畢業(yè)設(shè)計(jì)電氣設(shè)備生產(chǎn)有限公司供配電設(shè)計(jì)

1、信息科學(xué)與工程學(xué)院2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 某電氣設(shè)備成套生產(chǎn)有限公司供配電設(shè)計(jì) 院（系） 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 屆 別 2011屆 學(xué) 號(hào) 0715311019 姓 名 洪志陽(yáng) 指導(dǎo)老師 方瑞明 教授 華僑大學(xué)教務(wù)處印制 2011年5月摘 要電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力.隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來(lái)越高的要求。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。本設(shè)計(jì)是針對(duì)某電氣設(shè)備成套生產(chǎn)有限公司供配電設(shè)計(jì)。以發(fā)電廠電氣部分、高電壓技術(shù)、繼電保護(hù)等專業(yè)知識(shí)為理論依據(jù)，主

2、要對(duì)該廠變電站高壓部分進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過(guò)負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備與進(jìn)出線，合理選擇整定繼電器保護(hù)裝置，最后按要求繪出設(shè)計(jì)圖樣。具體過(guò)程和步驟:根據(jù)工廠總平面圖,工廠負(fù)荷情況,供電電源情況,氣象資料,地區(qū)水文資料和電費(fèi)制度等,先計(jì)算電力負(fù)荷,判斷是否要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償,接著進(jìn)行變電所位置和型式選擇,并確定變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量, 主接線方案選擇,然后進(jìn)行短路電流的計(jì)算,并對(duì)變電所一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)和高低壓線路的選擇，最后繪出變電所電氣主接線圖和平面布置圖，完成本次設(shè)計(jì)。  關(guān)鍵詞：變電站設(shè)計(jì)；負(fù)荷統(tǒng)計(jì)；短路電流

3、計(jì)算abstractenergy modern industrial production is the major energy and power. with the development of modern civilization and progress, social production and life to the quality of power supply and management of the increasingly high demands. factories power supply system is the core of the substatio

4、n. therefore, the design and construction of a security, economic substation, is extremely important.the design is for a electric co,ltd for distribution design. the electric power plants to some, high-voltage technology, such as protection for the theoretical basis of professional knowledge, high v

5、oltage substation on the main part of the plant design graduate training. through the load calculation, to determine the number and capacity of the main transformer, short-circuit current calculation, choose substation lord wiring schemes and high and low voltage equipments and into the stages, the

6、reasonable choice setting relay protection device, finally required design specification, and write draw design pattern.detailed process and the steps: according to the factory total plan, the load condition ,the power supply, the meteorological data, the district hydrologic data and electric system

7、, the first calculated to power load, judge whether calculated to reactive power compensation, and choose the position and type of the substation , and determine the transformer substation numbers and capacity, the main connection scheme selection, thent concluded the calculation of short-circuit cu

8、rrent, and once for substation equipment selection and calibration, and high and low voltage circuit choice. finally draw the electrical main wiring diagrams and floor charts to complete this design.keywords：design the power substation, load counts, short circuit electric current secretly scheme aga

9、inst目 錄摘 要iabstractii第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1設(shè)計(jì)題目11.2 設(shè)計(jì)要求11.3 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料1第二章 各種負(fù)荷的計(jì)算42.1 負(fù)荷分級(jí)42.2 計(jì)算負(fù)荷概念52.3 計(jì)算負(fù)荷目的52.4 計(jì)算負(fù)荷意義52.5 各車間的負(fù)荷計(jì)算6第三章 各車間變電所的設(shè)計(jì)選擇83.1變電所設(shè)計(jì)原則83.2 各車間變電所位置及全廠供電平面草圖83.3 各車間變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇10第四章 工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)124.1 供電方案論證124.2 總降壓變電所位置選擇及要求154.3 變配電所主接線設(shè)計(jì)方案16第五章 短路電流計(jì)算175.1 短路的種類及產(chǎn)生短路的原因175.2 短

10、路的危害175.3 計(jì)算短路電流的目的和任務(wù)185.4 短路電流的計(jì)算18第六章 廠內(nèi)10kv線路的截面選擇256.1 10kv電纜選擇25第七章 變電所高低壓設(shè)備的選擇287.1 選擇原則287.2 高低壓開關(guān)柜的選擇287.3 電氣設(shè)備的校驗(yàn)29第八章 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置338.1 繼電保護(hù)裝置338.2 繼電保護(hù)的配置33第九章 防雷和接地369.1 防雷保護(hù)369.2 變電所內(nèi)電氣裝置的接地37結(jié) 語(yǔ)38參考文獻(xiàn)39致謝40iv第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)題目 某電氣設(shè)備成套生產(chǎn)有限公司供配電設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)要求根據(jù)本廠用電負(fù)荷和供電條件，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本著

11、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求確定變電所的位置與形式，通過(guò)負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量，進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變壓器的主接線，及高低壓電氣設(shè)備，選擇繼電保護(hù)裝置，并寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書，繪制出設(shè)計(jì)圖紙。1.3 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料31 工廠總平面圖（見(jiàn)附圖1, 比例：1:6000）32 負(fù)荷情況本廠動(dòng)力站、房的部分設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷，鑄鋼車間有50%的負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，熱處理車間有60%的負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，其余均為三級(jí)負(fù)荷，本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見(jiàn)附表。33 電源3.3.1 工廠東北方向 16 公里處: 有一新建地區(qū)降壓變電所,110/35/10kv, 1×25mva變壓器一臺(tái)作為工廠的主電源，允許用

12、35kv或10kv中的電壓以一回架空線向工廠供電。3.3.2 由正北方向 5 公里處的其它工廠引入10kv電纜作為備用電源，一般不投入，在該廠的主電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，提供照明及部分重要負(fù)荷用電。輸電容量不得超過(guò)全廠計(jì)算負(fù)荷的20%。34 電源短路容量 35千伏側(cè)系統(tǒng)最大三相短路容量 1000mva 35千伏側(cè)系統(tǒng)最小三相短路容量 500mva35 供電部門對(duì)功率因數(shù)要求值: 35千伏供電時(shí) 0.9 10千伏供電時(shí) 0.9536 電價(jià): 兩部電價(jià)制: 變壓器安裝容量每 1kva 20元/月. 電度電價(jià): 供電電壓為: 35kv時(shí), 0.55元/kwh 供電電壓為: 10kv時(shí), 0.58元/k

13、wh* 工廠為二班制,全年工作時(shí)數(shù)4500小時(shí)，最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)4000小時(shí).* 線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資: zj = 5000元/kw.37 氣象、地質(zhì)、水文資料 本廠地處江蘇平原地區(qū)，平均海拔7.5米，地質(zhì)以砂粘土為主，地下水位2米，最熱月平均最高溫度26，最熱月地下0.8米處平均溫度20，極端最高溫度40，極端最低溫度10。38 其它基礎(chǔ)資料（略）附表1：負(fù)荷數(shù)據(jù)表 車間名稱1# 鑄鋼車間2# 熱處理車間3# 鍛工車間4# 焊接車間安裝容量(kw)150020002000250015001800200250車間名稱5# 金工車間6# 總裝車間7# 空壓站8# 煤氣站安裝容量(

14、kw)400500150200700800500600 附圖 某工廠總平面圖 (比例： 1：8000)第二章 各種負(fù)荷的計(jì)算2.1 負(fù)荷分級(jí)電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響的程度，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷。1.一級(jí)負(fù)荷a.中斷供電將造成人身傷亡者。b.中斷供電將造成重大政治影響者。c.中斷供電將造成重大經(jīng)濟(jì)損失者。d.中斷供電將造成公共場(chǎng)所秩序嚴(yán)重混亂者。(1).一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷是指：中斷供電將發(fā)生中毒，爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷；b.特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷；c.如正常電源中斷時(shí)，必須設(shè)有處理安全停產(chǎn)所必須的應(yīng)急照明，通信系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警

15、系統(tǒng)，保證安全停產(chǎn)的自動(dòng)控制裝置等。d.民用建筑中大型金屬中心的關(guān)鍵電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)，大型國(guó)際比賽場(chǎng)的記分系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)等。2.二級(jí)負(fù)荷a.中斷供電將造成較大政治經(jīng)濟(jì)損失的負(fù)荷。所謂較大損失指主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。b. 中斷供電將影響重要用電單位正常工作的負(fù)荷。如交通樞紐，通信樞紐用點(diǎn)單位中的重要電力負(fù)荷。c.中斷供電造成大型影劇院，商場(chǎng)等較多人員集中的公共場(chǎng)所秩序混亂的負(fù)荷。如商業(yè)住宅建筑屬于二級(jí)負(fù)荷。3.三級(jí)負(fù)荷不屬于一級(jí)，二級(jí)負(fù)荷的均屬于三級(jí)負(fù)荷。對(duì)一些非連續(xù)生產(chǎn)的中小企業(yè)，停業(yè)僅影響產(chǎn)量或?qū)е律倭慨a(chǎn)品報(bào)廢的用

16、電設(shè)備，以及一般民用建筑的用電負(fù)荷等均屬于三級(jí)負(fù)荷。2.2 計(jì)算負(fù)荷概念計(jì)算負(fù)荷，是通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。計(jì)算負(fù)荷也稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與某一段時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30分鐘的最大平均作為按民熱條件選擇電器工導(dǎo)體的依據(jù)。2.3 計(jì)算負(fù)荷目的負(fù)荷計(jì)算的目的是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是合理地進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)闹匾罁?jù)。2.4 計(jì)算負(fù)荷意義計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大

17、，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小，又將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燒毀，同樣要造成損失。由此可見(jiàn)，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，要考慮環(huán)境及社會(huì)因素的影響，并應(yīng)為將來(lái)的發(fā)展留有適當(dāng)余量。2.5 各車間的負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有：有功計(jì)算負(fù)荷：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷:視在計(jì)算負(fù)荷:計(jì)算電流: 表2.1 電力負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間設(shè)備名稱容量(kw)kdcosjtgj計(jì) 算 負(fù) 荷p(kw)q(kvar)s(kva)1金工車間

18、動(dòng)力: 車.銑.刨床 鏜.磨.鉆床 砂輪.鋸床 軸流風(fēng)扇 起重機(jī) 通風(fēng)機(jī) 電焊設(shè)備905060608080400.150.150.150.80.10.80.350.50.50.50.80.50.80.61.731.731.730.751.730.71.3313.57.59488641423.41315.63613.844.818.627151860168023.3照明20.00 0.918合計(jì)480165.6156.94228.12總裝車間動(dòng)力150.00 0.150.51.7322.538.944.9照明20.00 0.918合計(jì)17040.538.956.23空壓站動(dòng)力750.00 0.8

19、0.80.75600450750照明30.00 0.927合計(jì)780627450771.84煤氣站動(dòng)力500.00 0.50.80.75250187.5319照明20.00 0.918合計(jì)520268187.53275鑄鋼車間動(dòng)力1800.00 0.350.651.17630737.1969.6照明50.00 0.945合計(jì)1850675737.1999.56熱處理車間動(dòng)力2400.00 0.50.71.02120012241714.1照明60.00 0.954合計(jì)2460125412241752.37鍛工車間動(dòng)力1700.00 0.250.61.33425565.3707.2照明26.00

20、0.923.4合計(jì)1726448.4565.3707.28焊接車間動(dòng)力200.00 0.30.51.7360103.8119.9照明20.00 0.918合計(jì)22078103.8129.89總計(jì)82060.73556.53463.5538410考慮同時(shí)系數(shù)時(shí)全廠計(jì)算負(fù)荷3200.93290.44590.411變壓器損耗50.7202.912考慮變壓器損耗后全廠計(jì)算負(fù)荷3251.63493.34772.213cosj補(bǔ)償?shù)?.9所需電容器0.95-220014全廠計(jì)算負(fù)荷總計(jì)82060.9293251.61293.33499.4第三章 各車間變電所的設(shè)計(jì)選擇3.1變電所設(shè)計(jì)原則變電所位置選擇應(yīng)滿

21、足下列幾條要求：1） 接近負(fù)荷中心；2） 接近電源側(cè)；3） 進(jìn)出線方便；4） 運(yùn)輸設(shè)備方便；5） 不應(yīng)設(shè)在容易積水、劇烈震動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；6） 不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)；7） 其他等等從上面幾條綜合確定，總平面圖序號(hào)f設(shè)為35/10kv變電所，靠近負(fù)荷中心。由于煤氣站屬于危險(xiǎn)區(qū)域，故不應(yīng)與變電所相鄰，整個(gè)變電所的室內(nèi)地面，應(yīng)高于室外地坪0.6米。3.2 各車間變電所位置及全廠供電平面草圖表3.1 計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)列表序號(hào)車間設(shè)備名稱p30（kw）q30(kvar)s(kva)1金工車間165.6156.94228.12總裝車間40.538.956.23空壓站627450771.84煤氣站2681

22、87.53275鑄鋼車間675737.1969.56熱處理車間125412241752.37鍛工車間448.4565.3721.58焊接車間78103.8129.8根據(jù)地理位置及各車間計(jì)算負(fù)荷大小，決定設(shè)立3個(gè)車間變電所，各自供電范圍如下：變電所i：熱處理車間變電所：鑄鋼車間、空壓站、煤氣站變電所：鍛工車間、焊接車間、金工車間、總裝車間如圖所示：3.3 各車間變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇3.3.1 變電所i變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇(1). 變電所i變壓器的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)： 因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。(2). 變電所i的無(wú)功補(bǔ)償（將功率因素提高到0.9以上）：補(bǔ)償前 補(bǔ)償后 無(wú)功補(bǔ)償試?。?補(bǔ)償后： (3).變電

23、所i的變壓器選擇：為保證供電可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間總負(fù)荷的70%）: 選擇變壓器型號(hào)為scb10系列，額定容量為1000kva，兩臺(tái)。查表得變壓器的各項(xiàng)參數(shù):空載損耗，負(fù)載損耗 阻抗損耗，空載電流 (4). 計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗（n=1）有功功率損耗為：pt無(wú)功功率損耗為：(5). 變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷： 滿足要求變電所ii和變電所iii照此計(jì)算。表3.2 各變電所變壓器臺(tái)數(shù)及容量車間變電所名稱供電范圍變壓器臺(tái)數(shù)（臺(tái)）型號(hào)變電所i熱處理車間2scb10-1000/10變電所ii鑄鋼車間、空壓站、煤氣站2scb10-1250/10變電所iii鍛工車間、焊接車間、金工車間、總裝車

24、間1scb10-800/10第四章 工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 供電方案論證 由于本地區(qū)僅能提供35kv或10kv中的一種電壓，所以將兩種電壓的優(yōu)缺點(diǎn)扼要分析如下：（一）35kv與10kv供電特點(diǎn)方案一：采用35kv電壓供電的特點(diǎn)1供電電壓較高，線路的功率損耗及電能損耗小，年運(yùn)行費(fèi)用低；2電壓損失小，調(diào)壓?jiǎn)栴}容易解決；3對(duì)cos的要求較低，可以減少提高功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備的投資；4需建設(shè)總降壓變電所，工廠供電設(shè)備便于集中控制管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但要多占一定的土地面積；5根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，35kv架空線路的故障比10kv架空線路的故障低一半，因而供電的可靠性高；6有利于工廠的進(jìn)一步擴(kuò)展

25、方案二：采用10kv電壓供電的特點(diǎn)1不需要投資建設(shè)工廠總降壓變電所，并少占土地面積；2工廠內(nèi)不裝設(shè)主變壓器，可簡(jiǎn)化接線，便于運(yùn)行操作；3減輕維護(hù)工作量，減少管理人員；4供電電壓較35kv低，會(huì)增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也會(huì)增大5要求cos的值高，要增加補(bǔ)償設(shè)備的投資6線路的故障比35kv的高，即供電可靠性不如35kv。（二）各方案的比較的比較電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差（gb123252003）規(guī)定供電電壓允許偏差如下：    （1）35kv及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的10%。    （2）10

26、kv及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%。    （3）220v單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。方案一：正常運(yùn)行時(shí)以35kv單回路架空線供電，由鄰廠10kv電纜線路作為備用電源。本次設(shè)計(jì)中只有少數(shù)的負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，大多數(shù)為三級(jí)負(fù)荷，根據(jù)工業(yè)民用與配電設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版“如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器”。故擬廠內(nèi)總降壓變電所裝設(shè)一臺(tái)容量為5000 kv·a的變壓器，型號(hào)為s9-5000/35型，電壓為35/10kv，查產(chǎn)品樣本，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：空載損耗，負(fù)載損耗阻抗損耗，空載電流

27、 有功功率損耗為：pt無(wú)功功率損耗為： 滿足要求考慮本廠負(fù)荷的增長(zhǎng)是逐漸的，為了節(jié)約有色金屬消耗量，按允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，而未采用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本，選擇鋼芯鋁鉸線 lgj-35 ，起允許電流為 滿足要求。該導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電阻 ,單位長(zhǎng)度電抗。 符合要求 方案二：采用10kv電壓供電，廠內(nèi)不設(shè)總降壓變電所，即不裝設(shè)變壓器，故無(wú)變壓器損耗問(wèn)題。此時(shí)，10kv架空線路計(jì)算電流i而 不符合要求為使兩個(gè)方案比較在同一個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行，也按照允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面。選擇 lgj-70， 鋼芯鋁鉸線，其允許載流量為， ,10kv線路電壓損失為（線路長(zhǎng)度l=16km）； 不符合

28、要求方案二以10kv電壓供電，電壓損失達(dá)到了極為嚴(yán)重的程度，無(wú)法滿足二級(jí)負(fù)荷長(zhǎng)期正常運(yùn)行的要求。因此，選用方案一，即采用35kv電壓供電，建設(shè)廠內(nèi)總降壓變電所，符合國(guó)家規(guī)范要求。4.2 總降壓變電所位置選擇及要求根據(jù)前面已確定的供電方案，結(jié)合本廠廠區(qū)平面示意圖，如圖本工廠的降壓變電所設(shè)在工廠的東北部，原理如下：靠電源進(jìn)線側(cè)，接近負(fù)荷中心； 進(jìn)出線方便，不影響工廠廠區(qū)面積的利用；位于煤氣站，鍋爐房等空氣污染源的上風(fēng)側(cè)，環(huán)境潔凈；與鍛工車間保持足夠距離以免受震動(dòng)影響；根據(jù)運(yùn)行要求，對(duì)總降壓變電所提出以下要求：1 總降壓變電所裝設(shè)一臺(tái)型號(hào)為s9-5000/35型35/10kv的降壓變電所，與35kv

29、架空線路接成線路變壓器組。為便于檢修，運(yùn)行，控制和管理，在變壓器高壓側(cè)進(jìn)線處應(yīng)設(shè)置高壓斷路短路器。2 根據(jù)規(guī)定，備用電源只有主電源線路解列及變壓器有故障或檢修時(shí)才允許投入，因此備用10kv電源進(jìn)線斷路器在正常工作時(shí)必須斷開。3 變壓器二次側(cè)（10kv）設(shè)置少油斷路器，與10kv備用電源進(jìn)線斷路器組成備用電源自動(dòng)投入裝置（apd），當(dāng)工作電源失去電壓時(shí)，備用電源立即自動(dòng)投入。4 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接在分段上，而10kv備用電源接在分段上。單分母分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在正常時(shí)閉合，重要二級(jí)負(fù)荷可接在母線分段，在主電源停止供電時(shí)，不至于使重要負(fù)荷的供電受到影響。5

30、 本總降壓變電所的操作電源來(lái)自備用電源斷路器前的所用變壓器。當(dāng)主電源停電時(shí)，操作電源不至于停電。4.3 變配電所主接線設(shè)計(jì)方案供電系統(tǒng)主接線詳見(jiàn)“變電所電氣主接線圖”。 第五章 短路電流計(jì)算5.1 短路的種類及產(chǎn)生短路的原因短路的種類：4 種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對(duì)地短路和兩相對(duì)地短路。其中，除三相短路時(shí)，三相回路依舊對(duì)稱，因而又稱對(duì)稱短路外，其余三類均屬不對(duì)稱短路。在中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對(duì)地的短路故障最多，約占全部故障的90。在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。產(chǎn)生短路的原因：造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備截流部分的絕緣損壞。比如，設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，

31、絕緣自然老化；設(shè)備本身設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)不良;絕緣材料陳舊;絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被過(guò)電壓（包括雷電過(guò)電壓）擊穿；設(shè)備絕緣受到外力損傷等都可能造成短路。工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中，也可能造成短路。電力線路發(fā)生斷線和倒桿事故可能導(dǎo)致短路。鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線的絕緣，也是導(dǎo)致短路的一個(gè)原因。5.2 短路的危害發(fā)生短路時(shí)，由于部分負(fù)荷阻抗被短接掉，供電系統(tǒng)的總阻抗減少，因而短路回路中的短路電流比正常工作電流大得多。在大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安培甚至幾十萬(wàn)安培。如此大的短

32、路電流會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。a. 短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，使導(dǎo)體大量發(fā)熱，溫度急劇升高，從而破壞設(shè)備絕緣；同時(shí)，通過(guò)短路電流的導(dǎo)體會(huì)受到很大的電動(dòng)力作用，使導(dǎo)體變形甚至損壞。b. 短路點(diǎn)的電弧可能燒毀電氣設(shè)備的載流部分。c. 短路電流通過(guò)線路，要產(chǎn)生很大的電壓降，使系統(tǒng)的電壓水平驟降，引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速突然下降，甚至停轉(zhuǎn)，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。d. 短路可造成停電狀態(tài)，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。e. 嚴(yán)重的短路故障若發(fā)生在靠近電源的地方，且維持時(shí)間越長(zhǎng)，可使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，嚴(yán)重的可能造成系統(tǒng)解列。f. 不對(duì)稱的接地短路，其不平衡電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不

33、平衡磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備及其他弱電控制系統(tǒng)可能產(chǎn)生干擾信號(hào)，使通訊失真、控制失靈、設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。由此可見(jiàn)，短路的后果是十分嚴(yán)重的。所以必須設(shè)法消除可能引起短路的一切因素，使系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。5.3 計(jì)算短路電流的目的和任務(wù)保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱的電動(dòng)力的巨大沖擊。同時(shí)，為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳閘。繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需發(fā)準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。5.4 短路電流的計(jì)算 為了選擇高壓電氣設(shè)備，校驗(yàn)繼

34、電保護(hù)，需計(jì)算,ki處的短路電流但因面積緊湊，例如本設(shè)計(jì)中至最遠(yuǎn)車間變電所的距離未超過(guò)500m，處的短路電流差別極小，故。最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)短路電流計(jì)算已知系統(tǒng)最小三相短路容量（1）確定基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量 則 （2）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值1）電力系統(tǒng)2）架空線路3）電力變壓器變電所i： 變電所ii： 變電所iii：（3）計(jì)算各短路點(diǎn)總計(jì)算電抗及三相短路電流和短路容量1）各短路點(diǎn)總計(jì)算電抗變電所i：變電所ii：變電所iii： 2）各短路點(diǎn)三相短路電流變電所i: 變電所ii: 變電所iii: 3）各短路點(diǎn)短路沖擊電流 變電所i: 變電所ii: 變電所iii: 4）各短路點(diǎn)短路全電流最大

35、有效值變電所i: 變電所ii: 變電所iii: 5）各短路點(diǎn)短路容量變電所i: 變電所ii: 變電所ii: 最大運(yùn)行方式下系統(tǒng)短路電流計(jì)算已知系統(tǒng)最大三相短路容量（1）確定基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量 則 （2）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值1）電力系統(tǒng)2）架空線路3）電力變壓器變電所i： 變電所ii： 變電所iii：（3）計(jì)算各短路點(diǎn)總計(jì)算電抗及三相短路電流和短路容量1）各短路點(diǎn)總計(jì)算電抗變電所i：變電所ii：變電所iii：2）各短路點(diǎn)三相短路電流變電所i: 變電所ii: 變電所iii: 3）各短路點(diǎn)短路沖擊電流 變電所i: 變電所ii: 變電所iii: 4）各短路點(diǎn)短路全電流最大有效值變電所i:

36、 變電所ii: 變電所iii: 5）各短路點(diǎn)短路容量變電所i: 變電所ii: 變電所ii: 表5.1 三相短路電流計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方式短路電流/ka短路容量/（mv·a）k-1最大2.752.752.757.014.15176.4最小2.342.342.345.973.53149.9k-2 （k-3）最大2.542.542.546.483.8446.15最小2.432.432.436.23.6744.11最大27.9327.9327.9371.2242.1719.35最小27.427.427.469.8741.3719最大31.6631.6631.6680.647.7221.9最

37、小30.9230.9230.9278.8546.6921.43最大14.9314.9314.933822.5410.34最小14.7714.7714.7737.6622.310.24第六章 廠內(nèi)10kv線路的截面選擇6.1 10kv電纜選擇10kv電纜截面選擇計(jì)算主變壓器10kv側(cè)計(jì)算電流：（1）按發(fā)熱條件選擇查表得yjv22-8.7/10kv 直埋敷設(shè)方式，載流量為： （2）按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)?zāi)曜畲筘?fù)荷利用小時(shí)=4000h，銅芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度為2.25a/mm2（3）按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)最大運(yùn)行方式下10kv母線 按切除短路故障時(shí)間0.2秒計(jì)算 （4）按電壓損失校驗(yàn)由于工廠內(nèi)線路較短，不進(jìn)行

38、電壓損耗校驗(yàn)結(jié)論：選yjv22-8.7/10kv 3×185mm2電纜符合要求。配變壓器10kv側(cè)變電所i：計(jì)算電流：按持發(fā)熱條件選擇查表得yjv22-8.7/10kv 直埋敷設(shè)方式，載流量為：（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)?zāi)曜畲筘?fù)荷利用小時(shí)=4000h，銅芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度為2.25a/mm2（3）按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)最大運(yùn)行方式下10kv母線 按切除短路故障時(shí)間0.2秒計(jì)算結(jié)論：選yjv22-8.7/10kv 3×35mm2電纜符合要求。變電所ii：計(jì)算電流：（1）按發(fā)熱條件選擇查表得yjv22-8.7/10kv 直埋敷設(shè)方式，載流量為：（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)?zāi)曜畲筘?fù)荷利用小

39、時(shí)=4000h，銅芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度為2.25a/mm2（3）按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)最大運(yùn)行方式下10kv母線 按切除短路故障時(shí)間0.2秒計(jì)算結(jié)論：選yjv22-8.7/10kv 3×35mm2電纜符合要求。變電所iii：計(jì)算電流：（1）按發(fā)熱條件選擇查表得yjv22-8.7/10kv 直埋敷設(shè)方式，載流量為：（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度校驗(yàn)?zāi)曜畲筘?fù)荷利用小時(shí)=4000h，銅芯電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度為2.25a/mm2（3）按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)最大運(yùn)行方式下10kv母線 按切除短路故障時(shí)間0.2秒計(jì)算結(jié)論：選yjv22-8.7/10kv 3×25mm2電纜符合要求。第七章 變電所高低壓設(shè)備的選

40、擇7.1 選擇原則為保證電器供電線路及電器設(shè)備自身的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行維修方便，電器設(shè)備應(yīng)按正常條件下和短路故障條件下工作的要求來(lái)選用。正常條件是指電器使用中的額定容量、額定電壓、額定電流、額定頻率及電器所處在的場(chǎng)所、環(huán)境溫度、海拔高度等。其中所處的場(chǎng)所包括用于戶外或戶內(nèi)、有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆要求，空氣中的濕度、鹽堿成份等。短路故障條件是指發(fā)生短路時(shí)滿足動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。電器設(shè)備選用的一般原則是：1.電器的額定電壓大于或等于所在回路的工作電壓。2.電器的額定電流大于或等于所在回路的工作電流。3.電器設(shè)備（指斷路器、熔斷器、開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等）的額定斷流容量應(yīng)大于或等于該設(shè)備所處的短

41、路容量。4.部分電器設(shè)備在選擇后要進(jìn)行短路動(dòng)穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。7.2 高低壓開關(guān)柜的選擇高低壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高低壓成套配電裝置。高壓開關(guān)柜有固定式和手車式（移可式）兩大類型。 1）本設(shè)計(jì)35kv設(shè)備選用kyn61a-40.5鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。該產(chǎn)品引進(jìn)美國(guó)西屋公司的先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)gb3906-199135kv交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備及電力部dl404-1997戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件，并全面參照iec298 1kv以上的52kv及以下的交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 （1990年版）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造的kyn61a-40.5鎧裝式金屬

42、封閉開關(guān)設(shè)備，是三相交流50hz單母線及單母線分段系統(tǒng)的戶內(nèi)成套配電裝置，作為接受和分配35kv網(wǎng)絡(luò)電能和對(duì)電路實(shí)行控制、保護(hù)及監(jiān)測(cè)。本型開關(guān)柜既有防止誤操作斷路器、防止帶負(fù)荷推、拉可移開部件、防止帶電合接地開關(guān)、防止接地開關(guān)在接地位置送電和防止誤入帶電間隔（即簡(jiǎn)稱“五防”功能）。2）本設(shè)計(jì)10kv設(shè)備選用kyn28-12金屬鎧裝中置式開關(guān)柜。該產(chǎn)品系3.6-12kv三相交流50hz單母線及單母線分段系的成套配電裝置。主要用于發(fā)電廠、中小型發(fā)電機(jī)送電、工礦企事業(yè)配電以及電業(yè)系統(tǒng)二次變電所的受電、送電及大型高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)等，實(shí)行控制保護(hù)、監(jiān)測(cè)之用。本開關(guān)設(shè)備滿足iec298、gb3906、dl/

43、t404-91等標(biāo)準(zhǔn)要求，具有防止帶負(fù)荷推拉斷路器手車、防止誤分合斷路器、防止接地開關(guān)處在閉合位置時(shí)關(guān)合斷路器、防止誤入帶電隔室、防止在帶電時(shí)誤合接地開關(guān)的聯(lián)鎖功能。3）低壓開關(guān)柜有固定式和抽出式兩大類型。本設(shè)計(jì)0.4kv設(shè)備選用gck系列交流低壓抽出式開關(guān)柜。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柜架為組合裝配式結(jié)構(gòu)，骨架采用c型材。柜架的全部結(jié)構(gòu)均通過(guò)自攻螺釘連接，按需要加裝門、面板、隔板、支架及抽屜部件、以便組合成完整無(wú)缺開關(guān)柜柜架。 每一功能單元均占據(jù)一個(gè)獨(dú)立隔室功能單室，總占用高度1800mm范圍內(nèi)，根據(jù)用戶的各電流等級(jí)不同的占用高度，組合成每臺(tái)抽屜式開關(guān)柜的供電回路。 抽屜具有合、分、試驗(yàn)

44、、抽出位置，既能保證正常的工作，又可安全檢修抽屜內(nèi)的元件。相同規(guī)格的功能單元均共有互換性，用戶可以方便迅速地使備用抽屜。7.3 電氣設(shè)備的校驗(yàn)(1) 按正常工作條件選擇1.按工作電壓選擇 設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在線路的額定電壓，即但需注意：使用限流式高壓熔斷器時(shí)，熔斷器的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓相同，即。2.按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在線路的計(jì)算電流，即(2) 按短路條件校驗(yàn) 1.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：式中開關(guān)的極限通過(guò)電流（動(dòng)穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為），開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值（單位為）2.熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路電流通過(guò)被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過(guò)

45、允許值，校驗(yàn)電氣設(shè)備及電纜熱穩(wěn)定時(shí)，短路持續(xù)時(shí)間一般采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加斷路器全分閘時(shí)間。表7.1 35kv側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)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)定度其他參數(shù)采用kyn61a-40.5高壓開關(guān)柜數(shù)據(jù)35kv82.5a2.75ka7.01ka額定參數(shù)電壓互感器保護(hù)用限流熔斷器xrnp1-40.5/0.5a40.5kv0.5a50ka_高壓真空斷路器zn85a-40.5/630a40.5kv630a25ka63ka電壓互感器jdz6-35qr35/0.1kv_電壓互感器jdzx8-35_電流互感器lzzbj9-36/250w236kv150/5a_避雷器hy5ws2-51/

46、13435kv_高壓接地開關(guān)jnh1-40.5g/31.540.5kv_表7.2 10kv側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)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)定度其他參數(shù)采用kyn28-12高壓開關(guān)柜數(shù)據(jù)10kv225a 2.54ka6.48ka額定參數(shù)電壓互感器保護(hù)用限流熔斷器xrnp1-12/0.5a12kv0.5a50ka_高壓真空斷路器zn63a-12/630a12kv630a25ka63ka電壓互感器jdz8-1010/0.1kv_電壓互感器jdzx8-10_電流互感器lzzbj9-1010kv400/5a_避雷器hy5ws2-17/5010kv_高壓接地開關(guān)jn15-12/31.5ka12

47、kv_表7.3 0.4kv側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)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)定度其他參數(shù)采用gck低壓開關(guān)柜數(shù)據(jù)0.4kv1805a31.66ka80.6ka額定參數(shù)低壓斷路器zbw1-3200m/3p0.4kv2500a80ka100ka電流互感器bh-0.66 3000/5a0.4kv3000/5a_第八章 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置8.1 繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置是指能反映電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并能動(dòng)作于斷路器跳閘或起動(dòng)信號(hào)裝置發(fā)生報(bào)警信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求：這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。 8.2 繼電

48、保護(hù)的配置本廠總所需要設(shè)置以下的保護(hù)：變電所饋電線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、備用電源進(jìn)線保護(hù)。還須設(shè)置以下裝置：備用電源自動(dòng)投入裝置、絕緣監(jiān)視裝置。1、變電所饋電線路保護(hù)由總降壓變電所送至每一車間變電所的線路需設(shè)速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)?；ジ衅鹘映刹煌耆切危^電器選用gl一11/10型。（1）過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定值按下式計(jì)算：式中 可靠系數(shù)，??；接線系數(shù)，；返回系數(shù)，；最大負(fù)載電流，；電流互感器變比，； 動(dòng)作電流整定為9a，動(dòng)作時(shí)間因需要與低壓側(cè)空氣相配合，故選為0.5s。靈敏度校驗(yàn) 靈敏系數(shù)可根據(jù)下式校驗(yàn)：（2）速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲開變壓器二次側(cè)三相電流歸算值。即 故整定的速斷電流倍數(shù)為靈敏系數(shù)為2、變壓器保護(hù)根據(jù)本降壓變電所變壓器的容量及重要性按照規(guī)程規(guī)定，一次側(cè)應(yīng)設(shè)置帶有定時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)及電流速斷保護(hù)。此外，還應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)及溫度信號(hào)。具體整定如下：（1）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)采用三個(gè)電流互感器接成全星形接線方式以提高保護(hù)動(dòng)作的靈敏度，繼電器選用dl-11型，動(dòng)作電流整定值如下：式中 可靠系數(shù)，?。唤泳€系數(shù)，；返回系數(shù)，；最大負(fù)載電流，；電流互感器變比，； 動(dòng)作電流整定為9a，動(dòng)作時(shí)間因需與母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)配合可取1.5s。靈敏系數(shù)（2）電流速斷保護(hù)采用互感器不完全星形接法進(jìn)行速斷保護(hù)，動(dòng)作電流躲開二次側(cè)三相短路值，即 故整定的速斷電