畢業(yè)設(shè)計(論文)機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計

1、前 言畢業(yè)設(shè)計是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計可以鞏固本課程理論知識，掌握供配電設(shè)計的基本方法，通過解決各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術(shù)問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計算、繪圖、設(shè)計說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的工作奠定基礎(chǔ)。工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠

2、里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(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于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能

3、源、支援國家經(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：（1） 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。（2） 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4） 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局又要考慮細(xì)節(jié)。本設(shè)計中從模擬的紅旗機(jī)械廠出發(fā)，結(jié)合實際，統(tǒng)籌兼顧的進(jìn)行了整個工廠變電所的設(shè)計。本設(shè)計可分為九部分：負(fù)荷

4、計算和無功功率計算及補償；變電所位置和形式的選擇；變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇；短路電流的計算；變電所一次設(shè)備的選擇與校驗；變電所高、低壓線路的選擇；變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定；防雷和接地裝置的確定；設(shè)計總結(jié)與心得體會以及附參考文獻(xiàn)。由于學(xué)生知識掌握的深度和廣度有限，本設(shè)計尚有不完善的地方，敬請老師、同學(xué)批評指正！目 錄前言1目錄2第一章 負(fù)荷計算和無功補償3第二章 變電所主接線方案的設(shè)計12第三章 變電所位置和形式選擇15第四章 短路電流的計算16第五章 變電所一、二次設(shè)備的選擇與校驗18第六章 變電所進(jìn)出線的選擇與檢驗20第七章 變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)

5、的整定21第八章 防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計25附錄及參考文獻(xiàn)第一章 負(fù)荷計算和無功補償1.1 電力負(fù)荷計算一、負(fù)荷計算目的和意義及計算方法 電力負(fù)荷是工廠供電設(shè)計中非常重要的一環(huán)，它是今后合理選擇導(dǎo)線、電纜截面和電器設(shè)備型號規(guī)格的理論依據(jù)。 負(fù)荷計算有多種計算方法，本次設(shè)計采用設(shè)計院常采用的設(shè)計方法需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算。二、各車間計算負(fù)荷1、機(jī)修車間的電力負(fù)荷計算 (1)、冷加工機(jī)床 查表的得 =0.25 =0.5 =1.73=0.25800=200kw (2)、通風(fēng)機(jī) 查表的得 =0.8 =0.8 =0.75 （3）、電焊機(jī) 查表的得 =0.35 =0.35 =0.75 （4)、吊車 查表

6、的得 =0.15 =0.5 =1.73 （5）、實驗設(shè)備 查表的得 =0.5 0.5 =1.73 （6)、照明 =6.2kw =4 kw（7）、機(jī)修車間的總計算負(fù)荷，p=kp(i) = 0.95（200486.816.9712.56.2）4 = 266.456kw+4=270.456kwq= kq(i) = 0.95（346+36+18.25+12.06+21.625）=412.238kvar s= =493.04kvai = =749.98a2、 機(jī)加工車間的計算負(fù)荷（1）、冷加工 查表2 取kd=0.25 cos=0.5 tan=1.73 p=kd p=0.25200=50kw q= p

7、tan=501.73=86.5kvar（2）、通風(fēng)機(jī) 查表 取kd=0.8 cos=0.8 tan=0.75p=kd p=0.860=48kw q= ptan=480.75=36kvar（3）、電焊機(jī) 查表 取kd=0.35 cos=0.35 tan=2.68p=kd p=0.352330.35=6.81kw q= p tan=6.812.68=18.26kvar（4）、行車 查表 取kd=0.15 cos=0.5 tan=1.73p= 2pkd=0.2480.15=5.58kw q= ptan=5.581.73=9.65kvar（5）、電焊設(shè)備 查表 取kd=0.35 cos=0.35 ta

8、n=2.68p= scoskd=1.250.350.35=12.35kw q= ptan=12.352.68=33.09kvar (6)、照明 p= p=6.2kw (7)、綜合負(fù)荷 p= p=5kw (8)、機(jī)械加工的總計算負(fù)荷p=kp(i) = 0.95（50486.815.5812.356.25） = 127.243kwq= kq(i) = 0.95（86.5+36+18.26+9.65+33.9）=174.325kvar s= =215.824kvai = =328.30a3、鑄造車間計算負(fù)荷 動力 查表得 取kd=0.3 cos=0.7 tan=1.02 p=kd p=0.3300=

9、90kwq= ptan=901.02=91.8kvar照明 p= p=6kw 鑄造車間的總計算負(fù)荷 p= p+ p=906=96 kw q=91.8 kvar s= = =132.83kva i = =202.05a4、鍛壓車間 動力 查表得 取kd=0.3 cos=0.65 tan=1.17 p=kd p=0.3350=105kwq= ptan=1051.17=122.85kvar照明 p= p=8kw 鍛壓車間的總計算負(fù)荷 p= p+ p=1058=113 kw q=122.85 kvar s= = =166.92kva i = =253.90a5、金工車間動力 查表得 取kd=0.2 c

10、os=0.65 tan=1.17 p=kd p=0.2400=80kw q= ptan=93.6kvar照明 p= p=10kw 金工車間的總計算負(fù)荷 p= p+ p=8010=90 kw q=93.6 kvar s= = =129.85kva i = =197.52a6、工具車間動力 查表得 取kd=0.3 cos=0.6 tan=1.33 p=kd p=0.3360=108kw q= ptan=1081.33=143.64kvar照明 p= p=7kw 工具車間的總計算負(fù)荷 p= p+ p=1087=115kw q=143.64 kvar s= = =184kva i = =279.90a

11、7、電鍍車間動力 查表得 取kd=0.5 cos=0.8 tan=0.75 p=kd p=0.5250=125kw q= ptan=93.75kvar照明 p= p=5kw 電鍍車間的總計算負(fù)荷 p= p+ p=1255=130kw q=93.75 kvars= = =160.28kva i = =243.81a8、熱處理車間動力 查表得 取kd=0.6 cos=0.7 tan=0.75 p=kd p=0.6150=90kw q= ptan=900.75=67.5kvar照明 p= p=5kw 熱處理車間的總計算負(fù)荷 p= p+ p=905=95kw q=67.5 kvars= = =116.

12、54kva i = =177.27a9、裝配車間動力 查表得 取kd=0.3 cos=0.65 tan=1.02 p=kd p=0.3180=54kw q= ptan=55.08kvar照明 p= p=6kw 裝配車間的總計算負(fù)荷 p= p+ p=546=60kw q=55.08 kvars= = =81.45kva i = =123.89a10、鍋爐房動力 查表得 取kd=0.7 cos=0.8 tan=0.75 p=kd p=0.750=35kwq= ptan =350.75=26.25kvar照明 p= p=1kw 鍋爐房的總計算負(fù)荷 p= p+ p=351=36kw q=26.25 k

13、vars= = =44.55kva i = =67.77a11、倉庫動力 查表得 取kd=0.4 cos=0.8 tan=0.75 p=kd p=0.420=8kw q= ptan=80.75=6kvar照明 p= p=1kw 倉庫的總計算負(fù)荷 p= p+ p=81=9kw q=6 kvars= = =10.82kva i = =16.45a12、生活區(qū)總計算負(fù)荷 p= p=350kw 三、求低壓側(cè)總計算負(fù)荷1、 取混合系數(shù) k =0.9 2、 低壓側(cè)計算負(fù)荷p低=kp = 0.95（200486.816.9712.56.2）4 = 266.456kw+4=270.456kwq低= kq =

14、0.95（346+36+18.25+12.06+21.625） =412.238kvar 3、低壓側(cè)總?cè)萘浚簊低= = =1776kvai低= =2701.55a3、 求低壓側(cè)平均功率因數(shù)cos根據(jù)設(shè)計書得本廠為：三班工作制。 =0.8 =0.88cos=0.72功率因數(shù)cos0.95， 因此必須采用無功補償。1.2 無功補償及全廠負(fù)荷計算1、求補償容量qq=q p=0.6351342.53=852.51 kvar2、確定電容器型號、規(guī)格補償方式有三種1）低壓集中補償 2）高壓集中補償 3）高低壓分散補償本次采用低壓集中補償方式，進(jìn)行無功補償。查設(shè)計手冊選用bwf0.4-75-1/33、電容器

15、的數(shù)量n=11.3668 取12個。4、實際補償容量q實=1275=900 kvar5、求出補償后低壓側(cè)總計算負(fù)荷 p低= p低=1342.53kwq低= q低q實=1162.67900=262.67 kvar s低= =1367.98 kva6、變壓器臺數(shù)和容量的確定根據(jù)原始資料提供本廠有級負(fù)荷存在，故變壓器應(yīng)選兩臺。容量確定.根據(jù)原始資料提供條件，部存在今后負(fù)荷發(fā)展。故變壓器的容量按補償后低壓側(cè)總?cè)萘縮低來確定。由s低=1367.98 kva 初選s9-1000/10型號的變壓器2臺，s變=1000 kva（1）任一臺單獨運行時，必須滿足全部用電負(fù)荷60%70%的要求s低70%=1367.

16、980.7=957.586 kva1000 kva，滿足（2）應(yīng)滿足全部、級負(fù)荷用電要求鑄造車間：s低=132.83 kva，電鍍車間：s低=160.28 kva鍋爐房： ：s低=44.55 kva級負(fù)荷 s總=132.83+160.28+44.55=337.66 kva1000 kva 滿足故s9-1000/10 滿足工廠要求。7、求出變壓器損耗（1） 變壓器的有功損耗p p=0.015s低=0.0151776=26.64kw（2） 變壓器的無功損耗q q=0.06s低=0.061776=106.65 kvar8、 求出高壓母線上的計算負(fù)荷 = p=1342.53+26.64=1369.17

17、kw= q=262.67+106.56=369.23 kvar=1418.08 kva= =81.88 a9、求出電力線路的損耗 由題知，lgj-150 =0.211) 有功損耗： p=3 i高r=381.88（0.218）=33.78985kw2）無功損耗： q=3 i高r=381.880.3588=56.70364 kvar10、 全廠總計算負(fù)荷 = p=1369.17+33.78985=1402.96kw=q=369.23+57.60364=426.83 kvar= = =1466.45 kva= =84.66a第二章 變電所主接線方案的設(shè)計變電所的主結(jié)線又稱為主電路，指的是變電所中各種

18、開關(guān)設(shè)備、變壓器、母線、電流互感器等主要電氣設(shè)備，按一定順序用導(dǎo)線連接而成的，用以接受和分配電能的電路它對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置等均有較大影響，是運行人員進(jìn)行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)2.1 主結(jié)線的選擇原則1當(dāng)滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線3當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。4為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。5接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(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關(guān)。6610kv

19、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)線路隔離開關(guān)。7采用610 kv熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(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)供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。9變壓器低壓側(cè)為0.4kv的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(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)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸2.2 主結(jié)線方案確定單母線接線：優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，

20、便于擴(kuò)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)）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)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(fù)非故障段的供電。適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器單母線分段接線：優(yōu)點：1 用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電2 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電缺點：1 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障時或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電2 當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線出現(xiàn)交

21、叉跨越。3 擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建適用范圍：1 610kv 配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上2 3563kv 配電裝置出線回路數(shù)為48回3 110220kv 配電裝置出線回路為34回雙母線接線優(yōu)點：1 供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。2 調(diào)度靈活。各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3 擴(kuò)建方便。像雙母線的左右任何一個方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和符合均勻分配，不會引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時，可

22、以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。4 便于試驗。當(dāng)個別回路需要單獨進(jìn)行試驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。缺點：1 增加一組母線，每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。2 當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒閘操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。適用范圍：（1）610kv配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時（2）3563kv配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多，負(fù)荷較大時（3）110220kv配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，或當(dāng)110220kv配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為

23、4回及以上。雙母線分段接線：分段原則：1 當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為1014回時，在一組母線上用斷路器分段2 當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為15回及以上時，兩組母線均用斷路器分段3 在雙母線分段接線中，均裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器4 為了限制220kv母線短路電流或系統(tǒng)解列運行的要求，可根據(jù)需要將母線分段單斷路器雙母線接線的主要缺點：1 在倒換母線操作過程中，須使用隔離開關(guān)按等電位原則進(jìn)行切換操作，因此，在事故情況下，當(dāng)操作人員情緒緊張時，很容易造成誤操作。2 工作母線發(fā)生故障時，必須倒換母線，此時，整個配電裝置要短時停電3 這種接線使用的母線隔離開關(guān)數(shù)目較多，使整個配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積和投資費用也相應(yīng)增大為克服

24、上述缺點，采取如下補救措施：1 為了避免在倒閘操作過程中隔離開關(guān)誤操作，要求隔離開關(guān)和對應(yīng)的斷路器間裝設(shè)閉鎖裝置，（機(jī)械閉鎖或電氣閉鎖），同時要求運行人員必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，以防止帶負(fù)荷開、合隔離開關(guān)，避免事故的發(fā)生。2 為了避免工作母線故障時造成整個裝置全部停電，可采用兩組母線同時投入工作的運行方式。3 為了避免在檢修線路斷路器時造成該回路短時停電，可采用雙母線帶旁路母線的接線。采用上述措施后，單斷路器雙母線接線具有較高的的供電可靠性和運行靈活性。雙斷路器雙母線接線：優(yōu)點：任何一組運行母線或斷路器發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時，都不會造成裝置停電，各回路均用斷路器進(jìn)行操作，隔離開關(guān)僅作檢修時隔離電壓

25、之用。因此，這種接線工作是非常可靠與靈活，檢修也很方便。缺點：這種接線要用較多的斷路器和隔離開關(guān)，設(shè)備投資和配電裝置的占地面積也都相應(yīng)增加，維修工作量也較大。對于電源進(jìn)線電壓為35kv及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為610kv的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。2.2變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇變壓器

26、臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。2.3變電所主接線方案的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：方案：高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線

27、路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。方案：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案：高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經(jīng)濟(jì)性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數(shù)量多，接線復(fù)雜，它們的經(jīng)濟(jì)性能較差；采用方案一既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計選用方案。根據(jù)所選的接線方式，畫出主接線圖，

28、參見附圖三變電所高壓電氣主接線圖。第三章 變電所位置和形式選擇3.1變電所位置和型式的選擇3.1.1、變電所位置和型式的選擇應(yīng)遵循以下幾點來選擇a、變電所的位置應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心b、變電所應(yīng)選擇在地勢比較高處避免低洼積水c、交通運輸必須方便，便于設(shè)備運輸d、變電所周圍必須無易燃易爆物品e、變電所進(jìn)出線則應(yīng)無高大建筑物f、建議本廠變電所應(yīng)靠近xx車間為宜由計算結(jié)果可知，工廠的負(fù)荷中心在2，3，5，6號車間之間?？紤]到方便進(jìn)出線，周邊環(huán)境及交通情況，決定在5號車間的西側(cè)僅靠車間修建工廠變電所，其形式為附設(shè)式。由于本廠有二級重要負(fù)荷，考慮到對供電可靠性的要求，采用兩路進(jìn)線，一路經(jīng)10kv公共市電架空

29、進(jìn)線；一路引自鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。變電所的形式由用電負(fù)荷的狀況和周圍環(huán)境情況確定，根據(jù)變電所位置和形式的選擇規(guī)定及gb500531994的規(guī)定，結(jié)合本廠的實際情況，這里變電所采用單獨設(shè)立方式。3.1.2 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。3.2 變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：1） 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：2） 任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：，即滿足全部

30、一、二級負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）1169.03=（701.42818.32）。又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實際容量：也滿足使用要求，初步取=1000 ?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為s9系列箱型干式變壓器。型號：s9-1000/10 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示：變壓器型號額定容量/額定電壓/kv聯(lián) 結(jié) 組型 號損耗/kw空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負(fù)載s9-1000/1010006/6.30.4yyn01.7010.300.74.5（附：參考尺寸（mm）：長：2280寬：1560高：2468 重量（kg）：8960 軌距：（mm）820）

31、 所以本設(shè)計中變電所位置和形式如下：1、位置 第四章 短路電流的計算4.1 短路電流計算的目的及方法短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。 進(jìn)行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所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，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，

32、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單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺制法。本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算。4.1.1 短路電流計算（1）確定基準(zhǔn)量: ?。?、 基準(zhǔn)電流為（1）計算短路電路中各元件電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值2）架空線路電抗標(biāo)幺值3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值=繪制等值電路如圖所示，圖上標(biāo)出個元件序號和電抗標(biāo)幺值和短路計算點(1) 點總電抗標(biāo)幺值以及三相短路電流各值和短路容量1）總電抗標(biāo)幺值2） 三像短路電流的周期分量有效值 3）其他三相短路電流0.021

33、.514）三相短路容量（2）計算點的總電抗標(biāo)幺值以及三相短里電流各值和短路容量 1）總電抗標(biāo)幺值2）三像短路電流的周期分量有效值a3）其他三相短路電流aaa3） 三相短路容量4）第五章 變電所一、二次設(shè)備選擇與校驗5.1電氣設(shè)備選擇的一般條件1、按正常工作條件選擇 正常工作條件是指按電器設(shè)備的裝置地點、使用條件、檢修和運行要求以及環(huán)境條件等來選擇導(dǎo)體和電器的種類和形式。(1) 電壓：電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，可能高于電網(wǎng)的額定電壓，這對裸鋁、銅導(dǎo)體不會有任何影響，但對電器和電纜，則要規(guī)定其允許最高工作電壓得底于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。(2) 電流：導(dǎo)體（或電氣設(shè)備）的額定電

34、流是指在額定環(huán)境溫度下，長期允許通過的電流（）。在額定的周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體（或電氣設(shè)備）的惡毒能夠電流應(yīng)不允許小于該回路的最大持續(xù)工作電流。周圍環(huán)境溫度不等時，長期允許電流可按下式修正。式中導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度數(shù)值，可查表，一般可取=我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度=，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度。（3）環(huán)境條件：在選擇電器時還要考慮帶暖氣安裝地點的環(huán)境條件，一般電器的使用條件如不能滿足當(dāng)?shù)貧鉁亍L(fēng)速、濕度、污穢程度、海拔高度、地震強度和覆冰厚度等環(huán)境條件時，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。2、按短路條件校驗（1） 熱穩(wěn)定校驗：導(dǎo)體或電器通過短路電流時，各部分的溫度（或發(fā)熱效率）

35、應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為式中、t導(dǎo)體或電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間，由產(chǎn)品樣本查得。穩(wěn)態(tài)短路電流假想時間（2） 動穩(wěn)定校驗：等穩(wěn)定，即導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)能力。應(yīng)滿足的動穩(wěn)定條件為或式中、短路沖擊電流幅值以及其有效值；、導(dǎo)體或電器允許的動穩(wěn)定電流幅值以及其有效值；由于回路的特殊性，對下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定1） 用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔體的熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定。2） 采用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗動穩(wěn)定，電纜因有足夠的請度可不校驗動穩(wěn)定。3） 裝設(shè)在電壓互感器回路的裸導(dǎo)體和電器不校驗動、熱穩(wěn)定。高壓一、二次設(shè)備的校驗條件為：1、 電器的額

36、定電壓不低于所在電路的額定電壓2、 電器的額定電流應(yīng)不小于所在電路的計算電流3、 電器的最大開斷電流應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流4、 短路電流校驗1) 動穩(wěn)定度：按三相短路沖擊電流校驗2) 熱穩(wěn)定度：按三相短路動態(tài)電流校驗一、 高壓設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1高壓隔離開關(guān)gn8-10/2008cs32高壓少油斷路器sn10-10/6303ct83高壓電流互感器lqj-103150/54高壓避雷器fs4-103單獨接地5電壓互感器jdzj10110000/1006高壓絕緣子fc160/1706粗瓷7高壓母線lmy404著色10kv低壓設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1低壓刀

37、開關(guān)hd13-15002主二次23低壓電流互感器4低壓絕緣子lxhy4-70細(xì)瓷5低壓電容器bw6低壓母線lmy12010中線lmy80 (五)變電所一次設(shè)備的選擇校驗1. 10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗（表5-1）高壓電氣校驗：高壓少油斷路器表5-1類別型號額定電壓/kv額定電流/ka開斷電流/ka短路容量/mva動穩(wěn)定電流峰值/ka熱穩(wěn)定電流/ka固有分閘時間/ 合閘時間/ 配用操動機(jī)構(gòu)型號少油短路器101000163004016（4s）0.060.2ct8裝設(shè)地點實際參數(shù)類別型號額定電壓/kv額定電流/ka開斷電流/ka短路容量/mva動穩(wěn)定電流峰值/ka熱穩(wěn)定電流/ka固有分閘時間/ 合

38、閘時間/ 配用操動機(jī)構(gòu)型號少油短路器1010001.8633.784.7437.44（4s）1.7s0.2ct8經(jīng)過技術(shù)參數(shù)比較型高壓少油斷路器的所有技術(shù)參數(shù)均大于裝設(shè)地點實際參數(shù)，動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和發(fā)熱均滿足要求，故最終選用型高壓少油斷路器。2、 380側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗（表5-2） 表5-2 380側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗型號脫扣器額定電流/a長延時動作額定電流/a短延時動作額定電流/a瞬時動作額定電流/a單相接地短路動作電流/a分?jǐn)嗄芰ε溆貌賱訖C(jī)構(gòu)型號電流/kadw16-400032002048320030096001920160080ct7、8cd10變電所低壓一次設(shè)備的選擇低壓側(cè)采用的也

39、是天津長城電器有限公司生產(chǎn)的ggd2型低壓開關(guān)柜，所選擇的主要低壓一次設(shè)備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖。部分初選設(shè)備：第六章 變電所進(jìn)出線的選擇與檢驗為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機(jī)械強度。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般10kv及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機(jī)械強度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機(jī)械強度。6.1高壓線路導(dǎo)線的選擇架空進(jìn)線lgj-50做引入線，高壓主接線。高壓側(cè)計算電流所選導(dǎo)線的允許載流量：滿足發(fā)

40、熱條件。6.2低壓線路導(dǎo)線的選擇由于沒有設(shè)單獨的車間變電所，進(jìn)入各個車間的導(dǎo)線接線采用系統(tǒng)；從變電所到各個車間及宿舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用vv22型銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，根據(jù)不同的車間負(fù)荷采用不同的截面。其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件：1) 相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，；2) 中性線（n線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足；3) 保護(hù)線（pe線）的截面選擇一、 時，；二、 時，三、 時，4) 保護(hù)中性線（pen）的選擇，?。╪線）與（pe）的最大截面。根據(jù)原始資料可以知道本廠年平均最高氣溫為30度，固選擇個車間線形的時候根據(jù) 來選擇導(dǎo)線型號。結(jié)合計

41、算負(fù)荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為：電鍍車間：blx-120 =280a237.68a鑄造車間：blx-70 =206a195.56a鍋爐房： blx-16 =79a66.55a鍛壓車間：blx-150 =226a245.82a金工車間：blx-70 =206a187.3a工具車間：blx-120 =280a273.36a熱處理車間：blx-70 =206a171.13a裝配車間：blx-35 =129a117.33a機(jī)修車間：blx-185 =800a746.76 并聯(lián)ial=746.76/2=373.38倉庫：blx-2.5 =25a13.45a宿舍區(qū)：blx-10 =60

42、35 a另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線blv型號。第七章 變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定7.1 二次回路方案選擇7.1.1二次回路選擇二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟(jì)性差。 考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。7.1.2 二次回路方案二次回路圖是電力系統(tǒng)安裝、運行的重要圖樣資料，一般有3種；電路原理圖、展開圖和安裝接線圖。而最常用的就是二次回路原理展開圖。二次回路展開圖有如下特點：1） 查線方

43、便，避免了展開圖和安裝圖相互對照使用的麻煩，可一圖多用。2） 讀圖方便，容易掌握3） 分析問題快而準(zhǔn)。該圖不但能清楚地分析工作原理，而且把每個設(shè)備端子的來龍去脈標(biāo)示清楚。4） 這種二次回路展開原理圖能夠幫我們迅速排除故障，有一定的使用價值，推廣運用它，會給運行、檢修、試驗人員帶來很大方便。二次回路圖如下（圖7-1）7.1.3 高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號回路。在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ard）（機(jī)械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（apd）。7.2 繼電保護(hù)的整定繼電

44、保護(hù)要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡單。對線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時限的過電流保護(hù)和瞬時動作的電流速斷保護(hù)；對線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護(hù)采用反時限過電流保護(hù)裝置。型號都采用gl-25/10 。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、

45、速斷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護(hù)。7.2.1變壓器繼電保護(hù)變壓器的繼電保護(hù)是利用當(dāng)變壓器內(nèi)外發(fā)生故障時，由于電流、電壓、油溫等隨之發(fā)生變化，通過這些突然變化來發(fā)現(xiàn)、判斷變壓器故障性質(zhì)和范圍，繼而作出相應(yīng)的反應(yīng)和處理。電力變壓器是電力系統(tǒng)中使用相當(dāng)普遍和十分重要的電氣設(shè)備。雖然它有別于發(fā)電機(jī)，是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較可靠，發(fā)生故障的機(jī)會相對較少。但它一旦發(fā)生故障將會給供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重的后果。為了保證變壓器的安全運行、防止故障的擴(kuò)大，按照變壓器可能發(fā)生的故障，裝設(shè)靈敏、快速、可靠和選擇性好的保護(hù)裝置是十分必要的。1瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)(包括重瓦斯、輕瓦斯保護(hù))

46、用來反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的故障(包括油面降低)。容量為0.8mva及以上的油浸式變壓器和0.4mva及以上的室內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。其中，輕瓦斯保護(hù)作用于信號，重瓦斯保護(hù)作用于跳開變壓器各側(cè)斷路器。2縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)用來反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)或其引出線的短路故障。對63mva以下的廠用工作變壓器，并聯(lián)運行的變壓器和10mva以下的廠用備用變壓器、單獨運行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)的時限大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)作為快速保護(hù)。當(dāng)所裝設(shè)電流速斷保護(hù)的靈敏性不能滿足要求時，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。對高壓側(cè)電壓為330kv及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動保護(hù)(在縱聯(lián)差動

47、保護(hù)對單相接地短路的靈敏性不符合要求時，應(yīng)增設(shè)零序差動保護(hù))。3過電流保護(hù)或負(fù)序電流保護(hù)過電流保護(hù)用來反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，同時是變壓器內(nèi)部相間短路的后備保護(hù)。當(dāng)采用一般過電流保護(hù)而靈敏度不能滿足要求時，可采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)或負(fù)序電流保護(hù)。4零序電流保護(hù)在電壓為110kv及以上中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器上，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，主要用來反應(yīng)變壓器外部接地短路引起的變壓器過電流，同時作為變壓器內(nèi)部接地短路的后備保護(hù)。 5過負(fù)荷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)用來反應(yīng)變壓器的對稱過負(fù)荷。容量為0.44mva及以上的變壓器，數(shù)臺并列運行或單獨運行且作為其它負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)

48、。對于自耦變壓器或多線圈變壓器，其過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共線圈及各側(cè)的過負(fù)荷，過負(fù)荷保護(hù)動作后發(fā)出信號。對無人值班的變電站，過負(fù)荷保護(hù)動作后，可起動自動減負(fù)荷裝置，必要時跳開斷路器。6過勵磁保護(hù)過勵磁保護(hù)用于大容量變壓器，反應(yīng)變壓器過勵磁(實際工作磁密超過額定工作磁密)且動作于信號或跳開變壓器。7.3繼電保護(hù)和絕緣監(jiān)查這里根據(jù)gbj63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視裝置。a) 10kv電源進(jìn)線上：電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷電流，裝設(shè)電流表一只。b) 變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。c) 電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電

49、能表各一只。d) 380v的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。e) 低壓動力線路：裝設(shè)電流表一只。電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置1、考慮到系統(tǒng)運行時會產(chǎn)生各種形式的短路，因此廠區(qū)線路上應(yīng)設(shè)有反時限過流保護(hù)。反時限過流保護(hù)如下圖（按集中表示法繪制）工作原理由于小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，仍能滿足三相用電設(shè)備的要求，因而可不裝設(shè)繼電保護(hù)裝置來中斷供電，而只裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，發(fā)出信號，以利于值班人員及時采取措施，消除故障。 絕緣監(jiān)察裝置由三相五柱式電壓互感器、電壓表和電壓繼電器組成，三塊電壓表監(jiān)測三相對地電壓，開口三角形連接的繞組和電壓繼電器構(gòu)成零序電壓過濾器。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地相對地電

50、壓降低(完全接地時為零)，完好的兩相電壓升高，從三塊電壓表的讀數(shù)，即可判斷出故障相，同時，開口三角形出口出現(xiàn)零序電壓，起動電壓繼電器，發(fā)出信號。 2、反時限過流保護(hù)由兩個gl25型電流繼電器和開關(guān)元件以及儀表器件組成3、原始資料提供系統(tǒng)的保護(hù)動作時限為1.7秒，本廠反時限過流保護(hù)保護(hù)動作時限應(yīng)為1.0秒，與系統(tǒng)保護(hù)動作時限差一個時間級差der t der t=0.7秒4、本設(shè)計高、低壓均設(shè)有短路器，故變壓器不再加其他保護(hù)措施5、絕緣監(jiān)察裝置采用一個三相五柱式電壓互感器和2快電壓表組成第八章 防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計8.1 防雷保護(hù)8.1.1 進(jìn)出線的防雷保護(hù)1、：310kv配出線的防雷保護(hù)當(dāng)變

51、電所310kv配出線路上落雷時，雷電入侵波會沿配出線侵入變電所，對配電裝置及變壓器絕緣構(gòu)成威脅。因此在每段母線上和每路架空線上應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。對于有電纜段的架空線路，避雷器應(yīng)裝在電纜與架空線的連接處，其接地端應(yīng)與電纜金屬外殼相連。若配出線上有電抗器時，在電抗器和電纜頭之間，應(yīng)裝一組閥型避雷器，以防電抗器端電壓升高時損害電纜絕緣。8.1.2 配電網(wǎng)的防雷保護(hù) 1.與架空線連接的3kv10kv配電變壓器，其3kv10kv側(cè)應(yīng)用閥型避雷器保護(hù)，并盡量靠近變壓器裝設(shè)，其接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點（或中性點不接地的電力網(wǎng)中，中性點擊穿保險器的接地端）以及金屬外殼連在一起接地。2.多雷區(qū)的3kv10kv,y,yn0和y,y接線的配電變壓器，除在高壓側(cè)裝設(shè)避雷器外，宜在低壓側(cè)裝設(shè)一組220v避雷器、440v壓敏電阻、或擊穿保險器，以防反變換波和低壓側(cè)雷電侵入波擊穿高壓側(cè)絕緣。低壓中性點不接地的配電變壓器，應(yīng)在中性點裝