某冶金機(jī)械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)剖析

電氣工程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目名稱(chēng)：某冶金機(jī)械廠全廠供電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)學(xué) 院：專(zhuān) 業(yè):班 級(jí):學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：2015年01月20 日前言關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；供電容量；企業(yè)電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，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(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)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(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)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(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)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(shí)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?？煽浚簯?yīng)滿(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求。優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)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(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供配電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展目錄11121243-143-243-363-473-5784-184-284-3995-195-2105-3115-41113147-1147-215188-1188-218209-1209-2219.2.1219.2.2229-3239-4242510-12510-22510-310KV2610-40.38KV272811-12811-22811-33011-4303233一、概述1、設(shè)計(jì)背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，用電已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。為保證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。工廠的飛速發(fā)展給國(guó)家?guī)?lái)了具大的收益同時(shí)用電負(fù)荷也越來(lái)越大,特點(diǎn)是負(fù)荷容量大、用電設(shè)備多，在這選用10kV。所以本文針對(duì)變電所的特點(diǎn)，闡述了10kV變電所的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟，并進(jìn)行了相關(guān)設(shè)備的計(jì)算和校驗(yàn)。并關(guān)鍵介紹了主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運(yùn)行質(zhì)量、維護(hù)條件和供電可靠性。所以在此熟悉變電所的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)從事電力工程設(shè)計(jì)，故障分析和判斷是非常有益的。設(shè)計(jì)的意義：通過(guò)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地復(fù)習(xí)、鞏固工廠供電的基本知識(shí)，提高設(shè)計(jì)計(jì)算能力和綜合分析能力，為今后的工作奠定基礎(chǔ)。2、設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷情況，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(tái)數(shù)與容量，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備與進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求提交設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)及說(shuō)明書(shū)，繪出設(shè)計(jì)圖紙。二、設(shè)計(jì)原始資料1設(shè)計(jì)總平面布置圖如下圖所示宿舍區(qū)街的負(fù)荷中心后廠門(mén)大工廠宿舍區(qū)橋河流廠區(qū)北廠門(mén)XX機(jī)械廠總平面圖大鄰廠公共電源進(jìn)線街比例1：2000全廠各車(chē)間負(fù)荷計(jì)算如下表所示廠房用電單位負(fù)荷性設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)編號(hào)名稱(chēng)質(zhì)1倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力720.250.60照明40.751.02鑄造車(chē)間動(dòng)力3200.40.65照明100.751.03鍛壓車(chē)間動(dòng)力2500.250.65照明100.751.04金工車(chē)間動(dòng)力2400.250.65照明80.751.05工具車(chē)間動(dòng)力3500.250.60照明100.751.06電鍍車(chē)間動(dòng)力2200.50.75照明100.751.07熱處理車(chē)動(dòng)力2000.50.75間照明80.751.08裝配車(chē)間動(dòng)力2000.40.70照明100.751.09機(jī)修車(chē)間動(dòng)力1500.250.65照明60.751.010鍋爐房動(dòng)力1600.50.65照明30.751.0宿舍區(qū)照明2500.81.0供用電協(xié)議2按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條 10Kv的公用電源線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ－185,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.2米；電力系統(tǒng)饋電變電站距本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA，此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，其定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為 1.5秒。為滿(mǎn)足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。負(fù)荷情況本廠多數(shù)車(chē)間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為 4800h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間8h。該廠除鑄造車(chē)間、電鍍車(chē)間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。自然條件氣象條件（1）最熱月平均最高氣溫為31.5C；（2）年最高氣溫為40C；（3）土壤中0.8米深處一年中最熱月平均溫度為 28.7 C；（4）年雷暴日為31.3天；（5）土壤凍結(jié)深度為 1.1米；（6）夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)。地質(zhì)及水文條件本廠所在地區(qū)平均海拔 130m，地層以沙粘土為主，地下水位為 3m。設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟1負(fù)荷計(jì)算；2電力變壓器的臺(tái)數(shù)、容量及類(lèi)型；3選擇高、低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線型號(hào)及截面；34 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)（高壓側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不應(yīng)低于 0.9，低壓側(cè)不應(yīng)低于0.85）；變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)；短路電流的計(jì)算；變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)；變電所防雷裝置設(shè)計(jì)（選做）。三、系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算3-1三相用電設(shè)備組負(fù)荷計(jì)算的方法有功計(jì)算負(fù)荷（kW）PcKdPe無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（kvar）QcPctanScPc視在負(fù)荷計(jì)算（kV·A）cos計(jì)算電流（A）IcSc3UN3-2計(jì)算負(fù)荷確定負(fù)荷計(jì)算的方法有多種， 包括估算法、需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和單相復(fù)合的計(jì)算，在這里我們采用需要系數(shù)法。對(duì)于單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷公式如下：有功功率：PcKdPe無(wú)功功率：QcPctan視在功率：ScPc2Qc2計(jì)算電流：IcSc3UN式中：Kd——該用電設(shè)備組的需要系數(shù)tan ——功率因數(shù)角的正切值UN——該用電設(shè)備組的額定電壓，單位是 kV以鑄造車(chē)間的計(jì)算過(guò)程為例：4動(dòng)力部分P(30)=320kw×0.4=128kwS(30)=128kw/0.65=196.9kvAQ(30)=128kw×1.17=149.76kvar照明部分P(30)=10kw×0.75=7.5kwS(30)=7.5kw/1=7.5kvAQ(30)=0由上式方法可算出個(gè)廠房的計(jì)算負(fù)荷，整理成表格如下：用廠電負(fù)設(shè)備計(jì)算負(fù)荷房單荷需要系容量功率因數(shù)編位性數(shù)P30/kQ30/kS30/k/kW號(hào)名質(zhì)warA稱(chēng)動(dòng)720.250.60182430倉(cāng)力1庫(kù)照40.751.0303明鑄動(dòng)3200.40.65128149.6196.9造力2車(chē)照100.751.07.507.5間明鍛動(dòng)2500.250.6562.573.196.2壓力3車(chē)照100.751.07.507.5間明金動(dòng)2400.250.656070.192.3工力4車(chē)照80.751.0606間明工動(dòng)3500.250.6087.5116.7145.8具力5車(chē)照100.751.07.507.5間明

按廠房計(jì)算P3021135.57066955電動(dòng)2200.50.7511096.8146.7鍍力6117.5車(chē)照100.751.07.507.5間明熱動(dòng)2000.50.7510088.2133.3處力7理照106車(chē)80.751.0606明間裝動(dòng)2000.40.708081.6114.3配力887.5車(chē)照100.751.07.507.5間明機(jī)動(dòng)1500.250.6537.543.857.7修力942車(chē)照60.751.04.504.5間明鍋動(dòng)1600.50.658093.5123.1力10爐82.25照房30.751.02.2502.25明宿舍區(qū)照2500.81.02000200200明總計(jì)1022.75886.13-3全廠功率負(fù)荷：取全場(chǎng)的同時(shí)系數(shù)為：K∑p=0.95，K∑q=0.97，則全場(chǎng)負(fù)荷為：P(30)=0.95×1022.75=971.61kwQ(30)=0.97×886.1=859.52kvarS(30)=971.61^2+859.52^2=1297.23kv.AI（）=1297.23kv.A/(3×0.38kv)=1970.94A30此時(shí)功率因數(shù)為：P(30)/S(30)=971.61kw/1297.23kv.A=0.753-4年耗電量的估算6年有功電能消耗量及年無(wú)功電能耗電量可由下式計(jì)算得到：年有功電能消耗量：WpP30T年無(wú)功電能耗電量：WqQ30T結(jié)合本廠的情況，年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)T為4800h，多數(shù)車(chē)間為兩班制，取年平均有功負(fù)荷系數(shù)0.6，年平均無(wú)功負(fù)荷系數(shù)0.65。由此可得本廠：年有功耗電量:WpP30T=0.6*971.61KW*4800h=2798.2kkw.h年無(wú)功耗電量WqQ30T：=0.65*859.52KW*4800h=2681.7kkw.h3-5負(fù)荷中心估算變電所的位置和形式選擇：變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心.廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來(lái)確定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè),任作一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸,然后測(cè)出各車(chē)間（建筑）和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置,例如P(x,y1)、P(x,y)、P(x,y)等，P1、P2、P3P10分別代表廠房1、2、112223333...10號(hào)的功率，工廠的負(fù)荷中心假設(shè)在P(x,y),其中P=P1+P2+P3+P11=Pi。因此仿照《力學(xué)》中計(jì)算中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：P1x1P2x2P3x3P11x11(Pixi)xP1P2P3P11PiP1y1P2y2P3y3P11y11(Piyi)yP1P2P3P11Pi按比例K在工廠平面圖中測(cè)出各車(chē)間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置表3.1所示。以電源縱向電源干線為Y軸，橫向電源干線為X軸，測(cè)出具體坐標(biāo)。表3.1各車(chē)間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置坐標(biāo)12345678910宿軸舍區(qū)X(㎝)1.11.21.53.13.23.33.47.57.69.90.5Y(㎝)2.03.34.72.73.24.04.82.73.24.75.0X=[(1.1*21)+(1.2*135.5)+(1.5*70)+(3.1*66)+(3.2*95)+(3.3*117.5)+(3.4*106)+(7.5*87.5)+(7.6*42)+(9.9*82.25)+ （0.5*200）]/1022.75=3.36cmY=([(2.0*21)+(3.3*135.5)+(4.7*70)+(2.7*66)+(3.2*95)+(4.0*117.5)+(4.8*7106)+(2.7*87.5)+(3.2*42)+(4.7*82.25)+ （5.0*200）]/1022.75=3.95cm由計(jì)算結(jié)果可知，x=3.36，y=3.95,工廠的負(fù)荷中心在6號(hào)廠房的東北面?？紤]的方便進(jìn)出線及周?chē)h(huán)境情況，決定在6號(hào)廠房的東北側(cè)緊靠廠房修建工廠變電所。結(jié)合本廠的實(shí)際情況，這里變電所采用單獨(dú)設(shè)立方式。四、主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和類(lèi)型的選擇4-1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇由于該廠的負(fù)荷中鑄造車(chē)間、電鍍車(chē)間和鍋爐房屬于二級(jí)負(fù)荷， 對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)二、三級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。4-2主變壓器容量的選擇裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量 ST應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：（1）任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST=（0.6-0.7）*S30（2）任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST≥S30（Ⅰ+Ⅱ），即滿(mǎn)足全部二、三級(jí)負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：ST=（0.6-0.7）*1297.23=（778.33—908.06）KV*A同時(shí)又考慮到未來(lái)的幾年的發(fā)展，所以取ST=1000KV*A。第二個(gè)變壓器容量計(jì)算：ST(2)=S(鑄造車(chē)間)+S（電鍍車(chē)間）+S（鍋爐房）=196.9KW+7.5KW+146.7KW+7.5KW+123.1KW+2.25KW=483.95KV.A可取變壓器容量500KV.A。84-3、主變壓器類(lèi)型的選擇考慮到安全和可靠性的問(wèn)題，確定變壓器為SC9系列箱型干式變壓器。型號(hào)和主要技術(shù)要求指標(biāo)如下表所示：變壓器型號(hào)額定額定電壓聯(lián)結(jié)損耗空載短路容量KV組型/KV電流阻抗/KV*A號(hào)I。%Uk%高低空負(fù)壓壓載載SC9-1000/10 1000 10.5 0.4 Dyn11 1.40 7.51 0.8 6SC-500/10 500 10.5 0.4 Dyn11 0.9 4.5 1.0 4五、高、低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線選擇為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，選擇導(dǎo)線和電纜時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。5-1 導(dǎo)線截面選擇原則導(dǎo)線電纜截面的選擇要求必須滿(mǎn)足安全、 可靠和經(jīng)濟(jì)的條件，其選擇原則為：發(fā)熱條件滿(mǎn)足短路穩(wěn)定度的條件架空線路因其散熱性較好，可不作穩(wěn)定性校驗(yàn)，絕緣導(dǎo)線和電纜應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)，母線也要校驗(yàn)其熱穩(wěn)定。電壓損耗按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和截面在導(dǎo)線和電纜（包括母線）通過(guò)正常最大負(fù)荷電流（即計(jì)算電流）時(shí)，線路上產(chǎn)生的電壓損失不應(yīng)超過(guò)正常9運(yùn)行時(shí)允許的電壓損失。經(jīng)濟(jì)電流密度按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面經(jīng)濟(jì)電流密度是指使線路的年運(yùn)行費(fèi)用支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導(dǎo)線和電纜截面稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)截面。機(jī)械強(qiáng)度按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面這是對(duì)架空線路而言的。要求所選的截面不小于其最小允許截面。對(duì)電纜不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。5-2高壓線路導(dǎo)線的選擇母線都用支柱絕緣子固定在開(kāi)關(guān)柜上，有矩形母線和管型母線，母線的材料有銅、鋁。目前變電所的母線除大電流采用銅母線以外，一般盡量采用鋁母線。變電所高壓開(kāi)關(guān)柜上的高壓母線，通常選用硬鋁矩形母線（LMY）。年平均負(fù)荷、傳輸容量較大時(shí)，母線截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。1）選擇經(jīng)濟(jì)截面對(duì)于鋁母線，按年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4800小時(shí)，根據(jù)工廠供電教材（第4版，劉介才著）180頁(yè)表5-3導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)密度得jec=1.15。I30=S30=1297.23kv.A/(3×10kv)=74.9A3UNAecI30=74.9/1.15=65.1mm2jec選擇標(biāo)準(zhǔn)截面為1602的單排矩形鋁母線寬*厚×，即×4)。mm=404LMY-(402）校驗(yàn)發(fā)熱條件Smin=Itj/c=3.07×1000×0.55/87=124mm2<160mm23）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度設(shè)10KV母線水平平放，檔距為 1.2m,檔數(shù)大于2，相鄰相間距離為 200mm10導(dǎo)體截面系數(shù)22×0.005/6=2.1×10-63W=bh/6=(0.05)mF=1.73(ish(3))2(l/a)10-7=1.73(3.07×103)2（1.2/0.2）10-7=9.78NM=Fl/10=9.78 1.2/10=1.2N·mc=M/W=1.2/(2.1×10-6)=0.57MPaal=70MPa>0.57MPa5-3低壓線路導(dǎo)線的選擇相母線：低壓側(cè)母線仍按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇硬鋁矩形母線，計(jì)算電流I30=S30'/3UN=1970.9AAecI30=1970.9/1.15=1713.9mm2jec選擇時(shí)，應(yīng)選比Aec偏小的截面，因?yàn)殡娔軗p耗費(fèi)和年運(yùn)行費(fèi)在電流較大時(shí)變化較小，考慮負(fù)荷計(jì)算值偏大，以及其變化規(guī)律，理論計(jì)算的電能損耗亦將稍大于實(shí)際值，截面選擇比計(jì)算稍小，節(jié)省初投資和有色金屬消耗量。所以選標(biāo)準(zhǔn)截面為2000mm2的單排矩形鋁母線寬*厚=200*10。中性母線：一般三相四線制線路中的中性線截面應(yīng)不小于相線截面的一半，即A0 0.5A=1000mm2，所以選擇單排矩形鋁母線寬 *厚=100*10。5-4低壓出線導(dǎo)線選擇戶(hù)外架空線380V電壓等級(jí)一般采用絕緣導(dǎo)線，絕緣導(dǎo)線的線芯材料有鋁心和銅心兩種。絕緣導(dǎo)線外皮的絕緣材料有塑料絕緣和橡膠絕緣。 塑料絕緣的絕緣性能良好，價(jià)格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設(shè)可取代橡膠絕緣線。橡膠絕緣線現(xiàn)已不使用，塑料絕緣線不宜在戶(hù)外使用， 以免高溫時(shí)軟化，低溫時(shí)變硬變脆。因低壓出線為戶(hù)外架空線，所以我們選擇常用的 BLX型橡皮絕緣導(dǎo)線。由于車(chē)間的用電設(shè)備均為低壓用電，其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿(mǎn)足條件：111)相線截面的選擇以滿(mǎn)足發(fā)熱條件即，IalI30；2)中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿(mǎn)足A00.5A；保護(hù)線（PE線）的截面選擇一、A35mm2時(shí)，APE0.5A；二、A16mm2時(shí)，APEA三、16mm2A35mm2時(shí)，APE16mm2保護(hù)中性線（PEN）的選擇，取（N線）與（PE）的最大截面。對(duì)每個(gè)車(chē)間分別選擇變電所低壓出線。其中動(dòng)力負(fù)荷導(dǎo)線按允許載流量選擇，標(biāo)準(zhǔn)載流量為導(dǎo)線在環(huán)境溫度為 25C時(shí)的載流量Ial，實(shí)際載流量是廠區(qū)實(shí)際環(huán)境溫度下的載流量I'al。滿(mǎn)足I'al'Ial=6035al0Ial=0.845Ial。al06025按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，采用BLX-500型鋁芯橡皮導(dǎo)線明敷。可以用三條導(dǎo)線作為相線，再選中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)。所選線路的導(dǎo)線型號(hào)規(guī)格：BLX 500 (3相線截面+1 N線截面 PE截面)表BLX-500型導(dǎo)線截面/mm2廠房編廠房名稱(chēng)/A相線/mm2PE線/mm2N線/mm2號(hào)1鑄造車(chē)間312.515095702鍛壓車(chē)間238.59550503金工車(chē)間241.99550504工具車(chē)間274.212070705電鍍車(chē)間330.515095956熱處理車(chē)219.37035357裝配車(chē)間138.93525258機(jī)修車(chē)間98.22516169鍋爐房128.93525251210倉(cāng)庫(kù)38.064411生活486.2240120120另外，送至各車(chē)間的照明線路其均小于 13.7A，因此采用：芯線截面為2.5mm2。六、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)由系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算所得數(shù)據(jù)可以得知該廠的功率因數(shù)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值，所以要進(jìn)行功率補(bǔ)償。方案一：高壓集中補(bǔ)償該補(bǔ)償只能補(bǔ)償總降壓變電所6~10KV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無(wú)功功率產(chǎn)生的影響，而對(duì)無(wú)功功率在企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)引起的損耗無(wú)法補(bǔ)償，所以補(bǔ)償范圍最小，經(jīng)濟(jì)效果最差。方案二：低壓集中補(bǔ)償該補(bǔ)償方式補(bǔ)償范圍介于前兩者之間，比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方式能使變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟(jì)，方案三：個(gè)別補(bǔ)償該補(bǔ)償方式范圍最大，效果最大但是投資較大，而且如果被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)行的話，電容器組也被切除，電容的利用率就很低。同時(shí)存在小容量容器的單位價(jià)格、電容器已收到機(jī)械振動(dòng)及其他環(huán)境條件的影響等缺點(diǎn)。所以這種補(bǔ)償方式適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)功功率需要較大或距離電源較遠(yuǎn)且不便實(shí)現(xiàn)其他補(bǔ)償裝置的場(chǎng)合。無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇：無(wú)功補(bǔ)償裝置主要有三種：①并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。用它進(jìn)行的補(bǔ)償稱(chēng)為并聯(lián)電容補(bǔ)償。②同步調(diào)相機(jī)。③靜止無(wú)功補(bǔ)償器。后兩者屬于動(dòng)態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置13本題中直接采用并聯(lián)電容器的方法提高功率因數(shù)。為使高壓側(cè)的功率因數(shù) 0.90，則低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于 0.90，?。篶os' 0.95。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由 0.75提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：QC 971.61 (tanarccos0.75 tanarccos0.95)kvar 537.30kvar取:QC=540kvar則補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：S30(2)'971.612(859.52540)21022.80kVA計(jì)算電流I30(2)'1022.80kVA1553.98A30.38kV變壓器的功率損耗為：PT0.015S'30(2)0.0151022.80kVA15.34kWQT0.06S'30(2)0.061022.80kVA61.37kvar變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：P30(1)'971.61kW15.34kW986.95kWQ30(1)'(859.52540)kvar61.37kvar380.89kvarS30(1)'986.952380.892kVA1057.90kVAI30(1)'1057.90kVA61.08A310kV補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：cos'986.950.93滿(mǎn)足（不低于0.90）的要求1057.90故選取的電容的容量 537.30Kvar型號(hào)BWF10.5-100-1(容量為100Kvar)并聯(lián)6個(gè)即可滿(mǎn)足。七、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)7-1變配電所主結(jié)線的選擇原則1）當(dāng)滿(mǎn)足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2）當(dāng)變電所有兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。143）當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組結(jié)線。4）為了限制配出線短路電流，具有多臺(tái)主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。5）接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開(kāi)關(guān)。6）6～10KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開(kāi)關(guān)。7）采用6～10KV熔斷器負(fù)荷開(kāi)關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。8）由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專(zhuān)用電壓、電流互感器（一般都安裝計(jì)量柜）。9）變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開(kāi)關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開(kāi)關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。10）當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)采用低壓斷路器時(shí)，在總開(kāi)關(guān)的出線側(cè)及母線分段開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開(kāi)關(guān)或隔離觸頭。7-2主結(jié)線方案選擇及比較根據(jù)工廠情況，該工廠附近有一條 10KV的公用電源干線。電壓降落應(yīng)不大，電能損失少。由于該工廠中有二級(jí)負(fù)荷，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由附近的單位取得備用電源。工廠總配電有多種方案，現(xiàn)對(duì)其中兩種方案作技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析， 以確定最優(yōu)的結(jié)線方案。根據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則和要求有兩種方案可進(jìn)行選擇比較，其設(shè)計(jì)比較如下：方案一：高壓側(cè)無(wú)母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺(tái)變壓器變電所主接線方式。15圖2高壓側(cè)無(wú)母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺(tái)變壓器變電所主接線圖優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變壓器通過(guò)閉合低壓母線分段開(kāi)關(guān)， 即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電， 如果兩臺(tái)主變壓器低壓側(cè)主開(kāi)關(guān)（采用電磁或電動(dòng)機(jī)合閘操作的萬(wàn)能式低壓斷路器）都裝設(shè)互為備用電源自動(dòng)投入裝置（ APD），則任一主變壓器低壓主開(kāi)關(guān)因電源斷電（失壓）而跳閘時(shí)，另一主變壓器低壓側(cè)的主開(kāi)關(guān)和低壓母線分段開(kāi)關(guān)將在APD作用下自動(dòng)合閘，恢復(fù)整個(gè)變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級(jí)負(fù)荷。方案二：高壓采用無(wú)母線、低壓雙母線的主接線，其接線圖如圖 3所示。16圖3 高壓側(cè)無(wú)母線，低壓雙母線接線圖優(yōu)點(diǎn)：這種方案可靠性好、運(yùn)行靈活，通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作可輪流檢修一組母線不致使供電中斷，一組母線檢修時(shí)所有回路均不中斷供電 ，檢修任一回路的母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)時(shí) ,只中斷該回路的供電 。檢修任一回路斷路器時(shí) ,可用母聯(lián)斷路器代替工作；擴(kuò)建方便，這種方案廣泛用于進(jìn)出線回路較多， 容量大的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：運(yùn)行方式改變時(shí),需要用母線隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行倒閘操作,操作步驟較為復(fù)雜,容易出現(xiàn)誤操作,導(dǎo)致人身或設(shè)備事故。任一回路斷路器檢修時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。增加了大量的母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)及母線的長(zhǎng)度，配電裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占地面積與投資都有所增加。兩種方案的比較從安全性看這兩種主接線方式都滿(mǎn)足國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全，滿(mǎn)足供電要求。從可靠性來(lái)看，方案一的可靠性比方案二的差一些。但方案二任一回路斷路器檢修時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。從靈活性看，方案一操作比方案二更簡(jiǎn)單，方案二雙母線機(jī)構(gòu)復(fù)雜維修和維護(hù)程度大。從經(jīng)濟(jì)上看，方案二由于采用大量的斷路器和母線的長(zhǎng)度比方案一大幅度增加，所以初投資成本高，且線路維護(hù)工作量大，所以運(yùn)行成本高，方案一低壓?jiǎn)文妇€的主接線方案一次側(cè)的接法同方案二一樣。但是低壓雙母線的接法使低壓斷路器的個(gè)數(shù)明顯多于低壓?jiǎn)文妇€，使得投資增大。根據(jù)該工廠工作環(huán)境和條件，本廠屬二級(jí)負(fù)荷。因此主接線方案選擇方案一，工廠車(chē)間變電所及低壓配電系統(tǒng)主接線如附錄一所示。17八、短路電流的計(jì)算8-1短路電流計(jì)算的目的及方法：本廠的供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如下圖所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠 6km的饋電變電站經(jīng) LGJ-185架空線（系統(tǒng)按∞電源計(jì)），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為 500MV.A；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計(jì)算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。8-2本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算（1）確定基準(zhǔn)值?。篠d100MVA,Uc110.5KV，Uc20.4KVSC9-500/10所以：Id1Sd100MVAA，3Uc135.500k10.5kVId2Sd100MVA3Uc23144.000kA0.4kV2）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）X100MVA1350MV0.2861）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值A(chǔ)18（/km）100MVA1.741（）10.5kV（查表12-2《供配電技術(shù)P378》）3）電力變壓器（UK%=6）X3X46100MVA1001000kV6.000A可繪得等效電路如圖如下圖所示：求k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標(biāo)幺值：X（k1）X1X20.2861.7412.0272）三相短路電流周期分量有效值：（3）Id15.50kAIk-1X（k-1）2.71kA2.0273）其他三相短路電流：I”（3） I（3） I（k3-1） 2.71kA（3）ish 2.55 2.71kA 6.9105kAI（sh3） 1.51 2.71kA 4.0921kA4）三相短路容量：（3）Sd100MVAMVASk-1X（k-1）49.3342.027求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值：X（k2） X1 X2（X3//X4）0.286 1.741 6/2 5.027三相短路電流周期分量有效值：19I（k3-）2Id2144kA28.645kAX（k-2）5.027其他三相短路電流：I“（3）I（3）I（k-32）28.645kA（）1.8428.645kA52.7068kAish3I（sh3）1.5128.645kA43.25kA4)三相短路容量：（3）Sd100MVAMVA5.027X（k-2）九、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)9-1 變電所高壓一次設(shè)備的選擇由上面計(jì)算出高壓側(cè)短路電流數(shù)據(jù)分別為三相短路電流周期分量有效值：I（k3-1）Id15.50kA2.71kAX（k-1）2.027其他三相短路電流：I”（3） I（3） I（k3-1） 2.71kA（3）ish 2.55 2.71kA 6.9105kAI（sh3） 1.51 2.71kA 4.0921kA高壓斷路器的選擇條件必須是：imax ish(3);Imax Ish(3)查供配電技術(shù)第三版 P364（部分高壓斷路器主要技術(shù)數(shù)據(jù)表可得）初步選擇高壓斷路器 ZN24-10/1250/20。高壓熔斷器需在短路電流達(dá)到?jīng)_擊電流之前熔斷，即：imax ish可從網(wǎng)上獲得數(shù)據(jù)選取高壓熔斷器： RN2-10/0.5-50 ；20選取電流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5；選取電壓互感器：JDZJ-10；接地開(kāi)關(guān)：imax ish(3);Imax Ish(3)選取JN-3-10/25電源進(jìn)線的選擇：10kv以下的架空線一般采用鋁絞線。母線的選擇：母線型號(hào)：TMY-3（50 4）；TMY-3（80 10）+1（60 6）絕緣子型號(hào)：ZA-10Y抗彎強(qiáng)度：Fal 3.75kN（戶(hù)內(nèi)支柱絕緣子）從高壓配電柜引出的 10kV三芯電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，型號(hào)：YJV-3 50，無(wú)鋼鎧護(hù)套，纜芯最高工作溫度 90C。9-2 變電所高壓一次設(shè)備的校驗(yàn)在據(jù)電壓、電流、斷流能力選擇設(shè)備的基礎(chǔ)上， 對(duì)所選的高壓側(cè)設(shè)備進(jìn)行必需的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。9.2.1．設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)高壓電器動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)校驗(yàn)條件：imaxish(3);ImaxIsh(3)即需選取高壓斷路器由以上短路電流計(jì)算得ish(3)=4.0921kA；Ish(3)=43.25KA。并查找所選設(shè)備的數(shù)據(jù)資料比較得：高壓斷路器ZN24-10/1250/20imax=50kA4.0921kA，滿(mǎn)足條件；電流互感器LZZQB6-10-0.5-200/5imax=79kA4.0921kA，滿(mǎn)足條件；JN-3-10/25接地開(kāi)關(guān)imax4.0921kA，滿(mǎn)足條件。=63kA絕緣子動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)校驗(yàn)條件：FalFc(3)母線采用平放在絕緣子上的方式，則：Fc(3)F(3)3ish(3)2l107N/A2a（其中a=200mm；l=900mm）。21所以：FC(3)3(6.404)20.9M107N/A234.63N3.75KN0.2M滿(mǎn)足要求。母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)校驗(yàn)條件：alcTMY母線材料的最大允許應(yīng)力al=140MPa。10kV母線的短路電流Ish(3)=43.25KA，ish(3)=4.0921KA，三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力：FC(3)3(4.0921KA)20.9M107N/A2130.52N0.2M母線的彎曲力矩：MFl130.52N*0.9m101011.75N.mWb2h(0.05m)20.004m10631.67m母線的截面系數(shù)：66母線在三相短路時(shí)的計(jì)算應(yīng)力：可得， al=140MPa c=7.04MPa，滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定性要求。9.2.2高壓設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)高壓電器熱穩(wěn)定性校驗(yàn)校驗(yàn)條件：It2tI(3)2tima查閱產(chǎn)品資料：高壓斷路器：It=31.5kA,t=4s；電流互感器：It=44.5kA,t=1s；接地開(kāi)關(guān)：It=25kA,t=4s。取timatopt0o.c70.10sI(3)，=2.511KA，將數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)計(jì)算以上電器均滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求。高壓母線熱穩(wěn)定性校驗(yàn)校驗(yàn)條件：AAminI(3)tima查產(chǎn)品資料，得銅母線的C=171As2，取Cmm22tima 0.75s。母線的截面：A=504mm2=200mm2允許的最小截面：Amin2.511kA0.75s13.24mm2As171mm2從而，AAmin，該母線滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求。高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)校驗(yàn)條件：AAminI(3)timaC允許的最小截面：Amin2.511kA0.75s13.24mm2171Asmm2所選電纜YJV-350的截面A=50mm2從而，AAmin，該電纜滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求。9-3變電所低壓一次設(shè)備的選擇由上面短路電流計(jì)算得三相短路電流周期分量有效值：（3）Id2144kAIk-2X（k-2）28.645kA5.027其他三相短路電流：I“（3） I（3） I（k3-）2 28.645kA（）1.8428.645kA52.7068kAish3I（sh3） 1.51 28.645kA 43.25kAimax ish(3);Imax Ish(3)查供配電技術(shù)第三版附表 3部分萬(wàn)能式低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)選取低壓斷路器：DW15-1000低壓熔斷器：NT系列 電壓互感器：JDZ1系列電流互感器：LMZJ1、LMZ1系列23母線型號(hào)：TMY-3（80 10）+1（60 6）絕緣子型號(hào)：ZA-6Y抗彎強(qiáng)度：Fal 3.75kN（戶(hù)內(nèi)支柱絕緣子）另外，無(wú)功補(bǔ)償柜選用2個(gè)GCJ1-01型柜子，采用自動(dòng)補(bǔ)償，滿(mǎn)足補(bǔ)償要求。9-4變電所低壓一次設(shè)備的校驗(yàn)由于根據(jù)《低壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件》 進(jìn)行的低壓一次側(cè)設(shè)備選擇，不需再對(duì)熔斷器、刀開(kāi)關(guān)、斷路器進(jìn)行校驗(yàn)。關(guān)于低壓電流互感器、電壓互感器、電容器及母線、電纜、絕緣子等校驗(yàn)項(xiàng)目與高壓側(cè)相應(yīng)電器相同，這里僅列出低壓母線的校驗(yàn)：380kV側(cè)母線上母線動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：校驗(yàn)條件：al cTMY母線材料的最大允許應(yīng)力 al=140MPa。380V母線的短電流（）1.8428.645kA52.7068kAish3三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力為：，（3）20.9M107N/A22165.24NF3（52.7068kA）0.2M母線的彎曲力矩：Fl2165.24N*0.9m194.87N.mM1010b2h(0.08m)20.01m1053W1.07m母線的截面系數(shù)：66母線在三相短路時(shí)的計(jì)算應(yīng)力：可得， al=140MPa c=18.21MPa，滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定性要求。380V側(cè)母線熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：校驗(yàn)條件：AAminI(3)timaC查產(chǎn)品資料，得銅母線的C=171As2，取tima0.75s。mm母線的截面：A=8010mm2=800mm2允許的最小截面：24Amin27.745kA0.75s140.51mm2s171A2mm從而，A Amin，滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求。十、繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)10-1繼電保護(hù)的整定繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動(dòng)性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長(zhǎng)，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡(jiǎn)單。對(duì)線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)；對(duì)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(dòng)作于信號(hào)。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(jiǎn)單，靈敏可靠）；帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)采用反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置。型號(hào)都采用GL-25/10。其優(yōu)點(diǎn)是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運(yùn)行簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計(jì)對(duì)變壓器裝設(shè)過(guò)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(shí)現(xiàn)三段保護(hù)。10-2變壓器繼電保護(hù)變電所內(nèi)裝有一臺(tái) 10/0.4kV1000kVA和一臺(tái)10/0.4kv500kVA的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為 ik 28.645kA，高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為200/5A，繼電器采用GL-25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動(dòng)作電流，動(dòng)作時(shí)限和速斷電流倍數(shù)。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定：Krel 1.3,Kre 0.8,Kw 1，Ki 200/5 4025ILmax2I302(1000500)KVA/(310kv)=173.2A故其動(dòng)作電流：IopKrelKwILmax1.31173.2A7.03AKreKi0.840動(dòng)作電流整定為7A。b)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定由于此變電所為終端變電所，因此其過(guò)電流保護(hù)的10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限整定為0.5s。c)電流速斷保護(hù)速斷電流倍數(shù)整定取Krel1.5,Ikmax28.213kA0.40KV/10kV1128.5A，故其速斷電流為：Iqb1.511128.5A42.32A4042.326.05。因此速斷電流倍數(shù)整定為：nqb710-310KV側(cè)繼電保護(hù)在此選用GL-25/10型繼電器。由以上條件得計(jì)算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過(guò)電流保護(hù)的10倍動(dòng)作時(shí)限整定為0.5s；過(guò)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2.71kA；變比為200/5A保護(hù)用電流互感器動(dòng)作電流為7A。下面對(duì)高壓母線處的過(guò)電流保護(hù)裝置KA1進(jìn)行整定。（高壓母線處繼電保護(hù)用電流互感器變比為200/5A）整定KA1的動(dòng)作電流取ILmax2.5I30(1)'2.567.50A168.75A，Krel1.3,Kre0.8,Kw1，Ki200/540，故Iop(1)KrelKwILmax1.31168.75A6.9AKreKi0.840，根據(jù)GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電流整定為7A。整定KA1的動(dòng)作時(shí)限：母線三相短路電流 Ik反映到KA2中的電流：26，Ik（2）

Kw（2）Ik12.51162.775AKi（2）40Ik'(2)65.35AIk'KA2Iop(2)n27.3(2)對(duì)的動(dòng)作電流的倍數(shù)，即：Iop(2)9A由《反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限的整定曲線》確定 KA2的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：t2'=0.6s。' 'KA1的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間： t1t20.7s0.6s0.7s1.3s母線三相短路電流 Ik反映到KA1中的電流：I，Kw（1）Ik12.51162.775A（）k1Ki（1）40IIk'KA1Iop(1)n1(1)對(duì)的動(dòng)作電流的倍數(shù)，即：I

'(1)op(1)

65.35A9.37所以由10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限曲線查得 KA1的動(dòng)作時(shí)限：t11.1s。10-40.38KV側(cè)低壓斷路器保護(hù)整定項(xiàng)目：瞬時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流整定：滿(mǎn)足Iop(0)KrelIpkKrel：對(duì)萬(wàn)能斷路器取1.35；對(duì)塑殼斷路器取2～2.5。短延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定：滿(mǎn)足:Iop(s)KrelIpkKrel取1.2。另外還應(yīng)滿(mǎn)足前后保護(hù)裝置的選擇性要求， 前一級(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間比后一級(jí)至少長(zhǎng)一個(gè)時(shí)間級(jí)差 0.2s(0.4s,0.6s) 。長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定：滿(mǎn)足：Iop(l)KrelI30Krel取1.1。過(guò)流脫扣器與被保護(hù)線路配合要求：27滿(mǎn)足：Iop(l)KolIalKol：絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時(shí)過(guò)負(fù)荷倍數(shù)(對(duì)瞬時(shí)和短延時(shí)過(guò)流脫扣器，一般取4.5；對(duì)長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器，取1.1～1.2)。熱脫扣器動(dòng)作電流整定：滿(mǎn)足：IopTR KrelI30 Krel取1.1，一般應(yīng)通過(guò)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行檢驗(yàn)?？筛鶕?jù)以上整定要求，參考相關(guān)產(chǎn)品資料對(duì)低壓側(cè)的NA1和TMS30系列低壓斷路器進(jìn)行整定，在此不詳述。十一、變電所防雷裝置設(shè)計(jì)11-1防雷設(shè)備防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專(zhuān)門(mén)用來(lái)接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱(chēng)為避雷針。接閃的金屬線稱(chēng)為避雷線，或稱(chēng)架空地線。接閃的金屬帶稱(chēng)為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱(chēng)為避雷網(wǎng)。避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過(guò)電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。11-2防雷措施1）架空線路的防雷措施進(jìn)行波保護(hù)1．架設(shè)避雷線 這是防雷的有效措施，但造價(jià)高，因此只在 66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。 35KV的架空線路上，一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10KV及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。2.提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。283.利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線 由于3～10KV的線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙。 在出現(xiàn)雷電過(guò)電壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿， 通過(guò)其接地引下線對(duì)地泄放雷電流， 從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，也不會(huì)引起線路斷路器跳閘。4.裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間后自動(dòng)重合閘，電弧通常不會(huì)復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對(duì)一般用戶(hù)不會(huì)有什么影響。個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器;對(duì)架空線路上個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個(gè)別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。2）變配電所的防雷措施直擊雷保護(hù)：1.裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來(lái)防護(hù)直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時(shí)， 不必再考慮直擊雷的保護(hù)。2.高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來(lái)保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至3～10KV主變壓器的最大電氣如下表。雷雨季節(jié)經(jīng)常運(yùn)行的進(jìn)線路數(shù)123≥4避雷器至主變壓器的最大電氣距離/m15232730避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起。在每路進(jìn)線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進(jìn)線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器， 其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。3.低壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來(lái)防止雷電波沿低壓線路侵入而擊29穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)（如 IT系統(tǒng)），其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避