某機(jī)械廠降壓變電所

1、中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 1 - 第一章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 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、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1 工廠總平面圖(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)圖 1.1 工廠平面圖1.2.2 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

2、持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表 1.1 所示。1.2.3 供電電源情況按照工廠與當(dāng)?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lgj-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m ；干線首端距離本廠約8km 。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)限過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s 。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷要求， 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

3、的架空線路總長度為80km ，電纜線路總長度為25km 。1.2.4 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 -9，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0.8 米處平均氣溫為汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 2 - 25。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。1.2.5 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 。表 1.1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)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(dòng)力300 03 07 照明5 08 10 2 鍛壓車間動(dòng)力350 03 065

4、 照明8 07 10 7 金工車間動(dòng)力400 02 065 照明10 08 10 6 工具車間動(dòng)力360 03 06 照明7 09 10 4 電鍍車間動(dòng)力250 05 08 照明5 08 10 3 熱處理車間動(dòng)力150 06 08 照明5 08 10 9 裝配車間動(dòng)力180 03 07 照明6 08 10 10 機(jī)修車間動(dòng)力160 02 065 照明4 08 10 8 鍋爐車間動(dòng)力50 07 08 照明1 08 10 5 倉庫動(dòng)力20 04 08 照明1 08 10 生活區(qū)照明350 07 09 1.2.6 電費(fèi)制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T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

5、費(fèi)制交納電費(fèi)。 每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18 元/kva，動(dòng)力電費(fèi)為 0.9 元/kw.h ，照明電費(fèi)為 0.5 元/kw.h。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，一次性向供電部門交納供電貼費(fèi)：610va為 800/kva。中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 3 - 第二章負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計(jì)算2.1.1 單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a) 有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kw ）30p =dkep，dk 為系數(shù)b) 無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar ）30q = 30p tanc) 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kva）30s=cos30pd) 計(jì)算電流（單位

6、為 a）30i=nus330, nu為用電設(shè)備的額定電壓（單位為kv ）2.1.2 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a) 有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kw ）30p =ippk30式中ip30是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷30p 之和，pk是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.850.95 b) 無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar ）30q =iqqk30，iq30是所有設(shè)備無功30q之和；qk是無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.90.97 c) 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kva）30s=230230qpd) 計(jì)算電流（單位為 a）30i=nus330經(jīng)過計(jì)算，得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表，如表2.1 所示（額定電壓取380v）表 2.

7、1 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)名稱類別設(shè)備容量ep/kw 需要系數(shù)dkcostan計(jì)算負(fù)荷30p/kw 30q/kvar 30s/kva 30i/a 1 鑄造車間動(dòng)力300 03 07 1.02 90 91.8 照明5 08 10 0 4.0 0 小計(jì)305 94 91.8 132 201 2 鍛壓車間動(dòng)力350 03 065 1.17 105 123 照明8 07 10 0 5.6 0 汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 4 - 小計(jì)358 110.6 123 165 251 7 金工車間動(dòng)力400 02 065 1.17 80 93.6 照明10 08 10 0 8 0 小計(jì)410

8、 88 93.6 128 194 6 工具車間動(dòng)力360 03 06 1.33 108 144 照明7 09 10 0 6.3 0 小計(jì)367 114.3 144 184 280 4 電鍍車間動(dòng)力250 05 08 0.75 125 93.8 照明5 08 10 0 4 0 小計(jì)255 129 93.8 160 244 3 熱處理車間動(dòng)力150 06 08 0.75 90 67.5 照明5 08 10 0 4 0 小計(jì)155 94 67.5 116 176 9 裝配車間動(dòng)力180 03 07 1.02 54 55.1 照明6 08 10 0 4.8 0 小計(jì)186 58.8 55.1 80.6

9、 122 10 機(jī)修車間動(dòng)力160 02 065 1.17 32 37.4 照明4 08 10 0 3.2 0 小計(jì)164 35.2 37.4 51.4 78 8 鍋爐車間動(dòng)力50 07 08 0.75 35 26.3 照明1 08 10 0 0.8 0 小計(jì)51 35.8 26.3 44.4 67 5 倉庫動(dòng)力20 04 08 0.75 8 6 照明1 08 10 0 0.8 0 小計(jì)21 8.8 6 10.7 16.2 11 生活區(qū)照明350 0.7 0.9 0.48 245 117.6 272 413 總計(jì)動(dòng)力2219 1013.5 856.1 照明403 計(jì)入pk=0.8, qk=0.

10、85 0.75 810.8 727.6 1089 1655 2.2 無功功率補(bǔ)償無功功率的人工補(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。由表 2.1 可知，該廠380v 側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有0.75。而供電部門要求該廠10kv 進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9。 考慮到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此 380v 側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取 0.92來計(jì)算 380v 側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：cq =30p (tan1- tan2)=810.8t

11、an(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 369.66 kvar 參照?qǐng)D 2，選 pgj1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償評(píng)屏， 并聯(lián)電容器為 bw0.4-14-3 型，采用其方案 1（主屏） 1 臺(tái)與方案 3（輔屏）4 臺(tái)相結(jié)合，總共容量為84kvar5=420kvar。補(bǔ)償前后，變中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 5 - 壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷基本不變，而無功計(jì)算負(fù)荷30q =（727.6-420）kvar=307.6 kvar，視在功率23023030qps=867.2 kva，計(jì)算電流nusi33030=1317.6 a, 功率因數(shù)提高為cos=3030sp=0.935。在無功

12、補(bǔ)償前， 該變電所主變壓器t 的容量為應(yīng)選為 1250kva,才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無功補(bǔ)償后， 主變壓器 t 的容量選為 1000kva 的就足夠了。 同時(shí)由于計(jì)算電流的減少，使補(bǔ)償點(diǎn)在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)減小，因此無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益十分可觀。因此無功補(bǔ)償后工廠380v 側(cè)和 10kv 側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如表 3 所示。主屏輔屏1#方案6支路3#方案6支路2#方案8支路4#方案8支路ccc圖 2.1 pgj1 型低壓無功功率自動(dòng)補(bǔ)償屏的接線方案表 2.2 無功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷30p/kw 30q/kvar 30s/kva 30i/a 380v 側(cè)補(bǔ)償前負(fù)

13、荷0.75 810.8 727.6 1089 1655 380v 側(cè)無功補(bǔ)償容量-420 380v 側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.935 810.8 307.6 867.2 1317.6 主變壓器功率損耗0.01530s=13 0.0630s=52 10kv 側(cè)負(fù)荷計(jì)算0.935 823.8 359.6 898.9 52 汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 6 - 第三章變電所位置與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)荷功率矩法來確定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一直角坐標(biāo)的x軸和y軸，然后測出各車間（建筑）和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，1p 、2p 、3p10p 分別代表

14、廠房1、2、3.10 號(hào)的功率，設(shè)定1p（2.5，5.6） 、2p （3.6，3.6） 、3p （5.7，1.5） 、4p （4，6.6） 、5p（6.2，6.6） 、6p （6.2，5.2） 、7p （6.2，3.5） 、8p （8.8，6.6） 、9p （8.8，5.2） 、10p （8.8，3.5） ，并設(shè)11p （1.2，1.2）為 生 活 區(qū) 的 中心 負(fù)荷 ，如 圖 3-1 所 示 。 而工 廠的 負(fù)荷 中心 假設(shè) 在 p( x ,y),其 中p=1p+2p +3p+11p =ip 。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)：iiipxpppppxpxpxpxpx)(1

15、13211111332211（3-1）iiipypppppypypypypy)(113211111332211（3-2）把各車間的坐標(biāo)代入（ 1-1） 、 （2-2） ，得到 x=5.38，y=5.38 。由計(jì)算結(jié)果可知，工廠的負(fù)荷中心在 6 號(hào)廠房（工具車間）的西北角?？紤]到周圍環(huán)境及進(jìn)出線方便，決定在6 號(hào)廠房的西側(cè)緊靠廠房建造工廠變電所，器型式為附設(shè)式。圖 3-1 按負(fù)荷功率矩法確定負(fù)荷中心11p3p2p1p4p5p6p7p8p9p10ppyx中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 7 - 第四章變電所主變壓器及主接線方案的選擇4.1 變電所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

16、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30sstn，tns為主變壓器容量，30s為總的計(jì)算負(fù)荷。選tns=1000 kva30s =898.9 kva，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（4-1） 、 （4-2）選擇，即)7. 06. 0(tns898.9 kva=（539.34629.23 ）kva （4-1）)(30sstn=(134.29+165+44.4) kva=343.7 kva （4-2）因

17、此選兩臺(tái) s9-630/10 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)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為yyn0 。4.2 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：4.2.1 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案如圖 4-1 所示圖 4-1 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案4.2.2 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案如圖 4-2 所示y0y0s9-100gg-1a(f)-010/0.4k聯(lián)絡(luò)（備用電源）gg-1a(f)-5gw 口-1010kfs4-1gg-1a(j)-0gg1a(j-0gg-1a(f)-0gg1a(f-5gg1a(f-0gg

18、1a(f-0主聯(lián)絡(luò)（備用）220/380高 壓 柜汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 8 - 圖 4-2 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案4.3 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表 4-1 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變， 電壓損耗較大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗較小y0y0220/380vs9-630gg-1a(f)gg-1a(f)-0710/0.4kvs9-63010/0.4kv聯(lián)絡(luò)線（備用電源）gg-1a(f)-54gg-1a(f)-113、11gw 口-1010kvfs4-1

19、0gg-1a(j)-01gg-1a(f)-113gg-1a(f)-11gg-1a(j)-01gg-1a(f)-96gg-1a(f)-07gg-1a(f)-54主變主變聯(lián)絡(luò)（備用）高壓柜列-96中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 9 - 靈活方便性只有一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額查得 s9-1000/10 的單價(jià)為15.1 萬元， 而變壓器綜合投資約為其單價(jià)的 2 倍，因此綜合投資約為 2*15.1=30.2 萬元查得 s9-630/10 的單價(jià)為 10.5 萬元，因此兩臺(tái)變壓器的綜合投資約為 4*10.5=42 萬元，比一臺(tái)主

20、變方案多投資 11.8 萬元高壓開關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額查得 gg-1a(f)型柜可按每臺(tái) 4萬元計(jì)，其綜合投資可按設(shè)備的 1.5 倍計(jì)，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為 4*1.5*4=24萬元本方案采用 6 臺(tái) gg-1a(f)柜，其綜合投資約為 6*1.5*4=36 萬元，比一臺(tái)主變方案多投資12 萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)主變的折舊費(fèi) =30.2 萬元*0.05=1.51 萬元； 高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi) =24萬元*0.06=1.44萬元；變配電的維修管理費(fèi)=（30.2+24）萬元 *0.06=3.25萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi) =（1.51+1.44+3.2

21、5 ） =6.2 萬元主變的折舊費(fèi) =42萬元*0.05=2.1萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi)=36萬元*0.06=2.16萬元；變配電的維修管理費(fèi) =（42+36）萬元*0.06=4.68 萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)=（2.1+2.16+4.68 ）=8.94 萬元，比一臺(tái)主變方案多投資2.74 萬元供電貼費(fèi)主變?nèi)萘棵?kva為 800 元，供電貼費(fèi) =1000kva*0.08萬元/kva=80萬元供電貼費(fèi) =2*630kva*0.08 萬元=100.8 萬元，比一臺(tái)主變多交20.8 萬元從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案，但按經(jīng)濟(jì)

22、指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案遠(yuǎn)由于裝設(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。汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 10 - 第五章短路電流的計(jì)算5.1 繪制計(jì)算電路圖 5-1 短路計(jì)算電路5.2 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量ds =100mva ，基準(zhǔn)電壓du =cu =1.05nu，cu 為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)1du=10.5kv，低壓側(cè)2du=0.4kv，則kakvmvausiddd5. 55 .103100311（5-1）kakvmvausiddd1444.03100322（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)已知電力系統(tǒng)出口

23、斷路器的斷流容量ocs =500mva ，故1x =100mva/500mva=0.2 （5-3）5.3.2 架空線路查表得 lgj-150 的線路電抗kmx/36.00，而線路長 8km ，故6 .2)5 .10(100)836.0(2202kvmvauslxxcd（5-4）5.3.3 電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值%ku=4.5，故kvamvassuxndk10001001005 .4100%3=4.5 （5-5 ）式中，ns 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 5-2 短路計(jì)算等效電路500mvak-1k-2lgj-150,8km10.5kvs9-10

24、000.4kv(2)(3)(1)系統(tǒng)2.01k-1k-26.215.41中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 11 - 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*2*1)1(xxxk=0.2+2.6=2.8 （5-6）5.4.2 三相短路電流周期分量有效值kakaxiikdk96. 18 .25.5*)1(1*1（5-7）5.4.3 其他短路電流kaiiik96. 1)3(1)3()3( （5-8）kakaiish0. 596. 155.255. 2)3( )3(（5-9）kakaiish96. 296. 151. 151.1)3( )3(（5-10）5.4.4 三相短路

25、容量mvamvaxsskdk7 .358. 2100*)1()3(1（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*3*2*1)1(xxxxk=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kakaxiikdk7.193 .7144*)2(2*2（5-13 ）5.5.3 其他短路電流kaiiik7 .19)3(1)3()3( （5-14）kakaiish2 .367 .1984. 184.1)3( )3(（5-15）kakaiish5.217.1909.109.1)3( )3(（5-16）5.5.4 三相短路容量mvamva

26、xsskdk7.133. 7100*)2()3(2（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/mva )3(ki)3( i)3(i)3(shi)3(shi)3(ksk-1 1.96 1.96 1.96 5.0 2.96 35.7 k-2 19.7 19.7 19.7 36.2 21.5 13.7 汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 12 - 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enu一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓nu，即enunu，高壓設(shè)備的額定電壓en

27、u應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓m axu，即enum a xu。nu=10kv，maxu=11.5kv，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓enu=12kv，穿墻套管額定電壓enu=11.5kv，熔斷器額定電壓enu=12kv。6.1.2 按工作電流選擇設(shè)備的額定電流eni不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流30i，即eni30i6.1.3 按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流oci或斷流容量ocs ，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е?3(ki或短路容量)3(ks，即oci)3(ki或)3(ocs)3(ks對(duì)于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為ocimaxoli，maxoli為最

28、大負(fù)荷電流。6.1.4 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(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maxi)3(shi或)3(maxshiimaxi、maxi分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，)3(shi、)3(shi分別為開關(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i m attiti2)3(2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)nuni)3(ki)3(shiimati2)3(數(shù)據(jù)10kv 57.7a ()1(tni) 1.96ka 5.0ka 3

29、.79.196.12一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)enuenuocimaxitit2高壓少油斷路器sn10-10i/630 10kv 630ka 16ka 40 ka 5122162高壓隔離開關(guān)68gn-10/200 10kv 200a - 25.5 ka 5005102二次負(fù)荷中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 13 - 0.6 高壓熔斷器rn2-10 10kv 0.5a 50 ka - - 電壓互感器jdj-10 10/0.1kv - - - - 電壓互感器jdzj-10 kv31.0/31 .0/310- - - - 電流互感器lqj-10 10kv 100/5a - ka1. 02225=31.8

30、 ka 1) 1. 090(2=81避雷針 fs4-10 10kv - - - - 戶外隔離開關(guān)gw4-12/400 12kv 400a - 25ka 50051026.2 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)nuni)3(ki)3(shiimati2)3(- 數(shù)據(jù)380v 總 1317.6a19.7ka 36.2ka 2727.07 .192- 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)enuenuocimaxitit2- 低壓斷路器

31、dw15-1500/3d 380v 1500a 40ka - - - 低壓斷路器dw20-630380v 630a （大于30i）30ka ( 一般 ) - - - 低壓斷路器dw20-200380v 200a （大于30i）25 ka - - - 低壓斷路hd13-1500/30380v 1500a - - - - 電流互感器lmzj1-0.5 500v 1500/5a - - - - 電流互感器lmz1-0.5 500v 100/5a 160/5a - - - - 6.3 高低壓母線的選擇查表得到， 10kv 母線選 lmy-3(40 4mm),即母線尺寸為 40mm4mm;380v母線選

32、 lmy-3（120 10）+80 6，即相母線尺寸為 120mm 10mm ，而中性線母線尺寸為80mm6mm 。汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 14 - 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30i=tni1=57.7a 及室外環(huán)境溫度33， 查表得， 初選 lgj-35,其 35c時(shí)的ali=149a30i,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mina=252mm，而 lgj-35 滿足要求，故選它。

33、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30i=tni1=57.7a 及土壤環(huán)境 25，查表得，初選纜線芯截面為 252mm的交聯(lián)電纜，其ali=149a30i,滿足發(fā)熱條件。b) 校驗(yàn)熱路穩(wěn)定按式ctiaaima)3(min，a 為母線截面積，單位為2mm；mina為滿足熱路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為2mm；c 為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；)3(i為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為a；imat短路發(fā)熱假想時(shí)間，單位為s。本電纜線中)3(i=1960，ima

34、t=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2)3(min227775.01960mmctiaima30i，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1202mm的鋁芯電纜的0r =0.31km/（按纜芯工作溫度75計(jì)） ，0x =0.07km/，又 1 號(hào)廠房的30p =94kw, 30q =91.8 kvar ，故線路電壓損耗為vkvkkwuqxprun78.2338.0) 1.007.0(var8.91)288.031. 0(

35、94)(中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 15 - %3.6%10038078.23%u%alu=5%。c）斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)2)3(min2247675.019700mmctiaima不 滿 足 短 熱 穩(wěn) 定 要 求 ， 故 改 選 纜 芯 截 面 為2402mm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 鍛壓車間饋電給 2 號(hào)廠房（鍛壓車間）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 熱處理車間饋電給 3 號(hào)廠房（熱處

36、理車間）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）。7.2.4 電鍍車間饋電給 4 號(hào)廠房（電鍍車間）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 倉庫饋電給 5 號(hào)廠房（倉庫）的線路，由于倉庫就在變電所旁邊，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30i=16.2a 及環(huán)境溫度 26c，初選截面積 42m m，其ali=19a

37、30i，滿足發(fā)熱條件。b）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，mina=2.52mm，因此上面所選的42mm的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。c) 所選穿管線估計(jì)長50m ，而查表得0r =0.85km/，0x =0.119km/，又倉庫的30p =8.8kw, 30q =6 kvar ，因此vkvkkwuqxprun1038.0)05.0119.0(var6)05. 055.8(8 .8)(%63.2%10038010%u i30, 滿足發(fā)熱條件。2）效驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表可得，最小允許截面積amin=10mm2，因此 blx-1000-1240 滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3）校驗(yàn)電壓損耗查工廠平面圖可得變電所至生活區(qū)的負(fù)荷中心距

38、離600m 左右，而查表 得 其 阻 抗 值 與blx-1000-1240 近 似 等 值 的 lj-240的 阻 抗0r =0.14km/，0x =0.30km/（按線間幾何均距0.8m） ，又生活區(qū)的30p =245kw，30q =117.6kvar，因此vkvkkwuqxprun4. 938. 0)2 .03. 0(var6.117)2. 014.0(245)(%5.2%1003804.9%u滿足要求。7.3.2 校驗(yàn)電壓損耗由表工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)8-41 可查得纜芯為 252mm的鋁kmr/54.10（纜芯溫度按80 計(jì)） ，kmx/12.00，而二級(jí)負(fù)荷的kwkwp8.258)8.35

39、12994(30,var9.211var) 3.268 .938.91(30kkq，線路長度按 2km計(jì)，因此vkvkkwu8510)212.0(var9 .211)254.1 (8 .258%585. 0%100)10000/85(%aluvvu由此可見滿足要求電壓損耗5% 的要求。7.3.3 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗(yàn)，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，可知纜芯中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 17 - 252mm的交聯(lián)電纜是滿足熱穩(wěn)定要求的。而臨近單位10kv的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)路線的短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算無法進(jìn)行，只有暫缺。以上所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格如表

40、 7-1 所示。表 7-1 進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格線 路 名 稱導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格10kv電源進(jìn)線lgj-35 鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜yjl22 10000 325 交聯(lián)電纜（直埋）380v 低壓出線至 1 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 2 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 3 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 4 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 5 號(hào)廠房blv100014 鋁芯線 5根穿內(nèi)徑252mm硬塑管至 6 號(hào)

41、廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 7 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 8 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 9 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 10 號(hào)廠房vlv2210003 240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至生活區(qū)四回路，每回路3blx-1000-1 120+1 blx-1000-1 75 橡皮線（三相四線架空線）與臨近單位10kv聯(lián)絡(luò)線yjl22 10000 316 交聯(lián)電纜（直埋）汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 18 - 第八章

42、變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定8.1 變電所二次回路方案的選擇 a)高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號(hào)回路斷路器采用手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其控制與信號(hào)回路如工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖6-12 所示。 b)變電所的電能計(jì)量回路變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計(jì)量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表，分別計(jì)量全廠消耗的有功電能表和無功電能，并以計(jì)算每月工廠的平均功率因數(shù)。計(jì)量柜由上級(jí)供電部門加封和管理。c) 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器避雷器柜。其中電壓互感器為 3 個(gè) jdzj10 型，組成)(/00開口yyy0/y0/ 的接線，用以實(shí)現(xiàn)電壓側(cè)量和絕緣監(jiān)察，其接線圖見工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖6-8。作

43、為備用電源的高壓聯(lián)路線上，裝有三相有功電度表和三相無功電度表、電流表，接線圖見工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖6-9。高壓進(jìn)線上，也裝上電流表。低壓側(cè)的動(dòng)力出線上，均裝有有功電度表和無功電度表，低壓照明線路上裝上三相四線有功電度。低壓并聯(lián)電容器組線路上，裝上無功電度表。每一回路均裝設(shè)電流表。低壓母線裝有電壓表，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)按符合要求。8.2 變電所繼電保護(hù)裝置8.2.1 主變壓器的繼電保護(hù)裝置 a）裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器。 b）裝設(shè)反時(shí)限過電流保護(hù)。 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

44、流跳閘的操作方式。8.2.2 護(hù)動(dòng)作電流整定maxlirewrelopikkkki其中aakvkvaiitnl1157.572)103/(1000221max，可靠系數(shù)1.3relk=，接線系數(shù)1wk=，繼電器返回系數(shù)0.8rek=，電流互感器的電流比ik=100/5=20，因此動(dòng)作電流為：aaiop3.9115208.013.1因此過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為10a。8.2.3 過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間 （10倍的動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)間）可整定為最短的0.5s 。8.2.4 過電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)1minopkpiis其中，tktkkkik

45、ii/866.0/)3(2)2(2min=0.86619.7ka/(10kv/0.4kv)=0.682 aakkiiwiopop2001/2010/1，因此其靈敏度系數(shù)為：ps =682a/200a=3.411.5 滿足靈敏度系數(shù)的 1.5 的要求。8.3 裝設(shè)電流速斷保護(hù)中北大學(xué)電氣工程系08 級(jí)- 19 - 利用 gl15的速斷裝置。8.3.1 速斷電流的整定 ： 利用式maxktiwrelqbikkkki， 其中kaiikk7.19)3(2max，=1.4relk，=1wk，=100/5=20ik，=10/0.4=25tk，因此速斷保護(hù)電流為aaiqb5519700252014 .1速斷

46、電流倍數(shù)整定為/=55a/10a=5.5qbqbopkii=(注意qbk不為整數(shù) , 但必須在 28 之間) 8.3.2 、電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)利用式1minqbkpiis，其中kaiiikkk7. 196.1866.0866.0)3(2)2(2min，aakkiiwiopop11001/2055/1，因此其保護(hù)靈敏度系數(shù)為s=1700a/1100a=1.551.5從工廠供電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表6-1 可知，按 gb50062 92 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

47、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)限過電流保護(hù)。亦采用 gl15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。a) 過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定, 利用式maxlirewrelopikkkki，其中.maxli=230i，取30i=akvkvausssin4 .19)103/()4.44160132()3/()(18.304.301.30)(300.6 52a=43.38a，=1.3relk，wk =1，rek=0.8，ik =50/5=10 ，因此動(dòng)作電流為：aaiop3.64 .192108 .013

48、.1因此過電流保護(hù)動(dòng)作電流opi整定為 7a。b) 過電流保護(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) 過電流保護(hù)靈敏度系數(shù)因無臨近單位變電所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）低壓總開關(guān)采用dw15 1500/3 型低壓短路器，三相均裝設(shè)過流脫鉤器，既可保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和過負(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。汪俊峰：某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)- 20 - 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，并引進(jìn)出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有