工廠供電課程設(shè)計某冶金機械修造廠35KV降壓變電所設(shè)計（繼電保護）

1、2010年度課程設(shè)計某冶金機械修造廠35kv降壓變電所設(shè)計（繼電保護）院 系： 工學(xué)院 專 業(yè)：電氣工程及其自動化 年 級： 08級 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 2010年12月一、 設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計題目某冶金機械修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計。（二）設(shè)計要求 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計說明書，給出設(shè)計圖樣。（三）設(shè)計依據(jù)1、工廠總平面布置圖 另附（參看圖一）2、工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格 本廠主要承擔(dān)全國冶金工業(yè)系統(tǒng)礦

2、山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。年生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件10000t，鑄鐵件300t，鍛件100t，鉚焊件2500t。3、工廠各車間負荷情況及車間變電所的容量（如表1-1和表1-2）4、供用電協(xié)議1）、工廠電源從供電部門某220/35kv變電站以35kv雙回架空線引入本廠，其中一路作為工作電源，另一路作為備用電源。兩個電源不并列運行。變電站距廠東側(cè)8km。2）系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)（如表1-3所示）其供電系統(tǒng)圖，如圖1-1所示。3）供電部門對工廠提出的技術(shù)要求：區(qū)域變電站35kv饋電線路定時限過流保護裝置的整定時間top=2s，工廠總降壓變電所保護的動作時間不得大于1.

3、5s。工廠在總降壓變電所35kv電源側(cè)進行能量計量。工廠最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。4）工廠自然條件 本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為21，年最低氣溫為2，年最熱月平均最高氣溫為30，年最熱月平均氣溫為25，年最熱月地下0.8m處平均氣溫為25，當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。5）地質(zhì)水文資料 本廠所在地區(qū)平均海拔200m，地層以砂粘土為主，地下水位為3m。（四）設(shè)計任務(wù)1、設(shè)計說明書（目錄、負荷計算表、互感器類型的選擇、降壓所繼電保護的整定、防雷保護和接地裝置的設(shè)計、繼電保護及防雷保護圖、附錄參考文獻）2、設(shè)計圖樣（五）設(shè)計時間2010年12月16日至2010年12

4、月30日（兩周） 指導(dǎo)教師 年 月 日圖一 某冶金機械制造廠總平面圖二、設(shè)計說明書目錄一、工廠總平面圖3二、負荷計算表5三、互感器的要求及選擇6四、變電所繼電保護的整定7五、防雷保護與接地裝置的設(shè)計10六、工廠總平面布置圖12七、附錄主要參考文獻131、負荷計算1.1負荷計算 各廠房的負荷計算如表1-1所示表1-1 各車間380v負荷計算表 序號車間（單位）名稱設(shè)備容量kw需要系數(shù)功率因數(shù)計算負荷車間變電所代號變壓器臺數(shù)及容量kvap30/kwq30/kvars30kvai30/a1鑄鋼車間20000.40.651.178009361231318708no.1車變2x8002鑄鐵車間10000

5、.40.701.02400408571.3787.16no.2車變2x400砂庫1100.70.61.3377102.41128.13194.67小計31100.661.13477510.41699.52152.63鉚焊車間12000.30.451.983607138001213.3no.3車變1#水泵房280.750.80.75211626.2539.84小計12280.442.9381729826.251253.144空壓站3900.850.750.88331.5291.72442671.57no.4車變1x500機修車間1500.250.651.1737.543.957.787.7鍛造車

6、間2200.30.551.5266100.3120.1182.4木型車間1860.350.601.3365.185.58108.5168.9制材廠200.280.61.335.66.339.3314.2綜合樓200.9101801827小計9861.06523.7529.9755.021146.75鍋爐房3000.750.80.75225168.75281.25427.32no.5車變1x3152#水泵房280.750.80,752115.7526.2539.88倉庫（1、2）280.30.651.1726.430.940.6362.73污水提升站140.650.80.759.16.8311.

7、3817.28小計4300.770。.83281.5222.3359.5546.21表1-2 各車間6kv高壓負荷計算表序號車間（單位）名稱高壓設(shè)備名稱設(shè)備容量kw需要系數(shù)功率因數(shù)計算負荷p30/kwq30/kvars30kvai30/a1鑄鋼車間電弧爐2x12500.90.870.5722501282.52589.8248.92鑄鐵車間工頻爐2x2000.80.90.48320153.6354.9634.23空壓站空壓機2x2500.850.850.62425263.5500.148小計0.91269624773660323.4表1-3 區(qū)域變電站系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路容量系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路

8、容量最大運行方式s.max=200mva最小運行方式s.max=175mva2、互感器的要求及選擇2.1 電流互感器 在高壓電網(wǎng)中，計量儀表的電流線圈和繼電保護裝置中繼電器的電流線圈都是通過電流互感器供電的。這樣可以隔離高壓電，有利于運行人員的安全，同時可以使儀表等繼電器的標(biāo)準(zhǔn)化。它的準(zhǔn)確度與它的二次側(cè)所接的負荷大小有關(guān)，即與它接入的阻抗大小有關(guān)。2.2電壓互感器 電壓互感器是測量高壓用的，其一次繞組與高壓電路并聯(lián)，額定電壓與電路電壓同一等級，二次繞組額定電壓均為100v，它的二次側(cè)不能短路運行，所以它的兩側(cè)要裝熔斷器來切除內(nèi)部故障。2.3 35kv一次側(cè)高壓設(shè)備選擇其校驗如下：（查表5-11

9、選擇一次設(shè)備的校驗項目）2.3.1 電流互感器lqz-35,600/5的校驗 動穩(wěn)定校驗條件imaxish；查表可知lqz-35,600/5的動穩(wěn)定倍數(shù)為100,1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為65（5s）額定電壓un等于35kv滿足要求；額定電流in=500aish=78.52a滿足要求；動穩(wěn)定度：查資料表得動穩(wěn)定倍數(shù)=100，ki=600/5=65，根據(jù)校驗公式熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度滿足要求。2.3.2 電壓互感器jd6-35、35/0.1校驗 額定電壓等于un=35kv 35kv滿足要求。3、變電所繼電保護的整定3.1 35kv主變壓器保護裝置設(shè)計對變壓器的下列故障及異常運行的方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置1）

10、 變壓器內(nèi)部故障有繞組相間短路、繞組匝間短路及其出現(xiàn)的相間短路何在中性點直接接地單相接地故障采用裝設(shè)瓦斯保護、縱聯(lián)差動保護。2） 外部相間短路引起的過流采用過流保護，如果過電流時限保護超過0.5s可采用電流速斷保護。3） 過負荷保護。4） 變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障，要設(shè)置溫度保護。3.1.1 主變壓器的繼電保護裝置1）裝設(shè)瓦斯保護 當(dāng)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(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)作用于斷開變壓器各側(cè)斷路器。當(dāng)變壓器安裝處電源側(cè)無斷路器或短路開關(guān)時，可作用于信號。2）變壓器的縱聯(lián)差動保護 10000kva及以上的單獨運行變壓器和6300kva及以上

11、并列運行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。6300kva及以下單獨運行的重要變壓器，亦可裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。3）裝設(shè)過電流保護（已知高壓配電所進線上的計算電流i30=78.5）表3-1 短路計算結(jié)果表 （已知）短路計算點三相短路電流/ka三相短路容量/kvaik(3)i(3)i(3)ish(3)ish(3)sk(3)k-12.042.042.045.203.0845.5k-24.044.044.047.434.4044.1定時限過流保護 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5a利用式（6-2）其中iop=krelkwil.max/(kreki;il.max)=2i30; krel=1.2;

12、kw=1; kre=0.8; ki=500/5; 動作電流為：iop=1.2x1x157/(0.8x100)=2.355a,整定為3a。所以采用dl-10型繼電器。過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗 利用式（6-4）sp= ik.min/iop.1;其中ik.min= ik-2(2)/ kt;因此保護靈敏系數(shù)為：sp=1x0.866x2040/(100x3)=5.891.5滿足靈敏系數(shù)的要求。反時限多電流保護 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5a動作電流 iop=krelkwil.max/(kreki )；其中il.max=2i30; krel=1.3; kw=1; kre=0.8; ki=

13、500/5;iop=1.3x1x2x5000a/(0.8x100x1.735x35)=2.68a，整定為3a。所以采用gl-22/5型電流繼電器。動作時限top整定為;0.5s.過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗 利用式（6-4）sp= ik.min/iop.1;其中ik.min= ik-2(2)/ kt=0.866x2040/(100x3)=5.89(查表3-1可知);因此保護靈敏系數(shù)為：sp=1x/1=5.891.5滿足靈敏系數(shù)的要求。4)裝設(shè)電流速斷保護 利用gl-22/5繼電器的電流速斷裝置。 速斷電流的整定。iqb=krelxkwximax/(kixkt)krel=1.4，kw=1，imax=

14、2.04ka，ki=500/5=100,kt=35/10=3.5; ik.max=ik-2(3)=204ka因此速斷電流為： iqb=1.4x1x2040/(100x3.5)=8.16a,整定為9a。速斷電流倍數(shù)整定為： kqb=iqb/iop=9/3=3,即整定為3倍（可不為整數(shù)，但必須在28之間） 電流速斷保護靈敏系數(shù)的檢驗：ik.min=ik-1(2)=0.866x2.04ka=1.77ka,ipb.1=iqbki/kw=6ax100/1=0.6kasp=1.77/0.6=2.95，按gb5006292規(guī)定，電流保護（含電流速斷保護）的最小靈敏系數(shù)為 1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護的

15、靈敏系數(shù)滿足要求的。5)裝設(shè)過負荷保護 過負荷動作電流的整定計算iop=(1.2-1.25)ii。n/ki=78.52/100=0.79a，整定為1a。所以采用dl-10型電流繼電器。動作時限top整定為10s。以躲過電動機的自起動，當(dāng)過負荷保護起動后，在達到時限后仍未返回，則動作zdjh裝置。3.2 10 kv主變壓器保護裝置設(shè)計(1)800kva變壓器保護裝置1）裝設(shè)瓦斯保護 2）定時限過流保護 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5a動作電流為：iop=krelkwii.max/(kreki)iop=1.2x1x157.04/(0.8x100)=3.1a,整定為4a。所以采用dl

16、-10型繼電器。動作時限top整定為1s過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗 利用式（6-4）因此保護靈敏系數(shù)為：sp=1x0.866x4040/(100x4)=8.71.5滿足靈敏系數(shù)的要求。反時限多電流保護 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5a動作電流 iop=krelkwii.max/（kreki） iop=1.3x1x2x800a/（0.8x100x1.735x10）=1.49a，整定為2a。所以采用gl-22/5型電流繼電器。動作時限top整定為;0.5s.過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗 利用式（6-4）因此保護靈敏系數(shù)為：sp=1x0.866x4040/(100x4)=8.71.5滿足靈

17、敏系數(shù)的要求。4)裝設(shè)電流速斷保護 利用gl-22/5繼電器的電流速斷裝置。 速斷電流的整定 速斷電流：iqb=krelxkwximax/(kixkt)kre=1，kw=1，imax=2.04ka，ki=500/5=100,kt=10/0.4=25;ik.max=ik-2(3)= 4.04ka;因此速斷電流為： iqb=1.4x1x4040/(100x25)=2.26a,整定為4a。速斷電流倍數(shù)整定為： kqb=iqb/iop=4/2=2,即整定為2倍（可不為整數(shù)，但必須在28之間） 電流速斷保護靈敏系數(shù)的檢驗：ik.min=ik-1(2)=0.866x4.04ka=3.49ka,ipb.1=

18、iqbki/kw=5ax100/1=0.5kasp=3.49/0.5=6.5，按gb5006292規(guī)定，電流保護（含電流速斷保護）的最小靈敏系數(shù)為 1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護的靈敏系數(shù)滿足要求的。5)裝設(shè)過負荷保護 過負荷動作電流的整定計算iop(01)=(1.2-1.25)ii。n/ki=78.52/100=0.79a，整定為1a。所以采用dl-10型電流繼電器。動作時限top整定為10s。以躲過電動機的自起動，當(dāng)過負荷保護起動后，在達到時限后仍未返回，則動作zdjh裝置。3.3 防雷保護與接地裝置的設(shè)計3.3.1變電所的防雷保護1、裝設(shè)避雷針或避雷帶（網(wǎng)）變配電所及其屋外配電裝置，應(yīng)裝設(shè)避雷針以防護直擊雷。2、裝設(shè)避雷器 用以防止雷電入侵波對變配電所電氣裝置特別是主變壓器的危害。（1）直擊雷的防護 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。 如變電所的住變壓器裝在室外或有露天配電裝置時，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護范圍包括整個變電所。如果變電所處在其他建筑物的直擊雷防護范