工廠供電課程設(shè)計(jì)-化纖毛紡織廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

工廠供電課程設(shè)計(jì)某化纖毛紡織廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)校： 江西理工大學(xué) 系別： 機(jī)電工程系 班級(jí)： 10機(jī)電（2）班 學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名：（第三組）指導(dǎo)教師：張老師 2012年 12月28日30 / 35第一章 工廠供電課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2一、設(shè)計(jì)題目2二、設(shè)計(jì)要求2三、設(shè)計(jì)依據(jù)2四、設(shè)計(jì)任務(wù)4五、提交資料4六、設(shè)計(jì)時(shí)間4第二章 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償5一、負(fù)荷計(jì)算的方法5二、無(wú)功功率補(bǔ)償7第三章 變電所位置和型式的選擇9第四章 變電所變壓器和主接線方案的選擇111、主變壓器的選擇112、變電所主接線方案的選擇112.1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案112.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案122.3 主接線方案的選擇13第五章 短路電流的計(jì)算145.1 繪制計(jì)算電路145.2 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值145.3 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值145.3.1電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值145.3.2架空線路的電抗標(biāo)幺值145.3.3電力變壓器的電抗標(biāo)幺值145.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算155.4.1總電抗標(biāo)幺值155.4.2 三相短路電流周期分量有效值155.4.3 其他三相短路電流155.4.4 三相短路容量155.5 k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算155.5.1總電抗標(biāo)幺值155.5.2三相短路電流周期分量有效值155.5.3 其他短路電流155.5.4三相短路容量16第六章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)176.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)176.1.1按工作電壓選則176.1.2按工作電流選擇176.1.3按斷流能力選擇176.1.4 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)176.1.4.1短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件176.1.4.2斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)176.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)196.3 高低壓母線的選擇19第七章 變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇207.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇207.1.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)207.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn)207.2 380低壓出線的選擇207.2.1織造車間207.2.2 紡紗車間217.2.3 軟水站217.2.4 鍛工車間217.2.5 機(jī)修車間217.2.6 鍋爐房217.2.7 水泵房217.2.8 化驗(yàn)室217.2.9卸油泵房217.2.10 倉(cāng)庫(kù)227.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗(yàn)227.3.1按發(fā)熱條件選擇227.3.2校驗(yàn)電壓損耗227.3.3短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)22第八章 變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定248.1變電所二次回路方案的選擇248.2 變電所繼電保護(hù)裝置248.2.1主變壓器的繼電保護(hù)裝置248.2.2護(hù)動(dòng)作電流整定248.2.3過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定248.2.4過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)248.3裝設(shè)電流速斷保護(hù)258.3.1速斷電流的整定：258.3.2電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)258.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置258.4.1裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)258.4.2裝設(shè)電流速斷保護(hù)268.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置26第九章 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計(jì)279.1變電所的防雷保護(hù)279.1.1 直接防雷保護(hù)279.1.2 雷電侵入波的防護(hù)279.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)279.2.1接地電阻的要求279.2.2接地裝置的設(shè)計(jì)27第十章 設(shè)計(jì)總結(jié)29第十一章 參考文獻(xiàn)30 摘 要工業(yè)企業(yè)供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配問(wèn)題。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，它的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，又利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，因此，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。從而搞好工業(yè)企業(yè)供電工作對(duì)于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)的重要組成部分，工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量影響到工廠的和生產(chǎn)及其發(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)設(shè)計(jì)工作的需要。 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)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(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，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：（1）安全: 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(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)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。我們這次的課程設(shè)計(jì)的題目是：某冶金機(jī)械修造廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；作為工廠隨著時(shí)代的進(jìn)步和推進(jìn)和未來(lái)今年的發(fā)展，工廠的設(shè)施建設(shè)，特別是電力設(shè)施將提出相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。因此，我們做供配電設(shè)計(jì)的工作，要做到未雨綢繆。為未來(lái)發(fā)展提供足夠的空間。這主要變現(xiàn)在電力電壓器及一些相當(dāng)重要的配電線路上，應(yīng)力求在滿足現(xiàn)在需求的基礎(chǔ)上從大選擇，以避免一臺(tái)變壓器或一組變壓器剛服役不到幾年就因?yàn)槿萘繂?wèn)題而出現(xiàn)“光榮下崗”的情況發(fā)生。第一章 工廠供電課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目某化纖毛紡織廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)要求 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的工廠供電基本要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型，選擇變電所主結(jié)線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，進(jìn)行導(dǎo)線截面的選擇計(jì)算，并選擇繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三、設(shè)計(jì)依據(jù)1工廠總平面圖2車間組成及工廠負(fù)荷情況 (1).車間組成及布置織造車間；紡紗車間；軟水站；鍛工車間；機(jī)修車間；鍋爐房；水泵房；化驗(yàn)室；卸油泵房；倉(cāng)庫(kù)。(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)為4600H，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為5H。該廠除織造車間、鍛工車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均為三級(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。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表所示(表中設(shè)備容量是范圍值，請(qǐng)各位同學(xué)避免取同樣的容量數(shù)據(jù))。廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類型設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1織造車間動(dòng)力3500.80.8照明80.81.02紡紗車間動(dòng)力3500.80.8照明100.71.03軟 水 站動(dòng)力1000.650.8照明30.81.04鍛工車間動(dòng)力500.30.65照明60.91.05機(jī)修車間動(dòng)力3000.30.5照明70.81.06鍋爐房動(dòng)力2000.750.8照明60.81.07水泵房動(dòng)力1500.750.8照明30.81.08化驗(yàn)室動(dòng)力1000.750.8照明60.81.09卸油泵房動(dòng)力500.750.8照明90.81.010倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力500.30.5照明30.81.0取、3供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)簽訂的供用電協(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)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-150；干線首端(即電力系統(tǒng)的饋電變電站)距離本廠約6.0km。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(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.5s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。與臨近單位高壓聯(lián)絡(luò)架空線線長(zhǎng)度為3km。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-8，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0.8m處平均溫度為25。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。5地質(zhì)水文資料 本廠所在地區(qū)平均海拔500m。地層以砂粘土為主；地下水位為2m。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)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為18元kVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.2元kWH，照明(含家電)電費(fèi)為0.5元kWH。工廠最大負(fù)荷時(shí)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(jì)算，一次性地向供電部門(mén)交納供電貼費(fèi)：610kV為800元kVA。四、設(shè)計(jì)任務(wù)要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成下列設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 需包括：工廠負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償，列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果；工廠總變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇；工廠總變電所主接線設(shè)計(jì)；車間導(dǎo)線型號(hào)及截面的選擇； 工廠電力系統(tǒng)短路電路的計(jì)算；變電所一側(cè)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)；五、提交資料 1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2）工廠總配電所主接線電路圖3）變電所平布局圖(導(dǎo)線的走向及型號(hào)標(biāo)注)六、設(shè)計(jì)時(shí)間一周第二章 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償一、負(fù)荷計(jì)算的方法1、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的（1） 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2） 尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。（3） 平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來(lái)計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有：有功功率：= ， 為系數(shù)無(wú)功功率：= tan視在功率：=計(jì)算電流：=, 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）2、 各用電車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果：（1）織造車間動(dòng)力的負(fù)荷計(jì)算：=350KW =0.8， cos=0.8tan=0.75 =280KW = tan=210Kvar照明的負(fù)荷計(jì)算：=8 KW =0.8 cos=1.0tan=0 =6.4 KW = tan=0Kvar車間總負(fù)荷計(jì)算：=(280+6.4)=286.4 KW =（210+0）=210Kvar（2）紡紗車間動(dòng)力的負(fù)荷計(jì)算：=350 KW =0.8 cos=0.8tan=0.75 =280KW = tan=210Kvar照明的負(fù)荷計(jì)算：=10 KW =0.7 cos=1.0tan=0 =7KW = tan=0Kvar車間總負(fù)荷計(jì)算：=(350+10)=360KW =（0+210）=210Kvar 由上述方法算出個(gè)車間的符合列表如下（計(jì)算負(fù)荷去整）： 廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類型設(shè)備容量Pe/kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)costan計(jì)算負(fù)荷P30/kwQ30/kvarS30/kva1織造車間動(dòng)力3500.80.80.75 280 210 350照明80.810.00 6 0 6總計(jì)358286 210 2紡紗車間動(dòng)力3500.80.80.75 280 210 350照明100.710.00 7 0 7總計(jì)360287 210 3軟 水 站動(dòng)力1000.650.80.75 65 49 81照明30.810.00 2 0 2總計(jì)10367 49 4鍛工車間動(dòng)力500.30.651.17 15 18 23照明60.910.00 5 0 5總計(jì)5620 18 5機(jī)修車間動(dòng)力3000.30.51.73 90 156 180照明70.810.00 6 0 6總計(jì)30796 156 6鍋爐房動(dòng)力2000.750.80.75 150 113 188照明60.810.00 5 0 5總計(jì)206155 113 7水泵房動(dòng)力1500.750.80.75 113 84 141照明30.810.00 2 0 2總計(jì)153115 84 8化驗(yàn)室動(dòng)力1000.750.80.75 75 56 94照明60.810.00 5 0 5總計(jì)10680 56 9卸油泵房動(dòng)力500.750.80.75 38 28 47照明90.810.00 7 0 7總計(jì)5945 28 10倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力500.30.51.73 15 26 30照明30.810.00 2 0 2總計(jì)5317 26 總計(jì)取 =0.9 、 =0.95 1168 9493、全廠負(fù)荷計(jì)算取=0.9；=0.95根據(jù)上表可算出：=1168Kw；=949kvar； 其中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和；是所有設(shè)備無(wú)功之和。則=0.911682Kw =1051Kw=0.95949kvar=902kvar= kvA=1385 kvA=2104A=1051/1385=0.76二、無(wú)功功率補(bǔ)償要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，而由上面的計(jì)算可知=0.760.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9，這里取=0.92。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.76提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為： = (tan - tan)=1051 tan(arccos0.76) -tan(arccos0.92) =451kvar 取=600 kvar因此，其電容個(gè)數(shù)為：n=/=600/100=6，由于電容是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取30正好。無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)補(bǔ)償后無(wú)功功率：= -=949kvar -451kvar =498kvar低壓側(cè)補(bǔ)償后視在功率：=1270kvA變壓器損耗為：=0.0151270=19.05Kw=0.061270=76.2kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：=+=886.46Kw=-=422kvar=982 kvA無(wú)功率補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：=/=0.910.9因此，符合設(shè)計(jì)的要求。第三章 變電所位置和型式的選擇 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。在工廠平面圖的下邊和左側(cè),任作一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸,然后測(cè)出各車間（建筑）和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等，、分別代表廠房1、2、3.10號(hào)的功率，工廠的負(fù)荷中心假設(shè)在P(,),其中P=+=。因此仿照力學(xué)中計(jì)算中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：圖3.1 機(jī)械廠總平面圖按比例K在工廠平面圖中測(cè)出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置表3.1所示。表3.1各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置坐標(biāo)軸12345678910X()3.33.33.64.24.24.24.25.35.35.6Y()1.22.23.51.22.63.64.61.52.54.3 由計(jì)算結(jié)果可知，x=4.3， y=2.5,工廠的負(fù)荷中心在2號(hào)廠房的東面（參考圖3.1和3.2）?？紤]的方便進(jìn)出線及周圍環(huán)境情況，決定在5號(hào)廠房的東側(cè)緊靠廠房修建工廠變電所，其型式為附設(shè)式。圖3.2 按負(fù)荷功率矩法確定負(fù)荷中心第四章 變電所變壓器和主接線方案的選擇1、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，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選=1000 kvA=982kvA，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，而每臺(tái)變壓器容量根據(jù)式（3-1）、（3-2）選擇，即 （0.60.7）982kvA =（589.2687.4）kvA（3-1）（+）=(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA（3-2） 因此選兩臺(tái)S9-800/10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Yyn0。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：2.1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案 這種主接線由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分方便，而且在發(fā)生短路故障時(shí)，過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘，如果短路故障已經(jīng)消除，則可立即合閘恢復(fù)供電。如果配備自動(dòng)重合閘裝置，則供電可靠性更高。但是如果變電所只此一路電源進(jìn)線時(shí)，一般也只用于三級(jí)負(fù)荷；但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連時(shí)，或另有備用電源時(shí)，則可用二級(jí)負(fù)荷。如果變電所有兩路電源進(jìn)線，如圖4-1所示，則供電可靠性相應(yīng)提高，可供二級(jí)負(fù)荷或少量一級(jí)負(fù)荷。S9-1000/10圖4-1 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案2.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案 一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如4-2所示，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開(kāi)QF11 ，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對(duì)變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。S9-800/10圖4-2 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案2.3 主接線方案的選擇 車間的一、二級(jí)負(fù)荷所占比重較大，必須兩個(gè)電源供電時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。每臺(tái)變壓器均能承擔(dān)對(duì)全部一、二級(jí)負(fù)荷的供電任務(wù)。如果與相鄰車間有聯(lián)絡(luò)線時(shí)，當(dāng)車間變電站出現(xiàn)故障時(shí)，其一、二級(jí)負(fù)荷可通過(guò)聯(lián)絡(luò)線保證繼續(xù)供電，則可以只選用一臺(tái)變壓器。從上述的方案比較中可以看出，則裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案。第五章 短路電流的計(jì)算5.1 繪制計(jì)算電路 500MVAK-1K-2LGJ-150,6km10kVS9-1000/10380V(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 取基準(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=5.50kA （5-1）=144kA （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)的電抗標(biāo)幺值 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架空線路的電抗標(biāo)幺值 查表得LGJ-150的線路電抗=0.35，而線路長(zhǎng)8km，故=0.35()8=2.6 （5-4）5.3.3電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故=4.5100MVA/（1001000KVA）=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,圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值,并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。k-1k-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+2.6=2.8 （5-6）5.4.2 三相短路電流周期分量有效值=5.50kA/2.8=1.96kA （5-7）5.4.3 其他三相短路電流=1.96kA （5-8）=2.551.96=5.0kA （5-9）=1.511.96=2.96kA （5-10）5.4.4 三相短路容量=100MVA/2.8=35.7MVA （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+2.6+4.5=7.3 （5-12）5.5.2三相短路電流周期分量有效值=144kA/7.3=19.7kA （5-13）5.5.3 其他短路電流=19.7kA （5-14）=1.8419.7 kA =36.2kA （5-15）=1.0919.7 kA=21.5 kA （5-16）5.5.4三相短路容量=100MVA/7.3=13.7 MVA （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)三相短路電流三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.7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祷蚨搪啡萘浚椿?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： 6.1.4.1短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件（1） 斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流的峰值應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流，或其動(dòng)穩(wěn)定電流有效值應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流即 ；。（2）電流互感器大多數(shù)給出動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為；式中，為電流互感器的額定一次電流。6.1.4.2斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為 式中，為電器的熱穩(wěn)定電流；t為其熱穩(wěn)定時(shí)間；為通過(guò)電器的三相短路穩(wěn)態(tài)電流；為短路發(fā)熱假想時(shí)間。電流互感器大多給出熱穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定時(shí)間t，其熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為 式中，為電流互感器額定一次電流母線、電纜的短路熱穩(wěn)定度,可按其滿足熱穩(wěn)定度的最小截面來(lái)校驗(yàn)，即 式中，A 為母線、電纜的導(dǎo)體截面積；C 為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)，35千伏高壓側(cè)的短路計(jì)算值：Ik=2.61KA,Ish=3.94KA,ish=6.66KA。過(guò)程：SW2-35/630型高壓斷路器校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV 額定工作電流630A線路計(jì)算電流92.75A 額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值17KA ish(3)=6.66KA4S熱穩(wěn)定電流是6.62422.621.12GW5-35G/630-72 型高壓隔離開(kāi)關(guān)校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV 額定工作電流630A線路計(jì)算電流92.75A 額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值72KA ish(3)=6.66KALCW-35 型電流互感器校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV 額定工作電流500A線路計(jì)算電流92.75A 額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值210KAish(3)=6.66KA熱穩(wěn)定合格JDJ-35 型電壓互感器校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV1S熱穩(wěn)定電流是(65+0.1)1=4238.01KA2.621.12經(jīng)計(jì)算以上設(shè)備都合格。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)10kV57.7A()2.61kA3.94kA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/63010kV630kA16kA40 kA高壓隔離開(kāi)關(guān)-10/20010kV200A-25.5 kA二次負(fù)荷0.6電壓互感器JDJ-1010/0.1kV-電壓互感器JDZJ-10-電流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81避雷針FS4-1010kV-戶外隔離開(kāi)關(guān)GW4-12/40012kV400A-25kA6.2 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1616.86A25.22kA27.49kA-一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)-低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低壓斷路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-低壓斷路器DW20-200380V200A（大于）25 kA-低壓斷路HD13-1500/30380V1500A-電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-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 變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇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，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1.1所示的工廠平面圖量得變電所至1號(hào)廠房距離約為288m，而查表得到120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=94.8kW, =91.8 kvar，故線路電壓損耗為=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 紡紗車間 饋電給2號(hào)廠房（紡紗車間）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 軟水站 饋電給3號(hào)廠房（軟水站）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 鍛工車間 饋電給4號(hào)廠房（鍛工車間）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）。7.2.5 機(jī)修車間 饋電給5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）。7.2.6 鍋爐房 饋電給6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 水泵房 饋電給7號(hào)廠房（水泵房）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）。7.2.8 化驗(yàn)室 饋電給8號(hào)廠房（化驗(yàn)室）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卸油泵房 饋電給9號(hào)廠房（卸油泵房）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）。7.2.10 倉(cāng)庫(kù) 饋電給10號(hào)廠房（倉(cāng)庫(kù)）的線路，由于倉(cāng)庫(kù)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(dǎo)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=16.2A及環(huán)境溫度23，初選截面積4，其=19A，滿足發(fā)熱條件。 b）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，=2.5，因此上面所選的4的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 c) 所選穿管線估計(jì)長(zhǎng)50m，而查表得=0.85，=0.119，又倉(cāng)庫(kù)的=8.8kW, =6 kvar，因此1.5 從工廠供電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表6-1可知，按GB5006292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JBJ696和JGJ/T1692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7A。 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DW151500/3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)。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(shí)現(xiàn)對(duì)線路的短路故障的保護(hù)，限于篇幅，整定亦從略。第九章 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計(jì)9.1變電所的防雷保護(hù)9.1.1 直接防雷保護(hù) 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引