畢業(yè)設(shè)計(jì)論文某機(jī)械修造廠全廠總降壓變電所的設(shè)計(jì)

1、摘要 本課題實(shí)現(xiàn)了某機(jī)械修造廠全廠總降壓變電所的設(shè)計(jì)。首先確定總體放案，并通過全廠負(fù)荷情況確定主變壓器及容量，并對功率補(bǔ)償進(jìn)行計(jì)算，確定合適的電容器，再確定變壓器的接線方式。第三章對短路電流進(jìn)行計(jì)算，以確定電器設(shè)備，然后進(jìn)行校驗(yàn)，用以確定高壓開關(guān)柜的型號，高壓側(cè)采用jyn1-35型，低壓側(cè)選用jyn2-10型，且均能滿足要求，性能較為優(yōu)良。在第五章中，對主變壓器，線路進(jìn)行氣體、過電流、過負(fù)荷、電流速段保護(hù)、差動保護(hù)，并對保護(hù)進(jìn)行了整定計(jì)算，做出保護(hù)設(shè)計(jì)圖。同時(shí)，在考慮到地形、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、節(jié)約土地及方案的要求，確定了總降壓變電站的平面布置圖，最后對接地防雷進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)還對功率補(bǔ)償方式進(jìn)行了專

2、題設(shè)計(jì)，采用無功功率補(bǔ)償方式，是目前較為先進(jìn)的補(bǔ)償方式，用來降低由于被補(bǔ)償電容的不合理造成的功率因數(shù)不穩(wěn)定和電網(wǎng)的波動。關(guān)鍵詞 負(fù)荷計(jì)算， 功率補(bǔ)償， 短路電流計(jì)算， 電器選擇校驗(yàn) ， 設(shè)備保護(hù)，接地防雷 abstract this topic has realized some mechanical repair shop entire factory always voltage dropping resistor transformer substation design. first determined the overall puts the document, and throu

3、gh the entire factory load situation determination main transformer and the capacity, and carries on the computation to the power compensation, determined the appropriate capacitor, determines the transformer again the wiring way. third chapter carries on the computation to the short-circuit current

4、, by the definite electric appliance equipment, then carries on the verification, with by determined the high-pressured switch cabinet the model, the high-tension side uses jyn1-35, the low pressure side selects jyn2-10, also can satisfy the request, the performance is fine. in the fifth chapter, to

5、 the main transformer, the line carries on the gas, the electric current, the load, the electricity speed of flow section protection, the differential motion protection, and to protected has carried on the installation computation, made the protection design drawing. at the same time, was considerin

6、g the terrain, the environment, the economical, the frugal land and the plan request, had determined always the voltage dropping resistor transformer substation floor-plan, finally docked anti-radar has carried on the design. the design has also carried on the special design to the power compensatio

7、n way, selects the reactive power compensation method, is the present more advanced compensation way, uses for to reduce because is compensated the power factor which the electric capacity creates not reasonably unstable and the electrical network undulation.keyword work-load computation， power comp

8、ensation， short-circuit current， electric equipment verification， protection equipment docked anti-radar 目錄摘要iabstractii引 言1第一章 負(fù)荷計(jì)算21.1 負(fù)荷計(jì)算31.2 功率損耗的計(jì)算及無功功率41.2.1 變壓器的功率損耗計(jì)算41.2.2 無功功率補(bǔ)償51.3.3 線路損耗61.4.4 無功補(bǔ)償后對變壓器進(jìn)行校驗(yàn)6第二章 主接線方案的設(shè)計(jì)72.1 變壓器臺數(shù)的確定72.1.1 變壓器臺數(shù)的確定72.2變壓器容量的確定92.3總降壓變電所的主接設(shè)計(jì)9第三章 短路電流計(jì)算12

9、第四章 主要電器設(shè)備選擇15第五章 繼電保護(hù)的選擇與整定225.1 繼電保護(hù)概述225.2 主變壓器保護(hù)225.2.1氣體保護(hù)225.2.2變壓器的過電流保護(hù)235.2.3 電流速段保護(hù)245.2.3變壓器的過負(fù)荷保護(hù)255.2.4 變壓器的差動保護(hù)265.3 備用電源自動投入裝置27第六章 配電裝置設(shè)計(jì)296.1變電所的布置方案296.2對變電所總體布置的要求296.3 變電所的結(jié)構(gòu)30第七章 防雷接地設(shè)計(jì)347.1 防雷設(shè)計(jì)347.1.1過電壓的種類347.2.2 防雷設(shè)備357.2.3建筑物防雷接裝置的選擇與布置377.2.4 避雷針的保護(hù)范圍387.2.5 避雷針的接地裝置387.2.

10、6 避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算387.2 接地保護(hù)設(shè)計(jì)437.2.1 接地和接地裝置437.2.2 工作接地、保護(hù)接地、和重復(fù)接地437.2.3 接地裝置的裝設(shè)44第八章 專題 低壓動態(tài)柔性無功功率補(bǔ)償裝置468.1 引言468.2 可控并聯(lián)電容柔性補(bǔ)償（tcpc）技術(shù)468.3 電壓、電流相量的關(guān)系478.4 實(shí)時(shí)測量控制電路478.5 結(jié)束語48參考文獻(xiàn)49設(shè)計(jì)感想與體會50致 謝51 引 言 在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個方面電能都起著至關(guān)重要的作用。電能相比較其它能源來說有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）它可以方便的轉(zhuǎn)變成另外一種形式的能。（2）電能經(jīng)過高壓輸電線可輸送很長的距離給遠(yuǎn)方供電。（3）便于實(shí)現(xiàn)

11、自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。電能從生產(chǎn)、輸送到分配、使用要經(jīng)過一個復(fù)雜的過程。電能在輸送的過程中不可避免的要產(chǎn)生損耗，為了減小損耗采用高壓輸電是有效的方法之一。但是高壓電不能被用戶直接使用，必須經(jīng)過把高壓變換為用戶所需要的電壓等級的過程，因此說變電所是電力系統(tǒng)輸電的一個重要環(huán)節(jié)。電能一般要經(jīng)過變電所升壓，經(jīng)過高壓輸電線送出，再經(jīng)過變電所降壓才能供給用戶使用，因此變電所的設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好設(shè)計(jì)工作，對工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和建成投產(chǎn)后的運(yùn)行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂。對變配電所的設(shè)計(jì)是一門涉及多種學(xué)科的綜合性的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。

12、設(shè)計(jì)又是先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，將我們在課本上的理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來。本次設(shè)計(jì)課題為某機(jī)械修造廠35千伏總降壓變配電所的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)任務(wù)以一次系統(tǒng)為主，從負(fù)荷計(jì)算、變壓器的選擇、短路電流計(jì)算、電力變壓器及配電設(shè)備的保護(hù)、平面布置圖、接地防雷等幾個方面作了詳細(xì)的計(jì)算和選擇，保證降壓變電所經(jīng)濟(jì)效益、安全可靠的運(yùn)行，況且對每種設(shè)備特別是變壓器的選擇作了詳細(xì)的比較。選出了最優(yōu)方案，經(jīng)濟(jì)合理。在設(shè)計(jì)過程中，由于經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)水平的某個方面有限，滿面會出現(xiàn)一些不足和錯誤，敬請老師和同學(xué)們批評指正，我將不斷的學(xué)習(xí)改進(jìn)，不斷充實(shí)自己，謝謝指導(dǎo)。 2006 6 4 第一章 負(fù)荷計(jì)算供電設(shè)計(jì)是工廠

13、設(shè)計(jì)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。因此，工廠供電的設(shè)計(jì)要按照一定的原則，結(jié)合具體的需要進(jìn)行。按照國家標(biāo)準(zhǔn)gb50050-95共配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，gb50053-9410千伏一下變電設(shè)計(jì)規(guī)范、gb50054-95高壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠設(shè)計(jì)必須準(zhǔn)旬一下一般原則。（1） 遵守規(guī)范，執(zhí)行政策。必須遵循國家的有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，執(zhí)行國家的有關(guān)規(guī)定和政策，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，現(xiàn)進(jìn)合理。應(yīng)做到保護(hù)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，能耗低和性能較先進(jìn)的電器產(chǎn)品。（3）近期為主，考慮發(fā)展。應(yīng)根據(jù)

14、工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)和遠(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。必須按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)條件等，合理、正確設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)了題為工廠總降壓變電所設(shè)計(jì)。變電所設(shè)計(jì)內(nèi)容：變電所負(fù)荷計(jì)算和武功功率補(bǔ)償；變電所的選址；變電所變壓器的臺數(shù)和容量、形式的確定；便配電所主接線方案的選擇，導(dǎo)線的選擇，短路電流的計(jì)算機(jī)開關(guān)設(shè)備的選擇；二次回路方案的確定及繼電保護(hù)的選擇與整定；防雷保護(hù)與接地保護(hù)的設(shè)計(jì)，變電所照明的設(shè)計(jì)等。 本廠總降壓變電所吉佩點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對用電負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家電網(wǎng)的

15、供電情況，解決對全廠各部門安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的分配電能問題。 1.1 負(fù)荷計(jì)算 計(jì)算負(fù)荷有成需要負(fù)荷或計(jì)算負(fù)荷。負(fù)荷計(jì)算的方法有需求系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積法等幾種方法。本設(shè)計(jì)采用需求系數(shù)法。根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)中提供的數(shù)據(jù)及供用電協(xié)議，按需求系數(shù)法，=,=tg和將全廠與各車間的負(fù)荷情況及計(jì)算負(fù)荷列入表11中。單位名稱設(shè)備容量（kw）電壓等級（kv）需要系數(shù)costg計(jì)算負(fù)荷pc(kw)qc(kvar)sc(kva)no1變電所鑄鋼車間20000.380.40.651.178009361231.3no2變電所鑄鐵車間10000.380.40.71.02400408571.37砂庫1100.38

16、0.70.61.3377102.41128.128no3變電所柳焊車間12000.380.30.451.98360712.8798.5511#水泵房280.380.750.80.7522.416.828no4變電所空壓站2*3900.380.850.750.88663583.44883.16機(jī)修車間1500.380.250.651.1737.543.87557.717鍛造車間4400.380.30.551.52132200.64240.168木型車間185.850.380.350.61.3365.08486.513108.39制造廠200.380.280.61.335.67.4489.318綜

17、合樓200.380.91018018no5變電所鍋爐房3000.380.750.80.75225168.75281.252#水泵房280.380.750.80.752115.7526.25倉庫88.120.380.30.651.1726.43630.93040.688污水提升站140.380.650.80.759.16.82511.375高壓負(fù)荷電弧焊4*125060.90.870.57450025655179.594工頻焊4*30060.80.90.48960460.81064.865空壓機(jī)4*25060.850.850.628505271000.114合計(jì)9172.0846872.9811

18、1461.457 注：no1、no2車間變電所設(shè)置兩臺變壓器，其余設(shè)置一臺變壓器。1.2 功率損耗的計(jì)算及無功功率1.2.1 變壓器的功率損耗計(jì)算因變壓器具有電阻和電抗，所以其功率損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗兩部分。（1） 有功功率損耗 變壓器的有功功率損耗分為鐵耗和銅耗兩部分。 有功功率損耗為： =+*² =13.68+59.9*()²=64.04kw式中：為變壓器的額定容量，為變壓器的計(jì)算負(fù)荷，為變壓器的負(fù)荷率。(2) 無功功率損耗變壓器的無功功率損耗也有兩部分組成。1、 ,是變壓器空載時(shí)，由產(chǎn)生主磁通的勵磁電流所造成的。和繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)。其值與勵磁電流

19、成正比，即： io%/100*sn式中，io%為變壓器空載電流占額定電流的百分比，可以從變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)表中查得。2、 ，是變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組電抗上產(chǎn)生的無功功率損耗，其值也與電流的平方成正比。因變壓器繞組的電抗遠(yuǎn)大于電阻，固可認(rèn)為其在額定電流時(shí)的值與阻抗電壓成正比，即： %/100式中%為變壓器的阻抗電壓百分值。 因此，變壓器的無功功率損耗為：=+=+()² (%/100+%/100²=965.74kw以上各式中，、io%、%均可由變壓器產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)中查出。1.2.2 無功功率補(bǔ)償a、求得的各車間低壓側(cè)有功功率及無功功率加上變電所變壓器的無功功率損耗和無功功率損

20、耗，即為總降壓變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷。有表可知=9172.084kw =6872.981kvar=9172.084+64.04=9236.124kw =6872.981+965.741=7838.721kvar =12114.105kva cos=9172.084/12114.105=0.757b 、電力部規(guī)定，不帶負(fù)荷調(diào)整的電壓設(shè)備的工廠，cos必須在0.9以上。而實(shí)際功率因數(shù)為0.757因此需安裝無功功率補(bǔ)償設(shè)備，以改善功率因數(shù)。c 、無功功率的人工補(bǔ)償可分為：并聯(lián)電容其人工補(bǔ)償、同步電機(jī)補(bǔ)償、動態(tài)無功功率補(bǔ)償。本廠補(bǔ)償方式采用動態(tài)無功補(bǔ)償方式，自動切除電容其以保證功率因數(shù)的穩(wěn)定性，補(bǔ)償選

21、擇在高壓側(cè)，運(yùn)行維護(hù)方便。具體補(bǔ)償裝置見后面的專題柔性無功功率補(bǔ)償裝置。d 、補(bǔ)償容量的確定 由 cos=0.757可知，=40.8º,因此，tg=0.836取補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.925（補(bǔ)償容量過高會造成電網(wǎng)不穩(wěn)定），則得容量為： =( tg- tg)=4145.782kvar1.3.3 線路損耗 因線路存在電阻和電抗，通過電流時(shí)將產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗，但對于本設(shè)計(jì)來說，線路在工廠內(nèi)，長度較小，與變壓器損耗相比可忽略不計(jì)。1.4.4 無功補(bǔ)償后對變壓器進(jìn)行校驗(yàn)選buf10.5-120-1w型電容起36個，每相12個補(bǔ)償后的容量為：qc=6872.981-4320=2550

22、.981kvarpc=9172.084kw sc=9520.950kvar因此，變壓器考慮余量選用sz9-12500/35負(fù)荷要求， 再次計(jì)算變壓器的功率損耗，校驗(yàn)功率因數(shù)是否滿足要求。變壓器的功率損耗為：pt=46.37kw qt=705.15kvarpc=9520.950+46.37=9567.32kw qc=3256.13kvarsc=10106.235kva cos=0.947 因此補(bǔ)償后滿足功率因數(shù)的要求。第二章 主接線方案的設(shè)計(jì)2.1 變壓器臺數(shù)的確定2.1.1 變壓器臺數(shù)的確定 本廠為高壓用電，電網(wǎng)電壓相對波動較大，為改善電能質(zhì)量，選用有載調(diào)壓電力變壓器對于變壓器器臺數(shù)的確定，應(yīng)

23、依據(jù)負(fù)荷容量，對供電可靠性的要求、設(shè)備價(jià)格、綜合投資指標(biāo)及工廠發(fā)展等因素綜合考慮。 設(shè)計(jì)初選三種方案，因?yàn)橛?jì)算符合為9172.084kva。因此，考慮其工廠以后的發(fā)展和擴(kuò)建，選用變壓器容量大約為12500kva左右，因此要考慮是選擇一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行，一臺作為備用；還是兩臺變壓器并列運(yùn)行，一臺變壓器作為備用電源；還是兩臺變壓器并列運(yùn)行，另外兩臺變壓器作為備用電源。下面對每一種方案的優(yōu)缺點(diǎn)從幾個方面做一下簡單的分析：從年功率損耗上看，因?yàn)樽儔浩鞯膿p耗公式為： a=因?yàn)闉楣S用電，年用電比較均衡，設(shè)工廠用電為八小時(shí)，晚上站用電為五小時(shí)，且工廠用電變壓器的負(fù)荷率為80%，站用電為10%。且年用電時(shí)間

24、為300天。因此,使用12500kva電力變壓器年運(yùn)行損耗量為： a1=（）+（=64.04kw2400h+36.38kw1500h=153696+54570=208266kwh如果選用兩臺6300kva變壓器，變壓器的負(fù)荷也為80%，如果考慮晚上也是兩臺供電，則變壓器年運(yùn)行電能總消耗量為： a2=（）+（=39.591kw22400h+39.59121500h=190036.8kw+118773kw=308809.8kwh從兩種方案的變壓器年損耗電量比較看，相差100543.8kwh。由此看來，采用一臺12500kva變壓器單獨(dú)運(yùn)行，將比二臺6300kva 變壓器運(yùn)行年節(jié)電10543.8kw

25、h。如果折合成電費(fèi)，按該變電所平均售電單價(jià)0.45元計(jì)算，每年可節(jié)約45244.71元。如果工廠晚上站用電采用一臺變壓器工電，將減少損耗，其年損耗量為：a2=（）+（=39.591kw22400h+39.591kw1500h=190036.8kwh+59386.5kwh=249423.3kwh由此也可以看出，年消耗量也大于一臺運(yùn)行，而且給操作帶來很大的麻煩。而且損耗過大會造成功率因數(shù)無法提高，造成補(bǔ)償電容的增大，功率因數(shù)較低，造成較大浪費(fèi)。因此，選用12500kva變壓器經(jīng)濟(jì)效果更加。從投資上看，一臺12500kva的變壓器價(jià)格在60萬左右。而每臺6300kva的變壓器價(jià)格在35萬左右?？晒?jié)省

26、大約十幾萬元。加之省去一次構(gòu)架、二次構(gòu)架、熔斷器、隔離開關(guān)、主二次開關(guān)等約20萬元，兩種方案的總投資相差30萬元。如果用這筆差價(jià)資金是完全可以解決12500kva 變壓器的主一次開關(guān)保護(hù)和二次保護(hù)及互感器、開關(guān)的更換問題。這樣，采用第一種方案不僅降低了主變壓器無故的電能損耗，也大大提高了變壓器的保護(hù)水平，而且還節(jié)省了大量的投資，可謂一舉多得。 從安全運(yùn)行方面來看，一臺變壓器運(yùn)行管理比兩臺變壓器容易得多，假設(shè)故障率相同，以臺變壓器比兩臺變壓器的故障率低，能保證供電的可靠性，且變壓器占地面積較小，更有利于以后的發(fā)展。從系統(tǒng)發(fā)展和負(fù)荷增長的角度看，變電所變壓器的容量在不斷增大，容量較小的變壓器在以后

27、的發(fā)展過程中將無法與大容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行，如果工廠的容量進(jìn)一步增大，小容量的變壓器將不能使用，造成巨大浪費(fèi)。因此，小容量的變壓器將逐步被淘汰。在節(jié)約土地方面，采用一臺變壓器不僅可以節(jié)約建筑面積，節(jié)省費(fèi)用，而且在以后的發(fā)展過程中，可以為以后的擴(kuò)建留有更多的安裝變壓器的空間，為以后的用電增大時(shí)多他其變壓器并列運(yùn)行創(chuàng)造了條件。在備用電源的問題上，從以上幾個角度考慮，以同樣選用一臺12500kva的變壓器，更加經(jīng)濟(jì)，更加合理，且維護(hù)運(yùn)行方便。因此經(jīng)過損耗，、投資、維護(hù)、功率因數(shù)等方面的計(jì)算，選用一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行更加合理。因此最終方案確定為一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行，一臺變壓器作為備用。本廠用電等級為三級，采

28、用此方案完全可以保證工廠用電可靠性的要求。2.2變壓器容量的確定變壓器容量的選擇要求為：a、裝單臺變壓器時(shí)，其額定容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，考慮今后發(fā)展應(yīng)留有一定的裕度，并考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即： 當(dāng)裝兩臺變壓器時(shí)，其中一臺主變壓器容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個條件：任一臺運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷底60%-70%的要求；任一臺運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的需要。變壓器的容量也跟主接線方式的選擇有關(guān)。跟主接線方案一起確定，因此，選擇變壓器容量時(shí)，考慮主接線方式。2.3總降壓變電所的主接設(shè)計(jì)2.3.1根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，本設(shè)計(jì)內(nèi)容為：將電源進(jìn)線為35千伏的電壓先經(jīng)過工廠總降壓變電所為6千伏的高壓配電

29、電壓，然后經(jīng)過車間變電所，降為一般用電設(shè)備需要的低壓電源。 （1） 高壓側(cè)接線方式：單母線分段方式 對大型企業(yè)來說，為使重要負(fù)荷得到可靠的供電，應(yīng)采用兩臺變壓器，有兩個獨(dú)立電源供電，采用單母線分段接線方式。（2） 低壓側(cè)接線方式：單母線分段接線方式 總降壓變電所通常采用單母線接線分段方式。單母線的可靠性及靈活性不高，適用于三級負(fù)荷或另有低壓備用電源的一、二級負(fù)荷。 對于兩臺或者多臺變壓器的變電所，一般采用單母線分段方式以臺變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，另外一臺變壓器自動接入，保證了供電的可靠性。綜上所述，主接線確定方案為：兩路電源供電及兩臺變壓器兩個電源分列運(yùn)行，兩臺變壓器非并列運(yùn)行：高壓側(cè)低壓側(cè)均采用單

30、母線分段接線方式。主接線如下圖所示。第三章 短路電流計(jì)算短路電流按正常方式計(jì)算如圖所示：3.1.1根據(jù)計(jì)算電路作出的計(jì)算短路電流的等值電路如下圖所示：3.2.2 為了選擇高壓電器設(shè)備，整定繼電保護(hù)，需計(jì)算總降壓變電所的5千伏側(cè)、6潛伏母線側(cè)及廠區(qū)高壓配電線路末端的短路電流，但是因?yàn)楣S廠區(qū)不大，總降壓變電所到最遠(yuǎn)距離不過數(shù)百米，因此，6潛伏母線側(cè)與6千伏饋電線末端出的短路電流極小。故先計(jì)算主變壓器高、低壓測量點(diǎn)的短路電流。（1） 各元件電抗用標(biāo)么值計(jì)算輸電線路為lgj-185型，查表得：=0.33 =0.334,設(shè)基準(zhǔn)容量=100mva，基準(zhǔn)點(diǎn)壓=37kv， =6.3kv 系統(tǒng)電抗為*，地區(qū)變

31、電所220伏母線短路容量未知，本設(shè)計(jì)忽略，認(rèn)為=0。35千伏供電線路的電抗： *=l*/²=0.317*8*100/37*37=0.185總降壓變電所的主變壓器電抗：=%/100*/=0.64 由此可知，供電系統(tǒng)短路技術(shù)數(shù)據(jù)，即在最大、最小運(yùn)行方式下的短路容量求得的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值為： 最大運(yùn)行方式下：*=/=0.5 最小運(yùn)行方式下：*=/=0.57（2）、點(diǎn)三相短路電流計(jì)算 a、最大運(yùn)行方式下: =*8*/=0.107 =*+*+*=1.325 0.107<1.325/3=0.441 忽略不計(jì)。 點(diǎn)基準(zhǔn)電流：=/1.732=9.16ka =1/=1/1.325=0.755 =9

32、.16*0.755=6.919ka =2.55=17.644ka =75.472mvab、最小運(yùn)行方式下： =0.57+0.185+0.64=1.395 =6.566ka =2.55*=16.744ka =71.685kva列表如下： 點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目（ka）(ka)(ka)(mva)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式6.9196.91917.64475.472系統(tǒng)最小運(yùn)行方式6.5666.56616.74471.685(3)、點(diǎn)三相短路電流計(jì)算a、最大運(yùn)行方式下： =0.5+0.185=0.685 =/1.732*=1.56ka=2.277ka=5.807ka=145.985mvab、最小運(yùn)行方式下：=

33、0.57+0.185=0.755=2.066ka=5.269ka=132.45mva 列表如下： 短路電流計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目（ka）(ka)(ka)(mva)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式2.2772.2775.807145.985系統(tǒng)最小運(yùn)行方式2.0662.0665.269132.45第四章 主要電器設(shè)備選擇4.1.1 本工廠總降壓變電所所需選擇的高壓電器設(shè)備，主要指6千伏和35千伏側(cè)短路器及操動機(jī)構(gòu)、隔離開關(guān)、熔斷器、互感器、導(dǎo)線的截面和型號，絕緣子和成套控制設(shè)備，要按照一定的原則進(jìn)行選擇：（1）、按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電器設(shè)備（2）、按短路條件校驗(yàn)電器設(shè)備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性（3）、開關(guān)電器斷流能力

34、校驗(yàn) 下表為高壓電器設(shè)備的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目電器設(shè)備名稱額定電壓額定電流短路電流校驗(yàn)動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷流能力高壓斷路器 高壓隔離開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)高壓熔斷器電流互感器電壓互感器支柱絕緣子套管絕緣子母線電纜4.1.2 按工作環(huán)境、運(yùn)行要求、經(jīng)濟(jì)效果和貨源情況選擇設(shè)備型號規(guī)格（1） 35千伏側(cè)初選高壓開關(guān)柜jyn1型設(shè)備名稱主開關(guān)操動機(jī)構(gòu)電流互感器電壓互感器熔斷器避雷器型號sn-35cd-10lcz-35jdjjz-35rn2-35fz-35 a 、高壓開關(guān)柜是將開關(guān)電器、互感器、避雷器、及計(jì)量儀表保護(hù)裝置在一起的設(shè)備，可分為固定式和移開式兩種，安裝地點(diǎn)可分為戶外型和戶內(nèi)型兩種。b 、設(shè)計(jì)選用jyn1-35

35、型交流金屬移開式全封閉戶內(nèi)型高壓開關(guān)柜，靈活型好、適用于大型變電所或可靠性要求較高的變配電所，安全可靠、檢修方便，將逐步取代半封閉式開關(guān)柜，并將得到廣泛應(yīng)用。4.1.3、 根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行要求分別選擇高壓開關(guān)柜的六種一次接線方式，分別為： jyn1-37-07 jyn1-35-23 jyn1-35-55 jyn1-35-54 jyn1-35-112 各電器設(shè)備所用數(shù)量如下表所示一次線電器設(shè)07255455112sn10-3511cd-1011lcz-351223接地開關(guān)1rn2-353fz-353jdjjz-353尺寸 1818240029254.1.4、器設(shè)備按短路故障條件的選擇，就是要按

36、最大可能的短路故障時(shí)的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。對熔斷器和裝有熔斷器保護(hù)的電壓互感器，不必進(jìn)行短路穩(wěn)定度校驗(yàn)和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)，對于電力電纜，由于機(jī)械強(qiáng)度不夠，不必進(jìn)行穩(wěn)定度校驗(yàn)。4.1.5、本設(shè)計(jì)35千伏側(cè)高壓設(shè)備重需要動穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度校驗(yàn)的是sn10-35型高壓斷路器及l(fā)cz-35型電流互感器，現(xiàn)分別對這兩種電器設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，并列出校驗(yàn)表如下 sn10-35型高壓斷路器選擇校驗(yàn)表序號裝置地點(diǎn)電氣條件sn10-35型短路器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論135kv35kv符合2157.1a125oa符合32.277ka符合45.807ka51ka符合5*=6.740*1600符合6145.985mva1

37、500mva符合 lcz-35型電流互感器選擇校驗(yàn)序號裝置地點(diǎn)電氣條件lcz-35型電流互感器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論135kv35kv滿足2157.1a額定電流比300/5滿足32.277ka滿足45.807ka動穩(wěn)定校驗(yàn)150*1.414*0.3=63.64ka滿足5*6.999s熱穩(wěn)定校驗(yàn)(65*0.3)*(65*0.3)=380.25滿足式中的求得如下所示：=+其中，為短路電流周期分量等值時(shí)間為短路電流非周期分量等值時(shí)間從周期等值時(shí)間曲線=f(t,)上查得， 在無限大短路電流計(jì)算中，= 所以 =1t為短路持續(xù)時(shí)間等于繼電保護(hù)時(shí)間加上短路器斷開時(shí)間，由于短路電流非周期分量衰減很快，當(dāng)短路電流

38、持續(xù)時(shí)間t1s時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱主要有在今周期分量短路電流決定，非周期分量忽略不計(jì)。查表得：=1.34.1.6 6千伏側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇 6千伏側(cè)高壓開關(guān)柜選擇原則余35千伏側(cè)相似，也需要動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及可斷流能力的校驗(yàn)。 根據(jù)選擇原則，考慮到經(jīng)濟(jì)效益及購買方便和設(shè)備性能先進(jìn)性等因素，低電壓側(cè)初選jyn2-10型交流金屬封閉型移開式開關(guān)柜，具有五防功能。高壓開關(guān)柜的一次接線方式如下： jyn2-10-03 jyn2-10-20 jyn2-10-32 jyn2-10-26 jyn2-10-34 jyn2-10-37其接線方式所需設(shè)備名稱及數(shù)量如下表所示：編號設(shè)備032026323437111cd-10

39、型操動機(jī)構(gòu)111sn10-10型短路器333jdzj6-10型電壓互感器3rn2-10型熔斷器3rn3-10型熔斷器3fz2型避雷器3dz10-100/300型自動開關(guān)3jn-10型接地開關(guān)1尺寸 84015002200 以下為短路器及電流互感器的選擇校驗(yàn)表： 高壓斷路器選擇校驗(yàn)表序號sn10-10型短路器選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論110kv10kv滿足21200a840.57ka滿足331.5ka6.919ka滿足480ka17.644ka滿足51984.5s62.234ks滿足 低壓熔斷器的選擇校驗(yàn)有以下三個方面：1 額定電壓不應(yīng)小于保護(hù)線路的額定電壓2 熔斷器的額定電流

40、不應(yīng)小于線路的計(jì)算電流，使熔體在工作時(shí)不致于熔斷3 對熔斷器斷流能力進(jìn)行校驗(yàn)經(jīng)計(jì)算，所選熔斷器符合要求，可以滿足系統(tǒng)需要。電流互感器選擇校驗(yàn)表序號lzzjb-6-10型電流互感器選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論110kv10kv滿足2額定變比1200/5840.57a滿足36.919ka滿足4110ka17644ka滿足5372162.234滿足注：其中及計(jì)算與35千伏側(cè)時(shí)相同。經(jīng)校驗(yàn)可知，所選的高壓電氣設(shè)備都能滿足要求，能保證正常可靠的運(yùn)行，各種開關(guān)柜均能滿足要求。4.1.7、導(dǎo)線及站內(nèi)電纜的選擇 導(dǎo)線和電纜的選擇是供配電設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。導(dǎo)線和電纜是分配電能的主要器件，選擇的

41、合理與否，直接影響到有色金屬的消耗量量與線路的投資，以及電力網(wǎng)的安全運(yùn)行。 導(dǎo)線和電纜的選擇，必須滿足用電設(shè)備對供電安全可靠和電能質(zhì)量的要求，盡量節(jié)省投資，降低年運(yùn)行費(fèi)，布局合理，維修方便。 導(dǎo)線和電纜的選擇包括兩方面內(nèi)容：型號選擇和截面選擇。a、導(dǎo)線和電纜型號的選擇原則 導(dǎo)線和電纜的選擇應(yīng)根據(jù)其使用環(huán)境、工作條件等因素來確定。 本廠戶外架空線選用lgj型 ，解決了機(jī)械強(qiáng)度差的問題，而交流電具有趨膚效應(yīng)，所以導(dǎo)體中通過電流時(shí)，電流實(shí)際只從鋁線經(jīng)過，這樣確定鋼心鋁絞線的界面時(shí)只需考慮鋁線部分的面積。 本廠內(nèi)電纜由于額定電流較大，因此選用yjv型。b、導(dǎo)線和電纜的界面選擇原則 導(dǎo)線和電纜的選擇不須

42、滿足安全、可靠和經(jīng)濟(jì)原則，可按以下幾種方式選擇：按允許載流量選擇按機(jī)械強(qiáng)度選擇、 按允許電壓損失選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 、 滿足短路穩(wěn)定條件由于本廠屬于高壓供電，因此選用經(jīng)濟(jì)電流選擇導(dǎo)線方式=/1.732*=157.1a=0.9(鋼心鋁線)=157.1/0.9=174.5a選用lgj-150型導(dǎo)線。發(fā)熱條件校驗(yàn) 25度時(shí) 515>157.1機(jī)械強(qiáng)度 =35<185均符合要求。站內(nèi)電纜選用yjv22-240型，其電流可以滿足要求。且有一定余量。第五章 繼電保護(hù)的選擇與整定5.1 繼電保護(hù)概述 5.1.1 供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行中，可能由于種種原因會發(fā)生各種故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)。最嚴(yán)重的是

43、發(fā)生短路故障并導(dǎo)致嚴(yán)重后果，如燒毀損壞電器設(shè)備造成大面積停電，甚至破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩或解列。因此，必須采取各種有效的措施消除或減少故障。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)迅速切出故障設(shè)備，恢復(fù)正常運(yùn)行；當(dāng)發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理，一面引起設(shè)備故障。機(jī)電保護(hù)裝置就是反映供配電系統(tǒng)中電器設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并能使短路器跳閘或啟動信號裝置發(fā)出預(yù)告信號的一種自動裝置。繼電保護(hù)的任務(wù)是：（1） 自動地、迅速地、有選擇地將故障設(shè)備從供電系統(tǒng)中切除，是其他非故障部分迅速恢復(fù)正常供電；（2） 正確反映電器設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)告信號，以便操作人員采取措施，恢復(fù)電器設(shè)備的正常運(yùn)行；（3

44、） 與供配電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置）配合，提高供電系統(tǒng)的宮殿可靠性。 5.1.2 對繼電保護(hù)的要求根據(jù)繼電保護(hù)的任務(wù)，繼電保護(hù)應(yīng)滿足選擇性、可靠性、速動性和靈敏性的要求。5.2 主變壓器保護(hù) 5.2.1氣體保護(hù)氣體保護(hù)是油浸式電力變壓器的一種主要保護(hù)裝置。gb50062-92規(guī)定，800kva以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)。油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路電流和電弧的作用使絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生了大量氣體引起又流的變化，它使裝載變壓器油箱和油枕管道上的瓦斯繼電器動作，構(gòu)成氣體保護(hù)。目前，我國采用的氣體繼電器主要有浮筒式和開口杯擋板式兩種型號。下圖是氣體保護(hù)

45、的原理接線圖。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體繼電器kg動作，上觸點(diǎn)閉合 ，發(fā)出輕瓦斯動作預(yù)告信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，氣體繼電器kg下觸點(diǎn)閉合，啟動中間繼電器km,是短路器跳閘線圈yr動作，短路起跳閘，同時(shí)信號繼點(diǎn)器ks發(fā)出中瓦斯跳閘信號。為了避免中瓦斯動作時(shí)，氣體繼電器因油氣混合物沖擊引起下觸點(diǎn)“抖動”，利用中間繼點(diǎn)器進(jìn)行“自保持”，以保證短路器可靠跳閘。5.2.2變壓器的過電流保護(hù)當(dāng)通過電力變壓器的電流大于繼電器的動作電流時(shí)，保護(hù)裝置起動并用時(shí)限保證動作的選擇性，這種繼電保護(hù)裝置成為過電流保護(hù)。過電流保護(hù)的整定有：動作電流整定，動作時(shí)限整定和保護(hù)靈敏性校驗(yàn)三項(xiàng)內(nèi)容。過電流保護(hù)的動

46、作電流必須滿足以下兩個條件：a、 正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置不動作，即保護(hù)裝置一次側(cè)的動作電流應(yīng)大于二次側(cè)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。b、 保護(hù)裝置在外部故障切除后，可靠返回原始裝置。變壓器過電流保護(hù)的繼電器動作電流為： = （1.53）=7.855a 式中，為可靠系數(shù)，為接線系數(shù)，一般情況下為1，為返回系數(shù)，為電流戶干器的變流比。整定動作時(shí)限：按級差原則整定，變壓器過電流動作時(shí)限應(yīng)比二次出線過電流保護(hù)的最大動作達(dá)一個t，一般為0.50.7s因變電所6千伏出現(xiàn)過電流保護(hù)動作時(shí)間取1秒 =1.0+0.5=1.5s靈敏度校驗(yàn)：按照變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路式的一次側(cè)的穿越電流 =1033a

47、 因此， 過電流保護(hù)滿足要求。5.2.3 電流速段保護(hù)電流速段保護(hù)用于防御變壓器線圈和引出線俄多相短路，動作于跳閘。當(dāng)過電流保護(hù)的動作時(shí)限過長，而且短路電流越大，危害也就越大，這是過電流的不足，。因此，gb50062-92規(guī)定，當(dāng)過電流保護(hù)動作時(shí)限超過0.50.7s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)瞬懂的電流速段保護(hù)。（4） 動作電流整定應(yīng)躲過變壓器二次側(cè)母線三相短路時(shí)的最大穿越電流： =2.227=390.34a 滿足條件。5.2.3變壓器的過負(fù)荷保護(hù)運(yùn)行中可能出現(xiàn)過負(fù)荷的變壓器應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，由于過負(fù)荷電流對稱，過負(fù)荷保護(hù)采用單相式接線，并和電流速段保護(hù)公用電流互感器，所以，過電流保護(hù)、電流速段保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)

48、的原理及接線方式如下圖： 動作電流整定要躲過變壓器的額定電流：=3.142a動作時(shí)間一般整定為10-15s5.2.4 變壓器的差動保護(hù)電流速段保護(hù)雖然動作迅速，但它有保護(hù)的“死區(qū)”，不能保護(hù)整個變壓器。過電流保護(hù)雖然靈敏，但它也只能保護(hù)變壓器的箱內(nèi)故障，gb50062-92規(guī)定，10000kva以上的變壓器需裝設(shè)差動保護(hù)。1、差動保護(hù)的工作原理變壓器的差動保護(hù)原理接線圖如下圖所示：在變壓器兩側(cè)安裝電流互感器，其二次繞組串聯(lián)成環(huán)路，繼電器ka并聯(lián)在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差，即：，為變壓器一、二側(cè)的不平衡電流。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或差動保護(hù)的保護(hù)區(qū)外短路時(shí)，流

49、入差動繼電器的不平衡電流小于繼電器的動作電流，保護(hù)不動作，在保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時(shí)，對單端電源宮殿的變壓器=0，遠(yuǎn)大于動作電流，ka瞬時(shí)動作，通過中間繼電器km，使兩側(cè)短路起跳閘，切除故障。2、 變壓器差動保護(hù)動作電流的整定差動保護(hù)一次側(cè)動作電流應(yīng)滿足以下兩個條件：a、 躲過變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)的勵磁涌流即：=1.3157.1=204.23a 式中，為可靠系數(shù)取1.3。為變壓器二次側(cè)的額定電流。b、 躲過變壓器外部短路式的最大不平衡電流，即：i 所以， c、 躲過變壓器正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流，即：=265.499a靈敏度校驗(yàn)： 滿足靈敏度條件。5.3 備用電源自動投入裝置 在供電

50、可靠性要求較高的變配電所中，通常采用兩路及兩路以上的電源進(jìn)線，或互為備用，或一為主電源，另一為備用電源，各電源自動投入裝置就是當(dāng)電源線路中發(fā)生故障而斷電時(shí)，能自動而且迅速地將被用電源投入運(yùn)行，以確保供電可靠，簡稱apd。a、 對備用電源自動投入裝置的要求工作電源不論何種原因停止工作時(shí)，apd應(yīng)動作；應(yīng)保證在工作電源斷開后備電源電壓正常時(shí)，才投入備用電源；apd只允許動作一次電壓互感器二次回路段線時(shí)，apd不應(yīng)誤動作。b、 雙電源互為備用電源的apd原理接線圖如下：當(dāng)1wl工作時(shí)，2wl為備用。1qf在合閘位置，1sa的5-8、6-7不通，16-13通。1qf的輔助觸點(diǎn)中常閉打開，常開閉合。2qf在跳閘位置，2sa的5-8、6-7、13-16均斷開。當(dāng)1wl電源惻隱故障而斷電時(shí)，電壓繼電器1kv,2kv常閉觸頭閉合，1kt動作，其延時(shí)閉合觸頭延時(shí)閉合，使1qf的跳閘線圈1yr通電，則1qf跳閘。1qf(12)閉合，則2qf的合閘線圈2yo經(jīng)1sa(16-13)1qf(1-2)4ks2km常閉觸點(diǎn)2qf(7-8)wc(b)通電，將2qf合上，從而使備用電源2wl自動投入，便配電所恢復(fù)供電。同樣，當(dāng)2wl為主電源時(shí)，發(fā)生上述現(xiàn)象后。1wl也能自動投入。在合閘電路中，虛框內(nèi)的觸點(diǎn)為對方斷路器保護(hù)回路的出口繼電器觸點(diǎn)，用于閉鎖