖形尺寸 51*36 車間編號(hào)號(hào) 橫坐標(biāo) 縱坐標(biāo) 有功 橫軸權(quán)重 縱軸權(quán)重 1.00 10.00 11.00 125.60 1256.00 1381.60 2.00 10.00 18.00 140.60 1406.00 2530.80 3.00 21.00 27.00 88.00 1848.00 2376.00 4.00 28.00 8.00 114.30 3200.40 914.40 5.00 29.00 15.00 154.00 4466.00 2310.00 6.00 31.00 22.00 106.40 3298.40 2340.80 7.00 32.00 28.00 58.80 1881.60 1646.40 8.00 41.00 13.00 35.20 1443.20 457.60 9.00 41.00 20.00 35.80 1467.80 716.00 10.00 47.00 33.00 8.80 413.60 290.40 11.00 5.00 33.00 245.00 1225.00 8085.00 求和 - - 1112.50 21906.00 23049.00 重心坐標(biāo) - - - 19.69 20.72 按照上表的計(jì)算可以大致求出我們想要得到的負(fù)荷中心，坐標(biāo)為=19.69，=20.72.這個(gè)位置大致處于兩個(gè)門(mén)的正向反向延長(zhǎng)線的交線附近處于安全和利于后來(lái)的發(fā)展（在空地多建立廠房），而且基于計(jì)算時(shí)用到的負(fù)荷在實(shí)際的工作工程中不是穩(wěn)定不變的，我們可以選擇廠房3和6的中心或者廠房3、6和7的幾何中心作為變電所的位置。考慮到周圍環(huán)境及進(jìn)出線方便，決定在3號(hào)和6號(hào)廠房的連線的幾何中點(diǎn)（如圖3.1所示的空心圈所示）建造工廠變電所，考慮到方便安全可以選擇獨(dú)立型或者成套式，或者移動(dòng)式。 圖3.1 負(fù)荷中心的選取 第四章 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量與類型選擇 4.1變電所主變壓器的選擇 根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案： a)裝設(shè)一臺(tái)變壓器型號(hào)為S9型，而容量根據(jù)式=939.37，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選=1000 KVA>=939.37，即選一臺(tái)S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承擔(dān)。 b)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器型號(hào)為S9型，即： 939.37 KVA=（563.62657.56 ）KVA 因此選兩臺(tái)S9-630/10型低損耗配電變壓器。工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Yyn0 。 4.2 變電所主接線方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)下列兩種主接線方案： 4.2.1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案 Y0 Y0 S9-1000 GG-1A(F)-07 10/0.4kV 聯(lián)絡(luò)線 （備用電源） GG-1A(F)-54 GW口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-03 GG- 1A(J) -03 GG-1A(F)-07 GG- 1A(F) -54 GG- 1A(F) -07 GG- 1A(F) -07 主變 聯(lián)絡(luò)（備用） 220/380V 高壓柜列 圖4.1 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案 4.2.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案 Y0 Y0 220/380V S9-630 GG-1A(F) GG-1A(F)-07 10/0.4kV S9-630 10/0.4kV 聯(lián)絡(luò)線 （備用電源） GG-1A(F)-54 GG-1A(F)-113、11 GW口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-01 GG- 1A(F) -113 GG- 1A(F) -11 GG- 1A(J) -01 GG- 1A(F) -96 GG- 1A(F) -07 GG- 1A(F) -54 主 變 主 變 聯(lián)絡(luò) （備用） 高壓柜列 -96 圖4.2 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案 4.3 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 供電質(zhì)量 由于一臺(tái)主變，電壓損耗較大 由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗較小  第五章 短路電流的計(jì)算 5.1 繪制計(jì)算電路 500MVA K-1 K-2 LGJ-150,8km 10.5kV S9-1000 0.4kV (2) (3) (1) ～ ∞系統(tǒng) 圖5.1 短路計(jì)算電路 5.2 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 設(shè)基準(zhǔn)容量=100MVA，基準(zhǔn)電壓==1.05，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則 （5-1） （5-2） 5.3 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值 5.3.1電力系統(tǒng) 已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故 =100MVA/500MVA=0.2 （5-3） 5.3.2架空線路 查表得LGJ-150的線路電抗，而線路長(zhǎng)8km，故 （5-4） 5.3.3電力變壓器 查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故 =4.5 （5-5） 式中，為變壓器的額定容量 因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖5-2所示。 k-1 k-2 圖5.2 短路計(jì)算等效電路 5.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算 5.4.1總電抗標(biāo)幺值 =0.2+3.265=3.465 （5-6） 5.4.2 三相短路電流周期分量有效值 （5-7） 5.4.3 其他短路電流 （5-8） （5-9） （5-10） 5.4.4 三相短路容量 （5-11） 5.5 k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算 5.5.1總電抗標(biāo)幺值 =0.2+3.265+4.5=7.965 （5-12） 5.5.2三相短路電流周期分量有效值 （5-13） 5.5.3 其他短路電流 （5-14） （5-15） （5-16） 5.5.4三相短路容量 （5-17） 以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表5.1所示。 表5.1 短路計(jì)算結(jié)果 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流KA 三相短路容量/MVA k-1 1.59 1.59 1.59 4.05 2.40 28.86 k-2 18.1 18.1 18.1 33.3 19.73 12.6 第六章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 6.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 6.1.1按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV 。 6.1.2按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即 6.1.3按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開(kāi)斷電流或斷流容量，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來(lái)說(shuō)，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘?，? 或 對(duì)于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來(lái)說(shuō)，則為，為最大負(fù)荷電流。 6.1.4 隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) a)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 或 、分別為開(kāi)關(guān)的極限通過(guò)電流峰值和有效值，、分別為開(kāi)關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值 b)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 對(duì)于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。 表6.1 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn) 選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流能力 動(dòng)態(tài)定度 熱穩(wěn)定度 其它 裝置地點(diǎn)條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10kV 57.7A () 1.59kA 4.05kA 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格 額定參數(shù) 高壓少油斷路器SN10-10I/630 10kV 630kA 16kA 40 kA 高壓隔離開(kāi)關(guān)-10/200 10kV 200A - 25.5 kA 二次負(fù)荷0.6 高壓熔斷器RN2-10 10kV 0.5A 50 kA - - 電壓互感器JDJ-10 10/0.1kV - - - - 電壓互感器JDZJ-10 - - - - 電流互感器LQJ-10 10kV 100/5A - =31.8 kA =81 避雷針FS4-10 10kV - - - - 戶外隔離開(kāi)關(guān)GW4-12/400 12kV 400A - 25kA 6.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表6.2所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。 表6.2 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn) 選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流 能力 動(dòng)態(tài) 定度 熱穩(wěn)定度 其它 裝置地點(diǎn)條件 參數(shù) - 數(shù)據(jù) 380V 總1317.6A 18.1kA 33.3kA - 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格 額定參數(shù) - 低壓斷路器DW15-1500/3D 380V 1500A 40kA - - - 低壓斷路器DW20-630 380V 630A （大于） 30Ka (一般) - - - 低壓斷路器DW20-200 380V 200A （大于） 25 kA - - - 低壓斷路HD13-1500/30 380V 1500A - - - - 電流互感器LMZJ1-0.5 500V 1500/5A - - - - 電流互感器LMZ1-0.5 500V 100/5A 160/5A - - - - 6.3 高低壓母線的選擇 查表得到，10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（12010）+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。  第七章 變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn) 7.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇 7.1.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn) 采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。 a).按發(fā)熱條件選擇 由==57.7A及室外環(huán)境溫度33，查表得，初選LGJ-35,其35C時(shí)的=149A>,滿足發(fā)熱條件。 b).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表得，最小允許截面積=25，而LGJ-35滿足要求，故選它。 由于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。 7.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用YJLV22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的四芯(加銅芯)電纜之間埋地敷設(shè)。 a)按發(fā)熱條件選擇 由==57.7A及土壤環(huán)境25，查表得，初選纜線芯截面為25的交聯(lián)電纜，其=149A>,滿足發(fā)熱條件。 b)校驗(yàn)熱路穩(wěn)定 按式，A為母線截面積，單位為；為滿足熱路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；為母線通過(guò)的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；短路發(fā)熱假想時(shí)間，單位為s。本電纜線中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，斷路器斷路時(shí)間為0.2s，C=77，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得，滿足發(fā)熱條件。 b）校驗(yàn)電壓損耗 由圖所示的工廠平面圖量得變電所至1號(hào)廠房距離約為56m，而查表得到185的鋁芯電纜的=0.31 （按纜芯工作溫度75計(jì)），=0.07，又1號(hào)廠房的=125.6kW, =122.42 kvar，故線路電壓損耗為 ΔU = ∑(pR+qX)=[125.6kWx(0.31x0.056)+122.42kvarx(0.07x0.056)]/0.38kV=7V ΔU%=7/380x100%=1.84%<=5% c）斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 不滿足短熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為240的電纜，即選VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。 7.2.2 鍛壓車間 饋電給2號(hào)廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.6 熱處理車間 饋電給6號(hào)廠房（熱處理車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.5 電鍍車間 饋電給5號(hào)廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.10 倉(cāng)庫(kù) 饋電給10號(hào)廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.4 工具車間 饋電給4號(hào)廠房（工具車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。 7.2.3金工車間 饋電給3號(hào)廠房（金工車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.9鍋爐房 饋電給9號(hào)廠房（鍋爐房）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.7裝配車間 饋電給7號(hào)廠房（裝配車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.8機(jī)修車間 饋電給8號(hào)廠房（機(jī)修車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。 7.2.11 生活區(qū) 饋電給生活區(qū)的線路 采用BLX-1000型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設(shè)。 1）按發(fā)熱條件選擇 由I30=413A及室外環(huán)境溫度（年最熱月平均氣溫）23℃，初選BLX-1000-1240，其23℃時(shí)Ial≈455A>I30,滿足發(fā)熱條件。 2）效驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表可得，最小允許截面積Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 3）校驗(yàn)電壓損耗 查工廠平面圖可得變電所至生活區(qū)的負(fù)荷中心距離150m左右，而查表得其阻抗值與BLX-1000-1240近似等值的LJ-240的阻抗=0.14，=0.30（按線間幾何均距0.8m），又生活區(qū)的=245KW，=118.7 kvar，因此 >=5% 滿足允許電壓損耗要求。因此決定采用四回BLX-1000-1120的三相架空線路對(duì)生活區(qū)供電。PEN線均采用BLX-1000-175橡皮絕緣線。重新校驗(yàn)電壓損耗，完全合格。 7.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗(yàn) 采用YJL22—10000型交聯(lián)聚氯乙烯絕緣的鋁心電纜，直接埋地敖設(shè)，與相距約2Km的臨近單位變配電所的10KY母線相連。 7.3.1按發(fā)熱條件選擇 最熱月土壤平均溫度為25℃。查表《工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，初選纜心截面為25的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁心電纜，其滿足要求。 7.3.2校驗(yàn)電壓損耗 由表《工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)》8-41可查得纜芯為25的鋁 （纜芯溫度按80℃計(jì)），，而二級(jí)負(fù)荷的, =(125.6+154+35.8)KW=315.4KW, =(122.4+112.5+26.25)kvar=261.15kvar, 線路長(zhǎng)度按2km計(jì)，因此 ΔU =[315.4x(1.54x2)+261.15x(0.12x2)]/10kv=103.4v ΔU%=(103.4V/10000V)x100%=1%<=5% 由此可見(jiàn)滿足要求電壓損耗5%的要求。 7.3.3短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗(yàn)，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，可知纜芯25的交聯(lián)電纜是滿足熱穩(wěn)定要求的。而臨近單位10KV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)路線的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算無(wú)法進(jìn)行，只有暫缺。 以上所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格如表 7.1所示。 表7.1 進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格 線 路 名 稱 導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格 10KV電源進(jìn)線 LGJ-35鋁絞線（三相三線架空） 主變引入電纜 YJL22—10000—325交聯(lián)電纜（直埋） 380V 低壓 出線 至1號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至2號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至3號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至4號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至5號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至6號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至7號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至8號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至9號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至10號(hào)廠房 VLV22—1000—3240+1120四芯塑料電纜（直埋） 至生活區(qū) 四回路，每回路3BLX-1000-1120+1BLX-1000-175橡皮線（三相四線架空線） 與臨近單位10KV聯(lián)絡(luò)線 YJL22—10000—316交聯(lián)電纜（直埋） 第八章 變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定 8.1變電所二次回路方案的選擇 a)高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號(hào)回路 斷路器采用手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其控制與信號(hào)回路如《工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)》圖6-12所示。 b)變電所的電能計(jì)量回路 變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計(jì)量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無(wú)功電度表，分別計(jì)量全廠消耗的有功電能表和無(wú)功電能，并以計(jì)算每月工廠的平均功率因數(shù)。計(jì)量柜由上級(jí)供電部門(mén)加封和管理。 c)變電所的測(cè)量和絕緣監(jiān)察回路 變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器——避雷器柜。其中電壓互感器為3個(gè)JDZJ——10型，組成Y0/Y0/的接線，用以實(shí)現(xiàn)電壓側(cè)量和絕緣監(jiān)察，其接線圖見(jiàn)《工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)》圖6-8。作為備用電源的高壓聯(lián)路線上，裝有三相有功電度表和三相無(wú)功電度表、電流表，接線圖見(jiàn)《工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)》圖6-9。高壓進(jìn)線上，也裝上電流表。低壓側(cè)的動(dòng)力出線上，均裝有有功電度表和無(wú)功電度表，低壓照明線路上裝上三相四線有功電度。低壓并聯(lián)電容器組線路上，裝上無(wú)功電度表。每一回路均裝設(shè)電流表。低壓母線裝有電壓表，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)按符合要求。 8.2 變電所繼電保護(hù)裝置 8.2.1主變壓器的繼電保護(hù)裝置 a）裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器。 b）裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。采用GL15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。 8.2.2護(hù)動(dòng)作電流整定 其中，可靠系數(shù)，接線系數(shù)，繼電器返回系數(shù)，電流互感器的電流比=100/5=20 ，因此動(dòng)作電流為： 因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為10A。 8.2.3過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定 因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間（10倍的動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)間）可整定為最短的0.5s 。 8.2.4過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn) 其中， =0.86618.1kA/(10kV/0.4kV)=0.626，因此其靈敏度系數(shù)為： 滿足靈敏度系數(shù)的1.5的要求。 8.3裝設(shè)電流速斷保護(hù) 利用GL15的速斷裝置。 8.3.1速斷電流的整定 利用式，其中，，，，，因此速斷保護(hù)電流為 速斷電流倍數(shù)整定為(注意不為整數(shù),但必須在2～8之間) 8.3.2、電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn) 利用式，其中，，因此其保護(hù)靈敏度系數(shù)為>1.5 從《工廠供電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表6-1可知，按GB50062—92規(guī)定，電流保護(hù)的最小靈敏度系數(shù)為1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏度系數(shù)是達(dá)到要求的。但按JBJ6—96和JGJ/T16—92的規(guī)定，其最小靈敏度為2，則這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)偏底。 8.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置 8.4.1裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 亦采用GL15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。 a)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定,利用式，其中 =2，取 0.652A=43.38A，， =1，=0.8， =50/5=10，因此動(dòng)作電流為： 因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為8A。 b)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定 按終端保護(hù)考慮，動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s。 c)過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù) 因無(wú)臨近單位變電所10kV母線經(jīng)聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無(wú)法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，只有從略。 8.4.2裝設(shè)電流速斷保護(hù) 亦利用GL15的速斷裝置。但因無(wú)臨近單位變電所聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無(wú)法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，也只有從略。 8.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置 a）低壓總開(kāi)關(guān)采用DW15—1500/3型低壓短路器，三相均裝設(shè)過(guò)流脫鉤器，既可保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和過(guò)負(fù)荷，而且可保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路。脫鉤器動(dòng)作電流的整定可參看參考文獻(xiàn)和其它有關(guān)手冊(cè)。 第九章 變電所主接線圖 設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過(guò)了一個(gè)星期的努力,艱難的結(jié)束了此次課程設(shè)計(jì),在完成課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中,遇到重重問(wèn)題，但通過(guò)查閱資料和請(qǐng)教同學(xué)，問(wèn)題也就一個(gè)個(gè)解決了。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)課本知識(shí)的同時(shí)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的只是加以運(yùn)用,加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解,掌握工程設(shè)計(jì)的方法。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我深深懂得要不斷的把所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用,還需通過(guò)自身不斷的努力,不斷提高自己分析問(wèn)題,解決問(wèn)題和編程技術(shù)終結(jié)報(bào)告的能力! 這次課程設(shè)計(jì)讓我收獲的不僅僅是讓我加深了對(duì)知識(shí)的理解，更重要的是培養(yǎng)了我們一種態(tài)度，認(rèn)真分析解決問(wèn)題的態(tài)度，也讓我認(rèn)識(shí)到知識(shí)的匱乏，今后我會(huì)加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取做得更好！ 附錄 參考文獻(xiàn)： 【1】 劉介才 工廠供電（第二版） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2012.01 【2】 張學(xué)恭 大學(xué)物理 西安：西安交通大學(xué)出版社 2010.03 【3】 劉介才 工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1993 指導(dǎo)教師 年 月 日