電力系統(tǒng)的課程設(shè)計

1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 1 頁 共 29 頁1 1 前言前言工廠供電，就是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(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(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 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(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，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)

2、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(dá)到以下基本要求： 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。 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)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。1.11.1 設(shè)計設(shè)計目的目的通過本課程設(shè)計，鞏固和加深在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)和電力系統(tǒng)分析課程中所學(xué)的理論知識，基本掌握變電所電氣部分設(shè)計的一般方法，提高電氣設(shè)計的設(shè)計能力，為今后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。1.21.2 設(shè)計

3、要求設(shè)計要求設(shè)計要要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，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、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、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖樣。中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 2 頁 共 29 頁1.31.3 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù)1）工廠總平面圖 如圖 1.1 所示圖 1.1 XX 機(jī)械工廠總平面圖 2）工廠負(fù)荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為 3500h，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋

4、爐房屬于二級負(fù)荷外，其余均屬于三級負(fù)荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為 380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計資料見表 1 所示。表 1.1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量/KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cos動力3800.350.651鑄造車間照明80.51.0動力3800.260.602鍛壓車間照明60.71.0動力3000.20.653金工車間照明60.81.0中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 3 頁 共 29 頁動力3600.30. 654工具車間照明70.81.0動力2500.50.755電鍍車間照明70.71.0動力150

5、0.550.786熱處理車間照明90.81.0動力2000.30.707裝配車間照明80.71.0動力1500.250.608機(jī)修車間照明40.81.0動力750.60.709鍋爐房照明10.91.0動力250.30. 8510倉庫照明20.91.0生活區(qū)照明3500.80. 93）供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條 10KV 的干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為 LJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距 1.1m ,干線首端距離本廠約 8km。干線首端所裝設(shè)的高壓短路器斷流容量為 300MVA，此斷路器配備有定時限過電流

6、保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為 1.6s，為滿足工廠二級負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為 60km，電纜線路總長度為 20km。4）氣象資料 本廠所在地年最高溫度 38，年平均氣溫為 16，年最低溫度為-10，年最熱月平均最高溫度 30，年最熱月平均氣溫為 25，年最熱月地下 0.8M 處平均溫度 25，常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，覆冰厚度是 3CM，年雷暴日數(shù) 36 天。5）地質(zhì)水文資料 平均海拔 1100M，地層以沙粘土為主，地下水位 3m6）電費制度 供電貼費 800 元/KVA。每月電費按兩部電費制：基本電

7、費為按主變壓器容量計為 18元/KVA，動力電費為 0.2 元/KW.H，照明電費為 0.5 元/KW.H。工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 4 頁 共 29 頁不得小于 0.93 。2 2 負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償2.12.1 計算負(fù)荷的方法計算負(fù)荷的方法1有功計算負(fù)荷(單位為 kW)有功計算負(fù)荷的計算公式 P30=KdPe 式中Pe 車間或工廠用電設(shè)備總?cè)萘?Kd車間或工廠的需要系數(shù)。2無功計算負(fù)荷（單位為 kvar）無功計算負(fù)荷的計算公式 Q30=P30tan 式中tan對應(yīng)于車間或工廠平均功率因數(shù)的正切值3視在計算負(fù)荷（單位為 kV

8、A）視在計算負(fù)荷的計算公式 S30=302 302QP4計算電流（單位為 A)計算電流的計算公司 I30=S30/UN 式中3UN車間或工廠的用電設(shè)備配電電壓（單位為 kV）2.22.2 負(fù)荷計算負(fù)荷計算各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計算如表 2.1表 2.1 機(jī)械廠負(fù)荷計算表計 算 負(fù) 荷編號名稱類別設(shè)備容量eP kW需要系數(shù)dKcostan30PkW30varQk30SkVA30IA動力3800.350.651.17133155.49204.62310.88照明80.51.0040418.181鑄造車間小計388137155.49207.23314.862鍛壓動力3800.260.601.3398.

9、8131.40164.67250.19中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 5 頁 共 29 頁照明60.71.004.204.219.09車間小計386103131.40166.96253.67動力3000.20.651.176070.292.31140.25照明60.81.004.804.821.823金工車間小計30664.870.295.54145.15動力3600.30.651.17108126.36166.15252.44照明70.81.005.605.625.454工具車間小計367113.6126.36169.92258.16動力2500.50.750.88125110

10、166.67253.23照明70.71.004.904.922.275電鍍車間小計257129.9110170.22258.62動力1500.550.780.8082.566105.77160.70照明90.81.007.207.232.736熱處理車間小計15989.766111.36.169.20動力2000.30.701.026061.285.71130.23照明80.71.005.605.625.457裝配車間小計20865.661.289.72136.31動力1500.250.601.3337.549.8862.594.96照明40.81.003.203.214.558機(jī)修車間小計1

11、54 40.749.8864.3897.81動力750.60.701.024545.964.2997.67照明10.91.000.900.94.099鍋爐房小計7645.945.964.9198.62動力250.30.850.62754.6588.24134.06照明20.91.001.801.88.1810倉庫小計27-76.84.6576.94116.9011生活區(qū)照明3500.80.90.48280134.40311.11472.68動力2270中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 6 頁 共 29 頁照明4081147955.481492.832268.13總計（380V 側(cè)）

12、計入=0.9pK=0.9qK0.771032.3859.931343.552041.312.32.3 無功功率補(bǔ)償無功功率補(bǔ)償由表 2 可知，該廠 380V 側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有 0.77。而供電部門要求該廠10kV 進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)不應(yīng)該低于 0.93?？紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此 380V 側(cè)最大負(fù)荷時負(fù)荷功率因數(shù)應(yīng)稍大于 0.93，暫取 0.97 來計算 380V 側(cè)所需要無功功率補(bǔ)償容量： QC=P30（tan1-tan2） =1032.3tan(arccos0.77)-tan(arccos0.97)kvar =598.73kavr因為 n= QC/ qC

13、 =42.77 取 Qc=4314=602Kar BWF0.4-12-3 型的電容器，其額定容量是 14kvar，額定電容為 280F。因此無功補(bǔ)償后 380V 側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷: 1032.3 kw3030PP 859.93-602=257.93kvarCQQQ3030 1064kVA302 302 30QPS 1616.63ANUSI3/3030 0.973030/cosSP變壓器的功率損耗為： PT= 0.015 S30(2)= 15.96KWQT=0.06 S30(2)= 63.84Kvar變電所 10KV 計算負(fù)荷為： =1032.315.96=1048.26kw30P =257.936

14、3.84=321.77kvar30Q中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 7 頁 共 29 頁 1096.53kVA30230230QPS 1666ANUSI3/3030無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： = 1048.26KW /1096.53 KVA =0.96cos則工廠的功率因數(shù)為： = 0.96=0.93coscos 滿足規(guī)定要求參照圖 2.1，選 PGJ1 型低壓自動補(bǔ)償，并聯(lián)電容器為 BW0.4-14-3 型，因此無功補(bǔ)償后工廠 380V 側(cè)和 10kV 側(cè)的負(fù)荷計算如表 2.3 所示。表 2.2 無功補(bǔ)償后工廠的計算負(fù)荷3 3 變電所位置和型式的選擇變電所位置和型式的選擇

15、3.13.1 變電所位置的選擇變電所位置的選擇變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一條直角坐標(biāo)的 x 軸和 y 軸，然后測出各車間（建計算負(fù)荷項 目cos30PkW30varQk30SkVA30IA380V 側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.771032.3859.931343.552041.31380V 側(cè)無功補(bǔ)償容量-602380V 側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.971032.3257.9310641616.58主變壓器功率損耗15.9663.8410KV 側(cè)負(fù)荷總計0.961048.26321.771096.531666中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 8 頁 共 29 頁

16、筑）和生活區(qū)負(fù)荷點的坐標(biāo)位置 p1(1.9，2.9)；p2(2.1, 4.9)；p3(3.7, 6.7)；p4(5.5, 2)；p5(5.8, 3.6)p6(6.1, 5.1)；p7(6.5, 6.8)；p8(8.6, 2.1)；p9(9, 3.6)；p10(9.8, 6.8)；p0(0.7, 7.5)（工廠生活區(qū)） ，而工廠的負(fù)荷中心假設(shè)在 P（x，y） ，其中 P=P1+P2+P3=Pi。仿照力學(xué)計算重心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)如圖 3-1：=（1371.91032.164.83.7113.6iii321332211P)xP(PPPxPxPxPx5.5129.95.889.76.16

17、5.66.540.78.645.9976.89.82800.7）(13710364.8113.6129.989.765.640.745.976.8280)=4779.911147=4.17=（1372.91034.964.86.7113.62129.9iii321332211P)yP(PPPyPyPyPy3.689.75.165.66.840.72.145.93.676.86.82807.5）(13710364.8113.6129.989.765.640.745.976.8280)=5807.51147=5.06 由計算結(jié)果可知，工廠的負(fù)荷中心在 3 號廠房的南面，2 號廠房的東面。在參考到周

18、圍環(huán)境及進(jìn)出線的方便，決定在 3 號廠房的南側(cè)緊靠廠房建造工廠變電所。3.23.2 變電所型式的選擇變電所型式的選擇根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，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，確定變電所的型式為附設(shè)式。4 4 變電所主變壓器型式和接線方案的選擇變電所主變壓器型式和接線方案的選擇4.14.1 電所主變壓器的臺數(shù)和容量、類型的選擇電所主變壓器的臺數(shù)和容量、類型的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有如下兩種可供選擇的方案：4.1.1 裝有一臺主變壓器的變電所中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 9 頁 共 29

19、頁選用型號采用 S9 型，主變壓器容量應(yīng)不小于總的計算負(fù)荷 S30，即TNS=1000KVAS30 =1096.53KVA,即選一臺 S9-1000/10 型低損耗配電變壓器是不可行的。TNS4.1.2 裝有兩臺主變壓器的變電所：選用型號亦采用 S9 型，每臺主變壓器容量應(yīng)不小于總的計算負(fù)荷 S30的 60%70%，即TNS(0.60.7)1096.53（657.92767.57）KVATNS且S30(3)=（207.23170.2264.91）=442.36KVATNS因此選兩臺 S9-800/10 型低損耗配電變壓器。工廠二級負(fù)荷所需的備用電源亦由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器

20、的聯(lián)結(jié)組均采用 Yyn0。4.24.2 變電所主接線方案的變電所主接線方案的設(shè)計設(shè)計按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計下列兩種主接線方案：（1）裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案 如圖 4-1 所示（低壓側(cè)主接線從略） 。（2）裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案 如圖 4-2 所示（低壓側(cè)主接線從略） 。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 10 頁 共 29 頁4.34.3 兩種主接線方案的技術(shù)的經(jīng)濟(jì)比較兩種主接線方案的技術(shù)的經(jīng)濟(jì)比較 圖 4-1 裝設(shè)一臺主變的變電所主 圖 4-2 裝設(shè)兩臺主變的變電所接線方案（附高壓柜列圖） 主接線方案（附高壓柜列圖）表 4.1 兩種主接線方案的比較比較項目

21、裝設(shè)一臺主變的方案（見圖 4.1）裝設(shè)兩臺主變的方案（見圖 4.2）供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺變并列，電壓損耗略小靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺變并列，靈活性較好技術(shù)指標(biāo)擴(kuò)展適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)電力變壓器的綜合投資額查表得 S9-1000/10 的單價約為15.1 萬元，而由表 4-1 查的變壓器綜合投資約為其單價的 2 倍，因此其綜合投資約為 215.1 萬元 查表得 S9-800/10 的單價約為9.11 萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為 49.11 萬元=36.44 萬元，比一臺主變方案多投資 6.

22、24 萬元中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 11 頁 共 29 頁=30.2 萬元高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額查表得 GG-1A(F)型柜可按每臺 4萬元計，而由表 4-1 知，其綜合投資可按設(shè)備價的 1.5 倍計，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為41.54 萬元=24 萬元 本方案采用 6 臺 GG-1A(F)柜，其綜合投資約為 61.54 萬元=36 萬元，比一臺主變方案多投資 12 萬元比較項目裝設(shè)一臺主變的方案（見圖 4-1）裝設(shè)兩臺主變的方案（見圖 4-2）電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費按規(guī)定計算，主變的折舊費=30.2 萬元0.05=1.51 萬元；高壓開關(guān)柜的折舊

23、費=24 萬元0.06=1.44 萬元；變配電設(shè)備的維修管理費=（30.2+24）萬元0.06=3.25 萬元。因此主變和高壓開關(guān)設(shè)備的折舊和維修管理費=（1.51+1.44+3.25）萬元=6.2 萬元（其余項目從略）主變的折舊費=36.44 萬元0.05=1.8 萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費=36 萬元0.06=2.16 萬元；變配電設(shè)備的維修管理費=（36.44+36）萬元0.06=4.35 萬元。因此主變和高壓開關(guān)設(shè)備的折舊和維修管理費=（1.8+2.16+4.35）萬元=8.31 萬元濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)供電貼費按主變?nèi)萘棵?kVA900 元計，供電貼費=1000kVA0.08 萬元/kVA=

24、80 萬元 供電貼費=2800kVA0.08 萬元=128 萬元，比一臺主變方案多交 28萬元如表 1.4 所示，從表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案（見圖 4-2）略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案（間圖 4-1） ，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案，因此決定采用裝設(shè)一臺主變的方案。 （說明：如果工廠負(fù)荷近期可有較大增長的話，則宜采用裝設(shè)兩臺主變的方案。 ）中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 12 頁 共 29 頁5 5 短路電流的計算短路電流的計算5.15.1 繪制計算電路繪制計算電路如圖 5.1 所示圖 5.1 短路計算電路5.25.2 確定

25、短路計算基準(zhǔn)值確定短路計算基準(zhǔn)值設(shè) Sd=100MVA,Ud=Uc=1.05UN,即高壓側(cè) Ud1=1.05*10=10.5kV，低壓側(cè) Ud2=1.05*0.38=0.4kVA則 111005.533 10.5dddSMVAIkAUkV 22100144330.4dddSMVAIkAUkV5.35.3 計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值5.3.1.電力系統(tǒng)已知=300MVA,故ocS33. 0300/100*1MVAMVAX5.3.2.架空線路中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 13 頁 共 29 頁查表得 LJ-150 的=0.21/km，而線路長

26、8km，故0 x52. 15 .10/(100821. 0(2*2）KVMVAX5.3.3.電力變壓器查表得，故5 . 4%2U5 . 410001001005 . 4*3kVAMVAX因此繪制短路電路圖如下所示：圖 5.2 短路計算等效電路5.45.4 計算計算 k-1k-1 點（點（10.5kV10.5kV 側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流的短路容量側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流的短路容量1.總電抗標(biāo)么值85. 152. 133. 0*2*1*1 -k）（XXX2.三相短路電流周期分量有效值kA97. 285. 15 . 51*1 -k)3(1KAXIdIk）（3.其他短路電流kA9

27、7. 2I31 -k)3()3(）（IIkA57. 7kA97. 255. 255. 2)3()3(IishkA48. 4kA97. 251. 151. 1)3()3(IIsh4.三相短路容量中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 14 頁 共 29 頁MVASSMVAk05.54xd85. 11001 -k)3(1）（5.55.5 計算計算 k-2k-2 點（點（0.4kV0.4kV 側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流的短路容量側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流的短路容量1.總電抗標(biāo)幺值1 . 452. 133. 0XX25 . 42*2*1*2-k*3）（XX2.三相短路電流周期分量

28、有效值kA12.351 . 4kA144)3(2*2)-k2（XIkdI3.其他短路電流kA12.3532-k)3()3(）（IIIkA62.64kA12.3584. 184. 1)3()3(IishkA28.38kA12.3509. 109. 1)3()3(IIsh4.三相短路容量MVASMVAXSdk39.241 . 4100)3(22)-k（以上短路計算的結(jié)果綜合如表 5.1 所示。表 5.1 短路計算結(jié)果6 6 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗變電所一次設(shè)備的選擇與校驗6.1.6.1. 10kV10kV 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗如表 6.1 所示。表 6.1 10kV 側(cè)一次

29、設(shè)備的選擇校驗三相短路電流/kA三相短路容量/MVA短路計算點(3)kI(3)I(3)I(3)shi(3)shI(3)kSk-12.972.972.977.574.4854.05k-235.1235.1235.1264.6238.2824.39中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 15 頁 共 29 頁選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他參數(shù)NUNI(3)kI(3)shi(3)2imaIt裝置地點條件數(shù)據(jù)10kV57.7A(1N TI)2.97kA17.57kA2.9721.9=16.76額定參數(shù)N eUN eIocImaxi2tIt 高壓少油短路器 SN10-10I/63

30、010kV630A16kA40kA1622=512高壓隔離開關(guān)6810/ 200GNT10kV200A25.5Ka1025=500高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA電壓互感器JDZ-1010/0.1kV電壓互感器JDZJ-10100.1 0.1/333kV電流互感器LQJ-1010kV100/5A22520.131.8kAkA(900.1)21=81二次負(fù)荷0.6避雷器 FS4-1010kV一次設(shè)備型號規(guī)格戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A25kA1025=500表 6.1 所選一次設(shè)備均滿足要求。6.26.2 380V380V 側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗側(cè)一次設(shè)備的選擇

31、與校驗如表 6.2 所示：表 6.2 380V 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗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)NU30I(3)kI(3)shi(3)2imaIt中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 16 頁 共 29 頁數(shù)據(jù)380V總 1320A35.12kA64.62kA35.1220.7=863.39額定參數(shù)N eUN eIocImaxi2tIt 低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA低壓斷路器DZ20-630380V630A（大于I30）30kA（一般）低壓斷路器DZ20-200380V200A（大于I30）25kA（一般）低壓刀開關(guān)H

32、D13-1500/30380V1500A電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A一次設(shè)備型號規(guī)格電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A表 6.2 所選一次設(shè)備均滿足要求。6.36.3 高低壓母線的選擇高低壓母線的選擇參考表 6.3，10kV 母線選 LMY-3(404),即母線尺寸為 40mm4mm；380V 母線 LMY-3(12010)+806,即相母線尺寸為 120mm10mm，而中性線母線尺寸為 80mm6mm。表 6.3 610kv 變電所高低壓 LMY 型硬鋁母線的常用尺寸變壓器容/kVA20025031540050063080010001250160

33、0高壓母線 440中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 17 頁 共 29 頁相母線440550660680880810010120)10100(2)10120(2低壓母線中性母線 440 55066068088010807 7 變電所進(jìn)出線及與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇變電所進(jìn)出線及與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇7.17.1 10kV10kV 高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇7.1.1 10KV 高壓進(jìn)線的選擇與校驗 采用 LJ 型鋁絞線架空敷設(shè)，接往 10KV 公用干線。1）按發(fā)熱條件選擇 由 I30=I1N.T=63.04A 及室外環(huán)境溫度 30C，查參考書表，初選 LJ-16

34、，其 30C 時的Ial=93.5AI30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗機(jī)械強(qiáng)度 查參考書可知，最小允許截面 Amin=35mm2，因此按發(fā)熱條件選擇的 LJ-16 不滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，故改選 LJ-35。由于此線路很短，不需要校驗電壓損耗。7.1.2. 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的校驗 采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇 由 I30=I1N.T=63.04A 及土壤溫度 25C,查表初選纜芯截面為 25mm2的交聯(lián)電纜，其 Ial=90AI30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗短路熱穩(wěn)定 按式(5-42)計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 222)3(

35、min25227775. 01960mmAmmmmCtIAima式中 C 值由表 5-13 查得；tima按終端變電所保護(hù)動作時間 0.5s，加斷路器斷路時間0.2s，再加計 0.05s，故 tima=0.75s。 因此 YJL22-10000-電纜滿足短路熱穩(wěn)定條件。253中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 18 頁 共 29 頁7.27.2 380V380V 低壓出線的選擇低壓出線的選擇7.2.1 饋電給 1 號廠房（鑄造車間）的線路采用 VLV22-1000 型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇 由 I30=34.86A 及地下 0.8m 土壤溫度為 25C，

36、查表初選纜芯截面 240mm2，其Ial=319AI30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖 1.1 所示工廠平面圖量得變電所至 1 號廠房距離約為 70m，而由表 8-42 查得240mm2的鋁芯電纜的 R0=0.16/Km（按纜芯工作溫度 75C 計） ，X0=0.07/Km,又 1 號廠房的 P30=137kW，Q30=155.49kvar，因此按式（8-14）得： %5%5 . 5%10038006.21%06.2138. 0)15. 007. 0(var49.155)15. 031. 0(137alUVVUVkVkkWU故不滿足允許電壓損耗的要求。3)短路熱穩(wěn)定度的校驗 按式（5-

37、42）計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 22)3(min2247675. 019700mmmmCtIAima由于前面按發(fā)熱條件所選 120mm2的纜芯截面小于 Amin,不滿足短路熱穩(wěn)定要求,故改為選纜芯截面為 240mm2的電纜,即選 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜,中性線芯按不小于相線芯一半選擇,下同.7.2.2 饋電給 2 號廠房（鍛壓車間）的線路 采用 VLV22-1000 型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇 由 I30=253.67A 及地下 0.8m 土壤溫度為 25C，查表 8-43，初選纜芯截面 185mm2，其 Ia

38、l=273AI30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖 1.1 所示工廠平面圖量得變電所至 2 號廠房距離約為 100m，而由表 8-42 查得185mm2的鋁芯電纜的 R0=/Km（按纜芯工作溫度 75C 計） ，X0=0.07/Km,又 1 號廠21. 0中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 19 頁 共 29 頁房的 P30=103kW，Q30=131.4kvar，因此按式（8-14）得： %5%1 . 2%10038011. 8%11. 838. 0) 1 . 007. 0(var4 .131) 1 . 021. 0(103alUVVUVkVkkWU故滿足允許電壓損耗的要求。

39、3)短路熱穩(wěn)定度的校驗 按式（5-42）計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截 22)3(min2247675. 019700mmmmCtIAima由于前面按發(fā)熱條件所選 185mm2的纜芯截面小于 Amin,不滿足短路熱穩(wěn)定要求,故改為選纜芯截面為 240mm2的電纜,即選 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜,中性線芯按不小于相線芯一半選擇。7.2.3 饋電給 3 號廠房（熱處理車間）的線路 亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。7.2.4 饋電給 4 號廠房（電鍍車間）的線路 亦采用 VL

40、V22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。7.2.5 饋電給 5 號廠房（倉庫）的線路 由于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導(dǎo)線 BLV-1000 型 5 根(包括 3 根相線、1 根 N 線、1 根 PE 線)穿硬塑料管埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇 由 I30=116.9A 及環(huán)境溫度(年最熱月平均氣溫)30C，查表 8-41，相線截面初選 4mm2，其 Ial19AI30，滿足發(fā)熱條件。 按規(guī)定，N 線和 PE 線也都選為 4mm2，與相線截面相同，即選用 BLV-1000-1 4mm2塑料導(dǎo)線 5 根穿

41、內(nèi)徑 25mm 的硬塑料管埋地敷設(shè)。2)校驗機(jī)械強(qiáng)度 查表 8-35，最小允許截面積 Amin=2.5mm2，因此上面所選 4mm2的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3)校驗電壓損耗 所選穿管線，估計長 50m，而由查 8-39 查得R0=8.55/km，X0=0.119/km 又倉庫的 P30=76.8kW，Q30=4.65kvar，因此中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 20 頁 共 29 頁 VkVkkWU47.8638. 0)05. 0119. 0(var65. 4)05. 055. 8 (8 .76 %5%23%10038047.86%alUVVU故不滿足允許電壓損耗的要求。7.2.

42、6 饋電給 6 號廠房（工具車間）的線路 亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。7.2.7 饋電給 7 號廠房（金工車間）的線路 亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。7.2.8 饋電給 8 號廠房（鍋爐房）的線路 亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。7.2.9 饋電給 9 號廠房（裝配車間）的線路 亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的

43、鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。7.2.10 饋電給 10 號廠房（機(jī)修車間）的線路 亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略） 。7.2.11 饋電給生活區(qū)的線路 采用 BLX-1000 型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設(shè)。1)按發(fā)熱條件選擇 2)由 I30=472.68A 及室外環(huán)境溫度為 30C，查指導(dǎo)書表 8-40,初選 BLX-1000-1 240，其30C 時的 Ial441AI30，不滿足發(fā)熱條件。2)校驗機(jī)械強(qiáng)度 查表，最小允許截面積 Amin=10mm2，因 BLX-1000-1 240 滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3)校驗

44、電壓損耗 由圖 1-1 所示工廠平面圖量得變電所至生活區(qū)負(fù)荷中心距離約 200m，而由指導(dǎo)書表 8-36查得其阻抗值與 BLX-1000-1 240 近似等值的 LJ-240 的阻抗中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 21 頁 共 29 頁R0=0.14/km，X0=0.30/km(按線間幾何均距 0.8m 計)， 又生活區(qū)的P30=280kW，Q30=134.4kvar，因此VkVkkWU85.4138. 0)2 . 03 . 0var(4 .134)2 . 014. 0(280%5%11%10038085.41%alUVVU不滿足允許電壓損耗要求。為確保生活用電（照明、家電）的電

45、壓質(zhì)量。決定采用四回BLX-1000-1 120 的架空線路對生活區(qū)供電。PEN 線均采用 BLX-1000-1 75 橡皮絕緣線。重新校驗電壓損耗，完全合格（此略） 。7.37.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設(shè)，與相距約 2km 的鄰近單位變配電所的母線相聯(lián)。7.3.1 按發(fā)熱條件選擇 工廠二級負(fù)荷容量共 441.37kVA，I30=441.37kVA/(10kV)=25.48A 而最熱月土壤3平均溫度為 25C，因此查參考書表 8-44，初選纜芯截面為 25mm2的交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁

46、芯電纜（注：該型電纜最小芯線截面積為 25mm2） ，其 Ial=90AI30，滿足發(fā)熱條件。7.3.2 校驗電壓損耗 由表 8-42 可查得纜芯為 25mm2的鋁芯電纜的 R0=1.54/km（纜芯溫度按 80C 計） ，X0=0.12/km，而二級負(fù)荷的 P30=（137129.945.9）=312.8kW，Q30=（155.4911045.9）=311.39kvar，線路長度按 2km 計，因此 VkVkWU1 .9710)212. 0(var39.31)254. 1 (8 .312 %5%97. 0%100100001 .97%alUVVU由此可見該電纜滿足允許電壓損耗要求。7.3.3

47、 短路熱穩(wěn)定校驗 按本變電所高壓側(cè)短路校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯的交聯(lián)電纜是滿足短路熱穩(wěn)定要求的。由于鄰近單位 10kV 的短路數(shù)據(jù)不詳，因此該聯(lián)絡(luò)線的短路熱穩(wěn)定校驗無法進(jìn)行，只有暫缺。中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 22 頁 共 29 頁綜合以上所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表 10 所示。表 7.1 變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格線路名稱導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格10kV 電源進(jìn)線LJ-35 鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜YJL22-10000-325 交聯(lián)電纜（直埋）至 1 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料

48、電纜（直埋）至 2 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 3 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 4 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 5 號廠房BLV-1000-14 鋁芯塑料線 5 根穿內(nèi)徑 25mm 硬塑管至 6 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 7 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 8 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 9 號廠房VLV22-10000-3

49、240+1120 四芯塑料電纜（直埋）至 10 號廠房VLV22-10000-3240+1120 四芯塑料電纜（直埋）380V低壓出線至生活區(qū)四回路，每回路 3BLX-1000-1120+1BLX-1000-175 橡皮線（三相四線架空）與鄰近單位 10kV 聯(lián)絡(luò)線YJL22-1000-325 交聯(lián)電纜（直埋）8.18.1 二次回路方案選擇二次回路方案選擇8.1.1 二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。8.1.2 高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的

50、形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 23 頁 共 29 頁選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號回路。8.1.3 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置這里根據(jù) GBJ63-1990 的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視裝置。a)10KV 電源進(jìn)線上：電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷電流，裝設(shè)電流表一只。b)變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。c)電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。d)380V 的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。e)低壓動力線路：裝設(shè)電流表一只。 電測量儀表與絕緣監(jiān)

51、視裝置 在二次回路中安裝自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置。8.28.2 繼電保護(hù)的整定繼電保護(hù)的整定 繼電保護(hù)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(hù)裝置比較簡單。對線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時限的過電流保護(hù)和瞬時動作的電流速斷保護(hù)；對線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“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(hù)采用反時限過電流保護(hù)裝置。型號都采用 GL-25/10 。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量

52、大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運(yùn)行簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、速斷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護(hù)。8.2.1 變壓器繼電保護(hù)變電所內(nèi)裝有兩臺 10/0.4800的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為kVkV A，高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為 100/5A，繼電器采用 GL-25/10 型，(3)21.53kIKA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)過電流保護(hù)動作電流的整定： ，1.3,0.8,relreKK1wK 200/540iK max12 24 800/( 3 10)184.76

53、LN TIIKV AkVA中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 24 頁 共 29 頁故其動作電流：1.3 1230.959.380.840opIAA動作電流整定為 10A。b)過電流保護(hù)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(hù)的 10 倍動作電流的動作時限整定為。0.5sc)電流速斷保護(hù)速斷電流倍數(shù)整定取 ，故其速斷電流為：1.5,relKmax21.530.40/101128.5kIKAKVkVA 1.5 11128.542.3240qbIAA因此速斷電流倍數(shù)整定為： 。42.324.79qbn8.2.2 10KV 側(cè)繼電保護(hù)在此選用 GL-25/10 型繼電器。由

54、以上條件得計算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護(hù)的10 倍動作時限整定為 0.5s；過電流保護(hù)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 1.63kA；變比為 200/5A 保護(hù)用電流互感器動作電流為 9A。下面對高壓母線處的過電流保護(hù)裝置進(jìn)行整定。 （高壓母線處繼電保護(hù)用電流互感器變比為1KA100/5A）整定的動作電流1KA取，max30(1)2.52.567.50168.75LIIAA1.3,0.8,relreKK1wK 200/540iK 故， (1)max1.3 1168.756.90.840relwopLreiKKIIAAK K根據(jù) GL-25/10 型繼電器的規(guī)格，動作電流

55、整定為 7A 。整定的動作時限：1KA母線三相短路電流反映到中的電流：kI2KA(2)(2)(2)11.6365.3540wkkiKIIKAAK對的動作電流的倍數(shù)，即：(2)kI2KA(2)opI(2)2(2)65.357.39kopIAnIA由反時限過電流保護(hù)的動作時限的整定曲線確定的實際動作時間：=0.6s。2KA2t中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 25 頁 共 29 頁的實際動作時間：1KA120.70.60.71.3ttssss母線三相短路電流反映到中的電流：kI1KA(1)(1)(1)11.633440wkkiKIIKAAK對的動作電流的倍數(shù)，即：(1)kI1KA(1)

56、opI(1)1(1)34177kopIAnI所以由 10 倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限：。1KA11.1ts8.2.3 0.38KV 側(cè)低壓斷路器保護(hù)整定項目：(a)瞬時過流脫扣器動作電流整定：滿足 (0)oprelpkIKI：對萬能斷路器取 1.35；對塑殼斷路器取 22.5。relK(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。( )op srelpkIKIrelK另外還應(yīng)滿足前后保護(hù)裝置的選擇性要求，前一級保護(hù)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。( )30op

57、lrelIKIrelK(d)過流脫扣器與被保護(hù)線路配合要求：滿足： ：絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時過負(fù)荷倍數(shù) (e)熱脫扣器動作電流( )op lolalIK IolK整定：滿足： 取 1.1，一般應(yīng)通過實際運(yùn)行進(jìn)行檢驗。30op TRrelIKIArelK9 9 變電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計變電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計9.19.1 變電所的防雷保護(hù)變電所的防雷保護(hù)9.1.1 直擊雷防護(hù) 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力系統(tǒng)課程設(shè)計說明書第 26 頁 共 29 頁在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根線與變電所公共接地裝置相連。避雷針采用直徑 20的鍍鋅圓鋼，避雷帶采用 254的鍍鋅扁鋼。9.1

58、.2 雷電浸入波的防護(hù)1） 在電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè) FS4-10 型閥式避雷器。其引下線采用 254的鍍鋅扁鋼,下面與公共接地網(wǎng)焊接相聯(lián)，上面與避雷器接地端螺栓連接。2） 在高壓配電室內(nèi)裝設(shè)的 GG-1A(F)-54 型高壓開關(guān)柜，其中配有 FS4-10 型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來防護(hù)雷電侵入波的危害。3） 在 380V 低壓架空出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)沿低壓架空線侵入的雷電波。9.29.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計變電所公共接地裝置的設(shè)計9.2.1 接地電阻的要求 按指導(dǎo)書表 9-23，本變電所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下條件： 且 4ER4 . 427120120AVIVREE式中 AAIE27350)253580(10 因此公共接地裝置接地電阻應(yīng)滿足。 4ER9.2.2 接地裝置的設(shè)計 采用長 2.5m、50mm 的鍍鋅鋼管數(shù)，按指導(dǎo)書式(9-24