廣大鐵路云南祥云隧道正洞供配電系統(tǒng)設(shè)計高壓進洞

目錄TOC\o"1-5"\h\z1.設(shè)計任務(wù) 2\o"CurrentDocument"3.設(shè)計內(nèi)容 4\o"CurrentDocument".無功功率的補償 .9\o"CurrentDocument"短路電流的計算 .10\o"CurrentDocument"變壓器的選擇 11變壓器容量的選擇原則： 11變壓器類型的選擇原則： 12\o"CurrentDocument"導(dǎo)線與電纜的選擇原則 12高壓進線的選擇 13低壓線路的選擇 14母線的選擇 .16\o"CurrentDocument"電氣設(shè)備的選擇和校驗 16繼電保護 20高壓側(cè)設(shè)備的選擇和校驗 20\o"CurrentDocument"4配電柜的選擇 22\o"CurrentDocument"電氣參數(shù) 22\o"CurrentDocument"高壓進線柜 2.3\o"CurrentDocument"高壓配電柜 2.3\o"CurrentDocument"無功補償柜 2.4\o"CurrentDocument"高壓計量柜 2.4\o"CurrentDocument"接地避雷柜 25\o"CurrentDocument"低壓進線柜 25\o"CurrentDocument"低壓配電柜 25線路繼電保護展開圖 26\o"CurrentDocument"5.防雷器的選擇 27\o"CurrentDocument"參考文獻 27題目：廣大鐵路云南祥云隧道正洞供配電系統(tǒng)設(shè)計（高壓進洞）1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計題目：廣大鐵路云南祥云隧道正洞供配電系統(tǒng)設(shè)計（高壓進洞）設(shè)計目的通過本課程設(shè)計：1掌握變配電所主接線的方案選擇；2.掌握負荷計算、短路計算、無功功率補償計算方式3.掌握導(dǎo)線和元件的選擇與校驗方式4.掌握低壓配電柜的設(shè)計思路或低壓成套設(shè)備的選擇方式5.掌握常常利用畫圖軟件繪制的方式6.掌握查閱手冊或其它資料的方式設(shè)計任務(wù)與要求施工工地采用10KV高壓架空鋁絞線（4Km）從地域變電所引至施工工地豎井，后采用電纜線（長度為1Km）引到洞內(nèi)變壓器，豎井處終端桿上安裝高壓戶外熔斷器保護及避雷器保護，低壓側(cè)采用低壓斷路器保護，正洞內(nèi)主要用電設(shè)備及其參數(shù)見附表。洞內(nèi)主要電氣設(shè)備離變壓的距離統(tǒng)必然為100m。要求低壓側(cè)最大負荷功率因數(shù)不能低于。各低壓干線的電壓損耗不準(zhǔn)超過5%。負荷統(tǒng)計表負載編號負載名稱設(shè)備容量（KW）需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cos

1軸流通風(fēng)機452混凝土噴射機753輸送泵1104二襯行走臺車5液壓雙液注漿機116電焊機（6）297全自動數(shù)控液壓鋼筋調(diào)直切斷機8鋼筋彎曲機9鋼筋切斷機310無堵塞排污泵（2）11節(jié)能燈（150）112碘鎢燈（10）11

2系統(tǒng)式主接線圖3.裝置式主接線圖動力照明柜洞內(nèi)設(shè)備低壓進線柜高壓進線柜避雷器及接地保護柜洞內(nèi)設(shè)備變壓器2系統(tǒng)式主接線圖3.裝置式主接線圖動力照明柜洞內(nèi)設(shè)備低壓進線柜高壓進線柜避雷器及接地保護柜洞內(nèi)設(shè)備變壓器選用標(biāo)準(zhǔn)型號的計量柜洞外設(shè)備

低壓進線柜3.設(shè)計內(nèi)容負荷計算負荷計算的目的是:（1）計算供配電系統(tǒng)變壓器的負荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。（2） 計算流過各主要電氣設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)、母線、熔斷器等）的負荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。（3） 計算流過各條線路（電源進線、高低壓配電線路等）的負荷電流，作為選擇這些線路電纜或?qū)Ь€截面的依據(jù)。（4） 為電氣設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)。計算公式：有功功率 P30=PexKd（kW）無功功率 Q30=P30xTan^（Kvar）視在功率 S30=P30/Cos4（KVA）計算電流 I30=S30/（<3xUn）（A）式中，kx為需要系數(shù)；Cos中為功率因素；Tan中為功率因素的正切值;UN為用電設(shè)備組的額定電壓；*=1.732（1） 軸流通風(fēng)機：Pc=45Qc=45x0.75=33.75Sc=45/0.8=56.25Ic=56.25/（73x0.38）=85.46（2） 混凝土噴射機：Pc=75Qc=75x0.57=42.75Sc=75/0.87=86.20 Ic=86.20/（73x0.38）=130.98（3） 輸送泵：Pc=110Qc=110x0.54=59.40Sc=110/0.88=125 Ic=125/（73x0.38）=189.92二襯行走臺車：Pc=7.5 Qc=7.5x0.81=6.08Sc=705/0.78=9.62 Ic=9.62/(73x0.38)=14.61液壓雙液注漿機：Pc=11 Qc=11x0.59=6.49Sc=11/0.84=132.14 Ic=132.14/(73x0.38)=200.77電焊機：Pc=29x0.35x6=60.9 Qc=60.9x1.33=80.997Sc=60.9/0.6=101.5 Ic=101.5/(73x0.38)=154.21全自動數(shù)控液壓鋼筋調(diào)直切斷機：Pc=5.5 Qc=5.5x0.59=3.245Sc=5.5/0.84=30.60 Ic=30.60/(73x0.38)=46.49鋼筋彎曲機：Pc=2.2 Qc=2.2x0.51=1.122Sc=2.2/0.86=2.56 Ic=2.56/(73x0.38)=3.89鋼筋切斷機：Pc=3 Qc=3x0.57=1.71Sc=3/0.87=3.49 Ic=3.49/(73x0.38)=5.24無堵塞排污泵：Pc=7.5x0.8x2=12 Qc=12x0.54=6.48Sc=12/0.88=13.64 Ic=13.64/(73x0.38)=20.72節(jié)能燈：Pc=0.036x0.9=0.0324 Qc=0Sc=0.0324/1=0.0324 Ic=0.0324/(73x0.22)=0.085碘鎢燈：Pc=0.9 Qc=0Sc=0.9/1=0.9 Ic=0.9/(73x0.22)=2.36

P2=(45+75+110+7.5+11+10.15x6+5.5+2.2+3+0.0324x150+7.5+0.9x10)x0.9=307.314Q2=(33.75+42.75+59.40+6.08+6.49+13.50x6+3.245+1.122+1.71+4.05+0x150+0x10)x0.9=215.63Sc=J307.3142+215.632=375.41結(jié)果表達如下表。負載名稱額定容量（KW）需要系數(shù)（K）工作電壓（KV）功率因數(shù)cos計算有功（KW）計算無功視在功率（KVA計算電流（A）軸流通風(fēng)機4545混凝土噴射機7575輸送泵110110125二襯行走臺車液壓1111

節(jié)能燈(15010碘鎢燈(10)1+1節(jié)能燈(15010碘鎢燈(10)1+10總計設(shè)計要求達到的功率因數(shù)為以上，需要進行無功補償。無功功率的人工補償裝置：主要有同步補償機和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡單、運行保護方便、有功損耗小和組裝靈活、擴容方便等長處，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍?？紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于，補償前功率因數(shù)cose=PE/S=311.814/385.64=0.80856采用低壓補償，可取補償后為則需補償功率QC=P￡(tan?'—tan們=311.814(tanarccos?—tanarccos0.94)=115.37kvar并聯(lián)電容器取型號(309頁表A-2)型4個補償后功率因數(shù)。網(wǎng)=p/、P2+0-QC.C)=311.814/\：311?8142+(218.06-120)=0.954知足要求短路電流的計算短路電流計算的目的和步驟短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，和進行繼電保護裝置的整定計算。當(dāng)電源運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，短路電流發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變，選擇設(shè)備時，需要明白通過該設(shè)備最大可能的三相短路電流，因此要按最大運行方式計算短路電流；校驗繼電保護裝置的靈敏度時，按最小運行方式短路時的靈敏系數(shù)是不是合格，需算出最小運行方式下的短路電流。短路電流計算的方式，常常利用的有歐姆法和標(biāo)幺值法。取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uav，兩個品級為Ud1=，Ud2=系統(tǒng)SX*=Sd:s=100:1000=0.1線路QF1X*=(XL+XL)S:U2=(0.38x4+0.08x1)x100-10.52=1.452 01 12dd1變壓器T1X*=Uk%:100XSd:SN=4.5:100X100-0.4=11.25K1點三相短路時的短路電流和容量的計算計算短路回路總阻抗標(biāo)幺值x*=X*+X*=1.55k11 2計算K1點所在電壓級的基準(zhǔn)電流Idi=Sd+%叫=100“3X10.5=5.49計算K1點短路電流各量I*=1+X*=0.64I=II*=3.51k1d1k1i=2.551=8.59I：；T51Ik1=5.3Sk1=Sd+x：=100+1.55=64.51K2點三相短路時的短路電流和容量的計算計算短路回路總阻抗標(biāo)幺值x*=X*+X*=1.55+11.25=12.8k2K13計算K1點所在電壓級的基準(zhǔn)電流Id2=Sd+后*=100逐x0.4=144.33計算K1點短路電流各量I*=1+X*=0.078I=II*=144.33x0.078=11.257k2 d3k2匕k2=技4Ik2=20.71、.k2=1.09Ik2='BS=S+X*=100+12.8=7.8125變壓器的選擇在進行負荷統(tǒng)計及無功補償后，就可按照補償后的容量進行變壓器的選擇。變壓器的選擇包括容量、臺數(shù)、類型的選擇。變壓器容量的選擇原則：選擇1臺變壓器時容量應(yīng)知足：SNT>S30選擇2臺變壓器時每臺容量應(yīng)同時知足:賽（060叫SNT—S30（I+口）式中，S30為變壓器低壓側(cè)負荷計算容量，snt為所要選擇的變壓器容量，S30（l+n）為部的一二級負荷和。選擇l臺配電變壓器容量時應(yīng)考慮容量上限，一般不超過1250一2000KVA。適當(dāng)考慮負荷的進展。變壓器類型的選擇原則：一般情形選擇雙繞組三相變壓器，并選用SL7、S7、S9等低損耗電力變壓器‘251。多塵或侵蝕場所選擇防塵防腐型變壓器如SL14等系列全密封式變壓器。高層建筑選用不燃或難燃型變壓器如SCL系列環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器或SF6型變壓器。多雷地域宜選用防雷型變壓器如Sz變壓器。電壓偏移大的電壓質(zhì)量要求高的場所選用有載調(diào)壓型變壓器如SZL7. Sz9系列變壓器。綜合以上考慮，選擇2臺接線方式為Yyn0的S11-M630的變壓器導(dǎo)線與電纜的選擇原則為了保證供電系統(tǒng)安全、靠得住、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行，進行導(dǎo)線和電纜截面時必需知足一些條件：（1） 發(fā)燒條件導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時的發(fā)燒溫度，不該超過其正常運行時的最高允許溫度。（2） 電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不該超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗查驗。（3） 機械強度導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不該小于其最小允許截面。對于電纜，沒必要校驗其機械強度，但需要查驗其短路熱穩(wěn)固性。母線也應(yīng)查驗短路時的穩(wěn)固度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)知足工作電壓的要求。按照設(shè)計要求和有關(guān)資料的考證，10kv電路，通常先按發(fā)燒條件來選擇截面，在校驗電壓損耗和機械強度。低壓照明線路，因為其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)燒條件和機械強度。高壓進線的選擇10kv高壓進線的選擇與校驗采用LJ性鋁絞線，架空敷設(shè)，接往10kv公用干線。查相關(guān)資料，10kv鋁及鋁合金最小截面為35平方毫米，不知足機械強度的要求，故選LJ-50型鋁絞線,線間幾何距為1m時R=0.64Q/KmX=0.355Q/Km要求電壓損失很小。石家莊月最熱平均溫度為32度，溫度系數(shù)福=邑匚禹=0.92AO查表A-11可知允許載流量為215電壓損耗AU%=-^-￡P(guān)L+-^^￡QL=°64x311.814x4+?？誼98.06x4=0.937<510U2"i10U2「氣，10X102 10X102查驗發(fā)燒情形P=311.814KWQ=98.06KvarS=*P2+Q2=326.87I=^^=蘭竺7=18.87<215x1.92=197.8◎Un <3x10機械強度50>35綜上，知足要求電纜選擇與校驗I=18.87A查表得<31A（6mm2電纜35度時安全載流量）選用3x6mm2+6mm2的橡套鋁芯電纜能夠知足要求。低壓線路的選擇線長100m，按允許載流量選擇導(dǎo)線。本方案選用銅導(dǎo)線軸流通風(fēng)機計算電流Ic=85.46A,選擇截面積3x25+16型，350C時允許載流量為/=95>知足al混凝土噴射機計算電流Ic=130.98A,選擇截面積3x50+25型，350C時允許載流量為I=144＞知足al輸送泵計算電流Ic=189.92A,選擇截面積3x95+50型，350C時允許載流量為Ial=224＞知足二襯行走臺車計算電流Ic=14.6A,選擇截面積3x2.5+2.5型，35。C時允許載流量為Ial=24＞知足液壓雙液注漿機計算電流Ic=200.77A,選擇截面積3x95+50型，35。C時允許載流量為Ial=224＞知足電焊機計算電流Ic=154.21A,選擇截面積3x70+35型，350C時允許載流量為Ial=184＞知足全自動數(shù)控液壓鋼筋調(diào)直切割機計算電流Ic=46.49A,選擇截面積3x10+10型，350C時允許載流量為/=56＞知足al鋼筋彎曲機計算電流Ic=3.89A,選擇截面積3x2.5+2.5型，35°C時允許載流量為Ial=24＞知足鋼筋切斷機計算電流Ic=5.24A,選擇截面積3x2.5+2.5型，350C時允許載流量為Ial=24＞知足無堵塞排污泵計算電流Ic=10.36A,選擇截面積3x2.5+2.5型，350C時允許載流量為Ial=24＞知足節(jié)能燈計算電流Ic=12.75A,選擇截面積3x2.5+2.5型，350C時允許載流量為Ial=24＞知足碘鎢燈計算電流Ic=23.6A,選擇截面積3x4+4型，35。C時允許載流量為/=32＞知足al母線的選擇Ic二Sc/(Un*J3)=743A<898A選取50*TMY母線力的校驗Fc(3)*l*6/(b2*h*k)=10522<140MP知足熱的校驗S=50*=180S /(3)Sth.min=I3*J1/171=85＜180知足熱的校驗電氣設(shè)備的選擇和校驗低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇和校驗有低壓斷路器、電流互感器、刀開關(guān)、等。電流互感器的選擇級用于測量二次側(cè)電流表三個，消耗功率9VA,回路采用BV-500-1*的銅芯塑料線，單向長度為2m。軸流通風(fēng)機Ic=85.46AIc＜In選取一次側(cè)額定電流為100A，型號為imax=37.5kAIth=15KATth=1sS2n=10VA。1：準(zhǔn)確度校驗S產(chǎn)Si+12NX12N(RWL+RXC)=3+5x5x["3x2+(53x2.5)+0.1]=6.15VA<SN=10VA知足準(zhǔn)確度2：動穩(wěn)固度校驗imax=37.5>ish=17.93知足3：熱穩(wěn)固度校驗知足熱穩(wěn)固度。同理能夠肯定混凝土噴射機、輸送泵、二襯行走臺車、液壓雙液注漿機、電焊機、全自動數(shù)控液壓鋼筋調(diào)直切割機、鋼筋彎曲機、鋼筋切斷機、無堵塞排污泵、節(jié)能燈、碘鎢燈可用150A型（2）刀開關(guān)的選擇HD17-100380V型號（3）斷路器的選擇與校驗架殼電流>脫扣電流、脫扣電流>計算電流、分斷電流>最大短路電流軸流通風(fēng)機計算電流，選CM2-125H型電流整定125>100>分斷能力70KA>靈敏度校驗K=>1.3sIop合格混凝土噴射機計算電流，選CM2-225L型電流整定225>140>分斷能力35KA>靈敏度校驗K=幺min>1.3S Iop輸送泵計算電流，選CM2-225L型電流整定225>200>分斷能力70KA>靈敏度校驗K=如>1.3S虹合格二襯行走臺車計算電流，選CM2-63M型電流整定63>20>分斷能力50KA>靈敏度校驗K=上>1.3sy合格液壓雙液注漿機計算電流，選CM2-400L型電流整定400>225>分斷能力50KA>靈敏度校驗K=上>1.3S虹合格電焊機計算電流，選CM2-225L型電流整定225>160>分斷能力35KA>靈敏度校驗K=>1.3sy合格全自動數(shù)控液壓鋼筋調(diào)直切割機計算電流，選CM2-63H型電流整定63>50>分斷能力70KA>靈敏度校驗K=^Kmin>1.3S /°p鋼筋彎曲機計算電流，選CM2-63L型電流整定63>10>分斷能力35KA>靈敏度校驗K=如>1.3S虹合格鋼筋切斷機計算電流，選CM2-63L型電流整定63>10>分斷能力35KA>靈敏度校驗K=上>1.3sy合格無堵塞排污泵計算電流，選CM2-63M型電流整定63>16>分斷能力50KA>靈敏度校驗K=^Kmin>1.3S /°p合格節(jié)能燈計算電流，選CM2-63M型電流整定63>16>分斷能力50KA>靈敏度校驗K=>1.3sy合格碘鎢燈計算電流，選CM2-63M型電流整定63>25>分斷能力50KA>靈敏度校驗K=虹n>1.3S /op繼電保護聯(lián)結(jié)組別Yd11過電流保護動作電流Iop=KrelxKw(1.5~3)IN+Kre+Ki選取DL型電流繼電器 Krel=1.2Kre=0.85Kw=1取最大負荷電流Imax=1.5x(1+0.3)xI30=1.5x1.3x18.87二36.80Iop=1.2x1x36.80/(0.85x100/5)=2.60A可選取型號為DL-31/6電流繼電器，線圈串聯(lián)，整定動作電流為3A過電流保護一次測動作電流為I=土I=史x3=6Aop1K°p.KA1.0w校驗保護靈敏度保護線路1WL的靈敏度，按線路1WL結(jié)尾最小兩相短路電流校驗，即I(2)K=-K.min>1.5°p1線路2WL的后備保護靈敏度，用線路2WL結(jié)尾最小兩相短路電流校驗，艮口、=半mn>1.2°p1符合要求。高壓側(cè)設(shè)備的選擇和校驗高壓斷路器的選擇與校驗線路計算電流Ic=，可選擇ZN28-12/630(表A-4)真空斷路器校驗

序號ZN28-12/630選擇要求裝設(shè)點結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)1Un12KVNUnS10KV合格2IC630ANIN合格3ICS25KANI⑶kK合格4imax63KANishKA合格512thtth25KANi（3）2t.ima合格知足條件高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗其與斷路器串用，可選擇GN19-12/630型(表A-5)校驗imax=50KA>i⑶sh=17.08KA12thtth=202x4>I(3)2匕湖=6.72x(1.1+0.1)序號GN19-12/630選擇要求裝設(shè)點結(jié)論項目.數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)1imax50KVNi（3）,sh合格212thtth1600ANi（3）2t.ima合格知足條件電壓互感器的選擇每路出線裝設(shè)三相有功和無功電能表及功率表一只，每一個電壓線圈消耗的功率為。安裝4只電壓表，3只接于各相，另一只用于測量線電壓，每只電壓表消耗功率，互感器側(cè)線圈消耗功率由表A-8可選3只JDZJ-10型級二次繞組額定負荷50VA(單相)變比1000/拓：100/\.3:100/3^最大相負荷SEa=&+Sa+手=&+Sab+Sac+孚=&+0.5x((Sw+%+S"x4+賓+0.5(Sw+命+S"x3嶷=4.5+0.5x(4.5x4+4.5)+1+0.5x4.5x4=25.42<50合格4配電柜的選擇電氣參數(shù)1、 額定電壓380V。二、最高工作電壓380V。3、額定絕緣電壓690。4、額定電流<4000A。五、額定短路開路電流50KA。六、額定短時電流50KA。7、額定峰值耐受電流105KA。八、防護品級IP30設(shè)備利用環(huán)境和條件，考慮到配電柜安裝環(huán)境按照要求1、 周圍空氣溫度不高于+45度，不低于-20度，20小時內(nèi)平均氣溫不高于35度。2、 戶內(nèi)安裝利用，利用地址的海拔高度不超過2000米。3、 周圍空氣相對濕度在最高+40度時不超過50%，較低溫度允許有較大相對濕度。4、 設(shè)備安裝與垂直斜面度不超過5%。通過查《實用電工電子技術(shù)手冊》P700選擇高壓型柜號P743選擇低壓柜別離為：高壓進線柜選用標(biāo)準(zhǔn)柜，型號為KYN3-10，單手車五防式進線柜。主要電氣設(shè)備型號如下：主開關(guān):SN10-10操動機構(gòu)：CD10、CT8電流互感器：LFSQ-10、LMZ-10電壓互感器：JDZJ-10高壓熔斷器：RN1-1九、RN2-10避雷器：45接地開關(guān)：JN-10寬*高*深：1000*1800*2200高壓配電柜KYN44(KYN28)-12型鎧裝移開式交流金屬封鎖開關(guān)設(shè)備本開關(guān)設(shè)備適用于?12kV三相交流50Hz單母線及單母線分段系統(tǒng)的成套配電裝置，本開關(guān)設(shè)備符合GB3906，DL404標(biāo)準(zhǔn)及國際IEC298。本開關(guān)柜可配用VD4型、VB2型、VS1型、HVF(韓國現(xiàn)代)、EV12型真空斷路器，具有避免帶負荷推拉斷路器手車、避免誤分合斷路器、避免接地開關(guān)處于閉合位置關(guān)合斷路器、避免誤入帶電隔離室、避免在帶電時誤合利用條件一、環(huán)境溫度T0°C至+40°C二、海拔高度：不超過1000m3、 濕度相對濕度：日平均值不大于95%，月平均不大于90%4、 地震烈度不超過8度；五、 周圍空氣應(yīng)不受侵蝕