汽車修配廠加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計

1、供用電工程技術(shù)課程設(shè)計說明書汽車修配廠加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計 學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 李恒大 指導(dǎo)教師： 陳孟娜 職稱 講師 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣本1405班 學(xué) 號： 1430120527 完成時間： 2017年5月 摘 要本設(shè)計是汽車修配廠機(jī)加工車間的低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計。設(shè)計首先進(jìn)行了負(fù)荷計算，根據(jù)功率因數(shù)的要求在低壓母線側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償，進(jìn)而確定對主變器容量、臺數(shù)，從經(jīng)濟(jì)和可靠性出發(fā)確定主接線方案。其次通過短路電流計算出最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的短路電流，確定導(dǎo)線型號及各種電氣設(shè)備。最后根據(jù)本廠對繼電保護(hù)要求，確定相關(guān)的

2、保護(hù)方案和二次回路方案。本設(shè)計使用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算，采用并聯(lián)電容器在低壓側(cè)集中補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式運(yùn)行維護(hù)方便、且經(jīng)濟(jì)效益比較好。根據(jù)汽車修配加工車間用電特點和需求，主接線方案采用了高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的主接線方案。根據(jù)干式變壓器與油浸變壓器在經(jīng)濟(jì)和安裝條件對比，選擇兩臺SC9-500/10系列干式變壓器。在仔細(xì)研究各負(fù)荷的實際數(shù)據(jù)，并嚴(yán)格按照國家規(guī)定，依照以上設(shè)計步驟設(shè)計本供電系統(tǒng)設(shè)計方案，以到達(dá)提高生產(chǎn)效益的目的。關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；負(fù)荷計算；無功補(bǔ)償；短路計算；電氣設(shè)備選擇目 錄1 緒論11.1 設(shè)計背景和意義11.2 設(shè)計內(nèi)容12 負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償22.1 負(fù)荷計算2

3、2.1.1 負(fù)荷計算的方法選擇22.1.2 需用系數(shù)法22.1.3 負(fù)荷確定22.2 無功功率補(bǔ)償32.3無功補(bǔ)償容量計算42.3.1 無功補(bǔ)償方式選擇42.3.2 無功補(bǔ)償容量的確定42.3.3 補(bǔ)償容量計算43 變電所主接線方案設(shè)計及變壓器選擇53.1 主變壓器臺數(shù)與容量選擇53.1.1主變壓器臺數(shù)的選取原則53.2 總配變電所的主接線64 短路電流的計算及一次設(shè)備的選擇74.1 短路計算74.1.1 短路電流計算的目的74.1.2 路電流計算的規(guī)定74.1.3 短路電流計算74.2 一次設(shè)備選擇84.2.1 一次設(shè)備的選擇原則84.2.2 按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性84.2.3 一次設(shè)備

4、選擇與校驗85 車間變電所高低壓進(jìn)出線選擇125.1 高壓進(jìn)線選擇125.2 低壓出線選擇136 車間配電線路設(shè)計146.1 車間配電線路接線方案146.2 動力配電箱的選擇147 二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)整定157.1 繼電保護(hù)的目的157.2 繼電保護(hù)157.2.1 過電流保護(hù)157.2.3 電流速斷保護(hù)157.3 變壓器保護(hù)157.3.1車間變電所的各分廠變壓器保護(hù)157.4 繼電保護(hù)的選擇與整定167.4.1 繼電保護(hù)的種類167.4.2 反時限過電流保護(hù)167.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置168 防雷與接地168.1 防雷概述168.2 防雷與接地178.2.1 防雷裝置178.

5、2.2 架空線路的防雷保護(hù)178.2.3 車間變電所的防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計178.2.4 電力系統(tǒng)的接地188.2.5 配電所公共接地裝置的設(shè)計18設(shè)計總結(jié)19參考文獻(xiàn)20附錄一 車間變電所主接線圖211 緒論1.1 設(shè)計背景和意義工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。在工廠里，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小。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(qiáng)度，改善工人的勞動條

6、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)可造成嚴(yán)重的后果。因此，如何正確地計算選擇各級變電站的變壓器容量及其它主要電氣設(shè)備容量，這是保證企業(yè)安全可靠供電的重要前提。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，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。根據(jù)該工廠的規(guī)模、負(fù)荷情況、供電條件、技術(shù)要求、自然條件，設(shè)計其總配變電所及配電系統(tǒng)。1.2 設(shè)計內(nèi)容根據(jù)任務(wù)書的要求，本設(shè)計主要有以下內(nèi)容：

7、（1）車間的負(fù)荷計算及無功功率補(bǔ)償；（2）變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇；（3）變電所主接線方案的設(shè)計；（4）短路電流的計算，并進(jìn)行一次設(shè)備的選擇與校驗；（5）選擇車間變電所高低壓進(jìn)出線；（6）選擇電源進(jìn)線的二次回路方案及整定繼電保護(hù)；（7）防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計；2 負(fù)荷計算及無功補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計算2.1.1 負(fù)荷計算的方法及其適用范圍電力負(fù)荷計算方法包括:利用系數(shù)法、需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法。我國一般使用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法，如表2.1負(fù)荷計算方法及適用范圍。表1 負(fù)荷計算的方法及其適用范圍序號計算方法適用范圍需求系數(shù)法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多、臺設(shè)備容量相差不太懸殊時，一般用于干

8、線、配電電所的負(fù)荷計算二項式法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較少、的設(shè)備相差懸殊時，一般用于支干線和配電屏（箱）的負(fù)荷計算 所以本設(shè)計中用需要系數(shù)法計算機(jī)加工車間的負(fù)荷。2.1.2 需用系數(shù)法用電設(shè)備組的計算負(fù)荷，是指用電設(shè)備級從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負(fù)荷,設(shè)用電設(shè)備組的設(shè)備容量為，它指用電設(shè)備組所有設(shè)備(不含備用設(shè)備)的額定容量之和。由于用電設(shè)備組的設(shè)備實際上不一定都同時運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不可能都同時滿負(fù)荷，同時設(shè)備本身存在有功率損耗，因此，用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷應(yīng)為： 其中，為設(shè)備組的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；為設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與運(yùn)

9、行的設(shè)備容量之比：為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與取用功率之比；為配電線的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時的末端功率與首端功率之比。令，稱為需要系數(shù)。2.1.3 負(fù)荷確定根據(jù)利用需要系數(shù)法對汽車修配廠進(jìn)行負(fù)荷計算，表2為汽車修配廠各車間負(fù)荷計算表。表2 汽車修配工廠負(fù)荷計算表序號車間名稱供電回路代號設(shè)備容量計算負(fù)荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A0加工一車間NO.1 供電回路131.4526.2945.4852.5379.91NO.2 供電回路8962.3062.394.77NO.3 供電回路160.7132.1455.6164.2397.7NO.4

10、 供電回路1080812.151加工二車間NO.1 供電回路15546.554.471.57 108.73 NO.2 供電回路1203642.155.39 84.16 NO.3 照明回路10808.00 12.15 2鑄造車間NO.4 供電回路1606465.391.43 138.92 NO.5 供電回路1405657.179.98 121.51 NO.6 供電回路1807273.4102.82 156.22 NO.7 照明回路86.406.40 9.72 3鉚焊車間NO.8 供電回路1504589.199.82 151.66 NO.9 供電回15 171.91 NO

11、.10 照明回路75.605.60 8.51 4電修車間NO.11 供電回路150457890.05 136.82 NO.12 供電回路146446578.49 119.26 NO.13 照明回路10808.00 12.15 總計1797.16616.23726.49952.64 937.37 變壓器低壓側(cè)總計算負(fù)荷585.42 704.70 916.14 1393.58 2.2 無功功率補(bǔ)償近年來，隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，大范圍的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，同時對電網(wǎng)無功功率的要求也日益嚴(yán)格。無功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗以及保證其安全運(yùn)行所不可缺少的部分。電網(wǎng)

12、無功功率不平衡將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動，嚴(yán)重時會導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞事故。因此無功功率對電力系統(tǒng)是十分重要的。無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間互相交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償，這就是無功功率補(bǔ)償?shù)幕驹怼?.3無功補(bǔ)償容量計算2.3.1無功補(bǔ)償方式選擇無功功率補(bǔ)償?shù)姆椒ê芏?，采用電力電容器，或采用具有容性?fù)荷的裝置進(jìn)行補(bǔ)償。電力電容器作為補(bǔ)償裝置，具有安裝方便、建設(shè)周期短、

13、造價低、運(yùn)行維護(hù)簡便、自身損耗?。縦var功功率損耗約為0.30.4%以下）等優(yōu)點，是當(dāng)前國內(nèi)外廣泛采用的補(bǔ)償方法。電力電容器作為補(bǔ)償裝置有兩種方法：串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償是把是容器直接串聯(lián)到高壓輸電線路上，以改善輸電線路參數(shù)，降低電壓損失，提高其輸送能力，降低線路損耗。這種補(bǔ)償方法的電容器稱作串聯(lián)電容器，應(yīng)用于高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上，用電單位很少采用。并聯(lián)補(bǔ)償是把電容器直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。這種補(bǔ)償方法所用的電容器稱作并聯(lián)電容器，用電企業(yè)都是采用這種補(bǔ)償方法。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式分為高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和單獨就地補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償適于中小型工廠或車間變

14、電所作低壓側(cè)基本無功功率的補(bǔ)償，且運(yùn)行維護(hù)較方便。因此本設(shè)計采用并聯(lián)電容器在低壓側(cè)集中補(bǔ)償。2.3.2 無功補(bǔ)償容量的確定本設(shè)計選擇低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆椒?。在設(shè)計中希望無功補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于0.9，在前面負(fù)荷計算中已經(jīng)求出了每個車變的和補(bǔ)償前各車變的平均功率因數(shù)，則在計算無功補(bǔ)償容量選擇低壓集中補(bǔ)償方式，同時采用分組自動投切的電容器組補(bǔ)償。2.3.3 補(bǔ)償容量計算（1）補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為主變壓器容量選擇條件為 ，因此未進(jìn)行無功補(bǔ)償時，主變壓器容量應(yīng)選容量為630 kVA的變壓器兩臺。這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為 （2）無功補(bǔ)償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的co

15、s0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗Q遠(yuǎn)大于其有功功率損耗P，一般Q=(45)P，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90 ，這里取cos=0.92 。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由063提高到092，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為取Q=480kvar（3）補(bǔ)償后變壓器的容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為因此每臺主變壓器容量可改選為500 kVA。比補(bǔ)償前容量減少130 kVA。變壓器的功率損耗為變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為無功功率補(bǔ)償，工廠的功率因數(shù)為這一功率因數(shù)滿足要求。 (4)無功補(bǔ)償前后比較 (5)補(bǔ)償裝置的選擇本設(shè)計選用的并聯(lián)電容器的型號為CLMD

16、 53低壓并聯(lián)電容器，其技術(shù)參數(shù)如表3所示。表3 CLMD 53低壓并聯(lián)電容器主要技術(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品型號額定電壓/標(biāo)稱容量/頻率/組數(shù)每組個數(shù)CLMD 530.43040283 變電所主接線方案設(shè)計及變壓器選擇3.1主變壓器臺數(shù)與容量選擇3.1.1主變壓器臺數(shù)的選取原則（1）應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺變壓器，當(dāng)一臺發(fā)生故障或檢修時，另一臺可以對負(fù)荷持續(xù)供電。對只有二級負(fù)荷的變電所也可以只采用一臺變壓器，但必須有備用電源。（2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考慮用兩臺變壓器。（3）除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一

17、臺變壓器。但負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺以上變壓器。3.1.2 主變壓器的確定（一） 供電電源條件:1) 電源由10KV總降壓變電所采用電纜線路受電,電線路長300m.線路阻抗為0.38。2) 工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計。3) 工廠總降壓變電所10KV配電出線定時限過流保護(hù)裝置的整定時間top=2s。4) 要求車間變電所最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得低于0.9。（二）根據(jù)本廠屬于三級負(fù)荷和前面視在功率的計算，再根據(jù)選擇主變壓器的原則，在安全可靠供電的情況下從經(jīng)濟(jì)角度考慮本設(shè)計中選擇兩臺變壓器給該車間進(jìn)行供電。根據(jù)補(bǔ)償后一次側(cè)容量為650.1

18、kVA,考慮百分之15%的余量后總?cè)萘繛?變壓器容量,因此選擇其額定容量為500KVA。3.2 總配變電所的主接線本設(shè)計是有兩臺變壓器的小型變電所。根據(jù)本車間的情況，負(fù)荷量不大，可靠性要求較高，用10KV進(jìn)線供電；根據(jù)上面的設(shè)計原則和要求設(shè)計方案如下圖所示圖1高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺變壓器變電所主接線圖該方案供電可靠性高，當(dāng)任意一臺變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時，該變壓器通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電，如果兩臺主變壓器低壓側(cè)主開關(guān)（采用電磁或電動機(jī)合閘操作的萬能式低壓斷路器）都裝設(shè)互為備用電源自動投入裝置（APD），則任一主變壓器低壓主開關(guān)因電源

19、斷電（失壓）而跳閘時，另一主變壓器低壓側(cè)的主開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)將在APD作用下自動合閘，恢復(fù)整個變壓所的正常供電。4 短路電流的計算及一次設(shè)備的選擇4.1 短路計算4.1.1 短路電流計算的目的（1）作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。 （2）繼電保護(hù)的設(shè)計和整定。（3）電氣主接線方案的確定。（4）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定設(shè)計。4.1.2 短路電流計算的規(guī)定（1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。（2）選擇導(dǎo)體和電器用

20、的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。（3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)按選擇在正常接線時短路電流為最大的地點。（4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。4.1.3 短路電流計算如圖2所示為根據(jù)變電所主接線方案繪制的短路等效電路圖,圖中標(biāo)出各元件的電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明了短路計算點。按供電工程設(shè)計說明,短路計算點的短路電流如表所示。圖2 短路電流計算等效電路圖表4 短路計算表短路計算點運(yùn)行方式三相短路電流（kA）電壓（kV）三相短路容量Sk(MVA)Ik(3)ish(3)Ish(3)k-19

21、.1723.3813.8410.5166.7k-2最大運(yùn)行31.357.834.10.421.74最小運(yùn)行13.2524.414.450.411.634.2 一次設(shè)備選擇4.2.1 一次設(shè)備的選擇原則為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列原則選擇和校驗：（1）按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。（2）按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗。（3）考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。（4）按各類設(shè)備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確級等進(jìn)行選擇。4.2.2 按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性（一） 短路熱穩(wěn)定校驗短

22、路熱穩(wěn)定校驗就是要求所選的電器，當(dāng)短路電流通過它時，其最高溫度不應(yīng)超過制造廠規(guī)定的短路時發(fā)熱允許溫度。（二） 動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是指電器承受短路電流引起機(jī)械效應(yīng)的能力，在校驗時，用短路電流的最大幅值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進(jìn)行比較即 或 式中短路沖擊電流及其有效值；4.2.3 一次設(shè)備選擇與校驗(一）高壓側(cè)一次設(shè)備及其選擇 1、高壓開關(guān)柜的選擇 根據(jù)主接線方案,選擇GG-1A(F)-11型作為進(jìn)線開關(guān)柜其設(shè)備型號,規(guī)格的選擇及校驗如表5所示：表5 GG-1A(F)-11進(jìn)線開關(guān)柜一次設(shè)備選擇校驗結(jié)果選擇項目裝置地點數(shù)據(jù)設(shè)備的型號規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)高壓斷路器高壓隔離開關(guān)電流互感器SN10-1

23、0 GN8-10/400LQJ-10-200/5電壓10KV10KV10KV10KV電流37.58A630A400A200/5A斷流能力9.17KA16KA/動穩(wěn)定23.38KA40KA40KA160*2(1/2)*0.4=90.5KA熱穩(wěn)定172.4KA162*2=512KA142*5s=980KA（75*0.4)2*1=900KA校驗結(jié)論合格合格合格（注：本設(shè)計，,電流互感器的動穩(wěn)定,其中為動穩(wěn)定倍數(shù)）2、 電能計量和互感器柜的選擇GG-1A-J型，其設(shè)備型號,規(guī)格的選擇及校驗如表6所示。表6 GG-1A-J高壓計量柜一次設(shè)備選擇校驗結(jié)果選擇項目裝置地點數(shù)據(jù)設(shè)備的型號規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)高壓隔

24、離開關(guān)高壓熔斷器電流互感器電壓互感器GN8-10/400RN2-10LQJ-10-200/5JDZ-10電壓10KV10KV10KV10KV10KV電流37.58A400A0.5200/5A/斷流能力9.17KA/50KA/動穩(wěn)定23.38KA40KA/160*2(1/2)*0.4=90.5KA/熱穩(wěn)定172.4KA142*5s=980KA/（75*0.4)2*1=900KA/校驗結(jié)論合格合格合格合格3、避雷器選擇GG-1A-55柜其設(shè)備型號,規(guī)格的選擇及校驗如表7所示。表7 GG-1A-55高壓避雷器選擇校驗結(jié)果選擇項目裝設(shè)地點數(shù)據(jù)設(shè)備型號規(guī)格參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)避雷器FS3-10電壓10KV10K

25、V電流37.58A/斷流能力9.17KA/動穩(wěn)定23.38KA/熱穩(wěn)定172.4KA/結(jié)論合格4、穿墻套管的選擇在10kV電壓等級下，不同相帶電導(dǎo)體的最小安全距離為0.125m,因此設(shè)匯流母線相間距離為a=0.5m，查矩形母線形狀系數(shù)圖可知，匯流母線截面的形狀系數(shù)。根據(jù)額定電壓和額定電流，本設(shè)計初步選擇FCGW-10/200-630復(fù)合干式穿墻套管，其主要技術(shù)參數(shù)如表8所示。(設(shè)絕緣子跨距為1.2)表8 FCGW-10/200-630復(fù)合干式穿墻套管主要技術(shù)參數(shù)型號額定電壓/kV額定電流/A雷電沖擊耐受電壓峰值/kV工頻耐受電壓有效值/kV彎曲破壞負(fù)荷/N允許彎曲負(fù)荷/NFCGW-10/200

26、-63010200160075301250625動穩(wěn)定校驗：穿墻套管彎曲破壞負(fù)荷為滿足動穩(wěn)定條件。故選擇FCGW-10/200-630型復(fù)合干式穿墻套管符合要求。（2） 低壓側(cè)一次設(shè)備選擇及校驗低壓配電屏的種類有PGL型和GGD，GGD型低壓開關(guān)柜性能比PGL型低壓配電屏優(yōu)越，考慮PGL型價格便宜，經(jīng)濟(jì)效果好，能滿足要求，因此本設(shè)計用PGL型低壓配電屏。1、低壓配電屏選擇： 根據(jù)變電所一車間低壓配電室的面積及配電需要，選擇低壓配電屏七臺，其中一臺為低壓側(cè)電源進(jìn)線配電屏，其它六臺分別為一車間、二車間、鑄造車間、鉚焊車間、電修車間和備用的低壓配電屏。NO.1 低壓側(cè)電源進(jìn)線配電屏選擇PGL-1-0

27、4，PGL-1-04A型低壓配電屏選擇校驗結(jié)果如表9所示。表9 PGL-1-04A低壓配電屏選擇校驗結(jié)果選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定熱穩(wěn)定結(jié)論裝設(shè)地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V1151A31.3KA57.8KA685.8KA低壓側(cè)一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓刀開關(guān)HD13-1500/30380V1500A/合格低壓斷路器DW10-1500/3380V1500A40KA/合格 電流互感器LMZJ1-0.5-500/5500V1500KA/合格(注：=0.7s)NO.2 低壓側(cè)一車間選擇低壓配電屏PGL-1-40A。 PGL-1-40型低壓配電屏選擇校驗結(jié)果如表10所示。表10 PGL-1-40型

28、低壓配電屏選擇校驗結(jié)果電壓電流斷流能力動穩(wěn)定熱穩(wěn)定結(jié)論裝設(shè)地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V284.2A31.3KA57.8KA685.8KA低壓側(cè)一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓刀開關(guān)HD13-400/31380V400A/合格電流互感器LMZ1-0.5-200/5500V200/5A/合格NO.1低壓斷路器DZ20-160/3380V160A25A/合格NO.2低壓斷路器DZ20-160/3380V160A25A/合格NO.3低壓斷路器DZ20-160/3380V160A25A/合格NO.4低壓斷路器DZ20-100/3380V100A25A/合格NO.3 由于機(jī)加工二車間、鑄造車間、電修車間支路干線同

29、一車間額定電流都小于160A所以低壓配電屏中一次設(shè)備與一車間類同。NO.4 鉚焊車間選擇低壓配電屏PGL-1-40。 PGL-1-40型低壓配電屏選擇校驗結(jié)果如表11所示。表11 PGL-1-40型低壓配電屏選擇校驗結(jié)果電壓電流斷流能力動穩(wěn)定熱穩(wěn)定結(jié)論裝設(shè)地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V332A31.3KA57.8KA685.8KA低壓側(cè)一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓刀開關(guān)HD13-400/31380V400A/合格電流互感器LMZ1-0.5-200/5500V200/5A/合格NO.1低壓斷路器DZ20-160/3380V160A25A/合格NO.1低壓斷路器DZ20-200/3380V200A25A

30、/合格NO.1低壓斷路器DZ20-100/3380V100A25A/合格5 車間變電所高低壓進(jìn)出線選擇 5.1 高壓進(jìn)線選擇（一）高壓母線選擇根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊，35kV及以下的配電裝置一般優(yōu)先選用矩形的鋁母線。因此在本設(shè)計中，首先考慮應(yīng)選用矩形的鋁母線。高壓側(cè)計算電流=37.58A。a) 經(jīng)查表得經(jīng)濟(jì)電流密度=0.9 A/mm2則經(jīng)濟(jì)截面=37.58/0.9=41.7mm2選型矩形鋁母線，截面積為75mm2。b）檢驗發(fā)熱條件：查得型矩形鋁母線的允許載流量（室內(nèi)40C）時=215A=37.58A所以所選型矩形鋁母線滿足發(fā)熱條件。c)檢驗機(jī)械強(qiáng)度：因為 =35mm2=37.58A 所以所選

31、YJV22-325-SC51-FC型號的電纜滿足發(fā)熱條件。c) 檢驗機(jī)械強(qiáng)度：因為 =35mm2=1151.6A所以所選型矩形鋁母線滿足發(fā)熱條件。c)檢驗機(jī)械強(qiáng)度：因為 =16mm2800mm2所以所選型矩形鋁母線也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 因此選擇型號為型矩形鋁母線滿足要求。d ) 線路電壓損耗計算 由于低壓側(cè)母線線路長度較短無需計算線路電壓損耗。6 車間配電線路設(shè)計6.1 車間配電線路結(jié)線方案本車間采用動力照明各取了380/220V三相四線制TN-C系統(tǒng)。車間用電設(shè)備較多，排列整齊，且均屬于第三類負(fù)荷。經(jīng)綜合考慮后采用樹干式結(jié)線方式。6.2 動力配電箱的選擇如表12所示為機(jī)加工一車間各配電線路的

32、選擇結(jié)果。其詳細(xì)選擇過程見附錄三所示。表12 汽車加工一車間各配電線路的選擇結(jié)果設(shè)備代號設(shè)備名稱容量KW計算電流啟動電流動作電流斷路器型號線路規(guī)格型號1車床C630M10.1 18.1 126.8 152DZ20-160/3BV-34 SC152萬能工具磨床M5M2.1 3.7 28.0 31.2 DZ20-40/3BV-31.5 SC153、4、5普通車床C620-17.6 13.6 95.5 115DZ20-160/3BV-34 SC156普通車床C620-35.6310.170.584.6DZ20-100/3BV-31.5 SC157、8、9、10、11、12普通車床C6204.6 8.

33、3 57.9 69.5 DZ20-80/3BV-31.5 SC1513螺旋套絲機(jī)S-81393.1 5.6 39.1 47.0 DZ20-80/3BV-31.5 SC1514普通車床C63010.1 18.1 126.8 152DZ20-200/3BV-34 SC1515管螺紋車床Q1197.6 13.6 95.5 115DZ20-160/3BV-34 SC1516搖臂鉆床Z358.5 15.2 106.5 128DZ20-160/3BV-34SC1517、18圓柱立式鉆床Z50403.1 5.6 39.1 47.0 DZ20-80/3BV-31.5 SC15195t單梁吊車10.2 18.3

34、 127.8 153DZ20-200/3BV-34 SC1520立式砂輪1.8 3.1 21.9 26.3 DZ20-40/3BV-31.5 SC1521、22牛頭刨床B6653.0 5.4 37.6 45.1 DZ20-80/3BV-31.5 SC1523萬能銑床X63WT13.0 23.3 162.9 195DZ20-200/3BV-310 SC2024立式銑床X52K9.1 16.3 114.3 137DZ20-160/3BV-34 SC1525滾齒機(jī)Y-364.1 7.3 51.4 61.6 DZ20-80/3BV-31.5 SC1526插床B50324.0 7.2 50.1 60.1

35、 DZ20-80/3BV-31.5 SC1527弓鋸機(jī)G721.7 3.0 21.3 25.6 DZ20-40/3BV-31.5 SC1528立式鉆床Z5120.6 1.1 7.5 9.0 DZ2020/3BV-31.5 SC1529電極鹽浴電阻爐20.0 35.8 250.5 301DZ20-350/3BV-310 SC2530井式回火電阻爐24.0 42.9 300.6 361DZ20-400/3BV-316 SC2531箱式加熱電阻爐48.0 85.9 601.3 722DZ20-800/3BV-350 SC507 二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)整定7.1 概述工廠供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，必

36、須有相應(yīng)的保護(hù)裝置將故障部分及時的從系統(tǒng)中切除，以保證非故障部分的正常工作，或發(fā)出報警信號，以便值班人員檢查并采取消除故障的措施。工廠供電系統(tǒng)的高壓配電網(wǎng)保護(hù)裝置采用繼電保護(hù)裝置或高壓熔斷器，車間低壓配電系統(tǒng)保護(hù)裝置采用低壓斷路器和低壓熔斷器。繼電保護(hù)裝置及各種不同類型的繼電器，以一定的方式連接與組合，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)動作，作用于斷路器脫扣線圈或給出報警信號，以達(dá)到對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的目的。7.2 繼電保護(hù)7.2.1 過電流保護(hù)當(dāng)流過被保護(hù)元件中的電流超過預(yù)先整定的某個數(shù)值時就使斷路器跳閘或給出報警信號的裝置。定時限過電流保護(hù)裝置電流繼電器本身的動作時限是固定的，與通過他的電流大小無關(guān)。

37、整定保護(hù)裝置的電流值時，必須使返回電流大于線路出現(xiàn)且能持續(xù)12秒的尖峰電流。反時限過電流保護(hù)裝置繼電器本身動作帶有時限，并有動作指示掉牌信號，所以回路不需接時間繼電器和信號繼電器。和定時限保護(hù)裝置比較，反時限過電流保護(hù)裝置所須的繼電器數(shù)量少，因而投資少、接線簡單，可用于交流操作，且能實現(xiàn)電流速斷保護(hù)。缺點是它的動作時限誤差大，尤其是在速斷部分。7.2.3 電流速斷保護(hù)定時限電流保護(hù)裝置的時限一經(jīng)整定便不能變動，當(dāng)某段發(fā)生三相短路故障時，斷路器的繼電保護(hù)動作時間必須經(jīng)過才能動作，達(dá)不到速斷的目的，為了減小本段線路故障下的事故影響范圍，當(dāng)過電流保護(hù)的動作限大于0.50.7時，便需設(shè)置電流速斷保護(hù)，

38、以保證本段線路的短路故障能迅速切除。7.3 變壓器保護(hù)7.3.1車間變電所的各分廠變壓器保護(hù)電流速斷保護(hù)：防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動作于跳閘。過電流保護(hù)：防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)動作于跳閘。過負(fù)荷保護(hù)：防御變壓器本身的對稱過負(fù)荷及外部短路引起的過載。按具體條件裝設(shè)。7.4 繼電保護(hù)的選擇與整定7.4.1 繼電保護(hù)的種類廠區(qū)10KV線路保護(hù)：根據(jù)本廠的實際情況，設(shè)下列保護(hù)：過電流保護(hù)，電流速斷保護(hù)7.4.2 反時限過電流保護(hù)反時限過電流保護(hù)裝置所需的繼電器數(shù)量少，因而投資少、接線簡單，可用于交流操作，且能同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)。缺點是它的動作時限誤差大

39、，尤其是在速斷部分。鑒于反時限過電流保護(hù)裝置具有簡單、經(jīng)濟(jì)等特點，在中小型工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用的很普遍。在本設(shè)計中也采用反時限過電流保護(hù)。為了保證動作的選擇性過電流保護(hù)動作時限的整定，應(yīng)從距離電源最遠(yuǎn)的保護(hù)裝置（末級）開始，即自負(fù)載側(cè)向電源側(cè)數(shù)過去，后一級的線路保護(hù)的動作時限應(yīng)比前一級線路的保護(hù)時限大一個時間階級t 。各段線路保護(hù)的時限是逐級提高的，一般t取0.50.7秒。7.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置 低壓總開關(guān)采用DW15-1500/3型，低壓斷路照明，三相勻裝過流脫扣器，既可保護(hù)低壓的相間短路和過負(fù)荷（利用其延時脫扣器），而且所保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路短路。 經(jīng)效驗均能滿足要求。8 防雷與

40、接地8.1 防雷概述工廠供電系統(tǒng)中防雷與接地在工廠供電系統(tǒng)中占有極其重要的地位，其中由于過電壓使絕緣破壞是造成系統(tǒng)故障的主要原因，系統(tǒng)中磁能和電能的轉(zhuǎn)化，或電能通過電容的傳遞，以及線路參數(shù)選擇不當(dāng)，致使工頻電壓或高次諧波電壓下發(fā)生諧振等產(chǎn)生的過電壓，稱為內(nèi)過電壓。單從工廠供電系統(tǒng)來看，不會造成很大威脅，所以對內(nèi)過電壓不必多做考慮。由雷擊引起的過電壓屬于外過電壓，；雷電流流過地面的被擊物時，具有極大的破壞性，其電壓可達(dá)數(shù)百萬伏至數(shù)千萬伏，電流達(dá)幾十萬安，造成人畜傷亡，建筑物炸毀或燃燒，線路停電及電氣設(shè)備損壞等嚴(yán)重事故。8.2 防雷與接地8.2.1 防雷裝置(1)避雷針避雷針的作用是它能對雷電場產(chǎn)

41、生一個附加電場，使雷電場畸變，因而將雷云的放電通路吸引到避雷針本身，由它及與它相連的引下線和接地體將雷電流安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)了附近的建筑物和設(shè)備免受雷擊。(2)避雷器雷電擊中送電線路后，雷電波沿導(dǎo)線傳播，若無適當(dāng)保護(hù)措施，必然進(jìn)入變電所或其他用電設(shè)施，造成變壓器、電壓互感器或大型電動機(jī)的絕緣損壞，避雷器就是防止行波侵入而設(shè)置的保護(hù)裝置。避雷器有管式避雷器和閥式避雷器。8.2.2 架空線路的防雷保護(hù)工廠供電系統(tǒng)架空線路的防雷：送電線路防雷的目的是盡量保持導(dǎo)線不受雷擊，即使受到雷擊，也不致發(fā)展成為穩(wěn)定電弧而中斷供電。工廠供電系統(tǒng)的輸電線路的特點如下：1） 一般廠區(qū)架空線路都在35KV以下，中性點不接地系統(tǒng)，當(dāng)雷擊桿頂對一相導(dǎo)線放電時，工頻接地電流很小，不會引起線路的跳閘。2） 工廠配電線路一般不長，廠區(qū)內(nèi)一般采用電纜供電，即使用架空線，也會受到建筑物和樹木的屏蔽，遭受雷擊的機(jī)會比較小。3） 對重要負(fù)荷的工廠較易實現(xiàn)雙電源供電和自動合閘裝置，可以減輕雷害事故的影響。對于10.5KV架空線高度較低