中南大學(xué)電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、 電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 某冶金機(jī)械修造廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 目 錄 一概述 . 3 1. 設(shè)計(jì)目的 . 3 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 3 3. 設(shè)計(jì)要求 . 3 二、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 .4 1. 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成. 4 2. 設(shè)計(jì)依據(jù) .4 3. 供用電協(xié)議 . 5 4. 本廠負(fù)荷性質(zhì).6 5. 自然條件. 6 三、主變壓器及主接線設(shè)計(jì).71. 各電壓等級(jí)的合計(jì)負(fù)載及類型 .7 2. 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) .10 3. 工廠總降壓變電所的位置 .10 4. 主變壓器的選擇 .11 5. 接地方式.12 6. 型式的確定.12 7. 主接線設(shè)計(jì).12 四、短路電流計(jì)算 .13 1. 繪

2、制計(jì)算電路 .13 2. 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 .14 3. 用于設(shè)備選擇的短路電流計(jì)算 . 15五、電氣設(shè)備選擇 . 171. 電氣設(shè)備選擇的一般條件 . 17 2. 斷路器和隔離開關(guān)選擇 . 18 3. 導(dǎo)線的選擇 . 20 4. 限流電抗器的選擇 . 22 5. 電壓互感器的選擇 . 22 6. 電流互感器的選擇 . 22 7. 高壓熔斷器的選擇 . 23 8. 消弧線圈的選擇 . 23 六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)及建議 . 23 參考文獻(xiàn) . 24附錄 . 24 短路電流計(jì)算書 . 24 附圖：某冶金機(jī)械修造廠供電系統(tǒng)電氣主接線圖（#2 圖紙） . 28 某冶金機(jī)械修造廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 一、概

3、述 1. 設(shè)計(jì)目的 1) 復(fù)習(xí)和鞏固電氣工程基礎(chǔ)課程所學(xué)知識(shí) 2) 培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力 3) 學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)方法 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1) 主變壓器選擇：根據(jù)負(fù)荷的大小、類型，選擇主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)、型式、電壓等級(jí)、調(diào)壓方式等。2) 電氣主接線設(shè)計(jì)：可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性3) 短路電流計(jì)算：不同運(yùn)行方式（大、小、主）、短路點(diǎn)與短路類型4) 主要電氣設(shè)備的選擇：斷路器、隔離開關(guān)、母線及支撐絕緣子、限流電抗器、電流互感器、電壓互感器、高壓熔斷器、消弧線圈5) 編寫“××變電所電氣部分設(shè)計(jì)”說(shuō)明書，繪制電氣主接線圖（2圖紙）6) 參加課程設(shè)計(jì)

4、答辯：課設(shè)的收獲、體會(huì)，回答質(zhì)疑3. 設(shè)計(jì)要求 1) 負(fù)荷計(jì)算；2) 工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇；3) 工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計(jì)；4) 廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；5) 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算；6) 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)；7) 變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇；8) 繼電保護(hù)裝置及二次結(jié)線的設(shè)計(jì)；9) 變電所防雷裝置設(shè)計(jì)（選做）。二、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 1. 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成1) 本廠產(chǎn)品及生產(chǎn)規(guī)模 本廠主要承擔(dān)全國(guó)冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛造、鉚焊、毛坯件為主體，生產(chǎn)規(guī)模為：鑄鋼件1萬(wàn)噸、鑄鐵件3千噸、鍛件1千噸、鉚焊件2千5百噸。2) 本廠車間

5、組成（1） 鑄鋼車間；（2）鑄鐵車間；（3）鍛造車間；（4）鉚焊車間；（5）木型車間及木型庫(kù)；（6）機(jī)修車間；（7）砂庫(kù)；（8）制材場(chǎng)；（9）空壓站；（10）鍋爐房；（11）綜合樓；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提升站等，各車間位置見(jiàn)全廠總車間布置圖，如圖1所示。 （1）（2）（8）（5）（13）（4）（6）（9）（3）（7）（10）（12）（14）N圖1 全廠總平面圖（11）2. 設(shè)計(jì)依據(jù)1) 設(shè)計(jì)總平面布置圖如圖1所示2) 全廠各車間負(fù)荷計(jì)算表如下（表1、表2）表1 各車間380V負(fù)荷序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量（kW）計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量備注（kW）（kVar）（kVA

6、）（1）No.1變電所1鑄鋼車間28000.40.651.1720.9（2）No.2變電所1鑄鐵車間9000.40.71.0220.92砂庫(kù)1000.70.61.33（3）No.3變電所1鉚焊車間13000.30.451.9810.921水泵房330.750.80.75（4）No.4變電所1空壓站3700.850.750.8812機(jī)修車間1400.250.651.173鍛造車間2200.30.551.524木型車間1800.350.61.335制材場(chǎng)250.280.61.336綜合樓250.911（5）No.5變電所1鍋爐房3200.750.80.75122水泵房300.750.80.753倉(cāng)

7、庫(kù)（1、2）88.120.30.651.174污水提升站200.650.80.75表2 各車間6kV負(fù)荷序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量（kW）計(jì)算負(fù)荷說(shuō)明（kW）（kVar）（kVA）1電弧爐212500.90.870.572工頻爐22500.80.90.483空壓機(jī)23200.850.850.623. 供用電協(xié)議 工廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下：（1）工廠電源從電業(yè)部門某220/35kV變壓所，用35kV雙回架空線引入本廠，其中一個(gè)作為工作電源，一個(gè)作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，該廠變所距廠東側(cè)9公里。（2）供電系統(tǒng)短路技術(shù)數(shù)據(jù)表3 區(qū)域變電所35kV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方

8、式短路容量說(shuō)明最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式 供電系統(tǒng)如下圖（圖2）所示：區(qū)域降壓變電所 220/35kV本廠總降壓變電所 （待設(shè)計(jì)）d(3)d(3)l=9km =0.4/km（同上）圖2 供電系統(tǒng)圖（3）電業(yè)部門對(duì)本廠提出的技術(shù)要求² 區(qū)域變電所35kV配出線路定時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置的整定時(shí)間為2秒，工廠“總降”不應(yīng)大于1.5秒；² 在總降壓變電所35kV側(cè)進(jìn)行計(jì)量；² 本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。4. 本廠負(fù)荷性質(zhì)本廠為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)，屬于二級(jí)負(fù)荷。5. 自然條件1) 氣象條件（1）最熱月平均最高氣溫為30；（2）土壤中0.71米

9、深處一年中最熱月平均溫度為20；（3）年雷暴日為31天；（4）土壤凍結(jié)深度為1.1米；（5）夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。2) 地質(zhì)及水文條件 根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料獲悉，廠區(qū)地址原為耕地，地勢(shì)平坦，地層以砂質(zhì)粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位為2.85.3米，地耐壓力為20噸/平方米。三、主變壓器及主接線設(shè)計(jì) 1. 各電壓等級(jí)的合計(jì)負(fù)載及類型 (1) 電壓等級(jí) 待建變電所的電壓等級(jí)為 220kV/35kV/6kV/380V。 (2) 合計(jì)負(fù)載及類型 表1 各車間380V負(fù)荷序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量（kW）計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量備注（kW）（kVar）（kVA）（1）No.1變電所1鑄鋼車間2800

10、0.40.651.1711201310.41723.120.9（2）No.2變電所1鑄鐵車間9000.40.71.02360514.3367.220.92砂庫(kù)1000.70.61.3370116.793.1（3）No.3變電所1鉚焊車間13000.30.451.98390772.2866.710.921水泵房330.750.80.7524.818.631（4）No.4變電所1空壓站3700.850.750.88314.5276.8419.310.92機(jī)修車間1400.250.651.17354153.83鍛造車間2200.30.551.5266100.31204木型車間1800.350.61.

11、336383.81055制材場(chǎng)250.280.61.3379.311.76綜合樓250.91122.522.522.5（5）No.5變電所1鍋爐房3200.750.80.7524018030010.922水泵房300.750.80.7522.516.928.13倉(cāng)庫(kù)（1、2）88.120.30.651.1726.430.940.64污水提升站200.650.80.751317.316.3表2 各車間6kV負(fù)荷序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量（kW）計(jì)算負(fù)荷說(shuō)明（kW）（kVar）（kVA）1電弧爐212500.90.870.5722501282.52586.22工頻爐22500.80.90.48

12、400192444.43空壓機(jī)23200.850.850.62544337.3640本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有：有功功率： ，為需要系數(shù)無(wú)功功率： 視在功率： 總的有功計(jì)算負(fù)荷為： ，K為同時(shí)系數(shù) 總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為： 總的示載負(fù)荷為： No.1變電所計(jì)算示例： 380V低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為 6K/380V變壓器功率損耗為 6kV高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為 同理，算出其他變電所6kV高壓側(cè)的負(fù)荷，與各車間6kV負(fù)荷列表如下：序號(hào)車間或用電單位名稱計(jì)算負(fù)荷（kW）（kVar）（kVA）1No.1變電所1031.31272.51637.92No.2變電所397.3609.1727.23No.3變電

13、所385.4760852.14No.4變電所467.1520.1699.15No.5變電所277.2267.1384.96電弧爐22501282.52586.27工頻爐400192444.48空壓機(jī)544337.3640所以35kV/6kV變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為 變壓器損耗為 35kV/6kV變壓器高壓側(cè)負(fù)荷為 2.改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)工廠中由于有大量的電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)及氣體放電燈等感性負(fù)荷，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提供其自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí)，則需考慮人工補(bǔ)償。要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，而由上面的計(jì)算可知=0.7

14、390.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9，這里取。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.739提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為： 取2400kvar綜合考慮，采用柜式并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，可選用TBB6-3000/100AK型號(hào)。其額定容量為3000kVar，單臺(tái)容量為100kVar，額定電壓為6kV，額定電流為262A。無(wú)功補(bǔ)償后 3.工廠總降壓變電所的位置1) 用戶變所所選址的選擇應(yīng)考慮以下原則： 1 盡量靠近負(fù)荷中心，減小配電所系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗  2 進(jìn)出線方便特別是采用架空進(jìn)出線，要考慮這一點(diǎn)  

15、60;3 接近電源側(cè)，對(duì)總變配電所特別要考慮這一點(diǎn) 4 不應(yīng)設(shè)在爆炸危險(xiǎn)和有火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境的正下方   2） 工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來(lái)確定，以左上點(diǎn)為原點(diǎn)，作一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸,然后測(cè)出各車間負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 等，、等分別代表車間1、2等的功率，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)： 按比例在工廠平面圖中測(cè)出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置表3.1所示。表3.1各車間負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置車間號(hào)1234567有功負(fù)荷（kw）377036066390633570X()3.779.93.211.15.94.2Y()5.35.30

16、.80.72.80.47.3車間號(hào)891011121314有功負(fù)荷（kw）7858.524022.524.822.513X()10.86.41.013.10.80.87Y()5.31.68.51.070.48.2 將電弧爐和工頻爐歸為鑄鋼車間，空壓機(jī)歸為空壓站。由計(jì)算結(jié)果可知，x=4.3，y=4.5,工廠的負(fù)荷中心在1號(hào)廠房中心的東北方向附近（參考以下圖1）?？紤]的方便進(jìn)出線及周圍負(fù)荷情況，決定在1號(hào)廠房的東北側(cè)修建工廠總降壓變電所。變電所（1）（2）（8）（5）（13）（4）（6）（9）（3）（7）（10）（12）（14）N圖1 全廠總平面圖（11）4.主變壓器的選擇 (1) 臺(tái)數(shù)的選擇 選

17、用兩臺(tái)主變壓器，并列運(yùn)行且容量相等。(2) 容量的選擇 對(duì)于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在設(shè)計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，能保證全部負(fù)荷的 60%70%. ,當(dāng)一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)則承擔(dān) 3.4MVA4.0MVA。故選兩臺(tái)4MVA的主變壓器就可滿足負(fù)荷需求。 (3) 校驗(yàn)變壓器的負(fù)荷 變壓器的負(fù)荷率 由負(fù)荷校驗(yàn)可知，變壓器選擇合理。(4) 校驗(yàn)事故情況下的過(guò)載能力 一臺(tái)主變壓器停運(yùn) 考慮到變壓器有一定的過(guò)負(fù)荷能力，自然油循環(huán)的變壓器過(guò)負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)50%，強(qiáng)迫油循環(huán)的變壓器過(guò)負(fù)荷不應(yīng)超過(guò) 30%，采用自然油循環(huán)，故該設(shè)計(jì)的過(guò)載能力滿足要求。 5.接地方式 我國(guó) 1

18、10kV 及以上電壓變壓器繞組都采用 Y 連接；35kV 采用 Y 連接，其中 性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地。35kV 以下電壓變壓器繞組都采用連接。 6.型式的確定 減少電壓波動(dòng)所以選擇有載調(diào)壓方式，主變壓器選用有載雙繞組變壓器。 故選擇主變壓器參數(shù)型式為S11-4000kVA/35/6kV 型油浸式三相雙繞組電力變壓器。 詳細(xì)參數(shù)如下： 7.主接線的設(shè)計(jì) 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50059-92 35110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范變電所的主接線， 應(yīng)根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)載性質(zhì)等條件確 定。并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要 求。按照以上要求對(duì)主接

19、線進(jìn)行選擇。 (1) 35kV 側(cè) 結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將以下兩種可靠性較高的方案列為備選方案： 方案一：?jiǎn)文妇€分段帶旁母接線 方案二：雙母線接線 表 35kV 側(cè)主接線方案比較 比較項(xiàng)目方案一 方案二 技術(shù)方面1. 簡(jiǎn)單清晰、操作方便 2. 可靠性較差，未接旁母回路檢修仍需停電 3. 母線分段減少了故障或檢修時(shí)的停電范圍 1. 可靠性高、調(diào)度靈活 2. 易于擴(kuò)建為大中型變電所 3. 線路復(fù)雜，容易誤操作 經(jīng)濟(jì)方面1. 用母線分段斷路器兼作旁路短路器節(jié)省投資 2. 設(shè)備少、占地小設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜 綜合以上分析，雖然雙母線接線的方案具有供電更可靠，調(diào)度更靈活，又 便于擴(kuò)建的優(yōu)點(diǎn)，但常常還需采取在斷

20、路器和相應(yīng)的隔離開關(guān)之間加裝電磁閉 鎖、機(jī)械閉鎖或電腦閉鎖等防止誤操作的安全措施，大大增加了投資，只在我 國(guó)大中型發(fā)電廠和變電站中廣泛使用。對(duì)于機(jī)械修造廠供電系統(tǒng)，在滿足重要 負(fù)荷供電需求的同時(shí)應(yīng)考慮投資的經(jīng)濟(jì)性。綜上，35kV 側(cè)選用單母線分段帶旁母接線。 (2) 6kV 側(cè) 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)變電所有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，610kV 側(cè)宜采用分段單母線。 線路為 12 回及以上時(shí)，亦可采用雙母線。當(dāng)不允許聽(tīng)見(jiàn)檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置 旁路設(shè)施。當(dāng) 635kV 配電裝置采用手車式高壓開關(guān)柜時(shí)，不宜設(shè)置旁路設(shè)施。 以下兩種方案作為備選方案： 方案一：?jiǎn)文妇€分段接線 方案二：?jiǎn)文妇€分段帶旁母接線 表 6kV

21、側(cè)主接線方案比較 比較項(xiàng)目方案一 方案二 技術(shù)方面1. 簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備較少 2. 可靠性、靈活性較差 3. 母線分段減少了故障或檢修時(shí)的停電范圍 1. 可靠性更 2. 檢修斷路器不用停電 3. 容易誤操作 經(jīng)濟(jì)方面設(shè)備少、投資小占地大、投資多 由以上分析可知，采用手車式高壓開關(guān)柜時(shí)，可不設(shè)置旁路設(shè)施，對(duì)供電 可靠性的影響不大。折中考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)性，6kV側(cè)采用單母線分段接線。 4、 短路電流計(jì)算 工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和行不僅要考慮正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生故障及非正常工作狀態(tài)。其中短路故障危害最大，短路的電流引起的電氣設(shè)備熱效應(yīng)和力效應(yīng)使設(shè)備損壞，電壓降落嚴(yán)重影響非故障元件的正常運(yùn)行。但是

22、只要正確選擇電氣設(shè)備，滿足短路電流的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求，采取限制短路電流的措施就可以完全消除或減輕短路電流的危害。 進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)要考慮供電系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。在最大運(yùn)行式下，通過(guò)故障元件的短路電流值最大，作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)及繼電保護(hù)整定計(jì)算的依據(jù)；在最小運(yùn)行方式下，通過(guò)保護(hù)安裝處的短路電流最小，可作為繼電保護(hù)校驗(yàn)靈敏度的依據(jù)。 1、繪制計(jì)算電路，如下圖所示 2、確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值1）設(shè)=100MVA，即高壓側(cè)=37kV，中壓側(cè)=6.3kV，低壓側(cè)，則 2）架空線路 查資料得，而線路全長(zhǎng)為9km，故 3）電力變壓器 查S11-4000kVA/35/6kV 型油浸式三

23、相雙繞組電力變壓器的參數(shù)得，故 對(duì)于6KV出線線路的電阻，由于距離太短可以忽略不計(jì)。4） 變壓器 查S9-1000kVA/6/0.4kV 型配電變壓器的參數(shù)得，故 ； 3、用于設(shè)備選擇的短路電流計(jì)算當(dāng)時(shí)， 1）計(jì)算K1點(diǎn)的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量 總阻抗標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值： 其他短路電流： 沖擊電流為 三相短路容量： 2) 計(jì)算K2點(diǎn)的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量 總阻抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值： 其他短路電流： 三相短路容量：3）計(jì)算K3（K-4相同）點(diǎn)的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量 總阻抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值： 其

24、他短路電流： 三相短路容量：4）計(jì)算K5（K-6、K-7相同）點(diǎn)的短路電流總阻抗及三相短路電流的短路容量 總阻抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他短路電流： 三相短路容量：當(dāng)時(shí)， 計(jì)算與最大運(yùn)行方式類似，計(jì)算結(jié)果列表如下：最大運(yùn)行方式下 時(shí)短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-12.052.052.055.233.10132k-26.076.076.0715.489.1766.2k-3/438.3938.3938.3997.8957.9726.6k-5/6/724.0224.0224.0261.2536.2716.69最小運(yùn)行方式下時(shí)短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短

25、路電流/kA三相短路容量/MVAk-11.881.881.884.792.84120.5k-25.805.805.8014.798.7663.3k-3/437.6937.6937.6996.1156.9126.1k-5/6/723.7423.7423.7460.5435.856.45五、電氣設(shè)備及其選擇1.電氣設(shè)備選擇的一般條件 電氣設(shè)備應(yīng)能滿足正常、短路、過(guò)電壓和特定條件下安全可靠的而要求，并力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。通常電氣設(shè)備選擇分三步，第一按正常工作條件 選擇，第二按短路情況檢驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和電動(dòng)力作用下的動(dòng)穩(wěn)定性，第三按實(shí) 際條件修正。同時(shí)兼顧今后的發(fā)展，選用性能價(jià)格比高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富、

26、技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備類型，以減少備品備件，也有利于運(yùn)行、檢修等工作。 電氣設(shè)備選擇的一般原則為： 1) 應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展2) 應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核3) 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理4) 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種 5) 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致 6) 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下 選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn) 技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下 保持正常運(yùn)行。2.斷路器和隔離開關(guān)的選擇 高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電

27、器設(shè)備。待建變電站在選擇斷路器的過(guò)程中，盡可能采用同一型號(hào)斷路器，以減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。真空斷路器具有噪音小、無(wú)污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長(zhǎng)、開距短，滅弧室小巧精確、動(dòng)作快、適于開斷容性負(fù)荷電流等特點(diǎn)，因而被大量使用于 35KV 及以下的電壓等級(jí)中。考慮到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無(wú)由化目標(biāo)，35KV 側(cè)和 6KV 側(cè)采用真空斷路器。 隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來(lái)隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求： 1. 隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。 2. 隔離開關(guān)

28、應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。 3. 隔離開關(guān)在跳、合閘時(shí)的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時(shí)的過(guò)電壓。 (1)35kv側(cè)斷路器： 型號(hào)的選擇 SW2-35/1000額定電壓額定電流開斷容量額定開斷電流35KV1KA1500MVA24.8KA短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間39.2KA24.8KA(4s)0.06s0.04s額定電壓 35kv35kv選擇斷路器的額定電壓 35kV 等于系統(tǒng)母線電壓 35kV。 按額定電流選擇 1000A 額定開斷電流 24.8KA2.05KA 短路關(guān)合電流 斷路器合閘于有潛伏性故障的線路時(shí)，經(jīng)歷一個(gè)先合后分的

29、操作循環(huán)，此時(shí)斷路器應(yīng)能可靠地開斷。在電壓額定時(shí)，能可靠關(guān)合、開斷的最大短路電流稱為額定關(guān)合電流，它是表征斷路器滅弧能力、觸頭和操動(dòng)機(jī)構(gòu)性能的重要參數(shù)之一，用以下公式校驗(yàn)： 選擇的斷路器的短路關(guān)合電流 26.2kA 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于短路電流的沖擊值 5.23kA，故滿足關(guān)合·定 所選的斷路器的全開斷時(shí)間（斷路器固有分閘時(shí)間+電弧持續(xù)燃燒時(shí)間）不大于 0.06s，所以滿足35kv電網(wǎng)合、分閘時(shí)間要求。 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電氣設(shè)備一般由廠家提供了熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定時(shí)間 t，熱穩(wěn)定的校驗(yàn)式簡(jiǎn)化為： 其中是熱效應(yīng)的等效時(shí)間，熱穩(wěn)定計(jì)算的等效時(shí)間等于四個(gè)時(shí)間之和，即繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間+斷路器固有分閘時(shí)間+斷路

30、器滅弧時(shí)間+非周期分量熱效應(yīng)的等效時(shí)間。因短路電流持續(xù)時(shí)間> 1s，導(dǎo)體的發(fā)熱主要由周期分量決定，所以可不計(jì)非周期分量的影響。所選的斷路器的全開斷時(shí)間（斷路器固有分閘時(shí)間+電弧持續(xù)燃燒時(shí)間）不大于 0.06s，待建變電所后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取2s，所以熱效應(yīng)的等效時(shí)間2.06s。35kV 線路側(cè)熱效應(yīng)的等效時(shí)間為3s。代入公式滿足熱穩(wěn)定要求。 額定容量 所選的斷路器額定開斷容量 滿足要求。 操動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)分為電磁式、彈簧式、液壓式。液壓彈簧式幾種，各種類型的操動(dòng)機(jī)構(gòu)都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)。斷路器進(jìn)行合閘、分閘、重合閘操作，并保持在合、分閘狀態(tài)，這些功能 都是由操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成的。所以

31、，操動(dòng)機(jī)構(gòu)是決定斷路器性能的關(guān)鍵部件之一，其好壞直接影響到斷路器的技術(shù)性能。型號(hào)簡(jiǎn)單說(shuō)明：S手動(dòng)式.(2)35kv側(cè)隔離開關(guān)： 隔離開關(guān)的選擇與斷路器的選擇過(guò)程差不多，唯一的差別就是隔離開關(guān)沒(méi)有開斷電流的要求，不必校驗(yàn)開斷電流，其他選擇項(xiàng)目與斷路器相同。采用型號(hào)GW2-35/600。額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流動(dòng)穩(wěn)定電流操動(dòng)機(jī)構(gòu)35KV600A14KA(5s)50KACS8-3（3）6kv側(cè)高壓開關(guān)柜：開關(guān)柜為三相設(shè)備，包括母線、斷路器、熔斷器、避雷器、電流互感器和電壓互感器及其完整的配線和其它必要的附件。高壓開關(guān)柜是以斷路器、開關(guān)等主要元件組成的成套配電裝置，它用于配電系統(tǒng)，作接受與分配電能之

32、用。這類裝置的各組成 元件，按主接線的要求以一定的順序布置在一個(gè)或幾個(gè)金屬柜內(nèi)，具有占地少，安裝、使用方便，適用于大量生產(chǎn)等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。倒閘操作比較頻繁時(shí)，一般采用固定式開關(guān)柜。采用型號(hào)KYN28-12。開關(guān)柜主要技術(shù)參數(shù)序號(hào)名稱單位數(shù)據(jù)1額定電壓KV62最高工作電壓KV7.23額定電流A12504額定頻率Hz505額定短時(shí)耐受電流KA256額定峰值耐受電流KA807額定短時(shí)持續(xù)時(shí)間S48防護(hù)等級(jí)IP4X3. 導(dǎo)線的選擇 (1) 選擇原則： 發(fā)熱條件：導(dǎo)線在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 載流量條件：按周圍環(huán)境溫度校正后的允許載流量不小于最大工作

33、電流。低壓配電線路由于線路短，電壓損耗也較小，導(dǎo)線截面主要按允許的載流量條件選取。 電壓損失條件:導(dǎo)線在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流時(shí)，產(chǎn)生的電壓損失不應(yīng)超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的允許的電壓損失。一般 10kV 及以下電壓等級(jí)的送電線路往往按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面，再按允許載流量、機(jī)械強(qiáng)度條件校驗(yàn)。 經(jīng)濟(jì)電流密度條件：對(duì) 35kV 及以上高壓線路或 35kV 以下但距離長(zhǎng)，電流大的線路者用此條件選擇機(jī)械強(qiáng)度條件：導(dǎo)線截面應(yīng)不小于其最小允許截面。 檢驗(yàn)熱穩(wěn)定時(shí)，按公式:校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，按公式，其中為母線材料允許應(yīng)力，為母線材料所受最大應(yīng)力。 盡量選同型號(hào)設(shè)備以便于維修。 (2) 35kV側(cè)母線選擇：1) 母線的材

34、料、截面形狀、布置方式 考慮到35kV側(cè)電流不大，為節(jié)省開支，采用矩形鋁母線平放。2) 截面選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：已知回路最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，查表得計(jì)算得，選擇型3) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于截面積小，不考慮趨膚效應(yīng)，因此校驗(yàn)公式為當(dāng)導(dǎo)體短路前溫度取正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度70，鋁導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱最高允許溫度為200時(shí)，鋁導(dǎo)體C值為87，取區(qū)域變電所35kV配出線路定時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置的整定時(shí)間2秒為短路時(shí)間，計(jì)算得符合要求4) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 根據(jù)GB50060 - 2008不同相帶電部分之間的安全凈距6kV為100mm、35kV為300mm，故相間中心線距為。截面系數(shù)硬鋁最大允許應(yīng)力由得，為避免導(dǎo)體自重而

35、過(guò)分彎曲，選擇跨距為2m。綜上，可采用LMY-40*4型號(hào)。4. 限流電抗器的選擇 限流電抗器的作用：限制短路電流 維持母線上的殘壓 母線短路電流超過(guò)了配電網(wǎng)饋線上斷路器的開斷能力，達(dá)到幾萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)安時(shí)才需采取限制短路電流的措施，因此不選擇限流電抗器。 5. 電壓互感器的選擇 電壓互感器是一種特殊的變壓器，由一次繞組、二次繞組、鐵芯、接線端子和絕緣支持物等組成，一次繞組匝數(shù)很多，并聯(lián)于被測(cè)電路的兩端，其絕緣等級(jí)與實(shí)際系統(tǒng)的電壓相對(duì)應(yīng)。二次繞組的額定電壓匝數(shù)較少，它可并聯(lián)儀表、繼電保護(hù)的電壓線圈，二次繞組的額定電壓一般為100V。采用JDJJ2-35型號(hào)。 6. 電流互感器的選擇 電流互感器是

36、一種特殊的變壓器，其一次繞組串聯(lián)在電力線路里，二次繞組接儀表和繼電器。其作用是將一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的二次電流(如 5A 和 1A)，以便于測(cè)量和保護(hù)。凡裝有斷路器的回路應(yīng)裝設(shè)電流互感器。 電流互感器的選擇一般要求： 型式選擇：35kV 以下屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣或樹脂繞澆式。 額定電壓不應(yīng)低于裝設(shè)地點(diǎn)電路的額定電壓，額定一次電流不應(yīng)小于電 路中的計(jì)算電流。 用于電能計(jì)量的電流互感器準(zhǔn)確度不應(yīng)低于 0.5 級(jí)。 為了保證互感器的準(zhǔn)確級(jí)，二次側(cè)負(fù)荷不應(yīng)大于相應(yīng)準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的 額定容量。 校驗(yàn)熱穩(wěn)定： 電流互感器的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)表示，熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件為： 35kV 側(cè)電流互感器采用LCWD

37、-35(L電流互感器 C瓷套式 W戶外 D帶差動(dòng)保護(hù))，額定電流比600/5，熱穩(wěn)定倍數(shù)為65，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)為150。滿足選擇要求。7. 高壓熔斷器的選擇 為保護(hù)電壓互感器，必須在電壓互感器旁裝設(shè)高壓熔斷器。一般 35kV 及以下的電壓等級(jí)需要裝設(shè)高壓熔斷器。熔件的額定電流要大于工作電流，且留有充足的裕度以躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流的影響。校驗(yàn)斷流容量時(shí)，應(yīng)不小于短路容量。限流式熔斷器的額定電壓，應(yīng)與電網(wǎng)的額定電壓相符。 選擇高壓熔斷器型號(hào)為RW0-35。型號(hào)額定電壓額定電流最大切斷電流斷流容量作用RW0-3535KV0.5A14KA100MVA保護(hù)戶外電壓互感器8.消弧線圈的選擇 按我國(guó)有關(guān)的規(guī)定，在

38、 360kV 電力電網(wǎng)中，電容電流超過(guò)下列數(shù)值時(shí)，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈： (1) 360kV 電力網(wǎng)，30A (2) 10kV 電力網(wǎng)，20A (3) 3560kV 電力網(wǎng)，10A 由于主變采用dyn11接線組別，具有輸出電壓質(zhì)量高、中性點(diǎn)不漂移、防雷性能好等特點(diǎn)，35kv側(cè)不需要裝設(shè)消弧線圈，6kv側(cè)采用高壓開關(guān)柜也不需要裝設(shè)消弧線圈。六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)及建議 (1) 課設(shè)完成的內(nèi)容和不足 在這次課設(shè)中，我認(rèn)真閱讀了很多資料和相關(guān)設(shè)計(jì)方案，真心感受到了參考文獻(xiàn)的重要性，大到整個(gè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，小致某個(gè)變壓器的選型，都需要仔細(xì)翻閱資料認(rèn)真思考。此次課程設(shè)計(jì)中還有一個(gè)難題就是，用CAD繪圖，由于是本次設(shè)計(jì)才學(xué)習(xí)使用，很吃力，完成的不美觀。最終完成了課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的大部分要求，熟悉了電力設(shè)計(jì)的基本步驟和相關(guān)規(guī)程。不足之處在于，對(duì)實(shí)際中變電站與區(qū)位因素的關(guān)系的理解不夠深入，沒(méi)有聯(lián)系某一特定地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，停留在理論設(shè)計(jì)階段，對(duì)很多用到的器件如高壓斷路器，隔離開關(guān)等都沒(méi)有實(shí)際使用接觸。 (2) 課設(shè)收獲 這一次課設(shè)是在寒假中零零碎碎的時(shí)間中完成的，不得不承認(rèn)很大程度上降低了效率，但同時(shí)也不斷地溫習(xí)課本、查資料，每天都有收獲，沒(méi)有像以前一樣學(xué)完一門課都忘得差不多了，反而對(duì)專業(yè)課程理解得更深刻了，知識(shí)點(diǎn)掌握的更牢了。課設(shè)題目給了我們一個(gè)明確的方