電子廠10kV變電所設(shè)計(jì)

1、目錄觀2#觀21 弓 iw21.1選題的背景及其意義21.2電能的特點(diǎn)及工廠變電所的作用22、短路電流計(jì)算32.1短路電流計(jì)算的目的32.2短路電流計(jì)算的方法32. 3計(jì)算短路電流43. 電器設(shè)備選擇63.1電氣設(shè)備選擇的一般原則63. 2 電氣設(shè)備選擇64. 400v側(cè)出線qf的選擇 10記15獻(xiàn)16南京某電子廠10kv變電所設(shè)計(jì)陳洪生摘要變電所是屯力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備及配屯網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu) 成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過艽變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可 謀、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)川電沒備的轉(zhuǎn)沒場：變所。變電所涉及方面很多，崙要考慮的問題 多，分析變電所

2、扔負(fù)的任務(wù)及用p負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確 定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn) 行短路屯流計(jì)算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計(jì)算。選擇變電所高低壓電氣設(shè)備, 為變電所面及剖面圖提供依據(jù)。根據(jù)本設(shè)計(jì)根據(jù)課題要求，沒計(jì)10kv/0.4kv/0.23kv變電所的一次接線系統(tǒng)，要求計(jì)算 10kv和0. 38kv側(cè)兩點(diǎn)短路電流，并選擇10kv及0. 38kv電器設(shè)備，校驗(yàn)10kv和0. 38kv兩 側(cè)母線的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：短路電流動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定1 引言1.1選題的背景及其意義木課題應(yīng)用供配電設(shè)計(jì)的基木原則和方法進(jìn)行電了廠的

3、降壓變電所設(shè)計(jì)。通 過本課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)、基本技能和專業(yè)知識(shí)分析和 解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)、新技術(shù)和新信息的能力，使學(xué)生 初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路，學(xué)生能夠理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)” 的設(shè)計(jì)要求，掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)所必須的基木理論和基木技 能。1. 2電能的特點(diǎn)及工廠變電所的作用電能是電做功的能力。電能冇各種形式，如直流電能、交流電能、交流工頻 電能和高頻電能等等。它可作用為動(dòng)力、照明、冶煉、電鍍、電熱、通信等之用。 其優(yōu)點(diǎn)是便于控制、測量、變換和遠(yuǎn)距離輸送，電能使用方便、清潔。電能的單 位是千瓦時(shí)（俗稱“度”）。電器設(shè)備

4、與電源連接形成回路，當(dāng)電流通過電氣設(shè) 備時(shí)、電源耍輸出電能，電氣設(shè)備耍消耗電能。發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工廠，發(fā)電廠將熱能、水能等通過發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換為電能。按照發(fā)電廠的動(dòng)力來源，發(fā)電廠主要 分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠及核能發(fā)電廠等。發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓不夠高，要通過升壓變電所升壓后遠(yuǎn)距離傳送電力， 電壓高，則電流小，線路損耗小。電力輸送到用戶區(qū)后，降壓變電所再把電壓降低， 供給工廠使用。2. 短路電流計(jì)算2.1短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算的口的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝 置的整定計(jì)算。進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上， 將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都

5、表示出來，弁將各元件依次編號(hào)，然后 確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可 能的短路電流通過。短計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路屮各主要兀件的阻抗。在等效電路 圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號(hào) 和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，巾于將電力系統(tǒng)當(dāng)作 無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗申、并聯(lián)的 方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。2.2短路電流計(jì)算的方法短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位值法）和標(biāo)么值法（又 稱相對單位值法），工程上常用標(biāo)么

6、值法。標(biāo)么值法：一般是先選定基準(zhǔn)容量sd 和基準(zhǔn)電壓f?；鶞?zhǔn)容量：工程設(shè)計(jì)中通常取人=100mva基準(zhǔn)電壓通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，取=人基準(zhǔn)電流/：= j = 基準(zhǔn)電流= 1 d拉徹。d機(jī) sd1、電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值=soc2、電力變壓器的電抗標(biāo)幺值=1±uk%為變壓器的短路電壓(查表ar 100saf k可得)3、電力線路的電抗標(biāo)幺值xwl = xol.- , xo為導(dǎo)線電纜的單位長變電 抗(查表可得)各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可利用其等效電路圖進(jìn)行電路化簡，律求出其總電抗標(biāo)么值。無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量奮效值的標(biāo)么值/w=_llk么由此可求得三相短路電

7、流周期分量有效值/$=1 k/(k3)求出以后可得三相短路次哲態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流/(3)_t(3)(3)i - i，i k三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流奮效值 在高壓電路發(fā)生三相短路時(shí)/、.a =2.55/ ish =1.511在100kv - a及以下的電力變壓器二次側(cè)及低壓電路中發(fā)生三相短路吋 心=1.84/ /=1.09/三相短路容量(3) sduk)2.3.計(jì)算短路電流根據(jù)設(shè)計(jì)材料數(shù)據(jù)及要求進(jìn)行短路電流計(jì)算：取5尸100爪0 ,額定電壓"卯=10 kv ，額定電流= 46.1八st = 100 mva l=2km sd =100mva uk%=5 xs=q.2x, =0

8、.4x2x-r = 0.7310.5k-l.=沿 + x £ = 0.2 + 0.73 = 0.93100v3 x 10.55.5 kak-l5.50.935.9 kak-2.5 x 鼠 6.25100 0.8e（a._2）=x5 + xl+6.25 = 7.18100v3 x0.4=144 .3 kak-21447.1820 kalokvk-l= 5.9 kai sh2.55x5.9 = 15 kak-2點(diǎn)j =20 kal = 51ka3. 電氣設(shè)備選擇3.1電氣設(shè)備選擇的一般原則供配電系統(tǒng)中的電器設(shè)備選擇，既要滿足在正常工作吋能安全可靠運(yùn)行，同 吋還要滿足在發(fā)生短路故障吋不至于

9、產(chǎn)生損壞，開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流 能力，并適應(yīng)所處的位置（戶內(nèi)或或外），環(huán)境溫度，海拔高度，以及防塵，防 火，防腐，防爆等條件電器宥設(shè)備選擇的一般原則主要宥以卜*幾點(diǎn)：（1）按照工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備1）根據(jù)設(shè)備所在位置（戶內(nèi)或戶外），使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設(shè)備型號(hào)2）按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓3）按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流（2）按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性為保證電氣設(shè)備在短路故障吋不至于損壞，俺最大可能短路電流校驗(yàn)電器設(shè) 備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。動(dòng)穩(wěn)定：電氣設(shè)備在沖擊短路屯流所產(chǎn)生的電動(dòng)力作 用十電氣設(shè)備不至于損壞。熱穩(wěn)定：電氣設(shè)備載流導(dǎo)

10、體在最大隱態(tài)短路屯流作 用卜其發(fā)熱溫度不超過載流導(dǎo)體短路時(shí)的允許發(fā)熱溫度。（3）開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)斷路器和熔斷器等電氣設(shè)備擔(dān)負(fù)著可靠切斷短路電流的任務(wù)，所以開關(guān)電器 還必須校驗(yàn)斷流能力，開關(guān)設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三和短路容量3.2斷路器選擇高壓斷路器選擇：斷路器的選擇內(nèi)容包括：（1）選擇型式；（2）選擇額定電壓；（3）選擇額定電 流；（4）校驗(yàn)開斷電流；（5）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；（6）校驗(yàn)熱穩(wěn)定。1. 初選斷路器型號(hào)發(fā)電機(jī)冋路的最大長期工作電流：/xmax = 1.05 x (v = 1.05 x 46.1 = 48.405 a 根據(jù)= 10.5 kv, /vmax = 48 .405 a

11、及屋內(nèi)布置要求，查附錄一，初選型 號(hào)為s；v1q 10iii/2000型斷路器，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：un = 10 kv in = 2000 a,額定開斷電流= 43 .3 ka,動(dòng)穩(wěn)定電流/max = 130 ka熱穩(wěn) 定電流(及吋間)/, = 43 .3 ka (4s),固定分閘時(shí)間= 0.06 s,燃弧吋間 = 0.025 s2. 短路電流短路電流計(jì)算時(shí)問3.2 + 0.06 + 0.02 = 3.1 s 0.5 = 1.55 s短路切斷計(jì)算時(shí)間巧=0.06 + 0.06 = 0.12 s由系統(tǒng)提供短路電流，可由<=0.2,直接查汽輪發(fā)電機(jī)曲線的/*= 5.42/丨.55* = 2.

12、61= 2.45其電流基準(zhǔn)值為匕=5.5 ka 各有名值分別為i =5.42x5.5 = 29.81 ka /j 55 = 2.61 x 5.5 = 14.355 ka /3 丨=2.45 x 5.5 = 13.475 kaish =72 x1.9x29.81 =80.10 ka3. 校驗(yàn)開斷能力因/ = 0.125 > 0.15 故八7 =/” = 29.81m<43.3m滿足耍求4. 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定ish =1.9x71x29.81 =80.10m <130m滿足要求5.校驗(yàn)熱穩(wěn)定因 = 3 as > is故可不計(jì)非周期分量的發(fā)熱影響=+(,+ 10,1255 + a&

13、#39;)。=(29.812 + 10 x 14.355 2 + 13.475)x3.1 12= +(888.6361 + 2060.66 + 181 .5756)x3.1 = 808.809m2< 43.32 x 3.1 = 5812.159m2滿足要求。以上計(jì)算表明選sn1010111/2000型斷路器滿足要求。6.參數(shù)對比表所示額定參數(shù)計(jì)算參數(shù)電壓"/v = 10 kau n = 10 ka電流 in = 2000 ain = 46.1 a開斷電流43.3 kar =5.9 ka動(dòng)穩(wěn)定電流人nax = 130 k八hl! = 15 ka熱穩(wěn)定電流a = 43.3 ka/2

14、oof = 5.92 xl3. 3 ct選擇lfz-10kv 75/50.5/p0.5級計(jì)量 p級保護(hù)級3.4母線選擇3.4.1 10kv側(cè)母線選擇(1) 允許發(fā)熱：10kv選銅母線，按額定電流選擇，校驗(yàn)動(dòng)，熱穩(wěn)定。查冇關(guān)手冊，變壓器原邊電流46.1a 考慮機(jī)械強(qiáng)度選63x10銅母線單排平放25"c時(shí)載流量1129a扁平平放電流修正：=(1-0.08)x1129 = 1038 .68 a溫度修正：南京地區(qū)溫度按4(tc計(jì)算170-40ial = 1038 .68 j= 848 .09 aa!v 70 - 25>46.la 滿足正常發(fā)熱(2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：無限大容量系統(tǒng).原邊銅母

15、線的熱穩(wěn)定系數(shù)c=165=35.8 mm實(shí)際面積：63 x 10 = 630 mm2熱穩(wěn)定合格 (3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：銅母線允許應(yīng)力= 14000 n/cm 2三相母線平放，相間距取25cm母線抗彎距wbh10min=lcm63mm=6. 3cmf=單位度母線電動(dòng)力n/cmlod 10x14000 x3.6xu1.56770 cm = 7.7 mco =x 0.6 x 62 = 0.1 x 36 = 3.6cm3iii c2/ = 17.3x-x2x10'8 = 17.3x x152 x106 x10'8 = 17.3x x io'2 = 1.56n/cm只要跨距 7.7

16、m,動(dòng)穩(wěn)定就合格3. 4.2 400v側(cè)母線選擇l (電流計(jì)算)=800vix ().38= 1215 a選銅母線100 x 1035°c吋平放載流量f 1663八(1) 熱穩(wěn)定校驗(yàn):c=16520000苦165v0?5 =85.5cmnun20 ka實(shí)際截而：1000mm熱穩(wěn)定合格 (2)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)10()10200200max2241一 512 _217.3x:x/、a2 xlo8 =17.3x x512x106x10-8 =17.3x xlo-2 =22.4n/cm20只要瓷瓶跨距在3. 23m以卜動(dòng)穩(wěn)定就合格4. 400v側(cè)出線qf的選擇4.1低壓斷路器選擇的一般原則選擇短路

17、器應(yīng)注意以卜*幾點(diǎn)：(1)低壓斷路器的型號(hào)及操作機(jī)構(gòu)形式應(yīng)符合工作環(huán)境保護(hù)性能等方面的要 求；(2) 低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)地點(diǎn)線路的額定電壓；(3) 低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所能安裝的最大脫扣器的額定電流;(4) 低壓斷路器的短路斷流能力應(yīng)不小于線路中最大三相短路電流。4.2變壓器基準(zhǔn)容量800kva，計(jì)算電流1519a,過載電流，/” = 24.3 ka1.初選斷路器型號(hào)最大長期工作電流g max= 1.050.8v3 x 0.381215 a根據(jù)= 380 v，/,max = 1215 a ,及屋內(nèi)布置要求，查附錄二。 初選型號(hào)為dw 15 0.38/2500型斷路器，其

18、額定技術(shù)數(shù)據(jù)為= 0.38 kv，in = 2500八，額定開斷電流= 40 kv，動(dòng)穩(wěn)定電流t = 60 ka2. 開斷電流lhr = 20 < 40 kv滿足要求3. 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定ixh = 50 < 60 ka滿足要求4. 校驗(yàn)熱穩(wěn)定qk = 24.32 x 0.5 = 295 .245 < 402 x 0.5 = 800m2 5以上計(jì)算表明，選dw15 -0. 38/2500型斷路器可滿足要求5.參數(shù)對比如下表所示:額定參數(shù)計(jì)算參數(shù)dw5 - 2500 in = 2500 a；c=1215 a開斷電流/o/>=50 ka20 kar耐受電流icw =60 ka/2

19、qcz = 24.32 x0.5少油高壓斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)類別型號(hào)額定電壓(ka)額定電流(a)開斷電流(a)斷流容量(mva)極限通過電流峰值(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)固冇分閘時(shí)間(s)合閘時(shí)間(s)配用操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)少油戶外sw235/100035100016.510004516.5幺 0.06<0.4ct2-xgsw235/1500150024.8150063.424.8少汕戶內(nèi)sn103513510001610004516<0. 06<0.2< 0. 25ct10ct10wsn1035ti12502010005020sn1010110630163004016<0.06< 0. 15<0.2ct8cd10t1000163004016sn101011100031.55008031.5<0.06<0.2cd10i、11sn1010iii12504075012540<0.07<0.2cd10ttt2000407501254030004075012540dwi5系列低壓斷路器(1000-4000a)的技術(shù)數(shù)裾額定交流380v時(shí)極限通斷能力有效值(ka)最大飛弧距離(mm)機(jī)械壽命(次)插入式機(jī)械壽命(次)電壽命(次)電流(a)瞬間cos0短延時(shí)0.4s