課程設(shè)計之10kV變電所

1、西安工程大學課程設(shè)計設(shè)計題目：某10kV車間變電所設(shè)計（設(shè)計時間：2012年12月17日至2012年1月11日）指導(dǎo)教師： 班級組別：09級電氣02班小組成員： 前言工廠10kV變配電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備。變配電所涉及面很多，需要考慮的問題多，需要分析變配電所擔負的任務(wù)及用戶負荷等情況，利用計算負荷確定無功功率補償裝置及補償容量的大小。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變配電所的接線方式，再進行短路電流的計算，選擇變配電所高低壓電氣設(shè)備及保

2、護的配置。本車間變配電所的初步設(shè)計包括：1、 無功功率的補償2、 主變壓器的選擇3、 系統(tǒng)接線方式的選擇4、 短路電流的計算5、 繼電保護的選擇與整定6、 防雷與接地保護等內(nèi)容目錄前言第一章課程設(shè)計任務(wù)書- 1 -1.1設(shè)計目的- 1 -1.2設(shè)計內(nèi)容- 1 -1.3設(shè)計任務(wù)書- 1 -第二章設(shè)計說明書- 4 -2.1車間變電所電壓等級確定和主接線方案確定- 4 -2.2電力負荷計算- 5 -2.3無功補償及補償容量確定- 8 -2.4車間變電所變壓器臺數(shù)及額定容量的選擇- 9 -2.5車間進線電纜的選擇- 10 -2.6線路、變壓器損耗及車間年電能需要的計算- 13 -2.7短路電流計算-

3、15 -2.8車間高低壓電氣設(shè)備選擇- 17 -2.9變電所防雷保護及接地裝置設(shè)計- 22 -2.10車間變電所繼電保護裝置- 23 -2.11課程設(shè)計總結(jié)- 26 -參考文獻- 26 -附圖- 27 -第一章課程設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計目的工廠供電課程設(shè)計是按教學計劃安排在相關(guān)課程結(jié)束后進行的教學實踐環(huán)節(jié)，以加強學生所學電氣課程理論的運用，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，解決問題及分析問題的能力。培養(yǎng)學生初步的工程設(shè)計能力。通過課程設(shè)計使學生初步掌握電氣工程設(shè)計的步驟及方法，學會編寫設(shè)計說明書，并按國家標準繪制工程圖樣。工廠供電課程設(shè)計的任務(wù)是將電力系統(tǒng)輸送來的電能，經(jīng)過合理輸送變配電方式，輸送給每一

4、個用電設(shè)備上。以保證電氣設(shè)備可以獲得安全、可靠、高質(zhì)量的電能，在設(shè)計中要遵循國家有關(guān)規(guī)程和規(guī)定。1.2設(shè)計內(nèi)容（1） 確定車間變電所的電壓級別；（2） 采用需要系數(shù)法，計算單臺設(shè)備支線、用電設(shè)備組干線和車間變電所低壓母線和進線的計算負荷；（3） 計算補償容量，選擇電容器柜個數(shù)和電容器個數(shù)；（4） 確定車間變電所電氣主接線；（5） 確定變電器的容量和臺數(shù)；（6） 選擇導(dǎo)線截面積，進線電纜按經(jīng)濟電流密度選擇，并進行校驗；（7） 短路電流計算，計算出各短路點最大和最小短路電流值及短路容量；（8） 選擇低壓母線并進行動、熱穩(wěn)定校驗；（9） 繪制車間變電所的電氣主接線圖、車間配電系統(tǒng)圖和配電平面圖。1.

5、3設(shè)計任務(wù)書1、 設(shè)計題目某機械制造廠車間變電所及其低壓配電系統(tǒng)設(shè)計。2、 設(shè)計基礎(chǔ)資料（1） 車間負荷全部為三級負荷，對供電可靠性要求不高。（2） 車間平面布置圖如圖1-1所示，車間用電設(shè)備明細表如表1-1所示，車間變電所低壓轉(zhuǎn)供負荷如表1-2所示。圖1-1車間平面布置圖 表1-1 車間用電設(shè)備明細表設(shè)備序號設(shè)備名稱臺數(shù)單臺容量效率功率因數(shù)啟動倍數(shù)1普通車床C630110.1250.880.8162平面磨床M713017.60.880.826312普通車床C6C1104.60.90.81613，20砂輪機S3SL-30021.50.920.826.514，15普通機床C61623.30.90

6、.81616搖臂鉆Z3518.50.870.825.517，18圓柱立式鉆床23.1250.890.83619吊車5t110.20.820.654.521，22牛頭刨床B6050240.870.82623，24立式銑床X53T213.80.880.81425，26液壓牛頭刨床B6902110.890.805.527立式鉆床Z51210.60.910.826.528，33立式鉆床Z53524.6250.900.80629，30箱式加熱電阻爐RJX-452450.971.032，35普通車床CW61100223.70.880.82434龍門刨床B2016166.80.860.812.5 表1-2

7、車間變電所低壓轉(zhuǎn)供負荷序號轉(zhuǎn)供負荷名稱計算負荷轉(zhuǎn)供距離/kmPc/kWQc/kvarSc/kV·AI30/Acos1WL4機械加工二車間回路1322037.7457.340.850.2回路2503058.3188.590.86回路3401542.7264.910.94照明41201218.231.0合計13465148.93226.280.902WL5備件庫回路1341637.5857.100.900.1回路2221526.6240.440.83合計563164.0197.250.873WL6空壓站回路1752077.62117.930.970.15回路2543664.9098.61

8、0.83回路3632266.73101.390.94合計19278207.24314.870.934WL7鍛壓車間回路116817.8927.180.890.2回路2332541.4062.900.80回路3141117.8027.040.79照明42002030.391.0合計834493.94142.730.88（3）二次母線短路容量: Skmax=200MV·A，Skmin=150MV·A ；保護動作時限tp=1.2s；電源進線l=0.4km(電纜) ；電壓: U1N/U2N=10/0.4kV；最熱日平均氣溫：地上 30 ，地下 28 ；車間最大負荷利用小時數(shù)Tmax

9、=4500h；土壤電阻率p=100·m；自然接地電阻REH=20；車間最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9，供電貼費為700元/(kV·A)。第二章設(shè)計說明書2.1車間變電所電壓等級確定和主接線方案確定（一）車間變電所主接線方案確定（1）根據(jù)已知機械加工車間負荷均為三級負荷，對供電可靠性要求不高，因此可采用線路-變壓器組接線方式。它優(yōu)點是接線簡單、使用設(shè)備少和建設(shè)投資??；其缺點是供電可靠性差。當供電線路，變壓器及其低壓母線上發(fā)生短路或任何高壓設(shè)備檢修時，全部負荷均要停止供電。這種接線適用于三級負荷的變電所。為保證對少量二級負荷供電，可在變壓器低壓側(cè)引入其它變電所聯(lián)絡(luò)線作為備用電

10、源。選擇主接線方案如圖2-1所示。圖2-1車間變電所主接線（2）車間變電所高壓側(cè)根據(jù)電源條件選定為10kV，低壓側(cè)額定電壓為380V，因此選擇降壓變壓器額定電壓為10/0.4kV。（3）機加車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線方式的選擇，低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線方式有放射式、樹干式、環(huán)式和鏈式。低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線設(shè)計應(yīng)滿足用電設(shè)備對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求，同時應(yīng)注意接線簡單，操作安全方便，具有一定的靈活性，適應(yīng)性廣和使用上變化及設(shè)備檢修的需要，配電系統(tǒng)層次一般不超過三級。（4）根據(jù)GB50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，由于機加車間的電動機容量不大又集中，對供電可靠性要求不高，因此低壓配電網(wǎng)接線可采用樹干

11、式和鏈式接線。車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線圖如圖2-2所示。圖2-2車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線圖各配電箱所接電氣設(shè)備如表2-1所示。 表2-1 配電箱及配電箱所接電氣設(shè)備序號配電箱編號電氣設(shè)備序號配電箱編號所接電氣設(shè)備序號AL114,15,16,17,18AL55,7,8,9,10,11,12AL220,21,22AL613,27,28AL323,24,34,35AL725,26AL41,2,3,4,6AL829,302.2電力負荷計算1、 采用需用系數(shù)法對車間用電設(shè)備進行負荷計算（1）各支線負荷計算及熔斷器和導(dǎo)線截面積選擇查表1-1，知序號1設(shè)備單位容量10.125kW，效率，功率因數(shù)，啟動倍數(shù)，則計算電

12、流：I30=Pe3UNcos·=10.1253×0.38×0.81×0.88=21.58()，啟動電流： Ist=KstI30=6×21.58=129.48(A)1） 選擇支線熔斷器。INFEI30=21.58(A)，INFEKIst=0.4×129.48=51.79(A), 式中，為熔體額定電流，K為選擇熔體的計算系數(shù)，輕載啟動取0.250.4。選=60A，INFU=100A，查表5-10（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P 80），選擇RT0-100/60。2） 選支線截面積。按允許載流量選擇，根據(jù)，查表8-32（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P 155）

13、，根據(jù)實際環(huán)境溫度=30，選3根單芯塑料導(dǎo)線穿鋼管埋地敷設(shè)。當截面積A=4mm2,=30時，Ial=22AI30=21.58A，選擇結(jié)果為BLV-3×4-22ASc15mm（鋼管直徑）。同理選擇出所有電動機支線的熔斷器和導(dǎo)線截面積如表2-2所示。表2-2 各支線負荷、熔斷器、導(dǎo)線截面積選擇結(jié)果設(shè)備序號設(shè)備名稱單臺容量Pe/kW計算電流I30/kA啟動電流Ist/kA熔斷器選擇INFU/INFE/A導(dǎo)線截面積A/mm2允許截流量Ial/A鋼管直徑Sc/mm1普通車床C63010.12521.5851.79100/60422152平面磨床M71307.61638.450/402.5161

14、53普通車床C6C14.69.5923.0250/302.516154砂輪機S3SL-3001.53.027.8550/102.516155普通機床C6163.36.8816.5150/202.516156搖臂鉆Z358.518.1039.8250/402.516157圓柱立式鉆床3.1256.4315.4350/202.516158吊車5t10.229.0839.2650/40629159牛頭刨床B605048.5220.4550/302.5161510立式銑床X53T13.829.4147.06100/506291511液壓牛頭刨床B6901123.4751.64100/604221512

15、立式鉆床Z5120.61.223.1750/52.5161513立式鉆床Z5354.6259.7623.4250/302.5161514箱式加熱電阻爐RJX-454570.4877.53100/8025651515普通車床CW6110023.749.9079.84100/8016521516龍門刨床B201666.8145.70109.28200/1209514715（2）干線負荷計算及截面積選擇。1） 回路WL1的負荷為Pe1=3.3×2+8.5+3.125×2+1.5+4×2+23.7+4.625+13.8×2+66.8+23.7=177.28(kW

16、)回路WL2的負荷為Pe2=10.125+7.6+4.6×10+1.5+0.8+4.625=70.45(kW)回路WL3的負荷為Pe3=11×2+45×2=112(kW)機加車間用電設(shè)備從低壓配電屏引出三個回路WL1、WL2、WL3，各回路所接配電箱及用電設(shè)備如表2-3和表2-4所示。表2-3機加車間三個回路負荷計算結(jié)果車間回路號配電箱序號設(shè)備序號額定容量（kW）需用系數(shù)KdcostanWL1AL114 15 16 17 18177.280.30.621.265AL220 21 22 32 33AL323 24 34 35WL2AL41 2 3 4 670.450

17、.20.611.299AL55 7 8 910 11 12AL613 27 28WL3AL725 261120.30.621.265AL829 30表2-4機加車間三個回路負荷計算結(jié)果車間回路號計算負荷P30（kW）Q30（kvar）S30(kV·A)I30(A)WL153.1867.2785.75130.28WL221.1427.4634.6552.65WL333.642.554.1882.32車間轉(zhuǎn)供負荷計算結(jié)果如表1-2所示。2） 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜具有優(yōu)良的性能，優(yōu)先選用。故采用YJLV型交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)，由于地下溫度 28，電纜載流量按0.9Ial校正。查

18、表8-37（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P 159），選擇結(jié)果如表2-5所示。保護線（PE）截面積的選擇：當Aph16mm2時，APEAph；當16mm2Aph35mm2時， APE16mm2；當Aph>35mm2時， APE Aph2。表2-5車間干線計算電流及導(dǎo)線截面積選擇結(jié)果（YJLV鋁芯電纜）回路編號干線計算電流I30（A）導(dǎo)線允許載流量Ial (A)導(dǎo)線截面積A（mm2）WL1130.28164.73×50+1×25WL252.65115.23×25+1×25WL382.32115.23×25+1×25WL4226.28274.

19、53×120+1×70WL597.25115.23×25+1×25WL6314.87350.13×180+1×95WL7142.73164.73×50+1×252.3無功補償及補償容量確定（1） 低壓母線計算負荷低壓母線的計算負荷為各回路干線負荷之和，計及同時系數(shù)（Kp=0.92，Kq=0.97），則：P30M=Kp17P30i=0.92×(53.18+21.14+33.6+134+56+192+83)=527.09（kW）Q30M=Kq17Q30i=0.97×(67.27+27.46+42.5

20、+65+31+78+44)=344.57(kvar)S30M=P30M2+Q30M2=629.72(kV·A)cos1=P30MS30M=0.837tan1=0.654I30M=956.76(A)由于380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)為0.837，供電部門要求車間最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9，考慮主變壓器無功功率損耗遠大于有功功率損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，取0.92計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：由cos2=0.92，則tan2=0.426，即所需補償容量：Qc=P30M(tan1-tan2)=527.09×(0.654-0.426)=120(

21、kvar)一般采用過補償方式，選擇PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用方案1（主屏）一臺和方案3（輔屏）一臺相結(jié)合的方式，采用六步投切控制，每步投入14kvar，每屏共14×6=84（kvar），總補償容量為84×2=168（kvar）,折算到額定容量0.38kV的容量為：Qc=168×（0.380.4）2=151.62（kvar）補償后：P30M=P30M=527.09(kW) Q30M'=Q30M-Qc=344.57-151.62=192.95(kvar)S30M'=561.30(kV·A)I30M

22、9;=852.81(A)cos'=P30MS30M'=527.09561.30=0.939>cos2=0.92即符合要求（2） 計算變電所變壓器一次側(cè)計算負荷1）估計變壓器功率損耗PT=0.012S30M'=6.74kWQT=0.06S30M'=33.68kvar2)估計進線負荷P301=PT+P30M=533.83kWQ301=QT+Q30M'=226.63kvarS301=579.94kV·Acos301=0.92I301=S3013×10=33.48AI302=S3013×0.38=881.13A2.4車間變電所

23、變壓器臺數(shù)及額定容量的選擇根據(jù)負荷性質(zhì)和電源情況選擇變壓器臺數(shù)和容量，有下列兩種方案：（1） 方案一：選一臺主變壓器，低壓側(cè)采用單母線，采用低壓聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。SNT=630kV·AS301=579.94kV·A，查表2-5(工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P29)選擇一臺S9-630/10/0.4-Yyn0低損耗配電變壓器，技術(shù)數(shù)據(jù)如表2-6所示。（2） 方案二：選兩臺主變壓器，暗備用，低壓側(cè)采用單母線分段主接線，有SNT=（0.50.6）×579.94=（289.97347.96）kV·A，選擇兩臺S9-315/10/0.4-Yyn0低損耗配電變壓器，技術(shù)數(shù)據(jù)

24、如表2-6所示。表2-6S9型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量STN（kV·A）空載損耗P0（kW）負載損耗Pk（kW）空載電源I0%短路阻抗Uk%連接組別標號參考價（元/臺）S9-630/10/0.46301.26.20.94.5Yyn074 700S9-315/10/0.43150.673.0651.14Yyn043 000表2-7兩種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較比較項目方案1方案2技術(shù)指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求基本滿足要求供電質(zhì)量一臺主變，電壓損耗大兩臺并列運行，電壓損失小靈活方便性一臺主變，靈活性小兩臺主變，靈活性好擴建適應(yīng)性留有擴建余地小擴建適應(yīng)性好經(jīng)濟

25、指標電力變壓器的綜合投資查表2-5，S9-630單價:7.47萬元查表3-1，變壓器的綜合投資為其單價的2倍，即14.94萬元查表2-5，S9-315單價:4.3萬元查表3-1，變壓器的綜合投資為其單價的2倍，即17.2 萬元 比方案1多投資2.26萬元高壓開關(guān)柜的綜合投資KYN-10型柜每臺單價按5萬元計，采用4臺柜，查表3-1高壓開關(guān)柜綜合投資為設(shè)備價的1.3倍，即5×4×1.3=26萬元KYN-10型柜每臺單價按5萬元計，采用6臺柜，查表3-1高壓開關(guān)柜綜合投資為設(shè)備價的1.3倍，即5×6×1.3=39萬元比方案1多投資13萬元電力變壓器和高壓開關(guān)

26、柜的年運行費用查表3-2，主變壓器和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費用每年為：14.94×（0.05+0.06）=1.64萬元26×（0.06+0.06）=3.12萬元總計 4.76萬元查表3-2，主變壓器和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費用每年為：17.2×（0.05+0.06）=1.89萬元39×（0.06+0.06）=4.68萬元總計 6.57萬元比方案1多投資1.81萬元續(xù)表比較項目方案1方案2經(jīng)濟指標交給供電部門的一次性供電貼費按700元/(kV·A)計，貼費為0.07×630=44.1萬元按700元/(kV·A)計，貼費

27、為0.07×315×2=44.1萬元兩種方案供電貼費相等表2-5(工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P28)表3-1表3-2(工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P39)由上表分析，技術(shù)指標方案2優(yōu)于方案1，而經(jīng)濟指標方案1優(yōu)于方案2。本題目對供電可靠性要求不高，采用方案1比較合理。2.5車間進線電纜的選擇(1)根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求選擇總降壓變電所到車間變電所的進線電纜，按經(jīng)濟電流密度選擇經(jīng)濟截面積。年最大負荷利用小時數(shù)Tmax=4500h,所以選取30005000的鋁電纜進線（10kV為低壓系統(tǒng)一般選取鋁芯電纜）Jec=1.73A/mm² I301=33.48AAec=I301Jec=33.481.

28、73=19.35mm2表2-8導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度 Jec線路類型導(dǎo)體材料最大利用負荷小時數(shù)Tmax·r(h)3000以下300050005000以上架空線路銅鋁3.001.652.251.151.750.90電纜線路銅鋁2.51.922.251.732.001.54導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度Jec來自于工廠供電設(shè)計指導(dǎo) 作者劉學軍來自于工廠供電設(shè)計指導(dǎo) 作者劉學軍所以選取YJLV221000型交聯(lián)聚乙烯鋁芯電力電纜直埋敷設(shè)芯數(shù)×截面積選取3×25mm2 允許載流量Ial=130A表2-9 電纜在不同環(huán)境溫度時的校正系數(shù)電纜敷設(shè)地點空氣中土壤中環(huán)境溫度 。C20

29、25303510152025纜心最高工作溫度60657080901.0691.0611.0541.0441.0381.01.01.01.01.00.9260.9350.9430.9530.9610.8640.8660.8820.9050.9201.0541.0491.0441.0381.0331.01.01.01.01.00.9430.9490.9530.9610.96608820.8940.9050.9200.931電纜在不同土壤熱阻系數(shù)時的載流量校正系數(shù) Kr=1.0電纜埋地多根并列時的載流量校正系數(shù) Kb=0.85電纜在不同環(huán)境溫度時的校正系數(shù) Kt=0.85實際電纜載流量 Ial

30、9;=KtKbKrIal=93.3A>I301=33.48所以電纜選取合格。2.6線路、變壓器損耗及車間年電能需要的計算來自于工廠供電設(shè)計指導(dǎo) 作者劉學軍來自于工廠供電設(shè)計指導(dǎo) 作者劉學軍1）車間進線功率損耗l=0.4km rl=1.44Km xl=0.12Km Pwl=3I3012rll=1.94kWQwl=3I3012xll=0.16kvar2）變壓器功率損耗PT=P0+Pk2=1.2+6.2×579.946302=6.45kWQT=Q0+Qk2=I0%100SNT+UN%100SNT2=0.009×630+0.045×(579.94/630)2

31、5;630=29.69 kvar3）變壓器電能損耗AT=(P0+Q0Kq)T+2(P0+Q0Kq)max=(1.2+0.1×0.009×630) ×8760+579.946302×(6.2+0.1×0.045×630) ×4500=49932kWh4）車間年電能需要量WA=T301Tmax=533.83×4500=2402235 kWh2.7短路電流計算短路電流計算目的是為了選擇和校驗車間變電所高、低壓電氣設(shè)備及提供繼電保護所需要的技術(shù)數(shù)據(jù)，因此應(yīng)計算在最大運行方式下和最小運行方式下的短路電流值。（1） 計算電路圖

32、如圖2-3所示。圖2-3供電系統(tǒng)計算電路圖（2） 等值電路圖如圖2-4所示。圖2-4供電系統(tǒng)等值電路圖（3） 計算各器件基準電抗標幺值。基準容量：Sd =100 MV·A，基準電壓：Ud1=10.5kV, Ud2=0.4kV基準電流：Id1=Sd3×Ud1=1003×10.5=5.5kA, Id2Sd3×Ud21003×0.4144.3kA由已知：Sk·max=200MV·A，Sk·min=150MV·A電源內(nèi)阻：Xs·max=SdSk·min=100150=0.67，Xs·

33、min=SdSk·max=100200=0.5由已知：l=0.4km, r1=1.44/km, x1=0.12/km電纜進線阻抗：Rwl= r1lSdUd12=0.522, Xwl=x1lSdUd12=0.0435變壓器：XT=Uk%100×SdSNT=7.143（4） 計算k1點和k2點短路電流Rk1=Rk2=RwlXk1·max=Xs·max+Xwl= 0.7135 Zk1·max=1.015 Ik1·min=Id1zk1·max=5.42kAXk1min=Xs·min+Xwl=0.5435 Zk1·

34、min=0.754 Ik1·max=Id1zk1·min=7.29kA Xk2·max=Xs·max+Xwl+XT=7.8565 Zk2·max=7.874 Ik2·min=Id2zk2·max=18.33kAXk2·min=Xs·min+Xwl+XT=7.6865 Zk2·min=7.704 Ik2·max=Id2Zk2·max18.73kA取高壓沖擊系數(shù)Ksh1=1.8，則ish1=2Ksh1Ik1·max=18.56kA取低壓沖擊系數(shù)Ksh2=1.6，則ish

35、2=2Ksh2Ik2·max=42.38kA最大短路容量：Sk1·max=SdZk1·min=132.63 MV·A，Sk2·max=SdZk2·min=12.98 MV·A表2-10短路電流計算結(jié)果 短路點運行方式K1K2最大運行方式短路電流/kA7.2918.73最小運行方式短路電流/kA5.4218.33沖擊電流/kA18.5642.38最大短路容量/MV·A132.6312.982.8車間高低壓電氣設(shè)備選擇1、選擇母線截面積車間低壓母線，可選LMY型矩形硬鋁母線，按經(jīng)濟電流密度選擇。已知母線計算電流I302

36、=881.13A，由于年最大負荷利用小時數(shù)Tmax=4500h，查表8-26（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P151）得經(jīng)濟電流密度Jec=1.73A/mm²，因此經(jīng)濟截面為Aec=I302Jec=881.131.73=509mm²。查表8-30（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P154）選LMY型硬鋁母線100×8，豎放時Ial=1625A，平放時減少8%，則Ial=1495A，因此，符合要求。（1） 對母線作熱穩(wěn)定校驗：tk=tpr+ta=1.2+0.3=1.5s，由于tk1s，則teq=tk，則熱效應(yīng)允許最小截面積為：Amin=I(3)×103teqC=18.73×

37、;103×1.587=264mm2 (C為短路熱穩(wěn)定系數(shù)，查表5-2（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P66）得C=87 As/mm2),因為A=100×8mm2>264mm2，所以熱穩(wěn)定合格。（2） 對母線作動穩(wěn)定校驗：母線采用平放布置，根據(jù)低壓配電屏結(jié)構(gòu)尺寸確定a=0.25m，l=0.9m。由b=100mm,h=8mm,則m=bh=12.5, a-bb+h=1.39,查圖4-13（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P63），則導(dǎo)體形狀系數(shù)Kf1.05，中間相（b相）受最大電動力Fmax=1.73 ×10-7laKfish22=1174.5N計算應(yīng)力c=MW=Fmax l210W=Fm

38、ax l210×b2h6=1174.5×0.92×610×0.12×0.008=7.14MPa<al=70MPa，合格。2、 10kV進線電纜熱穩(wěn)定校驗查表5-2（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P66）得10kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)C=77 As/mm2)，則Amin=I(3)×103teaC=7.29×1031.577=116mm2，按熱穩(wěn)定要求重選交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜YJL22-1000-3×120mm2，允許載流量Ial=302A>I301=33.48A，符合要求，電纜不作動穩(wěn)定校驗。3、 車間變電所

39、高低壓電氣設(shè)備的選擇表2-11車間變電所進線側(cè)和低壓側(cè)計算數(shù)據(jù)項目額定電壓UNW/kV計算電流I30/A短路電流Ik/kA短路容量SK/MV·A沖擊電流ish/kA熱穩(wěn)定I2teq/(kA)2s進線側(cè)1033.487.29132.6318.567.292×1.5=79.72低壓側(cè)0.38881.1318.7312.9842.3818.732×1.5=526.2表2-12車間變電所高壓電氣設(shè)備的選擇型號額定電壓UN=10kV額定電流IN=33.48A斷流能力Ik''/7.29kA動穩(wěn)定度ish=18.56kA熱穩(wěn)定度79.72(kA)2s額定斷流容量

40、132.63MVA高壓少油斷路器SN10-10I6301063016401622300高壓隔離開關(guān)GN86-10T2001020025.51025高壓限流式熔斷器FURN2-10100.5501000電壓互感器JDZ-1010/0.1電壓互感器JDZJ-10103/0.13/0.13電流互感器LQJ-1010100/531.82（900.1）2避雷器FS-10或FZ-1010表2-13車間低壓干線斷路器及低壓刀開關(guān)的選擇車間回路號計算電流/A低壓斷路器型號低壓刀開關(guān)型號WL1WL2WL3WL4WL5WL6WL7130.2852.6582.32226.2897.25314.87142.73DW1

41、5-200DW15-200DW15-200DW15-400DW15-200DW15-400DW15-200HD13-200HD13-200HD13-200HD13-400HD13-200HD13-400HD13-2004、 高壓開關(guān)柜的選擇查<<工廠常用電氣設(shè)備手冊>> P880，選用KYN-10型金屬鎧裝式開關(guān)柜，根據(jù)車間變電所主接線選擇開關(guān)柜編號方案如圖2-5所示。圖2-5車間變電所主接線選擇開關(guān)柜編號方案表2-14車間變電所主接線選擇開關(guān)柜編號方案KYN-10高壓開關(guān)柜編號004042005018 開關(guān)柜用途數(shù)量型號電纜進線電壓測量及保護接車間主變壓器右聯(lián)絡(luò)SN1

42、0-10I少油斷路器111CD10I型操動機構(gòu)111RN2-10/0.5高壓熔斷器1FS2/FZ2型避雷器3JDZ型電壓互感器3LDJ型電流互感器233ZDJ型電壓監(jiān)視裝置1JN-10型接地開關(guān)1外形尺寸（寬mm/深mm/高mm）800/1650/2200800/1500/2200800/1500/2200800/1500/22005、 低壓配電屏的選擇查<<工廠常用電氣設(shè)備手冊>> P960，選用PGL-2型低壓開啟式開關(guān)柜，根據(jù)車間變電所低壓配電線路選擇低壓開關(guān)柜編號方案如圖7所示。查<<工廠常用電氣設(shè)備手冊>> P754，選用PGJ1型低壓

43、無功功率補償屏，根據(jù)車間變電所低壓配電線路選擇低壓補償柜編號方案如圖2-6所示。圖2-6低壓配電線路選擇低壓開關(guān)柜及低壓補償柜編號方案表2-15低壓配電線路選擇低壓開關(guān)柜及低壓補償柜編號方案PGL2低壓配電屏編號0325252525252525PGJ1PGJ1 用途 數(shù)量 型號電纜進線WL1饋電WL2饋電WL3饋電WL4饋電WL5饋電WL6饋電WL7饋電主補償屏1輔補償屏3DW15-1500/3低壓斷路器1HD13-1500/30型刀開關(guān)1LMZJ1-0.5電流互感器3DZX10-600/3低壓斷路器1111111HD-13-600/31型刀開關(guān)1111111LMZ1-0.5電流互感器1111

44、111aM332A熔斷器1818HD13-400/3隔離開關(guān)11LMZJ-200/5電流互感器33CJ10-40/3型接觸器66BW0.4-14-3型電容器666、 動力配電箱的選擇查<<工廠常用電氣設(shè)備手冊>> P1165，選用XF-10型動力配電箱，根據(jù)車間變電所低壓干線選擇動力配電箱編號方案如圖2-7所示。圖2-7低壓干線動力配電箱編號方案2.9變電所防雷保護及接地裝置設(shè)計1、直擊雷保護 在變電所屋頂裝置避雷針或避雷帶，并引出兩根地線與變電所公共接地裝置相連，由于變電所高壓電氣設(shè)備均在室內(nèi)，因此不必設(shè)置獨立的避雷針。防雷引下線，應(yīng)優(yōu)先利用自然引下線，還可以利用建筑

45、物的鋼柱、消防梯、金屬煙囪作為自然引下線。人工防雷引下線采用圓柱或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼，其截面積應(yīng)滿足規(guī)范要求，引下線沿建筑物外墻敷設(shè)，并經(jīng)最短路徑接地，要求接地電阻為4。2、雷電侵入波的保護在10kV高壓側(cè)配電室裝有FS2/FZ2型避雷器，引下線采用25mm×4mm鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接，上與避雷器接地端螺栓連接。3、 變電所公共接地裝置的設(shè)計 查表9-6（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P175）接地電阻應(yīng)滿足： 1）RE120IE 且RE10；2）RE4IE為車間變電所單相接地短路電流，即：IE=UN(loh+35lcab)/350=10×35×1.3350=1.3A

46、，則RE120IE=92.3，所以取RE4。（2）已知土壤電阻率=100·m，自然接地電阻Rnat=20 ,接地體采用長L=2.5m，直徑=50mm的鍍鋅鋼管，管距5m垂直打入地下，管頂離地面0.6m，管間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼焊接相連。（3）單根垂直接地體電阻估算，REV=L=1002.5=40，已知自然接地體電阻Rnat=20，則需人工接地體電阻 RE·man=( Rnat·RE)/(Rnat-RE)=20×420-4=5。查表9-11（工廠供電設(shè)計指導(dǎo) P177），aL=52.5=2，則E0.66，則所需接地體個數(shù)nREVERman=

47、400.66×5=12.1,取n=14根。校驗復(fù)合電阻：R=REV/nE =4014×0.66=4.33，R總=(R·Rnat)/(R+Rnat)=3.56<4，即符合要求。4、 變電所接地裝置布置圖如圖2-8所示。圖2-8變電所接地裝置布置圖2.10車間變電所繼電保護裝置1、 斷路器控制和信號回路設(shè)計，采用燈光監(jiān)視的斷路器控制信號回路接線。2、 變電所測量及計量儀表，10kV變電所計量儀表的裝設(shè)如表2-16所示。表2-1610kV變電所計量儀表的裝設(shè)線路名稱裝設(shè)的表計數(shù)量電流表電壓表有功功率表有功電能表無功電能表10kV進線11110kV母線（每段）410

48、kV聯(lián)絡(luò)線11210kV出線111變壓器高壓側(cè)111變壓器低壓側(cè)31低壓母線（每段）1出線（>100A）113、中央信號裝置在變電所控制或值班室內(nèi)一般裝設(shè)中央信號裝置，由事故信號和預(yù)告信號組成。車間變電所中央信號裝置一般采用重復(fù)動作的信號裝置。若變電所接線簡單可采用不重復(fù)動作信號裝置。本變電所采用集中復(fù)歸不能重復(fù)動作的事故信號裝置和集中的復(fù)歸預(yù)告信號裝置，它們采用交流操作電源，取自電壓互感器作為信號電路電源。4、車間變電所繼電保護裝置配置繼電保護裝置應(yīng)該滿足可靠性、選擇性、靈活性和速動性要求。電力設(shè)備和線路短路故障的保護應(yīng)設(shè)有主保護和后備保護，必要時再增加輔助保護。（1）10kV線路繼電保護裝置查表2-5 工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊 P309確定采用電流速斷保護，過電流保護，單相接地短路電流保護。1）10kV線路電流速斷保護整定計算保護裝置一次側(cè)動作電流Iop.1I=KrelIk1.max(3)=1.3×7.29=9.48(kA)，電流繼電器動作電流Iop.2I=Iop.1IKconKTA=9.48×103×1100/5=474（A）靈敏度校驗：lp.min=1z13