變電站設(shè)計(jì)論文

新疆大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))PAGEPAGE３７--變電站設(shè)計(jì)論文1緒論1.1電力工程設(shè)計(jì)的基本知識(shí)工廠的生產(chǎn)及發(fā)展，作為從事工廠供電工作人員必須了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)。電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿湍茉?。工廠供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從電力系統(tǒng)區(qū)的電源，過境合理的傳輸，變換，分配到工廠車間中每一個(gè)用電設(shè)備。隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量的迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量，供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的要求也日益提高，供電設(shè)計(jì)是否完善，不到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)備和人身安全等是密切相關(guān)的。工廠供電設(shè)計(jì)師整個(gè)工廠設(shè)計(jì)的重要組成部分，工廠設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循國(guó)家的各項(xiàng)方針政策，設(shè)計(jì)方案必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)必須滿足以下幾項(xiàng)基本要求：保證工廠生產(chǎn)工藝所要求的供電可靠性。保證電能質(zhì)量。在必須要的供電可靠性基礎(chǔ)上，力求經(jīng)濟(jì)，是供電系統(tǒng)的投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并且可能減少有色金屬消耗量[1]。設(shè)計(jì)中英合理地處理局部與全局，當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)的關(guān)系，并能適應(yīng)發(fā)展的需要。1.2變電所的構(gòu)成變電所由一次回路和二次回爐構(gòu)成。（1）一次回路；供配電系統(tǒng)中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱一次回路，也成為主電路貨主（結(jié)）接線。一次電路中所有的電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備，如變壓器，斷路器，互感器等。一次設(shè)備按功能分為以下幾類。①變換設(shè)備；按電力系統(tǒng)的要求，改變變壓或電流大小的設(shè)備，如變壓器，電流互感器，電壓互感器等。②控制設(shè)備；用來控制一次電路通，斷的設(shè)備，如高低壓斷路器，開關(guān)等。③保護(hù)設(shè)備；用來對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過電流和過電壓等保護(hù)的設(shè)備，如熔斷器，避雷器等。④補(bǔ)償設(shè)備；用來補(bǔ)償電力系統(tǒng)中無功率以提高功率因數(shù)的設(shè)備，如并聯(lián)電容器等。⑤成套設(shè)備（壯志）為了節(jié)省空間，按一次電路按線方案的要求，將有關(guān)的一次設(shè)備及其相關(guān)的二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，如高低壓開關(guān)，低壓配電箱等。（2）二次回路凡用來控制，指示，監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次設(shè)備運(yùn)行的電路，叫二次接（結(jié)）線。二次電路中所有的電氣設(shè)備稱為二次設(shè)備或二次元件，如儀表，繼電器，操作電源等。1.2.1對(duì)變電所主接線的要求變電所的注接線是實(shí)現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線，在變電所主接線圖中將導(dǎo)線或電纜，電力變壓器，木縣，各種開關(guān)，避雷器，電容器等電氣設(shè)備有序地連接起來，指標(biāo)是相對(duì)電氣連接關(guān)系而不表示實(shí)際位置。通常有以下幾個(gè)基本要求：（1）安全主接線的設(shè)計(jì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全；（2）可靠應(yīng)滿足用電單位對(duì)供電可靠性的要求；（3）靈活能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，操作檢修方便；（4）經(jīng)濟(jì)在滿足以上要求的前提下，主接線設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行管理費(fèi)用低，一般情況下，應(yīng)考慮節(jié)約電能和有色金屬消耗量。變配電所的任務(wù)和類型；配電所擔(dān)務(wù)著從電力系統(tǒng)受電經(jīng)過變壓，然后配電的任務(wù)。工廠變電所分總降壓變電所和車間變電所。一般中小型工廠不設(shè)總降壓變電所。車間變電所按其主變壓器的安裝分為下列類型；（1）車間附設(shè)變電所變壓器室的一面墻或與車間的墻共用，變壓器室門朝車間外開。如果按變壓器室位于車間的墻內(nèi)還是墻外，還可進(jìn)一步分為內(nèi)附式和外附式。（2）車間內(nèi)變電所變壓器室位于車間內(nèi)的單獨(dú)房間內(nèi)變壓器室的大門朝車間內(nèi)開。（3）露天變電所整個(gè)變壓器安裝室外抬高的北面上。如果變壓器的上方設(shè)有頂板或挑板的，則稱為半露天變電所。（4）獨(dú)立變電所整個(gè)變電所設(shè)在與車間建筑物有一定距離的單獨(dú)建筑物內(nèi)。（5）桿上變電所變壓器安裝在室外的電桿上，又稱主上變電所。（6）地下變電所整個(gè)變電所社在地下。（7）樓上變電所整個(gè)變電所設(shè)在樓上。（8）移動(dòng)式變電所整個(gè)變電所裝設(shè)在可移動(dòng)的車上。（9）成套變電所由電器制造廠按一定接線方案成套制造，現(xiàn)場(chǎng)裝配的變電所[1]。1.3配電系統(tǒng)的基本原則配電系統(tǒng)應(yīng)做到供電可靠，電能質(zhì)量好，滿足生產(chǎn)要求。配電系統(tǒng)的接線簡(jiǎn)單，可靠靈活，便于操作，維護(hù)并能適應(yīng)的變化和系統(tǒng)的發(fā)展。統(tǒng)一電壓的配電數(shù)不宜多于二極。制定配電系統(tǒng)的方案時(shí)，一般不考慮電源發(fā)生故障停電時(shí)另一電源進(jìn)線同時(shí)停電的情況。制定配電系統(tǒng)方案時(shí)，要充分時(shí)考慮節(jié)省基建投資降低運(yùn)行應(yīng)費(fèi)用，減少有色金屬消耗量。配電系統(tǒng)應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，預(yù)備必要的發(fā)展余地。1.3.1變配電所的總體布置的要求便于運(yùn)行維護(hù)和檢修有人值班的變配電所，一般應(yīng)設(shè)值班室。值班室應(yīng)盡量靠近低壓配電室，且有門直通，如值班室靠近高壓配電室有困難時(shí)，則值班室可經(jīng)走廊與高壓配電室相通。值班室也可以與低壓配電室合并，但在防止值班工作桌的一面或一端，低壓配電裝置到墻的距離不應(yīng)小于3m?？拷煌ㄟ\(yùn)輸方面的馬路側(cè)。條件允課時(shí)，可單設(shè)工具材料室或維修間。值夜班的變配電所，設(shè)休息室，有人值班的獨(dú)立變配電所，設(shè)有廁所和給排水設(shè)施。保證運(yùn)行安全值班室內(nèi)不得有高壓設(shè)備。值班室的門應(yīng)朝外開。高壓配電室和電容器室的門應(yīng)朝值班室開，或朝外開。高壓電容器組一般應(yīng)裝設(shè)在單獨(dú)的房間內(nèi)；但數(shù)量較少時(shí)，可裝設(shè)在高壓配電室內(nèi)。低壓電容組可裝設(shè)在低壓配電室內(nèi)，但數(shù)量較多時(shí)，裝設(shè)在單獨(dú)的房間內(nèi)。所有帶電部分離墻和離地的尺寸以及各室維護(hù)操作通道的寬度等，均應(yīng)符合有關(guān)規(guī)程的要求，以確保運(yùn)行安全。便于進(jìn)出線如果是架空進(jìn)線，則高壓配電室宜位于進(jìn)線側(cè)?？紤]到變壓器低壓出線通常是采用矩形鋁排，因此變壓器的安裝位置即為變壓器室，宜靠近低壓配電室。低壓配電室宜位于其降壓架空出線側(cè)。節(jié)約土地和建筑費(fèi)用值班室可與低壓配電室合并，這時(shí)低壓配電室面積應(yīng)適當(dāng)增大，以便安置值班桌或控制臺(tái)，滿足運(yùn)行值班的要求。高壓開關(guān)柜不多于6臺(tái)，可與低壓配電屏設(shè)置在同一房間內(nèi)，但高壓柜與低壓屏的間距不得小于2m不帶可燃性油的高，低壓配電裝置和非油電力變壓器，可設(shè)置在同一房間內(nèi)。具有符合IP3X防護(hù)等級(jí)外殼的不帶可燃性油的高低壓配電裝置和非有電力變壓器，當(dāng)環(huán)境允許時(shí)，可裝設(shè)在高壓配電室內(nèi)。周圍環(huán)境正常的變電所，宜采用露天或半露天變電所。高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近的車間變電所合建。適應(yīng)發(fā)展要求變壓器室應(yīng)考慮到配電所留有擴(kuò)展的余地，要不妨礙工廠或車間今后的發(fā)展[2]。2工廠的電力負(fù)荷及其負(fù)荷計(jì)算2.1電力負(fù)荷的分級(jí)2.1.1電力負(fù)荷的概念電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如說重要負(fù)荷，不重要負(fù)荷，動(dòng)力負(fù)荷，照明負(fù)荷等。另一是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（輕載），重負(fù)荷（重載），空負(fù)荷（空載），滿負(fù)荷（滿載）等電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。2.1.2工廠電力負(fù)荷的分級(jí)工廠的電力負(fù)荷，按GB500-95規(guī)定，根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級(jí)：（1）一級(jí)負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷為中斷將造成人身傷亡者：或者中斷供電將在政治，經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，如重大設(shè)備損壞，重大產(chǎn)品報(bào)廢，用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒，爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。（2）二級(jí)負(fù)荷二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治，經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。（3）三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一，二級(jí)負(fù)荷者。本小型連軋廠的全部負(fù)荷均屬于一級(jí)負(fù)荷。2.1.3各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電電源的要求（1）一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求由于一級(jí)負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如中斷供電造成的后果十分嚴(yán)重，因此要求由兩條電源供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障或停電時(shí)，另一條線路可以供電，這樣不致?lián)p壞設(shè)備。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。常用的應(yīng)急電源可使用下列幾種電源：①獨(dú)立與正常電源的發(fā)電機(jī)組。②供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立與正常電源的專門饋電線路。③蓄電池。④干電池。(2)二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求二級(jí)負(fù)荷，要求由兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)由兩臺(tái)。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。只有當(dāng)負(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時(shí)，二次負(fù)荷可由一回路6KV及以上的專用架空線路供電。這是考慮架空線路發(fā)生故障時(shí)，較之電纜線路發(fā)生故障時(shí)易于發(fā)現(xiàn)且易于檢查和修復(fù)。當(dāng)采用電纜線路時(shí)，必須采用兩根電纜并列供電，每一根電纜應(yīng)能承擔(dān)全部二級(jí)負(fù)荷。(3)三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，因此它對(duì)供電電源無特殊要求[3]。2.1.4工廠用電設(shè)備，按期工作之分以下三類：（1）連續(xù)工作制這類工作制的設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)到足以使之達(dá)到熱平衡狀態(tài)，如同風(fēng)急，水泵，空氣壓縮機(jī)，電機(jī)發(fā)電機(jī)組，電爐和照明燈等。（2）短時(shí)工作制這類工作制的設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)間短，而停歇時(shí)間長(zhǎng)，如機(jī)窗上的某些輔助電動(dòng)機(jī)，控制閘門的電動(dòng)機(jī)等。（3）斷續(xù)周期工作制這類工作制的設(shè)備周期性地時(shí)而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行，而工作周期一般不超過10min，無論工作或停歇，均不足以使設(shè)備達(dá)到熱平衡，如電焊機(jī)和吊車電動(dòng)機(jī)等。2.2計(jì)算負(fù)荷供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠的運(yùn)行，則其中各個(gè)元件（包括電力變壓器，開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線，電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了一應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中個(gè)元件的負(fù)荷值稱為計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電器設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過允許值。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定將是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過大。將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀。同樣要造成損失。由此可見，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。我國(guó)目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是世界各國(guó)均普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，間單方便。所以在本設(shè)計(jì)中我們所采用的是需要系數(shù)法。2.2.1按需要系數(shù)確定計(jì)算負(fù)荷用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P30。用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備的額定容量PN之和，既，而設(shè)備的額定容量，使設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。按需要系數(shù)法確定三項(xiàng)用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為；（2-1）實(shí)際上，需要系數(shù)Kd不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)，設(shè)備臺(tái)數(shù)，設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān)。因此應(yīng)盡可能通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析確定，使之盡量接近實(shí)際。這里還要提出：需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有極大的關(guān)系，因此在計(jì)算時(shí)首先要正確的判明用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯(cuò)誤。求出有功計(jì)算負(fù)荷P30后，可以按下列各式分別求出其余的計(jì)算負(fù)荷。無功計(jì)算負(fù)荷為：（2-2）式中，為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷為：（2-3）式中，為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。計(jì)算電流為：(2-4)式中，UN為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的額定電壓。多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)，出現(xiàn)的因素。對(duì)車間干線?。?2-5)(2-6)總的有功計(jì)算負(fù)荷為：(2-7)總的無功計(jì)算負(fù)荷為：(2-8)以上兩式中和分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和?？偟囊曉谟?jì)算負(fù)荷為：(2-9)總的計(jì)算電流為：(2-10)下面就是我們采用需要系數(shù)法來計(jì)算富蘊(yùn)八鋼球團(tuán)廠35KV降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算了[1]。2.2.2求各組的計(jì)算負(fù)荷：（1）原料庫系統(tǒng)設(shè)備：由表得：kd=0.8,cosφ=0.85,tanφ=0.75，且p=443.4故：P1=pkd=443.4×0.8=354.7kwQ1=p1tanφ=354.7×0.75=266.1k.varS301=p/cosφ=354.7/0.8=443.4kv.AI301=S301/Un=443.4/0.75×10=25.6A（2）膨閏土加工：kd=0.65,cosφ=0.65,tanφ=1.17，且p=204故：P2=pkd=204×0.65=132.6kwQ2=p2tanφ=132.6×1.17=155k.varS302=p/cosφ=155/0.65=204kv.AI302=S302/Un=204/1.73×10=11.8A（3）干燥室系統(tǒng)：kd=0.65,cosφ=0.65,tanφ=1.17，且p=369.5故：P3=pkd=369.5×0.65=240.2kwQ3=p3tanφ=240.2×1.17=281k.varS303=p/cosφ=240.2/0.65=369.5kv.AI303=S303/Un=369.5/1.17×10=21.4A（4）潤(rùn)磨室：kd=0.5,cosφ=0.5,tanφ=1.73，且p=90.45故：P4=pkd=90.45×0.5=45.2kwQ4=p4tanφ=45.2×1.73=78.2k.varS304=p/cosφ=45.2/0.5=90.45kv.AI304=S304/Un=90.45/1.73×10=5.2A（5）潤(rùn)磨機(jī)：kd=0.5,cosφ=0.5,tanφ=1.73，且p=1000故：P5=pkd=1000×0.5=500kwQ5=p5tanφ=500×1.73=865k.varS305=p/cosφ=500/0.5=1000kv.AI305=S305/Un=1000/1.73×10=57.8A（6）造球系統(tǒng)：kd=0.65,cosφ=0.65,tanφ=1.17，且p=442.5故：P6=pkd=442.5×0.65=287.6kwQ6=p6anφ=287.6×1.17=336.5k.varS306=p/cosφ=287.6/0.65=442.5kv.AI306=S306/Un=442.5/1.73×10=25.6A（7）煤粉制備系統(tǒng)：kd=0.6,cosφ=0.6,tanφ=1.33，且p=299.9故：P7=pkd=299.9×0.6=179.9kwQ7=p7tanφ=179.9×1.33=239.3k.varS307=p/cosφ=179.9/0.6=299.9kv.AI307=S307/Un=299.9/1.73×10=17.3A（8）剛球磨：kd=0.6,cosφ=0.6,tanφ=1.33，且p=260故：P8=pkd=260×0.6=156kwQ8=p8tanφ=156×1.33=207.5k.varS309=p/cosφ=156/0.6=260kv.AI309=S309/Un=260/1.73×10=15A（9)：焙燒系統(tǒng)：kd=0.7,cosφ=0.7,tanφ=1.02，且p=235.75故：P9=pkd=235.75×07=165.03kwQ9=p9tanφ=165.03×1.02=168.3k.varS309=p/cosφ=168.3/0.7=235.75kv.AI309=S309/Un=235.75/1.73×10=13.6A（10）：回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)：kd=0.5,cosφ=0.5,tanφ=1.73，且p=301故：P10=pkd=301×0.5=150.5kwQ10=p10tanφ=150.5×1.73=260.4k.varS3010=p/cosφ=150.5/0.5=301kv.AI3010=S3010/Un=150.5/1.73×10=8.7A（11）環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)：kd=0.7,cosφ=0.7,tanφ=1.02，且p=235.9故：P11=pkd=235.9×0.7=165.13kwQ11=p11tanφ=165.13×1.02=168.4k.varS3011=p/cosφ=165.13/0.7=235.9kv.AI3011=S3011/Un=165.13/1.73×10=9.5A（12）10KV小計(jì)：kd=0.85,cosφ=0.85,tanφ=0.6，且p=2400故：P12=pkd=2400×0.85=2040kwQ12=p12tanφ=2400×0.6=1224k.varS3012=p/cosφ=2040/0.85=2400kv.AI3012=S3012/Un=2400/1.73×10=138.7A（13）成品系統(tǒng)：kd=0.8,cosφ=0.8,tanφ=075，且p=221故：P13=pkd=221×0.8=176.8kwQ13=p13tanφ=176.8×0.75=132.6k.varS3013=p/cosφ=176.8/0.8=221kv.AI3013=S3013/Un=221/1.73×10=12.8A（14）循環(huán)水系統(tǒng)：kd=0.75,cosφ=0.75,tanφ=0.88，且p=276故P14=pkd=276×0.75=207kwQ14=p14tanφ=207×0.88=182.16k.varS3014=p/cosφ=207/0.75=276kv.AI3014=S3014/Un=276/1.73×10=16A（15）附屬設(shè)備：kd=0.8,cosφ=0.8,tanφ=0.75，且p=811故：P15=pkd=811×0.8=648.8kwQ15=p15tanφ=648.8×0.75=486.6k.varS3015=p/cosφ=648.8/0.8=811kv.AI3015=S3015/Un=811/1.73×10=46.8A總的有功計(jì)算：（取kΣp=0.95,kΣq=0.9）p=kΣp(p1+p2+p3+p4+……+p13+p14+p15)=0.95×（354.7+132.6+240.2++45.2+500+……+176.8+207+648.8）=0.95×5449.6=5177KwQ=kΣq(Q1+Q2+Q3+Q4+……+Q13+Q14+Q15)=0.9×（155+266.1+281+78.2+865+……+132.6+182.16+486.6）=0.9×5051.06=4546kvarS===6890KVAI=S/UN=6890/1.73×10=398.2A總計(jì)：取Kd=0.67;p=5449.6;Q=5051.06;S=7430.3;I=429.5P=5534.7;Q=2064;I=330.3表2-1負(fù)荷計(jì)算結(jié)果表序號(hào)用電設(shè)備名稱pekdCOSφtanφ計(jì)算負(fù)荷PQ1原料庫系統(tǒng)設(shè)備443.40.80.80.75354.7266.12膨潤(rùn)土加工2040.650.651.17132.61553干燥室系統(tǒng)369.50.650.651.17240.22814潤(rùn)磨室90.450.50.51.7345.278.25潤(rùn)磨機(jī)10000.50.51.735008656造球系統(tǒng)442.50.650.651.17287.6336.57煤粉制備系統(tǒng)299.90.60.61.33179.9239.38鋼球磨2600.60.61.33156207.59燒系統(tǒng)235.70.70.71.02165.03168.310回轉(zhuǎn)系統(tǒng)3010.50.51.73150.5260.411環(huán)冷機(jī)235.90.70.71.02165.13168.41210KV小計(jì)24000.850.850.62040122413成品系統(tǒng)2210.80.80.75176.8132.614循環(huán)水系統(tǒng)2760.750.750.88207182.215附屬設(shè)施8110.80.80.75648.8486.62．3工廠的功率因數(shù)及功率補(bǔ)償瞬時(shí)時(shí)功率因數(shù)，可由功率因數(shù)表（相位表）直接測(cè)量，及可由功率表，電流表和電壓表的讀數(shù)按下列式求出：(2-11)式中，P為功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)（KW）；I為電率表測(cè)出的先電流讀數(shù)（A）；U為電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)（KV）。平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)及稱加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計(jì)(2-12)式中，為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有供電能，由有供電讀讀出；為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無供電能，有無供電讀表讀出。最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)時(shí)指在年最大負(fù)荷（既計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)，按下式計(jì)算：(2-13)這里所指的功率因數(shù)時(shí)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)。2.3.1功率因數(shù)的提高供電部門一般要求企業(yè)用平均功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上電設(shè)備功率因不求時(shí)，應(yīng)采用必要的設(shè)備進(jìn)一步提高企業(yè)的。本系統(tǒng)低壓側(cè)的為了把它提高到0.95在低壓母線上裝設(shè)并聯(lián)電容器對(duì)線路進(jìn)行，考慮到變壓器的損耗運(yùn)大于有功功率損耗一般=（4~5）因此在低壓側(cè)補(bǔ)償時(shí)補(bǔ)償后的應(yīng)略高于0.9（可取。工廠中由于有大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電焊機(jī)，電弧爐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，提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚還不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求是，則需考慮人工補(bǔ)償。無功功率補(bǔ)償假設(shè)的功率因數(shù)由原來的提高到，這時(shí)在負(fù)荷所需要的P30不變的情況下，無功功率將由Q30減少到，視在功率將由S30減少到，響應(yīng)的減少負(fù)荷電流I30，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，又能提高電壓質(zhì)量而且還可以選用較小的導(dǎo)線式電纜截面節(jié)約有色金屬，因此提高對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)大有好處。(2-14)(2-15)在確定了總的補(bǔ)償容量后，既可根據(jù)所選并聯(lián)電容的單個(gè)容量qc來確定電容器的個(gè)數(shù)，既n=c(2-16)無功率補(bǔ)償計(jì)算補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)S===6890KVA變壓器容量選擇條件為≥因此末進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時(shí)主變壓器容量應(yīng)選為7000KV.A。這是變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：無功補(bǔ)償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的≥0.90考慮到變壓器的無功功率損耗有功功率損耗。一般。因此在變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90。這里取。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.6提高到0.90低壓側(cè)需裝社設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為變壓器的功率損耗：變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：無功補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：這一功率因數(shù)滿足規(guī)定要求。3三相短路電流和容量的計(jì)算3.1短路電流及容量計(jì)算進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪出計(jì)算電路圖，圖3-1所示。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇的使短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。K-1K-2(3)電源電纜線L=6.2KmGGSN10—10II(1)(2)35KW10KW圖3-1短路計(jì)算電路圖接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中個(gè)主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路所流經(jīng)的一些主要元件表示出來。并表明序號(hào)和阻抗值，一般是分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值，然后將等效電路簡(jiǎn)化。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串，并聯(lián)的方法，既可將電路化間，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)玄制法。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)玄制法。標(biāo)玄制法，既相對(duì)單位制法，因其短路中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)玄制而得各。按標(biāo)玄制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般先選定基準(zhǔn)容量Sd基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)容量工程設(shè)計(jì)中通常取。基準(zhǔn)電壓通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即取。選定了基準(zhǔn)容量以后，基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算：(3-1)基準(zhǔn)電抗側(cè)按下式計(jì)算：（3-2）共電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)玄值的計(jì)算。（?。〥I電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)玄值：（3-3）式中，為系統(tǒng)出口斷路器的短流容量。架空線路的電抗：X2=XOL（3-4）式中，為導(dǎo)線電纜單位長(zhǎng)度的電抗，L為線路長(zhǎng)度。短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)玄值求出以后，即可利用其等效電路化間，計(jì)算其總電抗標(biāo)玄值。由于各元件電抗均采用相對(duì)值，與短路計(jì)算點(diǎn)的電壓無關(guān)，因此無需進(jìn)行電壓計(jì)算，這也是標(biāo)玄值法和歐姆法的不同之處[4]。無限大容量系統(tǒng)三相短路周期分量有效值得標(biāo)玄值按下式計(jì)算：（3-5）由此可求得三相短路電流周期分量有效值：（3-6）求得后。即可利用前面的公式求出，，和等。三相短路容量的計(jì)算公式為：（3-7）（1）繪制計(jì)算電路如圖3-2所示圖3-2短路電流計(jì)算電路圖（2）確定短路計(jì)算點(diǎn)為了保護(hù)變壓器我們把K-1和K-2點(diǎn)選為短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算三相短路電流：定基準(zhǔn)值設(shè)SB=100MVA，Ud1=35Kv，Ud2=10kV，則（3）計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值①電力系統(tǒng)當(dāng)Smin=100MVA時(shí)當(dāng)Smax=120MVA時(shí)②架空線路③電力變壓器因此，繪出等效電路圖如圖3-3；圖3-4所示當(dāng)Smin=100MVA時(shí)圖3-3等效電路圖當(dāng)Smax=120MVA時(shí)圖3-4等效電路圖（4）計(jì)算K1點(diǎn)（37kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量①總電抗標(biāo)玄值當(dāng)Smin=100MVA時(shí)當(dāng)Smax=120MVA時(shí)，②三相短路電流周期分量有效值當(dāng)Smin=100MVA時(shí)當(dāng)Smax=120MVA時(shí)③其它短路電流當(dāng)Smin=100MVA時(shí)當(dāng)Smax=120MVA時(shí)K1點(diǎn)短路沖擊電流最大值：當(dāng)Smin=100MVA時(shí)當(dāng)Smax=120MVA時(shí)K1點(diǎn)短路沖擊電流有效值：當(dāng)Smin=100MVA時(shí)當(dāng)Smax=120MVA時(shí)④三相短路容量當(dāng)Smin=100MVA時(shí)，當(dāng)Smax=120MVA時(shí)（5）計(jì)算K2點(diǎn)（10kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量①總電抗標(biāo)玄值當(dāng)Smin=60MVA時(shí)當(dāng)Smax=80MVA時(shí)②三相短路電流周期分量有效值當(dāng)Smin=60MVA時(shí)當(dāng)Smax=80MVA時(shí)③其它短路電流當(dāng)Smin=60MVA時(shí)當(dāng)Smax=80MVA時(shí)④K2點(diǎn)短路沖擊電流最大值：當(dāng)Smin=60MVA時(shí)當(dāng)Smax=80MVA時(shí)⑤K2點(diǎn)短路沖擊電流有效值：當(dāng)Smin=60MVA時(shí)當(dāng)Smax=80MVA時(shí)⑥三相短路容量當(dāng)Smin=60MVA時(shí)當(dāng)Smax=80MVA時(shí)短路電流計(jì)算結(jié)果表（表3-1）短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（kV）三相短路容量（MVA）K1點(diǎn)：(35kV側(cè))=120MVA時(shí)1.371.371.373.52.06100=100MVA時(shí)5.615.615.6114.38.4783.33K2點(diǎn)：(10kV側(cè))=60MVA時(shí)3.393.393.396.233.6958.75=80MVA時(shí)3.033.033.035.573.3052.574電氣設(shè)備的選擇4.1電氣設(shè)備選擇的一般條件電力系統(tǒng)中有著各式各樣的電氣設(shè)備，它們的技術(shù)參數(shù)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都各不相同，具體的選擇方法馳不一樣。但是，在一些基本要求方面卻是共同的，這些要求即反應(yīng)在正常工作方面，也反應(yīng)在短路條件下。選擇設(shè)備正常工作條件主要是指設(shè)備的額定電壓，額定電流和環(huán)境條件。額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓是指標(biāo)在其銘牌上的線電壓。另外，電氣設(shè)備還有一個(gè)最大工作電壓，一般不超過其額定電壓的，這電壓是決定設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)。在選擇時(shí)，必須使設(shè)備裝置點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓不超過設(shè)備的額定電壓，即：（4-1）額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指當(dāng)周圍環(huán)境溫度不超過計(jì)算環(huán)境溫度時(shí)，設(shè)備容長(zhǎng)期通過的最大工作電流。即在選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足下列條件：（4-2）式中－設(shè)備銘牌中所標(biāo)示的最大長(zhǎng)期工作電流；－電路中最大長(zhǎng)期左作電流。環(huán)境條件（1）海撥高度的影響通常，隨著海撥高度的增加，空氣密度和溫度相應(yīng)地減少，從而使空氣間隙和瓷絕緣的放電壓下降，雖然對(duì)內(nèi)絕緣的影響減少，但對(duì)設(shè)備外絕緣的影響卻較大。（2）污穢條件的影響，當(dāng)電器設(shè)備裝設(shè)在污染嚴(yán)重或空氣中含有對(duì)絕緣有害的批發(fā)氣體的地區(qū)，將對(duì)金屬導(dǎo)體以及設(shè)備的外絕緣帶來不同程度的危害。（3）氣溫及冷卻介質(zhì)溫度的影響由于周圍的環(huán)境溫度影響到設(shè)備的散熱條件，熱必對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)期允許工作電流帶來影響。4.2電氣設(shè)備的選擇高壓短路器短路器按操作結(jié)構(gòu)的不同可分為五種：手動(dòng)式：直接用手動(dòng)操作短路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行分，合閘。電磁式：利用直流電源操作短路機(jī)構(gòu)的分，合閘。彈簧儲(chǔ)能式：利用交，直流電機(jī)為動(dòng)力，使用閘彈簧儲(chǔ)能后進(jìn)行合閘操作。氣動(dòng)式：利用壓縮空氣為動(dòng)力，操作短路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行分，合閘。液壓式：利用氣體儲(chǔ)能和壓縮油相配合產(chǎn)生的高壓動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行分，合閘。高壓隔離開關(guān)高壓隔離開關(guān)是高壓控制電器的一種，以為它沒有滅弧裝置，所以不能接通和斷開負(fù)荷電流的短路電流，一般與斷路器配合使用。離開關(guān)的作用隔離電源將需要檢修的電器設(shè)備或電器線路，與電網(wǎng)的帶電部分用隔離開關(guān)可靠的隔離，使被檢修的電器設(shè)備與電源有明顯的斷開點(diǎn)，以保證檢修工作的安全。改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式在雙母線運(yùn)行的系統(tǒng)中，可以用隔離方式開關(guān)倒閘操作，將設(shè)備或線路從一段線線切換到另一段母線上，改變其運(yùn)行方式。接通和斷開有電壓無電流的電器設(shè)備或線路。高壓隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾部分（1）導(dǎo)電部分由一條彎成直角的銅板構(gòu)成靜觸頭，觸頭的一端有扎用螺栓與母線相連接，稱為連接板；另一端合閘時(shí)與動(dòng)觸刀相接觸。（2）絕緣部分隔離開關(guān)的靜，動(dòng)觸頭分別固定在支持瓷絕緣或套管瓷絕緣上。為了使用動(dòng)觸頭與金屬的接地傳動(dòng)部分絕緣，采用了瓷質(zhì)絕緣拉桿絕緣子。（3）傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分由主軸，拐，拉桿絕緣子等。（4）底座由剛架組成。支持絕緣子或頭管瓷絕緣以及傳動(dòng)主軸都固定在底座上?；ジ衅鞯男吞?hào)（1）電壓互感器的型號(hào)在第一位時(shí)，表示電壓互感器，，在第三們時(shí)，表示油式，在第四位時(shí)，表示接地保護(hù)。（2）電流互感器的型號(hào)電流感器的種類很多，按其用途，一次繞組的型式結(jié)構(gòu)型式等分類，通常型號(hào)用拼音字母和書來表示。4.3母線的選擇變電所屋內(nèi)和屋外配電裝置的主母線、變壓器等電氣設(shè)備與配電裝置母線之間的連接導(dǎo)線、各種電器之間的連接導(dǎo)線，統(tǒng)稱為母線。選擇配電裝置中的母線主要考慮（1）母線的材料（2）母線截面的形狀；（3）母線截面積的大??；（4）校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定；（5）對(duì)110kV以上的母線還應(yīng)校驗(yàn)是否發(fā)生電暈。4.3.1母線材料的選擇配電裝置的母線材料有銅、鋁和鋼。銅的電阻率低，機(jī)械強(qiáng)度大，抗腐蝕性強(qiáng)，是很好的母線材料。但它在工業(yè)上有重要的用途，而且儲(chǔ)量不多，價(jià)值較貴，因此銅母線只用在空氣中含腐蝕性氣體（如靠近海岸或化工廠）的屋外配電裝置中。鋁的電阻率為銅的1.7～2倍，重量只有銅的30%，而且儲(chǔ)量多，價(jià)值也低，因此，在屋內(nèi)和屋外配電裝置中廣泛采用鋁母線。但當(dāng)鋁與銅或其它金屬連接時(shí)，由于鋁在常溫下迅速氧化，生成一層氧化鋁薄膜，它的電阻很大（電阻率達(dá)到），而且不容易清除。同時(shí)銅鋁之間有電位差，使鋁受到嚴(yán)重腐蝕，接觸電阻更大，造成運(yùn)行中溫度增高，高溫下腐蝕更會(huì)加快，這樣的惡性循環(huán)致使接觸處溫度更高。解決這個(gè)問題的方法，一般采用特制的銅鋁過渡連接器（由銅板和鋁板焊成的部件），但其效果不太理想。因此，人們又研究出一個(gè)新的方法，即利用超聲波搪錫工藝，將鋁和銅的接觸表面掛上一層薄錫，效果很好，成功地解決銅鋁電化學(xué)腐蝕問題。鋼電阻率為銅的6～8倍，而且用在交流電路中還會(huì)產(chǎn)生很大的渦流損耗和磁滯損耗，因此，在實(shí)際應(yīng)用中使用的較少。但鋼母線價(jià)格較低、機(jī)械強(qiáng)度高，故在變電所中，可適用于電壓互感器和小容量變壓器的高壓側(cè)[4]。4.3.2母線截面形狀的選擇母線的截面形狀應(yīng)保證集膚效應(yīng)系數(shù)盡可能低，散熱良好，機(jī)械強(qiáng)度高，安裝簡(jiǎn)單，連接方便。變電所配電裝置中的母線截面目前多采用矩形、圓形和絞線圓形。矩形母線主要用在35kV及以下的屋內(nèi)配電裝置中。圓形母線主要用在35kV以上的屋外配電裝置中。采用圓形截面的目的是為了防止產(chǎn)生電暈，因?yàn)閳A形截面母線消除了電場(chǎng)集中的現(xiàn)象，而矩形截面母線的四角電場(chǎng)強(qiáng)度集中，易引起電暈。絞形圓形截面母線多采用鋼芯鋁絞線，其耐張性能比單股母線好，在允許電流相同的條件下，鋼芯鋁絞線的直徑比單股母線直徑大，其表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度小于單股母線，而且絞線的芯線為鋼，機(jī)械強(qiáng)度大，因此，它通常用在35kV及以上的屋外配電裝置中。因而，本工程設(shè)計(jì)的母線選用鋼芯鋁絞線。4.3.3母線截面積的選擇(1)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面越大，其單位長(zhǎng)度的電阻就越小，在傳輸相同的功率時(shí)，線路上產(chǎn)生的電能損耗就越小，但是線路的一次性投資、維修管理費(fèi)用和有色金屬消耗量卻要增加。因此對(duì)長(zhǎng)距離、超高壓輸電線路應(yīng)從滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求出發(fā)，選擇綜合效益最佳的“經(jīng)濟(jì)截面”，以使得年運(yùn)行費(fèi)用最小。按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面Sec的公式為Sec=I30/Jec式中Sec—經(jīng)濟(jì)截面，Jec—經(jīng)濟(jì)電流密度,A/按上式計(jì)算出Sec后，應(yīng)選擇接近但較小的標(biāo)準(zhǔn)截面。各種導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度值/（A/）表4-1導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度線路類型導(dǎo)線材料年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax/h3000以下3000.50005000以上架空線路和母線銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.54(2)按發(fā)熱條件選擇電流通過導(dǎo)線時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗，使導(dǎo)線發(fā)熱。如果通過導(dǎo)線的電流超過其允許值時(shí)，會(huì)使絕緣導(dǎo)線和電纜的溫度過高，加速絕緣老化，甚至燒毀；裸導(dǎo)線接頭處因溫度過高而氧化加劇，增大接觸電阻，使之進(jìn)一步氧化甚至燒斷。為保證導(dǎo)線發(fā)熱所產(chǎn)生的溫升不超過正常運(yùn)行時(shí)的最高允許值，按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線相線截面時(shí)，可按下式進(jìn)行Ial≥I30式中Ial—為導(dǎo)線的允許載流量；I30—為線路的計(jì)算電流；取變壓器額定一次電流IIN·T；對(duì)電容器的引入線，考慮電容器充電時(shí)有較大的涌流，應(yīng)取電容器額定電流IN·C的1.35倍[1]。(3)按機(jī)械強(qiáng)度選擇如表4-2所示4.3.4母線選擇計(jì)算35KV側(cè)：（1）選擇經(jīng)濟(jì)載面，線路的計(jì)算電流為：A由表查得：Tmax=4500h,Jec=1.15A/(鋁)因此可得Aec==173.1選LGJ-95表4-2架空裸導(dǎo)線的最小截面線路類型導(dǎo)線最小截面/鋁及鋁合金線鋼芯鋁線鋼絞線35kV及以上線路3535353.10kV線路居民區(qū)352525非居民區(qū)251616低壓線路一般161616與鐵路交叉跨越檔351616（2）校驗(yàn)發(fā)熱條件環(huán)境溫度為+400C時(shí)由表可得LGJ-95的允許載流量Ia1=272>199.3A=I30（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度由表可得35kV鋼芯鋁絞線的最小截面Smin=35<S=95,因此所選的LGJ-95型鋼芯鋁線也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。10KV側(cè)：（1）選擇經(jīng)濟(jì)載面，線路的計(jì)算電流為：I30（10）=385由表可得Jec=1.15A/,即可以選LGJ-185型鋼芯鋁絞線。（2）校驗(yàn)發(fā)熱條件LGJ-185的允許載流量(40攝氏度時(shí))Ial=416A>385A,顯然滿足要求（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表可得,35kV鋼芯鋁絞線的最小截面Smin=35<S=185,因而所選LGJ-185型鋼芯鋁絞線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。5主要設(shè)備的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算5.1總配電所保護(hù)裝置的概念和作用繼電保護(hù)裝置是能反映電氣設(shè)備同等對(duì)待性故障或不正常工作狀態(tài)而作用于跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。其主要任務(wù)是借助于斷路器，自動(dòng)地，迅速地，有選擇性地將故障元件免于繼續(xù)受到損害。繼電保護(hù)裝置為了完成其自動(dòng)保護(hù)任務(wù)，必須滿足選擇性，速度性，可靠性和靈敏性。繼電保護(hù)裝置是由各種繼電器組成的自動(dòng)裝置，繼電器可分為控制繼電器和保護(hù)繼電器，有機(jī)電式的晶體管式兩類，而機(jī)電式繼電器又分為電磁式和感應(yīng)式兩種。大型供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的作用主要有兩個(gè)方面：第一，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，保護(hù)裝置能迅速地切除事故，供電系統(tǒng)的事故部分迅速及時(shí)地系統(tǒng)中切除，是為了縮小事故范圍，避免給整個(gè)系統(tǒng)造成不良影響，保證無事故部分繼續(xù)正常運(yùn)行。第二，當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知值班人員及時(shí)處理。5.1.1選擇性：所謂繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除?？焖俚厍谐收峡梢蕴岣唠娏ο到y(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作時(shí)間以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。但是動(dòng)作迅速而同時(shí)又能滿足選擇性要求的保護(hù)裝置一般都是機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格比較貴?？傊?，要求繼電保護(hù)裝置有選擇性地動(dòng)作，是提高電力系統(tǒng)的可靠性的基本條件，保護(hù)裝置無選擇性的動(dòng)作，又沒有采取措施（如線路的自動(dòng)重合閘）予以正，是不允許的。速動(dòng)性：由電力系統(tǒng)在很多情況下允許保護(hù)裝置帶有一定的延時(shí)切除故障，因此對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的具體要求應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護(hù)元件的具體情況來確定。要求快速動(dòng)作的主要理由和必要性在于：（1）快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。（2）快速切除故障可以減少發(fā)電廠廠用電及用戶電壓降低的時(shí)間，加速恢復(fù)正常運(yùn)行的過程，保證廠用電及用戶工作的穩(wěn)定性。（3）快速切除故障可以減輕電氣設(shè)備和線路的損壞程度。（4）快速切除故障可以防止故障的擴(kuò)大，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或備自動(dòng)投入的成功率，因?yàn)槎搪饭收想姵．a(chǎn)生電弧，短路持續(xù)的時(shí)間愈長(zhǎng)，電弧燃燒時(shí)間愈長(zhǎng)，因而可能使接地故障擴(kuò)展為相間短路，兩相短路擴(kuò)展為三相短路，甚至使暫時(shí)性故障擴(kuò)展為永久性故障?？焖偾谐收?，故障點(diǎn)的電弧便迅速熄滅，防止了故障的擴(kuò)大。故障切除的總時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和快速時(shí)間一確為0.08~0.010s，最快可達(dá)0.02~0.004s，一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.1s~0.15s，最快的可達(dá)0.05~0.06s.靈敏性：繼電保護(hù)的靈敏性是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否過渡電阻，都能敏銳感覺，正常反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，它主要確定于被保護(hù)元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行方式。它是在保護(hù)裝置的測(cè)量元件確定了動(dòng)作之后，按最不利的運(yùn)行方式，故障類型，保護(hù)范圍內(nèi)的指定點(diǎn)校驗(yàn)，并滿足有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。靈敏系數(shù)表示為對(duì)于反應(yīng)故障參數(shù)量增加（如過電流）的保護(hù)裝置：靈敏系數(shù)=保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值對(duì)于反應(yīng)故障參數(shù)量降低（如低電壓）的保護(hù)裝置：靈敏系數(shù)=保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值故障參數(shù)如電流，電壓，阻抗等的計(jì)算，應(yīng)根據(jù)實(shí)際可能的最不利的運(yùn)行方式和故障類型來進(jìn)行。對(duì)不同作用的保護(hù)及被保護(hù)的設(shè)備和線路，所要求的靈敏系數(shù)不同，它們的數(shù)值都有規(guī)定，一般對(duì)主保護(hù)要求靈敏系數(shù)不小于1.5~2；對(duì)后備保護(hù)則要求不小于1.2~1.5?？傊?，繼電保護(hù)裝置的靈敏性就是電氣設(shè)備和線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，滿足一定的靈敏系數(shù)的要求性質(zhì)?？煽啃裕罕Ｗo(hù)裝置的可靠性是指在應(yīng)保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)它不該拒絕動(dòng)作，而在任何其它該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。繼電保護(hù)的誤動(dòng)作和拒絕動(dòng)作都會(huì)給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。但提高其不誤動(dòng)的可靠性和不拒動(dòng)的可靠性常常是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同，誤動(dòng)和拒動(dòng)的危害程度有所不同，因而提高保護(hù)裝置可靠性的重點(diǎn)在各種具體情況下也應(yīng)有所不同。要求繼電保護(hù)裝置有很高的可靠性是非常重要的。因?yàn)?，保護(hù)裝置拒絕動(dòng)作或誤動(dòng)作，都將給電力系統(tǒng)和用戶帶來嚴(yán)重的損失。所以，在設(shè)計(jì)，安裝和維護(hù)繼電保護(hù)裝置時(shí)，必須滿足可靠性的要求。保護(hù)裝置動(dòng)作不可靠的原因是：繼電器及元件質(zhì)量差，安裝調(diào)試質(zhì)量不高，運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)以及設(shè)計(jì)和整定計(jì)算的錯(cuò)誤等。因此，為了提高保護(hù)裝置的可靠性，應(yīng)選用可能的最簡(jiǎn)單的保護(hù)方式，采用質(zhì)量高，動(dòng)作可靠的繼電器或元件，采用盡可能簡(jiǎn)單的回路來構(gòu)成，并采取必要的檢測(cè)，閉鎖和雙重化等措施；保護(hù)裝置要便于整定，調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)；要正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)和整定計(jì)算，保證安裝，調(diào)試質(zhì)量，提高運(yùn)行維護(hù)水平。以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)，配置和維護(hù)繼電保護(hù)的依據(jù)，又是分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。這四個(gè)基本要求之間，是相互聯(lián)系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實(shí)際工作中要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì)，辨證地進(jìn)[2]。5.2變壓器概述變壓器在生產(chǎn)，輸送，分配和使用電能的電力系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的一次設(shè)備。它起著使電能傳輸經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行安全方便的使用。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào)的一種電器，這兩種電路具有相同的頻率，但有不同的電壓和電流，也可以有不同的相數(shù)。變壓器一般分為電力變壓器和特種變壓器兩大類。電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸，配電力的主要設(shè)備。按用途分類，電力變壓器分為升壓變壓器，降壓變壓器，配電變壓器，聯(lián)絡(luò)變壓器和常用變壓器等幾種。特種變壓器主要有：整流變壓器，電爐變壓器，高壓實(shí)驗(yàn)變壓器，小容量控制變壓器，礦用變壓器，般用變壓器等。5.3電力變壓器保護(hù)5.3.1變壓器的故障類型及不正常運(yùn)行情況電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，電力變壓器的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，本體部分一般沒有旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運(yùn)行起來比較可靠，故障機(jī)會(huì)較少。但是變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會(huì)很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境條件的影響較大。另外，變壓器時(shí)刻受到外接負(fù)荷的影響，特別是受電力系統(tǒng)短路故障的危害較大。因此，變壓器在實(shí)際運(yùn)行中可能發(fā)生各種類型的故障和不正常運(yùn)行情況。變壓器最常見的故障可分為油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障等兩種。油箱內(nèi)的故障：油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路，接地短路，匝間短路以及鐵芯的燒損等。對(duì)變壓器來講，這些故障都是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)橛拖鋬?nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，從而可能引起爆炸。因此，這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外的故障：油箱外的故障主要包括套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。發(fā)生這類故障時(shí)一般迅速切除變壓器，以盡量減少或消除短路電流造成的危害。變壓器不正常運(yùn)行情況主要包括為：由于外部短路或負(fù)荷而引起的過電流，油箱漏油而造成的油面降低，變壓器中性點(diǎn)電壓升高或由于外加電壓過高而引起的過勵(lì)磁等。為了防止變壓器發(fā)生各種類型故障和不正常運(yùn)行時(shí)造成不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，根據(jù)《繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器一般裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置：（1）防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低的瓦斯保護(hù)。（2）防御變壓器線圈和引出出線的多相短路，大接地電流電網(wǎng)側(cè)線圈和引出線的接地短路以及線圈匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。（3）防御外部相間短路并作瓦斯保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）后備的過電流保護(hù)（或復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，或負(fù)序電流保護(hù)）。（4）防御大接地電流電網(wǎng)中外部接地短路的零序電流保護(hù)。（5）防御對(duì)稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)。（6）防御變壓器過勵(lì)磁保護(hù)。繼電保護(hù)對(duì)變壓器的重要性電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，電力變壓器（簡(jiǎn)稱變壓器）的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，本體部分一般沒有旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運(yùn)行起來比較可靠，故障機(jī)會(huì)較少。但是變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會(huì)很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境條件的影響較大。另外，變壓器時(shí)刻受到外接負(fù)荷的影響，特別是受電力系統(tǒng)短路故障的危害較大。因此，變壓器在實(shí)際運(yùn)行中可能發(fā)生各種類型的故障和不正常運(yùn)行情況。電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響。根據(jù)上述故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)變壓器的故障必須切除，所以我們需要有選擇性，有可靠性，有速動(dòng)性，有靈敏性的保護(hù)。一般對(duì)變壓器保護(hù)裝置的裝設(shè)原理為：（1）瓦斯保護(hù)對(duì)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作，其中輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開變壓器各電流側(cè)的斷路器。應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)的變壓器容量界限是：800kva及以上的容量的變壓器和400kva及以上的車間內(nèi)油式變壓器。（2）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)：對(duì)變壓器繞組，套管及引起出線的故障，應(yīng)根據(jù)容量的不同裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)適用于：①并列運(yùn)行的變壓器，容量為6300kva；②單獨(dú)運(yùn)行的變壓器容量為10000kva以上時(shí)；③發(fā)電廠廠用工作變壓器和工作企業(yè)中的重要變壓器容量為6300kva以上時(shí)。電流速斷保護(hù)適用于：10000kva以下的變壓器且其過電流保護(hù)的時(shí)限大于0.5s時(shí)，對(duì)2000kva以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏性不能滿足要求時(shí)，則宜于裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。上述各種保護(hù)動(dòng)作后，均應(yīng)跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。（3）外部相間短路時(shí)，采用的保護(hù)。過電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)。（4）外部接地短路時(shí)，采用的保護(hù)。對(duì)中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起的過電流時(shí)，如變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。（5）過負(fù)荷保護(hù)，對(duì)400kva以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并列作為其它負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況。裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)接于一相電流上并延時(shí)作用于信號(hào)，對(duì)于無正常值班人員的變電所必要時(shí)過負(fù)荷保護(hù)可能動(dòng)作于自動(dòng)減負(fù)荷或跳閘。（6）過勵(lì)磁保護(hù)，過勵(lì)磁保護(hù)主要考慮用于容量變壓器上，它反應(yīng)于實(shí)際工作磁密和額定工作磁密之比（稱為過勵(lì)磁倍數(shù)）而動(dòng)作。5.3.2為了防止變壓器發(fā)生各種類型故障和不正常運(yùn)行時(shí)造成不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，根據(jù)《繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器一般裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置：（1）防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低的瓦斯保護(hù)。（2）防御變壓器線圈和引出出線的多相短路，大接地電流電網(wǎng)側(cè)線圈和引出線的接地短路以及線圈匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。（3）防御外部相間短路并作瓦斯保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）后備的過電流保護(hù)（或復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，或負(fù)序電流保護(hù)）。（4）防御大接地電流電網(wǎng)中外部接地短路的零序電流保護(hù)。（5）防御對(duì)稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)。以上第2，第3，第4項(xiàng)的保護(hù)及第1項(xiàng)中的瓦斯保護(hù)均動(dòng)作于跳閘；第5項(xiàng)及第1項(xiàng)中的輕瓦斯保護(hù)僅動(dòng)作于信號(hào)。對(duì)于容量為1000kva及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)[1]。6防雷接地規(guī)劃6.1雷電的危害雷電的形成伴隨著巨大的電流和極高的電壓，在它的放電過程中會(huì)產(chǎn)生極大的破壞力，雷電的危害主要有以下幾個(gè)方面：（1）雷電的熱效應(yīng)雷電產(chǎn)生強(qiáng)大的熱能使金屬熔化，燒斷輸電導(dǎo)線，摧毀用電設(shè)備，甚至引起火災(zāi)和爆炸。（2）雷電的機(jī)械效應(yīng)雷電產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力可以擊毀桿塔，破壞建筑物，人畜亦不能幸免。（3）雷電的閃絡(luò)放電雷電產(chǎn)生的高電壓會(huì)引起絕緣子燒壞，斷路器跳閘，導(dǎo)致供電線路停電。6.2變電所的防雷保護(hù)變電所的防雷保護(hù)主要有兩個(gè)方面，一是要防止變電所建筑物和戶外配電裝置遭受直擊雷；二是防止過電壓雷電波沿進(jìn)侵入變電所，危及變電所電氣設(shè)備的安全。變電所的防雷保護(hù)常采用以下措施：防直擊雷一般采用裝設(shè)避雷針（線）來防直擊雷。如果變電所位于附近的高大建筑物（構(gòu)）上的避雷針保護(hù)范圍內(nèi)，或者變電所本身是在室內(nèi)的，則不必考慮直擊雷的防護(hù)。雷電波的侵入對(duì)35kV進(jìn)線，一般采用在沿進(jìn)線500~600m的這一段距離安裝避雷線并可靠的接地，同時(shí)在進(jìn)線上安裝避雷器，即可滿足要求。對(duì)6~10kV進(jìn)線可以不裝設(shè)避雷線，只要在線路上裝設(shè)避雷器即可。建筑物的防雷保護(hù)建筑物按其防雷的要求，可分為三類第一類建筑物凡存放爆炸性物品，或在正常情況下能形成爆炸性混合物，因電火花而爆炸的建筑物，稱為第一類建筑物。這類建筑物應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針（或消雷器）防止直擊雷。為防感應(yīng)過電壓和雷電波侵入，對(duì)非金屬屋面應(yīng)敷設(shè)避雷網(wǎng)并可靠接地。第二類建筑物條件同第一類，但電火花不易引起爆炸或不致于造成巨大破壞和人身傷亡。這類建筑物的防雷措施基本與第一類相同，即要有防直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入的保護(hù)措施。第三類建筑物凡不屬于第一、第二類建筑物有需要作防雷保護(hù)的建筑。這類建筑物應(yīng)有防直擊雷和防雷電波入侵的措施。本工程設(shè)計(jì)采用裝設(shè)兩支獨(dú)立避雷針進(jìn)行直接防雷保護(hù)。避雷針保護(hù)范圍見圖紙部分。采用避雷器來防止雷電侵入波對(duì)電氣設(shè)備絕緣造成危害。避雷器的選擇，考慮到氧化鋅避雷器的非線性