某冶金機(jī)械修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

HenanPolytechnicInstitute

畢業(yè)設(shè)計(jì)

論文題目：某冶金機(jī)械修造廠總降壓變電所

及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)班級(jí)：電氣1001班姓名：張志海學(xué)號(hào)：0401100136指導(dǎo)教師：張季萌1

摘要

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)對(duì)電力的需求也越來越迫切。隨著中國(guó)工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)電力供應(yīng)的安全性、可靠性提出了更高的要求，因此電力系統(tǒng)與用戶直接關(guān)聯(lián)的供電系統(tǒng)尤為重要。作為供電系統(tǒng)的主要組成部分，電氣設(shè)備的質(zhì)量及其性能的先進(jìn)性是決定供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的前提條件之一。本設(shè)計(jì)根據(jù)該冶金機(jī)械廠的相關(guān)資料和實(shí)際狀況，對(duì)該廠的總降壓變電所和高壓供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)首先根據(jù)工廠提供的資料對(duì)工廠的負(fù)荷狀況進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷狀況對(duì)變壓器的容量和臺(tái)數(shù)進(jìn)行了選擇。該廠電源由某變電所以35kV雙回路架空線引出，本設(shè)計(jì)選擇在該廠設(shè)立總降壓變電所先將電壓降為廠區(qū)供電電壓10kV，在由各車間變電所降為負(fù)荷所需電壓。為保證供電系統(tǒng)的可靠性，總降壓變電所采用單母線分段式接線方式，廠區(qū)供電系統(tǒng)采用放射式接線方式。通過計(jì)算，本設(shè)計(jì)對(duì)各變電所的主要電氣設(shè)備、電纜和母線進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)，對(duì)一次側(cè)主要設(shè)備進(jìn)行了繼電保護(hù)整定，對(duì)避雷和接地裝置進(jìn)行了選擇。

相適應(yīng)的經(jīng)濟(jì)合理的電器產(chǎn)品；

（3）工廠供電設(shè)計(jì)必需從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，依照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案；

（4）工廠供電設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。

1.3設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容

該冶金機(jī)械廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電狀況，解決對(duì)電能分派的安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：

（1）工廠的負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償；（2）確定工廠總配變電所的所址和型式；

（3）確定工廠總配變電所的所址、形式、主接線方式，確定主變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)；

（3）短路電流計(jì)算；（4）一次設(shè)備的選擇；

（5）選擇工廠電源進(jìn)線及高壓配電線路；（6）對(duì)一次側(cè)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算；

（7）工廠總配變電所防雷保護(hù)及接地裝置的設(shè)計(jì)。

1.4工廠原始資料

本設(shè)計(jì)的原始資料如下：

1、工廠總平面布置圖，如圖1.1。

鉚焊車間N0.3變電所機(jī)修車間空壓站鍛造車間No.4變電所綜合樓No.1變電所鑄鋼車間No.1變電所木型車間木型庫No.2變電所鑄鐵車間制材場(chǎng)水塔水泵房鍋爐房No.5變電所35kV電源進(jìn)線北

圖1.1工廠總平面布置圖

2

2、工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格：本廠主要承受全國(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、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。年生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件1000t，鑄鐵件3000t，鍛件1000t，鉚焊件2500t。

3、工廠各車間負(fù)荷狀況及車間變電所的容量見表2.1和表2.2。4、供用電協(xié)議1）工廠電源從供電部門某220/35kV變電站以35kV雙回架空線路引入本廠，其中一路作為工作電源，另一路作為備用電源。兩個(gè)電源不并列運(yùn)行。變電站距廠東側(cè)8km。

2）系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)，如表1.1所示。3）供電部門對(duì)工廠提出的技術(shù)要求:①區(qū)域變電站35kV饋線電路定時(shí)限過流保護(hù)裝置的整定時(shí)間top=2s，工廠總降壓變電所保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不得大于1.5s②工廠在總降壓變電所35k電源側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。③工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。

5、廠負(fù)荷性質(zhì)：本廠為三班工作制，年最大有功利用小時(shí)為6000h屬二級(jí)負(fù)荷。

表1.1區(qū)域變電站35kV母線短路數(shù)據(jù)

系統(tǒng)運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式

系統(tǒng)短路容量Soc·max=200MVA系統(tǒng)運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式系統(tǒng)短路容量Soc·min=175MVA2工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算

2.1工廠的電力負(fù)荷

電力負(fù)荷（electricpowerload）又稱電力負(fù)載，有兩種含義：一是指耗用電能用電設(shè)備或用戶，另一是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流大小，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狀況而定，本章指的是用電設(shè)備或用戶耗用的功率大小。

計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷Pmax。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，尋常采用半小時(shí)最大平均負(fù)荷P30作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。

計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。假使計(jì)算負(fù)荷確定得過大，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)。假使計(jì)算負(fù)荷確定得過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷狀態(tài)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燃燒引起火災(zāi)。由此可見，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。但是負(fù)荷狀況繁雜，影響負(fù)荷計(jì)算的因素好多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定規(guī)律可循，但仍難確鑿確定計(jì)算負(fù)荷的大小。實(shí)際上，負(fù)荷也不是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)者的技能及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)。因此負(fù)荷計(jì)算只能力求接近實(shí)際。

2.2車間計(jì)算負(fù)荷的確定

車間計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠內(nèi)配電線路電纜型號(hào)和主要電氣設(shè)備包括車間變壓器的基本依據(jù)。我國(guó)目前普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是國(guó)際上普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。計(jì)算的基本公式如下：

有功計(jì)算負(fù)荷P30為

3

P30?KdPe（2.1）

這里的Kd稱為需要系數(shù)（demandcoefficient），Pe為車間用電設(shè)備總?cè)萘俊?/p>

無功計(jì)算負(fù)荷Q30為

Q30?P30tan?（2.2）

式中，tan?為對(duì)應(yīng)于車間用電設(shè)備cos?的正切值。

視在計(jì)算負(fù)荷為

S30?P30cos?（2.3）

式中，cos?為車間供電設(shè)備的平均功率因素。

計(jì)算電流I30為

I30?S303UN（2.4）

式中，UN為用電設(shè)備組的額定電壓。

根據(jù)工廠給出的資料，通過計(jì)算整理，得出該工廠各車間的負(fù)荷計(jì)算表及該工廠6kV高壓設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算表，結(jié)果見表2.1和表2.2。

2.3工廠計(jì)算負(fù)荷的確定

工廠計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠電源進(jìn)線及主要電氣設(shè)備包括主變壓器的基本依據(jù)，也是計(jì)算工廠的功率因素及無功補(bǔ)償容量的基本依據(jù)，確定工廠計(jì)算負(fù)荷的方法好多，有需要系數(shù)法、年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷和逐級(jí)計(jì)算法等。根據(jù)國(guó)際普遍的計(jì)算方法和該冶金機(jī)械廠的實(shí)際狀況，本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法計(jì)算工廠的計(jì)算負(fù)荷。

根據(jù)該廠提供的各車間及工廠高壓設(shè)備負(fù)荷數(shù)據(jù)，運(yùn)用需要系數(shù)法，根據(jù)上面給出的公式通過計(jì)算、整理得出該工廠的負(fù)荷計(jì)算表2.3。

表2.1各車間380V負(fù)荷計(jì)算表cos?tan?車間（單位）設(shè)備計(jì)算負(fù)荷Kd序號(hào)12車間變電I30/A所變壓器臺(tái)數(shù)及容量/kVA2×16002×800名稱鑄鋼車間鑄鐵車間砂庫小計(jì)(KΣ=0.9)容量/kW200010001102110設(shè)備容量/kW12002812283900.40.40.7—Kd0.650.700.60—cos?P30/kW1.171.021.33—tan?Q30/kvar936408102.4459.4S30/kVA1230.8571.4128.3628.880040077429.31870No.1車變867.5No.2車變194.9955.4（續(xù)表）車間變電所序車間（單位）號(hào)名稱3鉚焊車間No.1水泵房4小計(jì)(KΣ=0.9)空壓站

P30/kW計(jì)算負(fù)荷Q30/kvar712.815.8655.7291.7S30/kVA80026.3740.0442I30/A變壓器臺(tái)數(shù)及容量/kVA2×10000.30.75—0.850.450.8—0.751.980.75—0.8836021342.9331.54

1215.No.3車變39.61124671.5No.4車變1×800

機(jī)修車間鍛造車間木型車間制材場(chǎng)綜合樓5小計(jì)(KΣ=0.9)鍋爐房No.2水泵房倉庫（1、2）污水提升站小計(jì)(KΣ=0.9)15022018620209863002888144300.250.30.350.280.9—0.750.750.30.65—0.650.550.600.601—0.800.800.650.80—1.171.521.331.330—0.750.751.170.75—37.56665.15.618471.32252126.49.1253.443.9100.386.67.40476.9168.815.830.96.8200.157.7120108.59.318670.5281.326.340.611.4322.987.7182.3164.814.127.31018427.4No.5車變40.061.917.3490.6計(jì)算負(fù)荷S30/kVA2586.2355.65003443.6I30/A248.934.248.1331.41×400序車間（單位）高壓設(shè)備名稱號(hào)名稱123鑄鋼車間鑄鐵車間空壓站小計(jì)

全廠設(shè)備容量/kW111540.35Kd電弧爐工頻爐空壓機(jī)表2.2各車間6kV高壓負(fù)荷計(jì)算表

cos?tan?設(shè)備容量Kd/kW2×12502×2002×25034000.90.80.85—0.870.90.85—0.570.480.62—P30/kWQ30/kvar225032042529951282.5153.6263.51699.6表2.3工廠負(fù)荷計(jì)算表

cos?tan?P30/kW0.790.783904計(jì)算負(fù)荷S30/kVA4941.8I30/A285.3Q30/kvar3045.12.4無功功率補(bǔ)償及其計(jì)算

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)載，還有感

性的電力變壓器，從而使功率因素降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高其自然功率因素的狀況下，尚達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因素要求時(shí)，則需考慮增設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置。假設(shè)功率因數(shù)由cos?提高到cos?＇，這時(shí)在用戶需要的有功功率P30不變的條件下，由公式（2.2）和公式（2.3）知無功計(jì)算功率和視在功率都有所減小。相應(yīng)地負(fù)荷電流I30也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既儉約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因素對(duì)供電系統(tǒng)大有好處。在提高功率因素的同時(shí)，工廠總降壓變電所的主變壓器容量可以選的小一些，這不僅可降低變電所的初投資，而且可以減少工廠的電費(fèi)開支，因此進(jìn)行無功功率補(bǔ)償對(duì)工廠本身也有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

通過該廠的負(fù)荷計(jì)算表可知該廠的功率因素cos?=0.79，不能達(dá)到供電部門的要求。在《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因素應(yīng)達(dá)到以下規(guī)定：100kVA及以上高壓供電的用戶功率因素為0.90以上。〞并規(guī)定，凡功率因素

5

未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)增加無功補(bǔ)償裝置。

無功功率的人工補(bǔ)償裝置主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)便利、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容便利等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)選用并聯(lián)電容進(jìn)行無功補(bǔ)償。

由該廠的負(fù)荷計(jì)算表可知，總變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為4942kVA，因此為進(jìn)行功率補(bǔ)償時(shí)，主變壓器容量應(yīng)選為5000kVA。此時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因素未0.79。按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的功率因素cos?≥0.9.。考慮到變壓器本身的無功功率損耗ΔQT遠(yuǎn)大于其有功功率損耗ΔPT，一般ΔQT=（4~5）ΔPT，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因素應(yīng)略高于0.90，這里取cos?＇=0.93。

要使低壓側(cè)功率因素由0.79提高到0.93，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為

QC=3904×（tanarccos0.79－tanarccos0.93）kvar=1486.9kvar取QC=1500kvar

補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為

S30?（2）＇39042?（3045.1?1500）kVA?4198.6kVA2

因此主變補(bǔ)償后選擇容量不變，仍為5000kVA。

變壓器的功率損耗為

ΔPT≈0.015S＇=0.015×4198.6kVA=63kW30（2）ΔQT≈0.06S＇=0.06×4198.6kVA=251.9kvar30（2）變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為

=3904kW+63kW=3967kWP30（1）Q＇=（3045.1—1500）kvar+251.9kvar=1797kvar30（1）S30?（1）'＇3967?1797kVA?4355kVA22

I30?S30（1）3UN'?71.84A

補(bǔ)償后工廠的功率因素為

cos?＝P30／S30?3967/4355kVA?0.91（1）（1）＇＇這一功率因素滿足供電部門規(guī)定的要求。

根據(jù)以上計(jì)算，本設(shè)計(jì)從常用并聯(lián)電容器中選出型號(hào)為BWF10.5-120-1的并聯(lián)電容器13臺(tái)進(jìn)行該工廠的無功功率補(bǔ)償。

6

X?13?Uk%Sd100SN?Uk%Sd100SN?4.5?100?10100?800?4?100?10100?4003?5.6

3X?15?10

故可得出短路等效電路圖5.2，根據(jù)短路圖可算出各短路點(diǎn)的總阻抗如下：

X?（k?1）?X1?X2?0.36?X?（k?2）?X1?X2?X3∥X4?1.06?

??X?（k?3）?X1?X2?X3∥X4?X5∥X6?2.46?X?（k?4）?X1?X2?X3∥X4?X7?2.26?X?（k?5）?X1?X2?X3∥X4?X8∥X9?3.86?X?（k?6）?X??X1?X2?X3∥X4?X10?8.16?（k?9）X?（k?7）?X1?X2?X3∥X4?X11∥X12?3.31?X?（k?8）?X1?X2?X3∥X4?X13?6.66?X?（k?10）?X1?X2?X3∥X4?X15?11.06?6、計(jì)算三相短路電流和短路容量

（1）k-1點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

Ik-1?（3）???????

Id1X??（k?1）?1.75kV0.36?4.86kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\(3)?I??Ik-1?4.86kA

（3）（3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25I（3）（3）（\3）?2.25?4.36kA?9.81kA?1.51?4.36kA?6.58kA

Ish?1.51I（\3）三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??1000.36MVA?277.78MVA

17

52.862.8k-3UC372.285.6k-4UC4k-131.4k-295.6107.1114.5124.5135.6147.11510k-510.120.26UC1k-641.4UC2k-7k-8k-9k-10

圖5.2短路等效電路圖

（2）k-2點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

Ik-2?（3）Id2X?（k?2）??5.50kA1.06?5.19kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\(3)?I??Ik-2?5.19kA

（3）（3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25I（3）（3）（\3）?2.25?5.19kA?11.68kA?1.51?5.19kA?7.84kA

Ish?1.51I（\3）三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??1001.06MVA?94.34MVA

（3）k-3點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

18

Ik-3?（3）Id3X?（k?3）??134.47kV2.46?54.56kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\(3)（3）（3）?I??Ik-3?54.56kA

三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25I（3）（3）（\3）?2.25?54.56kA?1.51?54.56kA?122.76kA?82.39kA

Ish?1.51I（\3）

三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??1002.46MVA?40.65MVA

（4）k-4點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

Ik-4?（3）Id4X?（k?4）??9.16kV2.26?4.05kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\(3)?I??Ik-4?4.05kA

（3）（3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25IIsh?1.51I（3）（3）（\3）?2.25?4.05kA?9.11kA?1.51?4.05kA?6.12kA

（\3）三相短路容量

Sk-1?（3）SdX??（k?1）?1002.26MVA?44.25MVA

（5）k-5點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

Ik-5?（3）Id5X?（k?5）??137.47kV3.86?35.61kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\(3)?I?（3）?Ik-5?35.61kA

（3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25IIsh?1.51I

（3）（3）（\3）?2.25?35.61kA?80.13kA?1.51?35.61kA?53.77kA19

（\3）

三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??1003.86MVA?25.91MVA

（6）k-6點(diǎn)、k-9點(diǎn)短路三相短路電流周期分量有效值

Ik-6?Ik-9?（3）（3）Id6X?（k?6）??9.16kV8.16?1.12kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\3)?I?（3）?Ik-6?1.12kA

（3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25I（3）（3）（\3）?2.25?1.12kA?2.53kA?1.51?1.12kA?1.69kA

Ish?1.51I（\3）三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??1008.16MVA?12.25MVA

（7）k-7點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

Ik-7?（3）Id7X?（k?7）??137.47kV2.2?62.49kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\(3)?I?（3）?Ik-7?62.49kA

（3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25I（3）（3）（\3）?2.25?62.49kA?140.59kA?1.51?62.49kA?94.36kA

Ish?1.51I（\3）三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??1002.2MVA?45.45MVA

（8）k-8點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

Ik-8?（3）Id8X?（k?8）??137.47kV6.66?20.64kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

20

I\(3)?I?（3）（3）?Ik-8?20.64kA

三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25IIsh?1.51I（3）（3）（\3）?2.25?20.64kA?51.60kA?1.51?20.64kA?31.17kA

（\3）三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??1006.66MVA?15.02MVA

（10）k-10點(diǎn)短路

三相短路電流周期分量有效值

Ik-10?（3）Id10X?（k?10）??137.47kV11.06?12.43kA

三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流

I\(3)?I??Ik-1?12.43kA

（3）（3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

ish?2.25I（3）（3）（\3）?2.25?12.43kA?27.97kA?1.51?12.43kA?18.77kA

Ish?1.51I（\3）三相短路容量

Sk-1?（3）SdX?（k?1）??10011.06MVA?9.04MVA

5.5短路計(jì)算結(jié)果

根據(jù)前面短路計(jì)算得出的各種短路狀況的數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理得出該廠的短路計(jì)算表見表

5.2。

表5.2短路計(jì)算結(jié)果表電路點(diǎn)I（3）k三相短路電流/kA三相短路i（3）shI（\3）I（3）?I（3）sh容量/MVA277.7894.3440.6544.2525.9112.2545.4515.02k-1k-2k-3k-4k-5k-6k-7k-8

4.865.1954.564.0535.611.1262.4920.644.865.1954.564.0535.611.1262.4920.644.865.1954.564.0535.611.1262.4920.6421

9.8111.68122.769.1180.132.53140.5951.606.587.8482.396.1253.771.6994.3631.17

k-9k-10

1.1212.431.1212.431.1212.43

2.5327.971.6918.7712.259.046一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

6.1一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目

為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必需按以下條件選擇和校驗(yàn)：（1）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開斷電流等選擇；（2）按短路條件包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)；

（3）考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無防塵、防爆、防腐、防火等要求；

選擇一次設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮和效驗(yàn)的項(xiàng)目如表6.1所示。

表6.1一次設(shè)備選擇校驗(yàn)的項(xiàng)目及滿足的條件序號(hào)14789高壓斷路器低壓斷路器電流互感器電壓互感器母線√√√√√—√設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于裝置地點(diǎn)的額定電壓√√√√—√√設(shè)備的額定電流應(yīng)不小√—√√———設(shè)備的最大開端電流（或功3高壓隔離開關(guān)設(shè)備名稱電壓/kV電流/kA斷流能力/kA短路穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定√√△√—√—按三相短路沖擊電流校驗(yàn)熱穩(wěn)定√√△√—√√按三相短路穩(wěn)態(tài)電流校驗(yàn)10電纜應(yīng)滿足的條件于通過設(shè)備率）應(yīng)不小于的計(jì)算電流它可能開端的最大電流（或功率）備注√校驗(yàn)—不校驗(yàn)△一般可不校驗(yàn)6.2一次設(shè)備效驗(yàn)公式

本設(shè)計(jì)查閱相關(guān)資料，經(jīng)過整理一次設(shè)備效驗(yàn)所需的公式得出一次設(shè)備效驗(yàn)公式表見表6.2。

表6.2一次設(shè)備效驗(yàn)公式表

序號(hào)

設(shè)備名稱22

校驗(yàn)項(xiàng)目校驗(yàn)公式

(3)1高壓斷路器、高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓隔離開關(guān)電流互感器動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定2ima≥ishItt≥I∞(3)2tima(3)sh2Kes2Iin≥iσal≥σc(Kt·Iin)2t≥I∞(3)2timaA≥Amin=I(3)∞·tima/cA≥Amin=I(3)∞·tima/c(3)3母線熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定4電纜和絕緣導(dǎo)線ima——設(shè)備的極限通過電流峰值（kA），ish(3)—通過設(shè)備的三相短路沖擊電流（kA），It—設(shè)備的t秒熱穩(wěn)定電流（kA），t－設(shè)備的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，I∞－三相短路穩(wěn)符號(hào)態(tài)電流（KA，序號(hào)3、4中用A），tima－短路假想時(shí)間，Kes－動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，Kt－熱含義穩(wěn)定倍數(shù)，σal－母線的最大允許應(yīng)力，σc－母線通過時(shí)ish(3)受到的最大計(jì)算應(yīng)力，A－導(dǎo)體的截面，Amin－導(dǎo)體滿足熱穩(wěn)定的最小截面。6.3一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

1、總降壓變電所35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)根據(jù)前面的計(jì)算數(shù)據(jù)，經(jīng)過綜合判斷，本設(shè)計(jì)的總降壓變電所35kV側(cè)選用中型屋外式配電裝置，并對(duì)該裝置所用到的電氣設(shè)備進(jìn)行了效驗(yàn)。其主要電氣設(shè)備的參數(shù)見表6.3，35kV側(cè)一次設(shè)備選擇效驗(yàn)表見表6.4。

2、總降壓變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

該工廠總降壓變電所10kV側(cè)選用GG-1A（F）型開關(guān)柜，其主要電氣設(shè)備參數(shù)及電氣設(shè)備校驗(yàn)表見表6.5和表6.6所示，10kV開關(guān)柜室平面布置圖見附錄B。

3、各車間變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)該工廠共有五個(gè)車間變電所，經(jīng)過分析和計(jì)算，本設(shè)計(jì)的各個(gè)車間變電所10kV側(cè)的電氣設(shè)備均可選用同總降壓變電所一致型號(hào)的電氣設(shè)備和GG-1A（F）型開關(guān)柜。經(jīng)過校驗(yàn)該型高壓開關(guān)柜和電氣設(shè)備的參數(shù)均合格，滿足工廠各個(gè)車間變電所的用電需求。固各車間變電所10kV側(cè)一次設(shè)備均選用同總降壓變電所一致型號(hào)的電氣設(shè)備和高壓開關(guān)柜，其具體參數(shù)見表6.6。

表6.335kV屋外配電裝置主要電氣設(shè)備參數(shù)

名稱斷路器電流互感器電壓互感器型號(hào)40GI-E16LCZ-35JDJ2-35JDJJ2-35熔斷器RN5-35RW10-35/2電壓UN電流I30主要技術(shù)數(shù)據(jù)UN=40.5kV，IN=1600A，Ioc=16kAI1N/I2N=20~1000A/5AU1N/U2N=35kV/0.1kV35kV3/0.1kV3/0.1kV3UN=35kV，IN=100A，Ioc=17kAUN=35kV，IN=2A，Ioc=16.5kA斷流能力（3）Ik動(dòng)穩(wěn)定性（3）ish熱穩(wěn)定性Ioctima（3）2表6.435kV側(cè)一次設(shè)備選擇校驗(yàn)表選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地參數(shù)點(diǎn)條件23

數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)斷路器40GI-E1635kVUN40.5kV35kV35kV35/0.1kV71.84AIN1600A1000/5A100A—4.86kAIoc/Soc16kA—900MVA—9.81kAimax—130kA——主要技術(shù)數(shù)據(jù)17.71kA2Itt—900kA——型電流互感器LCZ-35號(hào)熔斷器RN5-35電壓互感器JDJ2-35名稱斷路器隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器避雷器表6.5GG-1A（F）型高壓開關(guān)柜主要電氣設(shè)備參數(shù)型號(hào)SN10-10ⅡGN8-10LAJ-10JDZ-10FZ-10UN=10kV，IN=1000A，Soc=500MVAUN=10kV，IN=400AUN=10kV，I1N/I2N=20~800A/5AU1N/U2N=10kV/0.1kVUN=10kV4、各車間變電所二次側(cè)一次設(shè)備的選擇與效驗(yàn)

低壓開關(guān)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，主要指低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、低壓刀熔開關(guān)以及低壓負(fù)荷開關(guān)的選擇與校驗(yàn)。本設(shè)計(jì)中個(gè)車間變電所二次側(cè)均采用低壓短路器作為開關(guān)電器，并對(duì)其進(jìn)行選擇、整定與校驗(yàn)，其結(jié)果見表6.7。

表6.610kV側(cè)一次設(shè)備選擇校驗(yàn)表

選擇效驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)條件數(shù)據(jù)設(shè)備參數(shù)斷路器SN10-10Ⅱ10kVUN10kV10kV10/0.1kV285.3AIN1000A20~800/5A—5.19kAIoc/Soc31.5kA——11.68kAimax80kA181kA—參數(shù)電壓UN電流I30斷流能力（3）Ik動(dòng)穩(wěn)定性（3）ish熱穩(wěn)定性Ioctima（3）220.20kA2Itt31.5kA3600kA—型電流互感器LAJ-10號(hào)電壓互感器JDJ2-356.4電纜、母線的選擇

導(dǎo)電和電纜是電能傳輸?shù)奈ㄒ煌緩剑虼撕侠淼倪x擇電纜來保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的。導(dǎo)線的界面越大，電能損耗越小，但是線路投資、維修管理費(fèi)用和有色金屬消耗量都要增加。因此從經(jīng)濟(jì)方面考慮，可選擇一個(gè)比較合理的導(dǎo)線截面，既是電能損耗小，又不致過分增加線路投資、維修管理費(fèi)用和有色金屬消耗量。

表6.7各車間變電所二次側(cè)斷路器選擇與效驗(yàn)表變電所編號(hào)NO.1No.2No.3No.4No.5

斷路器型號(hào)DW17-2000SN1-10DW15-1600SN1-10DW17-2000DW17-1600SN1-10DW15-630UN/V380600038060003803806000380裝設(shè)地點(diǎn)參數(shù)I30/A1870248.9955.434.21124101848.1490.624

(3)Ik/kA54.56校驗(yàn)參數(shù)UN/V690600069060006906906000690IN/A2000600125060020001250600630Ioc/kA80204020805020304.0535.611.1262.4920.641.1212.43

1、35kV架空線路的選擇

35kV供電線路可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，在校驗(yàn)其他條件。按經(jīng)濟(jì)電流密度jec計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面Aec的公式為

Aec?I30jec（6.1）

式中，I30為線路的計(jì)算電流。我國(guó)現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度jec規(guī)定見表6.8所示。

該工廠為三班工作制，年最大有功利用小時(shí)為6000h，進(jìn)線電纜選用鋁芯電纜，由表6.8查的jec=1.54。由公式6.1計(jì)算得架空線路的經(jīng)濟(jì)截面

Aec?2

71.84A0.9A/mm2?79.82mm2

因此選用截面為95mm，型號(hào)為L(zhǎng)GJ-95的鋼芯鋁絞線，LGJ-95的允許載流量Ial=335A﹥I30=71.84A，因此滿足發(fā)熱條件。

2、35kV母線的選擇

由《發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》圖6.3查出鋁矩形導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度jec=0.68，故母線的經(jīng)濟(jì)截面

Aec?71.84A0.68A/mm2?105.65mm2

故35kV母線選用25×5mm2單條豎放矩形導(dǎo)體，其載流量為350A，比I30大，因此滿足要求。

表6.8導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度

線路類別架空線路電纜線路導(dǎo)線材質(zhì)3000h以下銅鋁銅鋁3.001.652.501.92年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)3000～5000h2.251.152.251.735000h以上1.750.902.001.542、總降壓變電所10kV側(cè)電纜的選擇

根據(jù)公式6.1可算出總降壓變電所10kV側(cè)電纜的經(jīng)濟(jì)截面

Aec?285.3A2.00A/mm2?142.7mm2

因此選用截面為150mm2，型號(hào)為YJV－150的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。由《工發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》中的數(shù)據(jù)得銅芯YJV－150的允許載流量Ial=411A﹥I30=71.84A,因此滿足發(fā)熱條件。

3、總降壓變電所10kV側(cè)母線的選擇根據(jù)10kv母線處的電流電壓等初選母線型號(hào)為L(zhǎng)MY－480(40×4)，Ial=480A≥I30=285.3A，符合要求。

⑴動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

該10kV母線處的ish=11.68kA假設(shè)母線水平平放，檔距為900mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm。

(3)25

三相短路時(shí)的最大電動(dòng)力

F(3)=3i(3)2sh?0.9×10-7N/A2=3（11.68×103）2××10-7=133Na0.16l母線在F(3)作用時(shí)的彎曲力矩為

M=

母線的截面系數(shù)為

W=b2h/6=0.042×0.004/6=1.1×10-5m3

故母線在三相短路時(shí)所受到的計(jì)算應(yīng)力為

σc=M/W=12N·M/1.1×10-5m3=10.9MPa

而硬鋁母線（LMY）的允許應(yīng)力為

σal=70MPa＞σc=10.9MPa

由此可見該母線滿足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求。

⑵熱穩(wěn)定校驗(yàn)

由表6-2中的熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式可知

Amin?F(3)l10=133×0.9/10=12N·m

I(3)?32tima/c=5.19×10×4?0.2?0.05/87=122.98mm

A=40×4=160mm2＞Amin=122.98mm2

由此可知該母線滿足短路熱穩(wěn)定度的要求。

4、總降壓變電所至各車間變電所電纜選擇

本設(shè)計(jì)的總降壓變電所至各車間變電所的電纜均選用交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜，并對(duì)其進(jìn)行了校驗(yàn)，其結(jié)果見表6.9。

表6.9總降壓變電所至各車間變電所電纜選擇與效驗(yàn)表

變電所編號(hào)No.1No.2No.3No.4No.5

電纜型號(hào)YJV-70YJV-25YJV-25YJV-25YJV-25計(jì)算電流I30/A217.7563.7642.7262.0718.64允許載流量Ial/A2551351351351357繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算

為了保證工廠供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，避免過負(fù)荷和短路引起的過電流對(duì)系統(tǒng)的影響，因此在工廠的總降壓變電所和廠區(qū)供電系統(tǒng)中有不同類型的繼電保護(hù)裝置。為了保證對(duì)保護(hù)裝置的選擇性、速動(dòng)性、可靠性和靈敏性的基本要求，就需要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行整定計(jì)算，來達(dá)到目的。本章對(duì)該工廠的總降壓變電所和廠區(qū)供電系統(tǒng)的主要保護(hù)裝置進(jìn)行整定計(jì)算。

26

7.1總降壓變電所35/10kV變壓器的保護(hù)

本設(shè)計(jì)的總降壓變電所采用S9-5000/35型電力變壓器，該變壓器的額定容量為5000KVA，所以本設(shè)計(jì)選擇對(duì)該變壓器裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)。本設(shè)計(jì)變壓器保護(hù)均選用GL-15/10型繼電器進(jìn)行保護(hù)，采用兩相兩繼電器式接線，其接線形式見圖7.1所示，反時(shí)限過電流保護(hù)的原理圖見附錄C。下面分別對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。

1、差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)能正確區(qū)分被保護(hù)元件保護(hù)區(qū)內(nèi)、外故障，并能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障。變壓器差動(dòng)保護(hù)用來反映變壓器繞組，引出線及套管上各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)。本設(shè)計(jì)差動(dòng)保護(hù)選用BCH-2型繼電器，原理接線圖見附錄C，變壓器各側(cè)有關(guān)數(shù)據(jù)見表7.1。

從表7.1可以看出，變壓器二次側(cè)電流I2大于一次側(cè)電流I1，所以選較大者10.5kV側(cè)為基本側(cè)。BCH-2型繼電器的平衡繞組WbⅠ接于10.5kV的基本側(cè)，平衡繞組WbⅡ接于35kV側(cè)。

計(jì)算差動(dòng)保護(hù)基本側(cè)動(dòng)作電流，在決定一次動(dòng)作電流時(shí)應(yīng)滿足以下三個(gè)條件：（1）躲過變壓器勵(lì)磁涌流的條件

Iop1=KrelITN，d=1.3×274.9A=357.4A（2）躲過電流互感器二次短線不應(yīng)誤動(dòng)作的條件

Iop1=KrelIL，max=1.3×450A=585A

（3）躲過外部穿越性短路最大不平衡電流的條件

Iop1?KrelLunb，max?Krel（KstKerr??U??fs）Ik2，max

?1.3（1×0.1?0.05?0.05）?989.7A?257.3A

（\3）式中Krel，Kst—可靠系數(shù)與電流互感器的同型系數(shù)，Krel取1.3，Kst取1；

ITN，d，IL，max—變壓器于基本側(cè)的額定電流與最大負(fù)荷電流；

?U，?fs—改變變壓器分接頭調(diào)壓引起的相對(duì)誤差與整定匝數(shù)不同于計(jì)算匝數(shù)引起

的相對(duì)誤差。?U去0.1，?fs去初步0.05進(jìn)行計(jì)算；

Ik2，max—在最大運(yùn)行方式下，變壓器二次母線上短路，歸算于基本側(cè)的三相短路

（\3）電流次暫態(tài)值。

表7.1S9-5000/35型變壓器差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)名稱35kV變壓器額定電流電流互感器接線方式電流互感器變比計(jì)算值選擇電流互感器標(biāo)準(zhǔn)變比電流互感器二次連接臂電流82.5AΔ33.3A200/53.57A各側(cè)數(shù)據(jù)10.5kV274.9AY55A600/52.29A選取上述條件計(jì)算值中最大的作為基本側(cè)的一次動(dòng)作電流，即Iop1取585A。差動(dòng)繼電器基本側(cè)的動(dòng)作電流為

Iop，r?Iop1KconKTAy?585?1600/5?4.88A

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式中KTAy，Kcon—基本側(cè)的電流互感器變比與其接線系數(shù)。

該繼電器在保持Wk\/Wk'?2時(shí)其動(dòng)作安匝數(shù)為

Wop?ANIop，r?35?44.88?7匝

為了平衡得更確切，是不平衡電流影響更小，可將接于基本側(cè)平衡繞組WbⅠ作為基本側(cè)動(dòng)作匝數(shù)的一部分，選取差動(dòng)繞組Wb與平衡繞組WbⅠ的整定匝數(shù)Wd，set=6匝，WbⅠ，set=6匝，即Wop，set=Wd，set+WbⅠ，set=12匝。

確定費(fèi)平衡繞組匝數(shù)

I1（WbⅡ+Wd，set）=I2（WbⅠ，set+Wd，set）

WbⅡ?I22.29（WbⅠ,set?Wd,set）?Wd，set?（4?7）?6?1.7匝I13.57選整定匝數(shù)WbⅡ,set=2匝，其相對(duì)誤差為

?fs?WbⅡ?WbⅡ,setWbⅡ?Wd,set??0.0395

要求相對(duì)誤差的絕對(duì)值不超過0.05，故滿足要求，不必重新計(jì)算動(dòng)作電流值。

確定短路繞組匝數(shù)，就是要確定短路繞組的插頭的插孔。它有四組插孔，短路繞組匝

數(shù)越多，躲過勵(lì)磁涌流的性能越好，但當(dāng)內(nèi)部故障電流中有較大非周期分量時(shí)，BCH-2型繼電器動(dòng)作時(shí)間要延長(zhǎng)，因此，對(duì)勵(lì)磁涌流倍數(shù)大的中、小容量變壓器，當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)短路電流非周期分量衰減較快，對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要求較低，故多項(xiàng)選擇用插孔C2-C1或D2-D1。本設(shè)計(jì)宜選用C1-C2插孔擰入螺釘，接通短路繞組。

該繼電保護(hù)整定計(jì)算為單電源應(yīng)以最小運(yùn)行方式下10kV側(cè)兩相短路反應(yīng)到電源進(jìn)行

效驗(yàn)，10.5kV側(cè)母線兩端短路歸算到35kV側(cè)流入繼電器的電流為

I（2）k2,r3?（23Ik2,minKTAd（3））?1.5?290200/5?10.9A

35kV電源側(cè)BCH-2型繼電器的動(dòng)作電流為

Iop,r?ANWd,set?WbⅡ,,set?356?2?4.4A

則差動(dòng)保護(hù)裝置的最小靈敏系數(shù)為

K（2）s,min?Ik2,rIop,r（2）?10.94.4?2.5?2

可見，滿足靈敏性要求.2、瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)又稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的相當(dāng)靈敏的保護(hù)裝置，按GB50062—1992規(guī)定，800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均裝設(shè)瓦斯保護(hù)。故該廠總降壓變電所主變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

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7.235kV電力線路保護(hù)

該工廠有35kV進(jìn)線線路兩條，一條為工作電源，另一條為備用電源。本設(shè)計(jì)35kV線路保護(hù)選用DL-10型繼電器，采用兩相兩繼電器式接線，其接線形式見圖7.1所示。35kV線路采用的保護(hù)有過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)，其接線圖見附錄C，下面進(jìn)行保護(hù)的整定計(jì)算。

ABCKA1KA2I>?IA?IB?ICI>?IaTA1?IaTA2?Ic?Ic

圖7.1兩相兩繼電器式接線圖

1、過電流保護(hù)的整定計(jì)算

該線路的I30=285.3A，本設(shè)計(jì)的線路過電流保護(hù)的整定值取I30的2倍，故IL·max=2I30=570.6A。電流互感器變比為100/5，故整定電流

Iop?KrelKwKreKiIL?max?1.2?10.8?20?570.6A?42.8A

所以動(dòng)作電流整定為43A。根據(jù)工廠的相關(guān)資料，該過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為2s。

2、電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算該線路三相短路電流周期分量有效值Ik·max=4860A，根據(jù)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算公式得動(dòng)作電流

Iqb?KrelKwKiKTIk?max?1.2?120?3.5?4860A?83.3A

因此，電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流為84A。3、過負(fù)荷保護(hù)

線路的過負(fù)荷保護(hù)一般對(duì)可能經(jīng)常出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路予以裝設(shè)，一般延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。由于本工廠負(fù)荷較大，簡(jiǎn)單出現(xiàn)過負(fù)荷現(xiàn)象，故本設(shè)計(jì)選用過負(fù)荷保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流

Iop（OL）?1.320?285.3A?18.5A

故過負(fù)荷保護(hù)的整定值為18.5A，動(dòng)作時(shí)間取15s。

7.310kV電力線路保護(hù)

該工廠的10kV線路較多，故本設(shè)計(jì)只選擇變電所至No.1車間變電所的線路進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算，其接線圖見附錄C。本設(shè)計(jì)10kV線路保護(hù)均選用DL-10型繼電器進(jìn)行保護(hù)，采用兩相兩繼電器式接線，其接線形式見圖7.1所示，定時(shí)限過電流保護(hù)的原理圖見附錄C。

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下面分別對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。

1、過電流保護(hù)的整定計(jì)算

該線路的I30=217.75A，本設(shè)計(jì)的線路過電流保護(hù)的整定值取I30的2倍，故IL·max=2I30=435.5A。電流互感器變比為100/5，故整定電流

Iop?KrelKwKreKiIL?max?1.2?10.8?20?435.5A?32.6A

所以動(dòng)作電流整定為33A。根據(jù)工廠的相關(guān)資料，該過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為2s。

2、電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算

該線路三相短路電流周期分量有效值Ik·max=58610A，根據(jù)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算公式得動(dòng)作電流

Iqb?KrelKwKiKTIk?max?1.2?120?3.5?58610A?1004.7A

因此，電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流為1005A。3、過負(fù)荷保護(hù)

線路的過負(fù)荷保護(hù)一般對(duì)可能經(jīng)常出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路予以裝設(shè)，一般延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。由于本工廠負(fù)荷較大，簡(jiǎn)單出現(xiàn)過負(fù)荷現(xiàn)象，故本設(shè)計(jì)選用過負(fù)荷保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流

Iop（OL）?1.320?2118.9A?137.7A

故過負(fù)荷保護(hù)的整定值為140A，動(dòng)作時(shí)間取15s。

8防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)

8.1變電所防雷保護(hù)與防雷裝置的選擇

1、變電所防雷保護(hù)

變電所及其屋外配電裝置，應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直擊雷。由于該廠變電所35kV采用屋外配電裝置，故屋外配電裝置和變電所均需裝設(shè)避雷針進(jìn)行直擊雷防護(hù)。變電所屋頂為平屋頂，宜用避雷帶做接閃器。根據(jù)它的防雷等級(jí)確定其引下線間距小于18m，避雷網(wǎng)格小于10m×10m或12m×8m，至少設(shè)兩處防雷接地測(cè)試點(diǎn)，其屋頂防雷平面圖見附錄D。

為了防止雷電侵入波對(duì)變電所內(nèi)電氣裝置特別是對(duì)主變壓器產(chǎn)生危害，應(yīng)當(dāng)在變電所以下位置裝設(shè)避雷器：

（1）高壓架空線路的終端桿裝設(shè)閥式避雷器，且由于該工廠需要一段引入電纜，故在架空線終端裝設(shè)的避雷器要與電纜頭處的金屬外皮相連并一同接地；

（2）每組高壓母線上都應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器。變電所內(nèi)所有閥式避雷器應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)相連。

2、防雷裝置的選擇