畢業(yè)設(shè)計（論文）某電機修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計

1、某電機修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計某電機修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 摘摘 要要 本論文主要依照工廠供電設(shè)計必須遵循的一般原則、基本內(nèi)容和設(shè)計流程，對某 電機修造廠變電所進行了設(shè)計說明，本文按照設(shè)計要求，在查閱大量參考資料、手冊 后，對負荷計算及無功功率補償計算，變配電所所址和型式的選擇，變電所主變壓器 臺數(shù)、容量及類型的選擇，變配電所主結(jié)線方案的設(shè)計，短路電流的計算，變配電所 一次設(shè)備的選擇，變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護裝置的選擇與整定，變配 電所防雷保護與接地裝置的設(shè)計等進行了詳細的設(shè)計說明。并附有相應(yīng)的圖表、公式 和計算結(jié)果。這次設(shè)計的變配電所完全滿足設(shè)計要求。

2、本設(shè)計通過對計算負荷，選出變壓器；通過計算三相短路電流，選出其他保護器 件；通過三相短路電流，選擇過電流保護設(shè)備；然后選擇二次回路的設(shè)備，對一次側(cè) 設(shè)備進行控制、檢測；最后注意安全、接地和防雷的設(shè)置。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：有功功率，電力變壓器，三相短路電流，過電流，接地 目 錄 第一章第一章 緒緒 論論 .4 4 1.1課題背景、目的及意義 .4 1.1.1課題的背景.4 1.1.2課題的目的及意義.4 1.2設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計圖樣 .4 1.2.1設(shè)計的主要包括.4 1.2.2設(shè)計圖樣.5 第二章第二章 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) .6 6 2.1 電機修造廠 .6 第三章第三章 設(shè)計說明設(shè)計說明 .8

3、 8 3.1 負荷計算及功率補償.8 3.1.1 負荷計算的內(nèi)容和目的 .8 3.1.2 負荷計算的方法 .9 3.1.3 各用電車間負荷情況及各車間變電所容量。 .9 3.1.4 全廠負荷計算。.10 3.1.5 功率補償.10 3.2 變電所、配電所位置和型式的選擇 .11 3.2.1 電機修造廠總變電所位置和型式的選擇.11 3.3 電機修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇 .12 3.3.1 變壓器容量及臺數(shù)的選擇。.12 3.3.2 變配電所主結(jié)線的選擇原則 .13 3.3.3 主結(jié)線方案選擇.13 3.3.4 配電所的主接線選擇.17 3.5 短路電流的計算 .18 3.5

4、.1 繪制計算電路.18 3.5.2 求 k -1，k-2 點的三相短路電流和短路容量.19 3.5.3 求 1 k 點的三相短路電流和短路容量.21 3.6 變電所一次設(shè)備的選擇校驗.21 3.6.1 35kv 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 .21 3.6.2 10kv 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 .22 3.6.3 變電所高壓母線的選擇.23 3.7 變電所進出線選擇。.24 3.7.1 35kv 高壓進線的選擇校驗 .24 3.7.2 10kv 高壓出線的選擇 .24 3.7.3 作為備用電源的高壓線的選擇校驗。 .27 3.8 變電所二次方案的選擇與繼電保護.28 3.8.1 高壓斷路器的操動機構(gòu)控

5、制與信號回路 .28 3.8.2 變電所的電能計量回路 .29 3.8.3 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路.29 3.8.4 變電所的保護裝置 .29 3.9 變電所的防雷保護與接地裝置的設(shè)計.37 3.9.1 變電所的防雷保護.37 3.9.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計.38 第四章第四章 結(jié)結(jié) 論論 .4040 第一章第一章 緒緒 論論 1.11.1課題背景、目的及意義課題背景、目的及意義 1.1.11.1.1 課題的背景課題的背景 本課題是根據(jù)劉介才主編的工廠供電設(shè)計指導(dǎo)上兩個題目為原型，根據(jù)指導(dǎo) 老師的要求設(shè)計。 變電所是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié),它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、 經(jīng)

6、濟運行。在 35kv10kv 配電變電所設(shè)計研究方面，最近幾十年發(fā)展更是迅猛。尤其 是對變電站綜合自動化的研究，已經(jīng)進行了多年,并取得了令人矚目的進展。變電站綜 合自動化目前在國外已得到了較普遍的應(yīng)用。例如美國、德國、法國、意大利等國家, 在他們所屬的某些電力公司里,大多數(shù)的變電站都實現(xiàn)了綜合自動化及無人值班方式。 在我國，現(xiàn)在變電所的基本也是向著變電站綜合自動化這個方向發(fā)展的，但是根 據(jù)我國的國情，現(xiàn)在大多數(shù)變電站還是沒有完全實現(xiàn)保護和控制綜合自動化。傳統(tǒng)的 變電站的設(shè)計發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)十分的成熟了。根據(jù)供電的設(shè)計內(nèi)容和流程，可以十分 的方便的按照步驟設(shè)計。 1.1.21.1.2 課題的目的及

7、意義課題的目的及意義 本題目主要目的是設(shè)計某電機修造廠的變電所總降壓配電設(shè)計。 與原來的課程設(shè)計比較，本題不僅設(shè)計量大了許多，而且在更個方面的要求也有 所加強。雖然變電所的設(shè)計在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術(shù)，但是作為自動化專業(yè)的學(xué)生， 本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且各個方面都有所深入。 尤其是繼電保護的問題，有了更加深入的學(xué)習(xí)。 雖然本題沒有對變電站綜合自動化有所研究，但是對日后向這個方面的學(xué)習(xí)和發(fā) 展打下了堅實的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計不僅進一步加強專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，拓寬知識面， 提高理論知識水平。而且擴寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨立思考和分析問題 的能力。 1.21.2設(shè)

8、計的主要內(nèi)容、設(shè)計圖樣設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計圖樣 1.2.11.2.1 設(shè)計的主要包括設(shè)計的主要包括 （1）設(shè)計的基本依據(jù)和資料。 （2）區(qū)域變電所和車間變電所負荷計算。 （3）無功功率補償計算及補償電容器選擇。 （4）短路電流的計算和動穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度的計算機。 （5）變壓器容量及臺數(shù)的選擇。 （6）變電所進出線的選擇。 （7）變電所的電纜，電線，高壓開關(guān)柜，低壓配電電屏，動力配電箱，電流互感器， 避雷器，母線等主要設(shè)備的選擇。 （8）區(qū)域變電所進線側(cè)線路的繼電保護， （采用定時限過電流保護） 。主變壓器的差 動保護，瓦斯繼電器保護，工廠變電所進線側(cè)單相接地保護。 （9）防雷裝置與保護接地裝置

9、的設(shè)計。 （10） 、域變電所的主接線圖、工廠變電所主接線圖、各種保護裝置接線原理圖。 （11）畫出工廠變電所的平面圖。 1.2.21.2.2 設(shè)計圖樣設(shè)計圖樣 （1）變電所主結(jié)線電路圖 電機修造廠總降壓變電所主結(jié)線電路圖 （3）各種保護裝置接線原理圖 變電所進線側(cè)線路的繼電保護原理電路圖， （采用定時限過電流保護） 。主變壓器 的差動保護原理電路圖，瓦斯繼電器保護原理電路圖，工廠變電所進線側(cè)單相接地保 護原理電路圖 （4）變電所平、剖面圖 電機修造廠總降壓變電所平、剖面圖 第二章 設(shè)計依據(jù) 2.12.1 電機修造廠電機修造廠 （1） 電機修造廠總平面圖（圖 2-1） 圖 2-1 某電機修造廠

10、總平面布置圖 （2） 工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格 本廠承擔(dān)某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn) 規(guī)模為修理電機 7500 臺，總?cè)萘繛?45 萬 kw；制造電機總?cè)萘繛?6 萬 kw，制造單機最 大容量為 5520kw；修理變壓器 500 臺；生產(chǎn)電氣備件為 60 萬件。本廠為某大型鋼鐵聯(lián) 合企業(yè)重要組成部分。 （3） 工廠各車間負荷情況及車間變電所的容量 如表 2-1 所示。本表系進行車間供電系統(tǒng)設(shè)計后的資料。 表 2-1 工廠各車間負荷情況及各車間變電所容量 計算負荷 序 號 車間名稱 設(shè)備容量 （千瓦） p30 （千瓦） q30 （千乏） s30 （千伏安）

11、變壓器臺 數(shù)及容量 車間變電 所代號 1 電機修造車間 250560950078811000 no 1 車變 2 加工車間 8861632583051400 no 2 車變 3 新制車間 6342223364031500 no 3 車變 4 原料車間 5143101833601400 no 4 車變 5 備件車間 5621991582541315 no 5 車變 6 鍛造車間 1053658681100 no 6 車變 7 鍋爐房 2691971722621315 no 7 車變 8 空壓站 3221811592411315 no 8 車變 9 汽車庫 543302740180 no 9 車變

12、 10 大線圈車間 3351871182211250 no 10 車 變 11 半成品試驗站 3652874641500 no 11 車 變 12 成品試驗站 229064048080011000 no 12 車 變 13 加壓站 2561631392141250 14 設(shè)備處倉庫（轉(zhuǎn) 供負荷） 3382884441500 15 成品試驗站內(nèi)大 型集中負荷 3600288023003686 主要為高壓整流裝置， 要求專線供電。 （4） 供用電協(xié)議 當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設(shè)計部門選定： 從某 220/35kv 區(qū)域變 電所提供電源，此站距廠南側(cè) 4.5km。 為滿足二級負荷的需求，從

13、某 35/10kv 變電 所，提供 10kv 備用電源，此所距廠南側(cè) 4km。 電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表 2-2 所示。其供電系統(tǒng)圖，如圖 2-2 所示。 表 2-2 區(qū)域變電站 35kv 母線短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)最大運行方式600mva )3( max. k s系統(tǒng)最小運行方式280mva )3( min. k s kv kv km 圖 2-2 供電系統(tǒng)圖 供電部門對工廠提出的技術(shù)要求： 區(qū)域變電所 35kv 饋電線的過電流保護整定 時間1.8s，要求工廠總降壓變電所的過電流保護整定時間不大于 1.3s。 在工 op t 廠 35kv 電源側(cè)進行電能

14、計量。 工廠最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)不低于 0.9。 供電貼費為 700 元/kva。每月電費按兩部電費制：基本電費為 18 元/kva，動力 電費為 0.4 元/kwh，照明電費為 0.5 元/kwh （5） 工廠負荷性質(zhì) 本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大有功負荷利用小時 數(shù)為 2300h。鍋爐房和空壓站是二級負荷。其余為三級負荷。 鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠， 消防用水需廠方自備。因此，鍋爐房供電要求具有較高的可靠性。 （6） 工廠自然條件 氣象資料 年最高氣溫 38，年平均氣溫 23，年最低氣溫-8，年最熱月平 均最高氣溫 33

15、，年最熱月地下 0.8m 處平均溫度 25，常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，年雷 暴日數(shù)為 20 地質(zhì)水文資料 平均海拔 500m，地層以砂粘土為主，地下水位 35m。 第三章 設(shè)計說明 3.13.1 負荷計算及功率補償負荷計算及功率補償 3.1.13.1.1 負荷計算的內(nèi)容和目的負荷計算的內(nèi)容和目的 （1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其 熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采 用 30 分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 （2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù) 1 秒左右的最大負荷電流。一般取啟 動電流上午

16、周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元 件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。 （3） 平均負荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最 大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計 算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。 3.1.23.1.2 負荷計算的方法負荷計算的方法 有功計算負荷為 (3-1) edp kp 30 式中，為設(shè)備容量。 e p 無功計算負荷為 (3-2)tan 3030 pq 式中，為對應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。tancos 視在計算負荷為 (3-3) 2 30 2

17、3030 qps 總的計算電流為 (3-4) n u s i 3 30 30 式中，為額定電壓 380v。 n u 3.1.33.1.3 各用電車間負荷情況及各車間變電所容量。各用電車間負荷情況及各車間變電所容量。 表 3-1 計算負荷 序 號 車間名稱 設(shè)備容量 （千瓦） p30 （千瓦） q30 （千乏） s30 （千伏安） 變壓器臺 數(shù)及容量 車間變電 所代號 1 電機修造車間 250560950078811000 no 1 車變 2 加工車間 8861632583051400 no 2 車變 3 新制車間 6342223364031500 no 3 車變 4 原料車間 51431018

18、33601400 no 4 車變 5 備件車間 5621991582541315 no 5 車變 6 鍛造車間 1053658681100 no 6 車變 7 鍋爐房 2691971722621315 no 7 車變 8 空壓站 3221811592411315 no 8 車變 9 汽車庫 543302740180 no 9 車變 10 大線圈車間 3351871182211250 no 10 車 變 11 半成品試驗站 3652874641500 no 11 車 變 12 成品試驗站 229064048080011000 no 12 車 變 13 加壓站 2561631392141250 1

19、4 設(shè)備處倉庫（轉(zhuǎn) 供負荷） 3382884441500 15 成品試驗站內(nèi)大 型集中負荷 3600288023003686 主要為高壓整流裝置， 要求專線供電。 3.1.43.1.4 全廠負荷計算。全廠負荷計算。 取 kp = 0.92; kq = 0.95 根據(jù)上表可算出：p30i = 6520kw; q30i = 5463kvar 則 p30 = kpp30i = 0.96520kw = 5999kw q30 = kqq30i = 0.955463kvar = 5190kvar 7932kva 2 30 2 3030 qps i30 = s30/3un 94.5a cos = p30/q

20、30 = 5999/7932 0.75 3.1.53.1.5 功率補償功率補償 由于本設(shè)計中上級要求 cos0.9,而由上面計算可知 cos=0.75，滿足發(fā)熱條件。aial233 30 i 動穩(wěn)定度校驗 母線在三相短路時所受的最大電動力為 27 2 )3()3( 103an a l if sh nan m m 7 . 17310 16 . 0 9 . 0 1036.133 27 2 3 母線在作用時的彎曲力矩為 )3( f mn 6 . 15 10 m9 . 0 7 . 173 10 )3( nlf m 母線的截面系數(shù)為 37 2 2 1012 . 3 6 003 . 0 025 . 0 6

21、 m mmhb w 故母線在三相短路時所受到的計算應(yīng)力為 aac mpp m mn w m 501050 1012 . 3 6 . 15 6 37 而硬鋁母線（lmy）的允許應(yīng)力為，由此可見該母線滿 acaal mpmp5070 足短路動穩(wěn)定度的要求。 熱穩(wěn)定度校驗 計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 2 2 3)3( min 7 . 58 /87 95 . 0 1024 . 5 mm mmsa s a c tima ia 式中變電所 35kv 側(cè)縱聯(lián)差動保護動作時間按 0.7s 整定，再加上斷路器tima 斷路時間 0.2s，再加 0.05s。 由于母線的實際截面為，因此該母線滿足短路熱穩(wěn) min

22、 22 75325ammmma 定度要求。 （2） 10kv 母線的選擇校驗 采用硬鋁母線 lmy-3(606)505。 （其選擇和計算方法同前，從略） 所以電機修造廠高壓母線選擇如表 3-8 所示 表 3-8 電機修造廠高壓母線選擇 母線名稱母線型號規(guī)格 35kv 母線lmy-3(253)，即母線尺寸為 25mm3mm 10kv 母線lmy-3(606)505，即母線尺寸為 60mm6mm，中性母線尺寸為 50mm5mm 3.73.7 變電所進出線變電所進出線選擇。選擇。 3.7.13.7.1 35kv35kv 高壓進線的選擇校驗高壓進線的選擇校驗 采用 lj 型鋁絞線架空敷設(shè)，接往 35k

23、v 公用干線。 （1） 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度 33，查資料，初選 lj-35，其 35時aii nt 104 130 ，滿足發(fā)熱條件。aial151 30 i （2） 校驗機械強度 查表，最小允許截面，因此 lj-35 滿足機械強度要求。 2 min 35mma 由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。 3.7.23.7.2 10kv10kv 高壓出線的選擇高壓出線的選擇 （1） 饋電給 1 號廠房（電機修造車間）的線路采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕 緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇 由及土壤溫度 25，查表，初選纜芯為的交聯(lián)電纜，其ai 8 . 38 30 2

24、25mm ，滿足發(fā)熱條件。 30 90iaial 校驗電壓損耗 由電機修造廠平面圖量得變電所至一號廠房距離約 100m，而表查得的鋁芯 2 25mm 電纜的（按纜芯工作溫度 80計） ，又 1 號廠房的kmr54 . 1 0 kmx120 . 0 0 ，因此按式kwp 7 . 618 30 var 9 . 258 30 kq （3-9） n u qxpr u v8 . 9 kv10 1 . 012 . 0 var 9 . 2581 . 054 . 1 7 . 618 kkw u 滿足允許電壓損耗 5的要 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5098 . 0 100100008 . 9 al

25、 uvvu 求。 短路熱穩(wěn)定校驗 計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 2 2 )3( min 4 . 235 /77 95 . 0 18600mm mmsa s a c tima ia 由于前面所選的纜芯截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此改選 2 25mm min a 纜芯的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，即 yjl22-10000-33001150 的四芯 2 300mm 電纜（中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同） 。 （2） 饋電給 2 號廠房（機械加工車間）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙 烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 3

26、00mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （3） 饋電給 3 號廠房（新品試制車間）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙 烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （4） 饋電給 4 號廠房（原料車間）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕 緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （5） 饋電給 5 號廠房（備件車間）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交

27、聯(lián)聚乙烯絕 緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （6） 饋電給 6 號廠房（鍛造車間）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕 緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （7） 饋電給 7 號廠房（鍋爐房）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣 的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22-10000- 2 300mm 33001150 的四芯電

28、纜。 （8） 饋電給 8 號廠房（空壓站）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣 的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22-10000- 2 300mm 33001150 的四芯電纜。 （9） 饋電給 9 號廠房（汽車庫）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣 的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22-10000- 2 300mm 33001150 的四芯電纜。 （10）饋電給 10 號廠房（大線圈車間）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯 絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，

29、從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （11） 饋電給 11 號廠房（半成品試驗站）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚 乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 2 300mm yjl22-10000-33001150 的四芯電纜。 （12） 饋電給 12 號廠房（成品試驗站）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙 烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （13） 饋電給 13 號廠房（

30、加壓站）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕 緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （14） 饋電給 14 號廠房（設(shè)備處倉庫）的線路 亦采用 yjl22-10000 型交聯(lián)聚乙 烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 yjl22- 2 300mm 10000-33001150 的四芯電纜。 （15） 饋電給 15 號廠房（成品試驗站內(nèi)大型集中負荷）的線路 亦采用 yjl22- 10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 （方法同上，從略）纜芯

31、截面選 ，即 yjl22-10000-33001150 的四芯電纜。 2 300mm 3.7.33.7.3 作為備用電源的高壓線的選擇校驗。作為備用電源的高壓線的選擇校驗。 采用 lj 型鋁絞線架空敷設(shè)，與相距約 4km 的某 35/10kv 變電所的 10kv 母線相聯(lián)。 （1） 按發(fā)熱條件選擇 工廠二級負荷容量共 503kva，及室外環(huán)境溫度為a 1 . 29kv103/503 30 kvai 33，查表，初選 lj-16，其 35時的，滿足發(fā)熱條件。 30 5 . 93iaial （2） 校驗電壓損耗 由表查得纜芯為的鋁絞線的，（按線間幾何 2 16mmkmr07 . 2 0 kmx38

32、 . 0 0 均距 0.8m 計） 。 又，線路長度kwkwp 1 . 384)184 1 . 200( 30 kvar 4 . 150var 8 . 86 6 . 63 30 kq 按 4km 計，因此按式(3-9)，得 v9 .340 kv10 438 . 0 var 4 . 150407 . 2 1 . 384 kkw u 滿足允許電壓損耗 5的要 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 54 . 310010000 9 . 340 al uvvu 求。 （3） 短路熱穩(wěn)定度校驗 因為鄰近某 35/10kv 變電所電源 10kv 側(cè)的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡(luò)線的短路熱 穩(wěn)定度校驗計算無法

33、進行，只有暫缺。 綜合以上所選電機修造廠變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表 3-9 所示 表 3-9 電機修造廠變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的型號規(guī)格 線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格 35kv 電源進線lj-35 鋁絞線(三相三線架空) 至 1 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 2 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 3 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 4 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 10kv 高壓 出線 至 5 號廠房yjl22-10000-330

34、01150 四芯電纜(直埋) 至 6 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 7 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 8 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 9 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 10 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 11 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 12 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 13 號廠房yjl22-10000-330

35、01150 四芯電纜(直埋) 至 14 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 至 15 號廠房yjl22-10000-33001150 四芯電纜(直埋) 10kv 高壓 出線 至塑料制品廠3lj-501lj-35(三相四線架空) 與鄰近 35/10kv 變電所 10kv 聯(lián)絡(luò)線lj-16 鋁絞線(三相三線架空) 3.83.8 變電所二次方案的選擇與繼電保護變電所二次方案的選擇與繼電保護 3.8.13.8.1 高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路 斷路器采用手力操動機構(gòu)，其控制與信號回路如圖 3-9 所示。 圖 3-10 手動操作的斷路

36、器控制和信號回路 wc控制小母線 ws信號小母線 gn綠色指示燈 rd紅色指示燈 r限流電阻 yr跳閘線圈(脫扣器) km繼電保護出口接觸器 qf16斷路器 qf 的輔助觸點 qm手動操作機構(gòu)輔助觸點 3.8.23.8.2 變電所的電能計量回路變電所的電能計量回路 變電所 35kv 進線側(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和無功電能，并據(jù)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。 3.8.33.8.3 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 變電所 35kv 側(cè)母線裝有電壓互感器避雷器柜，其中電壓互感器為 3 個 j

37、djj2-35 型，組成（開口三角）的結(jié)線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。/ 00 yy 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線上，裝有三相有功電度表、三相無功電度表和電流表。 高壓進線上，亦裝有電流表。 10kv 側(cè)的出線上，均裝有有功電度表和無功電度表。10kv 側(cè)母線裝有電壓互感器 避雷器柜，其中電壓互感器為 2 個 jdj-10 型，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。儀表 的準(zhǔn)確度等級按規(guī)范要求。 3.8.43.8.4 變電所的保護裝置變電所的保護裝置 （1） 進線側(cè)線路的繼電保護 裝設(shè)定時限過電流保護。采用 gl15 型感應(yīng)式過電流繼電器，三相三繼電器式結(jié)線。 （見圖 3-10） 。其工作原理為：當(dāng)一次電

38、路發(fā)生相間短路時，電流繼電器 ka 瞬時動作， 閉合其觸點，使時間繼電器 kt 動作。kt 經(jīng)過整定的時限后，其延時觸點閉合，使串聯(lián) 的信號繼電器（電流型）ks 和中間繼電器 km 動作。ks 動作后，其指示牌掉下，同時 接通信號回路，給出燈光信號和音響信號。km 動作后，接通跳閘線圈 yr 回路，使斷路 器 qf 跳閘，切除短路故障。qf 跳閘后，其輔助觸點 qf1-2 隨之切斷跳閘回路。在短路 故障被切除后，繼電保護裝置除 ks 外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而 ks 可手動復(fù)位。 圖 3-10 變電所進行側(cè)線路定時限過電流保護的原理電路圖 過電流保護動作電流的整定 利用式（3-1

39、0） （3-10） max l ire wrel op i kk kk i 其中，aakvkvaii tnl 2081042353630022 1max ，因此動作電流為：2 . 1 rel k1 w k8 . 0 re k405200 i k a8 . 7208 408 . 0 12 . 1 aiop 整定為 8a。 （只能為整數(shù)，且不能大于 10a） op i 過電流保護動作時間的整定 定時限過電流保護其動作時限，利用時間繼電器（ds 型）來整定。因為題目知區(qū) 域變電站 220/35kv 饋電線的過電流保護整定時間，所以電機修造廠變電sstop22 . 0 所進線側(cè)線路的定時限過電流保護時

40、間 t，由于不知區(qū)域變電站饋電線采用ttop 的是定時限過電流保護，還是反時限過電流保護。我在這里假設(shè)為反時限過電流保護， 所以 t2s0.7s1.3s 所以時間整定為 1.3s。 過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗 利用式（3-11） （3-11）5 . 1 )2( min opi kw p ik ik s 其中，1 w kkakvkvkakii tkk 8 . 21035 3 . 11866 . 0 )2( 2min ，因此其保護靈敏系數(shù)為：aakkii wiopop 3601/409 1 1.58 . 7360/2800aasp 滿足靈敏系數(shù) 1.5 的要求。 （2） 主變壓器的繼電保護裝置 裝設(shè)

41、瓦斯保護（其接線圖見圖 3-11） 其保護原理如下：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障（輕瓦斯）時，瓦斯繼電器 kg 的上 觸點 kg1-2 閉合，動作于報警信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障（重瓦斯）時，kg 的 下觸點 kg3-4 閉合，通常是經(jīng)中間繼電器 km 動作于斷路器 qf 的跳閘機構(gòu) yr，同時通 過信號繼電器 ks 發(fā)出跳閘信號。但 kg3-4 閉合，也可以利用切換片 xb 切換，使 ks 線 圈串接限流電阻 r，動作于報警信號。 由于瓦斯繼電器下觸點 kg3-4 在重瓦斯故障時可能有“抖動” （接觸不穩(wěn)定）的情 況，因此為了使跳閘回路穩(wěn)定地接通，斷路器能足夠可靠地跳閘，這里利用中間繼電 器

42、 km 的上觸點 km1-2 作“自保持”觸點。只要 kg3-4 因重瓦斯動作一閉合，就使 km 動作，并借其上觸點 km1-2 的閉合而自保持動作狀態(tài)，同時其下觸點 km3-4 也閉合， 使斷路器 qf 跳閘。斷路器跳閘后，其輔助觸點 qf1-2 斷開跳閘回路，以減輕中間繼電 器觸點的工作，而其另一對輔助觸點 qf3-4 則切斷中間繼電器 km 的自保持回路，使中 間繼電器返回。 圖 3-11 變壓器瓦斯保護的接線圖 裝設(shè)聯(lián)差動保護（其原理圖，接線圖見圖 3-12、3-13） 其保護原理如下：在變壓器正常運行或差動保護的保護區(qū)外發(fā)生短路時， ta1，ta2，ta3 的二次電流與 ta4，ta

43、5，ta6 的二次電流相等或近似相等，則流入繼電 器 kd 的電流0，繼電器 kd 不動作。當(dāng)差動保護的保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，對于單 ka i 端供電的變壓器來說，則 ta4，ta5，ta6 的二次電流等于 0，則等于 ka i ta1，ta2，ta3 的二次電流，超過繼電器 kd 所整定的動作電流，使 kd 瞬時動作， )(dop i 然后通過出口繼電器 km 使斷路器 qf 跳閘，切除短路故障，同時通過信號繼電器 ks 發(fā) 出信號。由于變電所的主變壓器采用 yd11 聯(lián)結(jié)組，這就造成變壓器兩側(cè)電流在 30的 相位差。因此，雖然可通過恰當(dāng)選擇變壓器兩側(cè)電流互感器的變流比，使互感器二次 電流相等

44、，但由于這兩個電流之間存在 30相位差，從而在差動回路中仍然有相當(dāng)打 的不平衡電流，為互感器二次電流。為了消除差動回路中的這一不平 2 268 . 0 iidsp 2 i 衡電流，因此將裝設(shè)在變壓器星型聯(lián)結(jié)一側(cè)的電流互感器接成三角形聯(lián)結(jié)，而將裝 dsp i 設(shè)在變壓器三角形聯(lián)結(jié)一側(cè)的電流互感器接成星型聯(lián)結(jié)，如此連接進行相位差的相互 補償后，即可消除差動回路中因變壓器兩側(cè)電流相位不同而引起的不平衡電流。 圖 3-12 變壓器縱聯(lián)差動保護的原理電路圖 圖 3-13 yd11 聯(lián)結(jié)變壓器的縱聯(lián)差動保護接線 差動保護配置 裝設(shè)三個 bch-2 型差動繼電器和高壓側(cè)三個變比為 200/5 的電流互感器，

45、低壓側(cè) 裝設(shè)三個 800/5 的電流互感器。 整定計算 算出變壓器各側(cè)額定電流，選出電流互感器和確定其二次回路額定電流。計算結(jié) 果見表 3-10 表 3-10 變壓器各側(cè)額定電流及互感器選擇 各側(cè)數(shù)值 序號數(shù)值名稱 35kv 側(cè)10kv 側(cè) 1 變壓器各側(cè)額定電流(a) 104 353 6300 364 103 6300 2 電流互感器接線方式 y 3 選擇電流互感器一次電流的計算值(a)1801043 364 4 電流互感器變比 200/5=40800/5=160 5 電流互感器二次回路額定電流(a)5 . 4 40 1043 28 . 2 160 364 由表 3-10 中可看出，35kv

46、 側(cè)電流互感器的二次回路額定電流大于 10kv 側(cè)，因此 35kv 側(cè)為基本側(cè)（第側(cè)） 。 計算保護裝置 35kv 側(cè)的一次動作電流：按躲過最大不平衡電流條件 max ktxrelop ifufkki 1.3（10.10.050.05）5240a136a 其中為可靠系數(shù)，取 1.3；為電流互感器同型系數(shù)，型號相同時取 0.5，krelktx 型號不同時取 1.0；為電流互感器允許最大相對誤差，取 0.1；為變壓器調(diào)壓側(cè)fu 調(diào)壓所引起的相對誤差，取調(diào)壓范圍的一半；為由于繼電器實用匝數(shù)與計算匝數(shù)不 f 等而引起的相對誤差，初選時先選中間值 0.05（最大值為 0.091） ；為最大外部短 max

47、 k i 路電流周期分量。 按躲過勵磁涌流條件 aii rtop 1351043 . 13 . 1 其中為變壓器基本側(cè)額定一次電流 rt i 按躲過電流互感器二次回路斷線條件 aii fhop 1621042 . 13 . 13 . 1 max 其中為正常運行時變壓器的最大負荷電流，取為（1.21.3）。 maxfh i tn i 1 因此，應(yīng)該按躲過電流互感器二次回路斷線條件，選用 35kv 側(cè)一次動作電流 。aiop162 確定線圈接法及匝數(shù)：平衡線圈，分別接于 35kv 及 10kv 側(cè)。 基本側(cè)（35kv）二次動作電流 a n ik i ta opjx kop 05 . 4 40 16

48、21 基本側(cè)（35kv）的計算匝數(shù) 匝81.14 05 . 4 60 0 kop c i aw w 選擇基本側(cè)的實用匝數(shù) 匝15 sy w 其中差動線圈實用匝數(shù)，平衡線圈實用匝數(shù)匝14 syc w匝1 syph w 在實用匝數(shù)下，35kv 側(cè)繼電器動作電流為 a w aw i sy kop 29 . 4 14 60 0 確定 10kv 側(cè)繼電器平衡線圈的匝數(shù) 匝61.1514 28 . 2 5 . 4 15 syc r r sycph w i i ww 確定繼電器平衡線圈實用匝數(shù)為匝。16 syph w 計算由于實用匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差 f 0132 . 0 1461.15 16

49、61.15 syccph syphcph ww ww f 因為0.05 且相差很小，故不需核算動作電流。 f 計算最小靈敏系數(shù)：變壓器 10kv 側(cè)兩相短路時變壓器 35kv 側(cè)流入繼電器的電流 ka kvkvka n i i ta k kcd 12 . 0 40 1035/ 3 . 11866 . 0 33 其中為最小運行方式下 10kv 母線兩相短路，歸算到 35kv 側(cè)的短路電流。 k i 35kv 側(cè)繼電器動作電流 a ww aw i sycsyph kop 2 1416 60 0 計算最小靈敏系數(shù) 260 2 120 min kop kcd sen i i k 故最小靈敏系數(shù)滿足要求

50、。 （3） 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置 裝設(shè)反時限過電流保護 采用 gl15 型感應(yīng)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。 過電流保護動作電流的整定 利用式（3-10） （3-10） max l ire wrel op i kk kk i 其中，取， 30max 2iil aai 6 . 92 4 . 1546 . 0 30 3 . 1 rel k1 w k8 . 0 re k ，因此動作電流為：325160 i k aaiop4 . 9 6 . 922 328 . 0 13 . 1 整定為 9a。 過電流保護動作時間的整定。按終端保護考慮，動作時間整定為 0.

51、5s。 過電流保護靈敏系數(shù)。因無鄰近某 35/10kv 變電所 10kv 母線經(jīng)聯(lián)絡(luò)線至本廠變 電所 10kv 母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏系數(shù)，只有從略。 （4） 變電所 10kv 側(cè)的保護裝置 10kv 側(cè)總開關(guān)和 10kv 出線均采用 sn10-10/1000 型高壓少油斷路器，其采用手 力操動機構(gòu)，其控制與信號回路如圖 3-10 所示。 3.93.9 變電所的防雷保護與接地裝置的設(shè)計變電所的防雷保護與接地裝置的設(shè)計 3.3.9.19.1 變電所的防雷保護變電所的防雷保護 （1） 直擊雷防護 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相 連。 由于變電所有露天配

52、電裝置，應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝 設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護范圍包括整個變電所。按規(guī)定，獨立避雷針的接地裝置接地電 阻。通常采用 36 根長 2.5m、50mm 的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一10 e r 排或多邊形排列，管間距離 5m，打入地下，管頂距地面 0.6m。接地管間用 40mm4mm 的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用 25mm4mm 的鍍鋅扁鋼，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 20mm 的鍍鋅圓鋼，長 11.5m。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有 3m 以上 距離。 在 35kv 架空進行上，架設(shè) 12km 的避雷線，以消除近區(qū)進線上的雷擊閃絡(luò)，避 免