中型機(jī)械廠總降壓變電所與廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、第一章前言1.1 選題背景當(dāng)前，能源嚴(yán)重短缺，另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，世界各國(guó)的用電量也隨之不斷增加， 電能已經(jīng)成為一種最重要的能源，電能對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)以及人民生活的作用越來(lái)越重要， 可以說(shuō)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)和人民生活已經(jīng)離不開(kāi)電能了。合理用電、節(jié)約用電的迫切性和必要性已為人們所認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，使用電和節(jié)電技術(shù)滲透到設(shè)計(jì)，運(yùn)行，制造，管理等部門(mén)，其設(shè)計(jì)面愈來(lái)愈寬，容愈來(lái)愈深，與實(shí)際聯(lián)系愈來(lái)愈密切，這都為培養(yǎng)高質(zhì)量的供用電人才提出了更高的要求。為了更好的適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的要求，我們必須盡可能多的掌握供配電知識(shí)，用電知識(shí)，節(jié)電知識(shí)。為了更好的掌握書(shū)本知識(shí)，我們必須從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合國(guó)

2、情對(duì)工廠供電， 配電的基本原理和實(shí)際應(yīng)用有更深入的了解。因此，我選擇大型機(jī)械廠總降壓變電所和車(chē)間配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.2 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循國(guó)家的各項(xiàng)方針政策，設(shè)計(jì)方案必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)必須滿足以下幾項(xiàng)基本要求：1、保證工廠生產(chǎn)工藝所要求的供電可靠性；2、保證電能質(zhì)量；3、在必要的供電可靠性基礎(chǔ)上，力求經(jīng)濟(jì)，使供電系統(tǒng)的投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，并且盡可能的減少又澀精梳消耗量；4、 設(shè)計(jì)中應(yīng)合理地處理局部與全局、當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)的關(guān)系，并能適應(yīng)發(fā)展的需要。1.3 研究意義電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿δ茉础９S供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得能源，經(jīng)過(guò)合理的傳輸、變換、分配到工廠

3、車(chē)間中的每一個(gè)用電設(shè)備上。隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展， 工廠用電量的迅速增長(zhǎng)， 對(duì)電能質(zhì)量、 供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等要求也日益提高。供電設(shè)計(jì)是否完善， 不僅影響工廠的基本建設(shè)投資、用行費(fèi)用和有色金屬消耗量， 而且也反映到工廠供電的可靠性和安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備和人生安全等是密切相關(guān)的?，F(xiàn)在除了個(gè)別大型工業(yè)聯(lián)合企業(yè)有自備電廠外，絕大多數(shù)工廠都是從國(guó)家電力系統(tǒng)取得電能的。 因此，工廠工業(yè)負(fù)荷是電力系統(tǒng)的主要用戶，工廠供電系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，保證企業(yè)安全供電和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不僅關(guān)系到企業(yè)中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2的利益、也關(guān)系到電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以

4、及合理利用能源. 隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)突飛猛進(jìn)和人民生活水平的日益提高,城市配電網(wǎng)正日益面臨著提高供電可靠性的迫切要求。 . 工廠工業(yè)負(fù)荷是電力系統(tǒng)的主要用戶, 合理的工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,不僅可以保證企業(yè)的安全合理供電和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 , 也有利于電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 , 最大限度的節(jié)約能源 .所以工廠供電的可靠性和安全性就顯得非常重要了 .工廠供電設(shè)計(jì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)以及人民生活都有極其重要的意義。中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3第二章負(fù)荷計(jì)算2.1 荷計(jì)算的方法確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的常用方法：（1）需要系數(shù)法（ 2）二項(xiàng)式系數(shù)法（ 3）形狀系數(shù)法。需要系數(shù)法的主要步驟：（ 1） 將用電

5、設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總額定容量。（ 2） 查出各組用電設(shè)備相應(yīng)需要系數(shù)及對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)。（ 3） 用需要系數(shù)法求車(chē)間或全廠的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，需要在各級(jí)配電點(diǎn)乘以同期系數(shù) K。本化工企業(yè)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不太懸殊，考慮采用需要系數(shù)法，計(jì)算過(guò)程為：先從用電端起逐級(jí)往電源方向計(jì)算，即：首先按需要系數(shù)法求得各車(chē)間低壓側(cè)有功及無(wú)功計(jì)算負(fù)荷， 加上本車(chē)間變電所的變壓器有功及無(wú)功功率損耗，即得車(chē)間變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷； 其次是將全廠各車(chē)間高壓則負(fù)荷相加同時(shí)加上廠區(qū)配電線路的功率損耗， 再乘以同時(shí)系數(shù)。 便得出工廠總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷；然后再考慮無(wú)功功率的影響和總降壓變電所主變壓器的功率

6、損耗，其總和就是全廠計(jì)算負(fù)荷。采用需要系數(shù)法主要公式如下：計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式適用條件有功（ K w）d eP = K p30無(wú)功（ Kvar ） 30 30Q = P tan 視在（ KVA） / cos30 30S = P 電流（ A） NIS/3U30 30=已知三相用電設(shè)備組或用電單位（工廠、車(chē)間）的設(shè)備容量及功率因數(shù)，求其計(jì)算負(fù)荷。有功（ K w） =p IP K p30 30.無(wú)功（ Kvar ） =P iQ K P30 30.視在（ KVA）230230 30S=PQ電流（ A） NIS/3U30 30=已求出各設(shè)備組或各單位的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷后，求總的計(jì)算負(fù)荷。中型機(jī)械廠總降壓變

7、電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4Ep 設(shè)備組或單位的設(shè)備容量，不記備用設(shè)備容量。eU 設(shè)備額定電壓。dK 需要系數(shù) p qK K有功和無(wú)功符荷同時(shí)系數(shù)。 P i iP K30. 30. 設(shè)備組的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷。（ 1） 對(duì)反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，其容量必須按規(guī)定的負(fù)荷持續(xù)率進(jìn)行換算：（ 2） 用電設(shè)備組、車(chē)間和工廠的需要系數(shù)參見(jiàn)有關(guān)表格。（3） 由設(shè)備組計(jì)算車(chē)間配電干線時(shí)，可取=0.85-0.95,K=0.9-0.95。KPq2.2車(chē)間負(fù)荷計(jì)算表如下：計(jì)算負(fù)荷序號(hào)用電單位名稱設(shè)備容量Kx COS tg Pjs Qjs Sjs（1）1 變電所1 鑄鋼車(chē)間 2000 0.4 0.65 1.17 800

8、936 1230.772 1 計(jì)算負(fù)荷 720 842.4 1180.17（2）2 變電所1 鑄鐵車(chē)間 1000 0.4 0.7 1.02 400 408 571.432 沙庫(kù) 110 0.7 0.6 1.33 77 102.4 128.333 2 計(jì)算負(fù)荷 429.3 459.37 628.74（3） 3 變電所1 鉚焊車(chē)間 1200 0.3 0.45 1.98 360 712.8 8002 1# 水泵房 28 0.75 0.8 0.75 21 15.75 26.253 3 計(jì)算負(fù)荷 342.9 656.69 732.67（4）4 變電所1 空壓站 390 0.85 0.75 0.88 33

9、1.5 291.72 4422 機(jī)修車(chē)間 150 0.25 0.65 1.17 37.5 43.88 57.693 鍛造車(chē)間 220 0.3 0.55 1.52 66 100.32 1204 術(shù)型車(chē)間 185.85 65.06 86.51 108.415 制材廠 20 5.6 7.45 9.336 綜合樓 20 0.9 1 1 18 18 18中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)57 4 計(jì)算負(fù)荷 471.29 493.09 682.09（5）5 變電所1 鍋爐房 300 0.75 0.8 0.75 225 168.75 281.252 2# 水泵房 28 0.75 0.8 0.75 2

10、1 15.75 26.253 倉(cāng)庫(kù) 88.12 0.3 0.65 1.17 26.44 30.93 40.674 污水提升站 14 0.65 0.8 0.75 91 6.83 11.385 5 計(jì)算負(fù)荷 253.38 200.03 322.82各車(chē)間 6 千伏高壓負(fù)荷序計(jì)算負(fù)荷號(hào)車(chē)間或用電單位名稱設(shè)備負(fù)荷 k K cos tan js P jsQ js S1 電弧爐 2*1250 0.9 0.87 0.57 2250 1282.5 2586.812 工頻爐 2*300 0.8 0.9 0.48 480 230.4 533.333 空壓機(jī) 2*250 0.85 0.85 0.62 425 263

11、.5 5004 小計(jì) 2839.5 1598.76 3258.65通過(guò)計(jì)算可知 1 變電所的計(jì)算負(fù)荷為 1108.17KVA，由于該變電所要用兩臺(tái)變壓器，工作變壓器選用額定容量為1250KVA 的SJL1-1250/10 型變壓器。當(dāng)工作變壓器故障時(shí)， 允許備用變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行， 所以 1 變電所備用變壓器可選用額定容量為 1000KVA 的 SJL1-1000/10 型變壓器，其損耗有下列公式：20 1 ( )ejsb d SSPnP = nP +20 1 ( )ejsb d SSQnQ = nQ +edd SU Q100% =e SI Q 100 % 00 =2 2b b bS =Q +P

12、計(jì)算得到：Q KVARb= 64.21P KW b= 15.24S KVA b= 65.99中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6 2 變電所的計(jì)算負(fù)荷是 628.74KVA，由于該變電所要用兩臺(tái)變壓器，工作變壓器選用容量為 800KVA 的 SJL1-800/10 型變壓器，當(dāng)工作變壓器故障時(shí)，允許備用變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，所以備用變壓器可選用額定容量為500KVA 的SJL1-500/10型變壓器，其有功損耗：P KW b= 11.35其無(wú)功損耗：Q KVARb= 45.40變壓器損耗負(fù)荷為：S KVA b= 46.79 3變電所計(jì)算負(fù)荷為 732.67KVA ， 可選用額定容量為 80

13、0KVA 的SJL1-800/10型變壓器，其損耗為：P KW b= 11.35Q KVARb= 45.40S KVA b= 46.79 4 變電所的計(jì)算負(fù)荷為 682.09KVA，可選用額定容量為 800KVA 的SJL1-800/10型變壓器，其損耗為：P KW b= 10.06Q KVARb= 41.37S KVA b= 42.58 5 變電所計(jì)算負(fù)荷為 322.82KVA，固可選用額定容量為 400KVA 的SJL1-400/10型變壓器，其損耗為：P KW b= 4.85Q KVARb= 19.62S KVA b= 20.21則總降壓變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷等于各車(chē)間計(jì)算負(fù)荷相加再加上

14、高壓負(fù)荷和各車(chē)間變電所的變壓器損耗之和乘上同時(shí)系數(shù)得到：S KVA js 6925.85 2 =總降壓變電所的工作變壓器可選用額定容量為8000KVA 的SJL1-8000/35型變壓器，當(dāng)工作變壓器故障時(shí)， 允許備用變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行備用變壓器，所以備用變壓器可選用額定容量為6300KVA 的 SJL1-6300/35 型變壓器，正常工作時(shí)工作變壓器損耗為：P KW b= 54.47Q KVARb= 529.69中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7S KVA b= 532.49則可得到全廠計(jì)算負(fù)荷為低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷與總降壓變電所工作變壓器損耗之和，可得全廠總計(jì)算負(fù)荷為：S KVA js

15、= 7466.59中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8第三章供電方案選擇與功率補(bǔ)償工廠供電電源電壓主要是根據(jù)工廠負(fù)荷大小、供電距離，以及地區(qū)電網(wǎng)可能供電的電源電壓， 與電力部門(mén)協(xié)商確定， 一般大型工廠可選用 110 千伏或 220 千伏，中小型工廠可選用 35 千伏或 10 千伏電壓，作為工廠供電的電源電壓。本工廠電源從電業(yè)部門(mén)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)作工作電源一個(gè)作為備用電源，工作電源與備用電源均為35kv，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，該變電所距廠東側(cè)8 公里。這種供電方案的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）供電電壓高線路功率損耗及電能損耗少（ 2）電壓損失小，調(diào)壓?jiǎn)?/p>

16、題易解決（ 3）要求的 cos 值低補(bǔ)償?shù)娜萘啃?，可?jiàn)少補(bǔ)償設(shè)備及投資（ 4）要建總將壓變電所，對(duì)供電設(shè)備便于集中管理易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化（ 5）根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)數(shù)據(jù) 35kv 的架空線路的故障率比 6kv 的架空線路的故障率低一半多。因而供電可靠性高缺點(diǎn)： （1） 廠要設(shè)總降壓變電所須占一定的面積（2）要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器投資及運(yùn)行費(fèi)用均增加3.2 工廠廠區(qū)高壓配電電壓的選擇一般工廠采用的高壓配電電壓為6 10 千伏，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看最好選用10 千伏。如果工廠擁有較多的六千伏高壓設(shè)備，則需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以確定采用何種電壓合理，3 千伏電壓級(jí)， 由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)很差， 一般不作為廠區(qū)配電電壓

17、。 本次設(shè)計(jì)所選用的工廠，是一個(gè)中型工廠，而且 6 千伏高壓設(shè)備較多，固選用六千伏電壓級(jí)為廠區(qū)配電電壓。3.2 對(duì)該方案進(jìn)行功率補(bǔ)償根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷 7466.59kva 考慮工作變壓器故障，備用變壓器可以過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，本方案考慮工作變壓器選用額定容量為8000KVA 的SJL1-800/35型變壓器，備用變壓器選用額定容量為6300KVA 的 SJL1-6300/35 型變壓器，兩臺(tái)變壓器電壓的變比為 35/6kv35KV 線路功率等于計(jì)算負(fù)荷與變壓器損耗之和Pjs=5673.1835+53.998=5727.1785KW Qjs=4785.841+467.6327=5253.4737KWSj

18、s=7771.71535KW Ijs=128.2038A按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線 LGJ-35，由表 7-1 查得其允許電流為 170A 大于128.2038A 滿足要求查表 1-3 得LGJ-35 導(dǎo)線的 r 0=0.85 歐每千米， X0=0.359 歐每千米，因此， 35KV中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)9線路電壓損耗：按公式（ 7-5 ）計(jì)算ud%=1/10Ue×Ue（r 0×pi ×li +x0×qi ×l i ）%=55.14%35KV 線路功率因數(shù) cos =Pjs/Sjs=5727.18/7466.59=0.7369cos

19、 =0.7369 小于 0.9需要功率補(bǔ)償對(duì)方按進(jìn)行功率補(bǔ)償：Qc=P30（tan 1-tan 2）=5673.19×0.43=2439.5kvar選用并聯(lián)電容器的型號(hào)為BWF6.3-100-1W 標(biāo)稱容量為 100kvar則需要的電容個(gè)數(shù)為n=Qc/qc=24.3故可取 27 個(gè)因?yàn)閷?duì)于單相電容器應(yīng)取為3 的整數(shù)倍本方案采用高壓集中補(bǔ)償對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，其接線圖如下圖所示：中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10第四章總降壓變電所的設(shè)計(jì)4.1 降壓變電所的電氣主接線圖的設(shè)計(jì)總降壓變電所的電氣主接線是由變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷氣 、母線及電纜等電氣設(shè)備，按一定的

20、順序連接組成的，用以表示接受、匯集和分配電能的電路。 電氣主接線是變電所的主要電路，它明確表示了變電所電能接受與分配的主要關(guān)系，是變電所運(yùn)行、操作的主要依據(jù)。再三相對(duì)稱情況寫(xiě)下，電氣主接線圖通常以單線圖表示，圖上所有電器元件均用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)表示。對(duì)電氣主接線的基本要求：1根據(jù)用電負(fù)荷的要求，保證供電的可靠性。2電氣主接線應(yīng)具有一定的運(yùn)行靈活。3 接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便。4. 在保證安全可靠供電的基礎(chǔ)上，力求投資少，年運(yùn)行費(fèi)用低。5. 綜合工廠發(fā)展規(guī)劃，留有擴(kuò)建余地。由于本工廠有兩回 35 千伏電源進(jìn)線，有兩臺(tái)變壓器，工廠負(fù)荷比較穩(wěn)定，兩臺(tái)變壓器要經(jīng)常投入運(yùn)行，為保證供電可靠，采用母線分段的接

21、線。根據(jù)上節(jié)確定的供電方案，可解決總降壓變電所采用下圖的電氣主接線：中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11圖 1.1 總降壓變電所電氣主結(jié)線圖中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12該接線的主要特點(diǎn)如下：1 總降壓變電所設(shè)一臺(tái) 8000KVA 35/6KV 的降壓變壓器，變壓器與 35KV 架空線路接成線路變壓器組。 在變壓器高壓側(cè)設(shè)少油斷路器， 這便于變電所的控制運(yùn)行和維護(hù)2 總降壓變電所的 6KV 側(cè)采用單母線分段式接線用6KV 少油斷路器將母線分成兩段3 主變壓器低壓側(cè)經(jīng)少油式斷路器接在6KV 母線的一個(gè)分段上而 6KV 備用線路也經(jīng)少油式斷路器接在另一個(gè)分段上4 各車(chē)間的

22、二級(jí)負(fù)荷都由兩段母線供電以保證供電的可靠性5 根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停電運(yùn)行及主電路出現(xiàn)故障或檢修時(shí)才能投入，因此，備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)在正常時(shí)斷開(kāi)的而 6KV 母線的分段斷路器在正常時(shí)是閉和的6 在6KV 母線側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置（BZT）當(dāng)工作電源故障而斷開(kāi)時(shí)備用電源會(huì)立即投入7 當(dāng)主電源發(fā)生在故障時(shí)變電所的操作電源來(lái)自備用電源斷路器前的所有變壓器4.2 短路電流的計(jì)算短路電流按正常運(yùn)行方式計(jì)算如圖所示根據(jù)計(jì)算電路作出的計(jì)算短路電流的等值電路圖如所示為了選擇高壓電器設(shè)備，整定電氣保護(hù)，需計(jì)算總降壓變電所的35KV 側(cè)6KV 母線側(cè)以及廠區(qū)高壓配電線路末端的

23、短路電流， 但因工廠廠區(qū)不大總降壓變電所到最遠(yuǎn)的車(chē)間的距離不過(guò)數(shù)百米，因此， 6KV 母線與 6KV 饋電線路末端處的短路電流差別極小，故先計(jì)算主變壓器高低側(cè)兩點(diǎn)短路電流圖（ a） 系統(tǒng)短路示意圖中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13求各元件電抗，用標(biāo)幺值計(jì)算設(shè)基準(zhǔn)容量 Sj =100MVA基準(zhǔn)電壓 Uj1 =37KV Uj2 =6.3KV 系統(tǒng)電抗 X*xt已知地區(qū)變電所 110KV 母線的短路容量 Sd 為200MVA因此系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值由表4-1 中公式算得X*xt =Sj /S d=100/200=0.5地區(qū)變電所三繞組變壓器的高壓低壓繞組之間的電抗X*b（ - ） =Ui -I

24、%/100 ×Sj/Se=0.235KV 供電線路的電抗X*l=X0lSj/Uj1/Uj1=0.13總降壓變電所的主變壓器電抗X*b=Ud %×Sj /100Se =1.5點(diǎn)三相短路電流計(jì)算系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，等值電路見(jiàn)圖（b）圖（ b） 等值電路圖短路回路總電抗X*d1max=X*t+X* b（ - ） /2+X* l =0.5+0.1+0.13=0.73按無(wú)限大系統(tǒng)計(jì)算 d1 點(diǎn)三相短路電流標(biāo)幺值為I* d1=0.67 ，基準(zhǔn)電流為I j1 =1.56KA求得 d1 點(diǎn)三相短路電流的有名值為I d1=1.05KA，沖擊電流i chd=2.55 ×1.05=2.6

25、7KAd1 點(diǎn)短路容量中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)14Sd1=136.8MVA系統(tǒng)最小運(yùn)行方式等值電路如圖（c）所示圖（ C）等值電路圖短路回路總電抗 X*d1min=0.5+0.2+0.13=0.83三相短路電流標(biāo)幺值 I* d1=1/0.83112=1.2其它計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 d1 點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目 I d I ich Sd計(jì)算公式 I j1 /X 0d1 I=I d 2.55I d Sj /X d1最大運(yùn)行方式 1.05 1.05 2.67 136.8最小運(yùn)行方式 1.298 1.298 3.31 120.32點(diǎn)三相短路電流計(jì)算（ 1） 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下短路回路總

26、電抗X*d2max=2.23（ 2） 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)短路回路總電抗X*d2min=2.33 基準(zhǔn)電流 I j2 =9.165KAd2 點(diǎn)的三相短路電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表項(xiàng)目 I d I ich Sd計(jì)算公式 I j1 /X 0d1 I=I d 2.55I d Sj/X d1最大運(yùn)行方式 4.11 4.11 10.48 44.84最小運(yùn)行方式 3.93 3.93 10 42.92中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15第五章電氣設(shè)備的選擇總降壓變電所的各種高壓電氣設(shè)備，主要指610 千伏以上的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器、互感器、電抗器、母線、電纜、支持絕緣子及穿墻套管等。這些電器各

27、自的功能和特點(diǎn)不同， 要求的運(yùn)行條件和裝設(shè)環(huán)境也個(gè)不相同，但也具有共同遵守的原則。 電氣設(shè)備要能可靠地工作， 必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路情況進(jìn)行穩(wěn)定效驗(yàn)。按正常工作條件選擇電器1. 電器的額定電壓 Ue 不應(yīng)小于所在回路工作電壓 U，即2. 電器的額定電流 Ie 不應(yīng)小于該回路的最大長(zhǎng)期工作電流 Imax.3. 選擇電器時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備的裝設(shè)地點(diǎn)。根據(jù)上述短路電流計(jì)算結(jié)果按正常工作條件選擇和按短路情況效驗(yàn)確定的總降壓變電所高低壓電氣設(shè)備如下：（查第四章所列各種設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)表）5.1 35KV 側(cè)高壓電氣設(shè)備的選取設(shè)備計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW2-35/400隔離開(kāi)關(guān)GW2-35GD/600電

28、壓互感器JDJJ-35電流互感器LCW-35避雷器FZ-35U=35KVI=130.456AId=1.05KASd=136.8MVAIch=2.68KA35KV400A1500MVA63.4KA35KV600A50KA35KV35KV150/521.2KA35KV5.2 6KV 側(cè)設(shè)備變壓器低壓側(cè)及備用電源設(shè)備計(jì)算高壓斷路SN10-10（）隔離開(kāi)關(guān)GN1-10/1000電流互感器LMJ10-1000隔離開(kāi)關(guān)GN1-10/1000U=6KVI=729AI d=4.11kAI ch=10.48KAUe=6KVIe=1000ASed=500MVAUe=6KVIe=1000AUe=6KVIe=1000

29、AUe=6KVIe=1000A中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16Sd=44.84 28.9KA 50KA 50KA高壓開(kāi)關(guān)柜選用 GG-10 型高壓開(kāi)關(guān)柜以第一車(chē)間為例選用 GG-10 型高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備計(jì)算高壓斷路器 SN10-10 （）隔離開(kāi)關(guān)GN1-10/1000電流互感器LMJ10-1000U=6KVI=729AI d=4.11KAI ch=10.48KASd=44.84Ue=6KVI e=1000ASed=500MVAI ed=28.9KAUe=6KVI e=1000AI p =50KAUe=6KVI e=1000A變壓器低壓側(cè)引出線選擇主變壓器低壓側(cè)引出線按經(jīng)濟(jì)電流密度選

30、擇：工作電流 :Ijs=Ie2=733.165A母線計(jì)算截面 :Sc=Ijs/Jc=733.165/0.9=814.63平方毫米選用標(biāo)準(zhǔn)截面 100*10 平方毫米的鋁母線允許電流1870A 大于工作電流733.165A 滿足要求熱穩(wěn)定效驗(yàn)Smin=916.9 平方毫米小于 100×10 平方毫米滿足要求動(dòng)穩(wěn)定效驗(yàn)?zāi)妇€采用橫放裝設(shè)W=0.167b×h2=0.167 ×10×10=167 立方厘米f=1.76 （ i ch）×（i ch）/a/100=13.2千克每厘米已知 y=700 千克每平方厘米母線最大允許跨度Lmax= 2.97610=f

31、yW 米中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17進(jìn)線的絕緣子間距離取兩米即可絕緣子采用 2NA-10MM破壞負(fù)荷 375 公斤滿足要求6KV 母線選擇按發(fā)熱條件選用 LMY-100×10 型矩形鋁母線允許電流 395A大于計(jì)算電流。按上述計(jì)算的熱穩(wěn)定最小截面為916.9 小于 100×10 平方毫米 滿足要求動(dòng)穩(wěn)定效驗(yàn)?zāi)妇€橫放 W=0.167b×h2=167 立方厘米據(jù)前面計(jì)算 f=13.2 千克每厘米求得 Lmax=2.976mGG-10 高壓開(kāi)關(guān)柜一般柜寬為 1 米進(jìn)線柜最寬為 1.5 米，因此上述檢驗(yàn)滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。由于采用標(biāo)準(zhǔn)高壓開(kāi)關(guān)柜，故不必選擇母

32、線支持絕緣子35KV 側(cè)電壓互感器二次負(fù)荷計(jì)算35KV 電源進(jìn)線裝設(shè)下列儀表：電流表（3 只）電壓表，功率表有功電度表無(wú)功電度表各一只35KV 電壓互感器二次負(fù)荷如下表所示負(fù)荷儀表名稱儀表型號(hào) AB相 BC相電壓線圈數(shù)目每個(gè)線圈消耗功率VAcosPab Pab Pbc Qbc電壓表 ITI-V 1 4.5 1 4.5功率表 IDI-W 2 0.75 1 0.75 0.75有功電度表 DSI 2 1.5 0.38 0.57 1.39 0.57 1.39無(wú)功電度表 DX1 2 1.5 0.38 0.57 1.39 0.57 1.39總計(jì) 6.39 2.78 0.57 2.78電壓互感器二次負(fù)荷計(jì)算

33、（見(jiàn)4-2 公式）Sab=6.97VA Sbc=3.34VAcos ab=0.92Cos bc=0.566A 相負(fù)荷 P a=3.99W Qa =-0.48VARB 相負(fù)荷 Pb=4015W Qb=4.94VARC 相無(wú)電壓表負(fù)荷很小，而 B 相負(fù)荷最大，以 B 相負(fù)荷效驗(yàn)電壓互感器容量中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)18Sb=6.45VA已知 JDJJ-35 型互感器的 0.5 級(jí)時(shí)額定容量為 150VA 大于 6.45VA，滿足要求5.3 35KV 側(cè)電流互感器二次負(fù)荷計(jì)算35KV 電流互感器二次側(cè)電流如下頁(yè)表所示采用 LCW-35 型電流互感器，在 0.5級(jí)時(shí)最大額定負(fù)荷為 2

34、 歐，二次導(dǎo)線采用鋁芯控制電纜取最小截面 Smin=2.5 平方毫米。二次導(dǎo)線長(zhǎng)度為L(zhǎng) max=222.87m二次負(fù)荷儀表名稱型號(hào) ABC電流線圈數(shù)目VAVA VA 電流表 1T1-A 1 3 0.12 3 0.12 3 0.12功率表 1T1-W 2 1.45 0. 1.45 0.有功電度表 DS-1 2 0.5 0.02 0.5 0.02無(wú)功電度表 DX-1 2 0.5 0.02 0.5 0.02總計(jì) 5.45 0.218 3 0.12 5.45 0.218中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)19第六章繼電保護(hù)的選擇與整定總降壓變電所需設(shè)置以下繼電保護(hù)裝置（ 1） 主變壓器保護(hù)；（

35、2） 備用電源進(jìn)線保護(hù)；（ 3） 變電所 6KV 母線保；（ 4） 6KV 饋電線路保護(hù)；此外還需要設(shè)置以下裝置：（ 1） 備用電源自動(dòng)投入裝置；（ 2） 絕緣監(jiān)察裝置6.1 主變壓器保護(hù)根據(jù)規(guī)程規(guī)定 8000KVA 的變壓器設(shè)下列保護(hù)a) 瓦斯保護(hù)：防御變壓器鐵殼部短路和油面下降輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)重瓦斯動(dòng)作于跳閘b) 電流速斷保護(hù)：防御變壓器線圈和引出線的多相短路動(dòng)作于跳閘c) 過(guò)電流保護(hù)：防御外部相同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(dòng)作于跳閘d) 負(fù)荷保護(hù)防御變壓器本身對(duì)稱過(guò)負(fù)荷及外部短路引起的過(guò)載按具體條件裝設(shè)各個(gè)保護(hù)的具體整定計(jì)算如下：6.2 電流速斷保護(hù)速斷保護(hù)采用三相

36、星形接法，動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)變壓器二次側(cè)三相短路值既按下列公式計(jì)算I dz=Kk×I dzmax=1.3 ×3.2KA=4.16KA歸算到 35KV 側(cè)I dz=1190A靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)保護(hù)裝置安裝處的兩相短路電流來(lái)效驗(yàn)Kem=Idmin/I dz=349.33A進(jìn)入繼電器的電流I dzj =11.64A動(dòng)作時(shí)間與 6KV 母線保護(hù)配合 6KV 饋電線路的保護(hù)動(dòng)作保護(hù)時(shí)間為0.5s中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 1s 則變壓器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為t=1+0.5=1.5s靈敏度按二次側(cè)母線發(fā)生兩相短路的條件來(lái)效驗(yàn)Ktm

37、=2.047s滿足要求主變壓器保護(hù)的原理接線圖如圖6-1 所示圖 6-1ILJ-6LJ- 電流繼電器（DL-11） ZJ中間繼電器（DZS-136） SJ時(shí)間繼電器（ DS-112）1XJ-3XL電流式信號(hào)繼電器 (DX-11/0.025)4XJ-5XJ 電壓式時(shí)間繼電器 (DX-11/220)1LP-3LP 連接片 R管形電阻 (ZG-11-50)WSJ 瓦斯繼電器 WJ溫度信號(hào)計(jì)6.3 電流保護(hù)接線方式的選擇電流保護(hù)的接線方式是指保護(hù)裝置中電流繼電器與電流互感器之間的連接方式，本設(shè)計(jì)方案中選用三相星形接線方式，其接線圖如 5-2 所示，其中電流互感器選用 LMJ10-1000 型電流互感器

38、，其電流變比為1000/5 ，所以電流表選用量程為 5A 的電流表即可。6.4 變壓器的瓦斯保護(hù)本方案中的瓦斯保護(hù)選用擋板式瓦斯繼電器進(jìn)行保護(hù)。選用(ZG-11-50)WSJ型瓦斯繼電器中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)21圖 5-2 電流保護(hù)的三相星形接線方式中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)22第七章總降壓變電所的平面布局圖本方案設(shè)計(jì)的總降壓變電所，有一個(gè)低壓側(cè)6KV 配電室，一個(gè)高壓側(cè) 35KV配電室，兩個(gè)變壓器室，其中1#變壓器室為住變壓器室，即工作變壓器室。2#變壓器室為備用變壓器室。其布局如圖6-1 所示。1低壓側(cè) 6KV 高壓配電柜 2 高壓側(cè) 35KV 高壓配電

39、柜3工作變壓器4 備用變壓器圖 7-1總降壓變電所平面布局圖中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)23第八章總降壓變電所的防雷設(shè)計(jì)工廠供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)（ 1） 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(diǎn)如下：1） 一般廠區(qū)架空線路都在35KV 以下，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)雷擊桿頂對(duì)一相導(dǎo)線放電時(shí)，工頻接地電流很小，不會(huì)引起線路的跳閘。2） 工廠配電線路一般不長(zhǎng)，廠區(qū)一般采用電纜供電，即使用架空線，也會(huì)受到建筑物和樹(shù)木的屏蔽，遭受雷擊的機(jī)會(huì)比較小。3） 對(duì)重要負(fù)荷的工廠較易實(shí)現(xiàn)雙電源供電

40、和自動(dòng)合閘裝置，可以減輕雷害事故的影響。對(duì)于 10.5KV 架空線高度較低，不需裝設(shè)避雷線，防雷方式可以采用鋼筋混泥土桿的自然接地，必要時(shí)采用雙電源供電和自動(dòng)合閘。（ 2） 變電所的防雷：工廠變電所是工廠電力供應(yīng)的樞紐，一旦遭受雷擊，會(huì)造成全廠停產(chǎn)，影響很大，工廠還有許多其他建筑物和構(gòu)筑物，有的較高，有的易燃，有的易爆，也需要可靠的防雷措施， 對(duì)他們的防雷要求， 水電部頒發(fā)的過(guò)電壓保護(hù)規(guī)程中均有明確的規(guī)定。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，按規(guī)程規(guī)定裝設(shè)避雷針或避雷線對(duì)直擊雷的防護(hù)是非常可靠的。在本設(shè)計(jì)中由于沿線路侵入雷電波所形成的雷害事故比較頻繁， 所以在距變電所 12KM 的進(jìn)線段加強(qiáng)防雷措施，裝設(shè)避雷線

41、。對(duì)直擊雷的線路侵入沖擊波的防護(hù)：1) 避雷針和附近導(dǎo)體間有一定距離，足以使絕緣介質(zhì)閃絡(luò)電壓大于反擊電壓。2) 當(dāng)雷擊于線路導(dǎo)體時(shí)，沿導(dǎo)線就有雷電沖擊波流動(dòng)，從而會(huì)傳到變電所。為保護(hù)電氣設(shè)備中最重要、最昂貴、絕緣最薄弱的變壓器，避雷器的選擇，必需使其伏秒特性的上限低與變壓器的伏秒特性的下限，并且避雷器的殘壓必須小于變壓器絕緣耐壓所能允許的程度。但是他們的數(shù)值都必需小于沖擊波的幅值，以保證侵入波能夠受到避雷器放電的限制。并且避雷器要盡量靠近變壓器。電力系統(tǒng)的接地電力系統(tǒng)的接地有兩類(lèi)接地方式，中性點(diǎn)接地（大電流接地）和中性點(diǎn)不接中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)24地（小電流接地）。在高壓

42、或超高壓電力系統(tǒng)中一般采用大電流接地，其目的是為了降低電氣設(shè)備的絕緣水平，防止系統(tǒng)發(fā)生接地故障后引起的過(guò)電壓。工廠供電系統(tǒng)中一般采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，工廠中電氣設(shè)備的接地分為三大類(lèi)：IT類(lèi)、 TN 類(lèi)、 TT；類(lèi)其中 TN 類(lèi)又分為三個(gè)系統(tǒng)： TN-S， TN-C， TN-C-S。為防御直接雷擊，在總降壓變電所設(shè)避雷針，根據(jù)戶外配電裝置及建筑的面積及高度設(shè)三只避雷針一支為25 米的獨(dú)立避雷針另兩支為置于戶配電裝置建筑物邊緣的 15 米高的附設(shè)式避雷針根據(jù)作圖三只避雷針可安全保護(hù)整個(gè)變電所不受直接雷擊為防止沖擊波侵入，在 35KV 近線桿塔前設(shè) 500 米架空地線（避雷線），且在進(jìn)線斷路器前設(shè)一

43、組 FZ-35 型避雷器在 6KV 備用電源進(jìn)線一段電纜線電纜線段靠線路靠線路一側(cè)有一組伐型避雷器變電所接地采用環(huán)行接地網(wǎng)，用直徑50mm長(zhǎng)250mm鋼管作接地體，埋深一米用扁鋼連接經(jīng)計(jì)算接地電阻不大于4 歐。系統(tǒng)接地示意圖如下：ABCPEN中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)25第九章車(chē)間變電所位置及變壓器選擇車(chē)間變電所位置一般按下述原則確定：分散設(shè)置并接近負(fù)荷中心，便于低壓網(wǎng)絡(luò)的備用聯(lián)絡(luò)節(jié)省變壓器及開(kāi)關(guān)等設(shè)備的投資根據(jù)廠區(qū)平面布置圖提供的車(chē)間分布情況及各車(chē)間負(fù)荷的性質(zhì)及大小本廠擬設(shè)置五個(gè)車(chē)間變電所由于主要車(chē)間的負(fù)荷均屬二類(lèi)負(fù)荷應(yīng)設(shè)計(jì)要求車(chē)間1，2設(shè)兩臺(tái)變壓器其余設(shè)置一臺(tái)變壓器，變壓器

44、型號(hào)與容量的確定在負(fù)荷計(jì)算中已經(jīng)作了介紹，這里不再接紹。車(chē)間變電所的名稱位置型式以及變壓器的容量和臺(tái)數(shù)如下表所示變電所名稱變電所的名稱及形式變壓器臺(tái)數(shù)容量變壓器型號(hào)1*1250 SJL1-1250/10NO1 鑄鋼車(chē)間（附）1*1000 SJL1-1000/101*800 SJL1-800/10NO2 鑄鐵車(chē)間砂庫(kù)1*630 SJL1-630/10NO3 鉚焊車(chē)間水泵房（附）1000 SJL1-1000/10NO4 800 SJL1-800/10NO5 400 SJL1-400/10中型機(jī)械廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)26第十章廠區(qū)高壓電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了便于管理實(shí)現(xiàn)集中控制，盡量提高用戶用電

45、的可靠性在本降壓變電所饋電線路不多的條件下， 考慮采用放射式配電接線方式每個(gè)車(chē)間變電所由兩回電纜線路供電分別接在總降壓變電所6KV 的母線上。由于廠區(qū)面積不大各車(chē)間變電所與總降壓變電所的距離較近，廠區(qū)高壓配電網(wǎng)絡(luò)決定采用直埋電纜線路由于線路短電纜截面按長(zhǎng)期最大工作電流選擇然后進(jìn)行熱穩(wěn)定效驗(yàn)10.1 NO1 車(chē)間變電所電氣主結(jié)線和導(dǎo)線截面的選擇該變電所有兩臺(tái)變壓器和兩回進(jìn)線，所以其電氣主結(jié)線可選用圖10-1 所示的主結(jié)線。圖 10-1 1 變電所電氣主結(jié)線變壓器容量為 800KVA 計(jì)算電流 Ijs=76.7A采用單根 ZLQ2-6000-3×35 型電纜，敷設(shè)于 20 攝氏度土壤中長(zhǎng)期允許電流（土壤