大學設計-機械廠降壓變電所電氣設計

1、、八前言畢業(yè)設計是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，通過課程設計可以鞏固本課程理論 知識，掌握供配電設計的基本方法，通過解決各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解 決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關政策、方針、技術規(guī)程有一 定的了解，在計算、繪圖、設計說明書等方面得到訓練，為今后的工作奠定基礎。工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，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)濟生活中應用極

2、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)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)濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因

3、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，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，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、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。（ 2） 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（ 3） 優(yōu)質(zhì) 應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，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要 照顧局又要考慮細節(jié)。本設計中從模擬的紅旗機械廠出發(fā)，結合實際，統(tǒng)籌兼顧 的進行

4、了整個工廠變電所的設計。本設計可分為九部分：負荷計算和無功功率計算及補償；變電所位置和形式的選擇；變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇；短路電流的計算；變電所一次設備的選擇與校驗；變電所高、低壓線路的選擇； 變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定； 防雷和接地裝置的確定；設計總結與心得體會以及附參考文獻。由于學生知識掌握的深度和廣度有限，本設計尚有不完善的地方，敬請老師、 同學批評指正！目錄前言 1目錄 2第一章負荷計算和無功補償3第二章變電所主接線方案的設計 12第三章變電所位置和形式選擇 15第四章短路電流的計算 16第五章變電所一、二次設備的選擇與校驗18第六章變電所進出線的選擇與

5、檢驗 20第七章變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定21第八章防雷保護和接地裝置的設計25附錄及參考文獻第一章負荷計算和無功補償1.1電力負荷計算一、負荷計算目的和意義及計算方法電力負荷是工廠供電設計中非常重要的一環(huán)，它是今后合理選擇導線、電 纜截面和電器設備型號規(guī)格的理論依據(jù)。負荷計算有多種計算方法，本次設計采用設計院常采用的設計方法一一需 要系數(shù)法進行負荷計算。二、各車間計算負荷1、機修車間的電力負荷計算、冷加工機床查表的得Kd =0.25 cos ©=0.5 tan *1.73p30 = kd pe=0.25 800=200kwQ30 = P30 tan - -1.73 2

6、00 = 346(2) 、通風機 查表的得 Kd =0.8 cos ©=0.8 tan =0.75F3o = Kd Fe = 60 0.8 = 48kwQ30=F30tan： =48 0.75= 36k var(3) 、電焊機 查表的得Kd =0.35 cos ©=0.35 tanot =0.75F30=KdFe=69 0.35065 0.35 = 6.81kwQ30 = F30 tan： =6.81 2.68 = 318.25kvar(4) 、吊車查表的得Kd =0.15 cos ©=0.5 tan : =1.73F30 =KdFe =2 60 .0.15 0.

7、15 = 6.97kwQ30 = P30 tan： =6.97 1.73=12.06k var(5) 、實驗設備查表的得Kd =0.5 cos ©0.5 tan a =1.73F30 二 KdFe =0.5 25 =12.5kwQ30 二 F30 tan： =12.5 1.73 = 21.625k var(6) 、照明F30 = Fe =6.2kwF30 = F =4 kw(7) 、機修車間的總計算負荷,P30 =K；ti 藝 P30 (i) = 0.95 X( 200+ 48+ 6.81 + 6.97 + 12.5 + 6.2 )+ 4=266.456kw+4=270.456kwQ

8、30=心二藝 Q0(i) = 0.95 X( 346+36+18.25+12.06+21.625 ) =412.238kvarS30= P302 Q302 = 260.45$ 412.23$ =493.04kvAI 30 = S30_ = 49304 =749.98A4.30.65742、機加工車間的計算負荷(1)、冷加工查表2 取Kd=0.25 cos =0.5 tan:=1.73P30(1) =Kd Pe=0.25 X200=50kwQ 30(1) = P 30(1) tan : =50X 1.73 =86.5kvar(2) 、通風機 查表 取 Kd=0.8 cos : =0.8 tan

9、: =0.75P30(2)=Kd Pe=0.8 X 60=48kwQ 30(2)= P 30(2)tan ： =48X 0.75=36kvar(3) 、電焊機查表 取 Kd=0.35 cos =0.35 tan : =2.68P30(3)=Kd Pe=0.35 X 23X 3X . 0.65 X 0.35=6.81kwQ 30(3)= P 30(3)tan :- =6.81 X 2.68=18.26kvar(4) 、行車 查表 取 Kd=0.15 cos =0.5 tan : =1.73P30(4)= 2PN、；N Kd=0.2X 48X . 0.65 X 0.15=5.58kwQ30(4)=

10、 P 30(4)tan ： =5.58 X 1.73=9.65kvar(5) 、電焊設備查表 取 Kd=0.35 cos =0.35 tan : =2.68P30 (5) = SnCOS ' . ；N Kd=1.25X 0.35 X 0.65 X 0.35=12.35kwQ 30(5)= P 30(5)tan ： =12.35 X 2.68=33.09kvar(6) 、照明 P 30(6)= Pe=6.2kw(7) 、綜合負荷 P 30(7)= P e=5kw(8) 、機械加工的總計算負荷P30=K；n藝 p30(i) = 0.95 X(50+ 48+ 6.81 + 5.58 + 12

11、.35 + 6.2 + 5)=127.243kwQ30= K 門藝 Q30 (i) = 0.95 X( 86.5+36+18.26+9.65+33.9 ) =174.325kvarS30 = P302Q302 = .127.243" 174.3252 =215.824kvA304、3215.8240.6574=328.30A3、鑄造車間計算負荷動力 查表得 取 Kd=0.3 cos : =0.7 tan : =1.02P 3呵=Kd Pe=0.3 X300=90kwQ30(1) = P 30(1) tan ： =90X 1. 02=91.8kvar照明 P 30(2)= P e=6k

12、w鑄造車間的總計算負荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =90+ 6=96 kwQ 30 =91.8 kvarS 30= Pj02 Q302 = . 962 91.82 =132.83kvA30 =滋一 =202.05A4*34、鍛壓車間動力 查表得取 Kd=0.3 cos : =0.65 tan : =1.17P 30=Kd Pe =0.3 X 350=105kwQ30(1) = P 30(1) ta n =105X 1.17=122.85kvar照明 P 30(2)= P e=8kw鍛壓車間的總計算負荷P 30 = P 30(1) + P 30(2) = 105+ 8= 113

13、kwQ 30 =122.85 kvarI 30 二一 =253.90A4、35、金工車間動力 查表得取 Kd=0.2 cos : =0.65 tan:-=1.17P 30=Kd Pe =0.2 X 400=80kwQ 30(1) = P 30(1) tan a =93.6kvar照明 P 30(2)= P e=10kw金工車間的總計算負荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =80+ 10=90 kwQ 30 =93.6 kvarS 30 =、F3。2 Q302 =8100 8760.96=129.85kvA30 = -滋二=197.52A4丁36、工具車間動力 查表得取Kd=0.3 c

14、os =0.6 tan:=1.33P 30=Kd Pe =0.3 X 360=108kwQ 30(1) = P 30(1) tan ： =108X 1.33=143.64kvar照明 P 30(2)= P e=7kw工具車間的總計算負荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =108+ 7=115kwQ 30=143.64 kvarS 30 =、F3。2 Q302 =. 1322520632.4496=184kvA30 = S30 =279.90A4、37、電鍍車間動力 查表得取 Kd=0.5 cos ： =0.8 tan:=0.75P 30=Kd Pe=0.5 X 250=125kwQ

15、30=P30 tan . =93.75kvar照明 P 30(2)= P e=5kw電鍍車間的總計算負荷P 30=卩30(1)+ P 30(2)=125+ 5=130kwQ 30 =93.75 kvarS30 =、. P302 Q302 =.16900 8789.0625=160.28kvAI 30 =二 = S30 =177.27A4/39、裝配車間動力 查表得取Kd=0.3 cos =0.65 tanP 30=Kd Pe=0.3 x 180=54kwQ 30(1) = P 30(1) tan - =55.08kvar照明 P 30(2) = P e=6kw裝配車間的總計算負荷P 30= P

16、30(1)+ P 30(2)=54+ 6=60kw二=243.81A取 Kd=0.6 cos : =0.7 tan=0.75&熱處理車間動力 查表得P 30=Kd Pe=0.6 x 150=90kwQ30(1)= P 30(1) tan ： =90x 0.75 =67.5kvar照明 P 30(2)= P e=5kw熱處理車間的總計算負荷P 30= P30(1)+ P 30(2) =90+ 5=95kwQ 30 =67.5 kvar,9025 4556.25 =116.54kvA:=1.02Q 30 =55.08 kvarS30 = . P302(3。2 =. 3600 3033.80

17、64=81.45kvAI 30 =上30二=123.89A 4亞10、鍋爐房動力 查表得 取 Kd=0.7 cos : =0.8 tan : =0.75P 3w)=Kd Pe=0.7 X 50=35kwQ30(i)= P30(i)tan ： =35 X 0.75=26.25kvar照明 P 30(2)= P e=1kw鍋爐房的總計算負荷P 30=卩30(1)+ P 30(2)=35+ 1=36kwQ 30 =26.25 kvarS30 = 巳0Q30=.1296689.0625 =44.55kvAI 30 =S30 =67.77A4.311、倉庫動力查表得取 Kd=0.4 cos=0.8 ta

18、n : =0.75P 3呵=Kd Pe=0.4 X20=8kwQ30(1) = P 30( 1)tan - =8X 0.75=6kvar照明 P 30（2）= P e=1kw倉庫的總計算負荷30 = P 30 + P 30(2)=8+ 30 = S30_ =16.45A4.3=9kwQ 30 =6 kvar.81 36=10.82kvA12、生活區(qū)總計算負荷P 30(2)= Pe=350kw三、求低壓側(cè)總計算負荷1、取混合系數(shù) K ； =0.92、低壓側(cè)計算負荷P30 低=K藝 P30 = 0.95 X( 200+ 48 + 6.81 + 6.97 + 12.5 + 6.2 )+ 4=266.

19、456kw+4=270.456kwQ30 低=K藝 Q30 = 0.95 X( 346+36+18.25+12.06+21.625 ) =412.238kvar3、低壓側(cè)總?cè)萘浚篠30 低=、P302Q302 =1802386.801 1351796.181 =1776kvAI 30 低=滋二=1776 =2701.55A4；30.65743、求低壓側(cè)平均功率因數(shù) cos :根據(jù)設計書得本廠為：三班工作制。:=0.8 B =0.88功率因數(shù)cosW<0.95 ,因此必須采用無功補償1.2無功補償及全廠負荷計算1、求補償容量QcQc= ：qc P30低=0.635 X 1342.53=85

20、2.51 kvar2、確定電容器型號、規(guī)格補償方式有三種1）低壓集中補償2）高壓集中補償3）高低壓分散補償本次采用低壓集中補償方式，進行無功補償。查設計手冊選用BWF0.4-75-1/33、電容器的數(shù)量n=Qc = 852.51 =11.3668取 12 個qc754、實際補償容量Qc 實=12 X 75=900 kvar5、求出補償后低壓側(cè)總計算負荷P3。低=P30 低=1342.53kwQ3o 低=Q30 低Qc 實=1162.67 900=262.67 kvarS3。低=. P02低Q3o低2 =1367.98 kvA6、變壓器臺數(shù)和容量的確定 根據(jù)原始資料提供本廠有U級負荷存在，故變壓

21、器應選兩臺。容量確定.根據(jù)原始資料提供條件，部存在今后負荷發(fā)展。故變壓器的容量按補償 后低壓側(cè)總?cè)萘縎3o低來確定 由S3。低=1367.98 kvA 初選S9-1000/10型號的變壓器2臺，S變=1000 kvA(1) 任一臺單獨運行時，必須滿足全部用電負荷60%- 70%的要求S3。低 X 70%=1367.98X 0.7=957.586 kvA v 1000 kvA，滿足(2) 應滿足全部I、U級負荷用電要求鑄造車間：S30低=132.83 kvA，電鍍車間：S30低=160.28 kvA鍋爐房： ：S30 低=44.55 kvAU級負荷 S 總=132.83+160.28+44.55

22、=337.66 kvA v 1000 kvA 滿足 故S9-1000/10 滿足工廠要求。7、求出變壓器損耗(1) 變壓器的有功損耗:Pt 厶 Pt =0.015 X S30 低=0.015 X 1776=26.64kw(2) 變壓器的無功損耗Q 厶 Q =0.06 X S30 低=0.06 X 1776=106.65 kvar& 求出高壓母線上的計算負荷巳0 高=P30 低 + Pt=1342.53+26.64=1369.17kwQ30 高=Q 30 低 + Qt =262.67+106.56=369.23 kvar綣高=、F>0高2 Q30高2 = 1874626.489 1

23、36330.7929=1418.08 kvAI 30高S30高4 .31418.0817.32=81.88 A9、求出電力線路的損耗由題知，LGJ-1500=0.212）無功損耗：Qwl =3 I 30高 R=3X81.88 2 X0.358 X8=56.70364 kvar1）有功損耗: ： Pwl =3 I 20 高 R=3X 81.88 2 X( 0.21 X 8) =33.78985kw10、全廠總計算負荷P0 全=F>0 高+ 心 Pwl =1369.17+33.78985=1402.96kwQ30全=Q30高 + 匚 Qwl =369.23+57.60364=426.83 k

24、varS30 全 = F3o 全2 Q30 全2 =1402.962 426.832 =1466.45 kvA130 全=U；=駕丁=84.6"第二章變電所主接線方案的設計變電所的主結線又稱為主電路，指的是變電所中各種開關設備、變壓器、母 線、電流互感器等主要電氣設備，按一定順序用導線連接而成的，用以接受和分 配電能的電路它對電氣設備選擇、配電裝置布置等均有較大影響，是運行人員 進行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù).2.1主結線的選擇原則1 當滿足運行要求時，應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)應采用斷路器分段的單母線3當供電電源只有一回線路，

25、變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器 組結線。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，應采用 變壓器分列運行。5接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；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。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，應裝設線路隔離開關。7采用610 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側(cè)裝設隔離 開關。8由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設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的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電 保護或自動切換電源要求

26、時，低壓側(cè)總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。10.當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關和母線分段開關采用低壓斷 路器時，在總開關的出線側(cè)及母線分段開關的兩側(cè)，宜裝設刀開關或隔離觸2.2主結線方案確定單母線接線：優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置 缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）故障或檢修 ，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障 時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非 故障段的供電。適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器單母線分段接線：優(yōu)點：1用斷路器把母線分段后，對重要的

27、用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩 個電源供電2當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電缺點：1 當一段母線或母線隔離開關故障時或檢修時，該段母線的回路都要在檢修 期間內(nèi)停電2 當出線為雙回路時，常使架空線出現(xiàn)交叉跨越。3 擴建時需向兩個方向均衡擴建適用范圍：1 610KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上2 3563KV 配電裝置出線回路數(shù)為 48 回3 110220KV 配電裝置出線回路為 34 回 雙母線接線 優(yōu)點：1 供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而 不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢

28、修任一回路的母線隔離 開關，只停該回路。2 調(diào)度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活 的適應系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3 擴建方便。像雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源 和符合均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布 置，以致連接不同的母線段時，不會如單母分段那樣導致出線交叉跨越。4 便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開，單獨接至 一組母線上。缺點：1 增加一組母線，每回路就需要增加一組母線隔離開關。2 當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作電器，容易誤操作。為了避 免隔離開關誤操作，需在隔離開

29、關和斷路器之間裝設連鎖裝置。適用范圍：(1) 610KV配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時(2) 3563KV配電裝置，當出線回路數(shù)超過 8回時，或連接的電源較多，負 荷較大時(3) 110220KV配電裝置出線回路數(shù)為 5回及以上時，或當110220KV配電 裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為 4回及以上。雙母線分段接線：分段原則：1 當進出線回路數(shù)為 1014回時，在一組母線上用斷路器分段2 當進出線回路數(shù)為 15回及以上時，兩組母線均用斷路器分段3 在雙母線分段接線中，均裝設兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器4為了限制220KV母線短路電流或系統(tǒng)解列運行的要求，可根據(jù)需要將母線 分段單斷路

30、器雙母線接線的主要缺點：1 在倒換母線操作過程中，須使用隔離開關按等電位原則進行切換操作，因 此，在事故情況下，當操作人員情緒緊張時，很容易造成誤操作。2 工作母線發(fā)生故障時，必須倒換母線，此時，整個配電裝置要短時停電3 這種接線使用的母線隔離開關數(shù)目較多，使整個配電裝置結構復雜，占地 面積和投資費用也相應增大為克服上述缺點，采取如下補救措施：1 為了避免在倒閘操作過程中隔離開關誤操作，要求隔離開關和對應的斷路 器間裝設閉鎖裝置， （機械閉鎖或電氣閉鎖） ，同時要求運行人員必須嚴格執(zhí)行操 作規(guī)程，以防止帶負荷開、合隔離開關，避免事故的發(fā)生。2 為了避免工作母線故障時造成整個裝置全部停電，可采用

31、兩組母線同時投 入工作的運行方式。3 為了避免在檢修線路斷路器時造成該回路短時停電，可采用雙母線帶旁路 母線的接線。采用上述措施后，單斷路器雙母線接線具有較高的的供電可靠性和運行靈活 性。雙斷路器雙母線接線： 優(yōu)點：任何一組運行母線或斷路器發(fā)生故障或進行檢修時，都不會造成裝置 停電，各回路均用斷路器進行操作，隔離開關僅作檢修時隔離電壓之用。因此， 這種接線工作是非?？煽颗c靈活，檢修也很方便。缺點：這種接線要用較多的斷路器和隔離開關，設備投資和配電裝置的占地 面積也都相應增加，維修工作量也較大。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6 10KV的高壓配電電

32、壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設備所需的 電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y線圖表示工廠接受和分配電能的路徑， 由各種電力設備（變 壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關等）及其連接線組成，通常用單線表 示。主結線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制 方式都有密切關系，是供電設計中的重要環(huán)節(jié)。2.2 變電所主變壓器和主結線方案的選擇變壓器臺數(shù)應根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時， 宜裝設兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷較大。結合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓 器。2.3 變電所主接線方案的選擇

33、根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案： 方案I:高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路， 用兩個電路供電；當一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段 母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。缺點:當一段母線或母線隔離開關檢修時該母線各出線須停電；當出線為雙 回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。方案U:單母線分段帶旁路。優(yōu)點:具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。 缺點:常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案川：高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主

34、變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整 個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電 以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經(jīng)濟性最佳，但是其可 靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數(shù)量多，接線復雜，它們的經(jīng) 濟性能較差；采用方案一既滿足負荷供電要求又較經(jīng)濟，故本次設計選用方案I'根據(jù)所選的接線方式，畫出主接線圖，參見附圖三變電所高壓電氣主接線 圖。第三章變電所位置和形式選擇3.1變電所位置和型式的選擇、變電所位置和型式的選擇應遵循以下幾點來選擇a、變電所的位置應盡量靠近負荷中心b、變電所應選擇在地勢比較高處避免低洼

35、積水c、交通運輸必須方便，便于設備運輸d、變電所周圍必須無易燃易爆物品e、變電所進出線則應無高大建筑物f、建議本廠變電所應靠近XX車間為宜由計算結果可知，工廠的負荷中心在 2, 3, 5, 6號車間之間。考慮到方便進 出線，周邊環(huán)境及交通情況，決定在 5號車間的西側(cè)僅靠車間修建工廠變電所， 其形式為附設式。由于本廠有二級重要負荷，考慮到對供電可靠性的要求，采用兩路進線，一 路經(jīng)10kV公共市電架空進線；一路引自鄰廠高壓聯(lián)絡線。變電所的形式由用電負荷的狀況和周圍環(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，結合本廠的實際情況，這里變電所 米用單獨設立方式。變

36、電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)應根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時， 宜裝設兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷較大。結合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓 器。3.2變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量Snt應同時滿足以下兩個條件:1)任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：Sn(0.60.7) S302) 任一臺變壓器單獨運行時，應滿足: 需求。Snt - S30(1 H)，即滿足全部一、二級負荷代入數(shù)據(jù)可得：Snt= (0.60.7 ) X 1169.03= (701.42818.32 ) kV A又考慮到本廠的

37、氣象資料（年平均氣溫為28oC ）,所選變壓器的實際容量:SNT實=（1-0.08） SNT = 920KVA也滿足使用要求，初步取 SNT=1000kV A?？紤]S9系列箱型干式變壓器。型號:到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為S9-1000/10，其主要技術指標如下表所示:變壓器型號額定容量/ kV A額定 電壓/kV聯(lián) 結 組型 號損耗/kW空載 電流1。短路阻 抗Uk%咼壓低 壓空載負載S9-1000/1010006/6.30.4Yy n0 |1.7010.300.74.5（附：參考尺寸（mm：長：2280寬：1560高：2468重量（kg）: 8960軌距：（mr）i 820）所以本

38、設計中變電所位置和形式如下：1、位置第四章短路電流的計算4.1短路電流計算的目的及方法短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝 置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算 所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計 算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電 流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的 阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出 來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由

39、于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采 用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流 和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標幺制法。本設計采用標幺制法進 行短路計算。短路電流計算（1）確定基準量：取：Sd =100MV *A、Uc1 =10.5kV、Uc0.4KV基準電流為IdI d1Sd100= 5.49A1.732 10.5I d2Sd100144.93A1.732 0.4（1）計算短路電路中各元件電抗標幺值1）電力系統(tǒng)電抗標幺值X1SdX；二電=I00 =9.52Uc1 10.52) 架空線路電抗標幺值X；X；S =

40、100 =250Uc2 0.43) 電力變壓器的電抗標幺值X3*=丄魚=£型=4.5x100 Sn 1001000(3)I旳"(3)ish =2.551''(3)=2.55 0.02 =0.051咕=1.511''(3)= 1.510.02=0.0302繪制等值電路如圖所示，圖上標出個元件序號和電抗標幺值和短路計算點(1)心點總電抗標幺值以及三相短路電流各值和短路容量1) 總電抗標幺值* * *X X X 9.52 250 =259.522) 三像短路電流的周期分量有效值Id1 5.49 學0.02X知 259.523 )其他三相短路電流=I

41、 k廠 0.024) 三相短路容量八社=爲=0.39(2)計算K2點的總電抗標幺值以及三相短里電流各值和短路容量1 )總電抗標幺值X*K2=X；+X； +*“ 4.5X3 X4 = 9.52 250 石=261.772)三像短路電流的周期分量有效值(3) _ Id2 _ 144.93I k2 *0.55 AI -261.773）其他三相短路電流I 3 = I 3 =1爲=055Aish =1.84 I 3 =1.84 0.55 =1.012 Alsh =1.09 I 3 =1.09 0.55 = 0.59A3）三相短路容量4) Sk2Sd100261.77-0.38第五章變電所一、二次設備選擇

42、與校驗5.1電氣設備選擇的一般條件1、按正常工作條件選擇正常工作條件是指按電器設備的裝置地點、使用條件、檢修和運行要求以及 環(huán)境條件等來選擇導體和電器的種類和形式。（1）電壓：電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，可能高于電網(wǎng)的額 定電壓，這對裸鋁、銅導體不會有任何影響，但對電器和電纜，則要規(guī)定其允 許最高工作電壓得底于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。（2）電流：導體（或電氣設備）的額定電流是指在額定環(huán)境溫度比下，長期允許通過的電流（lN ）。在額定的周圍環(huán)境溫度下，導體（或電氣設備）的惡毒能夠電流In應不允許小于該回路的最大持續(xù)工作電流I max周圍環(huán)境溫度®不等時，長期允許電流可

43、按下式修正I N 廠 I N式中max 導體或電氣設備正常發(fā)熱允許最高溫度數(shù)值，可查表，一般可取max = 70° C我國生產(chǎn)的電氣設備的額定環(huán)境溫度 入=40七，裸導體的額定環(huán)境溫度6二25°C（3）環(huán)境條件：在選擇電器時還要考慮帶暖氣安裝地點的環(huán)境條件，一般電器的 使用條件如不能滿足當?shù)貧鉁?、風速、濕度、污穢程度、海拔高度、地震強度和 覆冰厚度等環(huán)境條件時，應向制造部門提出要求或米取相應的措施。2、按短路條件校驗（1）熱穩(wěn)定校驗：導體或電器通過短路電流時，各部分的溫度（或發(fā)熱效率） 應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為I 22It t _ 1 ”，iima式中l(wèi)t 導體或

44、電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間，由產(chǎn)品樣本查得。I.穩(wěn)態(tài)短路電流tima 假想時間（2）動穩(wěn)定校驗：等穩(wěn)定，即導體和電器承受短路電流機械效應能力。應滿足 的動穩(wěn)定條件為iessh或les -咕式中ies、les 短路沖擊電流幅值以及其有效值；ish、lsh導體或電器允許的動穩(wěn)定電流幅值以及其有效值；由于回路的特殊性，對下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定1）用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔體的熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn) 定。2）采用限流熔斷器保護的設備可不校驗動穩(wěn)定，電纜因有足夠的請度可不校 驗動穩(wěn)定。3）裝設在電壓互感器回路的裸導體和電器不校驗動、熱穩(wěn)定。高壓一、二次設備的校驗條件為：1

45、、電器的額定電壓不低于所在電路的額定電壓2、電器的額定電流應不小于所在電路的計算電流3、電器的最大開斷電流應不小于它可能開斷的最大電流4、短路電流校驗1）動穩(wěn)定度：按三相短路沖擊電流校驗2）熱穩(wěn)定度：按三相短路動態(tài)電流校驗、高壓設備一覽表序號設備名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1咼壓隔離開關GN8-10/2008CS32咼壓少油斷路 器SN10-10/6303CT83咼壓電流互感 器LQJ-103150/54高壓避雷器FS4-103單獨接地5電壓互感器JDZJ10110000/1006高壓絕緣子FC160/1706粗瓷7咼壓母線LMY40< 4著色10Kv低壓設備一覽表序號設備名稱型號與規(guī)格數(shù)量備

46、注1低壓刀開關HD13-15002主二次23低壓電流互感 器4低壓絕緣子LXHY4-70細瓷5低壓電容器bw6低壓母線LMY120< 10中線LMY8<（五）變電所一次設備的選擇校驗1. 10KV 側(cè)一次設備的選擇校驗（表 5-1 ） 高壓電氣校驗：高壓少油斷路器 SN10 -10I表5-1類別型號額定 電壓/KV額定 電流/KA開斷 電流/KA短路容量Soc /MVA動穩(wěn) 定電 流峰 值/KA熱穩(wěn)定電流/KA固有 分閘 時間/S<合閘 時間/S<配用 操動 機構 型號少油短路器S10-101101000163004016(4s)0.060.2CT8裝設地點實際參數(shù)類別

47、型號額定電壓/KV額定 電流/KA開斷 電流/KA短路容量Soc/MVA動穩(wěn) 定電 流峰 值/KA熱穩(wěn) 定電 流/KA固有 分閘 時間/S<合閘 時間/ S<配用 操動 機構 型號少油短路器S10 -10I1010001.8633.784.7437.44 (4s)1.7S0.2CT8經(jīng)過技術參數(shù)比較SN10 -10I型高壓少油斷路器的所有技術參數(shù)均大于裝設地點實際參數(shù)，動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和發(fā)熱均滿足要求，故最終選用SNo-101型高壓少油斷路器。2、380側(cè)一次設備的選擇校驗（表5-2）表5-2 380側(cè)一次設備的選擇校驗型號脫 扣 器 額 疋 電 流長延時動 作額定 電流/A短延 時

48、動 作額 疋 電流/A瞬時 動作 額定 電流/A單相接地短路動分斷能力配用操動 機構型號電流/KAcos®/A作 電 流/ADW16-4032020483203009600 :16080CT78CD10000019200變電所低壓一次設備的選擇低壓側(cè)采用的也是天津長城電器有限公司生產(chǎn)的 GGD型低壓開關柜，所選擇 的主要低壓一次設備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖 。部分初選設備：第六章變電所進出線的選擇與檢驗為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，選擇導線和電纜時應滿足下列條 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)設計經(jīng)驗：一般10K V及以下的高壓線路和低壓動力線

49、路，通常先按發(fā)熱 條件選擇導線和電纜截面，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。6.1高壓線路導線的選擇架空進線LGJ-50做引入線，高壓主接線。高壓側(cè)計算電流13高（=73.A2所選導線的允許載流量：lai =193A J30 =73.21A滿足發(fā)熱條件。6.2低壓線路導線的選擇由于沒有設單獨的車間變電所，進入各個車間的導線接線采用系統(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 線和電纜的截

50、面選擇滿足條件：1）相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，lai- 130 ；2）中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足Ao _0.5A：:;3）保護線（PE線）的截面選擇一、A .： 35mm2 時，AP 0.5A ；二、A ：乞16mm2 時，Ape - A三、16mm2 ： A ." 35mm2 時，APE -16mm24）保護中性線（PEN的選擇，?。∟線）與（PE的最大截面。根據(jù)原始資料可以知道本廠年平均最高氣溫為30度，固選擇個車間線形的時候根據(jù) Ial - 1130來選擇導線型號。結合計算負荷，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：BLX-12

51、0 I al =280A>237.68A鑄造車間：BLX-70 Ial =206A>195.56A鍋爐房：BLX-16I al =79A>66.55A鍛壓車間：BLX-150 I al =226A>245.82A金工車間:BLX-70 Ial =206A>187.3A工具車間:BLX-120 I al =280A>273.36A熱處理車間：BLX-70 lai =206A>>171.13A裝配車間：BLX-35 打=129A>117.33A機修車間：BLX-185 I al =800A>746.76 并聯(lián) lal=746.76/2=3

52、73.38倉庫：BLX-2.5 lal =25A>13.45A宿舍區(qū)：BLX-10 I al =60>35 A另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導線BLV型號第七章 變電所二次回路方案的選擇及 繼電保護的整定7.1 二次回路方案選擇7.1.1 二次回路選擇 二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。 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。7.1.2 二次回路方案 二次回路圖是電力系統(tǒng)安裝、運行的重要圖

53、樣資料，一般有 3 種；電路原理 圖、展開圖和安裝接線圖。而最常用的就是二次回路原理展開圖。二次回路展開圖有如下特點：1）查線方便，避免了展開圖和安裝圖相互對照使用的麻煩，可一圖多用。 2）讀圖方便，容易掌握3）分析問題快而準。該圖不但能清楚地分析工作原理，而且把每個設備端子 的來龍去脈標示清楚。4）這種二次回路展開原理圖能夠幫我們迅速排除故障，有一定的使用價值， 推廣運用它，會給運行、檢修、試驗人員帶來很大方便。二次回路圖如下（圖 7-1 ）FJ1O<>OFJ1FA0O0PJT2O-Cx>WVFJ10O0FJ1o-C>oFjnzPJS0O0a31回7.1.3 高壓斷路

54、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的形式和操作電源的類別。結合上面 設備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路。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。7.2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，裝設在變電所高壓母線上，動作于信 號。繼電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