某冶金機械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設計

1、電氣工程設計與綜合實驗報告題目名稱：某冶金機械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設計 學 院： 專 業(yè): 班 級: 學 號： 學生姓名： 指導老師： 2015年01月 20 日前言關鍵詞：供電系統(tǒng)；供電容量；企業(yè) 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。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用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。 在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資

2、總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設，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，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基

3、本要求： 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(zhì)： 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。 4. 經(jīng)濟： 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 此外，在供配電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展目錄1、 概述 1 1 設計背景 1 2 設計要求 12、 設計原始資料 23、 系統(tǒng)負荷計算 4 3-1 三相用電設備組負荷計算的方法 4 3-2 計算負荷 4 3-3 全廠負荷功率 6 3-4

4、 年耗電量的估算 7 3-5 負荷中心估算 7四、主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇 8 4-1 主變壓器臺數(shù)的選擇 8 4-2 主變壓器容量的選擇 8 4-3 主變壓器類型的選擇 95、 高、低壓電力網(wǎng)的導線選擇 9 5-1 導線截面選擇原則 9 5-2 高壓線路導線的選擇 10 5-3 低壓線路導線的選擇 11 5-4 低壓出線導線選擇 116、 改善功率因數(shù)裝置設計 137、 變電所主結(jié)線方案的設計 14 7-1 變配電所主結(jié)線的選擇原則 14 7-2 主結(jié)線方案選擇及比較 15八、短路電流的計算 18 8-1 短路電流計算的目的及方法 18 8-2 本設計采用標幺制法進行短路計算 18九、

5、變電所一次設備的選擇與校驗 20 9-1 變電所高壓一次設備的選擇 20 9-2 變電所高壓一次設備的校驗 21 9.2.1 設備的動穩(wěn)定校驗 21 9.2.2 高壓設備的熱穩(wěn)定性校驗 22 9-3 變電所低壓一次設備的選擇 23 9-4 變電所低壓一次設備的校驗 2410、 繼電保護裝置的設計 25 10-1 繼電保護的整定 25 10-2 變壓器繼電保護 25 10-3 10KV 側(cè)繼電保護26 10-4 0.38KV 側(cè)低壓斷路器保護2711、 變電所防雷裝置設計 28 11-1 防雷設備 28 11-2 防雷措施 28 11-3 接地裝置的設計 30 11-4 確定接地電阻 3012、

6、 心得體會 32參考文獻 33附錄 一次接線圖 1、 概述1、 設計背景 隨著我國經(jīng)濟的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為保證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。工廠的飛速發(fā)展給國家?guī)砹司叽蟮氖找嫱瑫r用電負荷也越來越大,特點是負荷容量大、用電設備多，在這選用10kV。所以本文針對變電所的特點，闡述了10kV變電所的設計思路、設計步驟，并進行了相關設備的計算和校驗。并關鍵介紹了主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設投資、運行質(zhì)量、維護條件和供電可靠性。所以在此熟悉變電所的設計要求和設計過程，對從事電力工程設計，故障分析和判斷是非常有益的。 設計

7、的意義：通過設計，系統(tǒng)地復習、鞏固工廠供電的基本知識，提高設計計算能力和綜合分析能力，為今后的工作奠定基礎。2、 設計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，并適當考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量，選擇變電所主接線方案及高低壓設備與進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求提交設計計算書及說明書，繪出設計圖紙。 二、設計原始資料1 設計總平面布置圖如下圖所示2 全廠各車間負荷計算如下表所示廠房編號用電單位名稱負荷性質(zhì)設備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1倉庫動力720.2

8、50.60照明40.751.02鑄造車間動力3200.40.65照明100.751.03鍛壓車間動力2500.250.65照明100.751.04金工車間動力2400.250.65照明80.751.05工具車間動力3500.250.60照明100.751.06電鍍車間動力2200.50.75照明100.751.07熱處理車間動力2000.50.75照明80.751.08裝配車間動力2000.40.70照明100.751.09機修車間動力1500.250.65照明60.751.010鍋爐房動力1600.50.65照明30.751.0宿舍區(qū)照明2500.81.03 供用電協(xié)議按照工廠與當?shù)毓╇姴块T

9、簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10Kv的公用電源線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌號為LGJ185,導線為等邊三角形排列，線距為1.2米；電力系統(tǒng)饋電變電站距本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，其定時限過電流保護整定的動作時間為1.5秒。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓或低壓聯(lián)絡線由鄰近的單位取得備用電源。4 負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4800h，日最大負荷持續(xù)時間8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電

10、壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。5 自然條件 氣象條件 （1）最熱月平均最高氣溫為31.5； （2）年最高氣溫為40； （3）土壤中0.8米深處一年中最熱月平均溫度為28.7； （4）年雷暴日為31.3天； （5）土壤凍結(jié)深度為1.1米； （6）夏季主導風向為東風。 地質(zhì)及水文條件 本廠所在地區(qū)平均海拔130m，地層以沙粘土為主，地下水位為3m。6 設計內(nèi)容及步驟 1 負荷計算； 2 電力變壓器的臺數(shù)、容量及類型； 3 選擇高、低壓電力網(wǎng)的導線型號及截面； 4改善功率因數(shù)裝置設計（高壓側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不應低于0.9，低壓側(cè)不應低于0.85）； 5變電所主結(jié)線方案的

11、設計； 6短路電流的計算； 7變電所一次設備的選擇與校驗； 8 繼電保護裝置的設計； 9 變電所防雷裝置設計（選做）。三、系統(tǒng)負荷計算3-1三相用電設備組負荷計算的方法有功計算負荷（kW） 無功計算負荷（kvar） 視在負荷計算（kV·A） 計算電流（A） 3-2 計算負荷 確定負荷計算的方法有多種，包括估算法、需要系數(shù)法、二項式法和單相復合的計算，在這里我們采用需要系數(shù)法。 對于單組用電設備的計算負荷公式如下：有功功率： 無功功率： 視在功率： 計算電流： 式中：該用電設備組的需要系數(shù) 功率因數(shù)角的正切值該用電設備組的額定電壓，單位是kV以鑄造車間的計算過程為例： 動力部分P(30

12、)=320kw×0.4=128kw S(30)=128kw/0.65=196.9kvA Q(30)=128kw×1.17=149.76kvar 照明部分 P(30)=10kw×0.75=7.5kw S(30)=7.5kw/1=7.5kvA Q(30)=0由上式方法可算出個廠房的計算負荷，整理成表格如下：廠房編號用電單位名稱負荷性質(zhì)設備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)計算負荷按廠房計算P30P30/kwQ30/karS30/kA1倉庫動力720.250.6018243021照明40.751.03032鑄造車間動力3200.40.65128149.6196.9135.5照明

13、100.751.07.507.53鍛壓車間動力2500.250.6562.573.196.270照明100.751.07.507.54金工車間動力2400.250.656070.192.366照明80.751.06065工具車間動力3500.250.6087.5116.7145.895照明100.751.07.507.56電鍍車間動力2200.50.7511096.8146.7117.5照明100.751.07.507.57熱處理車間動力2000.50.7510088.2133.3106照明80.751.06068裝配車間動力2000.40.708081.6114.387.5照明100.751

14、.07.507.59機修車間動力1500.250.6537.543.857.742照明60.751.04.504.510鍋爐房動力1600.50.658093.5123.182.25照明30.751.02.2502.25宿舍區(qū)照明2500.81.02000200200總計1022.75886.13-3全廠功率負荷：取全場的同時系數(shù)為：Kp=0.95 ， Kq=0.97，則全場負荷為： P(30)=0.95×1022.75=971.61kw Q(30) =0.97×886.1=859.52kvar S(30) = =1297.23kv.A I（30）=1297.23kv.A/

15、(×0.38kv)=1970.94A此時功率因數(shù)為：P(30)/ S(30)= 971.61kw/1297.23kv.A=0.753-4 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： 年無功電能耗電量： 結(jié)合本廠的情況，年負荷利用小時數(shù)為4800h，多數(shù)車間為兩班制，取年平均有功負荷系數(shù)，年平均無功負荷系數(shù)。由此可得本廠：年有功耗電量:=0.6*971.61KW*4800h=2798.2k kw.h年無功耗電量：=0.65*859.52KW*4800h=2681.7k kw.h3-5 負荷中心估算變電所的位置和形式選擇：變電所的位置應盡量接

16、近工廠的負荷中心. 廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè),任作一直角坐標的X軸和Y軸,然后測出各車間（建筑）和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等，、分別代表廠房1、2、3.10號的功率，工廠的負荷中心假設在P(,),其中P=+=。因此仿照力學中計算中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標：按比例K在工廠平面圖中測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置表3.1所示。以電源縱向電源干線為Y軸，橫向電源干線為X軸，測出具體坐標。表3.1各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置坐標軸12345678910宿舍區(qū)X()1.11.21.53.13.

17、23.33.47.57.69.90.5Y()2.03.34.72.73.24.04.82.73.24.75.0 X=(1.1*21)+(1.2*135.5)+(1.5*70)+(3.1*66)+(3.2*95)+(3.3*117.5)+(3.4*106)+(7.5*87.5)+(7.6*42)+(9.9*82.25)+（0.5*200）/1022.75=3.36cmY=(2.0*21)+(3.3*135.5)+(4.7*70)+(2.7*66)+(3.2*95)+(4.0*117.5)+(4.8*106)+(2.7*87.5)+(3.2*42)+(4.7*82.25)+（5.0*200）/10

18、22.75=3.95cm由計算結(jié)果可知，x=3.36， y=3.95,工廠的負荷中心在6號廠房的東北面?？紤]的方便進出線及周圍環(huán)境情況，決定在6號廠房的東北側(cè)緊靠廠房修建工廠變電所。結(jié)合本廠的實際情況，這里變電所采用單獨設立方式。四、主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇4-1 主變壓器臺數(shù)的選擇由于該廠的負荷中鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對二、三級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。 4-2 主變壓器容量的選擇  裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應同時滿足以下兩個條件： （1）

19、任一臺單獨運行時，ST=（0.6-0.7）*S30 （2）任一臺單獨運行時，STS30（+），即滿足全部二、三級負荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：ST=（0.6-0.7）*1297.23=（778.33908.06）KV*A 同時又考慮到未來的幾年的發(fā)展，所以取ST=1000 KV*A。第二個變壓器容量計算：ST(2)=S(鑄造車間)+S（電鍍車間）+S（鍋爐房）=196.9KW+7.5KW+146.7KW+7.5KW+123.1KW+2.25KW=483.95KV.A可取變壓器容量500KV.A。4-3、主變壓器類型的選擇考慮到安全和可靠性的問題，確定變壓器為SC9系列箱型干式變壓器。型號和主要技術要

20、求指標如下表所示：變壓器型號額定 容量 /KV*A額定電壓KV聯(lián)結(jié)組型號損耗/KV空載電流I。%短路阻抗Uk%高壓低壓空載負載SC9-1000/10100010.50.4Dyn111.407.510.86SC-500/1050010.50.4Dyn110.94.51.04五、高、低壓電力網(wǎng)的導線選擇為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)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(jīng)濟電流密度；機械強度。根據(jù)設計經(jīng)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?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗

21、進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。5-1 導線截面選擇原則 導線電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠和經(jīng)濟的條件，其選擇原則為： 1. 發(fā)熱條件 滿足短路穩(wěn)定度的條件架空線路因其散熱性較好，可不作穩(wěn)定性校驗，絕緣導線和電纜應進行熱穩(wěn)定校驗，母線也要校驗其熱穩(wěn)定。2. 電壓損耗 按允許電壓損失選擇導線和截面在導線和電纜（包括母線）通過正常最大負荷電流（即計算電流）時，線路上產(chǎn)生的電壓損失不應超過正常運行時允許的電壓損失。 3. 經(jīng)濟電流密度 按經(jīng)濟電流密度選擇導線和電纜截面經(jīng)濟電流密度是指使線路的年運行費用支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導線和電纜截面稱為經(jīng)濟截面。 4. 機械強度 按機

22、械強度選擇導線和電纜截面這是對架空線路而言的。要求所選的截面不小于其最小允許截面。對電纜不必校驗其機械強度。根據(jù)設計經(jīng)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?qū)﹄妷核揭筝^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。5-2 高壓線路導線的選擇母線都用支柱絕緣子固定在開關柜上，有矩形母線和管型母線，母線的材料有銅、鋁。目前變電所的母線除大電流采用銅母線以外，一般盡量采用鋁母線。變電所高壓開關柜上的高壓母線，通常選用硬鋁矩形母線（LMY）。年平均負荷、傳輸容量較大時，母線截面宜按經(jīng)濟電流

23、密度選擇。1）選擇經(jīng)濟截面對于鋁母線，按年最大負荷利用小時數(shù)為4800小時，根據(jù)工廠供電教材（第4版，劉介才著）180頁表5-3導線和電纜的經(jīng)濟密度得=1.15。 =1297.23kv.A/(×10kv)=74.9A =74.9/1.15=65.1 選擇標準截面為160的單排矩形鋁母線寬*厚=40×4，即LMY-(40×4)。2）校驗發(fā)熱條件Smin=I=3.07×1000× =124<1603）校驗機械強度設10KV母線水平平放，檔距為1.2m,檔數(shù)大于2，相鄰相間距離為200mm導體截面系數(shù)W=b2 h/6=(0.05) 2×

24、;0.005/6=2.1×10 -6m3 F=1.73(ish (3)2(l/a) 10-7 =1.73(3.07×103) 2（1.2/0.2）10 -7 =9.78N M=Fl/10=9.781.2/10=1.2N·m c =M/W=1.2/(2.1×10 -6)=0.57MPa al =70MPa>0.57MPa5-3 低壓線路導線的選擇相母線：低壓側(cè)母線仍按經(jīng)濟電流密度選擇硬鋁矩形母線，計算電流 =/ =1970.9A=1970.9/1.15=1713.9選擇時，應選比偏小的截面，因為電能損耗費和年運行費在電流較大時變化較小，考慮負荷計算值

25、偏大，以及其變化規(guī)律，理論計算的電能損耗亦將稍大于實際值，截面選擇比計算稍小，節(jié)省初投資和有色金屬消耗量。所以選標準截面為2000的單排矩形鋁母線寬*厚=200*10。中性母線：一般三相四線制線路中的中性線截面應不小于相線截面的一半，即=1000，所以選擇單排矩形鋁母線寬*厚=100*10。5-4低壓出線導線選擇戶外架空線380V電壓等級一般采用絕緣導線，絕緣導線的線芯材料有鋁心和銅心兩種。絕緣導線外皮的絕緣材料有塑料絕緣和橡膠絕緣。塑料絕緣的絕緣性能良好，價格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設可取代橡膠絕緣線。橡膠絕緣線現(xiàn)已不使用，塑料絕緣線不宜在戶外使用，以免高溫時軟化，低溫時變硬變脆。因低

26、壓出線為戶外架空線，所以我們選擇常用的BLX型橡皮絕緣導線。由于車間的用電設備均為低壓用電，其中導線和電纜的截面選擇滿足條件：1) 相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，；2) 中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足；3) 保護線（PE線）的截面選擇一、 時，；二、 時，三、 時，4) 保護中性線（PEN）的選擇，?。∟線）與（PE）的最大截面。 對每個車間分別選擇變電所低壓出線。其中動力負荷導線按允許載流量選擇，標準載流量為導線在環(huán)境溫度為25時的載流量，實際載流量是廠區(qū)實際環(huán)境溫度下的載流量。滿足=0.845。按照發(fā)熱條件選擇導線，采用BLX-500型鋁芯橡皮導線明敷。可以用三條

27、導線作為相線，再選中性線(N線)和保護線(PE線)。所選線路的導線型號規(guī)格： 表 BLX-500型導線截面/廠房編號廠房名稱/A相線/PE線/N線/1鑄造車間312.515095702鍛壓車間238.59550503金工車間241.99550504工具車間274.212070705電鍍車間330.515095956熱處理車219.37035357裝配車間138.93525258機修車間98.22516169鍋爐房128.935252510倉庫38.064411生活486.2240120120另外，送至各車間的照明線路其均小于13.7A，因此采用：芯線截面為2.5。六、改善功率因數(shù)裝置設計由系統(tǒng)

28、負荷計算所得數(shù)據(jù)可以得知該廠的功率因數(shù)低于國家標準值，所以要進行功率補償。 方案一：高壓集中補償 該補償只能補償總降壓變電所610KV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率產(chǎn)生的影響，而對無功功率在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)引起的損耗無法補償，所以補償范圍最小，經(jīng)濟效果最差。方案二：低壓集中補償 該補償方式補償范圍介于前兩者之間，比高壓集中補償要大，而且該補償方式能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟，方案三：個別補償 該補償方式范圍最大，效果最大但是投資較大，而且如果被補償?shù)脑O備停止運行的話，電容器組也被切除，電容的利用率就很低。同時存在小容量容器的單位價格、電容器已收到機

29、械振動及其他環(huán)境條件的影響等缺點。所以這種補償方式適用于長期穩(wěn)定運行，無功功率需要較大或距離電源較遠且不便實現(xiàn)其他補償裝置的場合。無功補償裝置的選擇：無功補償裝置主要有三種： 并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無功補償裝置。用它進行的補償稱為并聯(lián)電容補償。 同步調(diào)相機。 靜止無功補償器。后兩者屬于動態(tài)的無功補償裝置本題中直接采用并聯(lián)電容器的方法提高功率因數(shù)。為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應高于0.90，取： 。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.75提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設的并聯(lián)電容器容量為：取:=540則補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：計算電流變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)

30、的計算負荷為：補償后的功率因數(shù)為：滿足（不低于0.90）的要求故選取的電容的容量537.30Kvar型號 BWF10.5-100-1(容量為100Kvar)并聯(lián)6個即可滿足。七、變電所主結(jié)線方案的設計7-1 變配電所主結(jié)線的選擇原則（1） 當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。（2）當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應采用斷路器分段的單母線接線。（3）當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。（4）為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。（5）接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；但接在母線上的避雷器，可

31、與電壓互感器合用一組隔離開關。（6）610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應裝設線路隔離開關。（7）采用610 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側(cè)裝設隔離開關。（8）由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。（9）變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。（10）當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側(cè)及母線分段開關的兩側(cè)，宜裝設刀開關或隔離觸

32、頭。  7-2 主結(jié)線方案選擇及比較根據(jù)工廠情況，該工廠附近有一條10KV的公用電源干線。電壓降落應不大，電能損失少。由于該工廠中有二級負荷，可采用高壓聯(lián)絡線由附近的單位取得備用電源。工廠總配電有多種方案，現(xiàn)對其中兩種方案作技術及經(jīng)濟分析，以確定最優(yōu)的結(jié)線方案。根據(jù)上面的設計原則和要求有兩種方案可進行選擇比較，其設計比較如下： 方案一：高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線方式。圖2 高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線圖優(yōu)點： 供電可靠性高，當任意一臺變壓器或任一電源進線停電檢修或發(fā)生故障時，該變壓器通過閉合低壓母線分段開關，即可迅速恢復對整個變電

33、所的供電，如果兩臺主變壓器低壓側(cè)主開關（采用電磁或電動機合閘操作的萬能式低壓斷路器）都裝設互為備用電源自動投入裝置（APD），則任一主變壓器低壓主開關因電源斷電（失壓）而跳閘時，另一主變壓器低壓側(cè)的主開關和低壓母線分段開關將在APD作用下自動合閘，恢復整個變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級負荷。方案二：高壓采用無母線、低壓雙母線的主接線，其接線圖如圖3所示。 圖3 高壓側(cè)無母線，低壓雙母線接線圖優(yōu)點： 這種方案可靠性好、運行靈活，通過兩組母線隔離開關的倒換操作可輪流檢修一組母線不致使供電中斷，一組母線檢修時所有回路均不中斷供電 ，檢修任一回路的母線側(cè)隔離開關時,只中斷該回路的供電 。檢修

34、任一回路斷路器時,可用母聯(lián)斷路器代替工作；擴建方便，這種方案廣泛用于進出線回路較多，容量大的場合。缺點：(1)運行方式改變時,需要用母線隔離開關進行倒閘操作,操作步驟較為復雜,容易出現(xiàn)誤操作,導致人身或設備事故。(2)任一回路斷路器檢修時,該回路仍需停電或短時停電。(3)增加了大量的母線側(cè)隔離開關及母線的長度，配電裝置結(jié)構(gòu)較為復雜，占地面積與投資都有所增加。兩種方案的比較 從安全性看這兩種主接線方式都滿足國家的標準的技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全，滿足供電要求。 從可靠性來看，方案一的可靠性比方案二的差一些。但方案二任一回路斷路器檢修時,該回路仍需停電或短時停電。 從靈活性看，方案

35、一操作比方案二更簡單，方案二雙母線機構(gòu)復雜維修和維護程度大。 從經(jīng)濟上看，方案二由于采用大量的斷路器和母線的長度比方案一大幅度增加，所以初投資成本高，且線路維護工作量大，所以運行成本高，方案一低壓單母線的主接線方案一次側(cè)的接法同方案二一樣。但是低壓雙母線的接法使低壓斷路器的個數(shù)明顯多于低壓單母線，使得投資增大。根據(jù)該工廠工作環(huán)境和條件，本廠屬二級負荷。因此主接線方案選擇方案一，工廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)主接線如附錄一 所示。八、短路電流的計算8-1 短路電流計算的目的及方法： 本廠的供電系統(tǒng)簡圖如下圖所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠6km的饋電變電站經(jīng)LGJ-185架空線（系統(tǒng)按電源計）

36、，該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為500MV.A；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡線。下面計算本廠變電所高壓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。SC9-500/108-2 本設計采用標幺制法進行短路計算（1）確定基準值    ?。?所以：   （2）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）  1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值   2） 架空線路（X0= 0.32/km）（查表12-2供配電技術P378）3）電力變壓器（UK% = 6） 可繪得等效

37、電路如圖如下圖所示： (3)求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標幺值：2）三相短路電流周期分量有效值： 3）其他三相短路電流： 4）三相短路容量： (4)求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標幺值：2)三相短路電流周期分量有效值：3)其他三相短路電流： 4)三相短路容量：9、 變電所一次設備的選擇與校驗9-1 變電所高壓一次設備的選擇由上面計算出高壓側(cè)短路電流數(shù)據(jù)分別為 三相短路電流周期分量有效值： 其他三相短路電流： 高壓斷路器的選擇條件必須是：查供配電技術第三版P364（部分高壓斷路器主要技術數(shù)據(jù)表可得）初步選擇高壓斷路器ZN2

38、4-10/1250/20。高壓熔斷器需在短路電流達到?jīng)_擊電流之前熔斷，即：可從網(wǎng)上獲得數(shù)據(jù)選取高壓熔斷器：RN2-10/0.5 -50 ；選取電流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5；選取電壓互感器：JDZJ-10； 接地開關：選取JN-3-10/25電源進線的選擇：10kv以下的架空線一般采用鋁絞線。母線的選擇：母線型號：TMY-3（504）；TMY-3（8010）+1（606）絕緣子型號：ZA-10Y抗彎強度：3.75kN（戶內(nèi)支柱絕緣子）從高壓配電柜引出的10kV三芯電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，型號：YJV-350，無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度。9-2 變電所高壓一次設備的

39、校驗在據(jù)電壓、電流、斷流能力選擇設備的基礎上，對所選的高壓側(cè)設備進行必需的動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定度校驗。9.2.1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： 即需選取高壓斷路器由以上短路電流計算得=4.0921kA；= 43.25KA。并查找所選設備的數(shù)據(jù)資料比較得：高壓斷路器ZN24-10/1250/20 =50kA4.0921kA ，滿足條件；電流互感器LZZQB6-10-0.5-200/5 =79kA 4.0921kA，滿足條件；JN-3-10/25接地開關=63 kA4.0921kA ，滿足條件。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：（其中=200

40、mm；=900mm）。所以：滿足要求。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母線的短路電流=43.25KA，=4.0921KA， 三相短路時所受的最大電動力： 母線的彎曲力矩： 母線的截面系數(shù)： 母線在三相短路時的計算應力： 可得，=140MPa=，滿足動穩(wěn)定性要求。9.2.2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(chǎn)品資料：高壓斷路器：=31.5kA,t=4s；電流互感器：=44.5kA ,t=1s；接地開關：=25kA,t=4s。取，=2.511KA，將數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)計算以上電器均滿足熱穩(wěn)定性要求。2) 高壓母線熱

41、穩(wěn)定性校驗校驗條件：查產(chǎn)品資料，得銅母線的C=171，取。母線的截面：A=504=200允許的最小截面： 從而，該母線滿足熱穩(wěn)定性要求 。 3) 高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗校驗條件：允許的最小截面：所選電纜YJV-350的截面 A=50從而，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求 。 9-3變電所低壓一次設備的選擇由上面短路電流計算得三相短路電流周期分量有效值：其他三相短路電流： 查供配電技術第三版附表3部分萬能式低壓斷路器的主要技術數(shù)據(jù)選取低壓斷路器：DW15-1000 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（8010）+1（606）絕緣子

42、型號：ZA-6Y抗彎強度：3.75kN（戶內(nèi)支柱絕緣子）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。9-4變電所低壓一次設備的校驗 由于根據(jù)低壓一次設備的選擇校驗項目和條件進行的低壓一次側(cè)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(cè)相應電器相同，這里僅列出低壓母線的校驗：380kV側(cè)母線上母線動穩(wěn)定性校驗：校驗條件： TMY母線材料的最大允許應力=140MPa。380V母線的短電流三相短路時所受的最大電動力為：， 母線的彎曲力矩： 母線的截面系數(shù)： 母線在三相短路時的計算應力： 可得

43、，=140MPa=18.21MPa，滿足動穩(wěn)定性要求。380V側(cè)母線熱穩(wěn)定性校驗：校驗條件： 查產(chǎn)品資料，得銅母線的C=171，取。母線的截面： A=8010=800允許的最小截面：從而，滿足熱穩(wěn)定性要求 。十、繼電保護裝置的設計10-1繼電保護的整定 繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護裝置比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護裝置的操作方式采用交流操作電源供

44、電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。型號都采用GL-25/10 。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟，投資大大降低。此次設計對變壓器裝設過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側(cè)采用相關斷路器實現(xiàn)三段保護。10-2變壓器繼電保護變電所內(nèi)裝有一臺10/0.4kV1000kVA和一臺10/0.4kv500kVA的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為，高壓側(cè)繼電保護用電流互感器的變比為200/5A，繼電器采用GL-25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。a

45、)過電流保護動作電流的整定： ，=173.2A故其動作電流：動作電流整定為7A。b)過電流保護動作時限的整定由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護的10倍動作電流的動作時限整定為。c)電流速斷保護速斷電流倍數(shù)整定取 ，故其速斷電流為： 因此速斷電流倍數(shù)整定為： 。10-3 10KV側(cè)繼電保護在此選用GL-25/10型繼電器。由以上條件得計算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護的10倍動作時限整定為0.5s；過電流保護采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線路首端的三相短路電流為2.71kA；變比為200/5A保護用電流互感器動作電流為7A。下面對高壓母線處的過電流保護裝置進行整定。（高壓母線處繼電保護用電

46、流互感器變比為200/5A）整定的動作電流取，故， 根據(jù)GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為7A 。整定的動作時限：母線三相短路電流反映到中的電流：對的動作電流的倍數(shù)，即：由反時限過電流保護的動作時限的整定曲線確定的實際動作時間：=0.6s。的實際動作時間：母線三相短路電流反映到中的電流：對的動作電流的倍數(shù)，即：所以由10倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限：。10-4 0.38KV側(cè)低壓斷路器保護 整定項目：(a)瞬時過流脫扣器動作電流整定：滿足 ：對萬能斷路器取1.35；對塑殼斷路器取22.5。(b)短延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：滿足: 取1.2。另外還應滿足前后保護

47、裝置的選擇性要求，前一級保護動作時間比后一級至少長一個時間級差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)長延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：滿足： 取1.1。(d)過流脫扣器與被保護線路配合要求：滿足： ：絕緣導線和電纜允許短時過負荷倍數(shù)(對瞬時和短延時過流脫扣器，一般取4.5；對長延時過流脫扣器，取1.11.2)。(e)熱脫扣器動作電流整定：滿足： 取1.1，一般應通過實際運行進行檢驗。可根據(jù)以上整定要求，參考相關產(chǎn)品資料對低壓側(cè)的NA1和TMS30系列低壓斷路器進行整定，在此不詳述。十一、變電所防雷裝置設計11-1防雷設備 防雷的設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

48、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)，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯(lián)，裝在被保護設備的電源側(cè)。當線路上出現(xiàn)危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。11-2 防雷措施（1） 架空線路的防雷措施進行波保護1架設避雷線  這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。2.提高線路本身的絕緣水平  在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，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線  由于310KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也