某塑料制品廠總配變電所與配電系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、摘要某塑料制品廠總配變電所與配電系統(tǒng)設(shè)計是工廠供電的一部分。一套完整的現(xiàn)代化供電系統(tǒng)對于一個工廠實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、提高成品質(zhì)量是不可缺少的。設(shè)計對工廠供電方式、主要設(shè)備的選擇、保護(hù)裝置的配置與防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的敘述。本設(shè)計首先進(jìn)行負(fù)荷計算，無功功率補(bǔ)償計算，短路電流計算，并對變壓器容量進(jìn)行選擇。然后，對主接線方案進(jìn)行選擇并擬定，電氣主接線對接下來電氣設(shè)備的選擇，運(yùn)行的可靠性和靈活性，操作和檢修的安全以與今后的擴(kuò)建，對電力工程建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)節(jié)約等，都由很大的影響。接著，對主要電氣設(shè)備選型并校驗。最后，對主要設(shè)備繼電保護(hù)進(jìn)行設(shè)計和整定計算，對防雷和接地系統(tǒng)做相應(yīng)敘述。在論文的最后還附上了主接

2、線圖。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計算; 短路計算; 繼電保護(hù); 主接線設(shè)計目 錄第1章 緒論11.1 工廠供電的意義11.2 工廠供電的要求11.3 設(shè)計依據(jù)21.3.1 平面布置圖如圖21.3.2 生產(chǎn)任務(wù)與車間組成21.3.3 工廠各車間的負(fù)荷情況與車間變電所的容量如下表21.3.4 供用電協(xié)議31.3.5 本廠負(fù)荷性質(zhì)41.3.6 自然條件4第2章 負(fù)荷計算52.1 負(fù)荷計算的意義52.2 負(fù)荷計算的方法52.3 負(fù)荷計算6第3章 功率補(bǔ)償計算與變壓器的選擇103.1 功率補(bǔ)償計算103.2 變壓器型式的選擇113.3 變壓器臺數(shù)的選擇123.4 變壓器容量的選擇12第4章 主接線的設(shè)計144.1 基

3、本要求144.2 電氣主接線設(shè)計144.2.1 電氣主接線各種連接方式與其優(yōu)缺點154.2.2 主接線方案的擬定17第5章 短路電流計算195.1 短路電流計算方法與意義195.2 短路計算195.2.1 短路電流計算等效示意圖195.2.2 短路電流與容量的計算19第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗226.1 總配電所架空線進(jìn)線的選擇226.2 高壓側(cè)與低壓側(cè)母線的選擇226.3 各變電所進(jìn)線選擇236.4 變電所低壓出線的選擇246.5 設(shè)備的選擇246.5.1 高壓側(cè)設(shè)備的選擇256.5.2 各車間進(jìn)線設(shè)備的選擇266.5.3 各變電所低壓側(cè)出線回路設(shè)備選擇與校驗表27第7章 繼電保護(hù)307.

4、1 高壓進(jìn)線的繼電保護(hù)307.2 各變電所進(jìn)線的保護(hù)317.3 變壓器繼電保護(hù)33第8章 防雷與接地保護(hù)368.1 防雷保護(hù)368.2 接地裝置36結(jié)論38致39參考文獻(xiàn)40第1章 緒論1.1 工廠供電的意義工廠供電（electric power supply for industrial plants），就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。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小。例如在機(jī)械工業(yè)中，電費(fèi)的開支僅占產(chǎn)品成本的5%左右。因此電能在工業(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)電氣自動化以后可以大大增加

5、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(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。從另一方面說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。例如某些供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短暫的停電，也會引起重大的設(shè)備損壞，或引起大量的產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。所以，工廠應(yīng)該根據(jù)本廠環(huán)境條件和供電要求來選擇適當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備和確定其各項參數(shù)，保證工廠正常運(yùn)行時安全可靠，出現(xiàn)故障時不致出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，并在合理的情況下注意節(jié)約，還應(yīng)該根據(jù)工廠生產(chǎn)情況與供應(yīng)能力統(tǒng)籌兼顧。因此，一套完整的現(xiàn)代化供電系統(tǒng)對于

6、一個工廠實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、提高成品質(zhì)量是不可缺少的。 1.2 工廠供電的要求在工廠供電的過程中要切實保證工廠生產(chǎn)和生活的需要，還要做好節(jié)能工作，就應(yīng)該做到以下要求：（1） 可靠 要滿足供電可靠性的要求。（2） 安全 要滿足在電能的使用中不應(yīng)發(fā)生設(shè)備和人身事故。（3） 優(yōu)質(zhì) 要保證用戶對電能質(zhì)量的要求。（4） 經(jīng)濟(jì) 盡量減少供電系統(tǒng)中不必要的投資，并盡可能地節(jié)約電能。此外，在設(shè)計工廠配電系統(tǒng)的時候還要考慮到當(dāng)?shù)氐奶鞖庠O(shè)計防雷接地裝置，合理地處理當(dāng)前和長遠(yuǎn)的關(guān)系，既要節(jié)約能源，又要保證工廠生產(chǎn)和生活的需要。1.3 設(shè)計依據(jù)1.3.1平面布置圖如圖圖 1-1 平面布置圖1.3.2生產(chǎn)任務(wù)與車間組成 年

7、產(chǎn)量為萬噸聚乙烯塑料制品，產(chǎn)品品種有薄模、單絲、管材和注射等制品。其原材料來源于某石油化纖總廠。1.3.3 工廠各車間的負(fù)荷情況與車間變電所的容量如下表表 1-1各車間與車間變電所負(fù)荷計算表（380V）序號車間或用電單位名稱設(shè)備容量（千瓦）需用系數(shù)Kd功率因數(shù) 功率因數(shù)正切1薄膜車間14000.60.61.332原料庫300.250.51.733生活間100.81.00.04成品庫（一）250.30.51.735成品庫（二）240.30.51.736包裝材料庫290.30.51.73小計（K&=0.95）1單絲車間13850.60.651.172水泵房200.650.80.75小計（K

8、&=0.95）1注塑車間1890.40.61.332管材車間8800.350.61.33小計（K&=0.95）1備料車間1380.60.51.732生活間100.813浴室50.814鍛工車間300.30.651.175原料間150.816倉庫150.30.51.737機(jī)修模具車間1000.250.651.178熱處理車間1500.60.71.029鉚焊車間1800.30.51.08（K&=0.87）1鍋爐房2000.70.750.882試驗室1250.250.51.733輔助材料庫1100.20.51.734油泵房150.650.61.275加油站120.60.51.

9、66辦公樓、招待所、食堂500.60.61.331.3.4 供用電協(xié)議工廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要容如下：（1） 從電力系統(tǒng)的某66/10KV變電站，用10KV架空線路向工廠饋電。該變電站在工廠南側(cè)1Km。（2） 系統(tǒng)變電站饋電線的定時限過電流保護(hù)的整定時間Top=2s,工廠總配電所保護(hù)整定時間不得大于1.5s.（3） 在工廠總配電所得10KV進(jìn)線側(cè)進(jìn)行電能計量。工廠最大負(fù)荷時功率不得低于0.9.（4） 系統(tǒng)變電站10KV母線出口斷路器的斷流容量為200MVA.圖2-2 供電協(xié)議圖（1）從電業(yè)部門某35/10kV變電所用10kV架空線向本廠供電，該所在廠南側(cè)1km。（2）供電系統(tǒng)短路技

10、術(shù)數(shù)據(jù)：電業(yè)部門變電所10kV母線，為無限大電源系統(tǒng)，其短路容量為200MVA。（3）電業(yè)部門對本廠提出的技術(shù)要求：電業(yè)部門配出線路定時限過流保護(hù)裝置的整定時間為2秒，工廠“總降”不應(yīng)大于1.3秒；在總配變電所10kV側(cè)進(jìn)行電能計量；本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。1.3.5 本廠負(fù)荷性質(zhì)生產(chǎn)車間為三班工作制，部分車間為單班或兩班制，最大有功負(fù)荷年利用小時數(shù)為5000小時，屬于三級負(fù)荷。1.3.6 自然條件（1）最熱月平均最高氣溫為35 ；（2）土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為20 ；（3）年雷暴日為30天；（4）土壤凍結(jié)深度為1.1米；（5）夏季主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)。（6）地表面比較平坦

11、，土壤主要成分為積土與砂質(zhì)粘土，層厚1.67m不等；（7）地下水位一般為0.7m；（8）地耐壓力為20噸/平方米。 第2章 負(fù)荷計算2.1 負(fù)荷計算的意義計算負(fù)荷是供電系統(tǒng)設(shè)計計算的基礎(chǔ)，為選擇變壓器臺數(shù)和容量，選擇電氣設(shè)備，確定測量儀表的量程，選擇繼電保護(hù)裝置等提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。所以負(fù)荷計算準(zhǔn)確與否直接影響著供電設(shè)計的質(zhì)量。工廠供電系統(tǒng)運(yùn)行時的實際負(fù)荷并不等于所有用電設(shè)備額定功率之和。這是因為用電設(shè)備不可能全部同時運(yùn)行，每臺設(shè)備也不可能全部滿負(fù)荷，各種用電設(shè)備的功率因數(shù)也不可能完全一樣。因此，工廠供電系統(tǒng)在設(shè)計過程中，必須找出這些用電設(shè)備的等效負(fù)荷。所謂等效是指這些用電設(shè)備在實際運(yùn)行中所產(chǎn)

12、生的最大熱效應(yīng)與等效負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，產(chǎn)生的最大溫升與等效負(fù)荷產(chǎn)生的最高溫升相等。我們按照等效負(fù)荷，從滿足用電設(shè)備發(fā)熱的條件來選擇用電設(shè)備，用以計算的負(fù)荷功率或負(fù)荷電流稱為“計算負(fù)荷”。通常規(guī)定取30分鐘(min)平均最大負(fù)荷、和作為該用戶的“計算負(fù)荷”，并用、和分別表示其有功、無功、視在和電流計算負(fù)荷。計算負(fù)荷也稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷，目的是為了合理地選擇工廠各級電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓器容量和設(shè)備型號等。2.2 負(fù)荷計算的方法計算負(fù)荷的確定是工廠供電設(shè)計中很重要的一環(huán)，計算負(fù)荷的確定是否合理，直接影響到電氣設(shè)備選擇的合理性、經(jīng)濟(jì)性。如果計算負(fù)荷確定的過大，將使電氣設(shè)備選得過大，造成投資利有色金

13、屬的浪費(fèi)；而計算負(fù)荷確定的過小，則電氣設(shè)備運(yùn)行時電能損耗增加，并產(chǎn)生過熱，使其絕緣過于老化，甚至燒毀、造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，在供電設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)不同的情況，選擇正確的計算入法來確定計算負(fù)荷。常用的負(fù)荷計算方法有需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法和面積功率法等。在實際工程配電設(shè)計中，廣泛采需用系數(shù)法，因其計算方便，多采用方案估算，初步設(shè)計和全廠大型車間變電所的施工設(shè)計。按需要系數(shù)法確定計算，應(yīng)從實際每臺用電設(shè)備開始，逐級向電源推進(jìn)，一直計算到電源，用每一級的計算負(fù)荷為選擇該用電器的依據(jù)。需用系數(shù)法的計算，現(xiàn)在己普遍應(yīng)用于供配電設(shè)計中，其缺點是它未考慮到用電設(shè)備中少數(shù)容量特大的設(shè)備對計算負(fù)荷的影響。本

14、設(shè)計的情況符合需要系數(shù)法，因此本設(shè)計中的負(fù)荷計算都用需要系數(shù)法進(jìn)行計算。2.3 負(fù)荷計算現(xiàn)以第5變電所車間負(fù)荷計算為例，計算過程如下：（在計算各車間變電所負(fù)荷合計時，同時系數(shù)分別取值：=0.9；=0.95）NO.5變電所（1） 鍋爐房有功功率： =200×0.7=140 KW 無功功率：=140×0.88=123.2 Kvar視在功率：=140÷0.75=186.66 KV·A（2） 試驗室有功功率：=140×0.25=35 KW無功功率：=35×1.73=60.55Kvar視在功率：=35÷0.5=70 KV·A

15、（3） 輔助材料庫有功功率：=110×0.2=22 KW無功功率：=22×1.73=38.06Kvar視在功率：=22÷0.5=44 KV·A（4） 油泵房有功功率：=15×0.65=9.75KW無功功率：=9.75×1.27=12.385 Kvar視在功率：=9.75÷0.65=15 KV·A有功功率：=12×0.65=7.8KW無功功率：=7.8×1.6=12.48 Kvar視在功率：=7.8÷0.5=15.6 KV·A（5） 辦公樓、招待所、食堂有功功率：=50

16、5;0.6=30 KW無功功率：=30×1.33=39.9 Kvar視在功率：=30÷0.6=50 KV·A變電所N0.5的計算負(fù)荷：有功計算負(fù)荷：= (2-1) =0.9×（14035229.757.830） =220.095 KW 無功計算負(fù)荷：= （2-2) =0.95×(123.260.5538.0612.38512.4839.9) =272.24625 Kvar 視在計算負(fù)荷：= （2-3) = =350kv.A其余變電所的計算方法與NO.5變電所的計算方法一樣。第3章 功率補(bǔ)償計算與變壓器的選擇3.1 功率補(bǔ)償計算供電單位一般對用電

17、用企業(yè)要求要求功率因數(shù)達(dá)到0.9以上，若達(dá)不到要求，需增設(shè)無功功率的人工補(bǔ)償裝置。提高負(fù)荷的功率因數(shù)，可以減少發(fā)電機(jī)送出的無功功率和通過線路、變壓器傳輸?shù)臒o功功率，使線損大為降低，而且還可以改善電壓質(zhì)量、提高線路和變壓器的輸送能力。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)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以與組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點，因此并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。下面以NO.5變電所為例計算：變電所的補(bǔ)償前功率因數(shù)：=220.095÷350=0.63 (3-1)計算電流：=20.23 A (3-2) 補(bǔ)償后功率因數(shù)：=0.92需要補(bǔ)償?shù)墓?/p>

18、率：=220.095 ×（1.17-0.43） (3-3) =156.26Kvar補(bǔ)償電容器的個數(shù)：=145.85÷25=5.83所以實際補(bǔ)償?shù)墓β剩?150 Kvar（所以本設(shè)計中選用電容器的型號為BKMJ0.4-25-3 ）補(bǔ)償后有功計算負(fù)荷：=197.1 KW補(bǔ)償后無功計算負(fù)荷：=-=228.46-150=78.46 Kvar (3-4)補(bǔ)償后視在計算負(fù)荷：=212.14 KV·A (3-5)補(bǔ)償后的計算電流：=12.25 A高壓側(cè)功率因數(shù)的校檢：=0.015=0.015×212.14=3.18 KW (3-5)=0.06=0.06×21

19、2.14=12.73 Kvar (3-6)高壓側(cè)有功計算負(fù)荷：=+=200.28 KW (3-7)高壓側(cè)無功計算負(fù)荷：=+=91.19 KV·A (3-8)高壓側(cè)視在計算負(fù)荷：=220.06 KV·A高壓側(cè)計算電流：=12.71 A高壓側(cè)的功率因數(shù)：=0.91>0.9，滿足要求。其他各變電所的計算方法一樣，計算結(jié)果如表3-1所示：3.2變壓器型式的選擇一般正常環(huán)境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選用S9、S11等系列變壓器。在多塵或由腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場所，應(yīng)選用S9-M、S11-M R等系列全密封式變壓器。多層或高層建筑的變電所，宜選用SC9

20、等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或SF666充氣型變壓器。根據(jù)本論文給出的自然條件：工廠所在地址自然條件正常，可以選用油浸式變壓器。3.3 變壓器臺數(shù)的選擇主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺以上主變壓器：（1） 有大量一級或二級負(fù)荷。（2） 季節(jié)性符合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。（3） 集中符合較大，例如大于1250kVA時。本設(shè)計中所有負(fù)荷均為三級負(fù)荷，所以應(yīng)該裝設(shè)1臺變壓器。3.4 變壓器容量的選擇(1)只裝一臺變壓器的變電所變壓器的容量:應(yīng)滿足用電設(shè)備全部的計算負(fù)荷的需要，即(2)裝有兩臺變壓器的變電所每臺變壓器的容量應(yīng)滿足以下兩個條件。1

21、 任一臺變壓器工作時，宜滿足總計算負(fù)荷 的大約60%70%的需要，即=（0.60.7）2 任一臺變壓器工作時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的需要，即(3)車間變電所變壓器的容量上限單臺變壓器不宜大于1000KV·A。這一方面是受以往低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制；另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。(4)并行運(yùn)行的變壓器最大容量與最小容量之比不應(yīng)超過3:1。同時，并聯(lián)運(yùn)行的兩臺變壓器必須符合以下條件：1 并聯(lián)變壓器的電壓比必須一樣，允許差值不應(yīng)超過 ，否則會產(chǎn)生環(huán)流引起電能損耗，甚至繞組過熱或燒壞。2 并列

22、變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值應(yīng)不超過±10%，否則阻抗電壓小的變壓器可能過載。3 并列變壓器的聯(lián)接組別應(yīng)一樣，否則二次側(cè)會產(chǎn)生很大的環(huán)流，可能使變壓器繞組燒壞。本設(shè)計屬于第一種情況，故變電所選取的變壓器僅考慮（1）即可。以NO.5變電所選型為例（查看負(fù)荷計算大小，可確認(rèn)選擇一臺變壓器既滿足）根據(jù)負(fù)荷計算是所得變電所補(bǔ)償后總視在功率：=220.06KVA，選擇的變壓器應(yīng)該滿足：應(yīng)選變壓器的容量，查詢附錄表可知選擇的變壓器容量為250KVA，故選擇的變壓器型號為：S925010，參照變壓器各參數(shù)，可以滿足要求。結(jié)果如表3-2所示：表3-2 各變電所選的變壓器與臺數(shù)變電所變壓器型號額

23、定容量（KVA）額定電壓（V）連接組標(biāo)號損耗阻抗電壓（%）空載電流（%）高壓低壓空載負(fù)載1S9-1000/10100010K0.4KDyn111700920051.72S9-1000/10100010K0.4KDyn111700920051.73S9-400/1040010K0.4KDyn11870420043.04S9-315/1031510K0.4KDyn11720345043.05S9-250/1025010K0.4KDyn11600290043.0第4章 主接線的設(shè)計電氣主接線是指從電源進(jìn)線到負(fù)荷出線之間所有一次設(shè)備連成的回路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)

24、。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用以與用戶的負(fù)荷性質(zhì)等因素，最大限度地滿足運(yùn)行靈活性、可靠性以與操作簡便、經(jīng)濟(jì)合理便于擴(kuò)建的基本要求。在選擇電氣主接線形式時，應(yīng)根據(jù)變電站進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點、負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。4.1基本要求變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站在電力系統(tǒng)中地位，變電站的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮

25、供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求。因此對主接線的設(shè)計要求可以歸納為以下三點。（1）可靠性可靠性是指電氣主接線能可靠保證對用戶的供電。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實踐。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站可能是不可靠的，因此可靠性是相對的而不是絕對的。（2）靈活性主接線的靈活性有以下幾方面要求：1 調(diào)度要求可以靈活地投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式

26、下以與特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。2 檢修要求可以方便地停運(yùn)斷路器、母線與其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3 擴(kuò)建要求可以容易地從初期過渡到終期接線，使在擴(kuò)建時，無論一次或二次，設(shè)備改造量最小。（3）經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。4.2電氣主接線設(shè)計電氣主接線的基本形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式分為單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、一臺半斷路器接線以與增設(shè)旁路母線等。而無匯流母線的接線形式主要有單元接線、橋形接線以與多角形接線等。4.2.1 電氣主接線各種連

27、接方式與其優(yōu)缺點（1）單母線接線(線路變壓器組接線)線路變壓器組接線是線路和變壓器直接相連，是一種最簡單的接線方式，線路變壓器組接線的優(yōu)點是簡單清晰，設(shè)備少，投資小，運(yùn)行操作方便，且有利于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等。但缺點是可靠性和靈活性差。適用圍：一般只適用于有一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器的中、小型發(fā)電廠或變電站的6220kV系統(tǒng)中，并與該電力系統(tǒng)中不同電壓等級的出線回路數(shù)有關(guān)。1 610kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回時。2 566kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回時。3 110220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回時。（2）單母線分段接線單母線分段接線就是將一段母線用斷路器分為兩段，它的優(yōu)

28、點是接線簡單，投資省，操作方便；缺點是母線故障或檢修時要造成部分回路停電。適用圍：1 610kV配電裝置的出線回路數(shù)為6回與以上；變電站有兩臺主變壓器時。2 3566kV配電裝置的出線回路數(shù)為48回時。3 110220kV配電裝置的出線回路數(shù)為34回時。（3）雙母線接線雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組(一次/二次)母線上，且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并列運(yùn)行。與單母線相比，它的優(yōu)點是供電可靠性大第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗現(xiàn)代工廠要求電氣設(shè)備防火、防潮、防爆、防污染、節(jié)能與小型化。電氣設(shè)備的選擇是涉與多種因素，首先要考慮并堅持

29、的是產(chǎn)品性能質(zhì)量。電氣產(chǎn)品的選用必須符合國家有關(guān)規(guī)范。其次才是經(jīng)濟(jì)性，要根據(jù)業(yè)主功能要求、經(jīng)濟(jì)情況做出選擇。所要選擇的產(chǎn)品包含在每個設(shè)計子項之中，主要有電源設(shè)備、高低壓開關(guān)柜、電力變壓器、電纜電線、開關(guān)電器等。6.1 總配電所架空線進(jìn)線的選擇架空線一般按發(fā)熱條件來確定導(dǎo)線的型號，應(yīng)該注意的是導(dǎo)線的允許載流量小于通過相線的計算電流，即>高壓側(cè)補(bǔ)償后的計算電流：=149.97 A 查詢相關(guān)附錄表：根據(jù)當(dāng)?shù)販囟鹊男枰x擇適宜的導(dǎo)線，因此這里應(yīng)該選擇LGJ-35型的鋁絞線，該導(dǎo)線的截面積是35mm，機(jī)械強(qiáng)度也滿足要求。6.2 高壓側(cè)與低壓側(cè)母線的選擇母線的材料有銅、鋁和鋼。目前，農(nóng)村發(fā)電廠和變電

30、站以與大、中型發(fā)電廠、變電站的配電裝置中的母線，廣泛采用鋁母線，這是因為銅貴重，我國儲量又少；而鋁儲量較多，具有價格低、重量輕、加工方便等特點。因此，選用鋁母線要比銅母線經(jīng)濟(jì)。農(nóng)村發(fā)電廠和變電站配電裝置中的母線截面目前采用矩形、圓形和絞線圓形等。選擇母線截面形狀的原則是：肌膚效應(yīng)系數(shù)盡量低；散熱好；機(jī)械強(qiáng)度高；連接方便；安裝簡單。10kV側(cè)主要選擇矩形截面母線，因為同樣截面的矩形母線周長比圓形母線的周長要長，散熱面積大，冷卻條件好；由于肌膚效應(yīng)的影響，矩形母線的電阻比圓形的小。鋼芯鋁絞線的耐張性能比單股母線好，在允許電流一樣的條件下，鋼芯鋁絞線的直徑比單股母線直徑大，其表面附近的電場強(qiáng)度小于單

31、股母線。為了使農(nóng)村發(fā)電廠和變電站的屋外配電裝置結(jié)構(gòu)和布置簡單，投資少，在高壓側(cè)一般采用鋼芯鋁絞線。母線的選擇方法與架空線的選擇方法一樣，所以計算電流為：=149.97 A 查詢相關(guān)附錄表：根據(jù)當(dāng)?shù)販囟鹊男枰x擇適宜的導(dǎo)線，因此這里應(yīng)該選擇LMY型矩形硬鋁母線，選擇導(dǎo)線的截面積為50×4mm，其允許載流量為586A。低壓側(cè)與高壓側(cè)的母線選擇一致，此處省略計算過程。查表得，低壓側(cè)母線選用LMY型矩形硬鋁母線的截面為125×10mm。6.3 各變電所進(jìn)線選擇NO.1 變電所引進(jìn)線年最大負(fù)荷利用小時在5000h以上的架空線路且材料為鋁芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度為1.54A/mm?；芈冯娏?/p>

32、：=50 A所以=32.47mm查表知：可選擇ZLQ20-10000-3×35 mm的三芯油浸紙電纜鋁芯鉛包鋼帶凱裝防腐電纜，相關(guān)參數(shù)：在溫度為35時，允許的載流量是105A，正常允許的最高溫度為60。其他變電所均采用ZLQ20-10000型電纜，其選擇結(jié)果如表6-1所示：表6-1 各變電所高壓進(jìn)線列表變電所回路電流I（A）截面積（mm） 架空線 電力電纜（每回路）型號S（mm）根數(shù)35允許載流量（A）NO.15032.47ZLQ20-10000-3×35351130NO.248.5231.5ZLQ20-10000-3×35351130NO.322.1914.41

33、ZLQ20-10000-3×1616165NO.416.5510.75ZLQ20-10000-3×1616165NO.512.718.25ZLQ20-10000-3×16161656.4變電所低壓出線的選擇選擇原則:根據(jù)計算變電所計算電流大小，來選擇線型。NO.1 變電所低壓側(cè)回路電流：=1273.45A所選母線載流量應(yīng)大于回路電流，查表可知：矩形硬鋁母線LMY100×6.3,其放平時的載流量是1371A，能夠滿足載流要求。其他變電所選擇如下表6-2所示：表6-2 各變電所低壓進(jìn)線列表變電所回路電流（A）低壓側(cè)回路母線型號尺寸（mm）根數(shù)允許載流量（A）

34、NO.11273.45LMY100×6.3100×6.311371NO.21230.94LMY100×6.3100×6.31371NO.3563.24LMY50×450×41586NO.4419.57LMY40×440×41480NO.5322.31LMY40×440×414806.5 設(shè)備的選擇（1）按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器與支柱絕緣額定電壓=12kV

35、，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。（2）按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即。（3）按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分?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祷蚨搪啡萘?，即或?qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。（1） 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a.動穩(wěn)定校驗條件或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值。b.熱穩(wěn)定校驗條件 6.5.1 高壓側(cè)設(shè)備的選擇表6-3 高壓側(cè)設(shè)備列表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)量

36、程10KV149.97A 6.4KA16.32KA設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)隔離開關(guān)GN19-10/40010KV400A31.5KA12.5電流互感器LQJ-10- 200/510KV200/5A160××0.2=45.25高壓斷路器ZN2-10/63010KV630A11.6KA30KA高壓熔斷器RN2-10/0.510KV500A200MVA電壓互感器JDZ-10-10000/10010/0.1KV電壓互感器JDZJ-10-10000/100/避雷器FS4-1010KV 6.5.2 各車間進(jìn)線設(shè)備的選擇各變電所回路電流計算值：NO.1變電所：回路電流=50.00A，電壓=10K

37、V；NO.2變換所：回路電流=48.52A，電壓=10KV；NO.3變電所：回路電流=22.19A，電壓=10KV；NO.4變電所：回路電流=16.55A，電壓=10KV；NO.5變電所：回路電流=12.71A，電壓=10KV。此處設(shè)備器材均以K1點的短路電流來進(jìn)行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗，因此各車間變電所10KV進(jìn)線回路設(shè)備一樣。此處只列出第一車間的設(shè)備型號，其他車間選用設(shè)備型號均一樣。 表6-4 高壓側(cè)設(shè)備列表 裝置地點條件參數(shù)/KV/A/KA/KA量程10506.416.32設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)高壓隔離開關(guān)GN9-10/4001040031.512.5高壓斷路器SN10-10I/630106301

38、640電流互感器LQJ-10- 150/510150/51600.15=33.9126.566.5.3各變電所低壓側(cè)出線回路設(shè)備選擇與校驗表（1）NO.1車間變電所：低壓側(cè)回路電流A,V表6-5 NO.1變電所低壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備裝置地點條件參數(shù)/KV/A/KA/KA量程101273.4524.6345.32=1334.6設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)低壓斷路器DW15-1500/30.38150040低壓刀開關(guān)HD13-1500/300.381500電流互感器LMZJ1-0.5-1500/50.51500/5（2）NO.2車間變電所：低壓側(cè)回路電流A,V表6-6 NO.2變電所低壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備裝置地點條件參數(shù)/K

39、V/A/KA/KA量程101230.9424.6345.32=1334.6設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)低壓斷路器DW15-1500/30.38150040低壓刀開關(guān)HD13-1500/300.381500電流互感器LMZJ1-0.5-1500/50.51500/5（3）NO.3車間變電所，低壓側(cè)回路電流A,V表6-7 NO.3變電所低壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備裝置地點條件參數(shù)/KV/A/KA/KA量程10563.2413.2924.45=388.57設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)低壓斷路器DW15-600/30.3860030低壓刀開關(guān)HD13-600/300.38600電流互感器LMZJ1-0.5-600/50.5600/5（4）

40、NO.4車間變電所，低壓側(cè)回路電流A,V表6-8 NO.1變電所低壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備裝置地點條件參數(shù)/KV/A/KA/KA量程10419.5710.6419.58=249.06設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)低壓斷路器DW15-600/30.3860030低壓刀開關(guān)HD13-600/300.38600電流互感器LMZJ1-0.5-500/50.5500/5（5）NO.5車間變電所，低壓側(cè)回路電流A,V表6-9 NO.5變電所低壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備裝置地點條件參數(shù)/KV/A/KA/KA量程10322.318.5615.75=161.2設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)低壓斷路器DW15-600/30.3840025低壓刀開關(guān)HD13-600/

41、300.38400電流互感器LMZJ1-0.5-400/50.5400/5第7章 繼電保護(hù)在工廠的設(shè)計和運(yùn)行中，應(yīng)當(dāng)考慮到電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行的可能性，如設(shè)備的相間短路、對地短路與過負(fù)荷等故障。為了保證工廠的可靠供電，防止電氣設(shè)備的損壞與事故擴(kuò)大，應(yīng)盡快地將故障切除。這個任務(wù)靠運(yùn)行人員進(jìn)行手動操作控制是無法實現(xiàn)的，必須由繼電保護(hù)裝置自動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備切除，而當(dāng)不正常運(yùn)行情況時，要自動地發(fā)出信號以便與時處理，這就是繼電保護(hù)的任務(wù)。7.1 高壓進(jìn)線的繼電保護(hù)（1） 裝設(shè)定時限過電流保護(hù)，采用DL-15型電磁式過電流繼電器。1 過電流保護(hù)動作電流的整定 (7-1)式中=2，

42、為線路的計算電流，數(shù)值2應(yīng)為電動機(jī)的自啟動系數(shù) ，=149.97A，,=1，=0.8，=200/5=40，因此動作電流為：，因此過電流保護(hù)動作電流整定為12A。2 過電流保護(hù)動作時間的整定過電流保護(hù)動作時間整定為2s。3 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗 (7-2)式中 在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，高壓線路末端兩相短路：5542.4 A (7-3)繼電保護(hù)的動作電流換算到一次電路的值，稱為一次動作電流：480 A (7-4)因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為: 11.55>1.5,靈敏系數(shù)滿足要求。（2）裝設(shè)電流速斷保護(hù)，利用DL-15的速斷裝置。1 電流速斷保護(hù)動作電流的整定 (7-5)式中為被保護(hù)線路末端的

43、三相短路電流，這里=6.4KA，=1，=200/5=40，因此動作電流為：192 A (7-6)因此動作電流整定為192A。整定的速斷電流倍數(shù): (7-7)2 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗 式中為在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路首端的兩相短路電流，5542.4 A為速斷電流折算到一次電路的值:因此靈敏度系數(shù)為：2，滿足靈敏度系數(shù)的要求。7.2 各變電所進(jìn)線的保護(hù)NO.1車間變電所高壓進(jìn)線的保護(hù)：（1）裝設(shè)定時限過電流保護(hù)，采用DL-15型電磁式過電流繼電器。1 過電流保護(hù)動作電流的整定式中=2，為線路的計算電流，數(shù)值2應(yīng)為電動機(jī)的自啟動系數(shù), =50A,=1，=0.8，=150/5=30，因

44、此動作電流為：5 A因此過電流保護(hù)動作電流整定為5A。2 過電流保護(hù)動作時間的整定 式中為后一級保護(hù)的線路首端發(fā)生三相短路時，前一級保護(hù)的動作時間；為后一級保護(hù)中最長的一個動作時間,為前后兩級保護(hù)裝置的時間級差，對定時限過電流保護(hù)取0.5s，前一級保護(hù)動作時間為2s,所以過電流保護(hù)動作時間整定為1.5s。3 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗式中為在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端的兩相短路電流,為動作電流折算到一次電路的值,因此其靈敏度系數(shù)為： 1.5，滿足靈敏度系數(shù)的要求。（2）裝設(shè)電流速斷保護(hù)1 電流速斷保護(hù)動作電流的整定式中為被保護(hù)線路末端的三相短路電流，這里=6.4KA，=1，=150/

45、5=30，因此動作電流為：256 A因此動作電流整定為256A。整定的速斷電流倍數(shù)為：2 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗式中為在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路首端的兩相短路電流5542.4 A 為速斷電流折算到一次電路的值，因此其靈敏度系數(shù)為：36.952,滿足靈敏度系數(shù)的要求。其他變電所高壓側(cè)進(jìn)線的保護(hù)方案與NO.1變電所的保護(hù)方案一樣。7.3 變壓器繼電保護(hù)變壓器的繼電保護(hù)裝置（以NO.1變電所選用的S91000/10型變壓器為例）（1）瓦斯保護(hù)：800kVA與以上的油浸式變壓器和400kVA與以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)由故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瓦斯保

46、護(hù)應(yīng)順時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護(hù)應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)的斷路器。當(dāng)變壓器安裝處電源側(cè)無斷路器或短路開關(guān)時，瓦斯保護(hù)也可只動作于信號。 所以，本設(shè)計NO.1變電所選用的S91000/10型變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。（2）裝設(shè)定時限過電流保護(hù)，采用DL-15型電磁式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。1 過電流保護(hù)動作電流的整定其中：115.5 A可靠系數(shù)，接線系數(shù)，繼電器返回系數(shù)，電流互感器的電流比=150/5=30 ，動作電流為：,因此過電流保護(hù)動作電流整定為6A。2 過電流保護(hù)動作時間的整定:,式中 為變壓母線發(fā)生三相短路時高壓側(cè)繼電保護(hù)的動作時間，在變壓器低壓

47、側(cè)保護(hù)裝置發(fā)生低壓母線發(fā)生三相短短時的一個最長的動作時間，為前后兩極保護(hù)裝置的時間級差，對定時限過電流保護(hù)，可取0.5s，對反時限過電流保護(hù)可取0.7s。必須注意：對反時限過電流保護(hù)裝置，由于其過電流繼電器的整定時間只能是“10的倍動作電流的動作時間”，因此整定時必須借助繼電器的動作特性曲線，以確定相應(yīng)的實際動作時間，或由實際動作時間確定整定時間。但是，對于變壓器的過電流保護(hù)時，其動作時間一般整定為住0.6s即可滿足要求。3 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗 其中：=0.86624.63kA÷(10kV÷0.4kV)=853.18A；因此其靈敏度系數(shù)為： 4.741.5，滿足靈敏度

48、系數(shù)的要求。（3）裝設(shè)電流速斷保護(hù)，利用DL15的速斷裝置。1 電流速斷保護(hù)動作電流的整定 其中：，因此速斷保護(hù)電流為:45.98 A2 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗其中：5.542 KA1.379 KA因此其保護(hù)靈敏度系數(shù)為：2，滿足靈敏度系數(shù)的要求。（4）溫度保護(hù)所有干式變壓器和1000kVA與以上油浸式變壓器，均裝設(shè)有溫度保護(hù)。當(dāng)變壓器繞組溫度或上層油溫超過規(guī)定值時，發(fā)出報警信號。所以，本設(shè)計NO.1變電所選用的S91000/10型變壓器應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)。選用的S91000/10型變壓器應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)。第8章 防雷與接地保護(hù)8.1 防雷保護(hù)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

49、用來接受直接雷擊（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)，以免危與被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危與設(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(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。 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露天配電裝置時，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝

50、設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包圍整個變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時，則可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔與其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長11.5。獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。8.2 接地裝置電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道與建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。連接接地體與設(shè)備、裝置接地部分的金屬導(dǎo)體，稱為接地線。接地線在設(shè)備、裝置正常運(yùn)行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地