機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計

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0第一章 設(shè)計任務1.1 設(shè)計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖紙。1.2 設(shè)計依據(jù)1.2.1 工廠總平面圖圖 1-1XX 機械廠總平面圖1.2.2 工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為 4000h，日最大負荷持續(xù)時間為 6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表 1-1 所示。1.2.3 供電電源情況按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(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。該干線的導線牌號為 LGJ-150，導線為等邊三角形排列，線距為 2m；干線首端距離本廠約 8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為 500MVA。此斷路器配備有定時限過流保護和電流速斷保護，定時限過流保護整定的動作時間為 1.7s。為滿足工廠二級負荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為 100km，電纜線路1總長度為 18km。1.2.4 氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為 38℃，年平均氣溫為 23℃，年最低氣溫為-9℃，年最熱月平均最高氣溫為 33℃，年最熱月平均氣溫為 26℃，年最熱月地下 0.8 米處平均氣溫為 25℃。當?shù)刂鲗эL向為東北風，年雷暴日數(shù)為 20。1.2.5 地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔 500m，地層以紅土為主，地下水位為 2m。1.2.6 電費制度本廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量為 18 元/kVA，動力電費為 0.9 元/Kw.h，照明電費為 0.5 元/Kw.h。工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于 0.9，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性向供電部門交納供電貼費：6~10VA 為 800/kVA。表 1-1 工廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號 廠房名稱 負荷類別 設(shè)備容量/kW需要系數(shù) 功率因數(shù)動力 300 0．4 0．71 鑄造車間照明 6 0．8 1．0動力 350 0．3 0．652 鍛壓車間照明 8 0．9 1．0動力 400 0．2 0．657 金工車間照明 10 0．8 1．0動力 360 0．35 0．66 工具車間照明 7 0．9 1．0動力 250 0．5 0．84 電鍍車間照明 5 0．8 1．0動力 150 0．6 0．83 熱處理車間 照明 5 0．8 1．0動力 180 0．3 0．709 裝配車間照明 6 0．8 1．0動力 160 0．3 0．6510 機修車間照明 4 0．8 1．0動力 50 0．7 0．88 鍋爐車間照明 1 0．8 1．0動力 20 0．3 0．85 倉庫照明 1 0．8 1．0生活區(qū) 照明 350 0．7 0．92第二章 負荷計算和無功功率補償2.1 負荷計算2.1.1 單組用電設(shè)備計算負荷的計算公式a)有功計算負荷（單位為 KW） = ， 為系數(shù)30PdKedb)無功計算負荷（單位為 kvar）= tan30Q?c)視在計算負荷（單位為 kvA）=30ScosPd)計算電流（單位為 A） = , 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為 KV）30INUS2.1.2 多組用電設(shè)備計算負荷的計算公式a)有功計算負荷（單位為 KW） =30PipK???30式中 是所有設(shè)備組有功計算負荷 之和， 是有功負荷同時系數(shù)，可取iP??30 ?0.85~0.95b)無功計算負荷（單位為 kvar）= ， 是所有設(shè)備無功 之和； 是無功負荷同時系數(shù)，可取30QiqK???30iQ?3030QqK??0.9~0.97c)視在計算負荷（單位為 kvA） =30S230P?d)計算電流（單位為 A） = =1.52INU30S經(jīng)過計算，得到各廠房和生活區(qū)的負荷計算表，如表 2-1 所示（額定電壓取 380V）表 2-1 XX 機械負荷計算表廠房編號廠房名稱負荷類別設(shè) 備容量Pe/kW需要系數(shù)Kd功 率因 數(shù)cosΦ功率因素tanP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1 鑄 動 300 0.4 0.7 1.0 120 122.4 / /3力 2造車間照明6 0.8 1.0 0 4.8 0 / /小計306 / 124.8 122.4 175 266動力350 0.3 0.65 1.17105 123 / /2 鍛壓車間照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 / /小計358 / 112.2 123 166 253動力400 0.2 0.65 1.1780 93.6 / /7 金工車間照明10 0.8 1.0 0 8 0 / /小計410 / 88 93.6 128 194動力360 0.35 0.6 1.33126 167.6 / /6 工具車間照明7 0.9 1.0 0 6.3 0 / /小計367 / 132.3 167.6 213 324動力250 0.5 0.8 0.75125 93.8 / /4 電鍍車間照明5 0.8 1.0 0 4 0小計255 / 129 93.8 160 244動力150 0.6 0.8 0.7590 67.5 / /3 熱處理車間照明5 0.8 1.0 0 4 0 / /小計155 / 94 67.5 116 176動力180 0.3 0.7 1.0254 55.1 / /9 裝配車間照明6 0.8 1.0 0 4.8 0 / /小計186 / 58.8 55.1 80.6 12210 機修動力160 0.3 0.65 1.1748 56.2 / /4車間照明4 0.8 1.0 0 3.2 0 / /小計164 / 51.2 56.2 76 115.5動力50 0.7 0.8 0.7535 26.3 / /8 鍋爐車間照明1 0.8 1.0 0 0.8 0 / /小計51 / 35.8 26.3 44.4 67動力20 0.3 0.8 0.756 4.5 / /5 倉庫照明1 0.8 1.0 0 0.8 0 / /小計21 / 6.8 4.5 8.2 13生活區(qū) 照明350 0.7 0.9 0.48245 117.6 272 413總計（380V側(cè)）2623 1077.9927.6 / /Kp=0.8Kq=0.850.75 862.32788.46 1168.4 17762.2 無功功率補償 無功功率的人工補償裝置：主要有同步補償機和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應用最為普遍。由表 2-1 可知，該廠 380V 側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有 0.75。而供電部門要求該廠10KV 進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于 0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此 380V 側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應稍大于 0.9，暫取 0.92 來計算 380V 側(cè)所需無功功率補償容量：= (tan - tan )=862.3[tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) ] = 393 kvarCQ30P1?2參照圖 2-1，選 PGJ1 型低壓自動補償評屏，并聯(lián)電容器為 BW0.4-14-3 型，采用其方案（主屏）1 臺與方案 3（輔屏）4 臺相結(jié)合，總共容量為 84kvar 5=420kvar。補償前后，?變壓器低壓側(cè)的有功計算負荷基本不變，而無功計算負荷 =（788.5-420）'30Qkvar=368.5kvar，視在功率 =937.7kVA，計算電流 =1425 A,功2'30'30QPS?? NUSI3'0'?率因數(shù)提高為 cos = =0.92。'?'305主 屏 輔 屏1#方 案6支 路 3#方 案6支 路2方 案8支 路 4方 案8支 路CC圖 2-1 PGJ1 型低壓無功功率自動補償屏的接線方案在無功補償前，該變電所主變壓器 T 的容量為應選為 1250kVA,才能滿足負荷用電的需要；而采取無功補償后，主變壓器 T 的容量選為 1000kVA 的就足夠了。同時由于計算電流的減少，使補償點在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應減小，因此無功補償?shù)慕?jīng)濟效益十分可觀。因此無功補償后工廠 380V 側(cè)和 10kV 側(cè)的負荷計算如表 2-2 所示。表 2-2 無功補償后工廠的計算負荷計算負荷項目 cos?/KW30P/kvar30Q/kV30SA/A30I380V 側(cè)補償前負荷 0.75 862.3 788.5 1168.4 1776380V 側(cè)無功補償容量 -420380V 側(cè)補償后負荷 0.92 862.3 368.5 937.7 1425主變壓器功率損耗 0.015 =1330S0.06 =5230S10KV 側(cè)負荷計算 0.92 875.3 420.5 971.1 566第 3 章變電所位置與型式的選擇3.1 變電所位置的選擇要求一、接近負荷中心；二、進出線方便；三、接近電源側(cè)；四、設(shè)備運輸方便；五、不應設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所；六、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設(shè)在污染源盛行風向的下風側(cè)；七、不應設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰；八、不應設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方，當與有爆炸或火災危險環(huán)境的建筑物毗連時，應符合現(xiàn)行國家標準《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定；九、不應設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。在同一配電室內(nèi)單列布置高、低壓配電裝置時，當高壓開關(guān)柜或低壓配電屏頂面有裸露帶電導體時，兩者之間的凈距不應小于 2m；當高壓開關(guān)柜和低壓配電屏的頂面封閉外殼防護等級符合 IP2X 級時，兩者可靠近布置。有人值班的配電所，應設(shè)單獨的值班室。當?shù)蛪号潆娛壹孀髦蛋嗍視r，低壓配電室面積應適當增大。高壓配電室與值班室應直通或經(jīng)過通道相通，值班室應有直接通向戶外或通向走道的門。變電所宜單層布置。當采用雙層布置時，變壓器應設(shè)在底層。設(shè)于二層的配電室應設(shè)搬運設(shè)備的通道、平臺或孔洞。高（低）壓配電室內(nèi)，宜留有適當數(shù)量配電裝置的備用位置。高壓配電裝置的柜頂為裸母線分段時，兩段母線分段處宜裝設(shè)絕緣隔板，其高度不應小于 0.3m。由同一配電所供給一級負荷用電時,母線分段處應設(shè)防火隔板或有門洞的隔墻。供給一級負荷用電的兩路電纜不應通過同一電纜溝，當無法分開時，該電纜溝內(nèi)的兩路電纜應采用阻燃性電纜，且應分別敷設(shè)在電纜溝兩側(cè)的支架上。戶外箱式變電站和組合式成套變電站的進出線宜采用電纜。配電所宜設(shè)輔助生產(chǎn)用房。3.2 變電所的形式車間附設(shè)變電所車間內(nèi)變電所露天（或半露天）變電所獨立變電所桿上變電臺地下變電所樓上變電所成套變電所移動式變電所我們的工廠是 10kv 以下，變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一直角坐標的 軸和 軸，xy然后測出各車間（建筑）和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置， 、 、 分別代表廠房1P2?3101、2、3.10 號的功率，設(shè)定 （1.8,2.8） 、 （2.1,4.9） 、 （3.7,6.7） 、1P27（5.5，2） 、 （5.9,3.6） 、 （6.3,5.3） 、 （6.6,6.7） 、 （8.8,2.1） 、4P5P6P7P8P（9.1,3.7） 、 （9.8,6.8） ，并設(shè) （0.6,7.4）為生活區(qū)的中心負荷，如圖 3-1 所9101示。而工廠的負荷中心假設(shè)在 P( , ),其中 P= + + + = 。因此仿照《力學》xy12?31i?中計算中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標：（3-1）????iPPxx )(1321? ?（3-2）iyyyy )(1321? ?把各車間的坐標代入（1-1） 、 （2-2） ，得到 =4.2， =5.2 。由計算結(jié)果可知，工廠的負xy荷中心在 6 號廠房（工具車間）的西南角?？紤]到周圍環(huán)境及進出線方便，決定在 6 號廠房的西側(cè)緊靠廠房建造工廠變電所，器型式為附設(shè)式。 2P134P56P78P910P1x變電所位置P圖 3-1 按負荷功率矩法確定負荷中心第四章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇84.1 變電所主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負荷性質(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)一臺變壓器 型號為 S9 型，而容量根據(jù)式 ， 為主變壓器容量，30STN?? TN?為總的計算負荷。選 =1000 KVA =971KVA，即選一臺 S9-1000/10 型低損耗配電30STNS? 30S變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。b)裝設(shè)兩臺變壓器 型號為 S9 型，而每臺變壓器容量根據(jù)式（4-1） 、 （4-2）選擇，即971KVA=（582.6~679.7）KVA （4-1）??? )7.0~6(TNS=(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA （4-2）)(3???因此選兩臺 S9-630/10 型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。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)計下列兩種主接線方案：裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案，如下圖 4-1 所示，裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案，如圖 4-2 所示。圖 4-1 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案9Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV聯(lián)絡(luò)線（備用電源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW 口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主變主變聯(lián)絡(luò)（備用）高壓柜列-96圖 4-2 裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案4.3 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較 10表 4-1 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較比較項目 裝設(shè)一臺主變的方案 裝設(shè)兩臺主變的方案供電安全性 滿足要求 滿足要求供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求供電質(zhì)量 由于一臺主變，電壓損耗較大 由于兩臺主變并列，電壓損耗較小靈活方便性 只有一臺主變，靈活性稍差 由于有兩臺主變，靈活性較好技術(shù)指標擴建適應性 稍差一些 更好一些電力變壓器的綜合投資額查得 S9-1000/10 的單價為15.1 萬元，而變壓器綜合投資約為其單價的 2 倍，因此綜合投資約為 2*15.1=30.2萬元查得 S9-630/10 的單價為 10.5萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為 4*10.5=42 萬元，比一臺主變方案多投資 11.8 萬元高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額查得 GG-1A(F)型柜可按每臺4 萬元計，其綜合投資可按設(shè)備的 1.5 倍計，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為4*1.5*4=24 萬元本方案采用 6 臺 GG-1A(F)柜，其綜合投資約為 6*1.5*4=36 萬元，比一臺主變方案多投資 12萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費主變的折舊費=30.2 萬元*0.05=1.51 萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費=24 萬元*0.06=1.44 萬元；變配電的維修管理費=（30.2+24）萬元*0.06=3.25 萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費=（1.51+1.44+3.25）=6.2 萬元主變的折舊費=42 萬元*0.05=2.1 萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費=36 萬元*0.06=2.16 萬元；變配電的維修管理費=（42+36）萬元*0.06=4.68 萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費=（2.1+2.16+4.68）=8.94萬元，比一臺主變方案多投資2.74 萬元經(jīng)濟指標供電貼費主變?nèi)萘棵?KVA 為 800 元，供電貼費=1000KVA*0.08 萬元/KVA=80 萬元供電貼費=2*630KVA*0.08 萬元=100.8 萬元，比一臺主變多交20.8 萬元從上表可以看出，按技術(shù)指標，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案，但按經(jīng)濟指標，則裝設(shè)一臺主變的主接線方案遠由于裝設(shè)兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺主變的主接線方案。11第五章 短路電流的計算5.1 繪制計算電路500MVAK-1 K-2LGJ-150,8km10.5kV S9-1000 0.4kV(2)(3)(1)～∞系統(tǒng)圖 5-1 短路計算電路5.2 確定短路計算基準值設(shè)基準容量 =100MVA，基準電壓 = =1.05 ， 為短路計算電壓，即高壓側(cè)dSdUcNcU=10.5kV，低壓側(cè) =0.4kV，則1dU2（5-1）kAVMId51031???（5-2）kUSId4.225.3 計算短路電路中個元件的電抗標幺值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ocS=100MVA/500MVA=0.2 （5-3）?1X5.3.2 架空線路查表得 LGJ-150 的線路電抗 ，而線路長 8km，故kmx/36.0??（5-4）.2)5.1()836.0(202 ??? VMAUSlxXcd5.3.3 電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值 =4.5，故%kU=4.5 （5-5）VASXNdk105.410%3???式中， 為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖 5-2 所示。122.01 k-1 k-26.215.41圖 5-2 短路計算等效電路5.4 k-1 點（10.5kV 側(cè)）的相關(guān)計算5.4.1 總電抗標幺值=0.2+2.6=2.8 （5-6）*21)(Xk?????5.4.2 三相短路電流周期分量有效值（5-7）kAIkdk 96.8.5*)1(1????5.4.3 其他短路電流（5-8）kIIk.)3(1)()3(' ??（5-9）kAish 0.59652.)(')( ???（5-10）IIs 2.)3(')3(5.4.4 三相短路容量（5-11）MVAXSkdk 7.358.210*)()3(1?????5.5 k-2 點（0.4kV 側(cè)）的相關(guān)計算5.5.1 總電抗標幺值=0.2+2.6+4.5=7.3 （5-12）*32*1)( XXk?????5.5.2 三相短路電流周期分量有效值（5-13）kAIkdk 7.19.4*)2(*2????5.5.3 其他短路電流（5-14）kAIIk7.19)3()()3(' ???（5-15）kish 2.3684.1)(')( ?（5-16）IIs 51.0.)3(')3(5.5.4 三相短路容量13（5-17）MVAXSkdk 7.13.0*)2()3(2?????以上短路計算結(jié)果綜合圖表 5-1 所示。表 5-1 短路計算結(jié)果三相短路電流 三相短路容量/MVA短路計算點 )3(kI)3('I)3(?I)3(shi)3(shI)3(kSk-1 1.96 1.96 1.96 5.0 2.96 35.7k-2 19.7 19.7 19.7 36.2 21.5 13.714第六章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗6.1 10kV 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗6.1.1 按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓 一般不應小于所在系統(tǒng)的額定電壓 ，即 ，高壓設(shè)備eNU? NU??eN的額定電壓 應不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓 ，即 。 =10kV， e? max?emax=11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓 =12kV，穿墻套管額定電maxU N?壓 =11.5kV，熔斷器額定電壓 =12kV。eN? eNU?6.1.2 按工作電流選擇設(shè)備的額定電流 不應小于所在電路的計算電流 ，即eNI? 30I??eN30I6.1.3 按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流 或斷流容量 ，對分斷短路電流的設(shè)備來說，不應小于它可ocIocS能分斷的最大短路有效值 或短路容量 ，即)3(k)3(k或?ocI)3(k)(ocS)3(k對于分斷負荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為 ， 為最大負荷電流。?ocImax?OLax?LI6.1.4 隔離開關(guān)、負荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a)動穩(wěn)定校驗條件或maxi)3(sh)3(maxshI、 分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值， 、 分別為開關(guān)所處的三相短maxiI )(si)3(sh路沖擊電流瞬時值和有效值b)熱穩(wěn)定校驗條件 imattI2)3(??對于上面的分析，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)備的選擇校驗選擇校驗項目 電壓 電流 斷流能力 動態(tài)定度 熱穩(wěn)定度 其它參數(shù) NUNI)3(kI)(shimatI??2)3(裝置地點條件 數(shù)據(jù) 10kV 57.7A( )1TI?1.96kA 5.0kA.7916.??15額定參數(shù) eNU? eN?ocImaxitI?2高壓少油斷路器 SN10-10I/63010kV 630kA 16kA 40 kA 5162??高壓隔離開關(guān) -68GN10/20010kV 200A - 25.5 kA 5012??二次負荷0.6高壓熔斷器RN2-10 10kV 0.5A50 kA - -電壓互感器JDJ-10 10/0.1kV - - - -電壓互感器JDZJ-10kV31.0/- - - -電流互感器LQJ-10 10kV 100/5A -kA1.025?=31.8 kA1).9(2?=81避雷針 FS4-10 10kV - - - -一次設(shè)備型號規(guī)格戶外隔離開關(guān) GW4-12/40012kV 400A - 25kA 5012??6.2 380V 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗同樣，做出 380V 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗，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)備的選擇校驗選擇校驗項目 電壓 電流 斷流能力 動態(tài)定度 熱穩(wěn)定度 其它參數(shù) NUNI)3(kI)3(shIimat??2)3( -裝置地點條件 數(shù)據(jù) 380V 總 1317.6A 19.7kA 36.2kA 7.019??-額定參數(shù) eN? eN? ocImaxitI?2-一次設(shè)備型號低壓斷路器 DW15-1500/3D380V 1500A 40kA - - -16低壓斷路器 DW20-630380V630A（大于 ）30I30Ka(一般) - - -低壓斷路器 DW20-200380V200A（大于 ）30I25 kA - - -低壓斷路HD13-1500/30380V 1500A - - - -電流互感器 LMZJ1-0.5500V 1500/5A - - - -規(guī)格電流互感器 LMZ1-0.5500V 100/5A160/5A - - - -6.3 高低壓母線的選擇查表得到，10kV 母線選 LMY-3(40 4mm),即母線尺寸為 40mm 4mm;380V 母線選 LMY-??3（120 10） +80 6，即相母線尺寸為 120mm 10mm，而中性線母線尺寸為 80mm 6mm。? ?17第七章 變壓所進出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇7.1 10kV 高壓進線和引入電纜的選擇7.1.1 10kV 高壓進線的選擇校驗采用 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-35,30ITN?1其 35°C 時的 =149A ,滿足發(fā)熱條件。alIb).校驗機械強度 查表得，最小允許截面積 =25 ，而 LGJ-35 滿足要求，故選它。minA2由于此線路很短，故不需要校驗電壓損耗。7.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁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，30ITN?1 2m其 =149A ,滿足發(fā)熱條件。alb)校驗熱路穩(wěn)定按式 ，A 為母線截面積，單位為 ； 為滿足熱路穩(wěn)定條件CtIAima)3(min??? 2minA的最大截面積，單位為 ；C 為材料熱穩(wěn)定系數(shù)； 為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，2 )3(?I單位為 A； 短路發(fā)熱假想時間，單位為 s。本電纜線中imat=1960， =0.5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護動作時間為 0.5s，斷路器斷路時)3(?Ii間為 0.2s，C=77，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得30I 2malI18，滿足發(fā)熱條件。 30Ib）校驗電壓損耗由圖 1.1 所示的工廠平面圖量得變電所至 1 號廠房距離約為 300m，而查表得到 185 的鋁芯電纜的 =0.21 （按纜芯工作溫度 75°計） ， =0.072m0Rkm/?0X，又 1 號廠房的 =120kW, =122.4kvar，故線路電壓損耗為k/?30P3QVkVkWUqXpN 7.2638.0)3.0(var412).(12)( ????????? =5%。%738.6??alU?故不滿足電壓損耗的要求c）斷路熱穩(wěn)定度校驗 2)3(min 4765.019mCtIAima????不滿足短熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為 240 的電纜，即選 VLV22-1000-23 240+1 120 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 號廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 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 熱處理車間饋電給 3 號廠房（熱處理車間）的線路，亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 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 電鍍車間饋電給 4 號廠房（電鍍車間）的線路，亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 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 倉庫饋電給 5 號廠房（倉庫）的線路，由于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導線 BLV-1000 型 5 根（包括 3 根相線、1 根 N 線、1 根 PE 線）穿硬塑料管埋地敷設(shè)。a）按發(fā)熱條件需選擇由 =13A 及環(huán)境溫度 26 ，初選截面積 4 ，其 =19A ，滿足發(fā)熱條件。 30IC? 2malI30Ib）校驗機械強度查表得，最小允許截面積 =2.5 ，因此上面所選的 4 的inA2 2m導線滿足機械強度要求。c) 所選穿管線估計長 50m，而查表得 =0.85 ， =0.119 ，又倉庫的0Rkm/?0Xk/?19=6.8kW, =4.5 kvar，因此30P30Q VkVkWUqXpRN 72.38.0)05.19.(var54)5.8(.6)( ?????????I30,滿足發(fā)熱條件。2）效驗機械強度 查表可得，最小允許截面積 Amin=10mm2，因此 BLX-1000-1 240 滿足機械強度要求。?3）校驗電壓損耗 查工廠平面圖可得變電所至生活區(qū)的負荷中心距離 200m 左右，而查表得其阻抗值與BLX-1000-1 240 近似等值的 LJ-240 的阻抗 =0.14 ， =0.30 （按線間幾?0Rkm/?0Xkm/何均距 0.8m） ，又生活區(qū)的 =245KW， =117.6kvar，因此30P3QVkVkWUqXpRN 8.298.0).3(var4)21.(75)( ????????? =5%%738.29%?alU?不滿足允許電壓損耗要求。因此決定采用四回 BLX-1000-1 120 的三相架空線路對生?活區(qū)供電。PEN 線均采用 BLX-1000-1 70 橡皮絕緣線。重新校驗電壓損耗，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20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 工廠二級負荷容量共 335.1KVA， ，最熱月土壤平均溫AkVkAI 3.19)03/(1.530 ???度為 25℃。查表《工廠供電設(shè)計指導》8-43，初選纜心截面為 25 的交聯(lián)聚乙烯絕緣2m的鋁心電纜，其 滿足要求。309alIAI=7.3.2 校驗電壓損耗 由表《工廠供電設(shè)計指導》8-41 可查得纜芯為 25 的鋁2kR/54.10??（纜芯溫度按 80℃計） ， ，而二級負荷的kmX/12.0??, ，線路長度WkP85).31294(30?? var9.2ar)3.68.91(30 kkQ?按 2km 計，因此 VkVU851.0(vr.2)4.(. ?????? %85.10/85%???alU由此可見滿足要求電壓損耗 5%的要求。7.3.3 短路熱穩(wěn)定校驗 按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，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2m的短路熱穩(wěn)定校驗計算無法進行，只有暫缺。以上所選變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的導線和電纜型號規(guī)格如表 7-1 所示。表 7-1 進出線和聯(lián)絡(luò)線的導線和電纜型號規(guī)格線 路 名 稱 導線或電纜的型號規(guī)格10KV 電源進線 LGJ-35 鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜 YJL22—10000—3×25 交聯(lián)電纜（直埋）至 1 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）至 2 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）至 3 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）至 4 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）至 5 號廠房 BLV—1000—1×4 鋁芯線 5 根穿內(nèi)徑 25 硬塑管2m至 6 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）至 7 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）至 8 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）至 9 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）380V低壓出線至 10 號廠房 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料電纜（直埋）21至生活區(qū) 四回路，每回路 3×BLX-1000-1×120+1×BLX-1000-1×70 橡皮線（三相四線架空線）第八章 變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定8.1 變電所二次回路方案的選擇a)高壓斷路器的操作機構(gòu)控制與信號回路 斷路器采用手動操動機構(gòu)，其控制與信號回路如《工廠供電設(shè)計指導》圖 6-12 所示。b)變電所的電能計量回路 變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的有功電能表和無功電能，并以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。c)變電所的測量和絕緣監(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 JDZJ——10 型，組成 Y0/Y0/的接線，用以實現(xiàn)電壓側(cè))(/0開 口?Y量和絕緣監(jiān)察，其接線圖見《工廠供電設(shè)計指導》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功電度表、電流表，接線圖見《工廠供電設(shè)計指導》圖 6-9。高壓進線上，也裝上電流表。低壓側(cè)的動力出線上，均裝有有功電度表和無功電度表，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，儀表的準確度等級按符合要求。8.2 變電所繼電保護裝置8.2.1 主變壓器的繼電保護裝置a）裝設(shè)瓦斯保護。當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量的瓦斯時，應動作于高壓側(cè)斷路器。b）裝設(shè)反時限過電流保護。采用 GL15 型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。8.2.2 護動作電流整定 max???LirewlopIKI其中 ，可靠系數(shù) ，AVAIITNL 157.2)103/(1021max ???? 1.3relK=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wK=.8re=i作電流為：AIOP3.91520.3???因此過電流保護動作電流整定為 10A。8.2.3 過電流保護動作時間的整定 因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間（10 倍的動作電流動作時間）可整定為最短的 0.5s 。228.2.4 過電流保護靈敏度系數(shù)的檢驗 1min??opkpIS其中， =0.866 19.7kA/(10kV/0.4kV)=0.682TKTKk II/86.0/)3(2)2(min ??? ??，AIwiop1//1???因此其靈敏度系數(shù)為： pS=682A/03.45 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8.3.1 速斷電流的整定利用式 ，其中 ， ， ，max???kTiwrelqbIKI kAIkk7.19)3(2max??? =1.4relKw， ，因此速斷保護電流為=10/52iK=10/.425 Aqb597025.??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)/=A/105.qbopI8.3.2、電流速斷保護靈敏度系數(shù)的檢驗利用式 ，其中 ，1min??qbkpIS kAIIKKk 7.196.8.06.)3(2)2(min ??????，因此其保護靈敏度系數(shù)為 AKIwiop 0/25/1?? S=0/=1.51.5從《工廠供電課程設(shè)計指導》表 6-1 可知，按 GB50062—92 規(guī)定，電流保護的最小靈敏度系數(shù)為 1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護的靈敏度系數(shù)是達到要求的。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)線的繼電保護裝置8.4.1 裝設(shè)反時限過電流保護亦采用 GL15 型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。a)過電流保護動作電流的整定,利用式 ，其中 =2 ，取max???LirewlopIKI .maxLI30=30I AkVkAUSN 4.19)03/()4.16032()/()(18.304.1.30)( ??????0.6×52A=43.38A， ， =1， =0.8， =50/5=10，因此動作電流為：=relKwrei23因此過電流保護動作電流 整定為 7A。AIop 3.64.19208.3??? opIb)過電流保護動作電流的整定按終端保護考慮，動作時間整定為 0.5s。c)過電流保護靈敏度系數(shù)因無臨近單位變電所 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)，無法檢驗靈敏度系數(shù)，只有從略。8.4.2 裝設(shè)電流速斷保護亦利用 GL15 的速斷裝置。但因無臨近單位變電所聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏度系數(shù)，也只有從略。8.4.3 變電所低壓側(cè)的保護裝置a）低壓總開關(guān)采用 DW15—1500/3 型低壓短路器，三相均裝設(shè)過流脫鉤器，既可保護低壓側(cè)的相間短路和過負荷，而且可保護低壓側(cè)單相接地短路。脫鉤器動作電流的整定可參看參考文獻和其它有關(guān)手冊。b）低壓側(cè)所有出線上均采用 DZ20 型低壓短路器控制，其瞬間脫鉤器可實現(xiàn)對線路的短路故障的保護。24第九章 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計9.1 變電所的防雷保護9.1.1 直接防雷保護 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有露天配電裝置時，則應在變電所外面的適當位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝設(shè)高度應使其防雷保護范圍包圍整個變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護范圍內(nèi)時，則可不另設(shè)獨立的避雷針。按規(guī)定，獨立的避雷針的接地裝置接地電阻 。通常采用 3-6 根長 2.5 m 的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排R10W和多邊形排列，管間距離 5 m，打入地下，管頂距地面 0.6 m。接地管間用 40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用 25 mm ×4 mm 的鍍鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑 20mm 的鍍鋅扁剛，長 1～1.5。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應有 3m 以上的距離。9.1.2 雷電侵入波的防護a)在 10KV 電源進線的終端桿上裝設(shè) FS4—10 型閥式避雷器。引下線采用 25 mm ×4 mm 的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。b）在 10KV 高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有 GG—1A（F）—54 型開關(guān)柜，其中配有 FS4—10 型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護，防雷電侵入波的危害。c）在 380V 低壓架空線出線桿上，裝設(shè)保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。9.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計9.2.1 接地電阻的要求按《工廠供電設(shè)計指導》表 9-6。此邊點所的公共接地裝置的接地電阻應滿足以下條件：??4ER且 ?4.27/10/2AVI其中, 因此公共接地裝置接地電阻 。7350)8(1???AIE ??ER9.2.2 接地裝置的設(shè)計采用長 2.5m、 50mm 的鋼管 16 根，沿變電所三面均勻布置，管距 5 m，垂直打入地?下，管頂離地面 0.6 m。管間用 40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。變電所的變壓器室有兩25條接地干線、高低壓配電室各有一條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連，接地干線均采用 25 mm ×4 mm 的鍍鋅扁剛。變電所接地裝置平面布置圖如圖 9-1 所示。接地電阻的驗算：???????85.36.012//)1( mnlRE??滿足 歐的接地電阻要求，式中, 查 《工廠供電設(shè)計指導》 。??4ER5圖 9－1 變電所接地裝置平面布置26設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知識的能力，是對學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、和解決問題能力的鍛煉，對學生實際工作能力的聚集訓練。剛開始的時候先認真審題，考慮某提升機系統(tǒng)的具體要求，復習了相關(guān)的課程內(nèi)容，經(jīng)過三個禮拜說的努力，課程設(shè)計終于順利完成了！回顧此次課程設(shè)計可謂感慨頗多。從理論到實踐，在這三個星期里可以說苦多于甜但是學到了很多書本上沒學過的知識。通過這次課程設(shè)計，我知道了理論聯(lián)系實際是多么重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的知識靈活的運用到實際中才能提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計的過程中遇到了很多困難，但都在鐘國梁老師的辛勤指導下游刃而解。同時，在鐘國梁老師的身上學到了很多實用的東西，在此我表示感謝！27參考文獻[1]《工廠供電》第二版 主編 蘇文成 機械工業(yè)出版社 [2]《電力工程綜合設(shè)計指導書》 主編 盧帆興 肖清 周宇恒 [3]《實用供配電技術(shù)手冊》 中國水利水電出版社[4]《現(xiàn)代電工技術(shù)手冊》 中國水利水電出版社[5]《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南供配電分冊 》 中國水利水電出版社[6]《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南繼電保護分冊》中國水利水電出版社[7]《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南電力系統(tǒng)分冊》中國水利水電出版社[8]《實用電工電子技術(shù)手冊》實用電工電子技術(shù)手冊編委會編 [9]《工廠供電設(shè)計指導》 主編 劉介才 機械工業(yè)出版28目 錄第一章 設(shè)計任務 11.1 設(shè)計要求 .11.2 設(shè)計依據(jù) 1第二章 負荷計算和無功功率補償 .32.1 負荷計算 .32.2 無功功率補償 .5第三章 變電所位置與型式的選擇 .7第四章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇 .94.1變電所主變壓器的選擇 .94.2 變電所主接線方案的選擇 94.3 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較 11第五章 短路電流的計算 125.1 繪制計算電路 125.2 確定短路計算基準值 125.3 計算短路電路中個元件的電抗標幺值 125.4 k-1 點（10.5kV 側(cè)）的相關(guān)計算 .135.5 k-2 點（0.4kV 側(cè)）的相關(guān)計算 13第六章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗 .156.1 10kV 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 .156.2 380V 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 .166.3 高低壓母線的選擇 17第七章 變壓所進出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 187.1 10kV 高壓進線和引入電纜的選擇 .187.2 380 低壓出線的選擇 187.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗 .20第八章 變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定 228.1 變電所二次回路方案的選擇 228.2 變電所繼電保護裝置 .228.3 裝設(shè)電流速斷保護 238.4 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置 23第九章 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計 259.1 變電所的防雷保護 25第十章 設(shè)計總結(jié) 27參考文獻 28