854611194某冶金機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計

1、工業(yè)供配電技術(shù)課程設(shè)計報告專 業(yè)： 電 氣 自 動 化 班 級： 07電氣2班 學(xué) 號： 070722065 姓 名： 李 俊 峰 指導(dǎo)教師： 王 愛 樂 2009年 10 月 25 日陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)供配電技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計（論文）題目： 高平冶金機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計一、課程設(shè)計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：課程設(shè)計（論文）要求 要求根據(jù)本廠所能取得的電源，繪出設(shè)計圖紙。 2）課程設(shè)計（論文）原始數(shù)據(jù)（資料） 工廠總平面圖陽泉冶金機械廠總平面圖工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大利用負荷小時為3750h，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

2、負荷外，其余均屬三級負荷。低壓動力設(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。本廠的負荷統(tǒng)計資料如下表所示。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)1鑄造車間動力3000.30.70照明60.81.02鍛壓車間動力3500.30.65照明80.71.07金工車間動力4000.20.65照明100.81.06工具車間動力3600.30.60照明70.91.04電鍍車間動力2500.50.80照明50.81.03熱處理車間動力1500.60.80照明50.81.09裝配車間動力1800.30.70照明60.81.010機修車間動力

3、1600.20.65照明40.81.08鍋爐房動力500.70.80照明10.81.05倉庫動力200.40.80照明10.81.0生活區(qū)照明3500.70.90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6kv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)線牌號為lgj-120，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.15m；干線首端距離本廠約7km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為350mva。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護的動作時間為1.5s。為滿足貫徹二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。

4、已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為75km，電纜線路總長度為20km。 氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為35，年平均氣溫為20，年最低氣溫為-12.5，年最熱月平均最高氣溫為30，年最熱月平均氣溫為25，年最熱月地下0.8m處平均溫度為25。當?shù)刂鲗?dǎo)風向為東北風，年雷暴日數(shù)為30。 地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔525m，地層以黃土為主，地下水位為3m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計為18元/kva，動力電費為0.20元/kwh，照明電費為0.50元/kwh。工廠最大負荷時的功率因數(shù)不

5、得低于0.93。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費：610kv為800元/kva。二、課程設(shè)計進度：時間設(shè)計內(nèi)容備注第一天下達課程設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計的具體要求和完成的任務(wù)第二天搜集.整理.研究資料。了解同類課題的設(shè)計，對本設(shè)計有個全面的認識和把握，形成自己的設(shè)計思路和方法。第三天第四天負荷計算和無功功率計算。利用需要系數(shù)法進行負荷計算，經(jīng)無功功率補償后功率因數(shù)不得低于0.90。第五天變電所位置和型式.主變壓器的選擇以及變電所主接線方案的設(shè)計。滿足安全.可靠.優(yōu)質(zhì).經(jīng)濟的要求。第六天短路電流的計算。合理選擇短路點，確定基準值，利用標幺值法計算各短路點的參數(shù)并繪

6、制成表格。第七天變電所一次設(shè)備以及進出線的選擇和校驗。必須按照變電所一次設(shè)備以及進出線的選擇和校驗的相應(yīng)條件來與項目進行此項工作，以確保運行的安全可靠。第八天變電所二次回路方案的選擇以及繼電保護的整定.防雷保護和接地裝置的設(shè)計。第九天變電所二次回路應(yīng)包含高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路.變電所的電能計量回路.變電所的測量與絕緣監(jiān)察回路.繼電保護裝置應(yīng)滿足對可靠性.選擇性.靈敏性.迅動性的要求，防雷保護應(yīng)具有直擊雷和雷電入侵波的防護功能，接地裝置的設(shè)計應(yīng)經(jīng)濟合理。第十天課程設(shè)計說明說的撰寫第十一天第十二天第十三天打印和裝訂第十四天三、主要參考文獻（資料）：1 唐志平. 供配電技術(shù)m.北京：電子

7、工業(yè)出版社，2005 2 劉介才，戴紹基.工廠供電（第版）m.北京：機械工業(yè)出版社，20013 劉介才.工廠供電設(shè)計指導(dǎo)m.北京：機械工業(yè)出版社，1999專業(yè)班級 學(xué)生 課程設(shè)計（論文）工作起止日期 指導(dǎo)教師簽字 日期 教研室主任審查簽字 日期 系主任批準簽字 日期 課程設(shè)計評語課程設(shè)計成績：目 錄一、緒論 1頁碼二、負荷計算和無功功率補償 4頁碼三、變電所位置和型式的選擇 10頁碼四、變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇 10頁碼五、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計 11頁碼六、短路電流的計算 12頁碼七、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 15頁碼八、變電所進出線的選擇與校驗 20頁碼九、變電所二次回路方案

8、的選擇及繼電保護的整定 21頁碼十、防雷保護和接地裝置的設(shè)計 25頁碼十一、總結(jié) 28頁碼附錄：變電所主結(jié)線圖 30頁碼參考書目 30頁碼一、緒論一、工廠供電的意義和目的（1.1）工廠供電的意義 工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)

9、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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。（1.2）工廠供電的目的工廠供電工作要很好地為

10、工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(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)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4）經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，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、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 二、課程設(shè)計提供的原始數(shù)據(jù)資料（2.1）工廠的總平面圖陽泉冶金機械廠總平面圖（2.2）工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大利用

11、負荷小時為3750h，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。低壓動力設(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。本廠的負荷統(tǒng)計資料如下表所示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)1鑄造車間動力3000.30.70照明60.81.02鍛壓車間動力3500.30.65照明80.71.07金工車間動力4000.20.65照明100.81.06工具車間動力3600.30.60照明70.91.04電鍍車間動力2500.50.80照明50.81.03熱處理車間動力1500.60.80照明50.81.0

12、9裝配車間動力1800.30.70照明60.81.010機修車間動力1600.20.65照明40.81.08鍋爐房動力500.70.80照明10.81.05倉庫動力200.40.80照明10.81.0生活區(qū)照明3500.70.90工廠負荷統(tǒng)計資料（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6kv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)線牌號為lgj-120，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.15m；干線首端距離本廠約7km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為350mva。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流

13、保護的動作時間為1.5s。為滿足貫徹二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為75km，電纜線路總長度為20km。（2.4） 氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為35，年平均氣溫為20，年最低氣溫為-12.5，年最熱月平均最高氣溫為30，年最熱月平均氣溫為25，年最熱月地下0.8m處平均溫度為25。當?shù)刂鲗?dǎo)風向為東北風，年雷暴日數(shù)為30。（2.5）地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔525m，地層以黃土為主，地下水位為3m（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

14、費按主變壓器容量計為18元/kva，動力電費為0.20元/kwh，照明電費為0.50元/kwh。工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.93。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費：610kv為800元/kva。二、負荷計算和無功功率補償2.1、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周期分量作為計算電

15、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。2.2、負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有： 有功功率： p30 = pekd 無功功率: q30 = p30 tg 視在功率: s3o = p30/cos 計算電流: i30 = s30/3un2.3、各用電車間負荷計算結(jié)

16、果如下表：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)計算負荷p30/kwq30/kars30/ka1鑄造車間動力3000.30.709091.8128.6照明60.81.04.804.82鍛壓車間動力3500.30.65105122.9161.5照明80.71.05.605.67金工車間動力4000.20.658093.6123照明100.81.08086工具車間動力3600.30.60108140180照明70.91.06.306.34電鍍車間動力2500.50.8012593.8156照明50.81.04043熱處理車間動力1500.60.809067.5112.5照明50.8

17、1.04049裝配車間動力1800.30.705455.177照明60.81.04.804.810機修車間動力1600.20.653237.449照明40.81.03.203.28鍋爐房動力500.70.803526.343.8照明10.81.00.800.85倉庫動力200.40.808610照明10.81.00.800.8生活區(qū)照明3500.70.9024580.9272 陽泉冶金機械廠負荷計算結(jié)果表2.4、全廠負荷計算在負荷計算時采用的是需要系數(shù)法對各個車間進行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分和生活區(qū)照明一起計算。具體步驟如下。1.鑄造車間：動力部分p(30)=300kw0.3

18、=90kw s(30)=90/0.7=128.6kva q(30)=90kw1.02=91.8kvar照明部分p(30)=6kw0.8=4.8kw q(30)=0 2.鍛壓車間：動力部分p(30)=350kw0.3=105kw s(30)=105/0.65=161.5kva q(30)=105 kw1.17=122.9 kvar照明部分p(30)=8 kw0.7=5.6 kwq(30)=0 3金工車間：動力部分p(30)=400 kw0.2=80 kw q(30)= 80 kw1.17=93.6 kvars(30)= 80/0.65=123 kva照明部分 p(30)=10 kw0.8=8 k

19、wq(30)=0 4工具車間：動力部分p(30)=360 kw0.3=108 kwq(30)=108 kw1.33=140 kvars(30)=108/0.6=180 kva照明部分p(30)=10 kw0.8=8 kwq(30)=0 5電鍍車間：動力部分p(30)= 250 kw0.5=125 kwq(30)=125 kw0.75=93.8 kvars(30)=125/0.75=156 kva照明部分 p(30)=5 kw0.8=4 kwq(30)=0 6熱處理車間：動力部分p(30)= 150 kw0.6=90 kwq(30)=90 kw0.75=67.5 kvars(30)= 90/0.

20、8=112.5 kva照明部分p(30)=5 kw0.8=4 kwq(30)=0 7裝配車間：動力部分p(30)= 180 kw0.3=54 kwq(30)=54 kw1.02=55.1 kvars(30)=54/0.7=77 kva照明部分p(30)=6 kw0.8 kw4.8 kwq(30)=08機修車間：動力部分p(30)=160 kw0.2=32 kwq(30)=32 kw1.17=37.4 kvars(30)=32/0.65=49 kva照明部分p(30)=4 kw0.8=3.2 kwq(30)=09鍋爐房：動力部分p(30)=50 kw0.7=35 kwq(30)=35 kw0.7

21、5=26.3 kvars(30)=35/0.8=43.8 kva照明部分p(30)=1 kw0.8=0.8 kwq(30)=0 10倉庫：動力部分p(30)= 20 kw0.4=8 kwq(30)=8 kw0.75=6 kvars(30)=8/0.8=10 kva照明部分p(30)=20q(30)=0 11生活區(qū)照明 p(30)=350kw0.7=245kw；q(30)=2450.33=80.9kvar s(30)=245kw/0.9=272kva 全場功率負荷為： 取全場的同時系數(shù)為：kp=0.95 ， kq=0.97，則全場負荷為： p(30)=0.95（1063.6+63.2）=1070

22、.46kw q(30) =0.97867.372=841.35lvar s(30) =1070.461070.46 +841.35841.35 =1361.53kv，a i（30）=1361.53kv,a/30.38kv=2068.69a2.5、功率補償由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為：這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90，?。?。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.79提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：取:=480則補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：計算電流變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計算負荷為：補償后的功率因

23、數(shù)為：滿足（不低于0.93）的要求2.6年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到：年有功電能消耗量： 年無功電能耗電量： 結(jié)合本廠的情況，年負荷利用小時數(shù)為4800h，取年平均有功負荷系數(shù)，年平均無功負荷系數(shù)。由此可得本廠：年有功耗電量：；年無功耗電量：三、變電所位置和形式的選擇由于本廠有二級重要負荷，考慮到對供電的可靠性的要求，采用兩路進線，一路有10kv公共市電架空進線（中間有電纜接入變電所）；一路引自鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。變電所的形式由用電負荷的狀況和周圍的環(huán)境情況確定，根據(jù)變電所位置和形式的選擇規(guī)定及gb50053-1994的規(guī)定，結(jié)合本廠的實際情況，這里變電所采用單

24、獨設(shè)立方式。四、變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇一、主變壓器臺數(shù)的選擇由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。 二、主變壓器容量的選擇 裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量st應(yīng)同時滿足以下兩個條件： （1）任一臺單獨運行時，st=（0.6-0.7）*s30 （2）任一臺單獨運行時，sts30（+），即滿足全部一、二級負荷需求。 由于s30（1）= 7932 kva，因為該廠都是上二級負荷所以按條件2 選變壓器。代入數(shù)據(jù)可得：st=（0.6-0.7）*1169.0

25、3=（701.42818.32）kv*a 又考慮到本廠的氣象資料（年平均溫度為23），所以變壓器的實際容量：st實=（1-0.08）*st=920 kv*a 也滿足使用條件，同時又考慮到未來的幾年的發(fā)展，所以取st=1000 kv*a。三、主變壓器類型的選擇考慮到安全和可靠性的問題，確定變壓器為sc3系列箱型干式變壓器。型號sc3-1000/10，其主要技術(shù)要求指標如下表所示：變壓器型號額定 容量 /kv*a額定電壓kv聯(lián)結(jié)組型號損耗/kv空載電流i。%短路阻抗uk%高壓低壓空載負載sc3-1000/10100010.50.4dyn112.457.451.36（附：參考尺寸（mm）：長1760

26、 寬1025 高1655 重量（kg）：3410）五、變電所主結(jié)線方案的選擇一、變配電所主結(jié)線的選擇原則（1）當滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。（2）當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。（3）當供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。（4）為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。（5）接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。（6）610kv固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。

27、（7）采用610kv熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。（8）由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。（9）變壓器低壓側(cè)為0.4kv的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。（10）當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。 二、主結(jié)線方案選擇對于電源進線電壓為35kv及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為610kv的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所

28、，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。 總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。 （1）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下這種主結(jié)線，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)線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路電源例如wl1線路停電檢

29、修或發(fā)生故障時，則斷開qf11 ，投入qf10 （其兩側(cè)qs先合），即可由wl2恢復(fù)對變壓器t1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。（2）一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器qf10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器qf11 和qf12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如t1停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開qf1

30、1 ，投入qf10 （其兩側(cè)qs先合），使兩路電源進線又恢復(fù)并列運行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進線斷路器qf11 、qf12 ，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。 （3）一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖，這種主結(jié)線圖兼有上述兩種橋式結(jié)線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所（4）一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結(jié)線較之采用單母線結(jié)線，供

31、電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結(jié)線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設(shè)計的電機修造廠是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較短（2.5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展。采用一、二側(cè)單母線分段的總降壓變電所主結(jié)線（即全橋式結(jié)線）。六、短路電流的計算一、短路電流計算的目的及方法 ：本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖（一）所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠7km的饋電變電站經(jīng)lgj-120架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為350mv.a；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計算本廠變

32、電所高壓6kv母線上k-1點短路和低壓380v母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。二、本設(shè)計采用標幺制法進行短路計算（1）確定基準值 ?。?所以：（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗） 1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值 2）架空線路（xo = 0.3/km）3）電力變壓器（uk% = 6） 可繪得等效電路如圖如下圖（二）所示： (3)求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標幺值：2）三相短路電流周期分量有效值： 3）其他三相短路電流： 4）三相短路容量： (4)求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標

33、幺值：2)三相短路電流周期分量有效值：3)其他三相短路電流： 4)三相短路容量：七、變電所一次設(shè)備的選擇和校驗（一）變電所高壓一次設(shè)備的選擇根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用天津市長城電器有限公司生產(chǎn)的jyn2-10（z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。此高壓開關(guān)柜的型號：jyn2-10/4ztta（說明：4：一次方案號；z：真空斷路器；t：彈簧操動；ta ：干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取，具體設(shè)備見附圖三變電所高壓電氣主接線圖。初選設(shè)備：高壓斷路器： zn24-10/1250/20 高壓熔斷器：rn2-10/0.5 -50 電流互感器：lzzqb6-10-0.5-200

34、/5 電壓互感器：jdzj-10 接地開關(guān)：jn-3-10/25母線型號：tmy-3（504）；tmy-3（8010）+1（606）絕緣子型號：za-10y抗彎強度：3.75kn（戶內(nèi)支柱絕緣子）從高壓配電柜引出的10kv三芯電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，型號：yjv-350，無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度。（二）變電所高壓一次設(shè)備的校驗根據(jù)高壓一次設(shè)備的選擇校驗項目和條件，在據(jù)電壓、電流、斷流能力選擇設(shè)備的基礎(chǔ)上，對所選的高壓側(cè)設(shè)備進行必需的動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定度校驗。2.1設(shè)備的動穩(wěn)定校驗1) 高壓電器動穩(wěn)定度校驗校驗條件： 由以上短路電流計算得=6.404ka；= 3.792ka。并查找所

35、選設(shè)備的數(shù)據(jù)資料比較得：高壓斷路器zn24-10/1250/20 =50ka6.404 ，滿足條件；電流互感器lzzqb6-10-0.5-200/5 =79ka6.404，滿足條件；jn-3-10/25接地開關(guān)=63 ka6.404 ，滿足條件。2) 絕緣子動穩(wěn)定度校驗校驗條件： 母線采用平放在絕緣子上的方式，則：（其中=200mm；=900mm）。所以：滿足要求。3) 母線的動穩(wěn)定校驗校驗條件： tmy母線材料的最大允許應(yīng)力=140mpa。10kv母線的短路電流=3.792kz；=6.404ka 三相短路時所受的最大電動力： 母線的彎曲力矩： 母線的截面系數(shù)： 母線在三相短路時的計算應(yīng)力：

36、可得，=140mpa=，滿足動穩(wěn)定性要求。2.2高壓設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗1) 高壓電器熱穩(wěn)定性校驗校驗條件： 查閱產(chǎn)品資料：高壓斷路器：=31.5ka,t=4s；電流互感器：=44.5ka ,t=1s；接地開關(guān)：=25ka,t=4s。取，=2.511ka，將數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)計算以上電器均滿足熱穩(wěn)定性要求。2) 高壓母線熱穩(wěn)定性校驗校驗條件： a=查產(chǎn)品資料，得銅母線的c=171，取。母線的截面： a=504=200允許的最小截面： 從而，該母線滿足熱穩(wěn)定性要求 。 3) 高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗校驗條件： a=允許的最小截面：所選電纜yjv-350的截面 a=50從而，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求 。

37、（三）變電所低壓一次設(shè)備的選擇低壓側(cè)采用的也是天津長城電器有限公司生產(chǎn)的ggd2型低壓開關(guān)柜，所選擇的主要低壓一次設(shè)備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖。部分初選設(shè)備：低壓斷路器：na1 型智能萬能斷路器、tms30型塑殼無飛弧智能斷路器 低壓熔斷器：nt系列 電壓互感器：jdz1系列電流互感器：lmzj1 、lmz1 系列 母線型號： tmy-3（8010）+1（606）絕緣子型號：za-6y抗彎強度：3.75kn（戶內(nèi)支柱絕緣子）另外，無功補償柜選用2個gcj1-01型柜子，采用自動補償，滿足補償要求。（四）變電所低壓一次設(shè)備的校驗由于根據(jù)低壓一次設(shè)備的選擇校驗項目和條件進行的低壓一次側(cè)設(shè)備

38、選擇，不需再對熔斷器、刀開關(guān)、斷路器進行校驗。關(guān)于低壓電流互感器、電壓互感器、電容器及母線、電纜、絕緣子等校驗項目與高壓側(cè)相應(yīng)電器相同，這里僅列出低壓母線的校驗：380kv側(cè)母線上母線動穩(wěn)定性校驗：校驗條件： tmy母線材料的最大允許應(yīng)力=140mpa。380kv母線的短路電流=51.051ka;=41.895ka三相短路時所受的最大電動力為：母線的彎曲力矩： 母線的截面系數(shù)： 母線在三相短路時的計算應(yīng)力： 可得，=140mpa=，滿足動穩(wěn)定性要求。380v側(cè)母線熱穩(wěn)定性校驗：校驗條件： a=查產(chǎn)品資料，得銅母線的c=171，取。母線的截面： a=8010=800允許的最小截面：從而，滿足熱穩(wěn)

39、定性要求 。 八、變電所進出線的選擇與校驗為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟電流密度；機械強度。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般10kv及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。（一）高壓線路導(dǎo)線的選擇架空進線后接了一段交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜yjv-350做引入線（直埋），高壓主接線如附圖三所示。高壓側(cè)計算電流所選電纜的允許載流量：滿足發(fā)熱條件。（二）低壓線路導(dǎo)線的選擇由于沒有設(shè)單獨的車間變電所

40、，進入各個車間的導(dǎo)線接線采用tn-c-s系統(tǒng)；從變電所到各個車間及宿舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用vv22型銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，根據(jù)不同的車間負荷采用不同的截面。其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件：1) 相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，；2) 中性線（n線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足；3) 保護線（pe線）的截面選擇1時，；2時，3時，4) 保護中性線（pen）的選擇，?。╪線）與（pe）的最大截面。結(jié)合計算負荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為：電鍍車間：vv22-1kv-3120+170 兩根并聯(lián)；鑄造車間：vv22-1kv-3240+11

41、20 鍋爐房：vv22-1kv-3120+170 鍛壓車間：vv22-1kv-3150+195； 金工車間：vv22-1kv-3185+195 工具車間：vv22-1kv-3150+195 熱處理車間：vv22-1kv-3150+195 裝配車間：vv22-1kv-370+150 機修車間：vv22-1kv-350+135 倉庫：vv22-1kv-325+116 生活區(qū)：vv22-1kv-3185+195 兩根并聯(lián)；另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線bv型號。九、變電所二次回路的選擇及繼電保護的整定（一） 二次回路方案選擇1) 二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源，交流

42、電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟性差。 考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護方便。這里采用交流操作電源。2) 高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路。3) 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置這里根據(jù)gbj63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視裝置。a) 10kv電源進線上：電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負荷電流，裝設(shè)電流表一只。b) 變電所每段

43、母線上：裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。c) 電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。d) 380v的電源進線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。e) 低壓動力線路：裝設(shè)電流表一只。4) 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ard）（機械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（apd）。（二）繼電保護的整定 繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護裝置比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電

44、保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。型號都采用gl-25/10 。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟，投資大大降低。此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護。（三）變壓器繼電保護變電所內(nèi)裝有兩臺10/0.41000的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為，高壓側(cè)繼電保護用電流互感器的變比為200/5a，繼電器采用gl-25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的

45、動作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。a)過電流保護動作電流的整定： ，故其動作電流：動作電流整定為9a。b)過電流保護動作時限的整定由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護的10倍動作電流的動作時限整定為。c)電流速斷保護速斷電流倍數(shù)整定取 ，故其速斷電流為： 因此速斷電流倍數(shù)整定為： 。（四）10kv側(cè)繼電保護在此選用gl-25/10型繼電器。由以上條件得計算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護的10倍動作時限整定為0.5s；過電流保護采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線路首端的三相短路電流為2.511ka；變比為200/5a保護用電流互感器動作電流為9a。下面對高壓母線處的過電流保護裝置進行整定。（高

46、壓母線處繼電保護用電流互感器變比為200/5a）整定的動作電流取，故， 根據(jù)gl-25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為7a 。整定的動作時限：母線三相短路電流反映到中的電流：對的動作電流的倍數(shù)，即：由反時限過電流保護的動作時限的整定曲線確定的實際動作時間：=0.6s。的實際動作時間：母線三相短路電流反映到中的電流：對的動作電流的倍數(shù)，即：所以由10倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限：。3）0.38kv側(cè)低壓斷路器保護整定項目：(a)瞬時過流脫扣器動作電流整定：滿足 ：對萬能斷路器取1.35；對塑殼斷路器取22.5。(b)短延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：滿足: 取1.2。另外還應(yīng)

47、滿足前后保護裝置的選擇性要求，前一級保護動作時間比后一級至少長一個時間級差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)長延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：滿足： 取1.1。(d)過流脫扣器與被保護線路配合要求：滿足： ：絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時過負荷倍數(shù)(對瞬時和短延時過流脫扣器，一般取4.5；對長延時過流脫扣器，取1.11.2)。(e)熱脫扣器動作電流整定：滿足： 取1.1，一般應(yīng)通過實際運行進行檢驗?？筛鶕?jù)以上整定要求，參考相關(guān)產(chǎn)品資料對低壓側(cè)的na1和tms30系列低壓斷路器進行整定，在此不詳述。十、防雷保護和接地裝置的設(shè)計一、防雷設(shè)備防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來

48、接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)。當線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。二、防雷措施（1）架空線路的防雷措施1架設(shè)避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66kv及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。35kv的架空線路上，一般

49、只在進出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10kv及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。2.提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10kv及以下架空線路防雷的基本措施。3.利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 由于310kv的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導(dǎo)線，也不會引起線路斷路器跳閘。4.裝設(shè)自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ard，使斷

50、路器經(jīng)0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對一般用戶不會有什么影響。5.個別絕緣薄弱地點加裝避雷器  對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護間隙。 （2）變配電所的防雷措施1.裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。2.高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至310kv主變壓器的最大電氣