某學院供配電課程設計論文

1、洛陽理工學院供配電課程設計(論文)新開源2車間專用變電所10KV電氣一次設計摘 要本設計的題目為“某工廠10kV車間變電所電氣部分設計”。設計的主要內(nèi)容包括：變電所的位置與形式；主變臺數(shù)、容量、型號；電氣主接線方案設計；短路電流計算；負荷計算；無功功率補償；電氣設備選擇及校驗（母線、高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補償電容器）；低壓配電網(wǎng)絡設計、連接方式；導線截面選擇及線損計算等。選擇繼電保護裝置，防雷保護和接地裝置方案及設計，10/0.4kV變電所主變壓器選擇；配電裝置設計；繼電保護規(guī)劃設計；防雷保護設計等。其中還對變電所的主接線通過CAD制圖直觀的展現(xiàn)出來。本次設計的

2、內(nèi)容緊密結合實際，通過查找大量相關資料，設計出符合當前要求的變電所。本變電所對低壓側負荷的統(tǒng)計計算采用需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率，本設計進行了無功功率補償設計，使功率因數(shù)從0.74提高到0.96；短路電流的計算包括短路點的選擇及其具體數(shù)值計算；而電氣設備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計算的結果進行校驗的方法；繼電保護設計主要是對變壓器進行電流速斷保護和過電流保護的設計計算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用避雷針防直擊雷保護。關鍵詞： 負荷計算，短路電流計算，繼電保護，接地裝置，變壓器 第 46 頁 共 46 頁洛陽理工學院供配電課程設計(論文)目錄前言1第1章 任

3、務說明31.1 設計要求31.2 車間概況及設備平面布置圖31.3 負荷情況31.4 供電電源情況41.5 電價計算41.6 建設期用電41.7氣象、地質水文資料4第2章 機加工車間的負荷計算52.1 負荷計算52.2 無功功率補償7第3章 工廠變電所的設備選擇及主接線設計93.1 總降壓變電所位置的確定93.2 變壓器數(shù)量及容量的選擇93.3 變電所的電氣主接線的選擇103.3.1 變電所主接線的選擇103.3.2 變電所主接線方案的繪制11第4章變電所的短路電流計算134.1 短路電流計算的目的及方法134.2 短路電流計算134.2.1 繪制計算電路圖134.2.2 確定基準值144.2

4、.3 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值144.2.4 k-1故障點的短路電流計算154.2.5 k-2故障點的短路電流計算16第5章 變電所一次設備的選擇校驗175.1 變電所高壓一次設備的介紹175.2 一次設備的選擇與校驗的條件和項目175.3 變電所10kV一次設備的選擇與校驗195.5 高壓母線的選擇23第6章 變電所進出線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇246.1 導線和電纜截面選擇時滿足的條件246.2 10kV高壓進線的選擇校驗246.2.1 10kV高壓進線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇256.2.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇25第7章 變電所隊繼電保護裝置的選擇307.1繼電

5、保護的概念327.1.1繼電保護的定義及組成327.1.2繼電保護裝置裝置的基本要求327.2 電力變壓器的繼電保護裝置337.2.1變壓器的瓦斯保護347.2.2 變壓器的電流保護357.2.2 變壓器的差動保護35第8章 變電所的防雷保護與接地裝置的設計368.1變電所的防雷保護368.1.1 直擊雷防護368.1.2 雷電侵入波的防護368.2 變電所保護接地的設計378.2.1 接地與接地裝置378.2.2保護接地的分類及應用37變電所(substation)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進

6、行變換、集中和分配的場所。變電所(substation)就是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所。為保證電能的質量以及設備的安全，在變電所中還需進行電壓調(diào)整、以及輸配電線路和主要電氣設備的保護。無論國內(nèi)國外，還是從管理方、運行方及設計單位對于變電站實現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。變電站綜合自動化也采用了新的技術全分散式變電站自動化系統(tǒng)和先進的網(wǎng)絡技術。本課題設計了一個某工廠的供電系統(tǒng)，再滿足工廠供電設計中安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的基本要求的前提下，首先根據(jù)全廠和車間的用電設備情況和生產(chǎn)工藝要求，進行了負荷計算，通過功率因數(shù)的計算，進行無功補償設計(包括無功補償容量計算和補償設備選擇

7、、校驗)，確定了工廠的供電方案，通過技術經(jīng)濟比較，確定了供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了主變壓器的臺數(shù)和容量。其次，本文設計了廠區(qū)供電和配電網(wǎng)絡，進行了車間變電所以及車間配電系統(tǒng)和車間電氣照明設計，按照經(jīng)濟電流密度法，選擇了合適的導線和電纜，通過合理設置短路點，進行正確的短路電流計算，進行了主要電氣設備的選型和校驗。最后，本文還進行了電力變電壓器和主要電力線路的繼電保護設計。通過上述設計，基本確定了某機加工廠內(nèi)部的供配電系統(tǒng)，并且在本設計中，盡可能選擇低損耗電氣設備，以節(jié)約電能，體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的設計思想。工廠供電設計必須遵循的一般原則：(1) 工廠供電設計必須遵守國家的有關法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國

8、家的有關方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等經(jīng)濟技術政策。(2) 工廠供電設計應做到保障人身和設備的安全、供電可靠。電能質量合格。技術先進和經(jīng)濟合理，設計中應采用符合國家現(xiàn)行有關標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。(3) 工廠供電設計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設計方案。(4) 工廠供電設計應根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠、近期結合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性1。表0-1示出了工廠供電設計依據(jù)的主要設計規(guī)范。表0-1 工廠供電設計依據(jù)的主要設計規(guī)范序號規(guī)范代號規(guī)范名稱1GB50052-

9、2009供配電系統(tǒng)設計2GB50053-9410kV及以下變電所設計3GB50054-2011低壓配電設計4GB50055-93通用用電設備配電設計5GB50057-94建筑物防雷設計6GB50059-9235110kV變電所設計7GB50060-923110kV高壓配電裝置8GB50061-9766kV及以下架空電力線路設計第1章 任務說明1.1 方案論證 1. 根據(jù)設計題目的要求，適當考慮工廠生產(chǎn)、發(fā)展的實際情況，按照安全、可靠、經(jīng)濟、靈活的原則，確定設計方案并進行了方案論證. 2.選擇繼電保護裝置，防雷和接地裝置方案及設計；3. 參考工程設計手冊和其他參考書，按規(guī)范要求作出設計說明，繪出

10、設計圖樣并進行設備選型。1.2 車間概況及設備平面布置圖 新開源2#車間為全框架鋼結構車間，長150米、寬68 米、高14 米，車間內(nèi)共四跨，每跨寬 米全通透，每跨配有行車四臺，2臺16T，2臺5T。共16臺。車間內(nèi)用電設備主要為中頻電加熱設備、電輔助加熱氣體加熱爐 以及沖壓、鍛壓設備，其余設備為一般機加工及焊接設備。設備按照生產(chǎn)工藝要求擺放，同類設備多在同一區(qū)域，車間分區(qū)比較明確。如圖1-1： 圖1-1 車間平面簡圖1.3 負荷情況低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明設備為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷統(tǒng)計參見下表1-1。供電部門對功率因數(shù)的要求值：10kV供電時，。車間

11、的用電設備（所在位置見附1）情況如下：序號名稱規(guī)格型號臺數(shù) 單臺容量 總容量1推彎機21912402402推彎機D42612002003液壓機B315122224液壓機X500164645液壓機B315122226熱處理爐160607加熱爐RX12011501508天然氣加熱爐RX12019天然氣加熱爐RX120110擠壓三通液壓機4000T113213211擠壓三通液壓機114T152.552.512照明組13電動坡口機Q1260-13144214電動坡口機 STPG-8001181815電動坡口機D4261151516電動坡口機D2701101017車床C630-137.522.518車床

12、C620-1B1101019車床6181101020牛頭刨床B65017.57.521鉆床ZX50C-II14422天車5T81518023天車16T82510024電焊機ZX7-50084032025空氣壓縮機V0.6/12.51404026等離子切割機120020027焊條烘干機1303028電焊機BX1-400A1303029整口機219-27317.57.530整口機325-37717.57.531整口機406-42617.57.532整口機480-6301101033自動拋光機Q3761282834自動拋光機Q37B112121.4 供電電源情況工廠東北方向3公里處有新建110KV老

13、井變電站，110/35/10kV，1×40MVA變壓器一臺作為工廠的主電源，允許用35kV或10kV中的一種電壓向工廠供電。35kV側系統(tǒng)的最大三相短路容量為1500MV·A，最小三相短路容量為1000 MV·A。10kV側系統(tǒng)的最大三相短路容量為450MV·A，最小三相短路容量為200 MV·A.1.5電價計算供電部門實行兩部電價制。1>:基本電價：按變壓器安裝容量每1kV·A，20元/月計費；2>:電度電價：供電電壓為35kV時，=0.62元/（kWh）；供電電壓為10kV時，=0.65元（kWh）。1.6建設期用電：

14、建設初期用電取自紅山鄉(xiāng)坡地村0.4kv低壓配電線路， 建設后期及生產(chǎn)調(diào)試用電取自2#車間變電所，變壓器容量統(tǒng)籌考慮。1.7 氣象、地質水文資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為17，年最低氣溫為-8。年雷暴天數(shù)約為20天。本廠所在地區(qū)，地層以砂質粘土為主。第2章 機加工車間的負荷計算2.1 負荷計算我國目前普遍采用的確定設備計算負荷的方法有需要系數(shù)法和二項式法兩種，而前者應用最為普遍。需要系數(shù)法：用設備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算計算負荷。當用電設備臺數(shù)較多、各臺設備容量相差不甚懸殊時，通常都采用需要系數(shù)法計算；二次項系數(shù)法：將符合分為基本負荷和附加負荷，后者考慮一定數(shù)量

15、大容量設備影響。當用電設備臺數(shù)少而容量相差懸殊，用二項式法計算1-3。本設計結合實際情況，采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有：有功計算負載：無功計算負載：視在計算負載：計算電流：各用電車間負荷計算結果如表2-1所示表2-1 車間負荷計算表編號名稱類別各機械組代號設 備容量Pe/kW需要系數(shù)KdcosTan計算負荷PN/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1機加工動力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.43

16、5.20.20.51.737.012.214.021.3續(xù)表2-1 車間負荷計算表車間No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小計-493.5-258116.6290.3441.12鑄造車間動力No.61820.40.90.4872.834.980.9122.9No.71560.680.880.5410657.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.544.32.34.97.5小計-537274.7167.8321.9489.13鉚焊車間動力No.101590.30.452.0

17、47.795.4106161.1No.111350.30.452.040.58190136.7照明No.1280.360.880.542.91.63.35.0小計-302-91.1178199.3302.84電修車間動力No.131800.30.51.735493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165.278.8119.7照明No.15100.360.880.543.61.94.16.2小計-337-101.7160.5190.9290總計(380V側)全部線路1669.5-725.5622.91004.31525.8取，653591.8881.31339由前面

18、統(tǒng)計結果，取，計算總有功計算負荷，總無功計算負荷，總的視在計算負載，總的計算電流： 最大負荷時的功率因數(shù)：計算的結果同樣填入上表。2.2 無功功率補償供電部門對功率因數(shù)的要求為當以35kV供電時，cos0.85，以10kV供電時，cos0.90。基于此，我們?nèi)os應大于0.9。而由上面計算可知，低于0.9，因此必須進行無功補償1-3?？紤]到變壓器本身的無功功率損耗QT遠大于其有功功率耗損PT,一般，因此，在變壓器低壓側進行無功補償時，低壓側補償后的功率因數(shù)應略高于0.90，這里取。要使低壓側功率因數(shù)由0.74提高到0.92，低壓側需裝設的并聯(lián)電容容量為： = =313.4 kvar，取QC

19、= 450 kvar參考附圖2可知，選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容可選用BWF6.3-50-1型。因此，其電容器的個數(shù)為：。由于電容器是單相的，所以應為3的倍數(shù)，經(jīng)計算，取9個正好。無功補償后，變電所低壓側的計算負荷為：變壓器的功率損耗為是變電所高壓側的計算負荷為無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為即工廠的功率因數(shù)因此，符合本設計的要求。無功補償后工廠380V側和10kV側的負荷計算如表2-2所示。表2-2 無功補償后工廠的計算負荷項 目cos計 算 負 荷PN/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V側補償前負荷0.74653591.8881.31339380V側無功補償容量-4

20、50-380V側補償后負荷0.98653141.8668.21015.2主變壓器功率消耗-1040-10kV側負荷總計0.96663181.8687.539.7第3章 工廠變電所的設備選擇及主接線設計3.1 總降壓變電所位置的選擇變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心。工廠的負荷中心按功率矩法來確定。結合本廠的實際情況，這里變電所采用獨立變電所。其設立位置參見圖3-1。圖中亦標出了各車間距離變電所的距離。圖3-1 廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖3.2 變壓器臺數(shù)及容量的選擇1. 變壓器臺數(shù)和容量的選擇依據(jù)主變壓器臺數(shù)應根據(jù)符合特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺及以上變壓器。(1)

21、大量一級或二級負荷。(2) 合變化較大，適于采用經(jīng)濟運行方式。(3) 中負荷較大，例如大于1250kVA。其他情況下宜裝設一臺變壓器2. 工廠的負荷特性和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：(1) 設一臺主變壓器采用型號為S9型，容量根據(jù)式，即采用一臺S9-800/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。(2) 設兩臺變壓器采用S9型變壓器，每臺的容量按下列公式選擇：而且因此選兩臺S9-500/10型低損耗配電變壓器。二級負荷的備用電源由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。由于該廠的負荷含二級負荷，且二級負荷容量較大，對電源的供電可靠性

22、要求高，在經(jīng)濟條件允許的條件下應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。主變壓器的聯(lián)結組別均采用Yyn0。高壓開關柜選用GG-1A(F)型3,4。3.3 變電所主接線的選擇3.3.1 變電所主接線的選擇原則1. 變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是變電所電氣部分的主體，對變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設備選擇、配電裝置配置、

23、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。2. 在選擇電氣主接線時的設計依據(jù)(1) 變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。(2) 變電所的分期和最終建設規(guī)模。(3) 負荷大小和重要性。(4) 系統(tǒng)備用容量大小。3. 主接線設計的基本要求：(1) 安全性：安全包括設備安全和人身安全。(2) 可靠性：可靠就是變電所的主接線應能滿足各級負荷對供電可靠性的要求。(3) 靈活性：靈活就是在保障安全可靠的前提下主接線能夠適應不同的運行方式。(4) 經(jīng)濟性：滿足以上要求的前提下，盡量降低建設投資和年運行費用2,3,5。3.3.2 變電所主接線方案的選擇母線制是指電源進線與各饋出線之間的連接方式。常用的母線制主要有三種

24、：單母線制，單母線分段制和雙母線分段制。方案：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 ，供電可靠性相當高，可供一、二級負荷。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(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。方案：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。方案： 高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器

25、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，但第三種最經(jīng)濟，因此優(yōu)先考慮。但可靠性較低，但如果高低壓側有與其他的變電所相連的聯(lián)絡線時，則供電可高性將得到大大的提高。因此最終方案是高壓側采用單母線，低壓側單母線分段，同時旁路加上與其他的變電所相連的聯(lián)絡線。主接線電路圖如圖3-2所示。圖3-2 某車間變電所主接線電路圖第4章 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算4.1 短路電流計算的目的及方法所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。短路電流計算的

26、目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等

27、效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。4.2 短路電流計算短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標幺值法兩種。該設計采用標幺值法計算短路電流。在標幺值法中，參與運算的物體量均用其相對值。因此標幺值的概念是：所謂的基準值是衡量某個物理量的標準或尺度。4.2.1 繪制計算電路圖短路點k-1，k-2取變壓器兩側。因此短路計算電路圖如圖4-1所示。圖4-1 短路計算電路4.2.2 確定基準值設，低壓側，則基準電流： 4.2.3 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1. 電源的電抗標幺值由任務資料斷路器容量為，因此2. 架空線路的電抗標幺值架空線路初選LJ-120，驗證在第6章進行。假設架空線路線間幾何均

28、距為1500mm，則由附錄表14可查得，而線路長5km，故架空線路的的電抗標幺值為3. 電力變壓器的電抗標幺值根據(jù)第3章3.1節(jié)中對變壓器臺數(shù)和容量的選擇結果，本設計中選擇2臺型號為S9-500/10 的變壓器，查附表1可得，其短路電壓百分數(shù)，因此繪短路等效電路圖如圖4-2所示，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標明了短路計算點。圖4-2 短路等效電路圖4.2.4 k-1故障點的短路電流計算1. 總電抗標幺值2. 三相短路電流周期分量有效值3. 其他短路電流4. 三相短路容量4.2.5 k-2故障點的短路電流計算1. 總電抗標幺值2. 三相短路電流周期分量有效值3. 其他短路電流4. 三相短

29、路容量計算結果綜合如表4-2所示1-7。表4-2 短路計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk12.92.92.97.44.452.1k224.324.324.344.826.516.9第5章 變電所一次設備的選擇校驗5.1 變電所高壓一次設備的介紹變電所的電氣設備分為一次設備和二次設備。 高壓開關柜是變電所的主要一次成套設備。為了實現(xiàn)對符合的靈活控制和保障操作人員、供電系統(tǒng)和電氣設備的安全，在配電給各個用電設備組的饋出線的出口處，必須設置相應的操作開關、保護設備和測量設備，而這些設備通常裝設在與各條饋出線相對應的配電開關柜中，以便裝配、操作和維護。下面介紹主要的一次設備和用

30、途。1. 高壓斷路器 供電系統(tǒng)中最重要的開關電器之一。線路正常時，用來通斷負荷電流；線路短路時，在保護裝置的作用下用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有很好的滅弧裝置和較強的滅弧能力。2. 隔離開關 沒有滅弧裝置，僅當電氣設備停電檢修時，用來隔離電源，造成一個明顯的斷開點。3. 熔斷器 線路或設備故障時，用于切斷強大的短路電流。4. 避雷器 避雷器主要用來抑制架空線路和母線上的雷電過電壓和操作過電壓保護電氣設備免受損害。5. 靜電電容器 主要用于補償無功功率。6. 電流互感器 將主回路中的大電流變換成小電流信號，供計量和繼電保護用。7. 電壓互感器 將高電壓變換成低電壓，供計量和繼電保護用1-8。

31、5.2 一次設備的選擇與校驗的條件和項目1. 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。(1) 工作電壓選擇 設備的額定電壓UNe不應小于所在線路的額定電壓UN，即。(2) 工作電流選擇 設備的額定電壓INe不應小于所在線路的額定電壓IN，即。(3) 按斷流能力選擇設備的額定開斷電流I0c或斷流容量Soc不應小于設備分段瞬間的短路電流有效值Ik或短路容量Sk，即，。2. 按短路條件進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗：(1) 動穩(wěn)定校驗條件或式中 、開關的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為kA）；、開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效

32、值（單位為kA）。(2) 熱穩(wěn)定校驗條件式中 開關的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）；t開關的熱穩(wěn)定試驗時間（單位為s）；開關所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。短路發(fā)熱假想時間tima一般按下式計算在無限大容量系統(tǒng)中，由于，因此式中 tk短路持續(xù)時間，采用該電路主保護動作時間加對應的斷路器全分閘時間。當時，。 電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗：(1) 動穩(wěn)定校驗條件或(2) 熱穩(wěn)定校驗條件或3. 考慮電氣設備運行的環(huán)境以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4. 按各類設備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負荷和準確級等進行選擇3,9。選擇一次設備時應校

33、驗的項目如表5-1所示。表5-1 選擇一次設備的校驗項目一次設備名稱額定電壓額定電流斷流容量短路電流校驗環(huán)境條件其他動穩(wěn)定熱穩(wěn)定熔斷器高壓隔離開關操作性能高壓斷路器操作性能低壓刀開關××操作性能低壓斷路器××操作性能電流互感器操作性能電壓互感器操作性能母線電纜備注表中“”表示必須校驗項目。5.3 變電所10kV側一次設備的選擇電氣設備的選擇與校驗1.斷路器在選擇高壓斷路器時，除了考慮其額定電壓、額定電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等因素外，還應校驗其斷流容量。（1）按工作環(huán)境選型 （2）按正常工作條件選擇斷路器的額定電壓及額定電流 根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓

34、側采用GG-1A(F)型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關設備。其內(nèi)部高壓一次設備根據(jù)本廠需求選取，假設繼電保護都做時間為1.1s，斷路器短路時間為0.2s，初選設備：高壓斷路器： SN10-10I；高壓熔斷器：RN1-10/50高壓隔離開關：-10T/200；避雷器：FS4-10 電流互感器：LQJ-10/0.5；電壓互感器：JDZ-10因為繼電保護都做時間為1.1s，斷路器短路時間為0.2s，所以tima=tk=1.3。因此由上述一次設備驗證條件可知：高壓斷路器SN10-10I：查附錄表2可知額定電壓為10kV，額定電流630A，額定開斷電流16kA，極限通過電流40kA，熱穩(wěn)定電流16kA。本設

35、計中，。根據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則； ；。因此符合條件。高壓隔離開關：查附錄表3可知額定電壓為10kV，額定電流200A,動穩(wěn)定電流峰值為25.5kA，熱穩(wěn)定電流為10kA。本設計中，。根據(jù)5.2節(jié)中高壓隔離開關的驗證條件則： ；。因此符合條件。電流互感器LQJ-10：查附錄表8可知額定電壓為10kV，額定電流一次100A,二次5A，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)90，動穩(wěn)定倍數(shù)225。本設計中，。根據(jù)5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則： ；動穩(wěn)定校驗條件：熱穩(wěn)定校驗條件： 。因此均滿足條件。高壓熔斷器：查附錄表6可知RN1-10/50：額定電壓10kV，額定電流50A，熔體電流40A。本設計中，根據(jù)

36、5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則： ； 因此滿足條件表 5-2 變電所10kV側一次設備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)UNI30Ikish數(shù)據(jù)10kV39.72.9kA7.4 kA額定參數(shù)UNINIocimax高壓少油斷路器SN10-10I10KV63016kA40kA332.8電流互感器LQJ-1010KV100/5A_31.89避雷器FS4-1010KV_高壓隔離開關10KV200A_25.5kA130電壓互感器JDZ2-1010/0.1KV_表5-2所選設備均滿足要求。5.4 變電所380V低壓一次設備的選擇初選設備：低壓斷路器DW15-1500

37、；低壓斷路器DZ20-630；低壓熔斷器RT0-1000；低壓刀開關HD13-1500/3；電流互感器LMZJ1-0.5；電流互感器LMZ1-0.5低壓斷路器DW15-1500：查附表4可知額定電壓為380V，脫扣器額定電流1500A，額定開斷電流40kA。此斷路器裝在總線端，總。據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則：；。因此符合條件。低壓斷路器DZ20-630：查附表5可知額定電壓為380V，脫扣器額定電流630A，額定開斷電流30kA，極限通過電流40kA，熱穩(wěn)定電流16kA。此斷路器裝在各車間線端，各分車間的電流都不大于500A。據(jù)5.2節(jié)中低壓斷路器的驗證條件則：； ；。因此符合條件。電

38、流互感器LMZJ1-0.5：查附表10可知額定電壓為380V，額定電流10003000A，極限通過電流和熱穩(wěn)定電流書中用“”表示，不必驗證。此斷路器裝在總線端，根據(jù)上述驗證條件：；因此符合條件。低壓熔斷器RT0-1000：查附表7可知額定電壓為380V，額定電流1000A，額定開斷電流50kA。此斷路器裝在總線及各車間線端，據(jù)5.2節(jié)中低壓熔路器的驗證條件則：；。因此符合條件。電流互感器LMZ1-0.5：查附表10可知額定電壓為380V，額定電流5400A，極限通過電流和熱穩(wěn)定電流書中用“”表示，不必驗證。此斷路器裝在各車間端，據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則：；。因此符合條件。表 5-3

39、變電所380V側一次設備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)UNI30數(shù)據(jù)380V總1015.224.3KA44.8KA額定參數(shù)UNI30Iocimax低壓斷路器DW15-1500/3380V1500A40kA低壓熔斷器DZ20-200380V200A50kA低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA低壓刀開關HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZJ1-0.5380V1500/5A表5-3所選設備均滿足要求。5.5 高壓母線的選擇參照附表11，10kV母線選LMY-3(40×4)，即母線尺寸為40mm×4m

40、m；380V母線選LMY-3(80×6)+50×5。必須注意，附錄表13選擇的母線尺寸，一般均滿足短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求，因此不必再進行短路校驗。但對于高壓配電所及35kV或以上的變電所，則不能采用此表的母線尺寸，而應按發(fā)熱條件進行選擇，并校驗其短路穩(wěn)定度。第6章 變電所進出線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇6.1 導線和電纜截面選擇時滿足的條件為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟地運行，進行導線和電纜截面時必須滿足下列條件。1. 發(fā)熱條件導線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。2. 電壓損耗條件導線和電纜在通

41、過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。3. 經(jīng)濟電流密度35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。4. 機械強度導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。根據(jù)設計經(jīng)驗，一般10kV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗和機

42、械強度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機械強度。對長距離大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面，再校驗其它條件1-10。6.2 10kV高壓進線的選擇校驗6.2.1 10kV高壓進線與鄰近單位聯(lián)絡線的選擇采用LJ型鋁絞線架空敷設，接往10kV公用干線。初選LJ-120型號的架空線。下面從兩個方面進行驗證。1. 校驗發(fā)熱條件查附表14，LJ-120型鋁絞線的允許載流量(假設環(huán)境溫度為35) ，滿足發(fā)熱條件。2. 校驗機械強度查附表13得10kV架空鋼芯鋁線的最小截面，因此所選的LJ120型鋁絞線也滿足機械強度要求

43、。由于此線路很短，不需校驗電壓損耗和檢驗經(jīng)濟電流密度。6.2.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。1. 按發(fā)熱條件選擇由，及土壤溫度25，查附表17可知，初選纜芯為35 mm2的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。2. 校驗短路熱穩(wěn)定按下式校驗式中的C值是短路熱穩(wěn)定系數(shù)由附錄表12查得。因此YJL22-10000-3×35電纜滿足要求。6.3 380V低壓出線的選擇1. 饋電給1號廠房（機加工車間）的線路采用VLV22-1000型交聯(lián)氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇由及最高平均溫度約為75，查附表1

44、6選240mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距機加工車間110m，而由附錄表15查得240mm2的銅芯電纜的 (按纜芯工作溫度75計)，又1號廠房的，因此按下式計算得： 滿足允許電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗由附錄表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3×240+1×120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。2. 饋電給2號廠房（鑄造車間）的線路亦采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇同樣的方法，由，查附表16，初選300mm2，其，

45、滿足發(fā)熱條件。即可選用VLV22-1000-3×300+1×150型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距鑄造車間80m，而查附表15查得240mm2的銅芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又1號廠房的，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗附表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115?？梢姸搪窡岱€(wěn)度符合要求。3. 饋電給3號廠房（鉚焊車間）的線路亦采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇由，查附表16，初選240mm2，滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知

46、，變電所距鉚焊車間100m，而查附表15得240mm2的銅芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又1號廠房的的，因此按下式計算得： 滿足允許電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗查附表12得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3×240+1×120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。4. 饋電給4號廠房（電修車間）的線路亦采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設。(1) 按發(fā)熱條件選擇由，查附表16，初選240mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2) 校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距電修車間90m，而查附表15得2

47、40mm2的銅芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又1號廠房的的，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5%的要求。(3) 短路熱穩(wěn)定度校驗查附表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3×240+1×120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。6.4 作為備用電源的高壓聯(lián)絡線的選擇校驗采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設，與相距約2Km的相鄰單位變配電所的10kV母線相聯(lián)。1. 按發(fā)熱條件選擇工廠總負載容量為496.6kVA， （最熱月土壤平均溫度可視為25）。查附表17，初選纜芯截面為25 mm2的交聯(lián)聚乙

48、烯絕緣鋁芯電纜，其滿足發(fā)熱條件。2. 校驗電壓損耗查附表15可查的纜芯為25 mm2的鋁芯電纜的 （按纜芯工作溫度75計），又的，線路長度按2km計，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5的要求。3. 短路熱穩(wěn)定校驗按本變電所高壓側短路電流校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯25 mm2交聯(lián)電纜時滿足熱穩(wěn)定要求的。而鄰近單位10kV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡線的短路熱穩(wěn)定校驗計算無法進行，只有暫缺。綜上所述，所選變電所進出線和聯(lián)絡線的導線和電纜型號規(guī)格如下表所示3,11。表6-1 變電所進出線和聯(lián)絡線的型號規(guī)格線路名稱導線或電纜的型號規(guī)格10kV電源進線LJ型鋁絞線(三相三線架空敷設)

49、主變引入電纜YJL22-10000-3×35交聯(lián)電纜(直埋)380V低壓出線至1號廠房VLV22-1000-3×240+1×120型銅芯四芯電纜(架空)至2號廠房VLV22-1000-3×300+1×150型銅芯四芯電纜(架空)至3號廠房VLV22-1000-3×240+1×120型銅芯四芯電纜(架空)至4號廠房VLV22-1000-3×240+1×120型銅芯四芯電纜(架空)與相鄰單位10kV聯(lián)絡線YJL22-10000-3×25交聯(lián)電纜型(直埋)第7章 變電所二次回路方案的選擇7.4 變電所

50、的保護設備7.4.1 對繼電保護裝置的基本要求繼電保護裝置的基本要求：1. 可靠性 指保護裝置該動作時動作，不拒動；而不該動作時不誤動。前者為信賴性，后者為安全性，即可靠性包括信賴性和安全性。2. 選擇性 指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障。當故障設備或線路本身的保護拒動時，則應由相鄰設備或線路的保護切除故障。為此，對相鄰設備和線路有配合要求的保護，前后兩級之間的靈敏性和動作時間應相互配合。3. 靈敏性 指在被保護設備或線路范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數(shù)。4. 速動性 指保護裝置應能盡快地切除短路故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設備和線路的損壞程度。當需要加速切除短路

51、故障時，可允許保護裝置無選擇性動作，但應利用自動重合閘或備用電源自動投入裝置，減小停電范圍。7.4.2 主變壓器的繼電保護裝置電力變壓器的常見故障及異常的運行狀態(tài)，一般應裝設下列繼電保護：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，瞬時動作與信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，應動作于高壓側斷路器。2. 裝設反時限過電流保護變壓器內(nèi)外部故障或異常運行都可能導致其過電流現(xiàn)象，應設置相應的電流保護。采用GL15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結線，去分流跳閘的操作方式，因為他具有反時限動作特性和速斷特性。(1) 過電流保護動作電流的整定取，。因此，動作電流故動作電流整定為5A。(2) 過電流保護動作時間的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間（10倍動作電流動作時間）可整定為最短的0.5s。(3) 過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗已知：, ,因此其保護靈敏系數(shù)為滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。3. 裝設電流速斷保護變壓器的過電流保護雖然能保護整個變壓器，但動作時限較長，切除故障不迅速，故需要裝設反應迅速的電流速斷保護。利用GL15的速斷裝置。(1) 速斷電流的整定已知，因此速斷電流為：速斷電流倍數(shù)整定為Kqb可不為整數(shù)，