工廠(chǎng)供電課程設(shè)計(jì)

1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)課 程工廠(chǎng)供電課程設(shè)計(jì)題 目某大型工廠(chǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系電氣信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)電氣1班學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào)1指導(dǎo)教師白麗麗 付光杰2015年11月8日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程工廠(chǎng)供電課程設(shè)計(jì)題目某大型工廠(chǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化姓名學(xué)號(hào)主要內(nèi)容：該大型工廠(chǎng)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，變電所采用距工廠(chǎng)6km的10kV單電源進(jìn)線(xiàn)，選用一臺(tái)2000kVA的主變壓器，對(duì)變壓器進(jìn)行過(guò)電流、電流速斷、瓦斯保 護(hù)。按三類(lèi)防雷建筑物設(shè)防，對(duì)防雷與接地保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)工廠(chǎng)的鑄造車(chē)間、 鍛壓車(chē)間、金工車(chē)間、機(jī)修車(chē)間、裝配車(chē)間、熱處理車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、辦公樓和生活 區(qū)等九個(gè)用電單位進(jìn)行負(fù)荷

2、計(jì)算。對(duì)在工廠(chǎng)變電所設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題：三相短路 分析、短路電流計(jì)算、一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)、變壓器的繼電保護(hù)、防雷與接地， 變電所的過(guò)電壓保護(hù)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)供電主接線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述，根 據(jù)工廠(chǎng)用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并考慮工廠(chǎng)的發(fā)展，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。參考資料：1 趙國(guó)柱.工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)淺析J 電子制作，2013.2 賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 M.北京：中國(guó)電力出版社，2010.3 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004.4 蘆興國(guó).工廠(chǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.科技風(fēng)，2013.5 彭濤.工廠(chǎng)供電變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究J.科技資訊，2011.完成期限 2015.11.2至 2

3、015.11.8指導(dǎo)教師白麗麗 付光杰專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人2015 年 10 月 30 日目錄1設(shè)計(jì)要求 11.1工廠(chǎng)供電基本要求 211.2主要研究?jī)?nèi)容122工廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算及配電系統(tǒng)的確定錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.1工廠(chǎng)實(shí)際情況的介紹 22.2工廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.3主要車(chē)間配電系統(tǒng)的確定 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3電氣設(shè)備選擇與電器校驗(yàn)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.1主要電氣設(shè)備的選擇錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.2電器校驗(yàn) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.1繼電保護(hù)的選擇、整定及計(jì)算錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.2防雷與接地 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5變電所平面布置設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)圖樣

4、錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.1變配電所平面布置設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2設(shè)計(jì)圖樣 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6結(jié)論錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5變電所平面布置設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)圖樣 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5變電所平面布置設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)圖樣 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn) 241設(shè)計(jì)要求1.1工廠(chǎng)供電基本要求針對(duì)大型工廠(chǎng)的研究和開(kāi)發(fā)工作主要集中在以下幾個(gè)方面來(lái)使得供配電自動(dòng) 化更智能、更符合成本效益，以實(shí)現(xiàn)全面大規(guī)模電力系統(tǒng)的目標(biāo)。(1) 電力系統(tǒng)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通;(2) 通信系統(tǒng)使其在商業(yè)上可行；(3) 通過(guò)儀表電氣圖，開(kāi)關(guān)設(shè)備和變壓器使得他們自身智能化;(4) 智能遠(yuǎn)程終端單元；(5) 智能儀表系統(tǒng);(6) 電力系統(tǒng)算法提供

5、快速、準(zhǔn)確的控制決策略1.2主要研究?jī)?nèi)容本工廠(chǎng)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)廠(chǎng)區(qū)每個(gè)車(chē)間的負(fù)荷情況和分布情況，以及生 產(chǎn)對(duì)負(fù)荷的要求并結(jié)合國(guó)家供電標(biāo)準(zhǔn)確定的。 電源采用距工廠(chǎng)10kM的10kV電源, 通過(guò)在工廠(chǎng)內(nèi)設(shè)變電站將電壓降為 380V實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)供電。工廠(chǎng)內(nèi)負(fù)荷概況如表1-1所示。表1-1工廠(chǎng)負(fù)荷概況表廠(chǎng)房名稱(chēng)負(fù)荷類(lèi)別設(shè)備容量(kW)需要系數(shù)鑄造車(chē)間動(dòng)力6000.30.4照明200.7.09鍛壓車(chē)間動(dòng)力4000.3照明100.70.9金工車(chē)間動(dòng)力4000.3照明100.70.9機(jī)修車(chē)間動(dòng)力6000.2照明100.70.9裝配車(chē)間動(dòng)力3000.4照明100.70.9熱處理車(chē)間動(dòng)力5000.6照明100.

6、70.9倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力300.4照明50.70.9辦公樓動(dòng)力8000.7照明300.70.9生活區(qū)動(dòng)力10000.7照明800.70.9設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:（1）負(fù)荷計(jì)算工廠(chǎng)變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車(chē)間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。考慮車(chē)間變電 所變壓器的功率損耗，從而求出工廠(chǎng)變電所高（10kV）低（380/220V）壓側(cè)計(jì)算 負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。（2）工廠(chǎng)供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算工廠(chǎng)用電，通常為電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無(wú)限 容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行 方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。（3）工廠(chǎng)變電

7、所主接線(xiàn)設(shè)計(jì)根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器 臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線(xiàn)方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng) 濟(jì)，安裝容易維修方便。（4）一次設(shè)備的設(shè)計(jì)參考電源進(jìn)線(xiàn)方向，綜合考慮設(shè)置工廠(chǎng)變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠(chǎng)計(jì)算負(fù) 荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺(tái)數(shù)、容量及變電所位置的選擇。2負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的計(jì)算負(fù)荷又稱(chēng)需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過(guò)一個(gè)等效負(fù)荷 時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過(guò)實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效 負(fù)荷就稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷的確定是 否合理，將直接影響到電氣

8、設(shè)備和導(dǎo)線(xiàn)電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。在配電設(shè)計(jì)中， 通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1-2秒左右的最大負(fù)荷電流。它是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電壓波動(dòng)等原因引起的，它與計(jì)算電流不同，計(jì)算電流是指半小時(shí)最 大電流，尖峰電流比計(jì)算電流大的多，一般取啟動(dòng)電流上半周期分量作為計(jì)算電 壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元 件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。平均負(fù)荷Pav就是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗的功率的平均值。pav常選用最大負(fù)荷班(即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班)的平均負(fù)荷，有 時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷

9、。平均負(fù)荷用來(lái)計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。2.2各車(chē)間負(fù)荷計(jì)算按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷(u N 0.38kV)。2.2.1鑄造車(chē)間負(fù)荷計(jì)算動(dòng)力組查表鑄造車(chē)間動(dòng)力組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表?。篕d=0.3，cos =0.7 tan =1.02 Pe=600kWF30=600kWk0.3=180kWQ30(i)=180kWK 1.02=183.6kvar(2) 照明組查表鑄造車(chē)間照明組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表?。篕d=0.8，cos =1 tan =0 Pe=20kWIP30(1) =20kW0.8=16kWIQ30(1) =0kvar小計(jì)：p (1)=180 kW+16kW=196kWQ(1)=183

10、.6kvarS(1)= . 19621 83.62 KVA 268.56 kVA1(1戸268.56kVA3 0.38kV408.03A222鍛壓車(chē)間負(fù)荷計(jì)算 動(dòng)力組查表鍛壓車(chē)間動(dòng)力組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表?。篕d=0.3，cos =0.65 tan =1.1, Pe=400kWP30(2) =400kW0.3=120kWQ30(2) =120kW 1.17=140.4kvar(2) 照明組查表鍛壓車(chē)間照明組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取: Kd=0.8 , cos =1 tan =0 Pe=10kWF3o(2)=10kW 0.8=8kWIQ30(2)=0kvar小計(jì)：P (2)=120 kW+8k

11、W=128kWQ =140.4kvarS (2)=1282 140.42189.99kVA189.99KVAI =288.66A3 0.38KV2.2.3金工車(chē)間負(fù)荷計(jì)算(1) 動(dòng)力組查表金工車(chē)動(dòng)力組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取: Kd=0.3, cos =0.65 tan =1.1, Pe= 400kWP30(3) =400kW0.3=120kWQ30(3)=120kW 1.17=140.4kvar(2) 照明組查表金工車(chē)間照明組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取: Kd=0.8 , cos =1 tan 妒0, Pe=10kWP30(3)=10kWK0.8=8kWQ3o(3) =0kvar:P(3)=1

12、20kW+8kW=128kWQ(3)=140.4kvarS(3)= 1282140.42 =189.99kVA4機(jī)修車(chē)間負(fù)荷計(jì)算(1)取:取:(1)取:取:動(dòng)力組查表機(jī)修車(chē)間動(dòng)力組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表Kd=0.2，cos =0.65 tan =1.1, Pe=600kWP30=600kW0.2 =120kWQ30 =120kW/1.17=140.4kvar照明組查表機(jī)修車(chē)間照明組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表Kd=0.8, cos =, tan =0 Pe=10kWPo=10kW 0.8=8kWIQ3o(4)=0kvar-P=120kW+8kW=128kWQ=140.4kvarS(4)= . 128

13、2140.42189.99kVA189.99KVAI(4) = 288.66AV3 0.38KV5裝配車(chē)間負(fù)荷計(jì)算動(dòng)力組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取:取:Kd=0.4, cos =0.7 tan =1.02 Pe=300kWP30(5) =300kW0.4=120kWQ30(5)=120kW 1.02=122.4kvar照明組 查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表Kd=0.8, cos =1 tan =0 Pe=10kWP30(5) =10kW0.8=8kWQ30(5) =0kvar小計(jì)：P( 5)=120kW+8kW=128kWQ(5)=122.4kvarS(5)=1282 122

14、.42 177.1kVA177.1KVAI(5) = 269.08AJ3 0.38KV2.2.6熱處理車(chē)間負(fù)荷計(jì)算(1) 動(dòng)力組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表 ?。篕d=0.6, cos =0.8 tan =0.75 Pe=500kWP30(6) =500kW 0.6=300kWQ30(6) =300kW 0.75=225kvar(2) 照明組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取: Kd=0.8 , cos =1 tan =0 Pe=10kWP3o(6)=10kW0.8=8kWQ30(6)=0kvar小計(jì)：P(6)=300kW+8kW=308kWQ(6)=225kvarS(6)=308

15、22252381.43kVA381.43KVA門(mén)“I(6) =579.52AJ3 0.38KV2.2.7倉(cāng)庫(kù)負(fù)荷計(jì)算(1) 動(dòng)力組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取：Kd=0.4，cos =0.8 tan =0.75 Pe=30kWP3o(7)=30kW 0.4=12kWQ30(7) =12kWX 0.75=9kvar(2) 照明組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取：Kd=0.8, cos =1 tan =0 Pe=5kWP30(7) =5kW 0.8=4kWIQ30C)=0kvar小計(jì)：P(7)=12kW+4kW=16kWQ(7)=9kvarS(7)= . 162 9218.36KV

16、A18.36KVAI(7) = 27.90AV3 0.38KV2.2.8辦公樓負(fù)荷計(jì)算(1) 動(dòng)力組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取：Kd=0.7, cos =0.8 tan =0.75 Pe=800kWP30(8) =800kW0.7=560kWQ30(8) =560kW 0.75=420kvar(2) 照明組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表?。篕d=0.8，cos =1 tan =0 Pe=30kWP30(8) =30kW0.8=24kWQ30(8) =0kvar小計(jì)：P(8)=560kW+24kW=584kWQ(8)=420kvarS(8)=58424202719.34KVA“

17、、719.34KVAI(8) = 1092.92AV3 0.38KV2.2.9生活區(qū)負(fù)荷計(jì)算(1) 動(dòng)力組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表取：Kd=0.7, cos =0.9 tan =0.48 Pe=1000kWP30(9) =1000kW0.7=700kWQ3o(9)=700kW 0.48=336kvar(2) 照明組查表用點(diǎn)設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表?。篕d=0.8, cos =1 tan =0 Pe=80kWP3o(9)=80kW 0.8=64kWQ30(9) =0kvar小計(jì)：P (9)=700kW+64kW=764kWQ(9)=336kvarS(9)=7642 3362834

18、.62kVA“、834.62KVAI(9)NL110EVL-ccr vCF3 、FU2T陽(yáng)TV2m *0#齢 QS8 FU3 TV3QF2220/380Y圖3-1變電所主接線(xiàn)4短路電流的計(jì)算4.1繪制計(jì)算電路畫(huà)出相應(yīng)的三相短路計(jì)算圖如圖 4-1下所示:圖4-1三相短路計(jì)算圖4.2求K-1點(diǎn)的短路電流和短路容量4.2.1計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗(1)電力系統(tǒng)的電抗X1U 2c1(10.5)25000.22(2)架空線(xiàn)路的電抗查表得X。0.36 /kmX2 Xol 0.36 /km 6km=2.164.2.2繪K-1點(diǎn)短路的等效電路K-1點(diǎn)短路等效電路圖如圖4-2所示K-1X(K1)=X

19、1 X20.22 +2.16=2.38120.222.16圖4-2 K-1點(diǎn)短路等效電路圖4.2.3計(jì)算三相短路電流和短路容量(1)三相短路電流周期分量有效值(3)1 K 1Uc13 X (K 1)10 5_ 10.5_ 2.55kA3 2.38(2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流(3)I I K3)12.55kA(3) 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值iS3)2.55 I(3)2.55 2.55kA=6.50kAIS?1.51 I(3)1.51 2.55kA=3.85kA(4) 三相短路容量sK3)1!3 Uci IK3)1、3 10.5kV 2.55kA 46.38MVA4.3求

20、K-2點(diǎn)的短路電流和短路容量4.3.1計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗(1)電力系統(tǒng)的電抗10 42 2X1口 皿 3.2Sc500X2(3) 查表得架空線(xiàn)路的電抗X0 1(皿)20.36Sn電力變壓器的電抗Uk % =4.5殺23.13 10 3、，Uk% U：24.5X 3100SN100SN27.2100010 34.3.2繪K-2點(diǎn)短路的等效電路K-2點(diǎn)短路等效電路圖如圖4-3所示X (K 2) X1 X2 X33.2 1043.1310 37.2 10 310.65 10 313.2 10 423.13 1037.2 10 3K-1圖4-3 K-2點(diǎn)短路等效電路圖4.3.3計(jì)算二相

21、短路電流和短路容量（1）三相短路電流周期分量有效值(3)1 K 2Uc20.4(K 2).3 10.65 10 321.68kA(2) 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流l(3) I lK3)2 21.68kA(3) 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值iSh3)1.84 I (3)1.84 21.68kA=39.89kAlS3)1.09 I1.09 21.68kA=23.63kA(4) 三相短路容量sK3)23 Uc2 lK3)23 0.4kV 21.68kA 15.02MVA5 一次設(shè)備的選擇5.1 一次設(shè)備選擇的一般原則供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工

22、 作的，電氣設(shè)備的選擇，除了應(yīng)滿(mǎn)足在正常工作時(shí)能安全可靠運(yùn)行之外，還應(yīng)滿(mǎn) 足在短路故障時(shí)不至損壞的條件，開(kāi)關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力，并適應(yīng) 所處位置、環(huán)境溫度、海拔高度、以及防塵、防腐、防火、防爆等環(huán)境條件。電氣設(shè)備選擇應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：（1）按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備；（2）按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)imax iS3）或Imax丨S7式中，imax 為電氣設(shè)備的極限通過(guò)電流峰值；iS? 為短路后第一個(gè)周期的短路電流最大值；Imax 為電氣設(shè)備的極限通過(guò)電流有效值；iS3)為短路后第一個(gè)周期的短路電流有效值。熱穩(wěn)定校驗(yàn)it2t I (3)2tima

23、式中，it 為電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定電流；t為熱穩(wěn)定時(shí)間。(3) 開(kāi)關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)。高壓設(shè)備選擇的一般要求必須滿(mǎn)足一次電路正常條件下和短路故障條件下的 工作要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。高壓刀開(kāi)關(guān)柜的選擇應(yīng)滿(mǎn)足變電所一次電路圖的要求，并對(duì)各方案經(jīng)濟(jì)比較， 優(yōu)選出開(kāi)關(guān)柜型號(hào)及一次結(jié)線(xiàn)方案編號(hào)，同時(shí)確定其中所有一次設(shè)備的型號(hào)規(guī)格。工廠(chǎng)變電所高壓開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)宜采用 LMY型硬母線(xiàn)。5.2高壓設(shè)備的選擇5.2.1高壓熔斷器的選擇查表取 UN.Fu=10kV，In.fu=0.5A，IOc.fu=50KA l：3)=1.96KA 因此選擇RN2-10型高壓熔斷器。5.2.2高壓斷路器的

24、選擇本設(shè)計(jì)中，為戶(hù)內(nèi)變電所，故選擇戶(hù)內(nèi)少油斷路器，由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，變壓器10/0.4kV，1000kVA，線(xiàn)路計(jì)算電流50.42A，三相最大短路電流為 2.55kA，沖 擊短路電流為6.50kA，三相短路容量為46.38MVA，試初步選擇SN10-10I型斷路 器來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)。I n.qf 630A13050.42AIoc.qf 16KA lk3)12.55KAimax.QF 40KA 6.50KAIt2t 162 2 512 I (3)2tima 2.551.9 12.35因此選擇SN10-10I/630-300型高壓戶(hù)內(nèi)少油斷路器。5.2.3高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇由于隔離開(kāi)關(guān)主要是用于隔離而不是

25、分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和短路電流，因此， 只需要選擇其額定電壓和額定電流，校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可選擇 GN6-10T/200高壓隔離開(kāi)關(guān) 524高壓電流互感器的選擇電流互感器用于計(jì)量和保護(hù)。一般情況下，計(jì)量用的電流互感器變比的選擇 應(yīng)使其一次額定電流Im不小于線(xiàn)路中的計(jì)算電流丨30。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) Kes .2I1n iS3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)（匚1仆）氣I（3）tima因此，額定電壓UN=10.5kV，計(jì)算電流l30=57.7A，選擇變比為100/5A的LQJ-10 型電流互感器，Kes =225，Kt =90，t=1s, 0.5級(jí)二次繞組的Z2n=0.4 。（1）準(zhǔn)確度校驗(yàn)SRxc )S2

26、NI；nZ2n 52 0.4 10VAS2= (0.5 0.5 3) 52 、.3 2/(53 2.5)0.1= 7.1510VA滿(mǎn)足準(zhǔn)確度要求。（2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)Kes 2I1n 2252 0.1 31.82KA ish 5.0kA滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定要求。（3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)（KtI1N）2t （90 0.1）2 1 81kA2S l（3）2tima 1.96 1.97.3kA2S滿(mǎn)足熱穩(wěn)定要求。所以選擇 LQJ-10 100/5A型電流互感器滿(mǎn)足要求。5.2.5高壓電壓互感器的選擇電壓互感器只用做保護(hù)用。只需選擇互感器的電壓等級(jí)、準(zhǔn)確度等級(jí)等條件 進(jìn)行選擇。由于他的一、二次側(cè)都有熔斷器保護(hù)，故不需要進(jìn)行

27、短路穩(wěn)定度的校 驗(yàn)。（1 ）準(zhǔn)確度校驗(yàn)由于隔離開(kāi)關(guān)主要是用于隔離而不是分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和短 路電流，因此，只需要選擇其額定電壓和額定電流，校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可選擇 GN6-10T/200高壓隔離開(kāi)關(guān)。2 2S2N I2NZ2N 50.4 10VAS2SI2N (RWLRXC )=(0.5 0.5 3) 52 .3 2/(53 2.5) 0.1=7.15 S2N 10VA故滿(mǎn)足準(zhǔn)確度要求（2）電壓等級(jí)選擇由于該電壓互感器用做該變電所高壓側(cè)的保護(hù)用，所以選擇10kV電壓等級(jí)的JDZJ-10型電壓互感器。5.2.6高壓母線(xiàn)的選擇查表得，10kV母線(xiàn)選LMY-3（ 40 4），即母

28、線(xiàn)尺寸為40mm 4mm； 380V母線(xiàn)選LMY-3（ 120 10）+80 6,即相母線(xiàn)尺寸為120mm 10mm,中性母線(xiàn)尺寸為 80mm 6mm。6防雷保護(hù)與接地裝置6.1過(guò)電壓及雷電概述過(guò)電壓是指在電氣設(shè)備或線(xiàn)路上出現(xiàn)的超過(guò)正常工作要求并對(duì)其絕緣構(gòu)成威 脅的電壓，分內(nèi)部過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓是由于電力系統(tǒng)正常操作，事故切換，發(fā)生故障或負(fù)荷突變時(shí)引 起的過(guò)電壓，可分為操作過(guò)電壓，弧光接地過(guò)電壓及諧振過(guò)電壓。雷電過(guò)電壓是由電力系統(tǒng)中的設(shè)備或建筑物遭受來(lái)自大氣中的雷擊或雷電感 應(yīng)而引起的過(guò)電壓。雷電可分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波3大類(lèi)。6.2防雷設(shè)備防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器，

29、引下線(xiàn)和接地裝置。其中，接閃器就是 專(zhuān)門(mén)用來(lái)接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃器的金屬稱(chēng)為避雷針。接閃的 金屬線(xiàn)稱(chēng)為避雷線(xiàn)，或稱(chēng)架空地線(xiàn)，主要用于保護(hù)輸電線(xiàn)路；接閃的金屬帶稱(chēng)為 避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱(chēng)為避雷網(wǎng)，主要用于保護(hù)建筑物 22。避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線(xiàn)路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(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(xiàn)路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被 擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥瑁惯^(guò)電壓對(duì)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，金屬氧化物避雷器和保護(hù)間隙。6.3防雷保護(hù)措施(1)

30、 架設(shè)避雷線(xiàn)。這是線(xiàn)路防雷的有效措施，但成本較高，因此只在66kV 及以上的架空線(xiàn)路上才沿全線(xiàn)裝設(shè)。(2) 提高線(xiàn)路本身的絕緣水平。在線(xiàn)路上采用瓷橫擔(dān)代替鐵橫擔(dān)，改用高 一絕緣等級(jí)的絕緣子，以提高線(xiàn)路的防雷水平，這是10kV及以下架空線(xiàn)路防雷的 基本措施。(3) 利用三角形排列的頂線(xiàn)兼作防雷保護(hù)線(xiàn)。由于310kV的線(xiàn)路其中性 點(diǎn)通常是不接地的，因此可在三角形排列的頂線(xiàn)絕緣子裝以保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷 電過(guò)電壓時(shí)，頂線(xiàn)絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過(guò)其接地引下線(xiàn)對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線(xiàn)，一般不會(huì)引起線(xiàn)路斷路器跳閘。(4) 裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。線(xiàn)路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在

31、斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次 ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長(zhǎng) 一點(diǎn)時(shí)間后自動(dòng)重合閘，電弧通常不會(huì)復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對(duì)一般用戶(hù)不 會(huì)有什么影響。(5) 加強(qiáng)對(duì)絕緣薄弱點(diǎn)的保護(hù)。對(duì)架空線(xiàn)路上個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，如跨越桿、 轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線(xiàn)桿以及木桿線(xiàn)路中個(gè)別金屬桿等處，可裝設(shè)管形避雷器或保護(hù)間隙加以保護(hù)。(6) 絕緣子鐵腳接地。對(duì)于分布廣密的用戶(hù)低壓線(xiàn)路及接戶(hù)線(xiàn)的絕緣子鐵腳 宜接地，當(dāng)其上落雷時(shí)，就能通過(guò)絕緣子鐵腳放電，把雷電流泄入大地而起到保 護(hù)作用。6.4電氣裝置的接地電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱(chēng)為接地。埋入地中并直 接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱(chēng)為接地

32、體，或稱(chēng)接地極。專(zhuān)門(mén)為接地而人為裝設(shè)的 接地體，稱(chēng)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 屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱(chēng)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(chēng)為接地線(xiàn)。接地線(xiàn)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(guò)接地故障電流27。接地線(xiàn)與接地體合稱(chēng)為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線(xiàn)連接 起來(lái)的一個(gè)整體，稱(chēng)為接地網(wǎng)。其中接地線(xiàn)又分為接地干線(xiàn)和接地支線(xiàn)。接地干 線(xiàn)一般應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。7重要的保護(hù)設(shè)計(jì)7.1變壓器的保護(hù)7.1.1變壓器的瓦斯保護(hù)氣體繼電保護(hù)，又稱(chēng)瓦斯保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓

33、器內(nèi)部故障的一種基 本的保護(hù)裝置。按 GB50062 92規(guī)定，800kVA及以上的一般油浸式變壓器和 400kVA及以上的車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)。氣體保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián) 通管上。為了使變壓器內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過(guò)氣體繼電器排往油枕，要求 變壓器安裝應(yīng)取1%1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時(shí)，聯(lián)通管對(duì)油箱頂蓋也有 2%4%的傾斜度。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體較少，氣體緩慢上升，聚集 在氣體繼電器容器上部，使繼電器內(nèi)油面下降，上開(kāi)口油杯露出油面，上開(kāi)口油 杯因其產(chǎn)生的力矩大于平衡錘的力矩而處于下降位置，上干簧觸點(diǎn)閉合，

34、發(fā)出報(bào) 警信號(hào)，稱(chēng)為輕瓦斯動(dòng)作。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量氣體，油汽混合物迅猛地從油 箱通過(guò)連通管沖向油枕，在油汽混合物沖擊下，氣體繼電器擋板被掀起，使下開(kāi) 口油杯下降上，下干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘信號(hào)，使斷路器跳閘，稱(chēng)為重瓦斯動(dòng) 作。如果變壓器油箱漏油，使得氣體繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡。先是繼電器的上 油杯下降，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，接著繼電器內(nèi)的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā) 出跳閘信號(hào)。7.1.2變壓器的過(guò)電流保護(hù)根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般中小工廠(chǎng)供電系統(tǒng)用反時(shí)限保護(hù)，因?yàn)樗玫睦^電器數(shù) 少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，加之可用交流操作，因此相對(duì)當(dāng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)， 投資大大降低。采用GL-15型感

35、應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線(xiàn)，去分流閘的操作 方式。(1) 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定利用式IopK relK re K i1 L ? m ax，其中 I L.max =2 IlN.T =2 X 10OOkV.A/( . 3 X10)=115A, Krel=1.3,k =1,kre =0.8, Ki =100/5=20,因此動(dòng)作電流為:lp=9.3A 取 Iop 為 10A。(2) 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定：因?yàn)樽冸娝鶠殡娏ο到y(tǒng)的終端變電所，故其 過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間(10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)間)可整定為最短的0.5s。(3) 過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)：利用式Sp 心也 1.5，其中I op

36、 ?1I kmin = I K 2(2) / Kt =0.866X 19.7KA/(10/0.4)kV=0.682KAlp.1 = lopKj /k =200A因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：S=682A/200A=3.411.5滿(mǎn)足靈敏系數(shù)1.5的要求。7.2電流速斷保護(hù)(1) 電流速斷保護(hù)的工作原理電流速斷保護(hù)是一種不帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器 的電流大于電流速斷的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通信 號(hào)繼電器2KS和中間繼電器KM回路，KM動(dòng)作是斷路器跳閘，2KS動(dòng)作表示電 流速斷保護(hù)動(dòng)作，并起動(dòng)信號(hào)回路發(fā)出燈光和音響信號(hào)。(2) 電流速斷保護(hù)，利用GL15的速斷

37、裝置1）速斷保護(hù)的整定：利用式I opK relK wIK reK iL ?m ax其中 Ik.min Ik32=19.7kA, Kyl=1.4,Kw=1.心=20,心=25，因此速斷電流為:1 4 1Iqb 喬 19700A 55A速斷電流倍數(shù)整定為：Kqb=Iqb/ Iop =55A/10A=5.5。2）電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)：利用式S pI k?minI op ?11.5I qb.1 = I qb Ki / Kw =55A X其 中 Ik.min = Ik21 =0.866 x 1.96kA=1.7kA,20/仁1100A，因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為:Sp=1700A/1100A=1.55

38、按GB50062-92規(guī)定，電流保護(hù)（含電流速斷保護(hù)）的最小靈敏系數(shù)為1.5，因此這 里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)是達(dá)到要求的。但按JBJ6-96和JGJ/T16-92的規(guī)定，其最小靈敏系數(shù)為2,則這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)偏低一些。7.4電力線(xiàn)路的過(guò)電流保護(hù)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，兩相兩繼電器式 結(jié)線(xiàn)，去分流跳閘的操作方式。（1）過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定：利用式1 opK relK wII L ? m ax K re K i其中 I L?max =2 I 30 ,取 I 30 =0.6 X 52A=31.2A , K rel =1.3, Kw =1 ,

39、 Kre =0.8 , Ki =50/5=10。因此動(dòng)作電流為:13 1Iop=X 2X 31.2A=10.1A 整定為 10A0.8 10（2）過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定：按終端保護(hù)考慮，動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s。8結(jié)論本文對(duì)某大型工廠(chǎng)供電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，電源采用距工廠(chǎng)6kM的10kV電源完成的工作主要包括：（1）負(fù)荷計(jì)算。在車(chē)間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，完成了全廠(chǎng)總降壓變電所的負(fù)荷 計(jì)算。考慮車(chē)間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠(chǎng)總降壓變電所高壓側(cè)計(jì) 算負(fù)荷及總功率因數(shù)。（2）工廠(chǎng)供、配電系統(tǒng)短路電流的計(jì)算。按無(wú)限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算， 由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出了各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。（3）工廠(chǎng)總降壓變電所主結(jié)線(xiàn)設(shè)計(jì)。根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可 靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線(xiàn)方式。（4）一次設(shè)備選擇。參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額 定值，選擇一次設(shè)備，如隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、母線(xiàn)、電纜、互感器等設(shè)備。并根 據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)。（5）防雷裝置設(shè)計(jì)。參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷裝置。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(hào)，并確定其接線(xiàn)部位。對(duì)最大允 許安裝距離檢驗(yàn)以及沖擊接地電