10KV變電所配電系統(tǒng)設(shè)計

1、PAGE 4710KV變電所及其配電系統(tǒng)的設(shè)計摘 要：變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成局部，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡按一定的接線方式所構(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，然后將電能平安、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。變電所涉及方面很多，需要考慮的問題多，分析變電所擔負的任務及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡及導線，進行短路電流計算。選擇變電所上下壓電氣設(shè)備，為變電所平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計包括了：1總體方案確實定

2、2負荷分析3短路電流的計算4配電系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)接線方案選擇5繼電保護的選擇與整定6防雷與接地保護等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：變電所；負荷；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)第1章 緒論1.1工廠變配電所的設(shè)計用戶供電系統(tǒng)電力用戶供電系統(tǒng)由外部電源進線、用戶變配電所、上下壓配電線路和用電設(shè)備組成。按供電容量的不同，電力用戶可分為大型10000kVA以上、中型1000-10000kVA、小型1000kVA及以下1.大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶的用戶供電系統(tǒng)，采用的外部電源進線供電電壓等級為35kV及以上，一般需要經(jīng)用戶總降壓變電所和車間變電所兩級變壓?？偨祲鹤冸娝鶎⑦M線電壓降為6-10kV的內(nèi)部高壓配電電壓，然后經(jīng)高壓配

3、電線路引至各個車間變電所，車間變電所再將電壓變?yōu)?20/380V的低電壓供用電設(shè)備使用。某些廠區(qū)環(huán)境和設(shè)備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負荷中心的供電方式，即35kV的進線電壓直接一次降為220/380V的低壓配電電壓。2.中型電力用戶一般采用10kV的外部電源進線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成220/380V的低電壓供用電設(shè)備使用。高壓配電所通常與某個車間變電所合建。3.小型電力用戶供電系統(tǒng)一般小型電力用戶也用10kV外部電源進線電壓，通常只設(shè)有一個相當于車間變電所的降壓變電所，容量特別小的小型電力用戶可不設(shè)變電

4、所，采用低壓220/380V直接進線。工廠變配電所的設(shè)計原那么1.必須遵守國家的有關(guān)規(guī)程和標準，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)濟政策。2.應做到保障人身和設(shè)備平安、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，應采用效率高、能耗低、性能較先進的電氣產(chǎn)品。3.應根據(jù)工程特點、規(guī)模和開展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期開展的關(guān)系，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性。4.必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。1.2課題來源及設(shè)計背景課題來源本課題是來源于云南錫業(yè)股份集團公司下屬建安機械化安裝公司的變電所新建

5、工程，具有一定的實踐性和可行性。設(shè)計背景本公司現(xiàn)要新建一個10/0.4kV的變配電所，向公司生產(chǎn)區(qū)、辦公樓、職工住宅區(qū)及其生活水泵組供電。原先變電所只能滿足兩個車間、辦公樓和生活區(qū)的用電負荷。隨著近年來，云錫集團公司的企業(yè)內(nèi)部的調(diào)整，下屬子公司之間的相互合并等原因，建安機械化安裝公司擴充了規(guī)模，兼并了原來其他單位的一些用電設(shè)備，因此，原先的變電所已經(jīng)不能滿足需要，要在原址旁邊新建一座10/0.4kV變配電所，以滿足單位改革后用電負荷的要求。鑒于云錫公司用電的特殊性，新建變電所的電源取自3km外云錫公司一專用35kV變電站和3km外市供電公司另一相同容量的35kV變電站。新變電所建成后，能滿足現(xiàn)

6、有的生產(chǎn)、生活用電，有效地提高負荷轉(zhuǎn)移能力，進一步提高供電可靠性。第2章變電所負荷計算和無功補償?shù)挠嬎?.1變電站的負荷計算負荷統(tǒng)計全廠的用電設(shè)備統(tǒng)計如下表：表2.1 用電負荷統(tǒng)計用電設(shè)備負荷統(tǒng)計kW負荷類別機床設(shè)備組433.45三級電焊機設(shè)備組129.35三級起重機組113.2三級辦公樓30三級住宅區(qū)水泵組176二級住宅用電768三級廠區(qū)照明29三級負荷計算按需要系數(shù)法計算各組負荷：有功功率 P= Kdpei 2.1無功功率 Q=P2.2視在功率 S=2.3上述三個公式中：Pei：每組設(shè)備容量之和，單位為kW；Kd：需要用系數(shù)；:功率因數(shù)。 小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機： Kd=0.16

7、-0.2取0.2=0.5 =1.73有功負荷 PC1=KdPS1=0.2*433.45=86.69kW無功負荷 QC1=PC1=86.69*1.73=149.97kvar視在功率 SC1=174.74kVA 電焊機組的計算負荷：Kd=0.35 =0.35 =2.68有功負荷 PC2=KdPS2=0.35*129.35=45.27kW無功負荷 QC2=PC2=45.27*2.68=121.33kvar視在功率 SC2=129.5kVA 起重機的計算負荷： Kd=0.1-0.15取0.15 =0.5 =1.73有功負荷 PC3=KdPS3=0.15*113.2=16.98kW無功負荷 QC3=PC

8、3=16.98*1.73=29.38kvar視在功率 SC3=33.93kVA 住宅區(qū)水泵組：Kd=0.8 =0.8 =0.75有功負荷 PC4=KdPS4=0.8*176=140.8kW無功負荷 QC4=PC4=0.75*140.8=105.6kvar視在功率 SC4=176kVA 辦公樓：Kd=0.8 =1 =0有功負荷 PC5=KdPS5=0.8*30=24kW無功負荷 QC5=PC5=0kvar視在功率 SC5=24kVA 住宅區(qū)：Kd=0.45 =1 =0有功負荷 PC6=KdPS6=0.45*768=345.6kW無功負荷 QC6=PC6=0kvar視在功率 SC6=345.6kV

9、A 廠區(qū)照明：Kd=1 =1 =0有功負荷 PC7=KdPS7=1*29=29kW無功負荷 QC7=PC7=0kvar視在功率 SC7=29kVA 總負荷的計算：1.有功功率 Pc=K pPc.i2.42.無功功率 Qc= KqQc.i2.53.視在功率 Sc= 2.6式中：對于干線，可取K p =0.85-0.95，Kq =0.90-0.97。對于低壓母線，由用電設(shè)備計算負荷直接相加來計算時，可取K p =0.8-0.9，Kq =0.85-0.95。由干線負荷直接相加來計算時，可取K p =0.9-0.95，Kq =0.93-0.97。表2.2 計算負荷表設(shè)備組Kd需要系數(shù)計算負荷Pc/kW

10、Qc/kvarSc/kVA機床組0.20.51.7386.69149.97174.74電焊機組0.350.352.6845.27121.33129.5起重機0.150.51.7316.9829.3833.93水泵組0.80.80.75140.8105.6176辦公樓0.81024024住宅區(qū)0.4510345.60345.6廠區(qū)照明11029029總計688.34406.28對干線 取Kp=0.95, Kq=0.97653.92394.09763.49對低壓母線 取Kp=0.90, Kq=0.95619.506385.966729.92.2無功補償?shù)哪康暮头桨赣捎谟脩舻拇罅控摵扇绺袘妱訖C、電

11、焊機、氣體放電燈等，都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9，按照實際情況本次設(shè)計要求功率因數(shù)為0.92以上，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的方法是裝設(shè)無功自動補償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，擬定采用低壓集中補償方式進行無功補償。2.3無功補償?shù)挠嬎慵霸O(shè)備選擇我國?供電營業(yè)規(guī)那么?規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，如達不到上述要求，那么必須進行無功功率補償。一般情況下，由于用戶的大量如：感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負荷，使得

12、功率因數(shù)偏低，達不到上述要求，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。當功率因數(shù)提高時，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功率分別減小，從而使負荷電流相應減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對整個供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)提高，通常需裝設(shè)人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量QNC應為：QNC=PC- (2.7)按此公式計算出的無功補償容量為最大負荷時所需的容量，當負荷減小時，補償容量也應相應減小，以免造成過補償。因此，無功補償裝置通常裝設(shè)無功功率自動補償控制器，針對預先設(shè)

13、定的功率因數(shù)目標值，根據(jù)負荷的變化相應投切電容器組數(shù)，使瞬時功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設(shè)備和動態(tài)無功功率補償設(shè)備。前者主要有同步補償機和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補償設(shè)備用于急劇變動的沖擊負荷。低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負荷變化相應循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補償容量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量qNC來確定電容器組數(shù)： (2.8)在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置位置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補償 補償效果不如后兩種補償方式，但初投資較少，便于集中運行維護，而且能對企業(yè)高壓側(cè)的無功功

14、率進行有效補償，以滿足企業(yè)總功率因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應用。(2)低壓集中補償 補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實際工程中應用相當普遍。(3)低壓分散補償 補償效果最好，應優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償?shù)脑O(shè)備停止運用時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。本次設(shè)計采用低壓集中補償方式。PC QC SC 取自低壓母線側(cè)的計算負荷，提高至0.92=0.85QNC=PC-=619.506*tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)=120kvar選擇BSMJ0.4-20-3型

15、自愈式并聯(lián)電容器，qNC=20kvar 2.9=120kvar/20kvar=6 取6補償后的視在計算負荷SC=674.19kVA= =0.92第3章變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇3.1變壓器的選擇原那么電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性與經(jīng)濟性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺數(shù)和容量，是對接下來主接線設(shè)計的一個主要前題。選擇時必須遵照有關(guān)國家標準標準，因地制宜，結(jié)合實際情況，合理選擇，并應優(yōu)先選用技術(shù)先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品，并優(yōu)先選用技術(shù)先進的產(chǎn)品。3.2變壓器類型的選擇電力變壓器類

16、型的選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等。，變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。變壓器按調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。10kV配電變壓器一般采用無載調(diào)壓方式。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式SF6等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯(lián)結(jié)組。由于Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器具有低壓側(cè)單相接地短路電流大，具有利于故障切除、承受單相不平衡負荷的負載能力強和高壓側(cè)三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點

17、，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應用。3.3變壓器臺數(shù)的選擇變壓器的臺數(shù)一般根據(jù)負荷等級、用電容量和經(jīng)濟運行等條件綜合考慮確定。?10kV及以下變電所設(shè)計標準GB5005394?中規(guī)定，當符合以下條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及兩臺以上的變壓器： 有大量一級或二級負荷； 季節(jié)性負荷變化較大； 集中負荷容量較大。變電所中單臺變壓器低壓為0.4kV的容量不宜大于1250kVA。當用電設(shè)備容量較大、負荷集中且運行合理時，可選用較大容量的變壓器。在一般情況下，動力和照明宜共用變壓器。當屬以下情況之一時，可設(shè)專用變壓器：一、當照明負荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴重影響照明質(zhì)量及燈泡

18、壽命時，可設(shè)照明專用變壓器；二、單臺單相負荷較大時，宜設(shè)單相變壓器；三、沖擊性負荷較大，嚴重影響電能質(zhì)量時，可設(shè)沖擊負荷專用變壓器。四、在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導電體就地接地系統(tǒng)IT 系統(tǒng)的低壓電網(wǎng)中，照明負荷應設(shè)專用變壓器。由于本單位的用電設(shè)備負荷有二級負荷和三級負荷。根據(jù)設(shè)計標準GB5005394的要求，宜裝設(shè)兩臺變壓器，選擇臺數(shù)為兩臺。3.4變壓器容量的選擇 變壓器的容量SNT首先應保證在計算負荷SC下變壓器能長期可靠運行。 對有兩臺變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺容量應同時滿足以下兩個條件：滿足總計算負荷70%的需要，即SNT0.7 SC； 3.1滿足全部

19、一、二級負荷SC(I+II)的需要，即SNTSC(I+II) 3.2條件是考慮到兩臺變壓器運行時，每臺變壓器各承受總計算負荷的50%，負載率約為0.7，此時變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺變壓器承受總計算負荷時，只過載40%，可繼續(xù)運行一段時間。在此時間內(nèi)，完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，可切除三級負荷。條件是考慮在事故情況下，一臺變壓器仍能保證一、二級負荷的供電。根據(jù)無功補償后的計算負荷，SC=674.19kVA 即SNT0.7*674.19=471.933kVA取變壓器容量為500kVA因此，選擇S9-500/10 Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無載調(diào)壓、雙繞組變壓器。表3.1 主變壓器的選擇

20、額定容量SN /kVA聯(lián)結(jié)組別空載損耗PO /kW短路損耗PK /kW空載電流I O %阻抗電壓U K %500Dyn111.034.9534變壓器的損耗：PT=P FE+P CU2PO+PK2 3.3 因此 PT =1.03+4.95*2=10.03kWQ T=Q O+Q K2SNT+ 3.4 因此 Q T =500*+=51.36kvar第4章主接線方案確實定4.1主接線的根本要求主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設(shè)備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設(shè)備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運行人員進行各種倒閘操作和事故處理的重要依

21、據(jù)。概括地說，對一次接線的根本要求包括平安、可靠、靈活和經(jīng)濟四個方面。平安性平安包括設(shè)備平安及人身平安。一次接線應符合國家標準有關(guān)技術(shù)標準的要求，正確選擇電氣設(shè)備及其監(jiān)視、保護系統(tǒng)，考慮各種平安技術(shù)措施?？煽啃圆粌H和一次接線的形式有關(guān)，還和電氣設(shè)備的技術(shù)性能、運行管理的自動化程度因素有關(guān)。靈活性用最少的切換來適應各種不同的運行方式，適應負荷開展。經(jīng)濟性在滿足上述技術(shù)要求的前提下，主接線方案應力求接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。采用的設(shè)備少，且應選用技術(shù)先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品?？傊冸娝ㄟ^合理的接線、緊湊的布置、簡化所內(nèi)附屬設(shè)備，從而到達減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計，節(jié)約材料，

22、減少人力物力的投入，并能可靠平安的運行，防止不必要的定期檢修，到達降低投資的目的。4.2主接線的方案與分析主接線的根本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。1單母線接線這種接線的優(yōu)點是接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置；缺點：不夠靈活可靠，任一元件母線及母線隔離開關(guān)等故障檢修，均需要使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。適用范圍：適應于容量較小、對供電可靠性要求不高的場合，出線回路少的小型變配電所，一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。圖4.1 單

23、母線不分段主接線2單母線分段主接線當出線回路數(shù)增多且有兩路電源進線時，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時，分段斷路器可接通也可斷開運行。兩路電源進線一用一備時，分段斷路器接同運行，此時，任一段母線出現(xiàn)故障，分段斷路器與故障段進線斷路器都會在繼電保護裝置作用下自動斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器那么斷開運行，此時假設(shè)任一電源出現(xiàn)故障，電源進線斷路器自動斷開，分段斷路器可自動投入，保證給全部出線或重要負荷繼續(xù)供電。圖4.2 單母線分段主接線單母線分段接線保存了單母線接線的優(yōu)點，

24、又在一定程度上克服了它的缺點，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對一級負荷的供電等。4.3電氣主接線確實定電源進線為兩路，變壓器臺數(shù)為兩臺。二次側(cè)采用單母線分段接線。兩路外供電源容量相同且可供全部負荷，采用一用一備運行方式，故變壓器一次側(cè)采用單母線接線，而二次側(cè)采用單母線分段接線。該方案中，兩路電源均設(shè)置電能計量柜，且設(shè)置在電源進線主開關(guān)之后。變電所采用直流操作電源，為監(jiān)視工作電源和備用電源的電壓，在母線上和備用進線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當工作電源停電且備用電源電壓正常時，先斷開工作電源進線斷路器，然后接通備用電源進線斷路器，由備用電源供所有負荷。備用電源的

25、投入方式采用備用電源自動投入裝置APD。第5章短路電流的計算5.1短路電流及其計算供電系統(tǒng)應該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流局部的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電氣設(shè)備時，設(shè)備的載流局部變形或損壞，選用設(shè)備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其它設(shè)備的正

26、常運行。計算方法采用標幺值法計算。進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是：某量的標幺值= 5.1所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。5.2高壓電網(wǎng)三相短路計算電源取自距本變電所3km外的35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本變電所供電，出口處的短路容量為250MVA。圖5.1 高壓電網(wǎng)短路電流計算圖求10kV母線上K-1點短路和380V低壓母線上K-2點短路電流

27、和短路容量。電源側(cè)短路容量定為Sk=250MVA確定基準值：取 Sd=100MVA Uc1=10.5kV Uc2=0.4kVId1= =100MVA/*10.5kV=5.50kAId1= =100MVA/*0.4kV=144.34kA計算：電力系統(tǒng) X1*= Sd/Sk=100MVA/250MVA=0.4架空線路X2*=X0LSd/Uc2=0.35/km*3km*=0.95電力變壓器X3*=Uk%Sd/100SNT=8求K-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值X*(k-1) =X1*+X2*=0.4+0.95=1.35三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3) = I

28、d1/X*(k-1) =5.50kA/1.35=4.07kA其他三相短路電流Ik-1”(3) =Ik-1 (3) = Ik-1(3) =4.07kish (3) =2.55*4.07kA=10.38kAIsh(3) =1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/1.35=74.1 MVA求K-2點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：兩臺變壓器并列運行：總電抗標幺值 X*(k-2) =X1*+X2*+X3*/ X4*=0.4+0.95+=5.35三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3) = Id2/X*(k-2) =14

29、4.34kA/5.35=26.98kA其他三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時，R1.5。按規(guī)定，如果變壓器過電流保護的動作時間大于0.5S，應裝設(shè)電流速斷保護。變壓器的電流速斷保護，其組成、原理和線路的電流速斷保護完全相同。變壓器電流速斷保護動作電流的整定計算公式也與線路電流速斷保護根本相同，公式7.7中的為低壓母線的三相短路電流周期分量有效值換算到高壓側(cè)的穿越電流值，即變壓器電流速斷保護的速斷電流按躲過低壓母線三相短路來整定。變壓器電流速斷保護的靈敏度，按保護裝置裝設(shè)處高壓側(cè)在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來檢驗，要求SP1.5。 變壓器低壓側(cè)的單相接

30、地保護對于6-10kV降壓變壓器，其低壓繞組的中性點直接接地，變壓器低壓側(cè)的單相短路電流并不能完全反映到裝在高壓側(cè)的保護裝置中。這就使得過電流保護裝置在保護變壓器低壓側(cè)的單相短路故障時靈敏度較低。對Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器，由于其低壓側(cè)單相短路電流較大，可利用高壓側(cè)的過電流保護裝置兼作低壓側(cè)的單相接地保護，但須校驗其動作靈敏度。零序電流保護的動作時間一般取0.5-0.7S。其保護靈敏度，按低壓母線干線末端發(fā)生單相短路來檢驗。對架空線SP1.5；對電纜線SP1.25。采用此種保護，靈敏度較高。 變壓器的過負荷保護變壓器的過負荷保護一般只對并列運行的變壓器或工作中有可能過負荷如作為其他負荷的備用電源

31、的變壓器才裝設(shè)。由于過負荷電流在大多數(shù)情況下是三相對稱的，因此過負荷保護只需采用一個電流繼電器裝于一相電流中，保護裝置作用于信號。為了防止變壓器外部短路時，變壓器過負荷保護發(fā)出錯誤信號，以及在出現(xiàn)持續(xù)幾秒鐘的尖峰負荷時不致發(fā)出信號，通常過負荷動作時限為10-15S。變壓器過負荷保護的動作電流可按下式計算：7.8式中 變壓器的一次側(cè)額定電流；可靠系數(shù)，一般可取1.05；繼電器返回系數(shù)，DL型取0.85，GL型取0.8；電流互感器電流比。 瓦斯保護 瓦斯保護又稱氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種根本保護裝置。按GB50062-1992規(guī)定，800kVA及以上的一般油浸式變壓器和40

32、0kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應裝設(shè)瓦斯保護。 瓦斯保護的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器油箱與油枕之間的連通管上，利用油浸式電力變壓器內(nèi)部故障時產(chǎn)生的氣體進行工作。它有兩個觸點：一個是“輕瓦斯觸點，另一個是“重瓦斯觸點。 在變壓器正常運行時，氣體繼電器兩對觸點都是斷開的。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，“輕瓦斯觸點接通。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，“重瓦斯觸點接通。如果變壓器油箱漏油，“輕瓦斯觸點 與“重瓦斯觸點會先后接通。重瓦斯的動作值是按油流速度來整定的，對油浸自冷變壓器通常整定在0.6-1.0米秒。對于強迫油循環(huán)的變壓器整定為1.1-1.2米秒。瓦斯動作的主要優(yōu)點是動作

33、快，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，能反映變壓器油箱內(nèi)的各種故障，可靠性比較高，安裝簡單，其缺點是不能反映油箱以外故障如變壓器套管以及引出線上的故障，因此瓦斯保護不能取代變壓器的其他保護。第8章變電所防雷與接地方案的設(shè)計8.1確定共用人工接地裝置 確定接地電阻允許值RE(al) 本變電所10KV側(cè)屬小電流接地系統(tǒng)，那么其接地電流估算為IE=UN35lcab+loh/350=10(35*10+2000)/350=67.14A 查表，本變電所共用接地裝置的接地電阻應該同時滿足RE120V/IE=120/67. 14=1.79RE4 那么此變電所共用接地裝置要求的接地電阻RE=1.79 可利用的自然接地體電阻R

34、E(nat)=60 RE(nat)RE ，需要補充人工接地體。人工接地體所需的總電阻RE(man)為RE(man) = RE(nat) RE/RE(nat) -RE=60*1.79/60-1.79=1.85 人工接地體的初步敷設(shè)方案 擬選用直徑50mm，長2.5m的鋼管接地體，沿變電所四周，距墻角2.5-3m，每隔5m打入一根鋼管，各鋼管接地體之間用40*4mm2 單根人工接地體鋼管的接地電阻RE(man)(1) 查表，砂質(zhì)粘土的土壤電阻率=100mRE(man)(1)0.3=0.3m-1*100m=30 人工接地裝置需用的鋼管數(shù)量及最終的接地方案 根據(jù)RE(man)(1) /RE(man)

35、=30/1.85=16.22,考慮到管間的屏蔽效應，初步選定為20根。以a/l=5/2.5=2和n=20查表，取=0.61 n0.9 RE(man)(1) /RE(man) =0.9*30/0.61*1.8524 為使得接地體均勻?qū)ΨQ，按偶數(shù)布置接地體。選用24或26根直徑50mm,長2.5m的鋼管作接地體，并用40*4mm2的扁鋼連接，呈環(huán)型布置。 校驗接地線的短路熱穩(wěn)定 鋼質(zhì)接地線熱穩(wěn)定系數(shù)C=70， Ik (1)=1.81kA，假定為0.4S，那么接地線的最小截面應符合 AminIk (1)/C=1810/70mm2=16.35mm2 實際接地線截面為40*4mm2=160mm216.3

36、5mm2，短路熱穩(wěn)定條件合格。8.2防雷保護的選擇在每路進線終端和每組母線上裝設(shè)避雷器，有電纜進線段的架空線路，在電纜與架空線的連接處應裝設(shè)避雷器。由于本站占地面積較小，從經(jīng)濟性和可靠性兩方面考慮可利用建筑物混凝土的鋼筋引地下的地基以作大地可靠接地，再在本站建設(shè)屋的房頂上用鋼筋在外沿打20*20m的方格子，豎直連結(jié)好后，沿房頂一圈再與混凝土內(nèi)的鋼筋連結(jié)牢固，形成避雷線。第9章配電線路及照明的設(shè)計9.1配電線路布線方案確實定樹干式配電包括變壓器干線式及不附變電所的車間內(nèi)干線式配電。1、我國各工廠對采用樹干式配電已有相當長的時間，積累了一定的運行經(jīng)驗。絕大局部車間的運行電工沒有對此配電方式提出否認

37、的意見。2、樹干式配電的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，投資和有色金屬較省。3、有人認為這種方式的線路的接頭不可靠，容易發(fā)生故障。此外，目前各級配電保護裝置的遮斷時間很難滿足選擇性的要求，常常因此而越級跳低壓側(cè)總的自動空氣斷路器，停電影響的范圍較大，不及放射式供電可靠。但從調(diào)查的工廠反映，此配電方式一般能滿足生產(chǎn)要求。4、干線的維修工作量是不大的，正常的維修工作一般一年僅進行二三次，大多數(shù)工廠均可能在一天內(nèi)全部完成。如能統(tǒng)一安排就不需要分批或分段進行維修工作。綜上所述，樹干式配電與放身式配電相比較，樹干式配電由于結(jié)構(gòu)簡單，能節(jié)約一定數(shù)量的配電設(shè)備和線路，可不一定設(shè)專用的低壓配電室，而在其供電可靠性和維修工

38、作上的缺點那么并不嚴重。因此，推薦樹干式配電。但樹干式配電方式并不包括由配電箱接至用電設(shè)備的配電。9.2車間配電系統(tǒng)的設(shè)計車間配電導線的選擇 電焊車間：100m的TT線路，允許電壓損失為5%I. 按發(fā)熱條件選擇電纜截面Pc=45.27+3=48.27kWQ c=121.33kvar計算電流為：Ic=/UN=198.4A 查表，得70mm2截面的0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜直接敷設(shè)在20、30時的載流量為234A、216A，大于II. 按電壓損失條件進行校驗 查表，得0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜的r0=0.310/km, x0=0.078/km

39、。=PR+QX/10UN2=45.27*0.310*0.1+121.33*0.078*0.1/10*0.382=1.63滿足要求 車間二：100m的TT線路，允許電壓損失為5%I. 按發(fā)熱條件選擇電纜截面 Pc=43.21+3=46.21kWQ c=74.75kvar計算電流為：Ic=/UN=133.5A 查表，得35mm2截面的0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜直接敷設(shè)在20、30時的載流量為161A、149A，大于II. 按電壓損失條件進行校驗 查表，得0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜的r0=0.622/km, x0=0.080/km。=PR+QX

40、/10UN2=46.21*0.622*0.1+74.75*0.080*0.1/10*0.382=2.4滿足要求 車間三：100m的TT線路，允許電壓損失為5%I. 按發(fā)熱條件選擇電纜截面Pc=39.72+3=42.72kW Q c=68.72kvar計算電流為：Ic=/UN=122.9A 查表，得25mm2截面的0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜直接敷設(shè)在20、30時的載流量為135A、125A，大于II. 按電壓損失條件進行校驗 查表，得0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜的r0=0.870/km, x0=0.082/km。=PR+QX/10UN2=42

41、.72*0.870*0.1+68.72*0.082*0.1/10*0.382=2.96滿足要求 車間四：150m的TT線路，允許電壓損失為5%I. 按發(fā)熱條件選擇電纜截面 Pc=29.58+3=32.58kWQ c=51.16kvar計算電流為：Ic=/UN=92.2A 查表，得16mm2截面的0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜直接敷設(shè)在20、30時的載流量為104A、96A，大于II. 按電壓損失條件進行校驗 查表，得0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜的r0=1.359/km, x0=0.082/km。=PR+QX/10UN2=32.58*1.359*

42、0.1+51.16*0.082*0.1/10*0.382=3.36滿足要求 水泵組：200m的TT線路，允許電壓損失為5%I. 按發(fā)熱條件選擇電纜截面Pc=140.8kWQ c=105.6kvar計算電流為：Ic=/UN=267.4A 查表，得120mm2截面的0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜直埋接敷設(shè)在20、30時的載流量為317A、293A，大于II. 按電壓損失條件進行校驗 查表，得0.6/1kV 4芯YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜的r0=0.181/km, x0=0.77/km。=PR+QX/10UN2=140.8*0.181*0.2+105.6*0.077*

43、0.2/10*0.382=4.66滿足要求其他配電線路導線的計算選擇也和上述方法相同敷設(shè)方式的選擇表9.1 車間配電線路敷設(shè)的一般選擇要求工程布線及安裝方式的選擇選擇應符合的要求1.符合場所特征2.符合建筑物的墻體及其它構(gòu)筑物的特征3.人與布線之間的可接近的程度4.由于短路可能出現(xiàn)的電磁機械應力5.在電氣裝置的安裝期間及運行中布線可能遭受的其它應力選擇應防止的外界影響1.應防止由外部熱源產(chǎn)生熱效應的影響2.應防止在運行過程中因水的侵入或因進入固體物而帶來的損害3.應防止外部的機械性振動和碰撞而帶來的損害4.應防止因建筑物的伸縮和沉降而帶來的損害根據(jù)設(shè)計標準，車間生產(chǎn)用電、辦公樓和生活住宅區(qū)用電

44、采用直敷布線的方式，水泵組采用埋地敷設(shè)的方式。配電設(shè)備和保護設(shè)備的選擇車間配電線路保護設(shè)備配置與選擇的一般要求：每一回路都必須裝設(shè)隔離開關(guān)，以確保維護、測試及檢修工作的平安；執(zhí)行操作功能的開關(guān)電器，必須適應它所執(zhí)行的最繁重任務，隔離電器、熔斷器及連接片不得作為操作電器用；每一回路的電源側(cè)、線路的分支處和線路截面減小處，都必須裝設(shè)短路保護電器。如分支處或連接處裝設(shè)保護電器有困難時，可將保護電器安裝在距離分支點或連接點3M以內(nèi)便于操作維修的地點；符合以下情況之一者，線路截面減小處或分支處可不裝設(shè)短路保護電器： 上一級保護電器已能保護截面減小的全段線路或分支線時 線路首端保護電器的熔體電流或整定電流

45、不超過20A時 室外架空配電線路 配電裝置內(nèi)部從母線上接住保護電器的分支線以下線路應裝設(shè)過負荷保護： 居住建筑、重要倉庫和公共建筑中的照明線路 有可能長時間過負荷的電力線路 建筑物可燃結(jié)構(gòu)上明敷帶有延燃性外護層的絕緣導線的線路按接地故障保護要求裝設(shè)保護電器，必要時裝設(shè)漏電電流保護。低壓配電線路的配電設(shè)備和保護設(shè)備的選擇校驗方式與主接線一次側(cè)的設(shè)備相同9.3車間照明和變電所照明電氣照明設(shè)計的一般原那么與要求： 應遵照有關(guān)設(shè)計標準，包括國家標準?工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標準?的有關(guān)規(guī)定； 應符合視覺作業(yè)和視覺衛(wèi)生對照度值的規(guī)定，并滿足顯色性的要求； 應注意燈具的合理布置，限制眩光，保證合理的均勻度，力求視

46、覺舒適； 照明裝置應工作平安可靠，維護檢修方便； 照明裝置即要技術(shù)先進，又要盡可能經(jīng)濟合理地使用資金和節(jié)約能源； 照明裝置應與建筑及周圍環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 車間照明電源和其他用電設(shè)備一路，設(shè)照明配電箱。光源功率為1000W，懸掛高度為6.5m，車間長度為36m，跨度為18m，柱距為6m，屋架下弦高度為11m，頂棚反射率，墻壁反射率根據(jù)?工廠供電簡明設(shè)計手冊?數(shù)據(jù)資料，采用利用系數(shù)法進行設(shè)計計算。每一燈具的光通量 計算RCR 燈具計算高度 RCR=LZG220-1000燈具的利用系數(shù)為=10.5 取n=10來布置燈具校驗最大允許距高比為垂直方向為6/10.2=0.591.31 平行方向為9/10.2

47、=0.881.12計算實際照度值為 同理，其他幾個車間照明也和車間一一樣。 變電所照明。 由低壓一路出線提供電源，設(shè)照明配電箱。表9.2 變配電所室內(nèi)照明燈具及其布置方案選擇房間名稱光源類型燈具型式布置方案備注主變壓器室白熾燈、高壓汞燈配照型均勻布置通常只需裝設(shè)一盞燈配電室熒光等、白熾燈配照型均勻布置可補充局部照明值班室熒光等、白熾燈配照型均勻布置工作臺需裝設(shè)局部照明 道路照明 由低壓一路出線提供電源，設(shè)照明配電箱。表9.3 廠區(qū)路燈及其布置方案路燈光源懸掛高度布燈方式燈距單側(cè)路中心一行或雙側(cè)200W及以下白熾燈47m適于路面較窄及照度較低的次要道路適于路面較寬10m及以上和照度較高的主要干道

48、一般3040m125W及以下高壓汞燈125250W高壓汞燈68m150W及以下高壓鈉燈400W及以上高壓汞燈79m250W及以上高壓鈉燈第10章備用電源自動投入裝置10.1備用電源自動投入裝置的作用與類型在要求供電可靠性較高的變配電所中，通常設(shè)有兩路及以上的電源進線。如果裝設(shè)了備用電源自動投入APD，那么當工作電源線路突然斷電時，在APD作用下，工作電源自動斷開，將備用電源投入運行，從而大大提高供電可靠性，保證對用戶的不間斷供電。工作電源與備用電源的接線方式可分為兩大類：名備用接線方式和暗備用接線方式。名備用方式是指在正常工作時，備用電源不投入工作，只有在工作電源發(fā)生故障時才投入工作；暗備用方式是指在正常工作時，兩電源都投入工作，互為備用。10.2對備用電源自動投入裝置的根本要求1. 不管什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動并投入備用電源。2. 必須在工作電源確已斷開，而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源。3. APD應只動作一次，以免將備用電源重復投入永久性故障回路中。4. 當電壓互感器二次回路斷線時，APD不應動作。10.3備用電源自動投入裝置的選擇選擇LSA-1165G/1165D型備用電源自投裝置。1. 適用范圍及功能：LSA-1165G/1165D型備用電源自投裝置，適用于電力系統(tǒng)、發(fā)電廠等廠用10kV、6kV/400V