某包裝廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、皖西學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書系別：機(jī)電學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：張希軒學(xué) 號：2012011145課程設(shè)計(jì)題目：某包裝廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)起迄日期：2015年6月15日 2015年6月21日程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：機(jī)電樓指導(dǎo)教師：吳學(xué)娟下達(dá)任務(wù)書日期：2015 年6月15日目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù) 21.1設(shè)計(jì)要求 11.2設(shè)計(jì)依據(jù) 21.2.1 工廠總平面圖 21.2.2工廠負(fù)荷情況 21.2.3供配電協(xié)議 21.2.4工廠負(fù)荷性質(zhì) 31.2.5本廠自然條件 3第二章負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償 52.1負(fù)荷計(jì)算 52.2無功功率補(bǔ)償計(jì)算 62.2.1 無功功率補(bǔ)償要求 62.2.2車間變電所低壓側(cè)補(bǔ)償 62.2

2、.3高壓側(cè)無功補(bǔ)償計(jì)算 72.3變壓器選擇 82.3.1 變壓器選擇原則 82.3.2變壓器選擇 82.3.3變壓器匯總及技術(shù)數(shù)據(jù) 92.4總變電所位置和型式的選擇 9第三章 變配電所主接線方案的設(shè)計(jì) 103.1變配電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求 103.1.1主接線方案的技術(shù)指標(biāo) 103.1.2主接線方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 103.2高壓配電所主接線方案 103.2.1 主接線方案的擬定 10第四章短路電流計(jì)算及一次側(cè)設(shè)備選擇 104.1短路電流的計(jì)算 104.1.1 短路計(jì)算電路 114.1.2短路電流計(jì)算（歐姆法計(jì)算） 114.2高壓一次側(cè)設(shè)備選擇與校驗(yàn) 124.2.1 按正常工作選擇原則 12

3、4.2.2 10KV 側(cè)設(shè)備選擇與校驗(yàn)表 124.2.3 各車間變電所10K V側(cè)進(jìn)線回路設(shè)備選擇與校驗(yàn)表 13第五章 供配電線路的選擇計(jì)算 145.1總配電所架空線進(jìn)線選擇 145.1.1 選線計(jì)算 145.1.2 電壓損耗的校驗(yàn) 155.1.3 發(fā)熱條件的校驗(yàn) 155.1.4 機(jī)械強(qiáng)度的校驗(yàn) 165.2 10KV母線的選擇 165.3 車間變電所高壓進(jìn)線選擇 185.3.1 選擇原則與說明 185.3.2各車間變電所引進(jìn)線的選線及計(jì)算 185.3.3選線結(jié)果列表 20第六章供電系統(tǒng)過電流保護(hù)及二次回路方案 216.1供電系統(tǒng)過電流保護(hù) 216.1.1電源進(jìn)線的繼電保護(hù) 216.1.2車間變

4、電所高壓進(jìn)線的繼電保護(hù) 226.1.3并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置 23第七章防雷接地 257.1變電所的防雷保護(hù) 257.1.1 直接防雷保護(hù) 257.1.2雷電侵入波的防護(hù) 257.2變電所接地裝置的計(jì)算 267.2.1自然接地電阻 267.2.2利用系數(shù)計(jì)算接地電阻 26總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 29第一章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求某包裝廠車間變電所和配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對工廠供電具有針對性的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)對工廠供電方式、主要設(shè)備的選擇、保護(hù)裝置的配置及防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的敘述，內(nèi)容主 要包括高壓側(cè)和低壓側(cè)的短路計(jì)算，設(shè)備選擇及校驗(yàn)，主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，配電裝 置設(shè)計(jì)，防雷和接地設(shè)計(jì)等。本設(shè)計(jì)考慮了所有用電設(shè)

5、備并對這些負(fù)荷進(jìn)行了計(jì)算。通過計(jì)算出的有功、無功和 視在功率選擇變壓器的大小和相應(yīng)主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，再根據(jù)用戶對電壓的要求，計(jì) 算電容器補(bǔ)償裝置的容量，從而得出所需電容器的大小。根據(jù)與供電部門的協(xié)議，決定總配變電所及配電系統(tǒng)的主接線圖。電氣主接線對電 氣設(shè)備的選擇，配電所的布置，運(yùn)行的可靠性和靈活性，操作和檢修的安全以及今后的 擴(kuò)建，對電力工程建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)節(jié)約等，都由很大的影響。本設(shè)計(jì)在主要設(shè)備的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和整定計(jì)算中，對電力變壓器、真空斷路器等主 要設(shè)備的保護(hù)配置提出了要求，明確了保護(hù)定值計(jì)算方法。根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可

6、靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置，確定變電所主變 壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，選擇整定繼 電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計(jì)書，并繪出相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1 工廠總平面圖注： 車間變電所輔助材料庫水塔_水泵房N危險(xiǎn)品庫鍋爐房： No.5|工人休息室比例：1： 5000收發(fā)室（西） 通往市區(qū)道路鍛工原料庫車間生活間備料復(fù)制車間熱處理車機(jī)修間模具鉚焊車間車間堂辦公樓倉庫招待所 托兒所一圖1-1 包裝廠平面布置圖122工廠負(fù)荷情況本廠的負(fù)荷性質(zhì)，生產(chǎn)車間為三班制，部分車間為單班或兩班制，全年最大負(fù)荷利 用小時(shí)數(shù)為5000

7、h，屬于三級負(fù)荷。本廠設(shè)有薄膜、單絲、管材、注射等四個(gè)車間，設(shè) 備造型全部采用我國最新定型設(shè)備，此外還有輔助車間及其設(shè)施，全廠各車間設(shè)備容量 見表1-3。1.2.3供配電協(xié)議本廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下：（1）從電業(yè)部門某66/10KV變電站10KV架空線向本廠供電，該站距離廠南測1KM.(2) 系統(tǒng)變電站饋電線路定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的整定時(shí)間為2S,工廠總配變電所保 護(hù)整定時(shí)間應(yīng)不大于1.5S(3) 在工廠總配電所的10kV進(jìn)線側(cè)計(jì)量。工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0 . 9.(4) 供電貼用和每月電費(fèi)制，數(shù)據(jù)由指導(dǎo)老師給定。(5) 系統(tǒng)變電站10KV母線出口斷路器的斷路電流

8、容量為 200MVA。供電系統(tǒng)圖見圖 1-2。區(qū)域變電站圖1-2配電系統(tǒng)圖1.2.4工廠負(fù)荷性質(zhì)生產(chǎn)車間大部分為三班制，少數(shù)車間為一班或兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000h。本廠屬三級負(fù)荷。1.2.5本廠自然條件本廠自然條件為：(1) 氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38oC,年平均氣溫為23 oC，年最低氣 溫為一8 oC,年最熱月平均最高氣溫為33 oC,年最熱月平均氣溫為26 oC,年最 熱月地下0.8m處平均溫度為25 oC。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為 20。(2) 地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔 60m，底層以砂粘土為主，地下水位為 2m。表： 各車間380V負(fù)荷計(jì)算表：

9、序 號車間（單 位） 名稱設(shè)備容量/kWKdCOStan申計(jì)算負(fù)荷車 間 變 電 所 代 號變壓唄厶 器臺 數(shù)及 容量/kVAP30/kW/kvarS30/kVAI 30/A1薄膜車間13000.60.601.337801037.413001.98No. 1車變1 X1000原料庫350.250.501.738.7515.117.50.03生活間120.81.09.69.60.01成品庫（一）230.30.51.736.911.9413.80.02成品庫（二）240.30.51.737.212.4614.40.02包裝材料 庫300.30.51.73915.57180.03小計(jì)(Ks=0.95

10、 )2單絲車間14850.60.61.308911158.313702.08No. 2車變1 X1000水泵房200.650.800.75139.7516.250.02小計(jì)(Ks=0.95 )3注塑車間1820.40.601.3372.896.8121.30.18No. 3車變2 X630管材車間8800.350.601.33308709.6513.30.78小計(jì)(Ks=0.95 )4備料車間1280.60.501.7376.8132.9153.60.23No.4車變1 X500生活間120.81.09.69.60.01浴室50.81.0440.006鍛工車間320.30.651.179.61

11、1.2314.80.02原料間150.81.012120.02倉庫150.30.501.734.57.78590.01機(jī)修模具 車間1000.250.651.172529.2538.50.06熱處理車 間1500.60.701.029091.8128.60.20鉚焊車間1800.30.501.735493.421080.16小計(jì)(Ks=0.87 )5鍋爐房2000.70.750.88140123.2186.70.29No.5車 變2 X315_試驗(yàn)室1250.250.501.7331.2554.162.50.09輔助材料庫1100.20.501.732238.1440.07油泵房150.650

12、.600.759.757.316.250.02加油站120.650.500.757.85.8515.60.02辦公樓、 食堂招待 所500.60.601.333039.9500.08小計(jì)(Ks=0.9 )第二章負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算各車間、變電所負(fù)荷計(jì)算（均采用需要系數(shù)法）附注：各車間、各變電所負(fù)荷合計(jì)時(shí)，同時(shí)系數(shù)分別取值：有功功率：P30=KdPe無功功率：Q30= P30ta n -K、p =0.9 ； K、q =0.95視在功率:S30p30cos :2.2無功功率補(bǔ)償計(jì)算221無功功率補(bǔ)償要求按水利電力電力部制定的全國供用電規(guī)則：高壓供電電用戶功率因數(shù)不得低于 0.9 ;

13、其他情況，功率因數(shù)不得低于 0.85，若達(dá)不到要求，需增設(shè)無功功率的人工補(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)電容器具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián) 電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。2.2.2車間變電所低壓側(cè)補(bǔ)償由于NO.1和NO.2車間容量很大，可以考慮在 NO.1和NO.2低壓側(cè)進(jìn)行無功功率補(bǔ) 償。1) NO.1車間無功補(bǔ)償計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，功率因數(shù)co 一般在0.9以上，故取co =0.9A. 功率因數(shù)：cos 上電二蟲86 =0.58 0.9，本設(shè)計(jì)中要求工廠的功率因數(shù) COS 在0.9以上，所以這里取

14、COS =0.92 ）3）故需要補(bǔ)償?shù)娜萘浚篞c = P30 (tan -tan :2 )=2231.6 x tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) =1017.4Kvar4) 補(bǔ)償后：P30=、R0=2231.6KWQ30= Q30-QC=1953-1O17.4=935.6KvarS30= IP30 Q30 =2420KVA功率因數(shù)：cos = P30/S3O=O.922O.92(滿足要求)5)高壓補(bǔ)償柜型號：TTB26-600，單個(gè)柜子補(bǔ)償容量大小為：600Kvar故需要選擇兩個(gè)TTB26-600柜，電容器柜具體畫法見主接線圖。2.3變壓器選擇2.3.1變壓器選

15、擇原則選擇的原則為：(1) 只裝一臺變壓器的變電所變壓器的容量ST應(yīng)滿足用電設(shè)備全部的計(jì)算負(fù)荷 S30的需要，即St S30，但一般應(yīng)留有15 %的容量，以備將來增容需要，本設(shè)計(jì)中的NO . 1、NO. 2、NO. 4變電所采用此原則。(2) 裝有兩臺變壓器的變電所每臺變壓器的容量應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件： 任一臺變壓器工作時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷 S30的大約70 %的需要，即為St 心 O . 7 S30 任一臺變壓器工作時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷S30的需要，即St S30 (I+ n )(3) 車間變電所變壓器的容量上限單臺變壓器不宜大于1000KVA，并行運(yùn)行的變壓器容量比不應(yīng)超過 3: l。

16、同時(shí)， 并聯(lián)運(yùn)行的兩臺變壓器必須符合以下條件： 并聯(lián)變壓器的變化相等，其允許差值不應(yīng)超過土0. 5%，否則會產(chǎn)生環(huán)流引起電能損耗，甚至繞組過熱或燒壞。 各臺變壓器短路電壓百分比不應(yīng)超過 10%，否則，阻抗電壓小的變壓器可能過載。 各臺變壓器的連接組別應(yīng)相同，若不同，否則側(cè)繞組會產(chǎn)生很大的電流，甚 至燒毀變壓器。2.3.2變壓器選擇以NO.1變電所選型為例(查看負(fù)荷計(jì)算大小，可確認(rèn)選擇一臺變壓器既滿足) 根據(jù)負(fù)荷計(jì)算是所得變電所補(bǔ)償后總視在功率：S3。=876.6KVA選擇的變壓器應(yīng)該滿足：應(yīng)選變壓器的容量 Snt S30查詢附錄表可知選擇的變壓器容量為 1000KVA故選擇的變壓器型號為：S9

17、100010，參照變壓器各參數(shù)，可以滿足要求233變壓器匯總及技術(shù)數(shù)據(jù)表2-2變壓器型號及參數(shù)匯總變電所變壓器型號額定容量（KVA）額定電壓（V）連接組標(biāo)號損耗阻抗 電壓（%）空載 電流（%）高壓低壓空載負(fù)載1S9-1000/10100010K0.4KDyn 111700920051.72S9-1000/10100010K0.4KDyn 111700920051.73S9-630/1063010K0.4KDyn 111300580053.04S9-500/1050010K0.4KDyn 111030495043.05S9-315/1031510K0.4KDyn 11720345043.02.4

18、總變電所位置和型式的選擇根據(jù)總變配電所位置選擇的原則：變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心，但同 時(shí)還要滿足大負(fù)荷變配電的方便，此外，總變配電所應(yīng)盡量不在生活區(qū)范圍內(nèi)，宗此要 求，可以大致確認(rèn)本設(shè)計(jì)中，主變電所設(shè)置位置應(yīng)在薄膜車間和單絲車間中間附近，以 此才能滿足要求。參照工廠平面布置圖，可以選擇總變配電所應(yīng)挨著薄膜車間（即N0.1變電所）第三章變配電所主接線方案的設(shè)計(jì)3.1變配電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求3.1.1主接線方案的技術(shù)指標(biāo)1供電的安全性，主接線方案在確保運(yùn)行維護(hù)和檢修的安全方面的情況。2供電的可靠性，主接線方案在與用電負(fù)荷對可靠性要求的適應(yīng)性方面的情況。3供電的電能質(zhì)量主要是指

19、電壓質(zhì)量，含電壓偏差、電壓波動(dòng)及高次諧波等方面的情況。 4.運(yùn)行的靈活性和運(yùn)行維護(hù)的方便性。3.1.2主接線方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1. 線路和設(shè)備的綜合投資額2. 變配電所的年運(yùn)行費(fèi)3供電貼費(fèi)（系統(tǒng)增容費(fèi)）4.線路的有色金屬消耗量3.2高壓配電所主接線方案3.2.1主接線方案的擬定由本設(shè)計(jì)原始資料知：電力系統(tǒng)某 60/10KV變電站用一條10KV的架空線路向本 廠供電，一次進(jìn)線長1km，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 5000h，且工廠屬于三級負(fù)荷， 所以只進(jìn)行總配電在進(jìn)行車間10/0.4KV變電，母線聯(lián)絡(luò)線采用單母線不分段接線方式。第四章 短路電流計(jì)算及一次側(cè)設(shè)備選擇4.1短路電流的計(jì)算對一般工廠來說，電源

20、方向的大型電力系統(tǒng)可看作是無限大容量系統(tǒng)。無限大容量 系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是其母線電壓總維持不變，這里只計(jì)算無限大容量系統(tǒng)中的短路計(jì)算， 短路計(jì)算的方法一般有兩種：歐姆法，標(biāo)幺值法，這里采用歐姆法。4.1.1短路計(jì)算電路(1)200MVA X0=0.4 1 ,1km10.5kV S9-10K-20.4kV圖4-1短路計(jì)算電路4.1.2短路電流計(jì)算(歐姆法計(jì)算) 1.求K 1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量(Ud=10.5KV ) (1)計(jì)算短路電路中各元件的電抗和總電抗2 21) 電力系統(tǒng)的電抗：X1=L= (10.5KV) =0.55 -Soc200MVA2) 架空線路的電抗：X2=X 0L=0.4(

21、”km) X 1km=0.4 113) 經(jīng)K1點(diǎn)短路的等效電路如圖所示，圖上標(biāo)出各元件的序號(分子)和電抗 值(分母)，然后計(jì)算電路總電抗：X =X 1+ X 2=0.55 門 +0.4 門=0.95 11k-110.55Q圖4-2K-1點(diǎn)短路等效電路(2)計(jì)算三相短路電流和短路容量1 )三相短路電流周期分量有效值U C110.5KV、3 0.95門=6.38KA2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流l(3)=l oc(3)= I k4(3) =6.38KA 3 )三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值i sh =2.551=2.556.38=16.269KAlsh =1.511 (3) =1

22、.556.38=9.634KA4) 三相短路容量Sk=3UciIk,3)=3 10.5KV6.38KA=116MVA4.2高壓一次側(cè)設(shè)備選擇與校驗(yàn)4.2.1按正常工作選擇原則 1).按工作電壓選擇所選設(shè)備的額定電壓UN.e不應(yīng)小于所在線路的額定電壓 U N ,即：U N.eU N，需注 意：使用限流式高壓熔斷器時(shí)，熔斷器的額定電壓與線路的額定電壓相同，即：UN.e =Un，而不能 UN.e Un。2 ).按工作電流選擇所選設(shè)備的額定電流lN.e不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流130，即：h.e l 303) .按斷流能力選擇所選設(shè)備的額定開斷電流Ioc或斷流容量Soc不應(yīng)小于設(shè)備分段瞬間的的短路電流

23、 有效值ik或短路容量DK,即：lOC ik或socdk4.2.2 10KV側(cè)設(shè)備選擇與校驗(yàn)表表4-5 10KV側(cè)設(shè)備列表選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地 點(diǎn)條件參數(shù)Un1 30l (3)1 K(3)i shl(3)2t1 OClima量程10KV139.6A6.38KA16.27KA26.38 2.2 = 89.55參數(shù)UnIn1 OCi maxlt(2)t隔離開關(guān)GN19-10/10KV400A31.5KA212.5 漢4 = 625設(shè)備型號規(guī)格400電流互感器LQJ-10-200/510KV200/5A一160 x 2 x0.2=45.252(75x0.2) = 225

24、高壓斷路器ZN2-10/63010KV630A11.6KA30KA211.6 x4 = 538高壓熔斷器RN2-10/0.510KV500A200MVA電壓互感器JDZ-10-10000/10010/0.1KV一一一一電壓互感器JDZJ-10-10000/10010 0.1衣曷0.1 =KV73一一一一避雷器FS4-1010KV附：高壓開關(guān)柜型號選用： GG-1A(F)型，GG-1A-(F)-11 , GG-1A-(F)-54高壓進(jìn)線側(cè)計(jì)量柜型號選用：GG-1A-J423各車間變電所10KV側(cè)進(jìn)線回路設(shè)備選擇與校驗(yàn)表各車間變電所回路電流計(jì)算值如下：N0.1變電所：回路電流l3o=52.7A，電

25、壓Un=10KV ；N0.2車間變換所：回路電流130 =56A，電壓Un=10KV ；N0.3變電所：回路電流 4o=36.3A，電壓Un=10KV ；N0.4變電所：回路電流l3o=27.5A，電壓Un=10KV ；N0.5變電所：回路電流l3o=18.3A，電壓U n=10KV。此處設(shè)備器材均以K 1點(diǎn)的短路電流來進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)，因此各車間變電所 10KV進(jìn)線回路設(shè)備相同。此處只列出第一車間的設(shè)備型號，其他車間選用設(shè)備型號均相同。表4-3 N0.1車間10KV側(cè)進(jìn)線設(shè)備選擇選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能 力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地 點(diǎn)條件參數(shù)UnI 30I I Ki shI2t1 OC

26、L ima量程10KV52.7A6.38KA16.27KA26.38 漢2.2= 89.54設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)UnI NI OC1 maxItt咼壓隔離開關(guān)GN9-10/40010KV400A一31.5KA212.5 4 = 625高壓斷路器ZN2-10/63010KV630A11.6KA30KA211.6 x4 = 538電流互感器LQJ-10-150/510KV150/5A一160 漢 J2 漢0.15=33.9(75 漢 0.15)2 漢1 =126.56第五章供配電線路的選擇計(jì)算5.1總配電所架空線進(jìn)線選擇5.1.1選線計(jì)算（導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算線的截面，來確定線的型號）由教材書工廠供電

27、續(xù)表可得，年最大負(fù)荷在5000h以上的架空線路且材料為鋁的經(jīng)濟(jì)電流密度是0.9，按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面.-.ec的公式:.-.ec =30J ec帶入數(shù)值計(jì)算:ec =匕= 1397 =155mmJec0.9其中:2420、310=139.7A(高壓側(cè)補(bǔ)償后的計(jì)算電流)查詢相關(guān)附錄表：選擇最近導(dǎo)線截面 150mm 2，則選擇LGJ150型鋼芯鋁絞線5.1.2電壓損耗的校驗(yàn)按照規(guī)定，高壓配電線路的損耗，一般不得超過線路額定電壓的5%，由于總降壓架空進(jìn)線屬于較短線路，且為地區(qū)性供應(yīng)，所以允許電壓損耗：Uai%=5%,因此計(jì)算的電壓損耗滿足 U 139.65A，因此滿足發(fā)熱條件。5.1.4機(jī)

28、械強(qiáng)度的校驗(yàn)由課本工廠供電附錄表可得知：10KV架空線路鋁絞線的最小截面 Amin =16mm 2。因此所選LGJ 150也是滿足機(jī)械強(qiáng)度的。故可以選用LGJ-150鋼芯鋁絞線作為10KV的架空進(jìn)線。綜上校驗(yàn)結(jié)果，選用LGJ-150鋼芯鋁絞線作為10KV的架空進(jìn)線合格。5.2 10KV母線的選擇1) .選擇原則：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面；按發(fā)熱條件、熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。2 ).按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面，由公式 Aec二，式中jec是經(jīng)濟(jì)電流密度。查工J ec廠供電續(xù)表得年最大負(fù)荷利用小時(shí)在5000h以上的架空線且材料為鋁的經(jīng)濟(jì)電流密度為0.9，即jec=0.9 (A/mm 2),所

29、以所選母線截面為:綣2=詈=155血2查工廠供電P362附錄表17可選擇LMY型矩形硬鋁母線的截面為：50 4mm 2， 該母線在環(huán)境溫度為25 C時(shí)，平放時(shí)，其允許載流量|引為586A。3) .發(fā)熱條件的校驗(yàn)：要滿足長期發(fā)熱的條件，安裝處的實(shí)際載流量要滿足： Ial=KtIal -I30,式中Kt為環(huán)境溫度不同于額定敷設(shè)溫度(25 C)時(shí)的校正溫度系數(shù)； 查工廠供電P363附錄表18a可知在溫度為35 C時(shí)，Kt為0.88，所以安裝處的實(shí) 際載流量為：1(=心打=0.88 586 =515.7A 139.7A,滿足發(fā)熱條件的要求。4) .短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)：母線通過最大電流I 30時(shí)的正常溫度

30、為:I 22一()2 =35+(70-35 )囂5=37。母線材料的熱穩(wěn)定系數(shù)C=99，則滿足熱穩(wěn)定的母線最小截面積要求為:(3)0C103式中C為導(dǎo)體熱穩(wěn)定系數(shù)(A/S/mm2); loc為三相短路穩(wěn)態(tài)電流；tima為短路發(fā)熱假 想時(shí)間。本設(shè)計(jì)中，tima為一次進(jìn)線末端的主動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，因?yàn)檫M(jìn)線電源保護(hù)動(dòng)作 時(shí)限tB=2.4S，且tB = ta +匕，匕為高壓斷路器的短路時(shí)間，一般為 0公。所以3 2.2 2tima= t b - toc =2.4-0.2=2.2S ，因此：Amin =6.38 10=95.7mm， Amin =95.799(50 4mm 2滿足熱穩(wěn)定的要求，短路熱穩(wěn)定校

31、驗(yàn)合格)。5 ).短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)：母線滿足動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件為： 二 c =35 MPa1.7 10所以該母線滿足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求綜上所述，10KV母線選用截面為50 4mm 2的LMY型矩形硬鋁母線5.3 車間變電所高壓進(jìn)線選擇531選擇原則與說明選擇原則：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面，按發(fā)熱條件，允許電壓損失校驗(yàn)及熱穩(wěn) 定度校驗(yàn)。1號車間到5號車間饋出線都選用ZLQ型三芯油浸紙電纜鋁芯鉛包鋼帶鎧裝防腐 電纜兩回路供電，（電纜為直埋敷設(shè)）532各車間變電所引進(jìn)線的選線及計(jì)算A.N0.1變電所引進(jìn)線1）計(jì)算及選型計(jì)算方法：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面積查課本工廠供電續(xù)表可得，年最大負(fù)荷利用小

32、時(shí)在5000h以上的架空線路且材料為鋁芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度為1.54A/mm 2 。號變電所回路電流是1滬S30 = St（1）= 912.4 =52.7A根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算公式計(jì)算：.-.ec= 30J ec2 I max為修正系數(shù)，與敷設(shè)方式和環(huán)境溫度有關(guān)；Kt為環(huán)境溫度不同于敷設(shè)溫度 35 C時(shí)的修正系數(shù)；K3為直埋敷設(shè)電纜因土壤熱阻不同的校正系數(shù)；K4為多根并列直埋敷設(shè)時(shí)的校正系數(shù)。）這里的土壤在0.71米深處年最熱月平均最高溫度為 20 C,可知電纜在流量溫度修正系數(shù)為1.06，按普通土壤取PT=120 Cgcm/W.查表可得K3=0.88，當(dāng)電纜間距取200m時(shí)，二根并排修正系數(shù)

33、為0.9 ;所以兩根直埋電纜安裝處的允許載流量為：KI ai= K 小3心打=1.06 0.88 0.9 130=109A lmax=52.7A滿足要求。3）電壓損耗的校驗(yàn)查表可得R0=0.35 門/km , X0=0.072 門/km，線路長度取0.065km （根據(jù)工廠平面布置圖的比例估算），所以電壓損耗值為：800.5 0.065 0.35 1188 0.065 0.072 _ U%=%=2.38% V 5%電壓損耗滿足要求。104）熱穩(wěn)定校驗(yàn)在溫度為20 C時(shí)，電纜允許的載流量是111A，正常允許的最高溫度為60 C,電纜通過最大電流I max時(shí)的正常溫度為：I52 72r = r +

34、（二 al 二 0）* =20+（60-20）. 2 =29 CIal111查供配電設(shè)計(jì)手冊可知 C=68，則滿足熱穩(wěn)定的最小截面應(yīng)該為:Amin(3)3- timaoc 10 W式中：C為導(dǎo)體熱穩(wěn)定系數(shù)（Aj/mm 2 ），Ioc（3）為最大運(yùn)行方式中1號車間的三相短 路穩(wěn)態(tài)電流，為6.38KA，tima為短路發(fā)熱假象時(shí)間，本設(shè)計(jì)中，t ima為一次進(jìn)線末端的主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。因?yàn)檫M(jìn)線電源端保護(hù)動(dòng)作時(shí)限t b =2.4S，tB= tma+toc，tc為高壓斷路器的短路時(shí)間，一般為0.2s,所以t ima =2.4-0.2=2.2sJ2 2因此：A min =6.3810 3. =89.27mm

35、 2 V 2 50mm 268滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)，故可以選擇電纜截面為35mm 2的電纜線。綜上校驗(yàn)結(jié)果：選擇 ZLQ20 10000 3 X 35mm 2的三芯油浸紙電纜鋁芯鉛包鋼帶凱裝防腐電纜滿足要求。附注：另外幾個(gè)變電所高壓引進(jìn)線電纜線選擇和校驗(yàn)過程略，詳細(xì)結(jié)果見表 5-1每個(gè)變電所高壓側(cè)引進(jìn)線均為ZLQ型三芯油浸紙電纜鋁芯鉛包鋼帶凱裝防腐電纜533選線結(jié)果列表1號，2號，3號，4號，5號車間變電所高壓側(cè)引進(jìn)線均采用 ZLQ20 10000型 電纜直埋敷設(shè)，所以其選擇結(jié)果列于表5-1車間變電所高壓引進(jìn)線列表變電 所回路電流1 30（ A）截面積Aec（mm 2）架空線電力電纜（每回路）型號S

36、(mm)根數(shù)35 C允許載流量（A）NO.152.734ZLQ20-10000-3 X 35351130NO.25636.5ZLQ20-10000-3 X 35351130NO.336.323.6ZLQ20-10000-3 X 2525190NO.427.517.9ZLQ20-10000-3 X 1616165NO.518.311.9ZLQ20-10000-3 X 1616165第六章 供電系統(tǒng)過電流保護(hù)及二次回路方案6.1供電系統(tǒng)過電流保護(hù)6.1.1電源進(jìn)線的繼電保護(hù)1 )裝設(shè)定時(shí)限過電流保護(hù)，采用DL-15型電磁式過電流繼電器。 過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定I_ K 冋 K w iG J 心

37、lLmaX式中Il.max =2 I 30 , I 30為線路的計(jì)算電流，數(shù)值 2應(yīng)為電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù) Kst ,l3o=139.163A , Krel =1.2,Kw=1 , Kre =0.8 , K, =200/5=40 ，因此動(dòng)作電流為：12x1lop 2 139.163A =10.4A，因此過電流保護(hù)動(dòng)作電流I皿整定為11Ap 0.8 40p 過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定題目中給出變電站10KV配電線路定時(shí)限過電流保護(hù)裝置整定時(shí)間為2s，所以這里的電源進(jìn)線過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)整定為2s。 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)Sp =亙工1.5 ,式中I k.min為在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線

38、路末端的兩相短路1 op,1電流，lk.min =0.8661 k3)=0.866 X6.38KA = 5525A ,心為動(dòng)作電流折算到一次電路的值。Iop1 =opKi/心=11A 40/1 =440A，因此其靈敏度系數(shù)為:二上皿=552 = 12.56 1.5，滿足靈敏度系數(shù)的要求。 p Iop.1 4402) .裝設(shè)電流速斷保護(hù)，利用 GL-15的速斷裝置。 電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流(速斷電流)的整定K kIqb =1 Ik.max , 式中丨k.m a x為被保護(hù)線路末端的三相短路電流，這里qKiI k.max =6.38KA , Krel =1.2 ,心=1 ,心=200/5=40,因此

39、動(dòng)作電流為：1 2疋1心06.38 “嘰因此動(dòng)作電流整定為207A。整定的速斷電流倍數(shù)nqbqb207op11= 18.8 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)IL .一Sp =狂2，式中I k.min為在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路首端的兩相短路 1 op,1電流，lk.min =0.8661 2 =0.866X6.38KA = 5525.A，Iop.1 為速斷電流折算到一次電路的I5525值，Iop1 =lpKj/Kw =11A 40/1 =440A，因此靈敏度系數(shù)為：Sp =丄竺=12.56Iop.1 440 2,滿足靈敏度系數(shù)的要求6.1.2車間變電所高壓進(jìn)線的繼電保護(hù)以N0.1車間變電所

40、高壓進(jìn)線為例，其他車間變電所高壓進(jìn)線的保護(hù)方案與N0.1車間變電所高壓進(jìn)線保護(hù)方案相同。1 )裝設(shè)定時(shí)限過電流保護(hù)，采用 DL-15型電磁式過電流繼電器。 過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定opKrelKwKreKi式中l(wèi)L.max=2 I 30，G為線路的計(jì)算電流，數(shù)值2應(yīng)為電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù)Kst,130 =52.34A，Krel =1.2,Kw=1 , Kre =0.8， Ki =150/5=30，因此動(dòng)作電流為：1 2工1 lop二.2 52.34A=5.2A，因此過電流保護(hù)動(dòng)作電流I p整定為6A。0.8 漢30 過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定t1 J式中t1為后一級保護(hù)的線路首端發(fā)生三相短路時(shí)，前

41、一級保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間；t2為后一級保護(hù)中最長的一個(gè)動(dòng)作時(shí)間，這里取 0.5s，厶t為前后兩級保護(hù)裝置的時(shí)間級差，對 定時(shí)限過電流保護(hù)取0.5s，前一級保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 2s，故厲=0.5s,所以過電流保護(hù) 動(dòng)作時(shí)間整定為1.5s。 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)X一Sp =4吧X1.5 ,式中I k.min為在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端的兩相短路 1 op,1電流，Lmin = 0.8661（3）=0.866x6.38KA = 5525.A，Iop.1 為動(dòng)作電流折算到一次電路的值。I opt = I op K /Kw = 6A 30/1 = 180A，因此其靈敏度系數(shù)為：Sp七：=說=30

42、69 15，滿足靈敏度系數(shù)的要求。2）.裝設(shè)電流速斷保護(hù) 利用DL-15的速斷裝置。 電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流（速斷電流）的整定K kIqb=Ki.max，式中Ik.max為被保護(hù)線路末端的三相短路電流，這里I k.max =6.38KA ， Krei =1.2， 心=1 ，心=150/5=30，因此 動(dòng)作電 流為：1 2工1Iqb二.6.38 =0.26KA ,因此動(dòng)作電流整定為274A 。整定的速斷電流倍數(shù)30Iqb 274 nqb45.67。I op6 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)I “ .Sp =皿工2，式中Ik.min為在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路首端的兩相短路I op,1電流，l

43、k.min =0.8661 kj（3）=0.866漢6.38KA = 5525. A，心為速斷電流折算到一次電路的I5525值，I op1. = I op /Kw 二 6A 30/1 = 180A， Sp30.69 2p pp IopJ180滿足靈敏度系數(shù)的要求。6.1.3并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置 1）并聯(lián)電容器保護(hù)裝置的配置要求 對電容器組和斷路器之間連接線的短路保護(hù)： 可裝設(shè)帶有短時(shí)限的電流速斷和過電 流保護(hù)，動(dòng)作于跳閘。 對電容器內(nèi)部故障及其引出線的短路保護(hù)：宜對每臺電容器分別裝設(shè)專用的熔斷 電容器組的單相接地故障保護(hù)：可利用電容器組所連接母線上的絕緣監(jiān)察裝置進(jìn)行 監(jiān)視，如果電容器組所連接母

44、線有引出線路時(shí)，可裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)，動(dòng)作于信 號；當(dāng)危及人身和設(shè)備安全時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于跳閘。 過電壓保護(hù)：對電容器組的過電壓，應(yīng)裝設(shè)過電壓保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號或跳閘。 過負(fù)荷保護(hù)，對于電網(wǎng)中出線的高次諧波有可能導(dǎo)致電容器過負(fù)荷時(shí)，電容器組宜 裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號或跳閘。2).并聯(lián)電容器短路保護(hù)的整定熔斷器保護(hù)的整定，采用熔斷器來保護(hù)并聯(lián)電容器時(shí)，按GB50227-1995并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，其熔體電流I n.fe應(yīng)不小于電容器額定電流I n.c的1.43倍，并不宜大于其額定電流的1.55倍，而按IEC規(guī)定，不宜大于其額定電流的1.65倍，因此取I n.fe =(1.43

45、1.65) Inc，本設(shè)計(jì)中，選用 BWF10.5 120 1型電容器， 電容器額定電流Inc =120=11.43A，所以選擇的熔斷器的熔體電流In.fe=(1.431.65) 11.43=(16.34518.86)A，因此選用RN2-10/0.5 型熔斷器，所裝熔體的額定電 流為18A電流繼電器的整定，選用DL-11型電磁式電流繼電器，采用電流繼電器作相間短K k路保護(hù)時(shí)，電流繼電器的動(dòng)作電流lop應(yīng)按下式計(jì)算：I op = re1 w INC，式中Kre1為保Ki.護(hù)裝置的可靠系數(shù)，取22.5 ; Kw為保護(hù)裝置的接線系數(shù)，相電流接線為1 ; Ki為電流互感器的電流比，考慮到電容器的合閘涌流，互感器一次額定電流宜選為電容器組額定電流的1.52倍。電容器采用接法的電容器組的額定電流I