畢業(yè)設(shè)計（論文）-某機修廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

某機修廠供配電系統(tǒng)設(shè)計2017年1月1日摘要 1第一章電力工程課程設(shè)計任務(wù)書 31.1原始資料 31.2設(shè)計任務(wù) 61.3設(shè)計內(nèi)容及步驟 6第二章負荷計算 62.1負荷計算的目的和意義 92.2各車間負荷計算 92.3工廠電力負荷計算 2.4無功補償 第三章高壓供電系統(tǒng)的設(shè)計 3.1高壓供電方案的要求 3.2高壓供電方案的準則 3.3機修廠的用電情況 3.4高壓供電方案的選擇與確定 3.4.1高壓供電系統(tǒng)的經(jīng)濟指標 3.4.2高壓供電系統(tǒng)的技術(shù)指標 3.4.3高壓供電系統(tǒng)的方案 3.4.4變電所主變壓器的選擇 3.4.5技術(shù)指標計算 3.4.6經(jīng)濟指標計算 第四章總降壓變電所的設(shè)計 4.1主接線的基本要求 4.2變電站主接線的選擇原則 4.3變電站主接線方案的擬定 4.4主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較 4.4.1技術(shù)指標 4.4.2經(jīng)濟指標 第五章車間變電所設(shè)計 5.1車間變電所變壓器形式的選擇 5.2車間變電所變壓器的臺數(shù)、容量 5.3鍋爐房的設(shè)計 5.4車間變電所位置的考慮原則 第六章短路電流計算 6.1短路電流計算的目的 6.2確定短路計算點 6.3短路電流的計算 6.3.1最大運行方式 6.3.2最小運行方式 第七章主要電氣設(shè)備的選擇及校驗 7.1主要電氣設(shè)備的分類 7.2高壓線路的導線選擇 7.2.135KV架空線路的導線選擇 7.2.210KV備用電源進線的選擇 7.2.335KV母線的選擇 7.2.410KV母線的選擇 7.3高壓設(shè)備的選擇及校驗 7.3.135KV斷路器 7.3.235KV隔離開關(guān) 7.3.335KV電壓互感器 7.3.435KV電流互感器 7.3.510KV斷路器 7.3.610KV隔離開關(guān) 7.3.710KV電壓互感器 7.3.810KV電流互感器 7.3.9高壓熔斷器的選擇 7.3.10高壓開關(guān)柜的選擇 7.4低壓一次設(shè)備的選擇和校驗 第八章主要設(shè)備繼電保護設(shè)計 8.2變壓器繼電保護的整定計算 8.2.1過電流保護 8.2.2電流速斷保護 8.2.3過負荷保護 8.2.4瓦斯保護 8.335KV線路繼電保護的整定計算 8.410KV線路繼電保護的整定計算 第九章廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設(shè)計 第十章配電裝置設(shè)計 10.1配電所的任務(wù) 10.2高壓配電所的設(shè)計及要求 10.3配電裝置布置形式的選擇 10.4配電設(shè)備布置圖 第十一章防雷、接地設(shè)計 11.1防雷設(shè)計 11.2接地設(shè)計 第十二章收獲與體會 參考文獻 1某機修廠供配電系統(tǒng)設(shè)計摘要工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)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(yīng)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(yīng)用極為廣泛。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小(除電化工業(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，減輕工人的如果工廠的電能供應(yīng)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(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因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(shè)，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(wù)，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(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。(2)可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3)優(yōu)質(zhì)應(yīng)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)約電能和減少此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。2(1)遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。(2)安全可靠、先進合理；采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。(3)近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。(4)全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。3第一章電力工程課程設(shè)計任務(wù)書本廠承擔某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機7500臺，總?cè)萘繛?5萬kW;制造電機總?cè)萘繛?萬kW,制造單機最大容量為5000kW;修理變壓器500臺；生產(chǎn)電氣備件為60萬件。本廠為某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要組成部分。No.造車國簽備件車間Ma.5大線履間Ne.1)No.2機械加工車間No.11比例：1:500俱樂部No.原料車間機修造車間No.1Na.1:Na.3鍋爐房No.7停放場含樓食量泵房圖1.1工廠總平面布置圖(2)工廠的生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格：本廠承擔某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機7500臺，總?cè)萘繛?5萬kW;制造電機總?cè)萘繛?萬kW,制造單機最大容量為5000kW;修理變壓器500臺；生產(chǎn)電氣備件為60萬件。本廠為某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要組成部分。(3)工廠各車間的負荷情況及各車間預計配置變壓器臺數(shù)如表1.1所示。4表1.1工廠各車間負荷情況及各車間變電所容量序號車間名稱設(shè)備容量(kW)需要系車間變電所代號變壓器臺數(shù)1電機修造車間No.112機械加工車間No.213新品試制車間No.314原料車間No.415備件車間No.516鍛造車間No.617鍋爐房No.718空壓站No.819汽車庫No.91大線圈車間No.101半成品試驗站No.111成品試驗站No.121加壓站(10kV專供負荷)1設(shè)備處倉庫(10kV專供負1成品試驗站內(nèi)大型集中負荷主要為35kV高壓整流裝置，要求專線供電。1.當?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設(shè)計部門選擇：1)從某220/35kV區(qū)域變電站提供電源，此區(qū)域變電站距工廠南側(cè)4.5km。2)從某35/10kV變電所，提供10kV備用電源，此變電所距工廠南側(cè)約4km。2.電力系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)，如表1.2,其供電系統(tǒng)圖，如圖1.2。5表1.2區(qū)域變電站35kV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)最大運行方式最小運行方式圖1.2供電系統(tǒng)圖區(qū)域變電站35區(qū)域變電站35kV?4.5km220/35kV工廠總降壓變電所k3.供電部門對工廠提出的技術(shù)要求：1)區(qū)域變電站35kV饋電線的過電流保護整定時間t=1.8s,要求工廠總降壓變電所的過電流保護整定時間不大于1.3s。2)在工廠35kV電源側(cè)進行電能計量。3)工廠最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。4.電費制度：每月基本電費按主變壓器容量計為18元/kVA,電費為0.5元/kWh。費：6～10kV為800元/kVA。(5)工廠負荷性質(zhì)：本廠大部分車間為一班工作制，少數(shù)車間為兩班或三班工作制，工廠的年最大有功負荷利用小時數(shù)為2300h。鍋爐房供應(yīng)生產(chǎn)用高壓蒸汽，其停電將使鍋爐發(fā)生危險。又由于工廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠方自備。因此鍋爐房供電要求有較高的可靠性。1.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℃,年最低氣溫為一8℃,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0.8m處平均溫度為25℃。當?shù)刂鲗эL向為東北風，年雷暴日數(shù)為20。2.地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m,底層以砂粘土為主，地下水位為2m。61.高壓供電系統(tǒng)設(shè)計主要任務(wù)是工廠內(nèi)部高壓供電等級選擇，需考慮供電的經(jīng)濟性(設(shè)備及損耗費用)和技術(shù)要求(線路電壓損耗、以及供電電源變壓器的斷路器出線容量等)。2.總降壓變電站設(shè)計(1)主結(jié)線設(shè)計：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實現(xiàn)的多個方案，經(jīng)過概略分析比較，留下2～3個較優(yōu)方案，對較優(yōu)方案進確定最優(yōu)方案。(2)短路電流計算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護的需要，確定短路計算點，計算三相短路電流，計算結(jié)果列出匯總表。(3)主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導線截面和型號等設(shè)備的選擇及校驗。選用設(shè)備型號、數(shù)量、匯成設(shè)(4)主要設(shè)備繼電保護設(shè)計：包括主變壓器、線路等元件的保護方式選擇和整(5)配電裝置設(shè)計：包括配電裝置布置型式的選擇、設(shè)備布置圖。(6)防雷、接地設(shè)計：包括直擊雷保護、進行波保護和接地網(wǎng)設(shè)計。3.車間變電所設(shè)計根據(jù)車間負荷情況，選擇車間變壓器的型號。4.廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細計算和分析比較，確定最優(yōu)方案。全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。71.負荷計算全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎(chǔ)上進行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。2.工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇參考電源進線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。3.工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。4.廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計算出導線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細表以5.工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。6.改善功率因數(shù)裝置設(shè)計按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部8門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。7.變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、設(shè)備材料表和投資概算表達設(shè)計成果。8.繼電保護及二次結(jié)線設(shè)計為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。設(shè)計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達設(shè)計成果。35kv及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護屏和控制屏屏面布置圖。9.變電所防雷裝置設(shè)計參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地電阻計算?？偨祲鹤冸娝?、配電裝置總體布置設(shè)計綜合前述設(shè)計計算結(jié)果，參照國家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計。9負荷計算是根據(jù)已知工廠的用電設(shè)備安裝容量來確定預期不變的最大假想負荷。它是按發(fā)熱條件選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)，所以非常重要。如估算過高，將增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復雜，浪費有色金屬，增加初投資和運行管理工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，以不合理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給整個國民經(jīng)濟建設(shè)帶來很大的危害。但是如果估算過低，又會使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電器設(shè)備由于承擔不了實際負荷電流而過熱，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\行。(1)計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。(2)尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。(3)平均負荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班(即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班)的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。2.2各車間負荷計算①計算各車間負荷：按需要系數(shù)法公式Po=KP,Q=Potanφ,②計算總的負荷：由公式Po=KxpEPo,Q=KzEQo,,負荷計算表格匯總?cè)缦卤?.1所示：表2.1計算負荷匯總表序號車間名稱計算負荷車間變電所代號變壓器臺數(shù)P?o(KW)Q?o(Kvar)1電機修造車間No.112機械加工車間No.213新品試制車間No.314原料車間No.415備件車間No.516鍛造車間No.617鍋爐房No.718空壓站No.819汽車庫No.91大線圈車間No.101半成品試驗站No.111成品試驗站No.121加壓站(10kV專供負荷)1設(shè)備處倉庫(10kV專供負荷)1成品試驗站內(nèi)大型集中負荷主要為35kV高壓整流裝置，要求專線供電。2.3工廠電力負荷計算還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到規(guī)定的功率因數(shù)要求，則需要增設(shè)無功功率補償裝置。這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約電能又提高電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導線電纜，因此提高功率(1)全車間變電所低壓母線上計算負荷Q=KxEQ=0.95×2719.21=2583.25KVarS=√P2+Q2=√2874.522+2583.522=3864.72KVA(2)因為有變壓器的功率損耗，所以：P?o(2)=P?oo+△Pr=2874.52+38.6472=2913.17KWQo2)=Qou+△Qr=2583.25+1Ssw)=√Pe3+Qm2;2=√2913.172+2776.492=4024.36KVA(3)全車間高壓母線上計算負荷P和Q分別為車間10KV用電設(shè)備的有功計算負荷和無功計算負荷，P?o(3)=P?o(2)+Pm=2913.17+163.84+336=3413.01KWQo?)=Qo2)+Qm=2776.49+139.2題目中要求工廠最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9,并且提高功率因數(shù)可減少電費，所以選擇利用電容器并聯(lián)在10KV側(cè)進行功率補償。cosφ=P?o(?)/S?o(?)=3413.01/4678.08=0.73設(shè)補償后低壓側(cè)功率因素為0.92,補償電容器選為BFM10.5-100-1W,n=Qc/qe,又因電容器為單相電容器，所以n應(yīng)為3的倍數(shù)，取n=18,所以Q=18×100=1800KVarQos'=Qo-Qc=3199.35-1800=1399.35KVarP?o(4)=P?o?)+△P?=3413.01+36.8874=3449.90KWQo?)=Qos)+△Qr=1399.35+184.437=S?)=√P2+Q3=√3449.902+1583.792=3796.08KVAP?o(s)=P?o?)+P=3449.9+2880=6329.9KWQas)=Qo4)+Q=1583.79+2304S?ws)=√Ps)2+Qs3=√6329.92+3887.292=7428.50KVA第三章高壓供電系統(tǒng)的設(shè)計3.1高壓供電方案的要求工廠的供電方案主要依據(jù)工廠的用電要求、用電性質(zhì)、現(xiàn)場調(diào)查的信息以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行情況來確定。其主要內(nèi)容包括供電電源位置、出線方式、供電線路敷設(shè)、供電回路數(shù)、走徑、跨越、工廠進線方式、工廠受(送)電裝置容量、主接線、繼電保護方式、電能計量方式、運行方式、調(diào)度通信等內(nèi)容。3.2高壓供電方案的準則(1)應(yīng)能滿足供用電安全、可靠、經(jīng)濟、運行靈活、管理方便的要求，并留有發(fā)展余度。(2)符合電網(wǎng)建設(shè)、改造和發(fā)展規(guī)劃的要求；滿足工廠近期、遠期對電力的需求，具有最佳的綜合經(jīng)濟效益。(3)具有滿足工廠需求的供電可靠性及合格的電能質(zhì)量。(4)符合相關(guān)國家標準、電力行業(yè)技術(shù)標準和規(guī)程，以及技術(shù)裝備先進要求，并應(yīng)對多種供電方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最佳方案。3.3機修廠的用電情況當?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設(shè)計部門選擇：(1)從某220/35kV區(qū)域變電站提供電源，此區(qū)域變電站距工廠南側(cè)4.5km。(2)從某35/10kV變電所，提供10kV備用電源，此變電所距工廠南側(cè)約4km。高壓供電系統(tǒng)的設(shè)計要以安全、可靠運行為原則，同時兼顧運行的經(jīng)濟性和靈活性。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。本變電所原始資料有兩路電源可供選擇。其一從某220/35kV區(qū)域變電站提供電源，此區(qū)域變電站距工廠南側(cè)4.5km。其二從某35/10kV變電所，提供10kV備用電源，此變電所距工廠南側(cè)約4km。本機修廠中No.7鍋爐房供應(yīng)生產(chǎn)用高壓蒸汽，其停電將使鍋爐發(fā)生危險。又由于工廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠方自備。因此鍋爐房供電要求有較高的可靠性。故No.7鍋爐房定為I級負荷。由于一級負荷屬重要負荷，如果中斷供電造成的后果十分嚴重，因此要求由兩路電源供電，當其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應(yīng)不致同時受到損壞。本廠大部分車間為一班工作制，少數(shù)車間為兩班或三班工作制，工廠的年最大有功負荷利用小時數(shù)為2300h。3.4高壓供電方案的選擇與確定主要任務(wù)是工廠內(nèi)部高壓供電等級選擇，需考慮供電的經(jīng)濟性(設(shè)備及損耗費用)和技術(shù)要求(線路電壓損耗、以及供電電源變壓器的斷路器出線容量等)?；ò惭b費等?？砂凑债?shù)仉姎獍惭b部門的規(guī)定計算。(2)變配電系統(tǒng)的年運行費用：包括線路各設(shè)備的折舊費、維修管理費和電能損耗費等。線路各設(shè)備的折舊費和維修管理費，通常都取為線路和設(shè)備綜合投資的一個百分數(shù)。而電能損耗費，則根據(jù)線路和變壓器的年電能損耗計算?？偟哪赀\行費即為以上線路變壓器折舊費、維修費與年能損耗費之和。(3)供電貼費：有關(guān)法規(guī)還規(guī)定申請用電，用戶必須向相關(guān)供電部門一次性地(2)供電的可靠性：高壓供電方案在用電負荷對可靠性要求的適應(yīng)方面的情況。(3)供電的電能質(zhì)量主要是指電壓質(zhì)量，包括電壓偏差和電壓波動等情況。(5)對變配電所今后增容擴建的適應(yīng)性。根據(jù)系統(tǒng)的供電協(xié)議，供電電壓有兩個方案可供選擇。因高壓供電系統(tǒng)的基本要求是安全、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)。所以在設(shè)計過程要對兩種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎(chǔ)上選擇最好的方案。內(nèi)總降壓變電所內(nèi)裝設(shè)有兩臺主變壓器，變壓器一次側(cè)裝設(shè)斷路器，備用電源接在35kV母線上，變壓器二次側(cè)采用單母線分段制接法。方案的優(yōu)缺點分析：優(yōu)點：供電電壓高，線路功率損耗小，電壓損失小，調(diào)壓問題容易解決，要求的功率因數(shù)低，所需的功率補償容量小，可減少投資，供電的安全穩(wěn)定性高。缺點：由于機修廠內(nèi)設(shè)有總降壓變電所，占用的土地面積較大。降壓變電所要裝有兩臺主變壓器，投資及運行費用較高。方案二：工作電源是35kV,備用電源為10kV,由架空線引入電源，場內(nèi)總降壓變電所內(nèi)裝設(shè)有兩臺主變壓器，變壓器高壓側(cè)裝設(shè)斷路器，備用電源接在總降壓變電所內(nèi)的10kV母線上，二次側(cè)采用單母線分段制接法。由于正常供電時只用一路工作電源供電，出現(xiàn)故障時方用備用電源，備用電源供電時間較少。因此該方案既能滿足供電的安全可靠性又可降低投資及維護費用。3.4.4變電所主變壓器的選擇經(jīng)計算可得補償后的變壓器二次側(cè)的視在計算負荷為3688.74kV.A。由于該廠的負荷大部分屬于二、三級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，所以總降壓變電所宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量S?應(yīng)同時滿足以下兩個條件：②任一臺單獨運行時，SN.T≥(0.6-0.7)S’30(2)≥S’30(2)(I+Ⅱ)由于S′30(2)=3688.74KV·A,且該廠的負荷大部分為二、三級負荷：故可得SN.T≥2582.1KV.A,考慮到此地年平均氣溫為23度，高于20度。且變壓器為戶內(nèi)安裝，所以S?=(1-(23-20)/100-0.08)SN.T,所以Sr≥2298.1KV.A。型號額定容量額定電壓損耗/kW空載電阻抗電壓(%)一次二次空載負載7表3.1S11-2500/35變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)表3.4.5技術(shù)指標計算方案一：工作電源和備用電源均為35kV。正常工作時以35kV單回路供電，另設(shè)一條10kV線路作為備用電源，補償后變壓器高壓側(cè)的視在計算負荷S?o=7428.5KV.A,計算電流I?o=S?o/122.54A。為保證供電系統(tǒng)安全可靠優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟的運行，根據(jù)國家電線技術(shù)的有關(guān)規(guī)定，選擇導線和電纜界面時候必須滿足以下條件：(1)發(fā)熱條件：導線和電纜在通過正常最大度和電流即計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不應(yīng)該超過正常運行時允許的最高允許溫度(2)電壓損耗條件：導線和電纜在通過正常最大負荷電流產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)該超過正常運行時候允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的電壓線路，可不進行路例如較長的電源進線和電弧爐的短網(wǎng)進線，其導線截面宜按照經(jīng)濟電流密度選擇，以使年運行費用最低，工廠內(nèi)10KV及以下的線路通常不按照經(jīng)濟電流密度對長距離大電流線路和35kV及以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面，再校驗其他條件。根據(jù)以上條件，對于35kv的線路按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面：由于工廠的年最大有功負荷利用小時數(shù)為2300h,且選用鋼芯鋁絞線的機械強度最好，經(jīng)過jcc=1.65A/mm2。所以可選導線截面為74.3mm2,選擇最近的標準截面，由已知條件環(huán)境平均溫度為23℃,查表可知LGJ-95(幾何均距確定為1.6米)的允許載流量足夠，且滿足發(fā)熱條件I>I?o,同時35KV架空線路鋁絞線的最小允許截面為35mm2,因此機械強度也是滿足條件的。由截面A=95mm2a=1.26x1.6=2m,查表得r=0.352/km,x=0.372/km,由之前的負荷計算可得：△U%=100×469.8/35000=1.34%備用電源同為35kV,電壓損失為：△U?=6329.9×(4×0.35)+3887.79×(4×0.37)/35=417.6V方案二：工作電源為35kV,備用電源為10kV。正常工作時以35kV單回路供電，另設(shè)一條10kV線路作為備用電源，接到總降壓變電所的10kV母線上，根據(jù)計算負荷情況，廠內(nèi)總降壓變電所設(shè)兩臺臺容量為2500kV.A的變壓器，型號為S11-2500/35,技術(shù)數(shù)據(jù)如表3.2所示。由方案一可知，工作電源的電壓損失△U=469.8V,電備用電源為10kV時，計算電流I?o=3688.74/√3×10=212.97A。一般10kV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇導線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。根據(jù)以上條件，按發(fā)熱條件選取10kV線路的截面：由已知條件環(huán)境平均溫度為23℃、平均最熱氣溫為33℃,查表可得，選擇導線LGJ-70(幾何均距確定為1.6米)滿足發(fā)熱條件L>Io,同時10kV架空線路鋁絞線的最小允許截面為25mm2,因此機械強度也是滿足條件的。由截面A=70mm2,a=1.26x1.6=2m,查表可得r=0.482/km,x=0.38Ω/km,由之前的負荷計算可得電壓損失為：方案一：表3.2方案一的基建投資設(shè)備名稱型號規(guī)格單價(萬元)數(shù)量綜合投資(萬電力變壓器2線路投資高壓斷路器1電壓互感器2附加投資合計一一一表3.3方案一的年運行費用計算標準金額(萬元)線路折舊費按照線路投資的4%計算線路維護費按照線路折舊標準計算變電設(shè)備維護費按照綜合投資的6%計算變電設(shè)備折舊費按照綜合投資的6%計算線路電能損耗0)2/r2))×2300×0.5×0.005變壓器電能損耗基本電價費用(3413.01×0.5x2300)+(13合計一表3.4方案二的基建投資設(shè)備名稱型號規(guī)格單價(萬元)數(shù)量綜合投資(萬電力變壓器2線路投資LGJ-70+LGJ-95高壓斷路器1電壓互感器2附加投資合計一一一表3.5方案二的年運行費用計算標準金額(萬元)線路折舊費按照線路投資的4%計算線路維護費按照線路折舊標準計算變電設(shè)備維護費按照綜合投資的6%計算變電設(shè)備折舊費按照綜合投資的6%計算線路電能損耗00)2/r2))×2300×0.005變壓器電能損耗基本電價費用合計一比較項目方案一方案二初期投資(萬元)年運行費用(萬元)總投資(萬元)表3.6方案經(jīng)濟對比綜上，根據(jù)技術(shù)指標計算和經(jīng)濟指標計算結(jié)果，方案一的經(jīng)濟總投資大于方案二，且方案二的綜合技術(shù)指標要優(yōu)于方案一。所以經(jīng)過綜合考慮選擇方案二，工作電源為35kV,備用電源為10kV,總降壓變電所內(nèi)設(shè)兩臺臺容量為2500kV.A的變壓器，型號為S11-2500/35。第四章總降壓變電所的設(shè)計4.1主接線的基本要求安全符合有關(guān)國家標準和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全可靠應(yīng)滿足電力負荷特別是期中一二級負荷對供電系統(tǒng)的可靠性的要求。靈活應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)符合的發(fā)展。經(jīng)濟在滿足上述要求的前提下，應(yīng)盡量是主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。4.2變電站主接線的選擇原則(1)當滿足運行要求時，應(yīng)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(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。(3)當供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器→4.3變電站主接線方案的擬定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的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備(變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等)及其連接線組成，通常用單線表示。主接線對變電所設(shè)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(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。只裝有一臺主變壓器的總降壓變電所主接線的一次側(cè)無母線，二次側(cè)為單母只適合三級負荷。機修廠供電系統(tǒng)的負荷包含二級負荷、三級負荷較為集中，且在高壓供電系統(tǒng)的設(shè)計中已經(jīng)選擇采用兩臺變壓器，所以該方案不適用。裝有兩臺主變壓器的總降壓變電所主接線分3種：(1)一次側(cè)內(nèi)橋式、二次側(cè)采用單母線分段；(2)一次側(cè)外橋式、二次側(cè)采用單母線分段；(3)一二次側(cè)均采用單母線分段。下面對三種主接線方案進行論述，以便選出最經(jīng)濟合理的接線方案：下面對三種主接線方案進行論述，以便選出最經(jīng)濟合理的接線方案：電所主接線方案，主接線圖如下圖所示。OS102QS122QS11QS123QF13QS31QF31QS211OS20310KVQS221OS26QF23QFQS30QF30,MOS32QF21QF10QS210QS101QS113OF22QS1S28Pw圖4.1一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進線之間，猶如一架橋梁，而且處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用一、二級負荷的工廠。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變壓器器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。QS210圖4.2一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠性也較高，適用于一、二級負荷的工廠。這種外僑式接線適用于電源線路較短而變電所晝夜負荷變動較大、適于經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。方案三：一、二次側(cè)均采用單母線分段式接線的總降重事的事有人他重事的事有人他量大民屬事用《主接線圖如下圖所示。QF12OS122QS123QF21QF22OS221QS16QF15;OF16中QS25F25OS26中φQS21pwdQS103QS203QF10OsQS103×QF23QS15QF1QS11QF13QS111QF1135KV電源進線QS30'Qs113QS13QS32as:QF21QS121QS211QS112OS31OF31OS21044這種主接線兼有前兩種橋式接線運行靈活性的有點，但采用的高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負荷，適于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所。4.4三種方案的比較三種主接線方案都有兩個高壓隔離開關(guān)，但隔離開關(guān)裝設(shè)的位置不同、起的作用也不相同。(1)供電安全性：三種方案的保護基本原理相同，故都能滿足要求。案三的供電可靠性高于方案一和方案二，但方案一和方案二的供電可靠性也較高。(3)供電質(zhì)量：三種方案都是有35kV電源進線供電，供電質(zhì)量均滿足要求。(4)靈活性：方案三在一次側(cè)采用單母線分段制，其靈活性較高。(5)擴建適應(yīng)性：三種方案的擴建適應(yīng)性與靈活性基本相當，方案三較高。4.4.2經(jīng)濟指標三種主接線方案都有兩個主變壓器，高壓一次設(shè)備的選擇不同。(1)電力變壓器的綜合投資：三種方案都使用了兩個主變壓器所以電力變壓器的綜合投資費用相同。離開關(guān)；方案二的一次側(cè)有一個高壓斷路器、四個高壓隔離開關(guān)；方案三的一次側(cè)有三個高壓斷路器、八個高壓隔離開關(guān)。所以高壓開關(guān)柜的投資為(高壓斷路器的單價為1.84萬元，高壓隔離開關(guān)的單價為1.25萬元):由計算結(jié)果，可以看出方案三的高壓開關(guān)柜綜合投資最多，方案二的投資的電能損耗要高于高壓隔離開關(guān)，所以方案一和方案二的年運行費基本相同，而綜上所述，三種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟指標如下表所示：表4.1主接線的技術(shù)經(jīng)濟比較指標方案一次側(cè)內(nèi)橋式、二次側(cè)單母線分段一次側(cè)外橋式、二次側(cè)單母線分段一、二次側(cè)均用單母線分段供電安全性滿足要求滿足要求滿足要求供電可靠性較高較高高供電質(zhì)量滿足要求滿足要求滿足要求靈活性較好較好好擴建適應(yīng)性較高較高高經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資相同相同相同高壓開關(guān)柜的綜合投資13.02(萬元)6.84(萬元)15.52(萬元)年運行費正常正常較多供電貼費三者均為295.09萬元，按變壓器二次側(cè)繳納為800元/KVA。通過表4.1的對比可得出：在技術(shù)指標方面，三個方案均滿足要求；在經(jīng)濟指標方面，方案三的投資費用較多，所以方案三不適用。比較方案一和方案二，方案二的總投資比方案一少，較為經(jīng)濟；方案一多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所，方案二多用于電源進線短而變電所晝夜負荷變動較大、宜于經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所；機修廠的電源進線較短，晝夜負荷變動較大，且不能經(jīng)常停電檢修，所以選擇方案二較為合理。綜上所述，選擇方案二最為經(jīng)濟合理，即一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段式接線的總降壓變電所主接線方案。第五章車間變電所設(shè)計5.1車間變電所變壓器形式的選擇(3)密閉式：用于具有化學腐蝕性氣體、蒸汽或具有導電、可燃粉塵、纖維會(5)有載調(diào)壓式：用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動嚴重且用電設(shè)備對電壓質(zhì)量又要求較高的場所。由于該系統(tǒng)的車間變電所為獨立式、封閉建筑，故采用油浸式變壓器。5.2車間變電所變壓器的臺數(shù)、容量在計算得出車間總計算負荷的基礎(chǔ)上，按分散設(shè)置并接近負荷中心的原則確定車間變電所位置，便于低壓電網(wǎng)的備用聯(lián)絡(luò)；盡量減少故障影響波及面等。負荷中心的概念，從理論上講，可以用力學上求重心的方法計算出來，然而工藝、建筑、運輸及低壓配電的方式、結(jié)構(gòu)都有可能使車間變電所偏離理論上的負荷中心。但在設(shè)計時應(yīng)盡量滿足這一基本的要求。根據(jù)車間變電所的計算負荷可得各變電所變壓器的容量，各車間變電所變壓表5.1車間變電所的變壓器選擇序號車間名稱計算負荷變壓器型號額定容量KVA車間變電所代號變壓器臺數(shù)1電機修造車間No.112機械加工車間No.213新品試制車間No.314原料車間No.415備件車間No.56鍛造車間No.617鍋爐房No.718空壓站No.89汽車庫No.91大線圈車間No.101半成品試驗站No.111成品試驗站No.121加壓站(10kV專供負荷)和設(shè)備處倉庫(10kV專供負荷)接在總降壓變電5.3鍋爐房的設(shè)計鍋爐房供應(yīng)生產(chǎn)用高壓蒸汽，其停電將使鍋爐發(fā)生危險。又由于工廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠方自備。因此鍋爐房供電要求有較高的可靠性。針對鍋爐房的特點，可做如下設(shè)計：(1)在低壓側(cè)裝設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源；這些設(shè)計能大大提高鍋爐房的供電可靠性，提高供電系統(tǒng)的安全性。5.4車間變電所位置的考慮原則工廠電源進線電壓是35kV,先經(jīng)過總降壓變電所(一次降壓)降成10kV,通過高壓配電到車間變電所經(jīng)過二次降壓，降為一般低壓設(shè)備所用的220/380V電(3)接近電源側(cè)特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所(本廠在同一建筑內(nèi));(4)設(shè)備運輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸；(5)不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或者高溫的場所，無法避開時，應(yīng)有防振和隔熱設(shè)施；(6)不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風側(cè)；(8)不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的正上方或者正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險的環(huán)境的(9)不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。第六章短路電流計算6.1短路電流計算的目的短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進行繼電保護裝進行短路電流計算，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6.2確定短路計算點為了選擇電氣設(shè)備，整定繼電保護，需要計算總降壓變電所35KV側(cè)、10KV側(cè)和380V側(cè)的短路電流，短路點如圖6.1所示。/k1/k1511-2500/35K-2K-3架空線L4SmGSN10-351SN10-101S11-2500/3535KV380V6.3短路電流的計算6.3.1最大運行方式(1)確定基準值S=100MV·A,U=(35×(1+5%))=36.5KV,Ue?=(10×(1+5%))=10.5KVU?=(380×(1+5%))=0.4KVI=S?/√3×U=100MV·A/√3×36.5KV=1.58KAI?=S/√3×U?=100MV·A/√3×10.5KV=5.49KAL?=S/√3×U?=100MV·A/√3×0.4KV=144.3KAX?*=100MV·A/600MV·A=0.17X?=0.40(2/km)×4.5km×100MV·A/(36.5KV)2=0.133.電力變壓器(U%=6.5,Sv=2500KV·A)X?=X?=U%·S/100Sx=6.5×100MV·A/100×2500=2.64.10KV側(cè)的斷路器(S=300MV·A)Xs=100MV·A1300MV·A=0.345.10KV/380V電力變壓器(U%=4.0,Sv=315KV·A)X?=U%·Sa/100Sx=4.0×100MV·A1100×315=12.69短路等效電路圖如圖6.2所示：圖6.2短路等效電路圖Xxk-)=X?+X?=0.17+0.132.三相短路電流周期分量有效值I3)k-1=In/X^z(k-n=1.58/0.30=5.27KA3.其他三相短路電流I3)=?=I3)k-1=5.27KAI?=1.51I3)=1.51×5.27KA=7.96KA4.三相短路容量S3)=√3Uc1·I3)x-1=√3×36.5KV×5.27KA=333.17MV·A(4)求K-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1.總阻抗標幺值Xz(k-2)=X?+X?+X?//X?=0.17+0.132.三相短路電流周期分量有效值I3)k-2=l?/Xz(x-2)=5.49/1.6=3.43KA3.其他三相短路電流I'3)=I?=I3)k-2=3.43KAI?=1.51I"3)=1.51×3.43KA=5.18KA4.三相短路容量(5)求K-3點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1.總阻抗標幺值Xz(k-3)=Xs+X?=0.34+12.69=13.032.三相短路電流周期分量有效值I3)k-3=l?/Xxk-3)=144.3/13.03=11.07KA3.其他三相短路電流I'3)=L3=I3)k-3=11.07KAi3)n=1.84I'3)=1.84×11.07KA=20.37KAL?=1.51I"3)=1.09x11.07KA=12.07KAS3)?=√3U?·I3)x-3=√3×0.4KV×11.07KA=7.67MV·A5.3.2最小運行方式(1)確定基準值S=100MV·A,U?=(35×(1+5%))=36.5KV,Uc?=(10×(1+5%))=10.5KVU?=(380×(1+5%))=0.4KVI=S/√3×U=100MV·A/√3×36.5KV=1.58KAI?=S/√3×U?=100MV·A/√3×10.5KV=5.49KAL?=S/√3×U?=100MV·A/√3×0.4KV=144.3KA(2)計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)(So=280MV·A)X?=100MV·A1280MV·A=0.36其他元件的標幺值均與最大運行方式相同。(3)求K-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量K-2K-2YYYYT圖6.4短路等效電路圖Xz(k-)=X?+X?=0.36+0.13=0.492.三相短路電流周期分量有效值I3)k-1=In/X^s(k-n=1.58/0.49=3.22KA3.其他三相短路電流I'3)=L?=(3)-1=3.22KAI?=1.51I"3)=1.51×3.22KA=4.86KA4.三相短路容量S3)|=√3Uc1·I3)x-1=√3×36.5KV×3.22KA=203.57MV·A(4)求K-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1.總阻抗標幺值X*z(k-2)=X?+X?+X?//X?=0.36+0.13+2.6/2=1.792.三相短路電流周期分量有效值I3)k-2=l?/Xzx-2)=5.49/1.79=3.07KA4.其他三相短路電流I'3)=L?=13)k-2=3.07KAI?=1.51I3)=1.51×3.07KA=4.64KA4.三相短路容量S3)?-2=√3U?·I3)x-2=√3×10.5KV×3.07KA=55.83MV·A表6.1短路計算結(jié)果匯總表運行方式短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量/MVAIS最大運行方式最小運行方式第七章主要電氣設(shè)備的選擇及校驗7.1主要電氣設(shè)備的分類主接線(主結(jié)線)。一次電路中所有電氣設(shè)備成為一次設(shè)備或一次元件。一次設(shè)備按其功能來分，可分為以下幾類：例如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器、變頻器等。(2)控制設(shè)備：其功能是按照電力系統(tǒng)運行的要求來控(3)保護設(shè)備：其功能是用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓的保護，例如熔斷器和避雷器。例如并聯(lián)電容器。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全經(jīng)濟運行的重要7.2高壓線路的導線選擇35KV線路初步選用LGJ鋼芯鋁絞線(機械強度好)架設(shè)，根據(jù)經(jīng)濟截面選擇：表7.1導線和電纜的經(jīng)濟電流密度線路類別導線材質(zhì)年最大有功負荷利用小時(30000h以下)架空線路銅鋁由已知T=2300h,I?o=S?o/√3Ux,S?o=7428.5KV.A,所以I?o=122.45A,A=I3o/j=74.2mm2,選擇最近的標準截面，查表可知LGJ-95(幾何均距確定為1.6米),截面積為95mm2滿足條件。查表可得LGJ-95的允許載流量I?I?(考慮到年最熱月平均氣溫為33℃),查表得35kv架空鋼芯鋁線的最小截面為35mm2,滿足機械強度的要求。該線路導線為水平等距排列，相鄰線距為1.6m,則線間幾何均距為2m,查表7.2.210KV備用電源進線的選擇10KV備用電源進線初步選用LGJ鋼芯鋁絞線架設(shè)，由已知T=2300h,I?o=S?o/√3Un,S30=3688.74KV.A,所以I?o=212.97A,一般10kV及以下的高壓為23℃、平均最熱氣溫為33℃,查表可得，選擇導線LGJ-70(幾何均距確定為1.6米)滿足發(fā)熱條件I?I?o,同時10kV架空線路鋁絞線的最小允許截面為25mm2,因此機械強度也是滿足條件的。由截面A=70mm2,a=1.26x1.6=2m,查表可得r=0.482/km,x=0.382/km,由之前的負荷計算可得電壓損失為：△U?%=100×868.0/10000=8.68%由此可見，系統(tǒng)不能長時間工作在備用電源下，但考慮到備用電源的使用時間較短，造成的損耗不大，所以備用電源進線選擇LGJ-70型鋼芯鋁線。及以上的線路宜按經(jīng)濟電流密度選擇。根據(jù)年最大負荷小時數(shù)T=2300h,查得經(jīng)濟電流密度jec=1.92,對于電力變壓器高壓側(cè)線路，計算電流I3o=122.45A。所以經(jīng)濟截面積為：遠大于主變壓器高壓側(cè)計算電流13o=122.45A,正常發(fā)熱時的溫度大大低于70℃。假想時間為2.05s,則熱效應(yīng)允許最小截面積為Amin=54.77mm2,符合要求。所以35KV母線選擇LMY—25×3鋁母線，截面積為75mm2?？紤]到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以10kv母線相應(yīng)的Igmax(1)選擇母線(按照最大工作電流):選擇40x4單條矩形鋁導體平放作母線，面積為S=160mm2,平放時，長期允許載流量為Ia=480A,導體最高允許溫度為70℃,根據(jù)工作環(huán)境溫度為30℃的條件，查綜合修正系數(shù)K=0.94:I=k×Ia=0.94×480A=451A>Igmax滿足載流量的要求。2、熱穩(wěn)定的校驗(按最大運行方式k2點短路):斷路器開短時間toc=0.2s,非周期分量等效時間ts=0.05s,則：短路假想時間tma=top+tp+0.05=1.5+0.2+0.05=1.55s。取跨距L=1.5m,相間距離a=0.5m,硬鋁最大允許應(yīng)力oul=70×10?pa,抗彎矩W=bh2/6=(5×10~3)(25×10~3)2/6=5.2×10-?m=1.73×10?(7.23×103)2/0.5=18.09N所以10KV母線選擇LMY—40×4鋁母線，截面積為160mm2。表7.2高壓線路一覽表電纜或母線型號截面(mm2)35KV架空線的選擇35KV母線的選擇LMY—25×310KV備用電源進線的選擇10KV母線的選擇LMY—40×47.3高壓設(shè)備的選擇及校驗表7.3高壓一次設(shè)備的選擇校驗項目電氣設(shè)備名稱電壓/kv電流/A斷流能力短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度高壓斷路器√√√√√高壓隔離開關(guān)√√一√√電流互感器√√√√電壓互感器√一 一 高壓斷路器(QF)的功能是：不僅能通斷正常負荷電流，而且能接通和承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。I?o=S3o/√3Uv=7428.5/√3×35=122.45A,根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)少油斷路器型式，初步選用SN10-35型。其繼電保護時間取1.8s,斷路器短路時間取0.1s,I)2t=4.862×(1.8+0.1)2=79.07KA2·S查表可得，該斷路器的熱穩(wěn)定電流為16(4s)/KA,可得：I2t=162×4=1024KA2·S又根據(jù)線路計算電流，試選SN10-35I型斷路器來進行校驗。如表7.4所示，根據(jù)校驗結(jié)果，所選SN10-35I型是合格的。表7.4高壓斷路器的選擇校驗表序號裝設(shè)地點電氣條件SN10-35I/1000-1000型斷路器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1合格2合格3合格4合格5合格高壓隔離開關(guān)(QS)的功能主要是隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。因此其結(jié)構(gòu)特點是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設(shè)備的安全。但是隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負荷操作。根據(jù)我國生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)隔離開關(guān)型式，初步選用GN5-35G/600-72戶內(nèi)型隔離開關(guān)來進行校驗。如表7.5所示，根據(jù)校驗結(jié)果，所選GN5-35G/600-72戶內(nèi)表7.5高壓隔離開關(guān)的選擇校驗表序號裝設(shè)地點電氣條件GN5-35G/600-72戶內(nèi)型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1合格2J合格3Y合格4合格電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈，鐵心和絕緣組成。當在一次繞組上施加一個電壓U1時，在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通φ,根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的根據(jù)我國生產(chǎn)的電壓互感器型式，初步選用JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器來進行校驗。如表6.6所示，根據(jù)校驗結(jié)果，所選JDJJ-35型單相油浸式電壓表7.6電壓互感器的選擇校驗表序號裝設(shè)地點電氣條件JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1合格電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。由于35KV側(cè)的最高正常工作電流I?o=122.45A,初步選用LMCQ-35型電流互感器來進行校驗。如表7.7所示，根據(jù)校驗結(jié)果，所選LMCQ-35型電流互感器滿表7.7電流互感器的選擇校驗表序號裝設(shè)地點電氣條件LMCQ-35型電流互感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1合格2J合格3合格4na79.07KA2.S2合格I30=S30/√3Un=3688.74/√3×10=212.97A由K-2點處的短路容量，初步選擇少油戶內(nèi)類型的SN10-10I。查表可知該斷路器的固有分閘時間為0.06s,該斷路器的熱穩(wěn)定電流為16(4s)/KA,取保護動作時間為0.6s。短路發(fā)熱的假想時間為：tma=tx+0.05=0.06表7.8高壓斷路器SN10-10I的選擇校驗表序號裝設(shè)地點的電氣條件數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1UU合格2合格3I合格4合格5合格所以10kv側(cè)的斷路器選擇少油戶內(nèi)類型的SN10-10I。選擇10KV處的隔離開關(guān)時，由于10KV側(cè)的正常工作電流I?o=212.97A,初步選擇的隔離開關(guān)型號為：GN6-10T/400。該型號的隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定電流為序號裝設(shè)地點的電氣條件GN6-10T/400數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1U合格2合格3合格4合格所以10kv側(cè)的高壓隔離開關(guān)選擇戶內(nèi)類型的GN6-10T/400。序號裝設(shè)地點的電氣條件JDZJ-10型電壓互感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1合格所以10kv側(cè)的電壓互感器選擇JDZJ-10型號的電壓互感器。由線路的額定電壓為10KV,初步選電流互感器為LQJ-10型號的。查表可知，動穩(wěn)定倍數(shù)為160,1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為75。所以：imax=160×300=48kAI?2t=(75×300A)2×1S=506kA2·S序號裝設(shè)地點的電氣條件LQJ-10-400/5數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)論1Ux合格2合格3合格4合格所以10kv側(cè)的電流互感器選擇LQJ-10-400/5型號的電流互感器。7.3.9高壓熔斷器的選擇在工廠供電系統(tǒng)中，室內(nèi)廣泛采用RN1、RN2型高壓管式熔斷器，室外則廣泛采用RW4-10、RW10-10(F)等高壓跌開式熔斷器和RW10-35等高壓限流熔斷器。由于熔斷器和電壓互感器相連，并安裝在高壓開關(guān)柜里，于是選擇RN2系列室內(nèi)熔斷器。所以最終決定在35kV處選擇RN2-35室內(nèi)高壓管式熔斷器，在10kV電壓互感器附近選擇RN2-10室內(nèi)高壓管式熔斷器。7.3.10高壓開關(guān)柜的選擇本次設(shè)計中35kV側(cè)的高壓開關(guān)柜選取KYN12-35型，主要電氣設(shè)備安裝在手車上，高壓斷路器、隔離開關(guān)等需要檢修時，拉出手車，修好后推入手車即可恢同理可得，10kV側(cè)需要的高壓開關(guān)柜型號為KYN28-12型。表7.12主要電氣設(shè)備匯總安裝地點設(shè)備型號規(guī)格高壓斷路器高壓隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器高壓開關(guān)柜高壓熔斷器35KV側(cè)510KV側(cè)LQJ-10-7.4低壓一次設(shè)備的選擇和校驗低壓一次設(shè)備。是指供電系統(tǒng)中1000V(或略高)及以下的電氣設(shè)備。低壓一次設(shè)備的選擇與高壓一次設(shè)備的選擇一樣，必須滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。低壓一次設(shè)備的選擇校驗項目電氣設(shè)備名稱電壓/kv電流/A斷流能力/KA或MVA短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓斷路器√√√低壓熔斷器√√√一一低壓隔離開關(guān)√√一電流互感器√√一√√電壓互感器√一一—一表7.13低壓一次設(shè)備的選擇和校驗裝設(shè)地點電氣條件斷路器隔離開關(guān)NH3-400電流互感器電壓互感器J結(jié)論合格合格合格合格第八章主要設(shè)備繼電保護設(shè)計8.1概述按GB50062—92《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置：(1)繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(cè)的單相接地短路；(2)繞組的匝間短路；(3)外部相間短路引過的過電流；(4)中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；(5)過負荷；(6)油面降低；(7)變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。流保護；如過電流保護動作時間大于0.5～0.7s時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。容量在800KV·A及以上的油浸式變壓器和400KV·A及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(又稱氣體繼電保護)。容量在400KV·A及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單臺運行并作為其它負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護及瓦斯保護在輕微故障時(通稱“輕瓦斯”),動作于信號，而其它保護包括瓦斯保護在嚴重故障時(通稱“重瓦斯”),一般均對于高壓側(cè)為35KV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，也應(yīng)裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時，也需裝設(shè)過負荷保護。但是如果單臺運行的變壓器容量在10000KVA及以上和并列運行的變壓器每臺容量在6300KV·A及以上時，則要求裝設(shè)縱聯(lián)差動保護來取代電流速斷保護。在本設(shè)計中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護和瓦斯保護。對于由外部相間短路引起的過電流，保護應(yīng)裝于下列各側(cè)(1)對于雙線圈變壓器，裝于主電源側(cè)各側(cè)保護應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。(3)對于供電給分開運行的母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護外，還應(yīng)在每個供電支路上裝設(shè)保護。(4)除主電源側(cè)外，其他各側(cè)保護只要求作為相鄰元件的后備保護，而不要求作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護。(5)保護裝置對各側(cè)母線的各類短路應(yīng)具有足夠的靈敏性。相鄰線路由變壓(6)對某些稀有的故障類型(例如110KV及其以上電力網(wǎng)的三相短路)允許保護裝置無選擇性動作。8.2變壓器繼電保護的整定計算YR速斷跳閘信號QF1KSES21>KT2QF2電流速斷保護過流跳閘信號過負荷保護KA3KA4KAI圖8.1主變壓器繼電保護原理圖(1)電流整定：取可靠系數(shù)Kel=1.3,接線系數(shù)K=1,電流互感器變比K;=200÷5=40,(2)保護動作時間整定：過電流保護動作時間的整定計算公式：ti>t?+△t式中ti在變壓器低壓母線發(fā)生三相短路時高壓側(cè)繼電保護的動作時間t?變壓器低壓側(cè)保護在低壓母線發(fā)生三相短路時最長的一個動作時間；△t前后兩級保護裝置的時間差，對定時限過電流保護，可取0.5s,對反時限過電流保護，可取0.7s;△t由供電部門提供的技術(shù)要求，要求工廠總降壓變電所的過電流保護整定時間不大于1.3S,本設(shè)計中取0.7S。(3)靈敏度效驗：(1)電流整定：電壓互感器變比K,=35÷10.5=3.333。(2)靈敏度效驗：(1)電流整定：500/(√3×35)=41.24A,lp=1.3×linr/K;=1.3×41.24/10=5.36A8.2.4瓦斯保護瓦斯保護，又稱氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護裝置。按GB50062—92規(guī)定，800KV·A及以上的一般油浸式變壓器和400KV·A及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，由故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，進入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落。這時上觸點接通而接通當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進入油枕。這大量的油氣混合體在經(jīng)過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。這時下觸點接通跳閘回路(通過中間繼電器),同時發(fā)出音響和燈光信號(通過信號繼電器),這稱之為“重瓦斯動作”。由于課本未給出瓦斯保護校驗，此處瓦斯保護的校驗與整定過程省略，在實際操作中將瓦斯繼電器安裝在油浸式變壓器上即可。35kV35kVYRQF1~A~A輕瓦斯信號王xBKS4KGQF2Nb圖8.2主變壓器瓦斯保護原理圖8.335KV線路繼電保護的整定計算對于35～66kV得單電源供電線路可采用一段電流速斷保護作為主保護，并應(yīng)以帶時限過電流保護做后備保護。圖8.335KV線路繼電保護原理圖電流速斷保護的整定計算：電流速斷保護動作電流(速斷電流)的整定計算公式：Igb速斷電流折算到一次電路的值。過電流保護動作電流的整計算定公式：K取1.4,K;取80。Kw此處取1,兩相兩繼電器式。K為返回系數(shù)取0.8。式中ti在變壓器低壓母線發(fā)生三相短路時高壓側(cè)繼電保護的動作時間tz變壓器低壓側(cè)保護在低壓母線發(fā)生三相短路時最長的一個動作時間；△t前后兩級保護裝置的時間差，對定時限過電流保護，可取0.5s,對反時限過電流保護，可取過電流保護的靈敏系數(shù)的校驗公式：S,=Kw·lkmin/K?·Ip=6.8>1.圖8.410KV線路繼電保護原理圖第九章廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設(shè)計由于該系統(tǒng)的車間變電所均只裝設(shè)一臺變壓器，故只能有一條進線，所以10KV配電系統(tǒng)主接線方案只有一種，具體實施方案如下：(1)根據(jù)總降壓變電所的設(shè)計可知，總降壓變電所的10KV母線采用的是單母線(2)根據(jù)車間變電所的設(shè)計可知，各車間變電所均采用一(3)加壓站和設(shè)備處倉庫為10KV專供負荷，無需經(jīng)過車間變電所變(4)10KV母線上的10KV配電線為各車間的進線，并裝設(shè)斷路器和隔離開關(guān)；以免單相接地故障引發(fā)為兩相接地短路，造成停電事故。第十章配電裝置設(shè)計10.1配電所的任務(wù)變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配點的任務(wù)。配電所擔負著在工廠中占有特殊重要的地位。10.2高壓配電所的設(shè)計原則及要求高壓配電裝置的設(shè)計必須認真貫徹國家技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒布的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件，自然環(huán)境特點和運行檢修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用設(shè)備，積極慎重地選用親布置新設(shè)備、新配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的接線方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組成，用來接受和分配電能。配電裝置按照電氣裝設(shè)地