某冶金機械修造廠全廠總壓降變電所及配電系統(tǒng)設計

畢業(yè)設計〔論文〕某冶金機械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計系別：機電信息學院專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化學生姓名：呼曉雄學號：0901120315指導教師姓名、職稱：馬莉講師完成日期2012年12月15日論文題目：某冶金機械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計專業(yè)：電氣工程及其自動化本科生：呼曉雄 (簽名)＿＿＿＿指導教師：馬莉 (簽名)＿＿＿＿摘要電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要動力能源。隨著工業(yè)電氣自動化技術(shù)的開展，工廠用電量的迅速增長，對電能的質(zhì)量、供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟指標等要求也日益提高。供電設計是否完善，不僅影響工廠的根本建設投資、運行費用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電可靠性和工廠的平安生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟效益，設備和人身平安等是密切相關(guān)的。本論文設計的任務是保障電能從地區(qū)供電部門的出線處平安、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)地送到工廠各部門。在設計中要遵循國家有關(guān)規(guī)程和規(guī)定，在保證供電可靠性和電能質(zhì)量的前提下，盡可能做到節(jié)省投資，減少有色金屬消耗量，降低運行費用，盡量采用供電新技術(shù)和新產(chǎn)品。關(guān)鍵詞:供電設計，電能質(zhì)量，可靠，經(jīng)濟Subject:ametallurgicalmachineryplantsthetotalstep-downtransformersubstationandpowerdistributionsystemdesignSpecicalty:ElectricEngineeringandAutomationName:huxiaoxiong(Signature)Instructor:mali(Signature)ABSTRACTTheelectricityisthemainindustrialproductionpowerenergy.Alongwiththedevelopmentofthetechnologyindustrylectricalautomation,factorypowerconsumptionofrapidgrowth,totheelectricpowerquality,powersupplyreliabilityandtechnicalandeconomicindexalsodemandsisincreasingdaybyday.Powerdesignisperfect,notonlyaffectsthefactoryinvestmentofcapitalconstructionandoperationcostandnon-ferrousmetalconsumption,butalsoreflecttothefactorypowersupplyreliabilityandsafetyproductionfactory,itandtheeconomicbenefitofenterprise,equipmentandsafety,etcarecloselyrelated.Thispaperdesigntaskistosafeguardpowerfromthepowersupplydepartmentsintheirplaceissafe,reliable,economic,highqualitytothefactoryeachdepartment.Inthedesignprincipleofrelevantstateregulationsandprovisions,inordertoensurepowersupplyreliabilityandpowerquality,underthepremiseofdosaveasfaraspossibleinvestment,reducenon-ferrousmetalconsumption,loweroperatingcosts,asfaraspossiblethepowersupplynewtechnologyandnewproducts.Keywords：powersupplydesign,powerquality,reliable,economic目錄TOC\o"1-3"\h\u246281緒論 1137631.1工廠供電的意義和要求 1205511.1.1工廠供電的意義 1171101.1.2工廠供電的要求 1106921.2工廠供電的開展現(xiàn)狀 1272271.3工廠供電設計應遵循的一般原那么及根本內(nèi)容 2299251.3.1工廠供電設計應遵循的一般原那么 3110191.3.2工廠供電設計的根本內(nèi)容 359512負荷計算及無功補償 4140472.1電氣設備額定容量確實定 4150312.2用電設備組計算負荷確實定 463242.2.1單組用電設備計算負荷的計算公式 5197392.2.2多組用電設備計算負荷的計算公式 5255962.3車間用電設備計算負荷確實定 6259922.3.1380V車間負荷計算 699942.3.26kV車間計算負荷 715412.3.3變壓器損耗計算 8237442.3.4總降壓變電所二次側(cè)計算負荷 989572.4無功功率補償及其計算 9165492.4.1無功補償方法 9264952.4.2無功功率補償容量的計算 9165562.5全廠計算負荷 1093153變配電所及主變壓器的選擇 11251413.1變電所形式、位置、數(shù)量確實定 1125103.1.1工廠總降壓變電所 11235633.2變壓器容量和臺數(shù)的選擇 1214513.2.1工廠總降壓變電所主變壓器的臺數(shù)和容量選擇 13300663.2.2車間變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇 13140994變電所主接線方案的設計 15313624.1變配電所主接線方案的設計原那么與要求 1596514.2變配電所常用電氣主接線 15226144.3總降壓變電所主接線方式的選擇 1896564.4高壓配電系統(tǒng)主接線方式的選擇 19184075短路電流計算 20214485.1短路類型及其發(fā)生的原因和危害 20257375.2短路電流計算目的及方法 20128136電氣設備及其選擇 26131426.1導體和電氣設備選擇的一般原那么 26303126.2設備的選擇及校驗 2928456.2.135kV高壓設備的選擇與校驗 29233476.2.26kV設備的選擇與校驗 3021786.2.3380V設備的選擇與校驗 3139166.3母線和各電壓等級出線的選擇 32226516.3.135kV進線的選擇 3218506.3.235kV母線的選擇 33131306.3.36kV高壓母線的選擇 34165506.3.4各車間變電所到6kV母線聯(lián)絡線的選擇 35298537工廠供配電系統(tǒng)的繼電保護 39211267.1繼電保護的根本知識 39249737.2變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定 39142477.2.135kV變壓器的保護 40295667.2.26kV變壓器的保護 42282797.2.36kV母線的保護 45305268防雷保護與接地裝置的設計 4782608.1變配電所和電力線路的防雷保護 4725118.1.1變配電所的防雷措施 47213218.1.2電力線路的防雷措施 4722358.1.3防雷設備的選擇 4815948.2接地裝置的選擇 48312128.2.1接地的概述 48187448.2.2接地方案確實定 5020314致謝 5118255參考文獻 5219726附錄 521緒論1.1工廠供電的意義和要求1.1.1工廠供電的意工廠供電，就是指工廠所需電能的供給和分配，也稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來也易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供給用。電能的輸送和分配既簡單經(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，而且現(xiàn)代社會的信息技術(shù)和其他高新技術(shù)無一不是建立在電能應用的根底之上的。因此電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。隨著工業(yè)電氣自動化技術(shù)的開展，工廠用電量的迅速增長，對電能的質(zhì)量、供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟指標等要求也日益提高。一方面來說，工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化后，可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)力，降低生產(chǎn)本錢，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，如果供電突然中斷，那么對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大的設備損壞，或引起大量產(chǎn)品的報廢，甚至可能造成人身傷亡事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟上甚至生態(tài)環(huán)境上或政治上的重大損失。因此，供電設計是否完善，不僅影響工廠的根本建設投資、運行費用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電可靠性和工廠的平安生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟效益，設備和人身平安等是密切相關(guān)的。做好工廠供電工作對于開展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。1.1.2工廠供電的要求工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)效勞，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能和環(huán)保工作，就必須到達以下根本要求：1〕平安2〕可靠3〕優(yōu)質(zhì)4〕經(jīng)濟。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(guān)系，既要照顧局部和當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應開展。1.2工廠供電的開展現(xiàn)狀變電站是電力系統(tǒng)中的—個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。而—個變電站運行情況的優(yōu)劣，在很大程度上取決于其二次設備的工作性能。要提高變電站運行的可靠性及經(jīng)濟性，一個最根本的方法就是提高變電站運行管理的自動化水平，實現(xiàn)變電站綜合自動化，所謂變電站綜合自動化，就是廣泛采用微機保護和微機遠動技術(shù)，分別采集變電站的模擬量、脈沖量、開關(guān)狀態(tài)量及一些非電量信號，經(jīng)過功能的重新組合，按照預定的程序和要求實現(xiàn)變電站監(jiān)視、測量、協(xié)調(diào)和控制自動化的集合體和全過程，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源共享，使變電站設計簡捷、布局緊湊，使變電站的運行更加平安可靠。

變電站自動化系統(tǒng)的根本功能包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算和處理、越限和狀態(tài)監(jiān)視、開關(guān)操作控制和閉鎖、與繼電保護交換信息、自動控制的協(xié)調(diào)和配合、與變電站其他自動化裝置交換信息和與調(diào)度控制中心或集控中心通信等。目前應用較廣泛的變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有三種類型。集中式分散與集中相結(jié)合〔3〕全分散式變電站自動化的開展，使供電可靠性有了很大的提高，但是，要進一步縮短故障停電時間，很大一局部取決于饋線自動化的開展。必須在饋電線路上裝設電動開關(guān)，配置饋線終端設備FTU，對一些分支線路，還應裝設故障指示器，并利用通信系統(tǒng)，向系統(tǒng)提供饋線運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，執(zhí)行系統(tǒng)下達的饋線開關(guān)遙控操作命令。非線性負載、電動機直接起動、不平衡負載、焊接設備以及家用電器設備增多，降低了電壓質(zhì)量。電壓質(zhì)量對現(xiàn)代電子設備及計算機系統(tǒng)影響極大。為此，提出系統(tǒng)應對電壓進行連續(xù)測量和質(zhì)量分析，噪聲越限告警。同時，要根據(jù)實際需要選擇不同的無功補償方式。集成化、智能化和綜合化是一開展趨勢。早期配電自動化的實施采用開展獨立的、單項自動化系統(tǒng)來解決問題，如直接的負荷控制、大用戶的遠程抄表等，由于配電自動化的功能之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，其中大局部要求很難滿足，且還無法克服在擴大應用規(guī)模時確認所需投資的合理性所遇到的困難。這種按"功能定向"的方法，已造成綜合化水平非常低并帶來假設干反面影響，如功能重疊、數(shù)據(jù)的重復、靈活性很差和維修費用高等。另外，配電自動化系統(tǒng)作為一個龐大復雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含眾多的設備和子系統(tǒng)，各功能、子系統(tǒng)之間存在著不同程度的關(guān)聯(lián)，其本身及其所用技術(shù)又處于不斷開展之中，對任一家制造商而言，根本不可能包攬一切。在饋線自動化方面，現(xiàn)有饋線終端設備不僅具有常規(guī)的遙測、遙信和遙控功能，且還集成了自動重合閘、饋線故障檢測和電能質(zhì)量的一些參數(shù)的檢測功能，甚至集成了斷路器的監(jiān)視功能，且有進一步與斷路器、開關(guān)相結(jié)合，機電一體化，開展成為智能化開關(guān)的趨勢。顯著地降低了建設、運行和維護的綜合本錢，為提高供電可靠性，創(chuàng)造了有利的條件。1.3工廠供電設計應遵循的一般原那么及根本內(nèi)容1.3.1工廠供電設計應遵循的一般原那么工廠供電設計必須遵守國家有關(guān)法令、法規(guī)、標準和標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，如節(jié)約有色金屬，以鋁代銅，采用低能耗設備以節(jié)約能源等。必須從全局出發(fā)，按照負荷的等級。用電容量、工程特點和地區(qū)供電規(guī)劃統(tǒng)籌規(guī)劃，合理確定整體設計方案。工廠供電設計應做到供電可靠、保證人身平安和設備平安。要求供電電能質(zhì)量合格、優(yōu)質(zhì)、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。設計應符合國家現(xiàn)行標準的效率高、能耗低、性能先進的設備。應根據(jù)整個工程的特點、規(guī)模和開展規(guī)劃，正確處理工程的近、遠期的建設開展關(guān)系，以近期為主，遠、近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。1.3.2工廠供電設計的根本內(nèi)容在設計工廠供配電所系統(tǒng)時，須遵照以下程序進行。1.負荷調(diào)查2.電力負荷計算3.確定供電電源4.各級變電所主接線選擇設計5.短路電流計算6.導線及電氣設備選擇7.工廠內(nèi)部配電系統(tǒng)設計8.繼電保護和二次接線設計9.防雷保護和接地裝置選擇計算10.繪制變配電所主接線圖、平面圖綜合前述設計結(jié)果。參照國家有關(guān)規(guī)定規(guī)程，進行變配電裝置的總體布置。2負荷計算及無功補償工廠供電系統(tǒng)負荷計算的目的是確定工廠最大負荷，作為按允許發(fā)熱條件選擇供電變壓器、輸電線路導線及開關(guān)電器等電氣設備的依據(jù)。電力負荷計算的方法主有很多。需要系數(shù)法計算簡單對任何工業(yè)企業(yè)都適用，特別適用長期工作制用點設備占主要負荷的車間，計算結(jié)果根本符合實際。計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。由于載流導體一般通電半小時〔30min〕后即可到達穩(wěn)定的溫升值，因此通常取“半小時最大負荷”作為按發(fā)熱條件選擇電氣元件的計算負荷。有功計算負荷表示為，無功計算負荷表示為，視在計算負荷表示為，而計算電流表示為。用電設備組計算負荷確實定，此處采用的是需要系數(shù)法。2.1電氣設備額定容量確實定1.長期工作制電動機的設備容量等于其銘牌上的額定功率2.反復短時間工作制電動機：1〕起重機電動機組應統(tǒng)一換算為時的額定容量；〔2-1〕2〕電焊機組應統(tǒng)一換算為，；〔2-2〕3)電爐變壓器的額定容量是指額定功率因數(shù)下的有功功率，?！?-3〕4〕照明用電設備的額定容量等于燈具上標出的額定功率，即以上式中〔單位為KW〕和〔單位為KVA〕為對應于銘牌負荷持續(xù)率的銘牌〔額定〕容量，為額定功率因數(shù)。2.2用電設備組計算負荷確實定2.2.1單組用電設備計算負荷的計算公式1〕有功計算負荷〔單位為KW〕的計算公式〔2-4〕式中——用電設備總的設備容量〔不含備用設備容量〕?！秒娫O備組需要系數(shù)。2〕無功計算負荷〔單位為Kvar〕的計算公式〔2-5〕式中——對應于用電設備組功率因數(shù)的正切值。3〕視在計算負荷〔單位為KVA〕的計算公式〔2-6〕4〕計算電流〔單位為A〕的計算公式為〔2-7〕式中——用電設備組的額定電壓〔單位為KV〕2.2.2多組用電設備計算負荷的計算公式1〕有功計算負荷〔單位為KW〕的計算公式〔2-8〕式中——所有設備組有功計算負荷之和；——有功負荷同時系數(shù)，可取0.85～0.95，此處取0.9。2〕無功計算負荷〔單位為Kvar〕的計算公式〔2-9〕式中——所有設備無功計算負荷之和；——無功負荷同時系數(shù)，可取0.9～097，此處取0.9。3〕視在計算負荷〔單位為KVA〕的計算公式〔2-10〕4〕計算電流〔單位為A〕的計算公式為〔2-11〕式中——用電設備組的額定電壓〔單位為KV〕2.3車間用電設備計算負荷確實定工廠計算負荷是選擇工廠電源進線及主要電氣設備包括變壓器的根本依據(jù)，也是計算工廠功率因數(shù)及無功補償容量的根本依據(jù)。2.3.1380V車間負荷計算1〕各380V車間有功功率計算負荷車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間:2〕各380V車間無功功率計算負荷車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間變電所：3〕各380V車間視在功率計算負荷車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間變電所：4〕各380V車間變電所計算電流車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間變電所：車間變電所：5)380V側(cè)總負荷計算380V側(cè)總有功功率:380V側(cè)總無功功率:380V側(cè)總視在功率：380V側(cè)總計算電流：2.3.26kV車間計算負荷1〕有功功率計算負荷電弧爐：工頻爐：空壓機：2〕無功功率計算負荷電弧爐：工頻爐：空壓機：3〕視在功率計算負荷電弧爐：工頻爐：空壓機：4〕計算電流電弧爐：工頻爐：空壓機：5〕6kV側(cè)總計算負荷6kV側(cè)有功功率：6kV側(cè)有功功率：6kV側(cè)視在功率：6kV側(cè)計算電流：2.3.3變壓器損耗計算對于的低損耗變壓器，估算式為〔2-12〕有功功率和無功功率損耗在選擇了變壓器的型號和額定容量之后，計算式為〔2-13〕〔2-14〕式中:—負荷系數(shù)，；—變壓器空載損耗，kW；—變壓器短路損耗，kW；—變壓器空載電流百分值；—變壓器短路電壓百分值；—計算容量，kVA；—變壓器額定容量，kVA。2.3.4總降壓變電所二次側(cè)計算負荷總降壓變電所變壓器二次側(cè)的有功功率為無功功率為視在功率為計算電流為不滿足供電部門對本廠的功率因數(shù)要求，需要進行無功補償。2.4無功功率補償及其計算2.4.1無功補償方法在工廠中普遍采用并聯(lián)電容器人工補償，并聯(lián)電容器補償?shù)姆绞接幸韵氯N：1.高壓集中補償2.低壓集中補償3.低壓分散補償。2.4.2無功功率補償容量的計算無功功率補償容量的計算式〔2-15〕式中：—無功補償率，可直接計算或查表求取，kVar/kW；—對應于原來的功率因數(shù)的正切值，一般為0.6～0.7；—需要補償?shù)降墓β室驍?shù)正切值，一般為0.90～0.95.考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此總降壓變電所二次側(cè)最大負荷是功率因數(shù)應稍大于0.9，暫取0.92來計算所需無功功率補償容量：并聯(lián)電容器臺數(shù)確實定電容器實際容量Qc1與實際工作電壓U1平方成正比，即〔2-16〕式中：—單只電容器的額定容量，kVar并聯(lián)數(shù)為，對于單相電容器，應取3的整數(shù)倍，以便三相均衡分配。所以每相并聯(lián)9個電容器，即2.5全廠計算負荷全廠負荷計算表項目計算負荷二次側(cè)補償前負荷0.76509044096734647.98二次側(cè)無功補償容量-3240二次側(cè)補償后負荷0.97509011695223502.58主變壓器功率損耗78.35313.3835KV側(cè)負荷總計0.965168.351482.385376.7488.703變配電所及主變壓器的選擇工廠供電的電源主要取自電力系統(tǒng)，其電壓主要根據(jù)工廠負荷大小、電源至工廠距離以及地區(qū)電網(wǎng)可能提供的電壓等級與有關(guān)電力部門協(xié)商確定。工廠與電業(yè)部門所簽定的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下：工廠電源從電業(yè)部門某220/35kV變壓所，用35kV雙回架空線引入本廠，兩個電源并列運行，該變電所距廠東側(cè)8公里。3.1變電所形式、位置、數(shù)量確實定3.1.1工廠總降壓變電所1.工廠總降壓變電所布置形式 工廠總降壓變電所根據(jù)廠區(qū)范圍大小，負荷分布情況，全廠可以設一個或幾個，一般只設一個。工廠總降壓變電所一般采用獨立式，單獨設在工廠某個地區(qū)。工廠總降壓變電所35kV及以上高壓配電裝置一般采用屋外式配電裝置，但在個別情況下如大型冶煉廠、水泥廠、化工廠等釋放有害氣體、煙塵危害嚴重或受場地限制采用屋外裝置有困難時才采用屋內(nèi)配電裝置。工廠總降壓變電所6～10kV配電裝置一般采用屋內(nèi)配電裝置，無出線電抗器可采用單獨布置，有出線電抗器可采用二層布置或三層布置。2.工廠總降壓變電所位置確實定工廠總降壓變電所的位置與供電可靠性、經(jīng)濟性及電壓質(zhì)量有關(guān)，因此其位置確定很重要，要滿足變配電所所址選擇的原那么。變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心。工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。在工廠平面圖下邊和左側(cè)，任作一直角坐標軸和軸，測出各車間和用電負荷點的坐標位置，例如、、等。而工廠的負荷中心設在，為，因此依照《力學》中計算重心的力矩方程，可以求得負荷中心的坐標：〔3-1〕〔3-2〕測得五個車間變電所坐標分別為〔1.6、7.7〕〔4.6、7.0〕〔3.7、8.9〕〔5.9、9.0〕〔0.5、2.8〕由于6kV變壓負荷中，電弧爐和工頻爐只給鑄鋼車間和鑄鐵車間供電，其坐標分別問〔2.4、6.3〕〔5.4、6.5〕；而空壓機是裝設在空壓站內(nèi)的，其坐標為〔5.2、9.0〕。求得負荷中心點坐標為〔4.3、8、8〕即負荷中心在空壓站的西邊，考慮到進出線方便，決定在空壓站西側(cè)緊靠廠房建造總降壓變電所。3.2變壓器容量和臺數(shù)的選擇工廠總降壓變電所變壓器一般采用三相雙繞組變壓器，當廠區(qū)配電電壓同時有10kV和6kV時可采用三相三繞組變壓器。選擇變壓器型號時要優(yōu)先選擇用容量系列，這是國家標準《電力變壓器》所確定的容量系列，推廣采用低損耗電力變壓器如、、等型號。在電網(wǎng)波動大且不能滿足用戶對電壓質(zhì)量要求的，根據(jù)需要選用有載調(diào)壓變壓器如、等型號。一般正常環(huán)境的變電所可選用油浸式變壓器〔、、系列〕；在有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器平安運行場所，要選用防塵式或防腐蝕性變壓器，如系列全密封式變壓器，多層或高層主體建筑內(nèi)變電所宜選用不燃或難燃型防火變壓器，例如系列環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器或型變壓器。在多雷區(qū)及土壤電阻率高的山區(qū)，宜選用防雷變壓器，例如等型變壓器3.2.1工廠總降壓變電所主變壓器的臺數(shù)和容量選擇工廠總降壓變電所主變壓器的臺數(shù)和容量的選擇在很大程度上取決于負荷大小及其供電可靠性要求，同時應考慮工廠開展規(guī)劃等要素與電氣主接線的選擇統(tǒng)籌安排。力求使變電所主接線簡單、運行方便、供電可靠、節(jié)約電能及減少投資、變壓器臺數(shù)多那么可靠性高，但設備投資大，年運行費用也要增加。因此，在能夠滿足供電可靠性的條件下，選擇變壓器的臺數(shù)越少越好。在本次設計中，工廠電源從電業(yè)部門某220/35kV變壓所，用35kV雙回架空線引入本廠，其中一個作為工作電源，一個作為備用電源。另外，本廠的負荷性質(zhì)為二級負荷，所以裝設兩臺主變壓器。因此選用兩臺S9-6300/35型低損耗電力變壓器。工廠總降壓變電所電壓等級為35kV，為中性點不接地電力系統(tǒng)，因此主變壓器應選擇聯(lián)結(jié)組為的接線。3.2.2車間變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇車間變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇原那么與工廠總降壓變電所的根本相同，即在保證電能質(zhì)量的要求下，應盡量減少投資，運行費用和有色金屬的消耗量。根據(jù)任務書的要求，、車間變電所設置兩臺變壓器外，其余設置一臺變壓器。1.在車間變電所，380V的計算負荷為1231kVA，選用兩臺變壓器時，即有，因此選用兩臺型銅線配電變壓器。2.在車間變電所，380V的計算負荷為698.6kVA，選用兩臺變壓器時，即有，因此選用兩臺型銅線配電變壓器。3.在車間變電所，380V的計算負荷為822.16kVA，選用一臺變壓器時，即有=〔1.15~1.4〕×822.16＝〔945.48~1151〕，因此選用型銅線配電變壓器。4.在車間變電所，380V的計算負荷為757.98kVA，選用一臺變壓器時，即有=〔1.15~1.4〕×757.98=〔871.68~1061.17〕，因此選用型銅線配電變壓器。5.在車間變電所，380V的計算負荷為358.7kVA，選用一臺變壓器時，即有=〔1.15~1.4〕×358.7=〔408.92~502.18〕，因此選用型銅線配電變壓器。4變電所主接線方案的設計4.1變配電所主接線方案的設計原那么與要求變電所的電氣主接線是變配電所電氣局部的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要組成局部，它與電力系統(tǒng)供電電源情況、工廠負荷對供電可靠性的要求、配電裝置的布置、繼電保護自動裝置和控制方式的擬定都有決定性關(guān)系。因此，電氣主接線的合理設計，必須綜合處理好各方面因素，經(jīng)過技術(shù)論證比擬前方可確定。對電氣主接線的根本要求是平安、可靠、靈活、經(jīng)濟性。4.2變配電所常用電氣主接線1、單母線接線單母線接線是比擬簡單的接線方式，單母線接線又分為單母線不分段接線、用隔離開關(guān)分段的單母線接線和用高壓斷路器分段的單母線接線三種形式，如下圖單母線接線的每一回進線和出線，都是經(jīng)過斷路器和隔離開關(guān)接到母線上。圖4.1單母線接線斷路器的作用是用于切、合正常負荷電流和切斷短路電流。所以斷路器應具有足夠的滅弧能力。隔離開關(guān)有兩種，靠近母線側(cè)的稱為母線隔離開關(guān)，作為檢修斷路器時隔離母線電源之用；靠近線路側(cè)的稱為線路隔離開關(guān)，作為斷路器檢修時，隔離供電線路電源防止用戶反向送電，以及架空線路遭受雷電過電壓時用以保證檢修人員平安。所以，僅在有可能出現(xiàn)危機人員平安的電壓時，才裝設線路隔離開關(guān)。1〕單母線不分段接線單母線不分段接線的優(yōu)點：接線簡單清晰，使用設備少，經(jīng)濟性比擬好。運行經(jīng)驗說明，誤操作是造成系統(tǒng)故障的重要原因之一，主接線簡單，操作人員發(fā)生錯誤操作的可能性小，因而接線簡單也是評價主接線的條件之一。單母線的缺點：可靠性和靈活性差。例如當母線或隔離開關(guān)發(fā)生故障或進行檢修時，必須斷開所有回路的電源，造成對全部用戶供電中斷。但當某一出線發(fā)生故障或檢修出線斷路器時，可只中斷對該出線上用戶的供電，而不影響其他用戶，所以仍具有一定的可靠性。適用范圍：可用于對供電連續(xù)性要求不高的三級負荷用戶，或有備用電源的二級負荷用戶。2〕單母線分段接線為了克服上述缺點，可用隔離開關(guān)或斷路器將單母線分段，如下圖，當用隔離開關(guān)分段時，如需檢修母線或母線隔離開關(guān)，可將分段隔離開關(guān)斷開后分段進行。當母線發(fā)生故障時，經(jīng)過短時倒閘操作將故障切除，非故障段仍可繼續(xù)運行，對1/2的用戶僅短時中斷供電。假設用斷路器分段時，除仍具有可將分段檢修母線的優(yōu)點外還可在母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障時，同時自動斷開母線分段斷路器和進線斷路器，以保證非故障局部連續(xù)供電。但是，上述兩種單母線分段接線存在共同缺點，即在母線檢修或發(fā)生故障時，仍有50%左右的用戶停電；出線斷路器檢修仍對該出線上的用戶停電。為了進一步縮小停電范圍，單母線可采用多分段〔如三分段〕接線方式，對重要用戶可由兩端母線同時供電，以提高供電可靠性。適用范圍：在有兩回進線電源的條件下，采用單母線分段接線較為優(yōu)越。特別是備用電源自動重合閘裝置的采用，更能提高單母線用斷路器分段接線的供電可靠性。目前，單母線分段已廣泛用于10kV及以下的變配電所。橋形接線圖4.2橋形接線對于具有兩回電源進線和兩臺變壓器的降壓變電所，可考慮采用橋形接線。它是由單母線分段演變而成的一種更簡單、經(jīng)濟并具有相當可靠性的接線方式。橋形接線的接線特點是：用一組橫向?qū)Ь€〔包括斷路器、隔離開關(guān)〕將兩回線路和兩臺變壓器橫向連接起來。橫向?qū)Ь€謂之跨“橋”，并省掉線路側(cè)〔或變壓器側(cè)〕的斷路器。因而四個回路只需用三個斷路器，如下圖根據(jù)跨接“橋”連接位置和省掉斷路器的回路之不同，又分內(nèi)橋接線和外橋接線。1〕內(nèi)橋接線此接線跨橋連接靠近變壓器側(cè)，省掉變壓器回路的斷路器，僅裝隔離開關(guān)，其優(yōu)點是：當檢修任一回電源進線或線路斷路器時，另一線路和兩臺變壓器仍可繼續(xù)供電，例如檢修圖中的1DL時，可將1DL斷開，然后拉開G1、G2即可平安檢修，而變壓器1B、可由L2繼續(xù)供電；當任一回線路故障時，僅斷開該故障線路，而其他回路繼續(xù)正常工作，如L1發(fā)生短路故障，1DL由繼電保護動作跳閘，故障線路切除，L2、1B、2B仍繼續(xù)，不中斷供電。但當任一臺變壓器檢修或發(fā)生故障時，那么需先斷開一回線路，經(jīng)倒閘操作后才能恢復供電，例如檢修1B，應先斷開1DL、3DL，之后拉開3G，再合入1DL、3DL，方能恢復對L1的正常工作.根據(jù)上述特點，內(nèi)橋接線適用于具有以下條件的變電所：①供電線路較長，線路故障幾率多；②負荷比擬平穩(wěn)，主變壓器不經(jīng)常切換退出工作的；③沒有穿越功率的終端降壓變電所。外橋接線外橋接線的優(yōu)點是：對變壓器回路的操作非常方便，任一變壓器檢修或發(fā)生故障時還能保證三個回路正常運行。但任一線路發(fā)生故障時，那么只能維持兩個回路正常運行，另一回路將短時停電，經(jīng)倒閘操作后才能恢復供電。外橋接線適用于以下條件的降壓變電所：①供電線路短，線路故障率少；②工廠負荷變化大，變壓器操作頻繁；③有穿越功率流經(jīng)中間變電所。采用外橋接線，工廠降壓變電所運行方式的變化不影響公共電力系統(tǒng)的功率潮流。線路—變壓器組單元接線在工廠變電所中，當只有一回電源供電線路和一臺〔兩臺〕變壓器時，可采用線路—變壓器組單元接線，如下圖。這種接線根變壓器據(jù)高壓側(cè)情況的不同，可裝設不同的開關(guān)電器。當電源側(cè)繼電保護裝置能保護變壓器且靈敏度滿足要求時，變壓器高壓側(cè)可只裝設隔離開關(guān)①；當變壓器高壓側(cè)短路容量不超過高壓熔斷器短路容量，而又允許采用高壓熔斷器保護變壓器時，變壓器高壓側(cè)可裝設跌落式熔斷器②或負荷開關(guān)—熔斷器③；一般情況下，在變壓器高壓側(cè)裝設隔離開關(guān)和斷路器④。線路—變壓器組單元接線的優(yōu)點是接線簡單、電氣設備少、配電裝置簡單、節(jié)約建設投資和占地面積小。其缺點是：當該單元中任一個設備發(fā)生故障或檢修時，全部設備停止工作。但由于變壓器故障幾率小，高壓架空線的防雷保護比擬完善，所以仍具有一定的供電可靠性。圖4.3線路-變壓器組單元4.3總降壓變電所主接線方式的選擇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)工廠總降壓變電所將為6～10kV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓用電設備所需的電壓如220V/380V。1.只裝設一臺主變壓器的總降壓變電所這種主接線的一次側(cè)無母線、二次側(cè)為單母線，其特點是簡單經(jīng)濟，但供電可靠性不高，只適于三級負荷的工廠。2.裝有兩臺主變壓器的總降壓變電所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如圖4.4所示。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，因此成為“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，適用于一、二級負荷的工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時，那么斷開QF11，投入QF10〔其兩側(cè)QS先合〕，即可由WL2恢復對變壓器T1的供電。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時機較多、并且變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。2)一次、二次側(cè)全部采用單母線分段的總降壓變電所的主接線圖如圖4.5所示。這種主接線兼有內(nèi)橋和外橋兩種橋式接線線運行靈活性的優(yōu)點，但采用的高壓開關(guān)設備較多?？晒┮?、二級負荷，適于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所。圖4.4一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用圖4.5一次、二次側(cè)全部采用單母線分段的單母線分段的總降壓變電所主接線圖總降壓變電所的主接線圖4.4高壓配電系統(tǒng)主接線方式的選擇工廠、企業(yè)的高壓配電網(wǎng)絡，是指廠區(qū)內(nèi)有總變〔配〕電所到車間變電所1kV及以上的高壓電力線路。通常，高壓配電網(wǎng)絡的電壓采用10kV。當經(jīng)濟論證確有顯著優(yōu)越性時，才采用6kV。配電線路結(jié)構(gòu)有架空線和電纜線，應視廠區(qū)具體環(huán)境而定。高壓配電網(wǎng)接線的根本原那么如下。供電可靠，電能質(zhì)量好，滿足生產(chǎn)要求。一級負荷應有兩個獨立電源；二級負荷一般要有兩個電源，可以手動切換，在條件困難時，允許只有一個電源。接線簡單靈活，便于維護操作。經(jīng)濟。投資少，年運行費用低。應考慮到負荷增長，預留必要的開展余地和分期建設的余地。當有兩回及以上電源進線時，假設其中任一進線停電，其余進線應能承當全部一級負荷及大部二級負荷用電，但一般不考慮當一電源進線發(fā)生故障或停電檢修時，另一電源進線也同時發(fā)生故障的情況。5短路電流計算5.1短路類型及其發(fā)生的原因和危害平安可靠供電是電力系統(tǒng)正常運行的首要任務。而正常運行的破壞絕大多數(shù)是由短路故障引起的。電力系統(tǒng)根據(jù)中性點接地與否分為電力系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)及中性點接地系統(tǒng)。電力系統(tǒng)正常運行時，相與相之間和在中性點接地系統(tǒng)中相與地之間都是通過負載連接的。所謂短路，是指相與相和相與地之間不通過負載而發(fā)生的直接連接故障。因此短路可分為三相短路、兩相短路、兩相接地短路〔兩相短路后又與地相連〕和單相接地短路〔或簡稱單相短路〕。短路發(fā)生的主要原因是電力系統(tǒng)中電氣設備載流局部絕緣損壞。引起絕緣損壞的原因有操作過電壓、雷擊過電壓、暴風雨、絕緣材料老化、設備維護不周以及由于機械力引起的損傷等。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，系統(tǒng)的總阻抗減少，短路點及其附近各支路的電流較正常運行時增大；系統(tǒng)中各點的電壓降低，離短路點越近電壓降低越嚴重。三相短路時，短路點電壓可能降到零。因此可招致以下嚴重危害。元件發(fā)熱短路電流引起很大的機械應力3.破壞電氣設備的正常運行4.破壞系統(tǒng)穩(wěn)定5.干擾通信系統(tǒng)5.2短路電流計算目的及方法工廠供電系統(tǒng)的設計和運行不僅要考慮正常運行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生故障及非正常工作狀態(tài)。其中短路故障危害最大，短路的電流引起的電氣設備熱效應和力效應使設備損壞，電壓降落嚴重影響非故障元件的正常運行。但是只要正確選擇電氣設備，滿足短路電流的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求，采取限制短路電流的措施就可以完全消除或減輕短路電流的危害。進行短路電流計算時要考慮供電系統(tǒng)的最大運行方式和最小運行方式。在最大運行式下，通過故障元件的短路電流值最大，作為選擇和校驗電氣設備的依據(jù)及繼電保護整定計算的依據(jù)；在最小運行方式下，通過保護安裝處的短路電流最小，可作為繼電保護校驗靈敏度的依據(jù)。繪制計算電路，如下圖圖5.1計算電路圖2.確定短路計算基準值1〕設=100MVA，，即高壓側(cè)=37kV，中壓側(cè)=6.3kV，低壓側(cè)，那么2〕架空線路查資料第66頁表5—1得，而線路全長為8km，故3〕電力變壓器查手冊可知型，，故對于6KV出線線路的電阻，由于距離太短可以忽略不計。變壓器分為兩種情況：當短路點發(fā)生在變壓器S9-500/10(6)時，阻抗電壓為4%，；當短路點發(fā)生在變壓器S9-630/10(6)或S9-1000/10(6)或S9-1250/10(6)時，阻抗電壓為5%或或3.當時，1〕計算K—1點的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量總阻抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：三相短路容量：2)計算K—2點的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量總阻抗標幺值三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：三相短路容量：3〕計算K—3點的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量總阻抗標幺值三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：三相短路容量：4〕計算K—4點的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量總阻抗標幺值三相短路電流周期分量有效值其他短路電流：三相短路容量：5〕計算K—5點的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量總阻抗標幺值三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：三相短路容量：6〕計算K—6點的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量總阻抗標幺值三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：三相短路容量：7〕計算K—7點的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量總阻抗標幺值三相短路電流周期分量有效值：其他短路電流：三相短路容量：最大運行方式下時短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-12.142.142.145.463.23137k-26.896.896.8917.5717.5775.2k-343.3543.3543.3579.7647.2530k-427.3427.3427.3450.3129.8018.94k-522.8022.8022.8041.9524.8515.80k-622.8022.8022.8041.9524.8515.80k-715.4715.4715.4728.4616.8610.72最小運行方式下時短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-11.951.951.954.972.94125k-26.546.546.5416.689.8871.43k-342.4542.4542.4578.1146.2729.41k-426.9826.9826.9849.6429.4118.69k-522.5522.5522.5541.4924.5815.63k-622.5522.5522.5541.4924.5815.63k-715.3615.3615.3628.2616.7410.646電氣設備及其選擇6.1導體和電氣設備選擇的一般原那么首先根據(jù)正常工作要求和環(huán)境條件以及技術(shù)先進性、合理性等要求，初步確定其型號規(guī)格，然后進一步進行各項校驗，即按正常運行條件選擇電氣設備，按短路條件校驗電氣設備。一、按正常工作條件選擇高壓電氣設備1、按工作電壓〔電流〕選擇所選電氣設備的額定電壓和額定電流不低于設備所在網(wǎng)絡的最大電壓和最大工作電流，即〔6-1〕2.斷流能力短路電流通過開關(guān)電器時，要求開關(guān)電器的額定開斷電流或額定斷流容量不應小于設備分斷瞬間的短路電流有效值或短路容量，即〔6-2〕二、按短路條件進行穩(wěn)定性校驗1.熱穩(wěn)定性校驗短路電流通過電氣設備時所產(chǎn)生的熱效應不應超過電氣設備技術(shù)參數(shù)中所規(guī)定的允許熱效應，那么短路熱穩(wěn)定性校驗條件為〔6-3〕式中，、—制造廠給出的秒的熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定時間；、——短路電流穩(wěn)定值及等值時間。短路電流等值時間在無限大容量電源供電系統(tǒng)中計算式為〔6-4〕當時，。2.動穩(wěn)定性校驗短路電流通過電氣設備時所產(chǎn)生的電動力不應超過設備銘牌上給出的允許電動力，那么動穩(wěn)定性校驗條件為〔6-5〕式中，、——設備銘牌給出的極限通過電流峰值和有效值，KA3.熔斷器的選擇與校驗熔斷器的形式可以根據(jù)安裝地點、使用要求選擇。高壓熔斷器熔體在滿足可靠性和下一段保護選擇性的前提下，當在本段保護范圍內(nèi)發(fā)生短路時，應能在最短時間內(nèi)切斷故障，以防止熔斷時間過長而加劇被保護電器的損壞。電壓：〔6-6〕限流式高壓熔斷器應與所在電路的額定電壓相適應，即等于該系統(tǒng)的最高電壓，電流：〔6-7〕——熔斷器額定電流；——熔體的額定電流斷流能力：〔6-8〕——熔斷器的額定開斷電流；——三相短路沖擊電流的有效值〔次暫態(tài)短路電流〕4.電壓互感器的校驗1〕電壓互感器的選擇和配置應按照以下條件：6——20kV的屋內(nèi)配電裝置，一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器35——110kV配電裝置，一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器220kV及以上的配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，一般采用容式電壓互感器在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器2〕一次電壓〔6-9〕——電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓波動范圍。3〕準確等級：電壓互感器應在哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表和繼電器以及自動裝置等設備對準確等級的要求確定。5.電流互感器的短路穩(wěn)定性校驗動穩(wěn)定性校驗條件〔6-10〕式中，——電流互感器的動穩(wěn)定電流，KA；——電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)——電流互感器的一次額定電流，KA熱穩(wěn)定性校驗條件：電流互感器熱穩(wěn)定能力以1S允許通過一次額定電流的倍數(shù)來表示，因此其校驗式為〔6-11〕式中，、——短路電流穩(wěn)定值及等值時間6.母線的短路穩(wěn)定性校驗1〕熱穩(wěn)定性校驗條件〔6-12〕式中，——滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面積，；——穩(wěn)態(tài)三相短路電流周期分量有效值，KA；——母線材料熱穩(wěn)定系數(shù)，參看表6.1表6.1導體或電纜長期允許工作溫度和短時允許最高溫度及相應的短路為穩(wěn)定系數(shù)導體種類導體材質(zhì)長期允許工作溫度/℃短時允許最高溫度/℃短路熱穩(wěn)定系數(shù)C/母線鋁7020087銅70300171聚氯乙烯絕緣電纜鋁6516076銅651601152〕硬母線的動穩(wěn)定性校驗：〔6-13〕式中，——母線材料的最大允許應力，硬銅為140MPa，硬鋁為70MPa；——母線通過時所受到的最大計算應力，單位為MPa。上述最大計算應力按下式計算：〔6-14〕式中，——母線的截面系數(shù)，單位為；當母線水平放置時，這里h為母線截面的垂直高度，單位為m：b為母線截面的水平寬度，單位為m?！妇€通過時所受的彎曲力矩，單位；當母線的檔數(shù)為1～2檔時，；當檔數(shù)多于2檔時，；這里的，單位為N，其中為檔距，單位為m，a為平行母線間軸線間距離，單位為m，為通過母線的三相短路沖擊電流，單位為KA。7.電纜的熱穩(wěn)定性校驗電纜不進行動穩(wěn)定性校驗，電纜的熱穩(wěn)定性校驗用式計算。8.支柱絕緣子的短路動穩(wěn)定性校驗〔6-15〕式中，——三相短路沖擊電流通過絕緣子所支持的導體時產(chǎn)生的作用力，單位為N；——絕緣子的最大允許載荷，單位為N，取為絕緣子抗彎破壞載荷的60%。6.2設備的選擇及校驗由于本廠所在地區(qū)的夏季溫度較高，因此在設備選型時要對設備的防爆性能作充分考慮，配電裝置宜采用屋內(nèi)布置形式。6.2.135kV高壓設備的選擇與校驗1.高壓斷路器選擇斷路器SN10-35Ⅰ電壓：35kV<35kV；電流：88.70A<1000A；斷流能力：2.14KA<16KA動穩(wěn)定校驗，，滿足要求熱穩(wěn)定校驗，，滿足要求2.高壓隔離開關(guān)裝設地點高壓隔離開關(guān)選擇 GN2-35/400電壓：35kV<35kV；電流：88.70A<400動穩(wěn)定校驗，，滿足要求熱穩(wěn)定校驗，，滿足要求3.高壓熔斷器選擇RN1-35/30、40電壓：35kV=35kV；電流：由于高壓熔斷器是安裝在電壓互感器上，最大工作電流小，滿足要求；斷流能力：>3.23KA(2.14KA)4.電壓互感器的變壓器高壓側(cè)選擇油浸式電壓互感器JDJ-35電壓：35kV，滿足要求；準確等級：0.5級5.電流互感器裝設地點電流互感器選LCZ-35電壓：35kV<35kV；電流：88.80A<200A動穩(wěn)定校驗滿足要求熱穩(wěn)定校驗即，滿足要求。6.2.26kV設備的選擇與校驗1.高壓斷路器選擇斷路器SN10-10Ⅰ電壓：6kV<10kV；電流：502.58A<630A；斷流能力：6.89KA<16KA動穩(wěn)定校驗，，滿足要求熱穩(wěn)定校驗，，滿足要求2.高壓隔離開關(guān)裝設地點高壓隔離開關(guān)選擇 GN8-10T/400電壓：6kV<10kV；電流：313.6A<400A動穩(wěn)定校驗，，滿足要求熱穩(wěn)定校驗，，滿足要求3.高壓熔斷器選擇RN1-6/2~20電壓：6kV=6kV；電流：由于高壓熔斷器是安裝在電壓互感器上，最大工作電流小，滿足要求；斷流能力：>10.40KA(6.89KA)4.電壓互感器的變壓器低壓側(cè)選擇電壓互感器JDZ-6電壓：6kV，滿足要求；準確等級：0.5級5.電流互感器裝設地點電流互感器選LA-10電壓：6kV<10kV；電流：313.6A<500A動穩(wěn)定校驗滿足要求熱穩(wěn)定校驗即，滿足要求。6.2.3380V設備的選擇與校驗1.低壓斷路器1〕車間變電所選擇斷路器DW15-2500電壓：380V<380V；電流：1870<2000A；斷流能力：43.35KA<60KA2〕車間變電所選擇斷路器DW15-1000電壓：380V<380V；電流：995.6A<1000A；斷流能力：27.34KA<40KA3〕車間變電所選擇斷路器DW15-1500電壓：380V<380V；電流：1193.4A<1500A；斷流能力：22.80KA<40KA4〕車間變電所選擇斷路器DW15-1500電壓：380V<380V；電流：1079A<1500A；斷流能力：22.80KA<40KA5〕車間變電所選擇斷路器DW15-600電壓：380V<380V；電流：505.5A<600A；斷流能力：15.47KA<30KA2.低壓隔離開關(guān)1〕車間變電所選擇隔離開關(guān)HR5-400電壓：380V<380V；電流：1870A<3200A2〕車間變電所選擇隔離開關(guān)HR5-100電壓：380V<380V；電流：995.6A<1000A3〕車間變電所選擇隔離開關(guān)HR5-200電壓：380V<380V；電流：1193.4A<1600A4〕車間變電所選擇隔離開關(guān)HR5-200電壓：380V<380V；電流：1079A<1600A5〕車間變電所選擇隔離開關(guān)HR3-600電壓：380V<380V；電流：505.5A<600A3.電流互感器選擇電流互感器LMZJ1-0.5電壓：380V<380V；電流：1870A<1000～3000A6.3母線和各電壓等級出線的選擇根據(jù)設計經(jīng)驗，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。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，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。對長距離大電流線路和35kV及以上的高壓線路，那么可先按經(jīng)濟密度確定經(jīng)濟截面，再校驗其他條件。6.3.135kV進線的選擇由導線和電纜選擇的一般規(guī)定可知，對于架空線路一般采用鋁絞線或鋼芯鋁絞線。對于本次設計的工廠供電，其計算負荷，最大有功負荷年利用小時數(shù)為6000小時，所以查資料得，，所以，因此選擇LGJ-120/7型鋼芯鋁絞線。1.校驗發(fā)熱條件查表得LGJ-120/7型導線的允許載流量〔環(huán)境溫度為30℃〕，因此滿足發(fā)熱條件2.校驗機械強度查表得35kV架空鋼芯鋁絞線的最小截面，因此所選鋼芯鋁絞線也滿足機械強度的要求。6.3.235kV母線的選擇查資料得，，所以，因此選擇1〕動穩(wěn)定校驗式中，——母線材料的最大允許應力，硬銅為140MPa，硬鋁70MPa；——母線通過時所受到的最大計算應力，單位為MPa。上述最大計算應力按下式計算：式中，——母線的截面系數(shù)，單位為；當母線水平放置時，這里為母線截面的垂直高度，單位為m：為母線截面的水平寬度，單位為m。——母線通過時所受的彎曲力矩，單位；當母線的檔數(shù)為1～2檔時，；當檔數(shù)多于2檔時，；這里的，單位為N，其中為檔距，單位為m，a為平行母線間軸線間距離，單位為m，為通過母線的三相短路沖擊電流，單位為KA。滿足要求2〕熱穩(wěn)定性校驗滿足要求式中，——滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面積，mm2；——穩(wěn)態(tài)三相短路電流周期分量有效值，KA；——母線材料熱穩(wěn)定系數(shù)，參看表6.16.3.36kV高壓母線的選擇6kV母線的的最大負荷電流，所以選擇型矩形硬鋁母線。相間距離1〕動穩(wěn)定校驗滿足要求2〕熱穩(wěn)定性校驗滿足要求式中，——滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面積，mm2；——穩(wěn)態(tài)三相短路電流周期分量有效值，kA；——母線材料熱穩(wěn)定系數(shù)，參看表6.16.3.4各車間變電所到6kV母線聯(lián)絡線的選擇電纜應按照以下條件來選擇明敷設的電纜，一般采用裸鋼帶鎧裝或塑料外護層電纜，在易受腐蝕地區(qū)應選用塑料外護層電纜。在需要使用鋼帶鎧裝電纜時，宜選用二級外層防護；直埋敷設時，一般選用鋼帶鎧裝電纜，在潮濕或腐蝕性土壤的地區(qū)，應帶有塑料外層防護，其他地區(qū)可以選用黃麻外護層；電力電纜除充油電纜外，一般采用三芯鋁芯電纜。1.車間變電所到6kV母線的選擇由負荷計算可知：，，工作電流:試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。根據(jù)所給的資料，當?shù)啬曜顭嵩峦寥乐?.7～1米深處平均溫度為20，因此需要計算在25時的載流量校正系數(shù)。查表可知：滿足發(fā)熱要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。2.車間變電所到6kV母線的選擇由負荷計算可知：，，工作電流:試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。查表可知：滿足要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。3.車間變電所到6kV母線的選擇由負荷計算可知：，，工作電流:試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。查表可知：滿足要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。4.車間變電所到6kV母線的選擇由負荷計算可知：，，工作電流:試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。查表可知：滿足要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。5.車間變電所到6kV母線的選擇由負荷計算可知：，，工作電流:試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。查表可知：滿足要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。6.對鑄鋼車間的電弧爐和工頻爐供電電纜的選擇經(jīng)過對工廠車間安裝設備的了解可知，在鑄鋼車間中有一臺電弧爐和一臺工頻爐。所以其負荷有：其工作電流：試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。查表可知：滿足要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。7.對鑄鋼車間的電弧爐和工頻爐供電電纜的選擇在鑄鐵車間中有一臺電弧爐和一臺工頻爐。所以其負荷有：試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。查表可知：滿足要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。。8.對空壓站的空壓機供電電纜的選擇空壓機的計算負荷為：，，試選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。查表可知：滿足要求熱穩(wěn)定校驗>70滿足要求選擇鋁芯型聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。7工廠供配電系統(tǒng)的繼電保護7.1繼電保護的根本知識一、繼電保護的任務電力設備在運行中可能發(fā)生故障和不正常狀態(tài)。最常見也是最危險的故障是各種形式的短路，各種短路會產(chǎn)生大于額定電流幾倍到幾十倍的短路電流，同時使系統(tǒng)的電壓降低。其后果可能導致燒毀和損壞電氣設備，破壞用戶工作的連續(xù)性、穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重者可能破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性并引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解。電力系統(tǒng)中電氣設備的正常工作遭到破壞，但并未發(fā)生短路故障，這種情況屬于不正常運行狀態(tài)。例如，設備過負荷、溫度過高、小電流接地系統(tǒng)中的單相接地等。故障和不正常運行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故是指系統(tǒng)或其中一局部的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能允許的程度，甚至造成人身傷亡和電氣設備的損壞。在電力系統(tǒng)中應采取各種措施消除和減少故障。當一旦發(fā)生故障，必須迅速將故障設備切除，恢復正常運行；而當出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，要及時處理，以免引起設備故障。繼電保護裝置就是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器或發(fā)出信號的一種自動裝置，它的根本任務是：自動、迅速有選擇地將故障設備從電力系統(tǒng)中切除，保證其他局部迅速恢復正常生產(chǎn)，使故障設備免于繼續(xù)遭到破壞；反映電氣設備的不正常運行狀態(tài)，可動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘，此時一般不要求保護迅速動作，而是帶有一定的時限，以保證選擇性。二、對繼電保護的根本要求繼電保護和自動裝置的設計應以合理的運行方式和可能的故障類型為依據(jù)，并應滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四項根本要求。1.選擇性2.速動性3.靈敏性4.可靠性上述的四個根本要求由統(tǒng)一的一面，又有互相矛盾的一面。在考慮保護方案時要統(tǒng)籌兼顧，盡力做到簡單經(jīng)濟。7.2變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定高壓斷路器的操作機構(gòu)控制與信號回路斷路器采用彈簧儲能操作機構(gòu)，其控制和信號回路如下圖，可實現(xiàn)一次重合閘。變電所的電能計量回路變電所高壓側(cè)裝設專用計量柜，其上裝有三相有功電能表和無功電能表，分別計量全廠消耗的有功電能和無功電能，并據(jù)以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由有關(guān)供電部門加封和管理7.2.135kV變壓器的保護1.裝設瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當因嚴重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，那么動作于跳閘2.裝設反時限過電流保護1〕過電流保護動作電流的整定利用公式式中，——變壓器的最大負荷電流，可取為，為變壓器的額定一次電流；——可靠系數(shù)，對定時限取1.2，對反時限取1.3；——接線系數(shù)，對相電流接線取1，對相電流差接線?。弧^電器返回系數(shù)，一般為0.8；——電流互感器的電流比。所以，因此，過電流保護動作電流整定為9A。2〕過電流保護動作時間的整定過電流保護動作時間的整定計算公式為為前后兩級保護的時間差，這里取0.5S，為變壓器低壓側(cè)保護在低壓母線上發(fā)生三相短路時最長的一個動作時間，這里取1.5S，所以其過電流保護動作時間可整定為2S。3〕過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗滿足要求3.裝設電流速斷保護工廠供電系統(tǒng)變壓器的電流速斷保護，一般采用兩相式接線。和線路電流速斷保護一樣，變壓器的電流速斷保護也不能保護變壓器的全部，而只能保護元件中的一小局部，一般只能保護變壓器的一次側(cè)。利用GL-15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)式中，，為可靠系數(shù)，取1.5，接線系數(shù)，取為1，電流互感器的電流比，，變壓器的電壓比，不滿足4.所以，應裝設縱連差動保護1〕選擇電流互感器的變比，確定根本側(cè)變壓器額定電壓35kV6kV變壓器的額定電流電流互感器接線Y電流互感器計算變比電流互感器實際變比電流互感器的接線系數(shù)差動臂電流選擇差動臂電流較大的一側(cè)為根本側(cè)，所以選擇6kV為根本側(cè)2〕動作的電流的整定躲過變壓器外故障的最大不平衡電流躲過變壓器勵磁涌流躲過電流互感器二次斷線影響3〕校驗取上述動作電流的最大值作為整定值，即滿足要求7.2.26kV變壓器的保護在本次設計中，涉及到的6kV變壓器有S9-1250/10(6)、S9-1000/10(6)、S9-630/10(6)、S9-500/10(6)。1.S9-1250/10(6)變壓器的保護1〕裝設瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當因嚴重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，那么動作于跳閘。2〕裝設電流速斷保護利用GL-15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)式中，，為可靠系數(shù)，取1.5，接線系數(shù)，取為1，電流互感器的電流比，，變壓器的電壓比，2.裝設縱連差動保護1〕選擇電流互感器的變比，確定根本側(cè)變壓器額定電壓6kV0.4kV變壓器的額定電流電流互感器接線Y電流互感器計算變比電流互感器實際變比電流互感器的接線系數(shù)差動臂電流選擇差動臂電流較大的一側(cè)為根本側(cè)，所以選擇0.4KV為根本側(cè)2〕動作的電流的整定躲過變壓器外故障的最大不平衡電流躲過變壓器勵磁涌流躲過電流互感器二次斷線影響3〕校驗取上述動作電流的最大值作為整定值，即滿足要求3.S9-1000/10(6)變壓器的保護1〕裝設瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當因嚴重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，那么動作于跳閘。2〕裝設電流速斷保護利用GL-15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)式中，，為可靠系數(shù)，取1.5，接線系數(shù)，取為1,電流互感器的電流比，，變壓器的電壓比，滿足要求4.S9-630/10(6)變壓器的保護1〕裝設瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當因嚴重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，那么動作于跳閘。2〕裝設電流速斷保護利用GL-15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)式中，，為可靠系數(shù)，取1.5，接線系數(shù)，取為1，電流互感器的電流比，，變壓器的電壓比，滿足要求5.S9-500/10(6)變壓器的保護1〕裝設瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當因嚴重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，那么動作于跳閘。2〕裝設電流速斷保護利用GL-15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)式中，，為可靠系數(shù)，取1.5，接線系數(shù)，取為1，電流互感器的電流比，，變壓器的電壓比，滿足要求7.2.36kV母線的保護1.裝設過電流保護1〕過電流保護動作電流的整定利用公式式中，——線路最大負荷電流，可取為，為線路的計算電流；——可靠系數(shù)，對定時限取1.2，對反時限取1.3；——接線系數(shù)，對相電流接線取1，對相電流差接線取；——繼電器返回系數(shù)，一般為0.8；——電流互感器的電流比。所以，因此，過電流保護動作電流整定為6A。2〕過電流保護動作時間的整定過電流保護動作時間的整定計算公式為為前后兩級保護的時間差，這里取0.5S，為變壓器低壓側(cè)保護在低壓母線上發(fā)生三相短路時最長的一個動作時間，這里取1.5S，所以其過電流保護動作時間可整定為2S。3〕過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗滿足要求2.裝設電流速斷保護利用GL-15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)式中，，為可靠系數(shù)，取1.5，接線系數(shù)，取為1，電流互感器的電流比，，不滿足所以，裝設帶時限電流速斷保護滿足8防雷保護與接地裝置的設計8.1變配電所和電力線路的防雷保護8.1.1變配電所的防雷措施1.裝設避雷針或避雷帶〔網(wǎng)〕變配電所及屋外配電裝置，應裝設避雷針來防護直擊雷。如無屋外配電裝置，那么可在變配電所的屋頂裝設避雷針或避雷帶〔網(wǎng)〕。如果變配電所及屋外配電裝置處在相鄰建筑物防雷保護范圍之內(nèi)，可不再裝設避雷針或避雷帶〔網(wǎng)〕。2.獨立避雷針宜設獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率區(qū)，其工頻接地電阻。當有困難時，可將其接地裝置與變配電所的主接地網(wǎng)連接，但避雷針的接地引下線與主接地網(wǎng)的地下連接點至35kV及以下設備與主接地網(wǎng)的地下連接點之間，沿接地線的長度不得小于15m。裝設避雷線在35kV及以上的變配電所架空進線上，架設1～2km的避雷線，以消除近區(qū)進線上的雷擊閃絡引起的雷電侵入波對變配電所電氣裝置的危害進線保護段范圍內(nèi)的電桿工頻接地電阻。進線保護段上的避雷線保護角不宜大于，最大不應大于。3.裝設避雷器裝設避雷器用以防止雷電侵入波對變配電所內(nèi)電氣裝置特別是主變壓器的危害。1〕高壓架空線路的終端桿裝設閥式或排氣式避雷器。如果進線時具有一段引入電纜的架空線路，那么架空線路中斷裝設的避雷器應與電纜頭處的金屬外皮相連并一同接地；2〕每組高壓母線上都應裝設閥式避雷器。變電所內(nèi)所有閥式避雷器應以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)相連。對于35kV主變壓器來說，如果35kV進線為1km長，進線為1路，那么閥式避雷器與主變壓器間最大電氣距離為25m；如果進線為2路，那么此最大電氣距離為40m。對3～10kV主變壓器來說，進線為1路的最大電氣距離為15m，2路為20m。3〕6～10KV配電變壓器低壓側(cè)中性點不接地時，應在中性點裝設擊穿保險器。35/0.4kV配電變壓器的低壓側(cè)，應與高壓側(cè)一樣裝設閥式避雷器保護。變壓器兩側(cè)的避雷器均應與變壓器中性點及其外殼一同接地〔中性點接地時〕。8.1.2電力線路的防雷措施1.架設避雷線這是防止架空線路遭受直接雷擊的有效措施。全線架設避雷線一般只用于35kV及以上的架空線路。35kV架空線路只在進出變配電所的1～2km范圍內(nèi)架設避雷線。2.提高線路本身的耐雷水平可采用木橫擔、瓷橫擔、或采用高一電壓的絕緣子。3.個別絕緣薄弱點加裝避雷器對架空線路中的跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿及個別金屬桿上，裝設排氣式避雷器或保護間隙。4.利用三角形排列的頂線兼做保護線。在頂線與頂線絕緣子的鐵腳之間裝設保護間隙。發(fā)生雷擊時，保護間隙被擊穿，對地泄放雷電流，從而保護了下邊兩根導線。在中性點不接地的3～10kV系統(tǒng)中，單相接地放電不致引起線路斷路器跳閘。8.1.3防雷設備的選擇一個完整的防雷設備由接閃器或避雷器、引下線和接地裝置組成接閃器就是專門用來接收直接雷擊的金屬物體，接閃的金屬稱為避雷針，主要用于保護露天設備及建筑物。接閃器的金屬線稱為避雷線或架空地線，主要用于保護輸電線路、接閃器的金屬帶、避雷網(wǎng)主要