機械廠供配電設(shè)計

1、廣東工業(yè)大學樣張1華立學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 機械廠供配電設(shè)計論文題目 學 部 專 業(yè) 班 級 學 號 學生姓名 3號字指導教師 目 錄第一章 緒論11.1 課題背景11.2國內(nèi)外研究狀況11.3研究設(shè)計的主要內(nèi)容及介紹21.3.1 變配電所設(shè)計21.3.2 配電線路設(shè)計31.3.3 電氣照明設(shè)計3第二章 全廠設(shè)計資料42.1. 負荷情況42.2 電源情況42.3 供電部門對本廠提出的技術(shù)要求42.4 自然條件4第三章 負荷計算和無功補償63.1 負荷計算的目的和意義63.2 負荷計算63.2.1確定用電設(shè)備組或用電單位計算負荷的公式73.2.2機械加工車間負荷計算83.3 無功補償9第四章

2、 變配電所選型及總體布置114.1總降壓變電所變壓器容量的選擇114.2總降壓變電所和車間變電所位置的選擇12第五章 主接線的選擇145.1 接線方案的選擇145.2 主接線的選擇及確定155.3 供電系統(tǒng)接線圖16第六章 短路電流計算186.1 短路電流計算應用186.2 短路電流計算步驟19第七章 全廠主設(shè)備的選擇227.1 電氣設(shè)備選擇227.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備227.1.2 按短路情況進行校驗227.2 所選設(shè)備參數(shù)22第八章 繼電保護的配置與整定298.1變壓器保護298.1.1電流速斷保護308.1.2 過電流保護308.1.3 過負荷保護318.2 10kv饋電線

3、路保護318.2.1速斷保護318.2.2過電流保護32第九章 防雷與接地33第十章 結(jié)論35參考文獻36致 謝37 機械廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計 摘要 本文對象為一機械廠，有大量的高低壓供電設(shè)備。本文通過分析負荷及增容的具體情況，選出新配電室的具體位置，明確負荷等級，調(diào)整母線所接負荷，確定系統(tǒng)運行方案及配電柜參數(shù)，運用負荷計算、短路電流計算和動熱穩(wěn)定校驗計算，選擇并校驗符合條件的電氣設(shè)備，設(shè)計出二次回路，使變電所一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、繼電保護和自動裝置、測量和信號回路以及操作電源系統(tǒng)能有效的運行。在優(yōu)化系統(tǒng)的過程中，盡量提高電能的利用率和使用效率，采取多種方式降低線損，從而節(jié)約能源節(jié)約資金，努力

4、降低改造成本。在對供配電系統(tǒng)進行設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)變配電站實現(xiàn)綜合自動化的現(xiàn)狀，從設(shè)計原則、系統(tǒng)配置及結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)指標等方面著手，對本廠變配電室綜合自動化系統(tǒng)進行了可行性分析，設(shè)計出了符合本廠情況的綜合自動化系統(tǒng)。最后，還進行了綜合自動化系統(tǒng)的軟件設(shè)計，使變配電室智能化水平得到了極大地提升。 關(guān)鍵詞:負荷計算；二次回路；綜合自動化；智能化 power supply and distribution system design of electrical machinery plant abstractthe study object of the paper is about a larg

5、e fertilizer factory where a lot of high and low voltage supply devices are. according to analyze the concrete situation about the possessed load and the increased capacity, it is to choose the location of the new switch room, definitude the load grade, adjust the load together with generatrix, conf

6、irm the system running plan and the parameters of electrical power distribution cabinet. choosing and testing the electrical devices matched condition, researching and designing the second loop by calculation of load, short circuit current and peak/short-time withstand current test. they can guarant

7、ee the effective running for the loop of the controlling, adjusting, relay protection and automation equipment, measurement and signal and the operated supply power. on the course of system optimizing, to save energy, fund and the improving cost, it should raise the utilization and the usage efficie

8、ncy of electric power as far as possible .at last, it studied the system structure of the automation system and combined ourselves to discuss the foundation of intelligent transformation and distribution station as the basis of realization for the system improvement. on the base of designing the pow

9、er supply and distribution system，with the state of realising automatization for power supply and distribution room ,we progress feasibility analysis from design principle, system configure and construction, function and technique index. at last, the soft design is also progressed. and to upgrade th

10、e power supply and distribution rooms intelligence level with the design of the automatization systemkeywords: intelligence； load calculation,；second loop,；integrated automatization第一章 緒論1.1 課題背景 電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于他在產(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，降低成本。因此，一個穩(wěn)定可靠的供配電系統(tǒng)對發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，

11、實現(xiàn)現(xiàn)代化的工業(yè)，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)約對于國家建設(shè)經(jīng)濟性社會具有更重要的戰(zhàn)略意義。因此在當今全球資源緊張的局勢下，一個好的供配電系統(tǒng)設(shè)計，對于節(jié)約能源、保護環(huán)境、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電設(shè)計的任務是保障電能從安全、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)、地送到工廠的各個部門。眾所周知，電能是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。是用其它形式能轉(zhuǎn)化為電能，電能又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應用。電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，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)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。1.2國內(nèi)外研究狀況 有的開環(huán)

12、監(jiān)測合理向閉環(huán)控制不斷發(fā)展，且實現(xiàn)了由高電壓等級主體向低電壓豐富擴展的安全、合理性過度，例如從能量管理系統(tǒng)向配電管理系統(tǒng)合理轉(zhuǎn)變等。再者電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)了由單個元件到部分甚至全系統(tǒng)區(qū)域的廣泛發(fā)展，例如實現(xiàn)了全過程的監(jiān)測控制及綜合數(shù)據(jù)采集發(fā)展、區(qū)域電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制發(fā)展等。相應的其單一功能也實現(xiàn)了向多元化、一體化綜合功能的發(fā)展，例如綜合變電站實現(xiàn)了自動化發(fā)展與提升。系統(tǒng)中富含的裝置性功能更是向著靈活、快速及數(shù)字化的方向發(fā)展；系統(tǒng)繼電保護技術(shù)實現(xiàn)了全面更新及優(yōu)勢發(fā)展等。依據(jù)以上創(chuàng)新發(fā)展趨勢電力系統(tǒng)自動化市場的發(fā)展目標更加趨于優(yōu)化、協(xié)調(diào)與智能的發(fā)展，令潮流及勵磁控制成為市場新一輪的發(fā)展研究目標。因

13、此我們只有在實踐發(fā)展中不僅提升系統(tǒng)的安全運行性、經(jīng)濟合理性、高效科學性，同時還應注重向自動化服務及管理的合理轉(zhuǎn)變，引入諸如管理信息系統(tǒng)等高效自動化服務控制體系，才能最終令電力系統(tǒng)自動化市場的科學發(fā)展之路走的更遠。電力系統(tǒng)自動化市場科學發(fā)展前景經(jīng)過了數(shù)十年的研究發(fā)展，我國先進的計算機管理技術(shù)、通信及控制技術(shù)實現(xiàn)了跨越式提升，而新時期電力系統(tǒng)則毋庸置疑的成為集計算機、通信、控制與電力設(shè)備、電力電子為一體的綜合自動化控制系統(tǒng)，其應用內(nèi)涵不斷擴充、發(fā)展外延繼續(xù)擴展，令電力系統(tǒng)自動化市場中包含的信息處理量越來越龐大、綜合因素越來越復雜，可觀、可測的在數(shù)據(jù)范圍越來越廣闊，能夠合理實施閉環(huán)控制、實現(xiàn)良好效果

14、的控制對象則越來越豐富。由此不難看出電力系統(tǒng)自動化市場已摒棄了傳統(tǒng)的單一式、滯后式、人工式管理模式，而全面實現(xiàn)了變電站及保護的自動化發(fā)展市場、調(diào)度自動化市場、配電自動化市場及綜合的電力市場。在變電站及保護的自動化市場發(fā)展中，我國的500千伏變電站的控制與運行已經(jīng)全面實現(xiàn)了計算機化綜合管理，而220千瓦變電站則科學實現(xiàn)了無人值班看守的自動化控制。當然我國眾多變配電站的自動化控制程度普及還相對偏低，同時新一輪變電站自動化控制系統(tǒng)標準的廣泛推行及應用尚處在初級階段，因此在未來的發(fā)展中我們還應繼續(xù)強化自動化控制理念的科學引入，樹立中小變電站的自動化控制觀念、提升大型變電站的自動化控制水平，從而繼續(xù)鞏固

15、電力自動化系統(tǒng)在整體市場中占據(jù)的排頭兵位置，令其持之以恒的實現(xiàn)全面自動化發(fā)展。電力調(diào)度及配電自動化市場的前景發(fā)展隨著我國電力系統(tǒng)自動化市場的不斷發(fā)展電力調(diào)度自動化的市場規(guī)模將繼續(xù)上升，省網(wǎng)及地方調(diào)度的自動化普及率將提升至近一半的比例，且市場需求將不斷擴充。電力調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)測將從傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測全面向動態(tài)監(jiān)測發(fā)展，令基于g p s技術(shù)的新一輪動態(tài)性安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮重要服務價值。當前我國配電自動化市場的發(fā)展還處于初期起步階段，不完善的一次網(wǎng)架令配網(wǎng)自動化市場發(fā)展缺乏必要的硬件基礎(chǔ)支持，同時面對眾多配網(wǎng)自動化發(fā)展中用戶需求的各異、廠家理解的不同令市場產(chǎn)品各具特色，難以統(tǒng)一。因此在下一階段的工作中我們應

16、在全面啟動一級地區(qū)市場配電自動化項目的同時，將注意力放在縣級配網(wǎng)自動化項目中，強化硬件設(shè)施建設(shè)，統(tǒng)一行業(yè)標準，規(guī)范市場自動化發(fā)展。1.3研究設(shè)計的主要內(nèi)容及介紹1.3.1 變配電所設(shè)計 工廠變配電所包括總降壓變電所或高壓配電所、車間變電所， 總降壓變電所和車間變電所的設(shè)計內(nèi)容完全相同，而工廠高壓配電所除了沒有主變壓器的選擇外，其余部分的設(shè)計內(nèi) 容也與總降壓變電所或車間變電所基本相同。工廠變配電所的設(shè)計內(nèi)容包括：變配電所的負 荷計算及無功功率補償；變配電所所址的選擇；變配電所主接線方案的選擇；變電所主變壓 器臺數(shù)、容量、型式的確定；配電裝置布置；所用電設(shè)計；進出線的選擇；短路電流計算和 高低壓電

17、氣設(shè)備的選擇；變配電所二次回路方案的確定及繼電保護的選擇和整定；防雷保護 與接地裝置的設(shè)計等。最后需編制設(shè)計說明書、主要設(shè)備材料清單及工程概預算，繪制變配電所主接線圖、平面圖和必要的剖面圖、二次回路圖及其他施工圖紙。 1.3.2 配電線路設(shè)計工廠配電線路設(shè)計包括廠區(qū)高壓供配電線路設(shè)計和車間低壓配電線路設(shè)計。其設(shè)計的主 要內(nèi)容包括：配電線路的接線方式和線路路徑的設(shè)計；線路結(jié)構(gòu)型式（架空線路還是電纜線路）的確定；導線型號和截面的選擇及校驗；架空線路桿位的確定及電桿與絕緣子、金具的 選擇，架空線的防雷保護與接地裝置設(shè)計；電纜線路敷設(shè)方式的設(shè)計等。最后需編制設(shè)計說 明書、主要設(shè)備材料清單及工程概預算，

18、繪制高低壓配電系統(tǒng)圖、平面布線圖、電桿總裝圖 及其他施工圖紙。 1.3.3 電氣照明設(shè)計 工廠電氣照明設(shè)計包括：1.看廠房生產(chǎn)類型，廠房高度，要求照度，是否有自然采光，是否考慮備用照明、檢修照明、應急照明等，是否考慮智能照明控制，是否需要配合工藝生產(chǎn)進行照明布置，工藝設(shè)備是否自帶照明等等；2.供電方式采用放射式配電，備用照明跟應急照明是否需要采用二級負荷。燈具根據(jù)廠房高度選擇是用高天棚燈還是普通熒光燈，根據(jù)生產(chǎn)類型看是需要潔凈熒光燈。防水防塵熒光燈、還是防爆型燈具還是待罩燈具格柵燈等等，光源采用什么類型的，金鹵燈還是熒光燈還是led等，光色和顯色指數(shù)為多少；3.計算；4.畫cad。第二章 全廠

19、設(shè)計資料2.1. 負荷情況 某機械廠除空壓站、煤氣站部分設(shè)備為二級負荷外，其余均為三級負荷。工廠為二班工作制，全年工廠工作小時數(shù)為 4500h。全廠共設(shè) 6 個車間變電所，各車間負荷（ 380v側(cè)）統(tǒng)計見表2-1。 表 2-1工廠負荷統(tǒng)計資料2.2 電源情況 （1） 工作電源 工廠東北側(cè) 8km 處有一地區(qū)變電站，用一臺 100/38.5kv、25mva 的雙繞組變壓器作為工廠的工作電源，使用 35kv電壓以一回架空線向工廠供電。35kv側(cè)系統(tǒng)最大三相短路容量為 1000mva，最小三相短路容量為 500mva。 （2） 備用電源 由工廠正北方向其他工廠引入 10kv 電纜作為本廠備用電源，平

20、時不允許投入，只有在工作電源發(fā)生故障或檢修停電時， 提供照明及部分重要負荷用電，輸送容量不得超過 1000kva。 2.3 供電部門對本廠提出的技術(shù)要求 1）地區(qū)變電站 35kv 饋電線路定時限過電流保護裝置整定時間為 2s，工廠總降壓變電所保護的動作時間不得大于 1.5s。 2）工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于 0.9. 3）在工廠總降壓變電所 35kv側(cè)進行電能計量。 2.4 自然條件 當?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?30；土壤 0.8m深處一年中最熱月平均氣溫為 20；年雷暴 日為 31 天；土壤凍結(jié)深度為 1m；土壤性質(zhì)以砂質(zhì)黏土為主。 第三章 負荷計算和無功補償3.1 負荷計算的目的和意義

21、 工廠供電負荷計算（或稱為計算負荷）的目的是確定工廠最大負荷，作為按允許發(fā)熱條件選擇供電變壓器、輸電線路導線及開關(guān)電器等電氣設(shè)備的依據(jù)。電力負荷計算的方法主要有需要系數(shù)法、二項式法和單位產(chǎn)值耗電量法。需要系數(shù)法計算簡單對任何工業(yè)企業(yè)都適用，特別適用長期工作制用電設(shè)備占主要負荷的車間，計算結(jié)果基本符合實際。二項式法考慮了用電設(shè)備的數(shù)量和大容量用電設(shè)備符合的影響。計算結(jié)果偏大，適用于機械加工企業(yè)的負荷計算。 已知產(chǎn)品的單位產(chǎn)量的耗電量或單位產(chǎn)值的耗電量時，可用單位產(chǎn)量和單位產(chǎn)值耗電量法進行估算，單位面積用電量法使用于住宅、辦公室和具有均勻分布符合的生產(chǎn)線等負荷的計算。負荷計算的目的是：1、計算變配

22、電所內(nèi)變壓器的負荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。2、計算流過各主要電氣設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)、母線、熔斷器等）的負荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。3、計算流過各條線路（電源進線、高低壓配電線路等）的負荷電流，作為選擇這些線路電纜或?qū)Ь€截面的依據(jù)。4、計算尖峰負荷，用于保護電氣的整定計算和校驗電動機的啟動條件。5、為電氣設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)。計算負荷是工程設(shè)計中按照發(fā)熱條件選擇導線和電氣設(shè)備額依據(jù)。計算負荷確定得是否合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理，如果計算負荷確定的過大，將使電氣和導線電纜選得過大，照成投資和有色金屬的浪費，而變壓器負荷率較低運行時，也將造成長期低效率運

23、行。如果計算負荷確定過小，又將使電氣和掉線處過于負荷運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導線絕緣過早老化甚至產(chǎn)生火災，造成更大的經(jīng)濟損失。因此，正確確定計算負荷具有很大的意義。3.2 負荷計算我國目前普遍采用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法確定用電設(shè)備的負荷，其中需要系數(shù)法是國際上普遍采用的確定計算負荷的方法，最為簡便，而二項式系數(shù)法在確定設(shè)備臺數(shù)較少且各臺設(shè)備容量差別大的分支干線計算負荷時比較合理，本文采用需要系數(shù)法。3.2.1確定用電設(shè)備組或用電單位計算負荷的公式 用電設(shè)備組的計算負荷，是指用電設(shè)備從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷，所以通常用: (3-1)式中 電動機的額定功率； 電動機在額定負荷下的效

24、率。 （1）需要系數(shù)法 在所計算的范圍內(nèi)（如一條干笑、一段母線或一臺變壓器），將用電設(shè)備按其設(shè)備性質(zhì)不同分為若干組，對每一組選用合適的需要系數(shù)，算出每組用電設(shè)備的計算負荷，然后由各組計算負荷求總的計算負荷，這種方法稱為需要系數(shù)法。所以需要系數(shù)法一般用來求多臺三相用電設(shè)備的計算負荷 (3-2)式中 設(shè)備容量 令，就稱為需要系數(shù)。 （2） 單組用電設(shè)備組的計算負荷 （kw） (3-3) （kvar） (3-4) （kva） (3-5) （a） (3-6)3.2.2機械加工車間負荷計算 根據(jù)設(shè)計資料，按需要系數(shù)法對工廠各車間負荷進行統(tǒng)計計算，下面以第一車間為例進行負荷計算。第一車間的視在計算負荷為查

25、附錄表1，選擇型號為s9-630/10、電壓為10/0.4kv、yyn0聯(lián)結(jié)的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：=1.2kw，=6.2kw，=0.9 =4.5,變壓器的負荷率=525/630=0.833,則變壓器的功率損耗為依次類推，將工廠各車間計算負荷的結(jié)果匯總與表31。車間名稱380v 側(cè)計算負荷變壓器容量/變壓器功率耗損10v側(cè)計算負荷有功負荷/kw視在負荷/視在負荷/有功損耗/kw無功損耗/有功負荷/kw無功負荷/視在負荷/一車間420315525630 5.525.3425.5340.3544.8二車間568390689800733575425713.8三車間6864858401000938.8

26、695523.8870.3鍛工車間6504858251000 8.737.6658.7545.6855.3工具、機修車間4582905426305.826.6463.8316.6561.6空壓站、 煤氣站5823967048007.234.5589.2430.3729.6總計3407.22579.64273.6表 31 工廠各車間計算負荷匯總表 3.3 無功補償使用電容的注意事項：電容器的阻抗是和頻率成反比。隨著頻率的增高，損耗也增大。對于電路中的諧波和涌流要采取措施加以限制。電容器總是要產(chǎn)生熱量的，要特別注意通風冷卻。無功補償裝置安裝后，運行過程中，要對系統(tǒng)進行檢測，發(fā)現(xiàn)過電壓、過電流、震蕩

27、、諧波等要及時采取措施，這對于電容器的正常運行是非常重要的。電容器的補償方式和連接方式：單獨就地補償方式;分散補償方式;集中補償方式（這個適合于10kv大中型煤礦的主要補償方式）. 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償。電容的連接方式有兩種：三角形接法和星形接法。 （由于公司要求，對于無功補償方面設(shè)計的固定值0.91，故下面的計算就按照0.91計算）表33 功率補償數(shù)據(jù)costan補償前cos=0.66tan=1.14補償后cos=0.914tan=0.43補償?shù)膓補=p (tan- tan)=895.280.71=635.6 kvar 因為電容個數(shù)是3的倍數(shù)，所以本設(shè)計選54個，每個

28、容量：每個電容容量為959uf。補償后工廠的總?cè)萘浚簊=.=978.8kva895.28/978.8=0.9140.9，因此滿足本設(shè)計的要求。電容柜里面的電容器本身就已經(jīng)連接好了，三角形連接。第四章 變配電所選型及總體布置4.1總降壓變電所變壓器容量的選擇由于工廠廠區(qū)范圍不大，高壓配電線路上的功率損耗可忽略不計，因此表9-8所示車間變壓器高壓側(cè)的計算負荷可認為就是總降壓變電所出線上的計算負荷。取=0.95，則總降壓變電所低壓母線上的計算負荷為因為大多數(shù)負荷為三級負荷，只有少數(shù)為二級負荷，故總降壓變電所可裝設(shè)一臺容量為5000kva的變壓器。由于縱降壓變電所低壓側(cè)的功率因素為考慮到變壓器的無功功

29、率損耗遠大于有功功率損耗，由此可判斷工廠建顯出的功率因素必然小于0.797.為使工廠的功率因素提高到0.9，需要總降壓變電所低壓側(cè)10kv母線上裝設(shè)并聯(lián)電容器進行補償，去低壓側(cè)補償后的功率因素為0.92，則需要裝設(shè)的電容器容量為選擇bwf10.5-50-1w型電容器，所需要電容數(shù)個數(shù)為，取n=24，則實際補償容量為。補償后變電所低壓側(cè)實在計算負荷為查附錄表2.選擇s9-4000/35型，35/10.5kv的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)為： ， ，變壓器的負荷率為，則變壓器的功率損耗為變壓器高壓側(cè)計算負荷為 則工廠進線處的功率因素為滿足電業(yè)部門的要求。4.2總降壓變電所和車間變電所位置的選擇1.總降壓變電

30、所位置的選擇根據(jù)供電所電源的情況，考慮經(jīng)量將總降壓變電所設(shè)置咋靠近負荷中心且遠離人員集中區(qū)，結(jié)合本廠廠區(qū)平面示意圖，擬將總降壓變電所設(shè)置在廠區(qū)東北部，如圖42所示。2.車間變電所位置的選擇根據(jù)各車間負荷情況，本廠區(qū)擬設(shè)置六個車間變電所，每個車間變電所裝設(shè)一臺變壓器，根據(jù)廠區(qū)品面布置圖所提供的車間分布情況及車間負荷的情況，結(jié)合其他各項選擇原則，并與工藝，土建等相關(guān)方面協(xié)商確定變電所位置，變電所設(shè)置如圖42所示。 圖42 廠區(qū)供電平面圖 第五章 主接線的選擇5.1 接線方案的選擇 對于電源總進線為10kv及以上的大中型工廠，通常是經(jīng)工廠總降壓變電所降為車間所需要的電壓?？偨祲鹤冸娝⒔饩€圖表示工廠

31、接受和分配電能的路徑，有各電力設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單母線表示。 主接線對變電所設(shè)備的選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護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)。 1、一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 2、一次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內(nèi)橋式接線使用的場合有所不同。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷

32、變動較大、使用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總壓降變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)形接線時，也宜于采用這種接線。 3、一、二次側(cè)均采用單母線分段的總壓降變電所，這種主接線方式兼有上述兩種橋式接線的運行靈活性的優(yōu)點，但所有高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供于一、二級負荷，適用于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所。 4、一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所，采用雙母線線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用于電力系統(tǒng)的樞紐變電所。 本次設(shè)計的工廠是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較長，主變壓器不需要經(jīng)常切換

33、，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展。一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段接線。5.2 主接線的選擇及確定 1、35kv側(cè)：（1）單母線帶旁路接線： 優(yōu)點：可靠性極高，故障率低的變壓器的出口不裝斷路器，投資較省，整個線路具有相當高的靈活性，當雙母線的兩組母線同時工作時，通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運動，電源與負荷平均分配在兩組母線上，當母線斷路器斷開后，變電所負荷可全部接在母線或副母線上。 缺點：當母線故障或檢修時，將隔離開關(guān)運行倒閘操作，容易發(fā)生誤操作。（2）單母線分段帶旁路母線： 優(yōu)點：供電可靠性高，運行靈活，但是主要用于出現(xiàn)回路數(shù)不多。但負荷較重要的中小型變電所。 兩組接線方案相比較：單母線接線方式

34、更加適用于本廠。 2、10kv側(cè)：（1）單母線分段帶旁路母線：優(yōu)點：供電可靠性高，運行靈活，但是主要用于出線回路數(shù)不多。但負荷較重要的中小型變電所。缺點：在母線和母線隔離開關(guān)檢修或故障時,各支路都必須停止工作;引出線的斷路器檢修時,該支路要停止供電.（2）單母線帶旁路母線：優(yōu)點：供電可靠性高，斷路器故障檢修時，可不停負荷進行檢修，供電可靠運行靈活，適用于重要用戶供電，出現(xiàn)回路數(shù)較多的變電所。 兩組接線方案相比較：單母線分段接線方式更加適用與本廠。 圖4-1 單母線帶旁路 圖4-2 單母線分段 圖4-3 單母線帶旁路 圖4-4 單母線分段 所以經(jīng)上述條件綜述，該廠應該選用單母線分段接線。5.3

35、供電系統(tǒng)接線圖 本工廠要求正常運行時以35kv單回路架空線供電，由10kv電纜線路作為備用電源，因此總降壓變電所主要變壓器與35kv架空線路可采用線路一變壓器單元接線。為便于檢修，運行、控制和管理。在變壓器高壓側(cè)進線處設(shè)置高壓斷路器。由于10kv線路品是不允許投入，因此備用10kv電源進線斷路器正常工作時必須斷開。 變壓器二次側(cè)（10kv）設(shè)置少油斷路器，與10kv備用電源進線斷路器組成備用電源自動投入裝置（apd），當工作電源失去電壓時，備用電源立即自動投入。主要變壓器二次側(cè)10kv母線采用單母線分段接線，變壓器二次側(cè)（10kv）接在i段母線上，10kv備用電源接在段母線上，母線分段斷路器在

36、正常工作時閉合。重要二級負荷可接在段母線上，在工作電源停止供電時不至于使重要負荷的供電受到影響。總降壓變電所的電氣主接線如圖51所示 圖51某機械廠總降壓變電所的電氣主接線第六章 短路電流計算 6.1 短路電流計算應用 短路電流計算的目的是：正確的選擇電氣設(shè)備及導體，使之在短路故障發(fā)生時不致?lián)p壞；正確選擇過電流保護裝置，使其在短路故障時可能可靠切除故障。選擇限制電流的電器。如限流電抗器。 在電力系統(tǒng)中，短路電流計算的結(jié)果具體應用于如下： 1、選擇變配電所中斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、成套設(shè)備、避雷器等設(shè)備以及軟導線、硬導體。 2、為選擇的電氣設(shè)備和載流導體進行熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性的

37、校驗。 3、選擇和整定繼電保護裝置。 4、合理的確定主接線方案。 5、最小運行方式下：圖6-1 最小運行方式下的短路圖 為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定繼電保護，必須進行短路電流計算。短路電流按系統(tǒng)正常運行方式進行計算，其計算電路及短路點的設(shè)置如圖62所示（以一車間為例） 圖62 短路電流計算電路 因工廠區(qū)面積不大，總降壓變電所到各車間的距離不過數(shù)百米，因此總降壓變電所10kv母線（k1點）與廠區(qū)高壓配電線路末端處（k4點）的短路電流值差別極小，故只計算主要變壓器兩側(cè)k1、k2點和車間變壓器低壓側(cè)k3點的短路電流。根據(jù)計算電路畫出計算短路電流的等效電路如圖63所示。 圖63 等效電路 6.2 短路電

38、流計算步驟1.求各元件電抗標幺值設(shè),，,則 (1)電力系統(tǒng)當時 當時 （2）架空線路wl (3)主變壓器t1 (4)車間變壓器t2 2.系統(tǒng)最大運行方式下三相短路電流及短路容量的計算(1)k1點短路 總電抗標幺值為因此，k1點短路時的三相短路電流及短路容量分別為(2)k2點短路 總電抗標幺值為因此，k2點短路時的三相短路電流及短路容量分別為(3)k3點短路 總電抗標幺值為因此，k3點短路時的三相短路電流及短路容量分別為系統(tǒng)最小運行方式下短路電流計算過程從略，將計算結(jié)果匯總與表64。表64 短路電流計算匯總表短路計算點運行方式相短路電流/ka短路容量/mvak1最大4.6711.917.0529

39、9.4最小3.599.155.45230.4k2（k4）最大2.646.73448最小2.526.433.8145.79k3最大15.6428.7817.0510.84最小15.4228.4616.8610.72第七章 全廠主設(shè)備的選擇7.1 電氣設(shè)備選擇7.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 所謂正常工作條件是指電氣設(shè)備的電壓、電流、工作環(huán)境等。（1）電壓 電氣設(shè)備的最高允許工作電壓應大于或等于實際工作電壓。（2）電流 電氣設(shè)備的額定電流要大于或等于通過電氣設(shè)備的實際最大工作電流。由于額定電流是在一定的周圍空氣溫度下確定，如果電氣設(shè)備或載流導體所處的周圍環(huán)境溫度高于時，應進行修正。（3）工作

40、環(huán)境 在選擇電氣時還要考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，如當?shù)販囟?、海拔高度、污穢程度等，此外還應考慮防腐、防暴、防火、防塵等要求。7.1.2 按短路情況進行校驗 在選擇有可能通過短路電流的電氣設(shè)備時，必須校驗短路電流的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，以保證系統(tǒng)發(fā)生短路時不致?lián)p壞。在進行短路校驗時，必須計算該電器所承受的最大可能短路沖擊電流所產(chǎn)生的電動力和可能通過的最大短路電流所產(chǎn)生的熱量均不得超過允許值。7.2 所選設(shè)備參數(shù) 高壓側(cè)設(shè)備的選擇：按照上述原則,結(jié)合短路電流計算結(jié)果按正常工作條件選擇和按短路情況校驗確定的總降壓變電所高低壓電器設(shè)備如下: （1）主變壓器35kv側(cè)設(shè)備 主變壓器35kv側(cè)計算電流 ，35

41、kv配電裝置采用戶外布置，各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表71。安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目sw2-35/1000斷路器gw4-35g/600隔離開關(guān)lcw-35電流互感器jdjj-35電壓互感器fz-35避雷器353535353535661000600100/54.6716.5299.4100011.9145501.7=37.14=10895=980(650.1) 1=42.25表71 35kv側(cè)電氣設(shè)備（2）主變壓器10kv側(cè)設(shè)備主變壓器10kv側(cè)計算電流，選用gg-1a(f)-04型高壓開關(guān)柜，各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表72.安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目sn10-1oi/630高壓斷路

42、器gn8-10t/600隔離開關(guān)laj-10電流互感器10101010220630600300/52.6416483006.73400521800.3=76.372.641.2=8.36164=1024205=2000（1000.3）1=900表72 10kv側(cè)電氣設(shè)備（3）10kv饋電線路設(shè)備 以去第一車間的饋電線路為例，有表3-1知，一車間線路的計算負荷為544.8kva,其計算電流，10kv饋電線路設(shè)備的選擇方法與主變壓器10kv側(cè)相同，選用gg-1a(f)-03型高壓開關(guān)柜，各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表7-3。10kv母線電壓互感器及避雷器選用gg-1a(f)-54型高壓開關(guān)柜，備用電源進線選用

43、gg-1a(f)-18型高壓開關(guān)柜，計算從略。安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目sn10-1oi/630高壓斷路器gn8-10t/600隔離開關(guān)laj-10電流互感器1010101051.4563060050/52.6416483006.7340522.640.7=4.88164=1024205=200（1200.05）1=36表7-3 10kv饋電線路設(shè)備7.3母線及廠區(qū)高壓配電線線路的選擇7.3.1 主變壓器35kv側(cè)引出線35kv側(cè)引出線倒顯得截面面積按經(jīng)濟電流密度選擇，按發(fā)熱條件和機械強度校驗。（1）按經(jīng)濟電流密度選擇導線的界面面積 工廠總計算負荷為3587.4kva，計算電流，

44、根據(jù)年最大負荷利用小時數(shù)，查表3-3知，則導線的經(jīng)濟截面面積為初選lgj-50型鋼芯鋁絞線。（2）校驗發(fā)熱條件 查附錄表6和附錄表8知，30是lgj-50型鋼芯鋁絞線的允許載流量為，因此發(fā)熱條件滿足要求。(3)校驗機械強度 查表5-1知，35kv型鋼芯鋁絞線的最小允許截面面積為35，因此所選lgj-50型導線滿足機械強度要求。7.3.2 10kv匯流母線與10kv側(cè)引出線10kv匯流母線與10kv側(cè)引出線按發(fā)熱條件選擇截面面積。然后進行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗。（1）按發(fā)熱條件選擇母線的截面面積 主變壓器10kv側(cè)計算電流為220a，查附錄表7和附錄表8知。30時單條、平放lmy-254型矩形鋁母線

45、的允許載流量為，故10kv匯流母線與10kv側(cè)引出線均選用lmy-254型矩形鋁母線。（2）熱穩(wěn)定校驗 查表4-5得，鋁母線的熱穩(wěn)定系數(shù)，因此最小允許截面面積為實際選用的母線截面面積a=24=100，所以熱穩(wěn)定滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗 10kv母線三相短路時的沖擊電流為6.73ka,設(shè)母線支持絕緣子的距=1.2，跨距數(shù)大于2，母線的相間距離s=250，因，故取母線截面的形狀系數(shù)k1。母線受到的最大電動力為母線的彎曲力矩為母線的截面系數(shù)為母線受到的最大計算應力為所以動穩(wěn)定滿足要求7.3.3 10kv配電線路由于廠區(qū)面積不大，各車間變電所距離總降壓變電所較近，廠區(qū)高壓配電線路采用電纜線路。直埋敷

46、設(shè)。由于廠區(qū)線路較短，因此按發(fā)熱條件選擇截面面積，然后進行熱穩(wěn)定校驗。以一車間變電所為例，10kv側(cè)計算電流為,查附表5，選zlq2-316型油浸紙絕緣電力電纜，20時其允許載流量，滿足要求。因為廠區(qū)高壓配電線路很短，線路首末兩端短路電流相差不大，故以10kv母線上短路時（點）的短路電流進行校驗。查表4-5得，油浸紙絕緣電力電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)，因此最小允許截面為熱穩(wěn)定不滿足要求，改選zlq2-335型電力電纜。 其它車間的電纜截面選擇過程相似，其計算結(jié)果見表7-4。車間名稱線路序號計算負荷計算電流電纜型號一車間wl1544.831.45zlq2-335二車間wl2713.841.2zlq2-33

47、5三車間wl3870.350.2zlq2-335鍛工車間wl4855.349.6zlq2-335工具、機修車間wl5561.632.4zlq2-335空壓站、煤氣站wl6729.642.1zlq2-335表7-4 廠區(qū)高壓配電線路計算結(jié)果第八章 繼電保護的配置與整定根據(jù)需要，對總降壓變電所如下設(shè)備安裝繼電保護裝置：主變壓器保護、10kv饋電線路保護、備用電源進線保護以及10kv母線保護。8.1變壓器保護總降壓變電所主變壓器容量為4000kva，根據(jù)規(guī)程要求，應裝設(shè)瓦斯保護、電流速斷保護、過電流保護以及過負荷保護。主變壓器繼電保護的原理接線圖和展開圖分別如圖8-1和圖8-2所示。圖8-1 總降壓

48、變電所主變壓器繼電保護的原理接線圖圖8-2 總降壓變電所主變壓器繼電保護的展開圖8.1.1電流速斷保護 電流速斷保護采用兩相兩繼電器式接線，繼電器為dl-11型，電流互感器的變比，保護裝置的動作電流應躲過變壓器二側(cè)母線（點）的最大三相短路穿越電流，即 靈敏度應按變壓器一次側(cè)（點）的最小兩相短路電流來校驗，即 8.1.2 過電流保護 過電流保護采用三個電流互感器接成完全星形接線方式，繼電器為dl-11型，電流互感器的變比，保護裝置的動作電流應躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流，即動作時間取1.5s。靈敏度應按變壓器二次側(cè)母線（k點）的最小兩相短路穿越電流來檢驗，即8.1.3 過負荷保護 過負荷保護

49、用一個dl-11型繼電器構(gòu)成，保護裝置動作電流應躲過變壓器的額定電流，既動作時間取1015s。8.2 10kv饋電線路保護由總降壓變電所送至每個車間變電所的線路需裝設(shè)瞬間電流速斷保護和過電流保護。保護采用兩相兩繼電器式接線，繼電器為dl-11型，電流互感器的變比?，F(xiàn)已一車間變電所為例進行整定計算。8.2.1速斷保護 保護裝置的動作電流應躲過車間變電器二次側(cè)母線（點）的最大三相短路穿越電流，即靈敏度應按饋電線路首端（點）的最小兩相短路電流來校驗，即8.2.2過電流保護 保護裝置的動作電流應躲過線路的最大負荷電流。即動作時間取0.7s。靈敏度應按車間變壓器二次側(cè)母線（點）的最小兩相短路穿越電流來校驗，即限于篇幅，備用電源進線保護、10