變電所設(shè)計(jì)論文.doc

工礦企業(yè)35/6kv地面變電所設(shè)計(jì)摘 要本變電所為中小型企業(yè)變電所，此礦是由35kv架空進(jìn)線，經(jīng)主變壓器降壓為6kv，再分別進(jìn)入各車(chē)間變電所。此設(shè)計(jì)涉及到變電所主接線的設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備選擇、配電裝置設(shè)計(jì)、防雷和接地設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中將各個(gè)電氣設(shè)備分別裝入合適的高壓開(kāi)關(guān)柜和低壓配電屏中，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小。新設(shè)備的引進(jìn)，自動(dòng)化的配合，供電可靠性得到了很大的提高。 關(guān)鍵詞：降壓變電所 負(fù)荷計(jì)算 主接線 電氣設(shè)備 前 言一設(shè)計(jì)課題：工礦企業(yè)35/6kv地面變電所設(shè)計(jì)。二指導(dǎo)教師：朱建明。三設(shè)計(jì)學(xué)生：四設(shè)計(jì)要求：1. 變電所的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及主變壓器的選擇2. 變電所供電電源統(tǒng)系確定；3變電所供電系統(tǒng)結(jié)線方式的擬定；4短路電流的計(jì)算；5電氣設(shè)備的及輸電線路選擇6變電所的繼電保護(hù)及變電所所用電系統(tǒng)；7變電所的中央信號(hào)裝置；8變電所二次回路元件的選擇；9. 變電所的屋內(nèi)外布置變電所10.變電所的防雷與接地。五資料要求：1.畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份2.5萬(wàn)字；2.變電所主接線圖一張（0號(hào)）；3.變壓器保護(hù)展開(kāi)圖一張（1號(hào)）；4變電所整流直流系統(tǒng)圖一張（1號(hào)）六、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表 礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表 表1-1序號(hào)用電設(shè)備設(shè)備工作容量（kw）需用系數(shù)costan有功功率pca (kw)無(wú)功功率 qca (kvar)視在功率kva計(jì)算電流ica(a)備注一選煤廠4871.00.740.82二地面負(fù)荷：1.主提升機(jī)8000.810.852.副提升機(jī)5500.770.83.壓風(fēng)機(jī)5*2500.770.85同步機(jī)4.主扇8000.70.9同步機(jī)5.機(jī)修廠10140.40.656.工人村603.810.70.77.醫(yī)院390.80.858.水源井283.50.750.759.鍋爐房382.20.680.810.其它608.40.50.78三井下負(fù)荷主排水3*6800.70.89一至三綜采3*1188.40.70.7普采762.40.50.7車(chē)場(chǎng)348.20.80.75計(jì)算結(jié)果負(fù)荷合計(jì)計(jì)算負(fù)荷補(bǔ)償容量補(bǔ)償后的負(fù)荷主變損失全礦負(fù)荷 本設(shè)計(jì)是根據(jù)“畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)和任務(wù)書(shū)”所要求的設(shè)計(jì)內(nèi)容，綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)以及結(jié)合以往實(shí)地實(shí)習(xí)的實(shí)踐基礎(chǔ)，同時(shí)參考工廠供電部分課程設(shè)計(jì)參考資料上而設(shè)計(jì)的。本設(shè)計(jì)為某工礦企業(yè)35/6kv地面變電所的設(shè)計(jì)，適用于中小型降壓變電所。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該達(dá)到以下目的：1、 鞏固、提高以學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并通過(guò)本次設(shè)計(jì)能進(jìn)一步學(xué)習(xí)新的知識(shí)和掌握技能，最終達(dá)到能夠獲得綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；2、 使設(shè)計(jì)者掌握工廠供電設(shè)計(jì)的基本程序和思想方法，使設(shè)計(jì)者獲得查閱文獻(xiàn)、收集資料、計(jì)算比較、綜合分析、設(shè)計(jì)圖紙、編寫(xiě)設(shè)計(jì)等方面的訓(xùn)練和基本技能；3、 力爭(zhēng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用新思維、力求設(shè)計(jì)新穎，選用的方式經(jīng)濟(jì)合理并適應(yīng)新時(shí)代電氣化建設(shè)的要求；4、 在老師的指導(dǎo)和幫助下，通過(guò)查閱有關(guān)資料和文獻(xiàn)，獨(dú)立完成規(guī)定的內(nèi)容。設(shè)計(jì)分為十章，開(kāi)頭都簡(jiǎn)要的介紹與本章相關(guān)的基本知識(shí)，接著系統(tǒng)的講述工礦企業(yè)的電力負(fù)荷及其計(jì)算、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備及輸電線路的選擇、變電所的繼電保護(hù)及變電所所用電系統(tǒng)、變電所的中央信號(hào)裝置、變電所二次回路元件的選擇、變電所的屋內(nèi)外布置、變電所的防雷與接地。我國(guó)早期建立起來(lái)的變電所的主要問(wèn)題是設(shè)備陳舊落后，開(kāi)關(guān)容量不足，占地面積大，建設(shè)周期長(zhǎng)，耗費(fèi)投資多。為進(jìn)一步探討我國(guó)變電所的建設(shè)原則，發(fā)展方向和模式方案。研制開(kāi)發(fā)新型裝備，在總結(jié)國(guó)內(nèi)建設(shè)和借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：1.建設(shè)方案既要滿足現(xiàn)代化的需要，又要適合我國(guó)的國(guó)情，網(wǎng)情。2.研究新技術(shù)和開(kāi)發(fā)研究的新裝備，要結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，做到技術(shù)上先進(jìn)，安全可靠，不檢修周期長(zhǎng)。3.變電所的總體布局，節(jié)省投資，維修方便。小型變電所，新設(shè)備的應(yīng)用，大大促進(jìn)了電氣化的建設(shè)，加速了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供電可靠性有了很大的提高。小型化變電所方案，符合電網(wǎng)的特點(diǎn)，適合中國(guó)的國(guó)情，符合國(guó)家的政策，達(dá)到少花錢(qián)、辦好事，辦快事的目的。第一章 變電所的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與主變壓器的選擇1.1變電所的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)變電所的負(fù)荷時(shí)，應(yīng)首先將企業(yè)的用電設(shè)備，按照生產(chǎn)環(huán)節(jié)和用電設(shè)備所處的地理位置等因素劃分成若干組。先分別求出各組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷和負(fù)荷電流等參數(shù)，并將其填入負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表中，然后計(jì)算整個(gè)變電所的總負(fù)荷。在計(jì)算各組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)先將不同工作制下的負(fù)荷容量換算為統(tǒng)一工作制下的額定容量，單相負(fù)荷換算為三相負(fù)荷，然后按下述方法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。1.1.1 按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式1.1.1.1 單組用電設(shè)備計(jì)算公式1） 有功計(jì)算負(fù)荷 error! no bookmark name given.用電設(shè)備容量 用電設(shè)備的需要系數(shù)2） 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備功率因數(shù)的正切值3） 視在計(jì)算負(fù)荷 4） 計(jì)算電流 用電設(shè)備的額定電壓1.1.1.2 多組用電設(shè)備計(jì)算公式1） 有功計(jì)算負(fù)荷 所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.85-0.952） 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 所有設(shè)備組無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和 無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.9-0.973） 視在計(jì)算負(fù)荷 4） 計(jì)算電流 下面以主提升機(jī)為例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算： 查下表1-1可知 =0.81，=0.850.620.81 *800=648 kw648* 0.62=401.76 kvar648/0.85=762.4 kva762.4/（ *6）=73.4a由于其他設(shè)備的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與此相同。故不再一個(gè)一個(gè)統(tǒng)計(jì)。1.1.2 負(fù)荷總計(jì) p30=3604.5+648+423.5+962.5+560+405.6+422.667+31.2+212.6+259.9+304.2+1428+2495.64+381.2+278.56=12418.067 kwq30=2523.15+401.76+317.63596.75274.4+474.6+426.9+19.34+187.1+194.9+246.4+742.56+2520.6+385+245.1=7795.89kvar總計(jì)算負(fù)荷由下式計(jì)算p=kspp30q=ksqq30s= p2+q2式中p30、q30 各組用電設(shè)備的有功、無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和;ksp、ksq 考慮各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的有功無(wú)功組同最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，組數(shù)越多，其值越小，一般取ksp =0.850.95,ksq=0.90.97;p、q、s 干線或變電所二次母線的總有功、無(wú)功、視在計(jì)算負(fù)荷。本例中取ksp =0.85，ksq =0.9則：p= kspp30 =0.85 *12418.067=10555.36 kw q= ksqq30 =0.9* 7795.89=6983.9 kvar s=p2+q2= 10555.362+6983.92=12656.64kva = p/ s=10555.36/12656.64=0.83=0.671.2無(wú)功功率的補(bǔ)償根據(jù)全國(guó)供用電規(guī)則的規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上。所以當(dāng)變電所的功率因數(shù)低于0.9時(shí)，應(yīng)采用人工補(bǔ)償措施，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95。目前35kv變電所一般采用在6kv母線上裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)霓k法，來(lái)提高變電所的功率因數(shù)。當(dāng)某配電線路負(fù)荷較大、線路較長(zhǎng)時(shí)，為了提高補(bǔ)償效果，可先在該配電線路末端或配電變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，然后計(jì)算變電所的總計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)，如功率因數(shù)不符合要求，可在變電所6kv母線上在進(jìn)行集中補(bǔ)償。1.2.1電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算電容器的無(wú)功補(bǔ)償容量為：qc= pn(tan-tana.c)式中 tan補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值；tana.c補(bǔ)償后應(yīng)達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值。 電容器所需補(bǔ)償量，因全礦功率因數(shù)cos=0.83，低于0.9所以應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上即cosa.c=0.95則全礦所需補(bǔ)償容量為：qc= pn(tan-tana.c)=10555.36* (0. 67-/0.95)=3602.71 kvar 1.2.2電容器（柜）型號(hào)和臺(tái)數(shù)的確定變電所的無(wú)功補(bǔ)償裝置，可選擇單個(gè)電容器，也可選擇成套電容器柜。為了加快變電所設(shè)備的安裝速度和布置上的規(guī)范整齊，一般均選擇成套電容器柜。 選擇電容器的型號(hào)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種型號(hào)電容器的特點(diǎn)和變電所的要求選擇。由于目前生產(chǎn)廠家較多，相同規(guī)格的電容器其外型尺寸不完全相同，選擇時(shí)應(yīng)注意這一問(wèn)題。電容器擬采用雙星型接線接在變電所的二次母線上，因此選標(biāo)稱(chēng)容量為30 kvar。額定電壓為6.3 kv的電容器，裝于電容器柜中，每柜中裝15個(gè)，每柜容量為450 kvar，則電容器柜數(shù)為n= qc /qa.c(uw/un.c)= 3602.71/ 450 *(6 /6.3)9由于電容器柜要分接在兩端母線上。且為了在每段母線上構(gòu)成雙星形接線，因此每段母線上的電容器柜也應(yīng)分成相等的兩組。所以每段母線上的電容器柜數(shù)n1為：n1= n /4=9/43 所以變電所電容器柜總數(shù)n =4n1=12臺(tái) ，電容器型號(hào)為bwf-6.3-30-/w根據(jù)我礦實(shí)際情況，電容器柜選擇gr-1型采用01接線方案。1.2.3補(bǔ)償后的實(shí)際功率因數(shù)因電容器（柜）的臺(tái)數(shù)選擇與計(jì)算值不同，所以應(yīng)計(jì)算補(bǔ)償后的實(shí)際功率因數(shù)。電容器實(shí)際補(bǔ)償容量為：qca= nqn.c(uw/un.c)= 12 *450*(6/6.3)=4897.96kvar補(bǔ)償后變電所負(fù)荷的總無(wú)功功率： qa.c= q-q ca=6983.9-4897.96=2085.94 kvar補(bǔ)償后變電所的負(fù)荷總?cè)萘? sa.c= =10759 kva補(bǔ)償后的功率因數(shù)：cosa.c=p/ sa.c =10555.36/10759=0.98功率因數(shù)符合要求。1.3主變壓器的選擇變電所中主變壓器的容量應(yīng)按補(bǔ)償后變電所的負(fù)荷容量及主變器的臺(tái)數(shù)和運(yùn)行方式確定，還應(yīng)考慮5年-10年的發(fā)展規(guī)劃。主變壓器應(yīng)選擇低損耗變壓器，同一變電所中的幾臺(tái)變壓器的型號(hào)和容量應(yīng)該相同。工礦企業(yè)變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的重要程度確定。對(duì)于一、二累負(fù)荷的工礦企業(yè)變電所主變壓器一般選擇兩臺(tái)，在特殊情況下也可選擇三臺(tái)。對(duì)只有三類(lèi)負(fù)荷的變電所或變壓器側(cè)能取得備用電源的一、二類(lèi)負(fù)荷的變電所，也可選擇一臺(tái)變壓器。由于工礦企業(yè)變電所一般都屬于一、二級(jí)負(fù)荷，為了保證供電的可靠須選兩臺(tái)變壓器。每臺(tái)變壓器的容量為：sn.tkt.psa.c=0.8* 10759=8607.2kva式中 sn.t變壓器的額定容量kva;kt.p故障保證系數(shù)，根據(jù)全企業(yè)一、二類(lèi)負(fù)荷所占比例確定（對(duì)煤礦企業(yè)取kt.p不應(yīng)小于0.8）。 sn.tkt.psa.c查工礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)表1-10，確定每臺(tái)主變壓器容量為10000kva，選sfl-10000/35型變壓器兩臺(tái)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下:型號(hào): sfl-10000/35 額定容量kva: 10000額定高壓kv: 35額定低壓kv: 6.3 額定空載損耗kw: 13.6額定短路損耗kw: 53 阻抗電壓%: 7.5 空載電流%: 0.8 連接組: yn,d11 重量kg: 油（4800）器身（11200）總體（20250） 外形尺寸mm： 長(zhǎng)（4130）寬（3210）高（2580）1.4主變壓器的損耗變壓器的損耗包括有功損耗和無(wú)功損耗兩部分n臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行有功損耗公式為： 變壓器的空載損耗 變壓器的短路損耗s變電所視在計(jì)算負(fù)荷 n變壓器臺(tái)數(shù)變壓器額定容量無(wú)功損耗公式n變壓器臺(tái)數(shù) 空載電流百分?jǐn)?shù)變壓器額定容量 短路電壓百分?jǐn)?shù) s車(chē)間變電所視在計(jì)算負(fù)荷主變壓器的損耗 查工礦企業(yè)供電表1-10,得, 6kv側(cè)的負(fù)荷： 35kv側(cè)的負(fù)荷： 全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下表1-1：序號(hào)用電設(shè)備設(shè)備工作容量（kw）徐用系數(shù)cosatana有功功率 pca (kw)無(wú)功功率 qca (kvar)視在功率 kva計(jì)算電流ica(a)備注一選煤廠48710.740.820.73604.52523.154399.9423.386kv二地面負(fù)荷6kv1.主提升機(jī)8000.810.850.62648401.76762.473.362.副提升機(jī)5500.770.80.75423.5317.63529.450.943.壓風(fēng)機(jī)5*2500.770.850.62962.5-596.751132.5108.98同步機(jī)4.主扇8000.70.90.49560-274.4623.660.01同步機(jī)5.機(jī)修廠10140.40.651.17405.6474.6624.360.076.工人村603.810.70.71.01422.667426.9600.757.87.醫(yī)院390.80.850.6231.219.3436.73.538.水源井283.50.750.750.88212.6187.1283.227.259.鍋爐房382.20.680.80.75259.9194.9324.931.2610.其它608.40.50.780.81304.2246.4391.537.67三井下負(fù)荷6kv計(jì)算結(jié)果主排水3*6800.70.890.521428742.561609.5154.87一至三綜采3*1188.40.70.71.012495.642520.63547.1341.32普采762.40.50.71.01381.2385541.852.13車(chē)場(chǎng)348.20.80.750.88278.56245.1371.0435.7全礦負(fù)荷統(tǒng)計(jì)12418.17795.914662.46kv全礦計(jì)算負(fù)荷0.830.6710555.46983.912656.66kv補(bǔ)償容量4897.9補(bǔ)償后的負(fù)荷0.9810555.42085.4107591035.3主變損失149.9639.17全礦總負(fù)荷0.9710705.32724.5711046.618235kv第二章 變電所供電電源系統(tǒng)確定確定供電電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)各類(lèi)企業(yè)對(duì)供電的要求和該地區(qū)現(xiàn)有電源的地理接線情況，確定出幾種可行的電源進(jìn)線方案。工礦企業(yè)變電所的電源可以從鄰近變電所或發(fā)電廠的不同母線段，通過(guò)平行雙回路的供電方式獲得，也可與鄰近變電所構(gòu)成環(huán)形供電系統(tǒng)來(lái)獲得。電源究竟取自何處，采用什么供電方式，還應(yīng)根據(jù)各種供電方案其線路所經(jīng)路徑的地理地形、地質(zhì)、氣候、供電距離等情況，考慮供電的安全性、可靠性、線路的造價(jià)、供電損耗、供電質(zhì)量、線路敷設(shè)和維護(hù)的難易程度、運(yùn)行管理是否方便等幾方面的因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定最佳的電源進(jìn)線方案。 電源進(jìn)線方案確定后，還應(yīng)確定兩回路電源線路的運(yùn)行方式。兩回路電源線路同時(shí)工作，也可一回路工作一回路備用。對(duì)工礦企業(yè)當(dāng)兩回路電源線路同時(shí)工作時(shí)，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)和保護(hù)裝置，一般采用分列運(yùn)行；當(dāng)每一回路能擔(dān)負(fù)企業(yè)全部用電負(fù)荷時(shí)，亦可采用一回路工作、一回路帶電備用的運(yùn)行方式。根據(jù)以上要求，我礦的實(shí)際情況，綜合比較了從鄰近變電所或發(fā)電廠的不同母線段取電或平行雙回路的供電方式及與鄰近變電所構(gòu)成環(huán)形供電系統(tǒng)的供電方式等的比較分析，我礦35/6kv配電所擬采用從鄰近變電所的不同母線段上取電方式，根據(jù)實(shí)際情況，這兩回路線路的運(yùn)行采用并列運(yùn)行方式。第三章 變電所主接線設(shè)計(jì)3.1 主接線的基本要求主接線可分為有母線接線和無(wú)母線接線兩大類(lèi)。變配電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位，進(jìn)出線回?cái)?shù)，設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。經(jīng)濟(jì)是在滿足了安全、可靠、靈活的條件下，保證需要的設(shè)計(jì)投資少，在主接線設(shè)計(jì)時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)之間。主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。3.2 確定主接線方案設(shè)計(jì)變電所的主接線時(shí)，一般提出幾種不同的接線方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，選擇能滿足技術(shù)要求且最經(jīng)濟(jì)的方案，以下提出四種不同的主接線方案。 圖3-1 圖3-2 圖3-3 圖3-4圖3-1為采用外橋式接線的總降壓變電所主接線圖，適用一、二級(jí)負(fù)荷的工廠，電源線路較短而變電所晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大，適用于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。圖3-2為只裝有一臺(tái)主變壓器的總降壓變電所主接線圖，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，只適用于三級(jí)負(fù)荷的工廠。圖3-3為采用內(nèi)橋式接線的總降壓變電所主接線圖，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠，多用于電源線路較長(zhǎng)，變壓器不需經(jīng)常切換的總降壓變電所。圖3-4為一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖，供電可靠性和靈活運(yùn)行性大大增加了初投資。主要用于電力系統(tǒng)中的樞紐變電站。本設(shè)計(jì)有一類(lèi)負(fù)荷，電源進(jìn)線較長(zhǎng)，設(shè)備利用率高，比較以上四種接線，本設(shè)計(jì)選附圖3-4為主接線方案，一次接線采用全橋式。第4章 短路電流計(jì)算4.1 短路電流短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)么制法，本設(shè)計(jì)采用了標(biāo)么制法。為了能選擇電氣設(shè)備的型號(hào)和進(jìn)出線的型號(hào)，把短路點(diǎn)選在每個(gè)電壓等級(jí)處。其短路計(jì)算電路如圖4-1：圖4-1確定基準(zhǔn)值：取,而 4.2 短路電流計(jì)算4.2.1 最大運(yùn)行方式：4.2.1.1 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 2）架空線路的電抗標(biāo)么值，進(jìn)線為35kv架空線路，因而得 3）電力變壓器的電抗標(biāo)么值，查工礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)表1-10得， 繪短路等效電路圖如圖4-2：圖4-24.2.1.2 計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)么值2）三相短路電流周期分量有效值3）其他三相短路電流4）三相短路容量4.2.1.3 計(jì)算k-2點(diǎn)1）總電抗標(biāo)么值2）三相短路電流周期分量有效值3）其他三相短路電流4）三相短路容量4.2.2 最小運(yùn)行方式：4.2.2.1 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 2）架空線路的電抗標(biāo)么值，進(jìn)線為35kv架空線路，因而得 ,因此3）電力變壓器的電抗標(biāo)么值，查工礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)表1-10得，繪短路等效電路圖如圖4-3：圖4-34.2.2.2 計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)么值2）三相短路電流周期分量有效值3）其他三相短路電流4）三相短路容量4.2.2.3 計(jì)算k-2點(diǎn)1）總電抗標(biāo)么值2）三相短路電流周期分量有效值3）其他三相短路電流4）三相短路容量以上計(jì)算結(jié)果綜合如下表4-1：表4-1短路計(jì)三相短路電流/ka三相短路容量/mva算點(diǎn)最大運(yùn)行方式k-11.031.031.032.631.5665.79k-24.834.834.8312.327.2952.77最小運(yùn)行方式k-10.980.980.982.51.4862.89k-24.724.724.7212.047.1351.6第5章 電氣設(shè)備及輸電線路的選擇5.1 高壓開(kāi)關(guān)柜5.1.1 gbc-35型手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜gbc-35型手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜系三相交流50hz單母線系統(tǒng)的戶類(lèi)保護(hù)型成套裝置作為接受和分配35kv的網(wǎng)絡(luò)電能之用。本開(kāi)關(guān)柜為手車(chē)式結(jié)構(gòu)，可直接配用zn23-35c真空斷路器，sn10-35少油斷路器，sf6斷路器，系三相交流50hz單母線系統(tǒng)的戶內(nèi)保護(hù)成套裝置，作為接受和分配35kv的網(wǎng)絡(luò)電能之用。對(duì)電路具有控制和保護(hù)的作用。根據(jù)所選擇的主接線，并給其配備適當(dāng)?shù)母邏洪_(kāi)關(guān)柜選擇一次界限方案。5.1.2 gg-1a（f2）型高壓開(kāi)關(guān)柜gg-1a(f)型高壓開(kāi)關(guān)柜適用于3-10kv，三相交流50hz，作為單母線系統(tǒng)及單母線帶旁路系統(tǒng)接受與分配電能之用。根據(jù)所選擇的主接線選擇一次接線方案。5.2 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn) 5.2.1 高壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.2.1.1 35kv側(cè)：1）工作電壓： 2）工作電流： 3）斷流能力： 4）動(dòng)穩(wěn)定度： 5）熱穩(wěn)定度：1.斷路器的選擇校驗(yàn)zn-35/1000-12.5 sn10-35/1250-16戶內(nèi)高壓少油斷路器校驗(yàn)如表5-1:表 5-1序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件zn-35/1000-12.5型斷路器結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)135kv35kv合格2182.23a1000a合格31.03ka12.5ka合格42.63ka32ka合格51.03（2.5+0.2）=1.3812.52=312.5合格序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件sn10-35/1250-16型斷路器結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)135kv35kv合格2182.23a1250a合格31.03ka20ka合格42.63ka40ka合格51.03（2.5+0.2）=1.38164=1024合格根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果，所選zn-35/1000-12.5，sn10-35/1250-16戶內(nèi)高壓少油斷路器是合格的。2.電流互感器的選擇校驗(yàn) lcz-35型電流互感器校驗(yàn)如表5-2:表 5-2序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件lcz-35型電流互感器結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)135kv35kv合格2182.23a750a合格32.63ka16.3ka合格41.03（2.5+0.2）=1.384.91=24.01合格根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果，所選lcz-35型電流互感器是合格的。3.高壓隔離開(kāi)關(guān)選擇校驗(yàn)gn-35/400型高壓隔離開(kāi)關(guān)檢驗(yàn)如表5-3：表5-3序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件gn-35/400型高壓隔離開(kāi)關(guān)結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)135kv35kv合格2182.23a400a合格32.63ka50ka合格41.03（2.5+0.2）=1.381010=1000合格根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果，所選gn-35/400型高壓隔離開(kāi)關(guān)是合格的。35kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)如表5-4:表5-4選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)/kv/a/ka/ka數(shù)據(jù)35182.231.032.631.38額定參數(shù)/kv/a/ka/ka真空斷路器zn-35/1000-12.535100012.532312.5戶內(nèi)高壓少油斷路器sn-10-35/1250-1635125020401024高壓隔離開(kāi)關(guān)gn-35/40035400501000電流互感器lcz-353510016.324.01避雷器fz-3535電壓互感器jdjj2-35/高壓熔斷器rn2-35/0.5350.517戶外式高壓隔離開(kāi)關(guān)gn4-353510005.2.1.2 6kv側(cè): 1）工作電壓： 2）工作電流： 3）斷流能力： 4）動(dòng)穩(wěn)定度： 5）熱穩(wěn)定度：1.高壓斷路器sn10_10/1250-43.3型高壓斷路器校驗(yàn)如表5-5表5-5序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件sn10_10/1250-43.3型高壓斷路器結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)16kv10kv合格21035.23a1250a合格34.83ka43.3ka合格412.32ka40ka合格539.6643.32=3749合格根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果，所選sn10-10/1250-43.3型高壓斷路器是合格的。2.電流互感器ldzj1-10型電流互感器 lmz1-10型電流互感器校驗(yàn)如表5-6：表5-6序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件ldzj1-10型電流互感器結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)16kv10kv合格21035.3a1200a合格312.32ka合格序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件lmz1-10型電流互感器結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)16kv10kv合格21035.3a2000a合格312.32ka合格根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果，所選ldzj1-10型電流互感器,lmz1-10型電流互感器是合格的。3.高壓隔離開(kāi)關(guān)gn19-10/125040型高壓隔離開(kāi)關(guān)校驗(yàn)如表5-7：表5-7序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件gn19-10/1250-40高壓隔離開(kāi)關(guān)結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)16kv10kv合格21035.3a1250a合格312.32ka40ka合格439.66合格根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果，所選gn19-10/400型高壓隔離開(kāi)關(guān)是合格的。6kv側(cè)一次設(shè)備選擇校驗(yàn)如表5-8：表5-8選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)/kv/a/ka/ka數(shù)據(jù)61035.34.8312.3239.66額定參數(shù)/kv/a/ka/ka高壓少油斷路器sn10-10/1250-43.310125043.3403749高壓隔離開(kāi)關(guān)gn19-10/4001040031.5625電流互感器ldzj1-1010120084.9電流互感器lmz1-1010100/5300/550/5避雷器fs4-1010電壓互感器jdzj-10/0.550高壓熔斷器rn2-10100.550電壓互感器jdz-1010/0.1熔斷器rn2-10100.5505.3 選擇輸電線路條件為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件：發(fā)熱條件、經(jīng)濟(jì)電流密度、電壓損耗條件和機(jī)械強(qiáng)度。5.4 進(jìn)出線的選擇校驗(yàn)5.4.1 變電所進(jìn)出線和鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇35kv高壓進(jìn)線選擇校驗(yàn)按經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇導(dǎo)線，導(dǎo)線的截面越大電能損耗越小，但是線路投資，維修管理費(fèi)用和有色金屬消耗量都要增加。因此，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，可選擇一個(gè)比較合理的導(dǎo)線截面。表5-9 lgj型鋼芯鋁線的允許載流量額定截面/162535507095120150185240環(huán)境溫度/a4085110137178222272307360416494表5-10 架空裸導(dǎo)線的最小截面線路類(lèi)別導(dǎo)線最小截面/鋁及鋁合金線鋼芯鋁線銅絞線35kv及以上線路353535310kv線路居民區(qū)352525非居民區(qū)251616表5-11 6kv鋁芯電纜的允許載流量絕緣類(lèi)型交聯(lián)聚乙烯鋼鎧護(hù)套無(wú)有纜芯最高工作溫度90敷設(shè)方式空氣中直埋空氣中直埋三芯電纜纜芯截面/501461251411207017815217315295219182214182表5-12 13kv鋁芯電纜的允許載流量（a）絕緣類(lèi)型聚氯乙烯鋼鎧護(hù)套有無(wú) 纜芯最高工作溫度70敷設(shè)方式空氣中直埋直埋三芯或四芯電纜纜芯截面/24213130627383710385350165270682569908735821101055010413412970129157152951551891801201812122071502112422371852462732642402943193103003283473411）選擇經(jīng)濟(jì)截面 ，由于生產(chǎn)用電為三班制，設(shè)備利用率較高，所以，年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)為30005000h，查經(jīng)濟(jì)電流密度表，選擇lgj型鋼芯鋁線，故選標(biāo)準(zhǔn)截面150,即選lgj-150型鋼芯鋁線。2）校驗(yàn)發(fā)熱條件查表5-9得，lgj-150的允許載流量（假設(shè)環(huán)境溫度40），因此滿足發(fā)熱條件。3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表5-10得,35kv架空鋼芯鋁線的最小截面為，因此滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。4）線路電壓損耗利用和aav=1.261.6=2m, v線路的電壓損耗百分值為：u%=（100*1379.2）/35000=4%，符合電壓損耗要求。5.4.2 由6kv高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn)1）按發(fā)熱條件選擇，由，假設(shè)土壤溫度25，查表5-12，初選纜芯為70mm的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定因此，yjl22-10000-395電纜滿足要求。5.4.3 6kv母線的選擇1)按允許載流量選擇母線的截面 母線采用平放,根據(jù)母線上的計(jì)算電流1035a,查表4-3選808矩形鋁母線，其允許電流為1215a,電流校驗(yàn)滿足要求。2）母線短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 每跨距母線所受的最大電動(dòng)力為 f=0.173ksiim2l/a =0.173112.3221.218/0.25=128n 作用在母線上的彎矩為m=fl/10=1281.218/10=15.6nm 母線的抗彎矩為 w=b2h/6=0.0820.008/6=8.510-6m3 母線的計(jì)算應(yīng)力為 ca=m/w=15.6/8.510-6=1.9mpa 鋁母線的允許應(yīng)力 p=70mpa1.9mpa 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)滿足要求。3）母線短路的熱穩(wěn)定校驗(yàn)?zāi)妇€的最小熱穩(wěn)定截面為amin=65mm2808=640mm2母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足要求。確定選用lmy808型矩形硬鋁母線第6章 變電所的繼電保護(hù)及變電所所用電系統(tǒng)6.1 繼電保護(hù)的整定6.1.1 35kv進(jìn)線的繼電保護(hù)按gb50062-1992電力裝置的繼電保護(hù)華和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：對(duì)366kv電力線路，應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)。由于一般工廠的高壓線路不很長(zhǎng)，容量不很大，因此其繼電保護(hù)裝置比較簡(jiǎn)單。由于該系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行相間短路保護(hù)可采用二互感器二繼電器的不完全星形接線。此時(shí)接線系數(shù)為1,其中1、 采用定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)時(shí)，用電磁型繼電器進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)原理如圖6-1。一次側(cè)動(dòng)作電流：繼電器動(dòng)作電流：為了便于繼電器整定，取繼電器整定值：則一次側(cè)的實(shí)際動(dòng)作電流：保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間為：保護(hù)靈敏度：，滿足要求。圖6-12、 采用速斷保護(hù)時(shí)一次側(cè)動(dòng)作電流：繼電器動(dòng)作電流：為了便于繼電器整定，取繼電器整定值：則一次側(cè)的實(shí)際動(dòng)作電流：保護(hù)靈敏度：，滿足要求。6.1.2 主變壓器的繼電保護(hù)裝置1、裝設(shè)瓦斯保護(hù)：當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)應(yīng)動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器。2、裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù):：采用gl15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩項(xiàng)兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。1）型號(hào)為sfl-10000/35的變壓器反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，電流速斷保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定：其中，因此動(dòng)作電流為：，整定為21a。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定：t=0.5+0.7=1.3過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)：其中，因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：，滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。 利用dl的速斷裝置 速斷電流的整定：其中 ，因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為： 速斷電流倍數(shù)整定為： （在28之間）電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)：其中因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作電流的整定，按大于變壓器的額定電流來(lái)整定過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定：三、裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)1)變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理 變壓器的差動(dòng)保護(hù)是利用變壓器兩側(cè)電流之差而動(dòng)作的保護(hù)裝置。將變壓器兩側(cè)裝設(shè)的電流互感器二次側(cè)串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成環(huán)路，將電流繼電器并在環(huán)路上，那么，流進(jìn)電流繼電器線圈的電流等于兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差。即： 在正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，只要電流互感器的變比選得合適，兩側(cè)電流互感器的二次電流相等，則=0，繼電器不動(dòng)作。圖 變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理kasi當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)（兩側(cè)電流互感器安裝位置以內(nèi)，如s點(diǎn)）發(fā)生故障時(shí)，由于=0，則，繼電器的電流不為零，繼電器動(dòng)作，使兩側(cè)斷路器同時(shí)跳閘。由于種種原因，在正常運(yùn)行和外部故障情況下，實(shí)際流進(jìn)繼電器的電流并不為零，有一個(gè)較小的值，稱(chēng)該電流為不平衡電流，約為變壓器額定電流的3%5%。2、不平衡電流產(chǎn)生的原因 （1）由兩側(cè)電流互感器的型號(hào)、電壓等級(jí)、特性、飽和程度的不同所引起的不平衡電流。（2）帶負(fù)載調(diào)壓引起的不平衡電流。為滿足負(fù)載的需要，有時(shí)要調(diào)節(jié)變壓器的電壓分接頭。改變分接頭，即改變了線圈的匝數(shù)，從而改變了變壓器的變比，通常兩側(cè)電流互感器的變比不變，則出現(xiàn)不平衡電流。（3）由變壓器兩邊的接線方式不同所引起的不平衡電流。三相變壓器如果是y/d（y/）接線時(shí)，三角形測(cè)的線電流超前于星形側(cè)線電流30，盡管兩種情況下的線電流的大小相等，但相位不同，則兩側(cè)二次電流之差不為零。（4）由變壓器的勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流。當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后的電壓恢復(fù)時(shí)，變壓器的一次側(cè)將會(huì)產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。原因是，在變壓器正常運(yùn)行情況下，鐵芯未飽和，磁導(dǎo)率較大，繞組中的電感也大，勵(lì)磁電流較小。當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，因鐵芯飽和，使磁導(dǎo)率降低，繞組電感降低，勵(lì)磁電流突增，由于鐵芯中的磁通不能突變，勵(lì)磁涌流將由大到小產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程，勵(lì)磁涌流在開(kāi)始的兩個(gè)周波內(nèi)其值最大，可達(dá)變壓器額定電流的48倍，變壓器的容量越大，勵(lì)磁涌流對(duì)額定電流幅值的倍數(shù)越小。隨著過(guò)渡過(guò)程的進(jìn)行，勵(lì)磁涌流將逐漸減小，若干周波后，其值等于正常勵(lì)磁電流，過(guò)渡過(guò)程結(jié)束。3、消除不平衡電流的方法 針對(duì)產(chǎn)生不平衡電流的原因，可采取如下的措施來(lái)消除不平衡電流：1、正確選擇兩側(cè)電流互感器的變比：2、有效躲過(guò)勵(lì)磁涌流，具體措施為：（1）采用帶有速飽和鐵芯和短路線圈的bch-2型差動(dòng)繼電器；（2）利用勵(lì)磁涌流波形的間斷角來(lái)判斷并躲過(guò)勵(lì)磁涌流；（3）利用二次諧波制動(dòng)的原理來(lái)判斷并躲過(guò)勵(lì)磁涌流。3、利用相位補(bǔ)償?shù)姆椒?，消除因變壓器原、副邊繞組接線不同所造成的電流互感器二次測(cè)電流的相位差。如圖6-33所示，對(duì)于y/d接線方式的變壓器，可將變壓器y側(cè)電流互感器的二次側(cè)接成，將變壓器d側(cè)電流互感器的二次側(cè)接成星形，從而使引出的電流互感器的二次電流相位相同，從而消除相位不同的影響。第七章 變電所的中央信號(hào)裝置7.1變電所裝置的種類(lèi) 信號(hào)裝置是監(jiān)視電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一種聲光指示裝置，它從各個(gè)不同側(cè)面監(jiān)視和判斷電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。變電所的信號(hào)有中央信號(hào)、斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)及保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作信號(hào)三部分。中央信號(hào)由事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)組成，裝在變電所的主控室中。當(dāng)變電所任一斷路器事故跳閘時(shí)，啟動(dòng)事故信號(hào)；當(dāng)發(fā)生其他故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)。中央信號(hào)裝置按復(fù)歸方式可分就地復(fù)歸和中央復(fù)歸。就地復(fù)歸是指信號(hào)動(dòng)作后，在發(fā)生故障的配電裝置上將信號(hào)復(fù)歸；中央復(fù)歸是指在主控制室將信號(hào)復(fù)歸。按動(dòng)作性能可分為重復(fù)動(dòng)作與不重復(fù)動(dòng)作，重復(fù)動(dòng)作是指某一回路故障發(fā)出信號(hào)后，故障狀態(tài)還未解除（音響信號(hào)已被復(fù)歸），另一回路又發(fā)生故障時(shí)，能重復(fù)發(fā)出信號(hào)；不重復(fù)動(dòng)作是指信號(hào)發(fā)出后，故障狀態(tài)未解除