某機械廠降壓變電所的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 騰達(dá)機械廠降壓變電所的設(shè)計系 、 部： 電氣與信息工程系學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 2012年5 月摘 要電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。機械廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。變電所主接線設(shè)計是否合理，關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全、靈活和經(jīng)濟運行。本設(shè)計在給定機械廠具體資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，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)和容量類型選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝

2、置，最后按照要求寫出設(shè)計說明書。關(guān)鍵詞：電能；變電所；二次回路；變壓器abstractthe electricity is modern industrial production of main sources of energy and motive force. the core of the power supply system of machinery factory is substation. the wiring is reasonable design substation, related to the whole power system security, flexi

3、ble and economic operation.this design in a given machinery factory concrete material foundation, according to our factory will achieve the power and the actual situation of our electricity load, and appropriate consideration to the factory to the development of the production according to the safe

4、and reliable technology advanced economic and reasonable required the position of the substation, determine the main transformer substation numbers and capacity type choice lord wiring schemes and high or low voltage substation equipment and determine the outlet and the secondary circuit solutions,

5、choose the setting relay protection device, determine the lightning protection and grounding device, finally according to the request and write the design specification。key words：power；substation；the secondary circuit；transformer目 錄1 緒 論··········

6、83;···············································11.1 工廠供電的意義和要求

7、·······································11.2 工廠供電設(shè)計的一般原則········&#

8、183;····························21.3 本機械廠變電所的設(shè)計內(nèi)容及依據(jù)··················

9、···········22 負(fù)荷計算和無功功率計算及補償補償································42.1 負(fù)荷計算概述··

10、·············································42.2 負(fù)荷計算的方法···

11、··········································52.3 無功功率的補償······

12、·······································83 變電所主變壓器及主結(jié)線方案的選擇········

13、;························93.1 變電所的概述························

14、·······················93.2 變電所主接線選擇·························

15、;··················93.3 高壓線路導(dǎo)線的選擇·····························

16、83;···········103.4 低壓線路導(dǎo)線的選擇····································

17、·····104 變電所變壓器和主接線方案的選擇··································114.1 年耗電量的估算·····

18、3;·······································114.2 主變壓器臺數(shù)的選擇········&

19、#183;································114.3 變電所主變壓器容量的選擇··············&

20、#183;····················115 短路電流的計算···························&#

21、183;······················135.1 短路的原因及后果·························

22、··················135.2 本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算····························

23、83;136 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗······································166.1 一次設(shè)備的選擇與校驗的原則·····

24、83;···························166.2 變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇···················&#

25、183;·············176.3 變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的校驗·································1

26、76.4 變電所低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇·································186.5 變電所低壓側(cè)一次設(shè)備的校驗 ··········

27、3;·····················187 變電所低壓干線、支線上的熔絲及型號·························&

28、#183;····19 7.1 保護電力線路的熔斷器熔體電流的選擇·························19 7.2 保護電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇············

29、···········20 7.3 保護電壓互感器的熔斷熔體電流的選擇·························20 7.4 熔斷器的選擇與校驗·······&#

30、183;·································20 7.5 熔斷器保護靈敏度的校驗·············&#

31、183;·······················218 變電所二次回路方案的選擇積極電保護的整定······················&#

32、183;·22 8.1 二次回路方案的選擇·········································22 8.2 繼電保護的整定··&#

33、183;··········································229 變電站的防雷保護和接地保護····

34、83;·································26 9.1 防雷保護的概述··············&

35、#183;······························26 9.2 接地保護的概述·················

36、;····························2710 設(shè)計總結(jié)與體會····················

37、;······························29 11 參考文獻(xiàn)··················&

38、#183;·····································3012 致 謝···········

39、;···············································311 緒 論1.1 工廠供電的意

40、義和要求工廠供電就是指工廠供電所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)聲場的主要能源和動力。電能既易于由其他姓氏的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡單經(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。現(xiàn)代社會的信息技術(shù)和其他高新科技都是建立在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)上，因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。例如在機械工業(yè)中，電費開支僅占產(chǎn)品成本的5%左右。從投資額來看，一般機械工廠在供電設(shè)備上的投資，也僅占總投資的5%左右。因

41、此電能在工業(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，減輕工業(yè)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，如果供電突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生人身傷亡事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟上甚至生態(tài)環(huán)境上或政治上的重大損失。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。工廠供電工作要很好的為工業(yè)服務(wù)，切實保

42、證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能和環(huán)保工作，就必須達(dá)到下列基本要求：（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即連續(xù)供電的要求。（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 供電系統(tǒng)的投資要省，運行費用要低，并盡可能的節(jié)約電能和 減少有色金屬消耗量 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，既要照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。例如計劃用電問題，就不能只考慮一個單位的局部利益，更要有全局觀點。 1.2 工廠供電設(shè)計的一般原則按照國家標(biāo)準(zhǔn)gb50052-9

43、5供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、gb50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、gb50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范、jgj16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行變電所設(shè)計必須遵循以下原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。2、安全可靠、先進(jìn)合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負(fù)荷性質(zhì)、

44、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。1.3 本機械廠變電所的設(shè)計內(nèi)容及依據(jù)1、 供用電協(xié)議本廠與電業(yè)部門所簽定的供用點協(xié)議主要內(nèi)容如下：（1）從電業(yè)部門某10千伏變電所用10千伏架空線路向本廠供電，該所在距本廠8km處。（2）電業(yè)部門變電做配出線路定時限過電流保護裝置的整定時間為17秒。（3）在總配變電所10千伏側(cè)計量。（4）要求本廠的功率因數(shù)值在0.9以上。（5）供電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)：電業(yè)部門變電所

45、10千伏母線，為無限大電源系統(tǒng)，其短路容量為500兆伏安。2、 本廠的負(fù)荷性質(zhì)大多數(shù)車間為兩班制，全年最大負(fù)荷利用時數(shù)為4600小時，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為6小時該廠除鑄造車間，電鍍車間，和鍋爐房為二級負(fù)荷外，其余均為三級負(fù)荷低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380伏電氣照明及家用電器均為單相額定電壓為220伏，本廠負(fù)荷統(tǒng)計資料如表所示廠房編號廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力5200.40.71.02照明100.91.002鍛壓車間動力2400.30.651.17照明100.91.003金工車間動力3900.320.651.12照明100.91.004工具車間動力2900.3

46、50.651.33照明100.91.005電鍍車間動力4500.60.80.75照明100.91.006熱處理車間動力2600.620.820.82照明100.91.007裝配車間動力1700.40.751.02照明100.91.008機修車間動力1000.30.71.17照明50.91.009鍋爐車間動力1150.80.81.05照明30.91.0010倉庫動力500.40.90.75照明20.91.0011生活區(qū)照明4000.81.00.482 負(fù)荷計算及無功功率計算及補償2.1 負(fù)荷計算概述2.1.1 工廠電力負(fù)荷的分級及其對供電電源的要求（一） 電力負(fù)荷的概念電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載，有兩

47、種含義：1） 電力負(fù)荷指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如說重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動力符合、照明負(fù)荷等。2） 電力負(fù)荷指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（負(fù)載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷、滿負(fù)荷等。電力負(fù)荷的具體含義，視其是用的具體場合而定。（二） 電力負(fù)荷的分級按gb500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，電力負(fù)荷根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響分為三級：1 一級負(fù)荷一級負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者，如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需

48、長時間才能恢復(fù)等。在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。2 二級負(fù)荷二級負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者，如有主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。3 三級負(fù)荷三級負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，指所有不屬于上述一、二級負(fù)荷者。（三） 各級電力負(fù)荷對供電電源的要求1. 一級負(fù)荷對供電電源的要求由于一級負(fù)荷屬重要負(fù)荷，若中斷供電造成的后果十分嚴(yán)重，因此要求由兩個電源供電，當(dāng)其中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到損壞。一級負(fù)荷重特別重要的復(fù)合，除上述兩個電源外

49、，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。2. 二級負(fù)荷對供電電源的要求二級負(fù)荷也屬重要負(fù)荷，要求由兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺（這兩臺變壓器不一定在同一變電所）。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。只有當(dāng)負(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時，二級負(fù)荷可由一回路6kv及以上的專用架空線路供電。如果采用電纜線路時，則必須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承擔(dān)全部二級負(fù)荷。3三級負(fù)荷對供電電源的要求三級負(fù)荷不重要的一般負(fù)荷，對供電電源無特殊要求。2.1.2 負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的（1）計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)

50、荷。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。(2）尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。(3）平均負(fù)荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負(fù)荷，有時也計算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計算最大負(fù)荷和電能消耗量。2.2 負(fù)荷計算的方法采用

51、需要系數(shù)法對各個車間進(jìn)行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。具體步驟如下:1 鑄造車間動力部分:； ； 照明部分：； 2 鍛壓車間 動力部分: ； 照明部分:； 3 金工車間動力部分:； 照明部分:； 4 工具車間動力部分:； 照明部分:； 5 電鍍車間動力部分:； 照明部分:； 6 熱處理車間動力部分: ； 照明部分:； 7 裝配車間動力部分:； 照明部分:； 8 機修車間動力部分； 照明部分:； 9 鍋爐房動力部分:； 照明部分:； 10 倉庫動力部分 ：； 照明部分：；11 生活區(qū)照明 取全廠的同時系數(shù)為：，則全廠的計算負(fù)荷為： ；2.3 無功功率補償由以

52、上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：，為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90，取 。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.78提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：取:=700則補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：計算電流變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為： 補償后的功率因數(shù)為：滿足（大于0.90）的要求。3 變電所主變壓器及主結(jié)線方案的選擇3.1 變電所的概述變電所(substation)就是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所。為保證電能的質(zhì)量以及設(shè)備的安全，在變電所中還需進(jìn)行電壓調(diào)整、潮流（電力系統(tǒng)中

53、各節(jié)點和支路中的電壓、電流和功率的流向及分布）控制以及輸配電線路和主要電工設(shè)備的保護。按用途可分為電力變電所和牽引變電所（電氣鐵路和電車用）。3.2 變電所主接線選擇3.2.1 變電所主接線的要求變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。3.2.2 變電所主結(jié)線的選擇原則(1)安全 應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。(2)可靠 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級負(fù)荷對供電可靠性的要求。(3)靈活 應(yīng)能必要各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。(4)經(jīng)濟 在滿足上述要

54、求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。3.2.3 變電所常用主接線1. 只裝有一臺主變壓器的變電所主接線方案只裝有一臺主變壓器的變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線，根據(jù)高壓側(cè)采用的開關(guān)電器不同，有三種比較典型的主接線方案：(1)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；(2)高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或負(fù)荷型跌開式熔斷器的主接線方案；(3)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的主接線方案。2. 裝有兩臺主變壓器的變電所主接線方案裝有兩臺主變壓器的變電所的典型主接線方案有：(1)高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；(2)高壓采用單母線、低壓單母

55、線分段的主接線3.3 高壓線路導(dǎo)線的選擇架空進(jìn)線后接銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼鎧護套電力電纜blv-95,因高壓側(cè)計算電流，所選電纜的允許載流量：滿足發(fā)熱條件。3.4 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tn-c-s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lgj-185型鋼芯鋁線電纜，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) 保護線（pe線）的截面選擇一、 時，；二、 時，三、 時，4) 保護中性線（pen）的選擇

56、，?。╪線）與（pe）的最大截面。結(jié)合計算負(fù)荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為： 鑄造車間：lgj-240 兩根并聯(lián) 鍛壓車間：lgj-50 金工車間：lgj-95 工具車間：lgj-70 電鍍車間：lgj-240 熱處理車間：lgj-120 裝配車間：lgj-95 機修車間：lgj-16 鍋爐房： lgj-70 倉庫： lgj-16 生活區(qū)： lgj-185 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bv型號。4 變電所主變壓器和主接線方案的選擇4.1 年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到：年有功電能消耗量： 年無功電能耗電量： 結(jié)合本廠的情

57、況，年負(fù)荷利用小時數(shù)為4600h，取年平均有功負(fù)荷系數(shù)，年平均無功負(fù)荷系數(shù)。由此可得本廠：年有功耗電量： 年無功耗電量： 4.2 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。4.3 變電所主變壓器容量的選擇每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：1、暗備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：2、明備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）

58、15;=（1198.071397.75）?？紤]到未來510年的負(fù)荷發(fā)展，初步取=2000 ?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為sc9系列箱型干式變壓器。型號：sc9-2000/10 ，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sc9-2000/10200010.50.4dyn112.713.3 0.86（附：參考尺寸（mm）：長：1670寬：1200高：1740 重量（kg）：4500）5 短路電流的計算5.1 短路的原因及后果5.1.1 短路原因1. 元件損壞，例如設(shè)備絕緣材料老化，設(shè)計、制造、安裝、維護不

59、良等造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成為短路。2. 氣象條件影響，例如雷擊過后造成的閃爍放電，由于風(fēng)災(zāi)引起架空線斷線和導(dǎo)線覆冰引起電線桿倒塌等。3. 人為過失，例如工作人員帶負(fù)荷拉閘，檢修線路或設(shè)備時未排除接地線合閘供電，運行人員的誤操作等。人為破壞，如偷電線和美國的科索沃戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭時使用的碳纖維彈。4. 其他原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸風(fēng)箏跨接在載流裸導(dǎo)體上等。5. 其他原因，當(dāng)電池的正極（+）與負(fù)極（-）接在一起，會產(chǎn)生巨大的電流通過電線，電池會因此受損，電線也會變熱，這就是短路。5.1.2 短路的后果1. 產(chǎn)生大電流：有時會產(chǎn)生上萬甚至十幾萬安大電流。因此會產(chǎn)生大量的熱量損毀設(shè)備，電弧會將許多元

60、件短時間融化。同時產(chǎn)生的電流還會帶來一定的電磁力，它同樣會損壞設(shè)備。同樣可能造成重大火災(zāi)及傷害事件。2. 造成低電壓：它會使電氣設(shè)備無法正常工作。這種危害在醫(yī)院礦山時會引起危險。3. 干擾抑制與破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。4. 線損，熱損，無功功率等增大。5. 影響通信，通訊等。5.2 本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算本廠供電系統(tǒng)簡圖如下圖所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠8km的饋電變電站經(jīng)lgj-150架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計算本廠變電所高壓10kv母線上k-1點短路和低壓380v母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。圖（一）

61、下面采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路電流計算。（一）確定基準(zhǔn)值：取，則： （二）計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值： 1) 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值： 2) 架空線路的電抗標(biāo)么值：3） 電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此： 短路等效電路圖如圖（二）所示:圖（二）Ø 計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標(biāo)么值：2) 三相短路電流周期分量有效值： 3) 其他三相短路電流： 4) 三相短路容量：Ø 計算k-2點短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標(biāo)么值：2) 三相短路電流周期分量有效值：3) 其他三相短路電流： 4)

62、三相短路容量：6 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗6.1 一次設(shè)備的選擇與校驗校驗的原則6.1.1 按工作電壓選擇：設(shè)備的額定電壓 一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于所在系統(tǒng)的最高電壓，即， ， ，高壓開關(guān)設(shè)備、熔斷器、互感器及支柱絕緣額定電壓。6.1.2 按工作電流選擇：設(shè)備的額定電流 不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即6.1.3 按斷流能力選擇：設(shè)備的額定開斷電流 或斷流容量，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能的最大短路有效值或短路容量，即 或?qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。6.1.4 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗:a) 動穩(wěn)定校

63、驗條件: 或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值。b) 熱穩(wěn)定校驗條件: 6.2 變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用jyn2-10（z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。此高壓開關(guān)柜的型號：jyn2-10/4ztta（說明：4：一次方案號；z：真空斷路器；t：彈簧操動；ta ：干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取：高壓斷路器： zn2-10/600 高壓熔斷器：rn1-10/150電流互感器： lqj-10/5 電壓互感器：jdzj-10 高壓隔離開關(guān)：gn6-10/200 避雷器：hy5w6.3 變電

64、所高壓側(cè)一次設(shè)備的校驗校驗項目電壓kv電流a動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流斷流能力ka4ska裝設(shè)點條件參數(shù)數(shù)據(jù)0.38115.293.032一 次 設(shè) 備 型 號 規(guī) 格額定參數(shù)高壓斷路器zn2-10/600106003011.6高壓熔斷器rn1-10/1501015012電流互感器lqj-10-200/510200/5電壓互感器jdzj-10高壓隔離開關(guān)gn6-10/2001020025.5由表知高壓側(cè)所選一次設(shè)備的額定電壓、額定電流、動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定均滿足要求。6.4 變電所低壓一次設(shè)備的選擇低壓側(cè)采用ggd2型低壓開關(guān)柜，所選擇的主要低壓一次設(shè)備部分初選設(shè)備： 低壓斷路器：dw15系列 低壓熔斷器

65、：rm10系列 電壓互感器：jdg3-0.5 電流互感器：lqj 、lmz1 系列 刀開關(guān)： hd系列 6.5 變電所低壓一次設(shè)備的校驗：校驗項目電壓kv電流a動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流斷流能力ka4ska裝設(shè)點條件參數(shù)數(shù)據(jù)3803428.359.6335.36232.442一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器dw15-4000/4000380400080低壓熔斷器rm10系列380電壓互感器jdg3-0.5380/100電流互感器lqj、lmz13807 變電所低壓干線、支線上的熔絲及型號7.1 保護電力線路的熔斷器熔體電流的選擇保護線路的熔體電流，應(yīng)滿足下列條件：1. 熔體額定電流應(yīng)不小于線路的計

66、算電流，以使熔體在線路正常運行時不致熔斷，即 2. 熔體額定電流還應(yīng)躲過線路的尖峰電流，以使熔體在線路上出現(xiàn)正常尖峰電流時也不致熔斷。由于尖峰電流是短時最大電流，而熔體加熱 熔斷需一定時間，所以滿足條件為： 式中，k為小于1的計算系數(shù)。對供單臺電動機的線路熔斷器來說，此系數(shù)應(yīng)根據(jù)熔斷器的特性和電動機的起動情況決定：起動時間在3s以下（輕載起動），宜取k=0.250.35；起動時間在38s（重載起動），宜取k=0.350.5；啟動時間超過8s或頻繁起動、反接制動，宜取k=0.50.8。對多臺電動機的線路熔斷器來說，此系數(shù)應(yīng)視為線路上容量最大的一臺電動機的起動情況、線路尖峰電流與計算電流的比值接近

67、于1，則可取k=1.但必須說明，由于熔斷器品種繁多，特性各異，因此上述有關(guān)計算系數(shù)k的統(tǒng)一取值方法都不一定很恰當(dāng)，故gb500551993通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范規(guī)定：保護交流電動機的熔斷器熔體額定電流“應(yīng)大于電動機的額定電流，且其安秒特性曲線計及偏差后略高于電動機恰當(dāng)電流和起動時間交點。當(dāng)電動機頻繁起動和制動，熔體的額定電流應(yīng)再加大12級?！?. 熔斷器保護還應(yīng)與被保護的線路相配合，使之不致發(fā)生因過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔體不熔斷的事故，因此還應(yīng)滿足條件： 式中，為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量；為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許短路是過負(fù)荷倍數(shù)。如果熔斷器只作短路保護時，對電纜和絕緣導(dǎo)線，

68、取2.5；對明敷絕緣導(dǎo)線，取1.5。如果熔斷器不只作短路保護，而且要求作過負(fù)荷保護時應(yīng)取為1（當(dāng)則取為0.85）。對有爆炸性氣體和粉塵的區(qū)域內(nèi)的線路應(yīng)取為0.8。7.2 保護電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇 保護變壓器的熔斷器熔體電流，根據(jù)經(jīng)驗，應(yīng)滿足下式要求： 式中，為變壓器的額定一次電流。上式考慮了以下三個因素： 1. 熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流。油浸式變壓器的正常過負(fù)荷，在室內(nèi)可達(dá)20%，室外可達(dá)30%。正常過負(fù)荷下熔斷器不應(yīng)熔斷。 2. 熔體電流要躲過來自變壓器低壓側(cè)的電動機自啟動引起的尖峰電流。 3. 熔體電流還要躲過變壓器自身的勵磁涌流。勵磁涌流又稱空載合閘電流，是變

69、壓器在空載投入時或者在外部故障切除后突然恢復(fù)電壓時所產(chǎn)生的一個電流。7.3 保護電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇由于電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷很小，因此保護高壓電壓互感器的rn2型熔斷器的熔體額定電流一般為0.5a。7.4 熔斷器的選擇與校驗選擇熔斷器是應(yīng)滿足下列條件：1熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓。2熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的額定電流。3熔斷器的類型應(yīng)符合安裝條件（戶內(nèi)或戶外）及被保護設(shè)備對保護的技術(shù)要求。熔斷器還必須進(jìn)行斷流能力的校驗：1對限流式熔斷器（如rn1、rt0等），由于限流式熔斷器能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前完全熔斷并熄滅電弧，切除短路，因此需滿足條件： 式中， 為

70、熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏?；為熔斷器安裝地點的三相次暫態(tài)短路電流有效值，在無限大容量系統(tǒng)中， 。2. 對非限流式熔斷器（如rw4、rm10等），由于非限流式熔斷器不能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前熄滅電弧，切除短路，因此需滿足條件：式中，為熔斷器安裝地點的三相短路沖擊電流有效值。3. 對具有斷流能力上下限的熔斷器（如rw4等跌開式熔斷器），其斷流能力的上限應(yīng)滿足下列條件：式中，為熔斷器的最小分?jǐn)嚯娏?；為熔斷器所保護線路末端兩相短路電流（對中性點不接地的電力系統(tǒng)）。7.5 熔斷器保護靈敏度的檢驗為了保證熔斷器在其保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時可靠的熔斷，按規(guī)定，熔斷器保護的靈敏度應(yīng)滿足下列條件：式中， 為熔斷器的額

71、定電流； 為熔斷器保護線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的最小短路電流；對tn系統(tǒng)和tt系統(tǒng)，為線路末端的單相短路電流或單相接地故障電流；對it系統(tǒng)和中性點不接地系統(tǒng)，為線路末端的單相短路電流或單相接地故障高壓熔斷器來說，為低壓側(cè)母線的兩相短路電流折算到高壓側(cè)之值；k為靈敏系數(shù)的最小比值，如下表所示。熔體額定電流410a1632a4063a80200a250500a熔斷時間5s4.555670.4s8910118 變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定8.1 二次回路方案選擇1. 二次回路電源選擇 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

72、裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟性差。 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，維護方便。這里采用交流操作電源。2. 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構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路。3. 電測量儀表與絕緣監(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。

73、e) 低壓動力線路：裝設(shè)電流表一只。4. 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ard）（機械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（apd）。8.2 繼電保護的整定 繼電保護要求具有選擇性，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，因此繼電保護裝置比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護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）；帶時限過電流保護采用

74、反時限過電流保護裝置。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，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟，投資大大降低。此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護。8.2.1 變壓器繼電保護變電所內(nèi)裝有兩臺10/0.42000的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為，高壓側(cè)繼電保護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作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。a) 過電流保護動作電流的整定： ，故其動作電流：動作電流整定為9a。b) 過電流保護動作時限的整定由于此變電所為

75、終端變電所，因此其過電流保護的10倍動作電流的動作時限整定為。c) 電流速斷保護速斷電流倍數(shù)整定取 ，故其速斷電流為： 因此速斷電流倍數(shù)整定為： 。8.2.2 10kv側(cè)繼電保護在此選用gl-25/10型繼電器。由以上條件得計算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護的10倍動作時限整定為0.5s；過電流保護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2.008ka；變比為200/5a保護用電流互感器動作電流為9a。下面對高壓母線處的過電流保護裝置進(jìn)行整定。（高壓母線處繼電保護用電流互感器變比為200/5a）整定的動作電流取，故， 根據(jù)gl-25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為12a 。整定的動作時限：母線三相短路電流反映到中的電流:對的動作電流的倍數(shù)，即：由反時限過電流保護的動作時限的整定曲線確定的實際動作時間：=0.6s。的實際動作時間：母線三相短路電流反映到中的電流：對的動作電流的倍數(shù)，即：所以由10倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限：。8.2.3 380v側(cè)低壓斷路器保護整定項目：(a) 瞬時過流脫扣器動作電流整定：滿足 ：對萬能斷路器取1.35；對塑殼斷路器取22.5。(b) 短延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：滿足: 取1.2。另外還應(yīng)滿足前后保護裝置的選擇性要求，前一級保護動作時間比后一級至少長一個時間級差0.2s(0.4s,0.6s)。(c) 長延時過流