畢業(yè)設計（論文）某機械廠10KV降壓變電所電氣設計

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計（論計（論 文）文） 說說 明明 書書 題目 某機械廠 10kv 降壓變電所電氣設計 助學單位： 專 業(yè)： 班 級： 準考證號： 設 計 人： 指導教師： 畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名準考證號自考班級 題目 某機械廠 10kv 降壓變電所電氣設計 設 計(論 文)題 目 基礎數據 變電所的電力負荷、供電電源、氣象資料、地質水文 、電費制度 說明部分 （1）計算全廠的計算負荷； （2）無功補償容量計算； （3）短路電流計算； （4）設備選擇及校驗計算； （5）配電變壓器保護定值計算。 計算部分 負荷計算及無功功率補償計算，短路電流計算，防雷保護和接地

2、裝置計算，配電 變壓器保護定值計算等 畢業(yè) 設計 (論 文） 的 主要 內容 繪圖部分 變電所平面布置圖，廠區(qū)供電線路規(guī)劃圖，變電所變壓器保護二次回路圖，變電 所高壓配電主接線圖和低壓配電主接線圖 任務下達時間 2010 年 月 日 要求完成日期 2010 年 月 日 指導教師 簽 字 評閱（審）人 意 見 簽字： 年 月 日 專 業(yè) 指導委員會 意 見 負責人簽字： 年 月 日 備 注 注：此表與該生畢業(yè)設計（論文）一起裝訂。 某機械廠 10kv 降壓變電所電氣設計 摘摘 要要 根據我國能源利用情況，供電設計的原則要求，按照設計任務書的詳細要求，對該廠進 行總體分析，然后著手對該機械廠高壓供

3、配電系統(tǒng)進行設計。在指導老師的悉心指導下、在同 組成員盡心幫助下，同時借助參考文獻，完成該次設計。 首先，對全廠的負荷進行系統(tǒng)計算，為確定供電系統(tǒng)的電力變壓器、各種開關電器的容 量、電力線路的截面和變電所的所址等提供依據。并且對其進行無功補償，以減少變壓器、電 力線路、開關設備的功率損耗，從而減少電器元件的規(guī)格，降低它的功率損耗和電壓損耗，減 少投資。 其次，根據本廠的實際情況和經濟技術比較電力變壓器，確定變電所的地址、類型以及 其主接線方案，其中包括變壓器容量以及臺數的確定，全廠配電系統(tǒng)的設計。 然后，按負荷情況系統(tǒng)地對廠區(qū)進行設計，為了校驗一次設備的短路穩(wěn)定度，開關電器的斷流 能力及電流保

4、護裝置的靈敏度，整定電流速斷保護裝置的動作電流，進行短路電流的計算，進 而選擇了電力線路和高低壓電氣設備。 最后，確定全廠配電系統(tǒng)的防雷接地系統(tǒng)設計。 關鍵詞：電力變壓器、無功補償、負荷計算、電纜敷設、接地與防雷。 abstractabstract according to chinas energy utilization, power supply in accordance with the principle of design, the design plan descriptions of the factory, the detailed requirements for ove

5、rall analysis of the factory, and then set high power supply system design. in the guidance, take in your group members, and help with many references to finish the design. first of all, the load calculation system, to determine the power supply system of switch power transformer, electric capacity,

6、 power lines and the substation of address, etc. and on the reactive power compensation, to reduce the transformer, electric circuit, the power switch equipment, thereby reducing the loss of electrical components, reduce its specification and voltage loss of power consumption, reducing investment. s

7、econdly, according to the actual situation of our economy and technology power transformer substation, and determine the address, types and its main connection scheme, including transformer capacity and the number of plant distribution system, the design. then, according to the situation of factory

8、with systematic design, in order to check the equipment, switch short-circuit stability of electric current flow capacity and the sensitivity of protection device, the velocity of electric current protection device, the calculation of short-circuit current, and then choose the power line and high-lo

9、w voltage electrical equipment. finally, make sure all distribution system of lightning proof grounding system design. keywords：power transformer, reactive power compensation, load calculation, and lightning protection and grounding cables. 目目 錄錄 摘 要 .i abstract .ii 第 1 章 緒言 .1 1.1 原始資料 .2 1.2 設計內容及

10、要求 .4 1.3 設計任務 .4 第 2 章 負荷計算及無功功率補償計算 .5 2.1 負荷計算 .5 2.2 無功功率補償計算 .10 第 3 章變電所主接線及變壓器的選擇 .12 3.1 變電所位置和形式選擇 .12 3.2 主接線選擇 .12 3.3 變電所主變壓器臺數和容量.14 第 4 章 短路電流的計算 .15 第5章 變電所一次設備的選擇和與校驗 .17 5.1 變電所高壓一次設備的選擇 .17 5.2 變電所高壓一次設備的校驗 .17 第6章 變電所高低壓電路設計 .21 6.1 高壓線路導線的選擇 .21 6.2 低壓線路導線的選擇 .22 第7章 變電所二次回路設計及繼電

11、保護的整定 .25 7.1 二次回路方案選擇 .25 7.2 繼電保護的基本要求 .25 7.3 繼電保護的整定 .26 第 8 章 防雷和接地裝置的確定 .30 總 結 .31 參考文獻 .32 附錄.33 謝 辭 .36 第第 1 章章 緒言緒言 電能是現代人們生產和生活的重要能源。電能既易于由其他形式的能量轉換而來， 又易于轉換為其他形式的能量以供應用。電能的輸送和分配既簡單經濟，又易于控制、 調節(jié)和測量，利于實現生產過程的自動化。因此，電能在工農業(yè)生產、交通運輸、科 學技術、國防建設等各行各業(yè)和人民生活方面得到廣泛應用。 為了保證生產和生活用電的需要，工廠供電工作要達到以下基本要求：

12、（1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。 （2）可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3）優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓質量和頻率等方面的要求。 （4）經濟 應使供電系統(tǒng)的投資少、運行費用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少 有色金屬的消耗量。 此外，在工廠供配電中應采用科學管理方法，將設計與實踐相結合。本設計共有 八章，介紹了負荷計算、高低壓線路設計、一次設備選擇、高低壓設備選擇防雷與接 地裝置設計等內容。 1.11.1 原始資料原始資料 1、概況 某地區(qū)新建工廠，設備情況如附表所示。經供電部門批準，本廠可由附近一條 10kv 的公用電線干線取得工作電源，干線首端所裝設

13、高壓斷路器斷流容量為 500mva。 ，地區(qū)氣溫為 38c，平均氣溫為 23c，該廠區(qū)土壤電阻率為 200/m2。 2、廠區(qū)布局 熱處理車間 鑄工車間 焊接車間 配電房 鍛軋車間 電鍍車間 噴漆車間 金工車間 機修車間 總裝車間 倉庫 辦公樓 生生 活活 區(qū)區(qū) 3、廠區(qū)負荷分布 序 號 車間名稱設備名稱 設備容量 （kw） 需要系數 負荷 類別 電壓 （kv） 功率因 數 各種電爐 6000.820.380.8 通風機 600.820.380.71 熱處理 車間 照明 60.920.220.95 電弧熔爐 9000.920.380.8 通風機 800.8520.380.752 鑄工 車間 照明

14、 60.920.220.95 各種焊接 4000.520.380.45 通風機 250.920.380.73 焊接 車間 照明 60.8520.220.95 機床 5000.2520.380.7 通風機 300.820.380.7 沖床 1600.4520.380.8 4 金工車間 照明 60.920.220.95 熱處理車間 鑄工車間 焊接車間 配電房 鍛軋車間 電鍍車間 噴漆車間 金工車間 機修車間 總裝車間 倉庫 辦公樓 生生 活活 區(qū)區(qū) 電鍍爐 800.820.380.75 吊車 900.620.380.7 水泵 200.620.380.7 通風機 300.820.380.75 5 電

15、鍍車間 照明 80.920.220.95 電熱柜 8000.820.380.95 吊車 700.620.380.7 風機 1200.820.380.7 6 噴漆車間 照明 80.920.220.95 吊車 9600.720.380.7 風機 300.920.380.77 總裝 車間 照明 60.920.220.95 軋床 1750.520.380.67 機床 2000.320.380.75 通風機 600.820.380.7 照明 90.521200.25 吊車 400.620.380.7 通風機 450.820.380.7 8 鍛軋車間 照明 60.920.220.95 吊車 300.520

16、.380.7 通風機 150.820.380.710 倉庫 照明 40.920.220.95 空調 3000.520.380.8 熱水器 700.720.380.8511 辦公樓 照明 100.920.220.95 空調 3000.520.380.8 熱水器 1500.720.380.8512 生活區(qū) 照明 500.920.220.95 13 配電房空調 400.520.380.8 熱水器 130.720.380.85 照明 30.920.220.95 1.21.2 設計內容及要求設計內容及要求 1、計算全廠的計算負荷，確定無功補償容量及設備； 2、確定該廠配電主接線，確定變電所 10kv 母

17、線至本廠線路導線路徑、線型； 3、確定計量方式及計量安裝點； 4、選擇配電的主要設備（10kv 線路的導線，變壓器，高、低壓開關，10kv 和 0.4kv 母線，ct，pt，低壓出線等） 5、規(guī)劃所選設備的保護配置，確定配電變壓器的保護方式及動作值； 6、配電裝置的地網設計； 7、配電室的平面配置； 1.31.3 設計任務設計任務 1、編寫設計計算書，包括： （1）計算全廠的計算負荷； （2）無功補償容量計算； （3）短路電流計算； （4）設備選擇及校驗計算； （5）配電變壓器保護定值計算。 2、編寫設計說明書，包括： （1）該廠主接線方案論證：設計該廠主電路接線，論證所設計方案是最佳方案；

18、（2）選擇主變壓器的容量和臺數； （3）設備選擇及校驗結果； （4）規(guī)劃配電變壓器的保護配置及動作定值； （5）配電裝置的地網設計方案。 3、應完成的圖紙： （1）配電主接線； （2）變壓器保護二次接線圖。 第第 2 章章 負荷計算及無功功率補償計算 2.1 負荷計算負荷計算 廠區(qū)各用電車間的計算負荷，按照如下經驗公式計算。 1、三相類負荷計算公式： 為計算有功，為需要系數，為三相設備額定有功容量 de pk pp d k e p 為計算無功， 為功率因數角 p q tg q 2、單相類負荷等效三相負荷計算公式： 為等效三相計算有功，為需要系數，為單相設備有功容量3 dn pk pp d k

19、n p 為計算無功， 為功率因數角 p q tg q 3、用電車間計算負荷計算公式： i 為車間序號，j 為車間內負荷類別數，為車間計算有功負荷 1 iij j pp i p i 為車間序號，j 為車間內負荷類別數，為車間計算無功負荷 1 iij j qq i q 為車間計算視在功率 22 iii spq i s 為車間計算負荷電流，為額定線電壓 3 i i e s i u i i e u 4、計算各車間負荷 （1）熱處理車間 電爐：0.8600480；=640 111111de pkpkw 11 11 11 p q tg 1 480 (cos0.8)tg kvar 通風機：0.86048 ；

20、=47.05 12 1212de pkpkw 12 12 12 p q tg 1 48 (cos0.7)tg kvar 照明： 1.7320.969.35；=16.43 131313 3 dn pkpkw 13 13 13 p q tg 1 9.3528 (cos0.95)tg kvar 480489.35537.35 1 p 11 p 12 p 13 pkw 64024019.31899.31 1 q 11 q 12 q 13 qkvar 1047.62 2222 111 537.35899.31spqkva 1591.7a 1 1 1047.62 330.38 e s i u （2）按照以

21、上的計算方法，計算得廠區(qū)各車間的計算負荷如下表所示。 廠區(qū)各車間的計算負荷表廠區(qū)各車間的計算負荷表 序 號 車 間 名 稱 ( )i 設 備 名 稱 ()j pij ()kw kdij cos ij qij ()kvar pi ()kw qi ()kvar si ()kva ii ()a 各 種 電 爐 6000.80.8640 通 風 機 600.80.747.04 1 熱 處 理 車 間 照 明 60.90.9516.42 666703.46968.711471.84 電 弧 熔 爐 9000.90.81080 2 鑄 工 車 間 通 風 機 800.850.7577.1 9861173.

22、521532.752328.84 照 明 60.90.9516.42 各 種 焊 接 4000.50.45100.78 通 風 機 250.90.722.05 3 焊 接 車 間 照 明 60.850.9515.51 431138.34452.65687.75 機 床 5000.250.7122.52 通 風 機 300.80.723.52 沖 床 1600.450.896 4 金 工 車 間 照 明 60.90.9516.42 696258.46742.441128.05 電 鍍 爐 800.80.7572.56 吊 車 900.60.752.93 水 泵 200.60.711.76 5 電

23、 鍍 車 間 通 風 300.80.7527.21 228186.36294.47447.41 機 照 明 80.90.9521.9 電 熱 柜 8000.80.951947.15 吊 車 700.60.741.16 風 機 1200.80.794.09 6 噴 漆 車 間 照 明 80.90.9521.9 9982104.32328.963538.59 吊 車 9600.70.7658.69 風 機 300.90.726.467 總 裝 車 間照 明 60.90.9516.42 996701.571218.281851.03 軋 床 1750.50.6778.97 機 床 2000.30.7

24、568.03 通 風 機 600.80.747.04 8 鍛 軋 車 間 照 明 60.90.9516.42 441210.46488.64742.43 9 機 修 機 床 1200.250.729.4211104.62235.51357.83 吊 車 400.60.723.52 通 風 機 450.80.735.28 車 間 照 明 60.90.9516.42 吊 車 300.50.714.7 通 風 機 150.80.711.7610 倉 庫 照 明 40.90.9510.95 4937.4161.6493.65 空 調 3000.50.8200 熱 水 器 700.70.8579.061

25、1 辦 公 樓 照 明 100.90.9527.38 380306.44488.16741.7 空 調 3000.50.8200 熱 水 器 1500.70.85169.4212 生 活 區(qū) 照 明 500.90.95136.9 500506.32711.581081.16 13 配空 400.50.826.665649.5574.77113.6 調 熱 水 器 130.70.8514.68 電 房 照 明 30.90.958.21 總計 66386480.819277.0614095.44 2.22.2 無功功率補償計算無功功率補償計算 我們知道，功率因數值的大小反映了用電設備在消耗了一定數

26、量有功功率cos 的同時向供電系統(tǒng)取用無功功率的多少，功率因數高（如） ，則取用的無功9 . 0cos 功率少，功率因數低（如，則取用的無功功率大。)5 . 0cos 功率因數過低對供電系統(tǒng)是很不利的，它使供電設備（如變壓器、輸電線路等） 電能損耗增加，供電電網的電壓損失加大，同時也降低了供電設備的供電能力。因此 提高功率因數對節(jié)約電能，提高經濟效益具有重要的意義。 1、變壓器低壓側的視在計算負荷 由計算負荷表可知：6638；6480.81；9277.06； (2) pkw (2) qkvar (2) skva 14095.44 a (2) i 2、低壓側功率因數 0.72 6638 cos

27、9277.06 3、無功補償容量 為使高壓側的功率因數0.90，則低壓側補償后的功率因數應高于 0.90，取： 。要使低壓側的功率因數由 0.72 提高到 0.95，則低壓側需裝設的并聯 cos0.95 電容器容量為： c q =66380.63524216.25 (2)(tanarccos0.72 tanarccos0.95) c qpkvar 取:=4809 個4320，則補償后變電所低壓側的視在計算負荷為： c q vark kvarqqq c 81.2160432081.6480 )2( )2( kvaqps84.69802160.86638 222 )2( 2 )2( )2( 計算電

28、流為：a u s i e 6 . 10606 38 . 0 3 84.6980 3 )2( )2( 4、變壓器的功率損耗 有功損耗：kwspt71.10484.6980015. 0015 . 0 )2( 無功損耗：418.85kw84.698006 . 0 06 . 0 )2( sqt 5、變電所高壓側的計算負荷 kwppp t 71.674271.1046638 )2( )1( kvar 2579.66418.852160.81 )2( )1( t qqq kvaqps33.72192579.6671.6742 222 )1( 2 )1( )1( a u s i e 82.416 103 3

29、3.7219 3 )1( )1( 補償后的功率因數為：，滿足要求。0.90.93 33.7219 71.6742 cos )1( )1( s p 6、年耗電量的估算 年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到： 年有功電能消耗量： tpw ap )1(. 年無功電能耗電量： tqw aq )1(. 結合本廠的情況，年負荷利用小時數為 4800h，取年平均有功負荷系數 t ，年平均無功負荷系數。由此可得本廠： 0.72 0.78 年有功耗電量： hkww ap 6 . 10 3 . 2348006742.7172 . 0 年無功耗電量： hkww aq 6 . 1066 . 9 4800

30、.66579278 . 0 第第 3 3 章變電所主接線章變電所主接線及變壓器的選擇及變壓器的選擇 3.13.1 變電所位置和形式選擇變電所位置和形式選擇 由于本廠有二級重要負荷，考慮到對供電可靠性的要求，采用兩路進線，一路 經 10kv 公共市電架空進線（中間有電纜接入變電所） ，另一路引自鄰廠高壓聯絡線。 變電所的形式由用電負荷的狀況和周圍環(huán)境情況確定，根據變電所位置和形式 的選擇規(guī)定及 gb500531994 的規(guī)定，結合本廠的實際情況，這里變電所采用單獨 設立方式，其設立位置參見廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖 ，內部布置形式參見變電所平 面布置圖 。 3.23.2 主接線選擇主接線選擇 1、方案一

31、 高、低壓側均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以 從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當一段母線故障時，分段斷路器自動 切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。缺點：當一段母 線或母線隔離開關檢修時該母線各出線須停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出 現交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。 2、方案二 單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷 對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。 3、方案三 高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通 過切換操作，即可迅速恢復對整個變電

32、所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行 檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。 以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經濟性最佳，但是其可靠性 相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數量多，接線復雜，它們的經濟性能較 差；采用方案一既滿足負荷供電要求又較經濟，故本次設計選用方案一。 根據所選的接線方式，畫出主接線圖，參見變電所高壓電氣主接線圖 。 變電所高壓電氣主接線圖變電所高壓電氣主接線圖 kwh kvah a1 #1進線隔離.pt柜 a3 #1進線柜 a5 #1計量柜 a7 #1主變出線 a9 母線聯絡柜 kwh kvah a2 #2進線隔離.pt柜 a4 #2進線柜 a6 #

33、2計量柜 a8 #2主變出線 a11 母線斷路器柜 變電所高壓配電主接線圖 至至架架空空進進線線至至#1主主變變變變高高 至至鄰鄰廠廠進進線線至至#2主主變變變變高高 3.33.3 變電所主變壓器臺數和容量變電所主變壓器臺數和容量 1、變壓器臺數的選擇 選擇變電所主變壓器臺數時需遵守下列原則： (1)對接有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，可保證一臺變壓器發(fā) 生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。 (2)對只有二級負荷的變電所，如果低壓側有與其它變電所相聯的聯絡線作為備用 電源，也可采用一臺變壓器。 (3)對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大的變電所，可采用兩臺變壓器，實行

34、經濟運 行方式。 (4)對負荷集中而容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可采用兩臺或兩臺以上 變壓器，以降低單臺變壓器容量。 (5)除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。 另外在確定變電所主變壓器臺數時，應適當考慮未來 5 10 年負荷的增長。 2、變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件： n t s (1)任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足： 30 (0.6 0.7) n t ss (2)任一臺變壓器單獨運行時，應滿足：，即滿足全部一、二級負荷需求。 30(1 11)n t ss 代入數據可得：=（0.60.7）7219.33=（4331.65053.5）。 n

35、t s kva 另外，考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為） ，所選變壓器的實際容量：20 c 也滿足使用要求，同時又考慮到未來 510 年的負荷kvass tntn 460008 . 0 1）（ 實 發(fā)展，初步取=5000 ?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為 sc3 系 n t s kva 列箱型干式變壓器。型號：sc10-5000/10 ，其主要技術指標如下表所示： 額定電壓/kv損耗/kw 變壓器型號 額定容 量/ kva 高壓低壓 聯 結 組型 號 空載負載 空載電流 % 0 i 短路阻抗 % k u sc10-5000/10100010.50.4dyn112.457.451.3

36、6 備注參考尺寸（mm）：長：1760 寬：1025 高：1655 重量（kg）：3410 第第 4 4 章章 短路電流的計算短路電流的計算 本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖 1 所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠 6km 的饋 電變電站經 lgj-185（額定載流 515a416.82 a）架空線（系統(tǒng)按電源計） ，該干線 首段所裝高壓斷路器的斷流容量為；一路為鄰廠高壓聯絡線。下面計算本500mv a 廠變電所高壓 10kv 母線上 k-1 點短路和低壓 380v 母線上 k-2 點短路的三相短路電流 和短路容量，如圖 1 所示短路點。 g 系統(tǒng) qf 380v sc10-5000/10 k-1 k

37、-2 dyn11 10kv 鄰廠高壓聯絡線 架空線l6km 圖 1 計算短路點 下面采用標么制法進行短路電流計算： 1、確定基準值 取，100 d smv a 1 10.5 c ukv 2 0.4 c ukv 所以：；ka kv mva u s i c d d 5 . 5 5 . 103 100 3 1 1 ka kv mva u s i c d d 144 4 . 03 100 3 2 2 2、計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗） （1）電力系統(tǒng)的電抗標么值：2 . 0 500 100 * 1 mva mva s s x s d （2）架空線路的電抗標么值：

38、查手冊得，因此： 0 0.35/xkm 2 2 100 * 0.35(/)61.904 (10.5) mv a xkmkm kv （3）電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術參數得，因此：%6 k u 2 . 1 5000100 1006 * 4 * 3 kva mva xx 可繪得短路等效電路圖如圖 2 所示。 1/0.22/1.904 k-1k-2 3/1.2 4/1.2 圖 2 3、計算 k-1 點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量 （1）總電抗標么值： * (1)12 0.2001.9042.104 k xxx （2）三相短路電流周期分量有效值： (3)1 1 (1)

39、 5.50 2.614 2.104 d k k ika ika x （3）其他三相短路電流： (3)(3)(3) 1 2.614 k iiika (3) 2.552.6146.666 sh ikaka (3) 1.51 2.6143.947 sh ikaka （4）三相短路容量： (3) 1 (1) 100 47.529 2.104 d k k smv a smv a x 4、計算 k-2 點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量 （1）總電抗標么值：704 . 2 2/2 . 1904 . 1 2 . 0)/( * 4 * 3 * 2 * 1 * )2( xxxxx k （2）三相短路

40、電流周期分量有效值：ka ka x i i k d k 25.53 704 . 2 144 * )2( 2)3( )2( （3）其他三相短路電流：kaiii k 25.53 )3( 2 )3()3( ；kakaisk98.9725.5384 . 1 )3( kakaisk04.5825.5309 . 1 )3( （4）三相短路容量： mva mva x s s k d k 98.36 704 . 2 100 * )2( )3( )2( 第第5 5章章 變變電電所所一一次次設設備備的的選選擇擇和和與與校校驗驗 5.15.1 變電所高壓一次設備的選擇變電所高壓一次設備的選擇 根據機械廠所在地區(qū)的外

41、界環(huán)境，高壓側采用天津市長城電器有限公司生產的 jyn2-10（z）型戶內移開式交流金屬封閉開關設備。此高壓開關柜的型號：jyn2- 10/4ztta（說明：4：一次方案號；z：真空斷路器；t：彈簧操動；ta ：干熱帶） 。 其內部高壓一次設備根據本廠需求選取，具體設備見變電所高壓電氣主接線圖 。 初選設備： 高壓斷路器： zn24-10/1250/20 高壓熔斷器：rn2-10/0.5 -50 電流互感器：lzzqb6-10-0.5-200/5 電壓互感器：jdzj-10 接地開關：jn- 3-10/25 母線型號：tmy-3 （50 4） ；tmy-3 （80 10）+1 （60 6） 絕

42、緣子型號：za-10y 抗彎強度：3.75kn（戶內支柱絕緣子） al f 從高壓配電柜引出的 10kv 三芯電纜采用交聯聚乙烯絕緣電力電纜，型號：yjv-3 50，無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度。90 c 5.25.2 變電所高壓一次設備的校驗變電所高壓一次設備的校驗 根據高壓一次設備的選擇校驗項目和條件 ，在據電壓、電流、斷流能力選擇 設備的基礎上，對所選的高壓側設備進行必需的動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定度校驗。 1、設備的動穩(wěn)定校驗 (1)高壓電器動穩(wěn)定度校驗 校驗條件： (3)(3) maxmax ; shsh iiii 由以上短路電流計算得= ；= 。并查找所選設備的數據資 (3) sh i6.

43、666ka (3) sh i2.614ka 料比較得： 高壓斷路器 zn24-10/1250/20 =50ka ，滿足條件； max i6.666ka 電流互感器 lzzqb6-10-0.5-200/5 =79ka，滿足條件； max i6.666ka jn-3-10/25 接地開關=63 ka ，滿足條件。 max i6.666ka (2)絕緣子動穩(wěn)定度校驗 校驗條件： 母線采用平放在絕緣子上的方式，則： (3) alc ff （其中=200mm； =900mm） ，所以：= (3)(3)(3)272 310/ csh l ffin a a al (3) c f 滿足要求。 272 0.9

44、3(6.666)10/34.63 0.2 m kan an m 3.75kn (3)母線的動穩(wěn)定校驗 校驗條件： tmy 母線材料的最大允許應力=140mpa。10kv 母線的 alc al 短路電流=；= 三相短路時所受的最大電動力： (3) sh i3.947ka (3) sh i6.666ka = (3) c f 272 0.9 3(6.666)10/34.63 0.2 m kan an m 母線的彎曲力矩： (3) 34.630.9 3.12 1010 flnm mn m 母線的截面系數： 22 63 (0.05 )0.004 1.67 10 66 b hmm wm 母線在三相短路時的

45、計算應力： 63 3.12 1.87 1.67 10 c mn m mpa wm 可得，=140mpa=，滿足動穩(wěn)定性要求。 al c 1.87mpa 2、高壓設備的熱穩(wěn)定性校驗 (1)高壓電器熱穩(wěn)定性校驗 校驗條件： 查閱產品資料： 2(3)2 tima i tit 高壓斷路器：=31.5ka,t=4s； t i 電流互感器：=44.5ka ,t=1s；接地開關：=25ka,t=4s。取 t i t i ，=，將數據代入上式，經計算以上電器均滿0.70.10.8 imaopoc ttts (3) i2.614ka 足熱穩(wěn)定性要求。 (2)高壓母線熱穩(wěn)定性校驗 校驗條件： a=查產品資料，得銅

46、母線的 c=171，取 min a (3)ima t i c 2 s a mm 。0.75 ima ts 母線的截面： a=50 4=200 2 mm 2 mm 允許的最小截面： 2 min 2 0.75 2.61413.24 171 s akamm s a mm 從而，該母線滿足熱穩(wěn)定性要求 。 min aa (3)高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗 校驗條件： a= min a (3)ima t i c 允許的最小截面： 2 min 2 0.75 2.61413.24 171 s akamm s a mm 所選電纜 yjv-3 50 的截面 a=50從而，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求 2 mm min aa

47、 。 3、變電所低壓一次設備的選擇 低壓側采用的也是天津長城電器有限公司生產的 ggd2 型低壓開關柜，所選擇的 主要低壓一次設備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖 。部分初選設備： 低壓斷路器：na1 型智能萬能斷路器、tms30 型塑殼無飛弧智能斷路器 低壓熔斷器：nt 系列 電壓互感器：jdz1 系列 電流互感器：lmzj1 、lmz1 系列 母線型號： tmy-3 （80 10）+1 （60 6） 絕緣子型號：za-6y 抗彎強度：3.75kn（戶內支柱絕緣子） al f 另外，無功補償柜選用 2 個 gcj1-01 型柜子，采用自動補償，滿足補償要求。 4、變電所低壓一次設備的校驗 由

48、于根據低壓一次設備的選擇校驗項目和條件進行的低壓一次側設備選擇， 不需再對熔斷器、刀開關、斷路器進行校驗。關于低壓電流互感器、電壓互感器、電 容器及母線、電纜、絕緣子等校驗項目與高壓側相應電器相同，這里僅列出低壓母線 的校驗：380kv 側母線上母線動穩(wěn)定性校驗：校驗條件： alc tmy 母線材料的最大允許應力=140mpa。 al 380kv 母線的短路電流、，三相短路時所受的最大電動kaisk98.97 )3( kaisk04.58 )3( 力為：nan m m kaf31.7482/10 2 . 0 9 . 0 )98.97(3 272)3( 母線的彎曲力矩：mn mnlf m 41.

49、673 10 9 . 0 3 . 7482 10 )3( 母線的截面系數： 22 53 (0.08 )0.01 1.07 10 66 b hmm wm 母線在三相短路時的計算應力： mpa m mn w m c 94.62 1007 . 1 41.673 35 可得，=140mpa=，滿足動穩(wěn)定性要求。 al c mpa94.62 380v 側母線熱穩(wěn)定性校驗：校驗條件： a= min a (3)ima t i c 查產品資料，得銅母線的 c=171，取。 2 s a mm 0.75 ima ts 母線的截面： a=80 10=800 2 mm 2 mm 允許的最小截面： ，從而，滿足 2 2

50、 min 71.269 171 75 . 0 25.53mm mm s a s kaa min aa 熱穩(wěn)定性要求 。 第第6 6章章 變變電電所所高高低低壓壓電電路路設設計計 為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質、經濟，選擇導線和電纜時應滿足下列條件： 發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經濟電流密度；機械強度。 根據設計經驗：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 件選擇導線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路，因對電 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。 6.16.1 高壓線路導線的選擇高壓線路導線的選擇 1、單電源供電方式

51、 單電源供電有放射式和樹干式兩種。 (1)放射式線路特點是每個用戶由獨立線路供電。放射式線路敷設容易，維護方 便，運行中互不影響，當一線路發(fā)生故障時，不影響其他線路的正常運行，而且便于 裝設自動裝置。但該線路所用高壓開關設備較多，使投資增加。當某一線路發(fā)生故障 或檢修時，該線路所供電的負荷都要停電，供電可靠性不很高。因此，放射式接線一 般只適用于三級負荷和個別二級負荷。 (2)樹干式線路特點是多個用戶由一條干線供電。樹干式線路所用的高壓開關設備 少，耗用導線也較少，投資省，增加用戶時不必另增線路，易于適應發(fā)展。但該線路 供電可靠性較差，當某一段干線發(fā)生故障或檢修時，則在其后的若干變電所都要停電

52、， 這種接線僅適用于三級負荷。 2、雙電源供電方式 雙電源供電方式有雙放射式、雙樹干式和公共備用干線式等。這種接線方式可彌 補單電源供電方式的不足。 (1)雙放射式 即一個用戶由兩條放射式線路供電。一條線路故障或檢修時，用戶 可由另一條線路保持供電，因此其供電可靠性高，多用于對容量大的重要負荷供電。 (2)雙樹干式 即一個用戶由兩條不同電源的樹干式線路供電。對每個用戶來說， 都獲得雙電源，因此供電可靠性大大提高，可適用于對容量不太大、離供電點較遠的 重要負荷供電。 (3)公共備用干線式 即各個用戶由單放射式線路供電，同時又從公共備用干線上取 得備用電源。對每個用戶來說，都是雙電源，可用于對容量

53、不太大的多個重要負荷供 電。 3、環(huán)形供電方式 環(huán)形供電方式實質是兩端供電的樹干式。多數環(huán)形供電方式采用“開口”運行 方式，即環(huán)形線路開關是斷開的，兩條干線分開運行。當任何一段線路故障或檢修 時，只需經短時間的停電切換后，即可恢復供電。環(huán)形供電方式適用于對允許短時 間停電的二、三級負荷供電。 總的來說，工廠高壓線路的接線應力求簡單可靠。運行經驗證明，供電線路如 果接線復雜，層次過多，因誤操作和設備故障而產生的事故也隨之增多，同時處理 事故和恢復供電的操作也比較麻煩，從而延長了停電時間。由于環(huán)節(jié)較多，繼電保 護裝置相應復雜，動作時限相應延長，對供電系統(tǒng)的繼電保護十分不利。 此外，高壓配電線路應盡

54、可能深入負荷中心，以減少電能損耗和有色金屬的消耗 量；同時盡量采用架空線路，以節(jié)約投資。 6.26.2 低壓線路導線的選擇低壓線路導線的選擇 工廠低壓線路也有放射式、樹干式和環(huán)形等幾種其本接線方式。 1、放射式 放射式特點是發(fā)生故障時互不影響，供電可靠性較高，但在一般情況下，其有色 金屬消耗量較多，采用的開關設備也較多，且系統(tǒng)的靈活性較差。這種線路多用于供 電可靠性要求較高的車間，特別適用于對大型設備供電。 2、樹干式 樹干式的特點正好與放射式相反，其系統(tǒng)靈活性好，采用的開關設備少，一般情 況下有色金屬的消耗量少；但干線發(fā)生故障時，影響范圍大，所以供電可靠性較低。 低壓樹干式接線在工廠的機械加

55、工車間、機修車間和工具車間中應用相當普遍，因為 它比較適用于供電容量小、且分布較均勻的用電設備組，如機床、小型加熱爐等。 3、低壓環(huán)形供電 環(huán)形供電的可靠性高，任一段線路發(fā)生故障或檢修時，都不致于造成供電中斷， 或者只是暫時中斷供電，只要完成切換電源的操作，就能恢復供電。環(huán)形供電可使電 能損耗和電壓損耗減少，既能節(jié)約電能，又容易保證電壓質量。但它的保護裝置及其 整體配合相當復雜，如配合不當，容易發(fā)生誤動作，反而擴大故障停電范圍。實際上， 低壓環(huán)形方式和高壓環(huán)形方式一樣，大多數也采取“開口”方式運行。 在工廠的低壓配電系統(tǒng)中，往往是幾種接線方式的有機組合，依具體情況而定。 不過在正常環(huán)境的車間或

56、建筑內，當大部分用電設備容量不很大且無特殊要求時，宜 采用樹干式配電，這主要是因為樹干式配電較放射式配電經濟，且有成熟的運行經驗。 故本設計中采用的是放射式接線方式。 結合計算負荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為： 序 號 車間名稱 ( ) i 計算負荷電流 ii () a 導線型號 額定載流 () a 1 熱處理車間 1471.84 vv22-1kv- 3630+1800 a/b/c 相分別采用 630型 2 mm 號 2 根并聯， ial28801760a；n 相 采用 1 根 800型號 2 mm ial111001100a 2 鑄工車間 2328.84 vv22-1kv-

57、3630+1800 a/b/c 相分別采用 630型 2 mm 號 3 根并聯， ial38802640a；n 相 采用 1 根 800型號 2 mm ial111001100a 3 焊接車間 687.75 vv22-1kv- 3630+1150 a/b/c 相分別采用 630型 2 mm 號 1 根， ial1880880a；n 相 采用 1 根 150型號 2 mm ial1350350a 4 金工車間 1128.05 vv22-1kv- 3400+1400 a/b/c 相分別采用 400型 2 mm 號 2 根并聯， ial26501300a；n 相 采用 1 根 400型號 2 mm

58、ial1650650a 5 電鍍車間 447.41 vv22-1kv- 3300+195 a/b/c 相分別采用 300型 2 mm 號 1 根， ial1560560a；n 相 采用 1 根 95型號 2 mm ial1260260a 6 噴漆車間 3538.59 vv22-1kv- 31000+1800 a/b/c 相分別采用 1000 型號 3 根并聯， 2 mm ial313003900a；n 相采用 2 根 800型號 2 mm ial211002200a 7 總裝車間 1851.03 vv22-1kv- 2800+1800 a/b/c 相分別采用 800型 2 mm 號 2 根并聯

59、， ial211002200a；n 相采用 1 根 800型號 2 mm ial111001100a 8 鍛軋車間 742.43 vv22-1kv- 3630+1185 a/b/c 相分別采用 630型 2 mm 號 1 根， ial1880880a；n 相 采用 1 根 185型號 2 mm ial1410410a 9 機修車間 357.83 vv22-1kv- 3240+195 a/b/c 相分別采用 300型 2 mm 號 1 根， ial1480480a；n 相 采用 1 根 95型號 2 mm ial1260260a 10 倉庫 93.65 vv22-1kv- 335+110 a/b

60、/c 相分別采用 35型 2 mm 號 1 根， ial1145145a；n 相 采用 1 根 10型號 2 mm ial16565a 11 辦公樓 741.7 vv22-1kv- 3630+1185 a/b/c 相分別采用 630型 2 mm 號 1 根， ial1880880a；n 相 采用 1 根 185型號 2 mm ial1410410a 12 生活區(qū) 1081.16 vv22-1kv- 3400+1400 a/b/c 相分別采用 400型 2 mm 號 2 根并聯， ial26501300a；n 相 采用 1 根 400型號 2 mm ial1650650a 13 配電房 113.