南方冶金機(jī)械修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)某冶金機(jī)械修造廠全廠總壓降變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)A METALLURGICAL MACHINERY PLANT SOURCE TOTAL PRESSURE DROP SUBSTATION AND ELECTRICAL SYSTEM DESIGN學(xué) 院：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣班 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 老師 2013年7月6日27某冶金機(jī)械修造廠全廠總壓降變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要現(xiàn)代化工廠的設(shè)計(jì)是一門綜合性技術(shù)，而工廠供電系統(tǒng)是其中重要設(shè)計(jì)內(nèi)容之一，本文所探討的就是某冶金機(jī)械修造廠全廠總壓降變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。在論文里，認(rèn)真對(duì)工廠所提供的原始資料進(jìn)行了

2、分析。首先進(jìn)行電力負(fù)荷的運(yùn)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)而對(duì)主變和各車間變壓器進(jìn)行選擇。同時(shí)對(duì)架空線進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)。在論文里，對(duì)35KV和6KV母線處發(fā)生短路時(shí)的短路電流進(jìn)行了計(jì)算，得到了最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的短路電流。根據(jù)本廠對(duì)繼電保護(hù)的要求，進(jìn)行了繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。關(guān)鍵詞：電力負(fù)荷，變壓器，短路電流，繼電保護(hù)A METALLURGICAL MACHINERY PLANT SOURCE TOTAL PRESSURE DROP SUBSTATION AND ELECTRICAL SYSTEM DESIGNABSTRACTThe design of the m

3、odern factory is a comprehensive technology, and factory is one of the important power supply system design, this paper discussed the content of the is a metallurgical machinery plant source total pressure drop substation and electrical system design problem.In the article, we provided to factory ea

4、rnestly the raw data is analyzed. First operation of electric power load, according to the requirements of the low voltage power factor in busbar side of the reactive power compensation, then the main transformer and the workshop transformer in choice. At the same time for aerial were chosen and cal

5、ibration.In the article, we to 35 KV and six KV short-circuited the bus place when short-circuit current calculation, got the biggest operation mode and minimum running under the way of short-circuit current. According to our factory to the requirements of the relay protection, relay protection devi

6、ce of setting calculation.KEYWORDS: electric power load, transformer,short-circuit current, relay protection目錄摘要IABSTRACTII1.原始資料及電力負(fù)荷計(jì)算11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 查找資料11.3 電力負(fù)荷計(jì)算22.變電所高壓電氣設(shè)備選型52.1 主變壓器選擇52.2 架空線路選擇62.3母線的選擇72.3.1 35kv母線的選擇72.3.2 6kv母線的選擇82.4 補(bǔ)償電容器選擇112.5 車間變壓器選擇113.電氣主接線設(shè)計(jì)124.短路電流及沖擊電流計(jì)算135.電氣設(shè)備

7、選擇及校驗(yàn)165.1 35KV高壓斷路器、隔離開關(guān)及熔斷器選擇175.2 電流互感器和電壓互感器選擇185.3 開關(guān)柜選擇196.主變壓器繼電保護(hù)選擇216.1瓦斯保護(hù)226.2裝設(shè)電流速斷保護(hù)226.3變壓器縱差動(dòng)保護(hù)236.4反時(shí)限過電流保護(hù)256.5過負(fù)荷保護(hù)257.防雷、接地設(shè)計(jì)26總結(jié)27參考文獻(xiàn)281.原始資料及電力負(fù)荷計(jì)算1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)完成某冶金機(jī)械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2 查找資料1. 本廠產(chǎn)品及生產(chǎn)規(guī)模本廠主要承擔(dān)全國冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛造、鉚焊、毛坯件為主體，生產(chǎn)規(guī)模為：鑄鋼件1萬噸、鑄鐵件3千噸、鍛件1千噸、鉚焊

8、件2千5百噸。2. 車間組成：(1) 鑄鋼車間；（2）鑄鐵車間；（3）鍛造車間；（4）鉚焊車間；（5）木型間及木型庫；（6）機(jī)修車間；（7）砂庫；（8）制材場(chǎng)；（9）空壓站；（10）鍋爐房；（11）綜合樓；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提升站等3. 供用電協(xié)議工廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下：（1）工廠電源從電業(yè)部門某220/35千伏變壓所，用35千伏雙回架空線引入本廠，其中一個(gè)做為工作電源，一個(gè)做為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，該變電所距廠東側(cè)8公里。（2）供電系統(tǒng)及短路技術(shù)數(shù)據(jù)圖1-1 供電系統(tǒng)圖表1-1 區(qū)域變電所35KV母線短路數(shù)據(jù)如下：系 統(tǒng) 運(yùn) 行 方 式短

9、 路 容 量說 明最大運(yùn)行方式兆伏安35KV最小運(yùn)行方式兆伏安35KV（3）電業(yè)部門對(duì)本廠提出的技術(shù)要求 區(qū)域變電所35千伏配出線路定時(shí)限過流保護(hù)裝置的整定時(shí)間為2秒，工廠“總降”不應(yīng)大于1.5秒； 在總降變電所35千伏側(cè)進(jìn)行計(jì)量； 本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。4. 本廠負(fù)荷的性質(zhì)本廠為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)，屬于二級(jí)負(fù)荷。5. 廠的自然條件 (1) 氣象條件 最熱月平均最高溫度為30； 土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為20； 年雷暴日為31天； 土壤凍結(jié)深度為1.10米； 夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。 (2) 地質(zhì)及水文條件 根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料獲悉，廠區(qū)地

10、址原為耕地，地勢(shì)平坦，底層以砂質(zhì)粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位為2.85.3米。地耐壓力為20噸/平方米。1.3 電力負(fù)荷計(jì)算（1）荷也稱計(jì)算容量或最大需要負(fù)荷，它是個(gè)假定的等效的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際的不一定恒穩(wěn)的負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用能讓中小截面導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間段（30min）的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇配電變壓器、導(dǎo)體及相關(guān)電器的依據(jù)，并用來計(jì)算電壓損失和功率消耗。在工程上為方便計(jì)，也可作為電能消耗量及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)。（2）相關(guān)電力負(fù)荷的理論依據(jù)：在所計(jì)算的范圍內(nèi)（如一條干線、一段母線或一臺(tái)變壓器），用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷并不等

11、于其設(shè)備容量，兩者之間存在一個(gè)比值關(guān)系，因此引進(jìn)需要系數(shù)的概念，即用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為 （23）式中 設(shè)備組同時(shí)使用系數(shù)設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)設(shè)備的平均加權(quán)效率配電線路的平均效率令，則就稱為需要系數(shù)。由式（23）可知的定義式為：形成該系數(shù)的原因有：用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個(gè)額定效率；用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，因此引入負(fù)荷系數(shù)；用電設(shè)備本身及配電線路有功率損耗，所以引入一個(gè)線路平均效率；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行，故引入一個(gè)同時(shí)系數(shù)。實(shí)際上，需要系數(shù)還與操作人員的技能及生產(chǎn)等多種因素有關(guān)。由此可得較需要系數(shù)發(fā)的確定三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算方法。

12、a) 單用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷式中，為需要系數(shù)；為設(shè)備容量； 為設(shè)備功率因數(shù)角的正切角。b) 多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷根據(jù)以上相關(guān)理論全廠各車間計(jì)算負(fù)荷如下表所示：表1-1全廠各車間負(fù)荷計(jì)算表各車間380伏負(fù)荷序號(hào)車間或電單位名稱設(shè)備容量(千瓦) 計(jì) 算 負(fù) 荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量備注P(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)(1)No1變電所2X8001鑄鋼車間20000.40.651.17720842.41107.70.9(2)No2變電所2X5001鑄鐵車間10000.40.71.02400408571.42砂庫1100.70.61.3377102.4128.33小計(jì)429.3459.36629.730

13、.9(3)No3變電所2X8001鉚焊車間12000.30.451.98360712.880021水泵房280.750.80.752115.7526.253小計(jì)342.9655.7743.6250.9(4)No4變電所1X8001空壓站3900.850.750.88331.5291.74422機(jī)修車間1500.250.651.1737.543.957.73鍛造車間2200.30.551.5266100.31204術(shù)型車間185.850.350.61.3365.0586.5108.45制材場(chǎng)200.280.61.335.67.459.336綜合樓200.910180187小計(jì)523.65529.

14、85744.95(5)No5變電所1X4001鍋爐房3000.750.80.75225168.75281.2522水泵房280.750.80.752115.7526.253倉庫(1，2)88.120.30.651.1726.43630.9340.674污水提升站140.650.80.759.16.82511.3755小計(jì)281.536222.255358.692各車間6000V負(fù)荷計(jì)算序號(hào)車間或電單位名稱設(shè)備容量(千瓦)計(jì) 算 負(fù) 荷說 明P(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)1電弧爐2 X 12500.90.870.5722501282.52586.22工頻爐2 X 3000.80.90.4848

15、0230.4533.333變壓機(jī)2 X 2500.850.850.62425263.55004小計(jì)31551776.43620.7說明：No1,No2,No3車間變電所設(shè)置兩臺(tái)變壓器外，其余設(shè)置一臺(tái)變壓器。且No1、No2為暗備用，No3為明備用。由以上電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表可得：總有功功率 P = 5452.386kw總無功功率 Q = 4485.965kvar總視在功率 S =7201.152KV·A2.變電所高壓電氣設(shè)備選型2.1 主變壓器選擇大中型企業(yè)，由于負(fù)荷較大，往往采用35110kV電源進(jìn)線，降壓至10kV或6kV，再向各車間變電所和高壓用電設(shè)備配電，這種壓降變電所稱為總壓降變

16、電所。用戶是否要設(shè)置總壓降變電所，是由地區(qū)供電電源的電壓等級(jí)和用戶負(fù)荷的大小及分布情況而定的。一般來講，企業(yè)規(guī)模不太大，車間或生產(chǎn)廠房比較集中，應(yīng)盡量設(shè)一個(gè)總壓降變電所，這樣既節(jié)省投資，又便于運(yùn)行維護(hù)。但如果企業(yè)規(guī)模較大，且有兩個(gè)或兩個(gè)以上的集中大負(fù)荷用電車間群，而彼此之間相距又較遠(yuǎn)時(shí)，可以考慮設(shè)立兩個(gè)或兩個(gè)以上的總壓降變電所。本設(shè)計(jì)中主變壓器的選擇主要根據(jù)負(fù)荷計(jì)算表。因?yàn)橐笕珡S的功率因數(shù)在0.9以上，所以要進(jìn)行無功補(bǔ)償，從而計(jì)算出補(bǔ)償后變電所的視在功率。本廠的負(fù)荷性質(zhì)屬于二級(jí)負(fù)荷，可靠性要求較高，所以主變壓器應(yīng)選擇兩臺(tái)，其中一臺(tái)備用。當(dāng)一臺(tái)故障時(shí)，另一臺(tái)可以馬上投入運(yùn)行以保證此冶金機(jī)械修造

17、廠全廠的供電需求。(1)無功補(bǔ)償計(jì)算總有功功率 P = 5452.386kw總無功功率 Q = 4485.965kvar總視在功率 S =7060.623KV·A全廠功率因數(shù)所以要進(jìn)行無功補(bǔ)償取低壓側(cè)補(bǔ)償后無功功率：低壓側(cè)補(bǔ)償后視在功率：變壓器損耗： 高壓側(cè)有功功率： 高壓側(cè)無功功率： 高壓側(cè)視在功率： 補(bǔ)償后的功率因數(shù)：(2) 主變壓器選擇主變壓器選擇要求，故選擇型號(hào)為35KV級(jí)SL7系列低損耗電力變壓器兩臺(tái)。一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。表2-1 35kv級(jí)主變型號(hào)及參數(shù)型號(hào)損耗（w）額定容量阻抗電壓空載電流總質(zhì)量（kg）額定電壓（kv）聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)軌距（mm）空載負(fù)載KVA%器身油總高壓低

18、壓SL7-630082004100063007.50.97230291013340356.3Y,yn01475資料來源：電力工程類專題課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程2.2 架空線路選擇本廠電源從電業(yè)部門某220/35千伏變電所用35千伏雙回架空線引入本廠，其中一個(gè)做工作電源，一個(gè)做備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行。架空線最大工作電流： 因?yàn)楸緩S為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)。屬于二級(jí)負(fù)荷，所以選取經(jīng)濟(jì)電流密度： 導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積： 選LGJ-120型鋁導(dǎo)線。（1）長(zhǎng)時(shí)間允許電流校驗(yàn)LGJ-120型鋁導(dǎo)線，長(zhǎng)期允許工作電流，最高允許溫度為900C 。其中長(zhǎng)時(shí)允許電流：線路承受的最大

19、負(fù)荷電流就為滿足要求。（2）電壓損失校驗(yàn)雙回路供電，每條導(dǎo)線上的最大負(fù)荷電流： 線路電壓損耗百分比：符合要求 （3）機(jī)械強(qiáng)度的校驗(yàn)： 滿足要求 式中相關(guān)參數(shù)：W抗彎矩，又稱母線的截面系數(shù)，f 作用在母線1m長(zhǎng)度上的電動(dòng)力，與短路沖擊電流平方成正比，N/mL跨距，支撐母線的兩個(gè)相鄰絕緣子之間的距離，ma-母線的相間距離，m2.3母線的選擇2.3.1 35kv母線的選擇根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積因?yàn)楣I(yè)電源從電業(yè)部門某220/35千伏變電所用35千伏雙回架空線引入本廠，其中一個(gè)做工作電源，一個(gè)做備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行。母線最大工作電流： A 因?yàn)楸緩S為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)

20、為6000小時(shí)。屬于二級(jí)負(fù)荷，所以選取經(jīng)濟(jì)電流密度：導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積： 選LGJ-120型鋁導(dǎo)線。長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)導(dǎo)線截面積LGJ-120型鋁導(dǎo)線，長(zhǎng)期允許工作電流，最高允許溫度為700C 。其中長(zhǎng)時(shí)允許電流：線路承受的最大負(fù)荷電流就為符合要求。電壓損失校驗(yàn)雙回路供電，每條導(dǎo)線上的最大負(fù)荷電流： 線路電壓損耗百分比：=1.573%<5%符合要求功率因數(shù)校驗(yàn)35KV最小允許截面積為35,滿足負(fù)荷要求。35KV架空線的損耗：35kv架空線電路電源入口處的功率因數(shù)機(jī)械強(qiáng)度的校驗(yàn)： 滿足要求 式中相關(guān)參數(shù)：W抗彎矩，又稱母線的截面系數(shù)，f 作用在母線1m長(zhǎng)度上的電動(dòng)力，與短路沖擊電流平方成正比，

21、N/mL跨距，支撐母線的兩個(gè)相鄰絕緣子之間的距離，ma-母線的相間距離，m2.3.2 6kv母線的選擇已知全廠總負(fù)荷:=5452.386kw =4485.965kvar6.3kv母線容量滿足全廠總負(fù)荷30%：已知全廠總負(fù)荷:=5452.386kw =4485.965kvar6kv母線容量滿足全廠總負(fù)荷30%：按長(zhǎng)期發(fā)熱條件選擇及校驗(yàn)。初選：硬母線的材料、截面形狀、布置方式 導(dǎo)體的材料有銅、鋁和鋁合金，銅只用在持續(xù)工作電流大，布置位置狹窄和對(duì)鋁有腐蝕性的場(chǎng)所。常用的硬母線是鋁母線，截面有矩形、雙槽型和管型。矩形導(dǎo)體散熱條件好，便于固定和連接，一般用于35KV及以下，電流在4000A及以下的配電裝

22、置中，恰好滿足要求，所以應(yīng)選擇截面為矩形的硬鋁母線。由于此鋁母線布置在室內(nèi)，散熱性能要好，并且考慮配電裝置高度，所以母線布置方式應(yīng)選支柱絕緣子三相水平布置，導(dǎo)體豎放。由于6kV母線最大負(fù)荷電流可達(dá)608A，所以選擇LMY-505的鋁母線，相間距離，熱穩(wěn)定校驗(yàn)：母線最小截面積：短路電流通過電器時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。校正系數(shù)。熱穩(wěn)定系數(shù)。 母線通過持續(xù)工作電流Imax時(shí)的溫度。 實(shí)際環(huán)境溫度。母線正常最高允許溫度，一般為70度。母線對(duì)應(yīng)于允許電流。取，查表得，。 ， ， 與的數(shù)值較接近所以用代替。滿足要求。共振校驗(yàn)： 選取 則。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： =滿足要求。2.4 補(bǔ)償電容器選擇為了提高功率因數(shù)，安裝并聯(lián)

23、電容器，用于無功補(bǔ)償。補(bǔ)償無功后可以提高電壓、降低線損、減少電費(fèi)支出、節(jié)約能源、增加電網(wǎng)有功容量傳輸、提高設(shè)備的使用效率。本設(shè)計(jì)中本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上，必須6KV母線上并聯(lián)電力電容器，使變電所35KV處的功率因數(shù)得到提高到0.9，需要補(bǔ)償?shù)目傠娏﹄娙萜魅萘繛? 所以選24臺(tái)BWF-6.3-100-1的電容器。表2-2電容器參數(shù)型號(hào)額定電壓額定容量標(biāo)算電容CBWF-6.3-100-16.3KV100Kvar8.0uF注：B并聯(lián)電容器，W浸漬劑為烷基苯，F(xiàn)聚丙烯薄膜和電容器紙復(fù)合介質(zhì)。2.5 車間變壓器選擇 根據(jù)電氣設(shè)備選擇的一般條件及No1,No2車間變電所設(shè)置兩臺(tái)變壓器且均為暗備用，

24、No3車間為明備用，選擇各車間變壓器的型號(hào)及相應(yīng)參數(shù)如表2-3表2-3 各變電所變壓器選擇型號(hào)車間型號(hào)電壓組合(kV)損耗(kW)阻抗電壓(%)聯(lián)接租標(biāo)號(hào)總質(zhì)量(kg)軌距(mm)高壓高壓空載負(fù)載NO.1S9-80060.41.4007.5004.5Y,yn02920820NO.2S9-50060.40.9605.1004.5Y,yn01625660NO.3S9-80060.41.4007.5004.5Y,yn02920820NO.4S9-80060.41.4007.5004.5Y,yn02920820NO.5S9-40060.40.8004.3004.0Y,yn01387660資料來源：電力

25、工程類專題課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程3.電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單項(xiàng)接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。其基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容如下：(1) 對(duì)原始資料分析；(2) 主接線方案的擬定與選擇；(3) 短路電流的計(jì)算和主要電氣設(shè)備的選擇；(4) 繪制電氣主接線圖；本廠主接線采用橋形接線和單母分段接線相結(jié)合，能夠滿足本廠的用電需求,主接線圖如圖3-1。圖3-1 電氣主接線4.短路電

26、流及沖擊電流計(jì)算下面利用各元件的標(biāo)幺值計(jì)算系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的短路電流，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-1圖4-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖短路電流計(jì)算過程如下：根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖畫出相應(yīng)的等值電路如圖4-2圖4-2 等值電路圖取基準(zhǔn)值各變壓器的標(biāo)幺值計(jì)算如下： 架空線路： 無窮大系統(tǒng)：最大運(yùn)行方式下：最小運(yùn)行方式下：（1）當(dāng)35KV母線K1點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：無窮大電源電壓可認(rèn)為電壓保持不變，設(shè)每相電源電壓標(biāo)幺值為1。沖擊系數(shù)取系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)：故短路電流標(biāo)幺值為：電流基準(zhǔn)值為：故最大運(yùn)行方式下35KA母線上發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流為： 沖擊電流為：系統(tǒng)處于最小運(yùn)行方式時(shí)：短路電流標(biāo)幺值：因此，三相短路電

27、流：沖擊電流為：（2）當(dāng)6.3KV母線K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)：短路電流標(biāo)幺值為：電流基準(zhǔn)值為：三相短路電流：沖擊電流為： 系統(tǒng)處于最小運(yùn)行方式時(shí)： 短路電流標(biāo)幺值：因此，三相短路電流：沖擊電流為：表4-1 各短路點(diǎn)的三相短路電流及沖擊電流 運(yùn)行方式短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式三相短路電流（KA）沖擊電流（KA）三相短路電流（KA）沖擊電流（KA）2.1855.7172.05.2334.71012.3234.54511.8915.電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備選擇的一般原則:供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是在一定的電壓、電流、頻率、和工作環(huán)境條件下工作的，電氣設(shè)備的選擇，除了應(yīng)滿足在

28、正常工作時(shí)能安全可靠運(yùn)行，適應(yīng)所處的位置（戶外和戶內(nèi)）、環(huán)境溫度、海拔高度，以及防火、防腐、防暴等要求，還應(yīng)滿足在短路故障時(shí)不至于損壞的條件，開關(guān)電氣還必須具有足夠的斷流能力。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下四點(diǎn)原則。（1） 按工作要求和環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備的型號(hào)。（2） 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備的額定電壓和額定電流。（3） 按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。（4） 開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)下面計(jì)算主變壓器高低壓側(cè)的額定電流和額定電壓：高壓線路額定電流為： 額定電壓為： 低壓線路額定電流為： 額定電壓為： 5.1 35KV高壓斷路器、隔離開關(guān)及熔斷器選擇（1） 高壓斷路器選擇高壓斷路器是供電系統(tǒng)中

29、最重要的設(shè)備之一。高壓斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。高壓斷路器最大特點(diǎn)是能斷開電氣設(shè)備中負(fù)荷電流和短路電流。其選擇必須保證額定開斷容量大于安裝處短路容量，額定電流IN大于安裝處的短路電流因此高壓側(cè)我們選SW2-35/600型戶外少油型斷路器，所選斷路器的具體參數(shù)如圖5-1表5-1 SW2-35/600型戶外少油型斷路器參數(shù)型號(hào)額定電壓KV額定電流A開斷容量(MV·A)額定開斷電流(KA)極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時(shí)間S合閘時(shí)間S峰值有效

30、值4SSW2-35/600356004006.6179.86.60.060.12下面進(jìn)行高壓斷路器校驗(yàn)：極限電流的峰值>沖擊電流符合要求。（2） 高壓隔離開關(guān)選擇高壓隔離開關(guān)的主要功能是保證高壓電器設(shè)備及裝置在檢修工作時(shí)的安全，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流或開端短路電流，僅可允許用于不產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的某些切換操作。根據(jù)電氣設(shè)備選擇的一般條件選擇其高壓側(cè)選GN2-35T/400-52型高壓隔離開關(guān)。主要參數(shù)如表5-2：表5-2 GN2-35T/400-52型高壓隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓KV額定電流A極限通過電流峰值KA熱穩(wěn)定電流KA操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)4s5sGN2-35T/400-523540052

31、14CS6-2T（3）熔斷器選擇熔斷器是最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的危害，具有很強(qiáng)的限流特性。本系統(tǒng)高壓側(cè)選用RN235型熔斷器，其主要技術(shù)參數(shù)如表5-3：表5-3 RN235型熔斷器參數(shù)型號(hào)額定電壓KV額定電流A額定開關(guān)容量MV·A最大開斷電流有效值KA最小開斷電流（額定電流倍數(shù)）過電壓倍數(shù)（額定電壓倍數(shù)）備注RN2350.550085保護(hù)屋內(nèi)TV5.2 電流互感器和電壓互感器選擇（1）電流互感器選擇電流互感器是將電力系統(tǒng)的一次電流按一定的變比變換成二次較小電流，供給測(cè)量表計(jì)和繼電器，同時(shí)還可以使二次設(shè)備與一次高壓隔離，保證人生與設(shè)備安全。電流互感器正常

32、工作時(shí)二次側(cè)阻抗很小，可認(rèn)為工作在短路狀態(tài)。因此，電流互感器二次側(cè)不允許開路。本廠高壓側(cè)選用LCW-35型電流互感器，其主要參數(shù)如表5-4：表5-4 LCW-35型電流互感器參數(shù)型號(hào)額定電壓KV額定電流比A準(zhǔn)確級(jí)次額定二次負(fù)荷V·A10%倍數(shù)熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)外形尺寸mm質(zhì)量kg0.5級(jí)長(zhǎng)寬高LCW-3535150/50.5505651007006001080250電流互感器的校驗(yàn)：額定一次電流150A>99ALCW-35型斷路器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)為滿足動(dòng)穩(wěn)定條件熱穩(wěn)定校驗(yàn)：熱穩(wěn)定倍數(shù)為滿足熱穩(wěn)定條件（2） 電壓互感器選擇電壓互感器是將電力系統(tǒng)的一次電壓按一定的變比變換成二次較小電

33、壓，供給測(cè)量表計(jì)和繼電器，同時(shí)還可以使二次設(shè)備與一次高壓隔離，保證人生與設(shè)備安全。電壓互感器正常工作時(shí)二次側(cè)阻抗很大，可認(rèn)為工作在斷路狀態(tài)。因此，電壓互感器二次側(cè)不允許短路。本廠選用JDJ-35型電壓互感器，主要參數(shù)如表5-5：表5-5 JDJ-35型電壓互感器參數(shù)型號(hào)額定電壓二次繞組額定容量V·A輔助繞組額定容量V·A最大容量V·A一次繞組（KV）二次繞組(KV)輔助繞組0.20.5133P6PJDJ-35350.115025060012005.3 開關(guān)柜選擇高壓開關(guān)是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護(hù)等作用，電壓等級(jí)在3.6kV

34、550kV的電器產(chǎn)品，主要包括高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)與接地開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓自動(dòng)重合與分段器，高壓操作機(jī)構(gòu)、高壓防爆配電裝置和高壓開關(guān)柜等幾大類。高壓開關(guān)制造業(yè)是輸變電設(shè)備制造業(yè)的重要組成部分，在整個(gè)電力工業(yè)中占有非常重要的地位。流進(jìn)主變低壓側(cè)開關(guān)柜、各車間變壓器高壓側(cè)及6KV負(fù)荷開關(guān)柜的電流計(jì)算如下，計(jì)算結(jié)果如下：主變低壓側(cè) 同理可得NO.1、NO.2、NO.3、NO.4、NO.5的額定電流為：101.56A、57.62A、67.81、68.27A、32.87A選用KYN-10交流金屬鎧裝移開式開關(guān)柜用于380V負(fù)荷。KYN-10型開關(guān)柜用于三相交流50HZ.額定電壓310KVd額定

35、電流3000A以下的單母線分段系統(tǒng)中，接受和分配電能。本開關(guān)柜有完善的“五防”裝置，符合各類發(fā)電廠，變電站及工礦企業(yè)的要求。其具體參數(shù)如表5-6：表5-6 KYN-10型開關(guān)柜主要電氣設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)名稱及型號(hào)數(shù)據(jù)及內(nèi)容、名稱額定電壓（KV）6額定電流（A）630額定開斷電流（KA）20CD10型電磁操作機(jī)構(gòu)合閘線圈額定電壓（V）脫扣線圈額定電壓（V）直流 110 、220直流 24、48、110、220CT8型彈簧操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能電動(dòng)機(jī)額定電壓（V）合閘線圈額定電壓（V）分勵(lì)脫扣器額定電壓（V）失壓脫扣器額定電壓（V）過電流脫扣器額定電流（A）交、直流交流交流交流5 110 220 110 220

36、380 110 220 380110 220 380交流直流直流3804811922048119220配用少油斷路器型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA）極限通過電流峰值（KA）2S熱穩(wěn)定電流配用操作機(jī)構(gòu)型號(hào)SN10-10 I10630164016CD10 ICT8動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 符合要求電弧爐、工頻爐、空壓機(jī)237A、48.88A、45.82A。因此本廠選擇型交流金屬封閉型移開式開關(guān)柜用于6KV負(fù)荷。其技術(shù)參數(shù)如下表5-7： 表5-7 型開關(guān)柜柜內(nèi)主要電氣設(shè)備技術(shù)參數(shù)序號(hào)名稱單位開關(guān)柜和配用斷路器參數(shù)1額定電壓KV62最高工作電壓KV6.93開關(guān)柜額定電流A8004斷

37、路器額定電流KA（有效值）10005額定開斷電流KA（有效值）31.56最大關(guān)合電流KA（峰值）807動(dòng)穩(wěn)定電流KA（峰值）8082S熱穩(wěn)定電流KA（有效值）31.59開斷電容器組Kvar1000010一次母線動(dòng)穩(wěn)定電流KA（峰值）8011外形尺寸寬*深*高（mm）840*1500*220012重量Kg800下面進(jìn)行開關(guān)柜的校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 符合要求6.主變壓器繼電保護(hù)選擇變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)和郵箱外故障兩種。郵箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路，匝間短路以及鐵心的燒損等，對(duì)變壓器來講，這些故障都是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)猷]箱內(nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，從而

38、可能引起爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快加爾切除。油箱為的故障，主要是套管和引用出現(xiàn)上發(fā)生相間短路和接地短路。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓；由于負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷以及有余漏油等原因引起的油面降低6.1瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的相當(dāng)良效的保護(hù)裝置，其工作原理概括為：變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)局部產(chǎn)生高溫，使油溫升高體積膨脹，而且故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，使絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生大量氣體。這些氣體必然從油箱內(nèi)部流向上部的油枕，故障越嚴(yán)重，流向油枕的油氣流速度就越大，利用這些內(nèi)部故障產(chǎn)生的油

39、氣流而使瓦斯保護(hù)繼電器動(dòng)作，接線圖如圖6-1：圖6-1 變壓器瓦斯保護(hù)原理圖當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障（輕瓦斯）時(shí)， 瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)KG1-2閉合，動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障（重 瓦斯）時(shí)，KG的下觸點(diǎn)KG3-4閉合，通常是經(jīng)中間繼電器KM動(dòng)作于斷路器QF的跳閘機(jī)構(gòu)YR，同時(shí)通過信號(hào)繼電器KS發(fā)出跳閘信號(hào)。但KG3-4閉合，也可以利用切換片XB切換，使KS線圈串接限流電阻R，動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。6.2裝設(shè)電流速斷保護(hù)工廠供電系統(tǒng)變壓器的電流速斷保護(hù)，一般采用兩相式接線。和線路電流速斷保護(hù)一樣，變壓器的電流速斷保護(hù)也不能保護(hù)變壓器的全部，而只能保護(hù)整個(gè)元件的一部分，一般在只能保護(hù)

40、到變壓器的一次側(cè)。利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實(shí)現(xiàn)。電流速斷保護(hù)一次的動(dòng)作值應(yīng)按下式計(jì)算式中；可靠系數(shù)，取1.31.4最大運(yùn)行方式下，變壓器低壓側(cè)母線發(fā)生短路故障時(shí)，流過保護(hù)的最大短路電流。對(duì)工廠供電系統(tǒng)的降壓變壓器，該電流為低壓側(cè)母線上三相短路時(shí)，流過高壓側(cè)的短路電流。電流速斷的靈敏度可按下式校驗(yàn)式中最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處發(fā)生兩相短路時(shí)的最小短路電流。速斷保護(hù)采用兩相不完全星形接地，動(dòng)作電流應(yīng)躲過系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，變壓器二次側(cè)三相短路值，按公式我們進(jìn)行以下整定：靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)保護(hù)裝置處的兩相短路電流來校驗(yàn)滿足要求。6.3變壓器縱差動(dòng)保護(hù)所謂變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，是指

41、由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進(jìn)行比較而構(gòu)成的保護(hù)。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置，一般用來保護(hù)變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。對(duì)于變壓器線圈的匝間短路等內(nèi)部故障，通常只作后備保護(hù)。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置由變壓器兩側(cè)的電流互感器和繼電器等組成，兩個(gè)電流互感器串聯(lián)形成環(huán)路，電流繼電器并接在環(huán)路上。因此，流經(jīng)繼電器的電流等于兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差。在正常情況下或保護(hù)范圍外發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流大小相等，相位相同，因此流經(jīng)繼電器的差電流為零，但如果在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，流經(jīng)繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動(dòng)作，使斷路器跳閘，從而起到保護(hù)作用。以下是雙

42、繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的單相原理接線圖：圖6-2 雙繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)原理圖本廠采用BCH-2型繼電器，下面進(jìn)行整定計(jì)算：a) 確定保護(hù)裝置的一次動(dòng)作電流躲過變壓器的勵(lì)磁電流b) 躲過外部短路時(shí)的最大不平衡電流c) 躲過電流互感器二次側(cè)回路斷線時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流1.計(jì)算最小動(dòng)作電流 式中 為變壓器的額定電流。2.選擇折點(diǎn)制動(dòng)電流 3.檢驗(yàn)靈敏度 式中 為變壓器內(nèi)部最小兩相短路電流， 為有制動(dòng)電流時(shí)的動(dòng)作電流滿足要求6.4反時(shí)限過電流保護(hù)變壓器過電流保護(hù)的保護(hù)范圍可達(dá)變壓器的全部，并可以延伸到變壓器二次母線上出線的一部分，所以是變壓器必不可少的后備保護(hù)。初步選擇GL-15感應(yīng)式電流繼電器：滿

43、足規(guī)定的靈敏系數(shù)要求。按照躲過最大負(fù)荷電流整定計(jì)算來得到電流繼電器的整定值其中：為電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)系數(shù)。整定值為5A，動(dòng)作時(shí)限t=2.0S根據(jù)小運(yùn)動(dòng)方式下，被保護(hù)線路末端發(fā)生短路的情況進(jìn)行校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)：其中為折算到高壓側(cè)的低壓側(cè)兩相短路電流最小短路電流值。故符合要求。6.5過負(fù)荷保護(hù)作用：防御變壓器本身的對(duì)稱過負(fù)荷及外部短路引起的過載。按具體條件裝設(shè)。過負(fù)荷保護(hù)用電流繼電器的動(dòng)作值按下式考慮：式中過負(fù)荷保護(hù)用可靠系數(shù)，去取1.051.1保護(hù)安裝處變壓器的額定電流；繼電器的返回系數(shù)。過負(fù)荷信號(hào)裝置：滿足要求。7.防雷、接地設(shè)計(jì)雷電是大氣中的放電現(xiàn)象。雷電過電壓也稱外部過電壓或大氣過電壓，是由電力系統(tǒng)中的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。雷電沖擊波的電壓幅值可高達(dá)1億伏，其電流幅值可高達(dá)幾十萬安，對(duì)電力系統(tǒng)的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過內(nèi)部過電壓。其可能毀壞電氣設(shè)備和線路的絕緣，燒斷線路，造成大面積長(zhǎng)時(shí)間停電。因此，必須采取有效措施加以防護(hù)