工廠供配電系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)secret

1、摘要工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓再分配電能到各個(gè) 廠房或車間 中去，它由工廠降壓變電所，高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用 電設(shè)備組成。工廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量 和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局， 結(jié)合國家供電情況.解決對(duì) 各部門的安 全可 靠，經(jīng)濟(jì)技 術(shù) 的分配 電能問題。其基 本內(nèi)容有以 下幾方 面：進(jìn) 線電壓的 選擇 , 變配電所位 置的電氣 設(shè)計(jì), 短 路電 流的計(jì)算及繼 電保護(hù), 電 氣設(shè)備的選擇,車間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇, 防雷接地 裝置設(shè) 計(jì)等 .第 一章 緒論 (1)第二章 工廠進(jìn)線 電 壓的選 擇(2)2

2、.1 電壓 損耗的 條 件(2)2.2 機(jī) 械廠 設(shè)計(jì) 基礎(chǔ) 資料 (2)2.3 工廠常用架 空線路裸 導(dǎo) 線型號(hào) 及選擇 (3)2.4 方案初 定 及經(jīng)濟(jì) 技術(shù)指標(biāo) 的分析 (4)第三章 變配電所 位置的電 氣設(shè)計(jì) (7)3.1 變配 電所所 址選擇 的 一般原 則(7)3.2 結(jié)合 方案要 求設(shè)計(jì) 位置圖 (7)第四章 短路電流 的 計(jì)算及 繼電保護(hù) (8)4.1 短路 電流 的計(jì) 算 (8)4.2 繼電器保護(hù) 的整定 (11)第五章 電氣設(shè)備 的選擇 (12)第六章 車間變電 所 位置和 變壓器數(shù) 量、容量 的選擇 .(13) 第七章 防雷 (14)7.1 防雷設(shè) 備 (14)7.2 防

3、雷措施 (14)第八章 接地 (15)致謝 (16)參考文獻(xiàn) (16)附圖 143第一章 緒論工廠供電，即指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電 .電能 是現(xiàn)代工 業(yè) 生產(chǎn)的 主要能源 和核心動(dòng)力 。電能既 易于由 其它形式的 能 量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡 單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量 ，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能 在現(xiàn)代工業(yè) 生產(chǎn) 及整 個(gè)國 民經(jīng) 濟(jì)生 活中應(yīng) 用極為廣泛 。在企業(yè)工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的 比重 一般 很?。?除電化工 業(yè) 外）。電能在 工業(yè)生 產(chǎn)中的重要 性，并 不在于它

4、在 產(chǎn)品 成本 中或 投資 總額 中所占 的比重多少 ，而在于 工業(yè)生 產(chǎn)實(shí)現(xiàn) 電 氣化以后可 以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn) 品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 ，降低生產(chǎn) 成本， 減輕工人的 勞動(dòng) 強(qiáng)度 ，改善 工 人的勞 動(dòng)條件，有利于 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過 程自動(dòng) 化。從 另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的 后果。 可見，做好 工廠 供電工 作對(duì)于發(fā) 展工業(yè)自 動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn) 工業(yè)現(xiàn)代化 ， 具有十分重 要的意義。由于能源節(jié)約是工廠 供電工作 的一個(gè)重要 方面，而能 源 節(jié)約對(duì)于國 家經(jīng) 濟(jì)建 設(shè)具 有十 分重 要的戰(zhàn) 略意義，因 此做好工廠 供電工 作，對(duì) 于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)

5、濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地 為工業(yè)生產(chǎn) 服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活 用電的需 要，并確實(shí) 做好節(jié)能環(huán) 保 工作，就必 須達(dá) 到以 下基 本要 求 ：（1）安全： 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng) 發(fā)生人身事故和設(shè)備 事故。（2）可靠： 應(yīng) 滿足電 能用戶對(duì) 供電可靠性 的要求 。（3）優(yōu)質(zhì)： 應(yīng) 滿足電 能用戶對(duì) 電壓和頻率 等質(zhì)量 的要求（4）經(jīng)濟(jì)： 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低 ，并盡可能地節(jié)約電 能和減少有 色金 屬的 消耗 量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既 要照顧局部 的當(dāng) 前的 利益 ，又 要有 全局觀 點(diǎn)，能顧全大局，適

6、應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。為了保證工廠供電的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須要 有一套完整 的保 護(hù)，監(jiān)視和 測(cè) 量裝置 。目前 多以采用 自動(dòng)裝置，將計(jì) 算機(jī)應(yīng) 用 到工廠配電 控制 系統(tǒng) 中去 。工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則按照 國家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95 供 配 電系統(tǒng) 設(shè)計(jì)規(guī)范、 GB50053-94 10kv 及以 下設(shè)計(jì)規(guī)范 、 GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì) 規(guī)范 等的規(guī)定，進(jìn) 行工廠 供電設(shè)計(jì)必 須遵 循以 下原 則：（ 1 ） 遵守規(guī) 程 、執(zhí)行 政 策；必須 遵守國家 的有關(guān)規(guī) 定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí) 行國家 的有關(guān)方針 政策，包括 節(jié)約 能 源，節(jié)約有 色金 屬等 技術(shù) 經(jīng)濟(jì) 政策 。（2）安全可靠、 先

7、進(jìn)合理 ；應(yīng)做到保障 人身 和設(shè) 備的 安全 ，供電 可靠，電能質(zhì) 量合格， 技術(shù)先 進(jìn)和經(jīng) 合理 ， 采用效率高 、能 耗低 和性 能先 進(jìn)的 電氣產(chǎn) 品 。（3）近期為主、 考 慮發(fā)展 ；應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、 規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃， 正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系， 做到遠(yuǎn)近結(jié) 合， 適當(dāng) 考慮 擴(kuò)建 的可 能性。（4）全局出 發(fā)、統(tǒng)籌 兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、 用電容量、 工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等， 合理確定設(shè)計(jì)方案。 工廠供電設(shè) 計(jì)是 整個(gè) 工廠 設(shè)計(jì) 中的重要組 成部分。 工廠供電設(shè) 計(jì)的質(zhì) 量直接 影 響到工廠的 生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電 工作的人 員，有必要 了解和掌握 工 廠供電設(shè)計(jì) 的

8、有 關(guān)知 識(shí)， 以便 適應(yīng) 設(shè)計(jì)工 作的需要第二章工廠進(jìn)線電壓的選擇2.1電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在 通過正常 最大負(fù)荷 電流即線路 計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的 電壓損 耗， 不應(yīng)超過其 正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。即 設(shè)計(jì)線路 時(shí)，高壓配 電線路的電 壓 損耗一般不 超過線路額定電壓的5%。對(duì)于輸電距離 較長或負(fù) 荷電流較 大的線路，必須按工 廠設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)資料 來 選擇或校驗(yàn)。電壓損耗：電壓損耗厶 Uac%= P(Rol)+Q(Xol) / 10Un2式中， UAc%線路實(shí)際的電壓損耗；P、Q干線上總的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷;l線路的長度；Ro、Xo線路單位長度的電阻和電抗； Un線路的額定電壓。對(duì)于架空線

9、路 可取Xo=0.4 Q /km.2.2機(jī)械廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料機(jī)械廠東北方向6KM處有一地區(qū)降壓變電所，用一臺(tái)110/35/10KV ， 1*25MV.A的變壓 器作 為工 廠主 電源，允許用35KV或10KV的一種電壓， 以一回 架空線向工廠供電。此處正北方向 有其他工 廠引入10KV電纜作為 備用電源，平時(shí)不 準(zhǔn)投入， 只有在該廠 的主供電源發(fā)生故障或檢修時(shí)提供照明及 部分重 要負(fù)荷用電，輸送 容量不得超過1000KV.A。35KV側(cè)系統(tǒng)的最大三相短路容量為1000MV.A，最小三相短路容量為 500MV.A。供電部 門對(duì)功率 因數(shù)的要 求：當(dāng)以35KV供電時(shí)，cos © =0.9;

10、當(dāng)以10KV供 電時(shí)，cos © =0.95。 見表12.3工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號(hào)及選擇 鋁絞線(LJ)。戶外架空線路采用的鋁絞線導(dǎo)電性能好，重量輕，對(duì)風(fēng)雨作用的抵 抗力強(qiáng)，但對(duì)化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差，多用在10KV及以下線 路上，其桿 距不超過100125m。 鋼芯鋁絞線(LGJ)。此種導(dǎo)線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決 了鋁絞線機(jī) 械強(qiáng)度差的缺點(diǎn)。由于 交流點(diǎn)的 趨膚效應(yīng)，電流實(shí)際 上只從鋁線 通過，所以鋼芯鋁絞線的截面積面積是指鋁線部分的面積。在機(jī)械強(qiáng)度要求較高 的場(chǎng)所和35KV及以上的架空線路上多 被選用。 銅絞線(TJ)。銅絞線導(dǎo)電性能好，對(duì)風(fēng)雨及化學(xué)腐蝕作用的抵

11、抗力強(qiáng)，但造價(jià)高，且密度過大，選用要根據(jù)實(shí)際 需要而定。2.4方案初定及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的分析目前機(jī)械廠東 北方向6KM處有一地區(qū)降壓變電所，用一臺(tái) 110/35/10KV、 1*25MV.A的變壓 器作 為工 廠主 電源，允許用35KV或10KV的一種電壓， 以一回 架空線向工廠供電。根據(jù)本廠所能 取得的電源及本廠 用電的實(shí)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(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求，綜合上述資料進(jìn)行考慮 分析兩方案如下：方案一：采用35kv電壓供電的特點(diǎn)1、供電電壓較高，線路的功率損耗較小，年運(yùn)行費(fèi)用較低；2、電壓損失 小,調(diào)壓 問題容易 解決；3、 對(duì)cos ©

12、;的要求較低，可以減少高 功率因數(shù) 補(bǔ)償設(shè)備的 投資；4、需要建設(shè)總降壓變電所，工廠供電設(shè)備便于集中控制管理，易于實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化，但要多占一定的土地面積；5、 根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，35kv架空線路的故障率比10kv架空線路的故障率 低一半，因 而供電可靠性高；6、有利于工廠進(jìn)一步擴(kuò)展。方案二：采用10kv電壓供電的特點(diǎn)1、不需投資建設(shè)工廠總降壓變電所，并少 占土地面積；2、工廠內(nèi)不裝設(shè)主高壓器，可簡 化接線，便于運(yùn)行操 作；3、減輕維護(hù)工作量，減少管理人員；4、供電電壓 較35kv低，會(huì)增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓 損失也會(huì)增大；5、要求的cos ©值高，要增加補(bǔ)償設(shè)備 的投

13、資；6、線路的故障率比35kv的高，即供電可靠性不如35kv.方案一：正常運(yùn)行時(shí)以35kv單回路 架空線路 供電，由鄰 廠10kv電纜線 路作為備用電源。根據(jù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料全廠計(jì)算負(fù)荷情況，S30=4485kv A,且只有少數(shù)的負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，大多數(shù)為三級(jí)負(fù)荷，故擬廠內(nèi)總降壓變電所裝設(shè)一臺(tái) 容量為 5000kv A的變 壓器，型號(hào)為SJL1-5000/35 型，電壓為 35/10kv,查產(chǎn) 品樣本，其 有關(guān)技術(shù)參數(shù)為： Po=6.9kw, Pk=45kw,U k%=7,l o%=1.1。變壓器的功率損耗：2 2有功 功率損耗 Po+ Pk(S30/S n) =6.9+45*(4485/5000)

14、 =43.1kw無功 功率損耗 Q+A Q(S3o/Sn)2=SnI q%/100+Uk%/100*(S 30/S n) 2=5000*1.1/100+7/100*(4485/5000)2=336.6kvar35kv線路功率等于全廠計(jì)算負(fù)荷與變壓器功率損耗之和.P' 3q=P3q + A PT=4087+43.1=4130.1kwQ' 3o=Qo+A Q=1659+336.6=1995.6kvarS' 30= P ' 30 + Q ' 30 =4130.1+1995.6=6125.7kvarcos = P ' 30/ Q ' 30 =41

15、30.1/6125.7=0.67I ' 30= S ' 30J Un=6125.7/ Q*35=101.05A 考慮到本廠負(fù)荷的增長是逐 漸的，為了節(jié)約有色金屬消耗量,按允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面,而未采用經(jīng)濟(jì) 電流密度選擇導(dǎo)線 截面.查有關(guān)手冊(cè)或 產(chǎn)品樣本,選擇鋼芯鋁 鉸線LGJ-70,其允 許電流為 275A> I ' 30=101.05A滿足要求.該導(dǎo)線單位長度電阻 R)=0.46 Q /km, 單位長度電 抗X°=0.365 Q /km.35kv線路電壓損失為(線路長度l=6km ): U=(P3oIR o+Q3oLXo)/U N=(4087*6*

16、0.46+1659*6*0.365)/35=426.1V22 Uac%=(P3oIR 0+QoLXo)/1OU n =426.1/35=0.34% 5% 符合要求。查相關(guān)設(shè)計(jì)手 冊(cè)，經(jīng)過計(jì) 算,35 kv 供電的投資 費(fèi)用 乙見表2,年運(yùn)行費(fèi) 用 F1見表3。表2 35kv 的投資費(fèi)用乙項(xiàng)目說明單價(jià)數(shù)量費(fèi)用/萬元線路綜合投資LGJ-701.73 萬元 /km6km10.4變壓器綜合投資SJL-5000/3512萬元1臺(tái)1235kv斷路器Sw2-35/10003.4萬元1臺(tái)3.4避雷器及互感器FZ-35 , JDJJ-351.6萬元各1臺(tái)1.6附加投資223 I ' 30 R0I+ Pt

17、=3*101.05*0.85*6+43.10.15 萬元 /km130.7km19.6合計(jì)47.3表3 35kv供電的年運(yùn)行 費(fèi)用F1項(xiàng)目說明費(fèi)用/萬元線路折舊費(fèi)按線路投資的5%計(jì),8.4*5%0.42氣設(shè)備折舊費(fèi)按設(shè)備投資的8%計(jì),(12+34+1.6)*8%1.36線路電能損耗費(fèi) Ft=3 I ' 3R)L t B*10 -3=3*101.05 2*0.85*6*2300*0.055*10-31.1變壓器電能損耗費(fèi)2 Ft= P0*8760+ Pk(S 30/S N) t B =6.9*8760+45* (4485/5000)2*2300 *0.0550.8基本電價(jià)費(fèi)每年 有效生產(chǎn)

18、 時(shí)間為10個(gè)月,5000*10*420合計(jì)24.6方案二：采用10KV電壓供電，廠內(nèi)不設(shè) 總降壓變電 所,即不裝 設(shè)變壓 器,所以無 變壓器損耗 問題.此時(shí),10KV架空線路計(jì)算 電流I 30=S3。/ |UN=4485/ 同*10=258.95A而 cos © =P3o/S 30=4087/4485=0.911<0.95不符合要 求.為使兩個(gè)方案比較在同一基礎(chǔ)上進(jìn)行,也按允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面.選擇LGJ-70鋼芯鋁絞線,其允許載流量 為275A,R 0=0.46 Q /km,X 0=0.365 Q /km. 10kv線路電壓損失為(線路長度l=6km ): U=(P3o

19、IR 0+Q3oLXo)/U N=(4087*6*0.46+1659*6*0.365)/10=1491.3V Uac%=(P3oIRo+QoLXo)/10U n2 =1491.3/10 2=14.9%>5%不符合要求。10 kv供電的投資 費(fèi)用Z2見表4,年運(yùn)行 費(fèi)用F2見表5。表4 10kv供電的投資費(fèi)用乙項(xiàng)目說明單價(jià)數(shù)量費(fèi)用/萬元線路綜合投資LGJ-701.73 萬元 /km6km10.4附加3I 3q2RdI=3*258.952*0.46*6*10 -30.1萬元/km555.22km55.52合計(jì)65.92表5 10kv供電的年運(yùn)行費(fèi)用F2項(xiàng)目說明費(fèi)用/萬元線路拆舊費(fèi)以線路投資的

20、5%計(jì)，10.4*5%0.52線路電能損耗費(fèi) F1=3I 3q2R)I=3*258.95 2*0.46*6*10 -347.25合計(jì)47.77在上述各表中，變壓器全年空載工作時(shí)間為8760h;最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax=4000h;最大 負(fù)荷 損耗 小時(shí)t可由Tmax=4500和cos © =0.9查有關(guān) 手冊(cè)中t -T max關(guān)系曲線，得 出 T =2300h; B為電 度電價(jià)35kv時(shí)，B =0.055元/kw h ; 10kv 時(shí),B =0.083 元 /kw h.由上述分析計(jì)算可知，方案一較方案二的投資費(fèi)用及年運(yùn)行費(fèi)用均少.而 且方案二以 10kv電壓供電，電壓損失達(dá) 到了極

21、為 嚴(yán)重的程度，無法滿 足二級(jí) 負(fù) 荷長期正常 運(yùn)行的要求.因此，選用方案一，即采用35 kv電壓供電，建立廠內(nèi) 總 降壓變電所，不論從經(jīng)濟(jì)上還是從技術(shù) 上來看，都是合理的。第三章總降壓變電所的位置電氣設(shè)計(jì)3.1變配電所所址選擇的一般原則變配電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求并經(jīng) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較 后確定。 盡量接近負(fù) 荷中心，以降 低配電系統(tǒng)的電能損耗、電 壓損耗和有 色金屬 消耗量。 進(jìn) 出線方便 ， 特別是 要便于架 空進(jìn)出線。 不 應(yīng)妨礙企 業(yè) 的發(fā)展 ，有擴(kuò)建 的可能。 接 近電源側(cè) ， 特別是 工廠的總 降壓變電所 和高壓 配電所。 設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電

22、裝置的運(yùn) 輸。 不應(yīng)設(shè)在 有劇烈震動(dòng)或高溫的 場(chǎng)所，無法避開 時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的 保護(hù)措 施。 不宜設(shè)在多 塵或有腐 蝕性氣體 的場(chǎng)所，無 法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)在污染 原的下 風(fēng)側(cè)。 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室和其它經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所 相鄰。 不 應(yīng)設(shè)在有 爆炸危險(xiǎn) 環(huán)境的正 上方或正下 方，且不宜設(shè)在 有火災(zāi)危險(xiǎn) 環(huán) 境的正上方 或正 下方 。當(dāng)與 有爆炸 或火災(zāi)危 險(xiǎn)環(huán)境的 建筑物毗連 時(shí)，應(yīng)符合 現(xiàn) 行國標(biāo) GB50058-1992 的規(guī)定 。 不 應(yīng)設(shè)在地 勢(shì)低洼和 可能積水 的場(chǎng)所。3.2 結(jié)合方案要求設(shè)計(jì)位置圖根據(jù)前面已確定的供電方案,結(jié)合本廠區(qū)平面示意圖,考慮總降壓變電所 盡量

23、接 近負(fù)荷中心,且遠(yuǎn)離 人員集中區(qū),不影響廠區(qū)面積的利用,有利于安全等 諸多因素 ,擬將決降壓變電所設(shè)在廠區(qū) 東北部,如附圖 1-1。根據(jù)運(yùn)行 而要,對(duì)總 降壓變電 提出以下要 求:1 、 總降壓變電所所裝設(shè)一臺(tái) 5000kv A、35/10kv 的降壓變壓器， 與 35kv 架空線路 接成線 路- 變壓器組。為便于檢修、運(yùn)行、控制和管理，在 變壓器高壓 側(cè)進(jìn) 一處 應(yīng)設(shè) 置高 壓斷 路器。2 、 根據(jù)規(guī)定，備用電源只有主電源線路解列及變壓器有故障或檢修 時(shí)才允許投入，因 此備用 10 kv 電源進(jìn)線斷路 器在正常工 作時(shí)必 須斷開。3 、 變壓器 二次 側(cè)（ 10kv ）設(shè)置少油 斷路器，與

24、 10kv 備用 電源進(jìn) 線 斷路器組成備用電源自動(dòng)投入裝置（APD）,當(dāng)工作電源失去電壓時(shí)，備用電 源立即自動(dòng) 投入 。4 、 變壓器二次側(cè) 10kv 母線采用單母 線分段接線。 變壓器 二次側(cè) 10kv 接在分段I上，而10kv備用電源接在分段U上。單 分母線分段 聯(lián)絡(luò)開 關(guān)在正 常工作時(shí)閉合，重要二級(jí)負(fù)荷可接在母線分段U上，在主電源停止供電時(shí)，不 至于使重要 負(fù)荷的供 電受到影 響。5、本總降壓變 電所的操 作電源來 自 備用 電源斷 路器前 的所用變壓 器。當(dāng) 主電源停電 時(shí)， 操作 電源 不至 于停電。6、用雙母線供電，當(dāng)有一個(gè)根母線出故障或需要檢修時(shí)，可以用另一根 母線投入使 用，

25、 以免 影響 到工 廠 的 生產(chǎn)。根 據(jù)以上 要 求設(shè) 計(jì)總 降 壓 變 電 所 的 主 接 線如 附 圖 1-2 所 示 。四章 短路電流的計(jì)算及繼電保護(hù)4.1 短路電流的計(jì)算短路 電流計(jì)算 的目的是 為了正確 選擇和校驗(yàn) 電氣設(shè) 備，以及 進(jìn)行繼電保 護(hù) 裝置的整定計(jì)算。 短路 電流 按系 統(tǒng)正常 運(yùn) 行方式 計(jì)算，其計(jì)算電路圖 如附圖 3-1 所示為了 選擇高壓 電 氣設(shè)備 ，整 定斷電 保 護(hù)，需計(jì)算總降 壓變電 所的 35kv 側(cè)、 10kv 母線以及廠區(qū)高壓配電線路末端（即車間變 電所 10kv 母線）的短路電流， 分別為 k-1 、k-2 和 k-3 點(diǎn)。但因 工 廠廠區(qū) 不 大

26、，總 降壓變電所 到最遠(yuǎn) 車間的 距離不過數(shù) 百來 ，因 此總 降壓 變電 所 10kv 母線（ k-2 點(diǎn)） 與廠區(qū) 高壓配 電線路 末端處（ k-3 點(diǎn)）的短路電流值差別極小 ，所以只計(jì)算主變 壓器高 、低壓側(cè) k-1 和 k-2 兩 點(diǎn)短路電 流 。根據(jù) 計(jì)算電路 作 出計(jì)算 短路電流 的等效電路 圖如附 圖 3-2 所示1、 求各元件 電 抗（用 標(biāo) 幺制法 計(jì) 算）設(shè)基準(zhǔn)容 量Sd=100MVA基準(zhǔn)電壓 U d1=37kv,U d2= 1 0.5kA而基準(zhǔn)電 流 I di=Sd/ Udi=100/ *37 = 1.56kAI d2=Sd/ Ud2=100/ *10.5=5.50kAa

27、 、 電 力系 統(tǒng)電 抗當(dāng) S （ 3） k m =1000MV- A 時(shí)，X * max=S d/S3 k m =100/1000=0.1 當(dāng) S3 k m =500MV A 時(shí)，X* 1 m =Sd/S3 k m =100/500=0.2b 、 架 空線 路電 抗X* 2=X0lSd/U2 d1=0.36*6*100/372 =0.1578c 、 主 變壓 器電 抗2X* 3=Uk%Sd/100SN=7*100*10 2/100*5000=1.42 、 k-1 點(diǎn)三 相短 路電流 計(jì) 算系統(tǒng)最大 運(yùn)行方式 時(shí)，總電 抗標(biāo)幺值X* ' 藝 k- =X* 1ma+X* 2=0.1+0.

28、1578=0.2578系統(tǒng)最小 運(yùn)行方式 時(shí)，總電 抗標(biāo)幺值X* '藝（=X* 1mi +X* 2=0.2+0.1578=0.3578因此，系 統(tǒng) 最大運(yùn) 行方式時(shí) ， 三相短路 電流及 短路容量各 為I（ 3） k-1 =I d1/X* '藝 k- =1.56/0.2578=6.05kAI3（ k =I"3 k-1=I3 k-仁6.05kAi3 sh =2.55I3 k- =2.55*6.05=15.43kAS3 k-仁Sd/X* '藝 k- =100/0.2578=387.9MV A而最小運(yùn) 行 方式時(shí) ， 三相短 路 電流及短 路容量 各為I（3） k-

29、1=1.56/0.3578=4.36kAI3' sh =I"3' k =I 3' k- =4.36kAi3' sh=2.55l3' k- =2.55*4.36=11.12kAS3' k- =S d/Z*"藝 k- =100/0.3578=279.49MV A3 、 k-2 點(diǎn)三 相短 路電流 的 計(jì)算系統(tǒng)最大 運(yùn) 行方式 時(shí)X*' 藝(k =X* 1ma +X* 2=X* 3=0.1+0.1578+1.4=1.6578系統(tǒng)最小 運(yùn) 行方式 時(shí)X*"藝(k =X* 1mi+X* 2+X* 3=0.2+0.157

30、8+1.4=1.7578因 此， 三相 短路 電流 及短 路容量 各 為I(3) k- =I d2/X* '藝 k- =5.50/1.6578=3.32kAI3'k-=Id2/X*"藝 k- =5.50/1.7578=3.13kAI3k =I"3 k- =I3 k-2=I3 k-2=3.32kAI3'=I"3' k =I3'k- =3.13kAi3 sh =2.55I3 k- =2.55*3.32=8.47kAS3 k-2=S d/X*'藝 k- =100/1.6578=60.32MV A上述短路 電 流計(jì)算 結(jié)果

31、，如表 6 所 示。4.2 繼電器保護(hù)的整定對(duì)于線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過電保護(hù)和瞬時(shí) 機(jī)構(gòu)，使斷路器跳閘，切除短路故障部分。對(duì)于單相接地保護(hù)可才 用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電所的高壓母線上，動(dòng)作于信號(hào)。原則：帶時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流 Iop, 應(yīng)躲過線路的最大負(fù) 荷電流；電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流即速斷電流 Iqb 應(yīng)按躲過它所保 護(hù)線路的末端的最大短路電流 Ik.max 來整定。變壓器過電流保護(hù)和速斷保護(hù)：繼電器采用 DL-15/10 ，動(dòng)作時(shí)限設(shè)為 1S。TA 的變相比： Ki=5000/35=143 所以采用 150/5A ，計(jì)算電流：Ii=2*Seb/ V3Un=2*500

32、0/ V3*35=164.97過電 流保護(hù)：lop = KrelKwlk.max/KreKi=1.3 x 1 x 164.97/0.8X 30=8.94A整定動(dòng)作電流為 9A，過電流保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流為：l opl =Ki/Kw*lop=30*9=270A靈敏度校驗(yàn)： Ks=l k.min /l opl=0.87*3.13*103/270=10.08>1.5WL2過電流保護(hù)整定滿足要求。速斷保護(hù)： l ke（2） =3.32*10 3*10/35=948.57l op.KA=Kel.Kw/Ki*l ke（2） =1.3*1/30*948357=41.1A速斷電流倍數(shù)整定為nqb=41.1

33、A/10A=4.11整定動(dòng)作倍數(shù) 4.11 倍， l opl （qb）=4.11*270=1109.7A靈敏度校驗(yàn)： Ks=l k.min （2） /l opl =4.36*0.87*103/1109.7=3.42>1.5WL2過電流速斷保護(hù)整定滿足要求。第五章 電氣設(shè)備的選擇根據(jù) 上述短路 電 流計(jì)算 結(jié)呆，按正正常工 作條件選項(xiàng) 擇和按 短路情況校 驗(yàn) 確定的總降 壓變 電所 高、 低壓 電氣 設(shè)備如 下：（1） 主變 35kA 側(cè)高備如表 7 所示。（2）主變 10kv 側(cè)設(shè)備（主變壓器 低壓側(cè)及 備用電源進(jìn) 線）如 表 8所示 。 該設(shè)備分別 組裝在兩套高壓開關(guān)柜GG-1A（ F

34、）中。其中10kV母線按經(jīng)濟(jì)電 流 密度選為LMY-3（ 50*5 ）鋁母線，其允許電流 740A大于10kV側(cè)計(jì)算 電流288.7A， 動(dòng)穩(wěn)定和熱 穩(wěn)定均滿 足要求10kV側(cè)設(shè)備的布置、 排列順序及用途如圖 12-2所 示。（3） 10kV 饋電線 路設(shè)備選 擇。以一車間的饋 電線路 為例，10kV饋電線路 設(shè) 備如表12-9。該設(shè)備組裝在11臺(tái)GG-A（ F）型高壓開關(guān)柜中，其編號(hào)、排列 順序及用途 見圖 12-2 所示。第六章 車間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇車間變電 所的位置 、變壓器數(shù) 量和容量 ，可根據(jù)廠 區(qū)平面布置 圖提 供 的車間分布 情況及車 間負(fù)荷的中位置、負(fù) 荷性質(zhì)

35、、負(fù)荷大小等，結(jié)合其他各項(xiàng) 選項(xiàng)擇原則 ，與工藝 、土建有 關(guān)方面協(xié)商 確定。本廠 擬設(shè)置 六個(gè)車間變 電所 ， 每個(gè)車間變配電 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 規(guī) 范電所 裝設(shè)一臺(tái) 變 壓器， 其位置附 如圖 1-1 所 示，變壓器 容量見 表 10。第七章 防雷7.1 防雷設(shè)備防雷 的設(shè)備主 要有接閃 器和避雷 器。其中，接閃 器就是 專門用來接 受直 接 雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線， 或稱架空地 線。 接閃 的金 屬帶 稱為 避雷帶 。接閃的金 屬網(wǎng)稱 為避雷網(wǎng)。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線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)

36、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)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時(shí)，避雷器的火花間 隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對(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 等。7.2 防雷措施一、 架空線路的防雷措施（ 1 ）架設(shè)避 雷線 這是防雷的有效 措施，但 造價(jià)高，因 此只在 66KV 及以 上的架空線 路上才沿全線裝設(shè)。35KV的架空線路上， 一般只在進(jìn)出變配電所的 一段線路上 裝設(shè) 。而 10KV 及以 下的線 路上一般不 裝設(shè)避 雷線。（2）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔(dān) 、瓷橫擔(dān)或 高一級(jí)的絕 緣子，以提高線路

37、的防雷水平，這是10KV及以下架空線 路防雷 的 基本措施。（3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線由于310KV的線路是中 性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷電 過電壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過其接地引下線對(duì)地泄放雷電 流，從而保 護(hù)了 下面 兩根 導(dǎo)線 ， 也 不會(huì)引 起線路斷路 器跳閘 。（ 4）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置 線路上 因 雷擊放電 而產(chǎn)生 的短路是由 電弧引 起 的。在斷路器跳閘后，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 般用戶不會(huì) 有什 么影

38、響。（5 ）個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器對(duì)架空線路 上個(gè)別 絕緣薄弱地 點(diǎn)，如雷雨季節(jié)經(jīng)常運(yùn)行的進(jìn)線路數(shù)123>=4避雷器至主變壓器的最大電氣 距離/m15232730跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個(gè)別金屬桿等處，可裝設(shè) 排氣式避雷器或保護(hù)間隙。二、變配電所的防雷措施（1） 裝設(shè)避雷針室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。如 果變配電所 處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保 護(hù)范圍之內(nèi)或變配 電所本 身 為室內(nèi)型時(shí)，不必再考慮直擊雷的保護(hù)。（2） 高壓側(cè)裝設(shè)避雷器這主要用來 保護(hù)主變壓 器，以免雷 電沖擊 波沿高 壓線路侵入 變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求

39、避雷器應(yīng)盡量靠近主變 壓器安裝。閥式避雷器至310KV主變壓器的 最大電氣距離如下 表： 避雷器的接 地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼 等連接 在一起。在每路 進(jìn) 線終端和每 段母線上，均裝有閥式避雷器。如 果進(jìn)線是具 有一段 引入電纜的 架 空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接 地端與電纜 頭外殼相聯(lián)后接地。（3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入 而擊穿電力 變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓 側(cè)中性點(diǎn)不 接地時(shí)（如IT系統(tǒng)）， 其中性點(diǎn)可 裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物 避雷器或保 護(hù)間隙。第八章接地接地與接地裝置電氣設(shè)備的某 部分與大

40、 地之間做 良好的電氣 連接，稱為 接地。埋入地中 并 直接與大地 接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝 設(shè)的接地體，稱為人工接地體。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，稱為接地線。接地線在設(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 過接地故障 電流。接地線與接地 體合稱為 接地裝置。由若干 接地體在大 地中相 互用接地線 連 接起來的一個(gè)整體，稱為接 地網(wǎng)。其中接地線又分為 接地干線和 接地支 線。接 地干線一般 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。在本設(shè)計(jì)中， 查表可知此變電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)為REV4Q .現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所23 m,打入一圈直徑50 mm長 2.5 m的鋼管 接地，每隔5 m打入一根，管間用40*4mm2的扁鋼焊接。表1 '配電名 計(jì)稱 量 占八、設(shè) 備 臺(tái) 數(shù)n設(shè) 備 容 量 nP計(jì) 算 有 功 功 率Ps計(jì)算 無功 功率Qjs計(jì)算 視功 功率Sjs計(jì)算 電流I is功率 因數(shù) cos ©tan©平均有功